Difūzijas tenora attēlveidošana vai ar difūziju svērta magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (DW-MRI) ir attēlveidošanas tehnika, kuras pamatā ir klasiskā MRI, kas attēlo difūzijas uzvedību ūdens molekulas bioloģiskajos audos. To galvenokārt izmanto pētījumiem smadzenes. Analogiski klasiskajai MRI procedūra ir neinvazīva un neprasa jonizējošā starojuma izmantošanu.
Kas ir difūzijas tenora attēlveidošana?
Klīniskajā praksē difūzijas tenzora attēlveidošana galvenokārt tiek izmantota, lai pētītu smadzenes jo tā difūzijas uzvedība ļauj izdarīt secinājumus par dažām centrālās slimības nervu sistēmas. Difūzijas svērtais magnētiskās rezonanses attēlveidošanas ir magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) paņēmiens, kas pasākumus difūzijas kustība ūdens molekulas ķermeņa audos. Klīniskajā praksē to galvenokārt izmanto, lai pārbaudītu smadzenes, jo difuzijas uzvedība ūdens ļauj izdarīt secinājumus par dažām centrālās slimības nervu sistēmas. Ar difūzijas svērto palīdzību magnētiskās rezonanses attēlveidošanas vai difūzijas tenzora attēlveidošana, informācija par lielo gaitu nervu šķiedra var arī iegūt saišķus. Parasti izmantotā difūzijas tenora attēlveidošana (DTI), DW-MRI variants, arī uztver difūzijas virzienu. DTI aprēķina tenoru uz vienību tilpums, ko izmanto, lai aprakstītu trīsdimensiju difūzijas uzvedību. Tomēr šie mērījumi ir ievērojami laikietilpīgāki nekā klasiskā MRI, jo nepieciešamo milzīgo datu apjomu dēļ. Datus var interpretēt, tikai izmantojot dažādas vizualizācijas metodes. Mūsdienās difūzijas tenzora attēlveidošanu, kas radās 1980. gados, atbalsta visas jaunās MRI iekārtas.
Funkcija, ietekme un mērķi
Tāpat kā parastais MRI, difūzijas svērtais MRI ir balstīts uz faktu, ka protoniem ir vērpšana ar magnētisko momentu. Spin var izlīdzināties ārējam magnētiskajam laukam paralēli vai pretparalēli. Šajā gadījumā antiparalēlai izlīdzināšanai ir augstāks enerģētiskais stāvoklis nekā paralēlajai izlīdzināšanai. Tādējādi, pielietojot ārēju magnētisko lauku, tiek izveidots līdzsvars par labu zemas enerģijas protoniem. Ja augstfrekvences lauks tiek ieslēgts šķērsvirzienā uz šo lauku, magnētiskie momenti pagriežas xy-plaknes virzienā atkarībā no spēks un impulsa ilgums. Šis stāvoklis sauc par kodola griešanās rezonansi. Kad radiofrekvenču lauks atkal tiek izslēgts, kodols pagriežas pret statisko magnētisko lauku ar laika aizturi, kas ir atkarīga no protona ķīmiskās vides. Signāls tiek reģistrēts caur sensora spolē radīto spriegumu. Difūzijas svērtajā magnētiskās rezonanses attēlveidošanā mērīšanas laikā tiek piemērots gradienta lauks, kas maina lauku spēks statiskā magnētiskā lauka iedarbību iepriekš noteiktā virzienā. Tas izraisa ūdeņradis kodoli iziet no fāzes un signāls pazust. Kad kodolu rotācijas virzienu apgriež cits augstfrekvences impulss, tie atkal nonāk fāzē un signāls atkal parādās. Tomēr otrā signāla intensitāte ir vājāka, jo daži kodoli vairs nenonāk fāzē. Šis signāla intensitātes zudums raksturo ūdens izkliedi. Jo vājāks ir otrais signāls, jo vairāk kodolu ir izkliedēti gradienta lauka virzienā, un zemāka ir arī difūzijas pretestība. Tomēr pretestība difūzijai savukārt ir atkarīga no nervu šūnu iekšējās struktūras. Tādējādi ar izmērīto datu palīdzību var aprēķināt un vizualizēt pārbaudāmo audu struktūru. Gadā bieži tiek izmantota magnētiskās rezonanses attēlveidošana ar difūziju trieka diagnoze. Sakarā ar nātrijs-kālijs iesūknē trieka, difūzijas kustībā ir nopietni ierobežojumi. Tas kļūst uzreiz redzams ar DW-MRI, turpretī ar parasto MRI izmaiņas bieži var reģistrēt tikai pēc vairākām stundām. Vēl viena pielietojuma joma attiecas uz ķirurģisko plānošanu smadzeņu operācijas laikā. Difūzijas tenora attēlveidošana nosaka nervu ceļu gaitu. Tas jāņem vērā ķirurģiskās plānošanas laikā. Turklāt attēli var arī parādīt, vai audzējs jau ir iebrucis nervu ceļā. Šo metodi var izmantot arī, lai novērtētu, vai operācija vispār ir daudzsološa. Daudzas neiroloģiskas un psihiskas slimības, piemēram, Alcheimera slimība, epilepsija, multiplā skleroze, šizofrēnija vai HIV encefalopātija, tagad ir difūzijas tenora attēlveidošanas pētījumu priekšmets. Jautājums ir par to, kuri smadzeņu reģioni kādā slimībā ir skarti. Difūzijas tenzora attēlveidošana arvien biežāk tiek izmantota arī kā kognitīvo zinātņu pētījumu izpētes instruments.
Riski, blakusparādības un bīstamība
Neskatoties uz labajiem rezultātiem insultu diagnostikā, smadzeņu ķirurģijas sagatavošanā un kā pētījumu instrumentu daudzos klīniskos pētījumos, ar difūzijas svērto magnētiskās rezonanses attēlveidošanu mūsdienās joprojām ir ierobežojumi. Dažos gadījumos tehnika vēl nav pilnībā izstrādāta, un tās uzlabošanai nepieciešama intensīva izpēte un izstrāde. Piemēram, ar difūziju svērtie magnētiskās rezonanses attēlveidošanas mērījumi bieži nodrošina tikai ierobežotu attēla kvalitāti, jo difūzijas kustība izpaužas tikai ar izmērītā signāla vājināšanu. Neliels progress ir panākts arī ar lielāku telpisko izšķirtspēju, jo ar mazāku tilpums signāla vājināšanās pazūd mēraparāta troksnī. Turklāt ir nepieciešams liels skaits individuālu mērījumu. Mērījumu dati jāpārstrādā datorā, lai zināmā mērā varētu novērst traucējumus. Līdz šim joprojām pastāv arī problēmas, lai apmierinoši atspoguļotu sarežģītu difūzijas uzvedību. Saskaņā ar pašreizējo tehnikas līmeni difūziju vokselā var pareizi ierakstīt tikai vienā virzienā. Tiek pārbaudītas metodes, kas vienlaikus var uzņemt difūzijas svērtus attēlus dažādos virzienos. Tās ir metodes, kurām nepieciešama augsta leņķa izšķirtspēja. Datu novērtēšanas un turpmākas apstrādes metodēm joprojām ir nepieciešama optimizācija. Piemēram, iepriekšējie pētījumi salīdzināja datus, kas iegūti, izmantojot lielākas subjektu grupas, izmantojot difūzijas svērto magnētiskās rezonanses attēlveidošanu. Tomēr dažādu indivīdu atšķirīgo anatomisko struktūru dēļ tas var vadīt maldinošiem pētījumu rezultātiem. Tāpēc ir jāizstrādā arī jaunas statistiskās analīzes metodes.
