הדמיה של דיפוזור טנזור

ה הדמיה של דיפוזור טנזור אוֹ הדמיית תהודה מגנטית משוקללת (DW-MRI) מייצג את התנהגות הדיפוזיה של מולקולות מים ברקמות ביולוגיות כשיטת הדמיה המבוססת על MRT קלאסי. היא משמשת בעיקר בבדיקות מוח. בדומה ל- MRI הקלאסי, ההליך אינו פולשני ואינו מצריך שימוש בקרינה מייננת.

מהי הדמיה של טינור דיפוזיה?

הדמיית תהודה מגנטית במשקל דיפוזיה היא שיטה להדמיית תהודה מגנטית (MRT) המודדת את תנועות הדיפוזיה של מולקולות מים ברקמת הגוף.

בפרקטיקה הקלינית משתמשים בו בעיקר לבדיקת המוח, מכיוון שהתנהגות הדיפוזיה של המים מאפשרת להסיק מסקנות לגבי מחלות מסוימות במערכת העצבים המרכזית. בעזרת טומוגרפיה של תהודה מגנטית במשקל דיפוזיה או הדמיית טנזור דיפוזיה ניתן לקבל מידע על מהלך חבילות סיבי העצב הגדולות. בהדמיית טנסור דיפוזיה המשמשת לעתים קרובות (DTI), וריאנט של DW-MRI, נרשמת גם התלות הכוונית של הדיפוזיה.

ה- DTI מחשב את נפח הטנסור ליחידה המשמש לתיאור התנהגות הדיפוזיה התלת ממדית. עם זאת, בגלל כמות הנתונים העצומה הנדרשת, מדידות אלה גוזלות זמן משמעותית מה- MRI הקלאסי. ניתן לפרש את הנתונים רק בטכניקות הדמיה שונות. כיום, הדמיה של טנסור דיפוזיה שעלתה בשנות השמונים נתמכת על ידי כל מכשירי ה- MRI החדשים.

פונקציה, אפקט ומטרות

כמו הדמיית תהודה מגנטית קונבנציונאלית, הדמיית תהודה מגנטית במשקל דיפוזיה מבוססת על העובדה שלפרוטונים יש סיבוב עם רגע מגנטי. הסיבוב יכול ליישר את עצמו או מקביל או אנטי-מקביל לשדה מגנטי חיצוני.

ליישור האנטי-מקביל יש מצב אנרגטי גבוה יותר מאשר היישור המקביל. כאשר מוחלים שדה מגנטי חיצוני, נוצר שיווי משקל לטובת הפרוטונים האנרגיה הנמוכה. אם מופעל שדה בתדר גבוה לרוחב שדה זה, הרגעים המגנטיים הופכים לכיוון של מטוס ה- xy תלוי בעוצמת הדופק ומשכו. מצב זה ידוע בשם תהודה מגנטית גרעינית. כאשר שוב מכבים את השדה בתדר הגבוה, הספינים הגרעיניים מיישרים עצמם מחדש לכיוון השדה המגנטי הסטטי עם עיכוב זמן התלוי בסביבה הכימית של הפרוטון.

האות נרשם באמצעות המתח שנוצר בסליל המדידה. בטומוגרפיה של תהודה מגנטית משוקלל דיפוזיה, מופעל שדה שיפוע במהלך המדידה, המשנה את חוזק השדה של השדה המגנטי הסטטי בכיוון שנקבע מראש. זה גורם לגרעין המימן לצאת מהשלב והאות נעלם. אם כיוון הסיבוב של הליבות מתהפך על ידי דופק חדש בתדר גבוה, הם חוזרים לשלב והאות מתרחש שוב.

עם זאת, עוצמת האות השני חלשה מכיוון שגרעינים מסוימים כבר אינם בשלב. אובדן עוצמת האות הזה מתאר את דיפוזיה של המים. ככל שהאות השנייה חלשה יותר, כך התפזרו הגרעינים בכיוון שדה השיפוע וכך ההתנגדות לפיזור נמוכה יותר. ההתנגדות לפיזור תלויה בתורה במבנה הפנימי של תאי העצב. בעזרת הנתונים שנמדדו ניתן לחשב ולהמחיש את מבנה הרקמה שנבדקה.

לעתים קרובות משתמשים בהדמיית תהודה מגנטית במשקל דיפוזיה באבחון שבץ. כישלון משאבות נתרן אשלגן במקרה של אירוע מוחי מגביל מאוד את תנועות הדיפוזיה. עם DW-MRI זה גלוי מיד, ואילו עם MRI קונבנציונאלי ניתן לרשום את השינויים רק לאחר מספר שעות. תחום יישום נוסף נוגע לתכנון הניתוחים בניתוחי מוח.

הדמיה של דיפוזיציה של טנסור קובעת את מסלול מסלולי העצב. יש לקחת זאת בחשבון בעת ​​תכנון הפעולה. ההקלטות יכולות גם להראות אם גידול כבר חדר דרך דרכי העצב. ניתן להשתמש בשיטה זו גם כדי להעריך את השאלה האם למבצע יש סיכויים כלליים. מחלות נוירולוגיות ופסיכיאטריות רבות, כמו מחלת אלצהיימר, אפילפסיה, טרשת נפוצה, סכיזופרניה או אנצפלופתיה של HIV, עוסקות כיום במחקר בתחום דימות טנזור דיפוזיה. השאלה היא אילו אזורים במוח מושפעים מאילו מחלות. הדמיה של טנזור דיפוזיה משמשת יותר ויותר ככלי מחקר ללימודי מדע קוגניטיבי.

סיכונים, תופעות לוואי וסכנות

למרות התוצאות הטובות שלה באבחון שבץ מוחי, בהכנת פעולות מוחיות וככלי מחקר במחקרים קליניים רבים, טומוגרפיה של תהודה מגנטית במשקל דיפוזיה עדיין מגבילה את השימוש בה.

בחלק מהמקרים התהליך עדיין לא מפותח לחלוטין והוא דורש עבודות מחקר ופיתוח אינטנסיביות כדי לשפר אותו. המדידות של טומוגרפיה התהודה המגנטית משוקלל הדיפוזיה מציעות לעתים קרובות רק איכות תמונה מוגבלת מכיוון שתנועת הדיפוזיה באה לידי ביטוי רק על ידי הנחתת האות שנמדד. התקדמות מועטה הושגה אפילו עם רזולוציה מרחבית גבוהה יותר, שכן עם אלמנטים של עוצמת קול קטנים יותר הנחתת האות נעלמת ברעש מכשיר המדידה. בנוסף, יש צורך במספר רב של מדידות אינדיבידואליות.

יש לעבד מחדש את נתוני המדידה במחשב כדי להיות מסוגלים לתקן כמה הפרעות. עד כה יש עדיין בעיות לייצג התנהגות דיפוזיה מורכבת באופן משביע רצון. על פי המצב העכשווי, ניתן להקליט נכון את הדיפוזיה בתוך ווקסל בכיוון אחד. נבדקות שיטות שיכולות לבצע בו זמנית הקלטות במשקל דיפוזיה לכיוונים שונים. אלה תהליכים הדורשים רזולוציה זוויתית גבוהה.

יש עדיין לבצע אופטימיזציה של השיטות להערכת ולעיבוד הנתונים. במחקרים קודמים, למשל, השוואה בין הנתונים שהתקבלו מהדמיית תהודה מגנטית במשקל דיפוזיה לקבוצות גדולות יותר של נבדקים. אולם בשל המבנים האנטומיים השונים של אנשים שונים, הדבר יכול להוביל לתוצאות מחקר מטעות. לכן יש לפתח שיטות חדשות לניתוח סטטיסטי.