การถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจาย

การถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจาย หรือ การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กแบบกระจายน้ำหนัก (DW-MRI) แสดงถึงพฤติกรรมการแพร่กระจายของโมเลกุลของน้ำในเนื้อเยื่อชีวภาพเป็นวิธีการถ่ายภาพตาม MRT แบบคลาสสิกโดยส่วนใหญ่จะใช้ในการตรวจสมอง เช่นเดียวกับ MRI แบบคลาสสิกขั้นตอนนี้ไม่รุกรานและไม่จำเป็นต้องใช้รังสีไอออไนซ์

Diffusion Tensor Imaging คืออะไร?

ในการปฏิบัติทางคลินิกการถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจายส่วนใหญ่จะใช้เพื่อตรวจสอบสมองเนื่องจากพฤติกรรมการแพร่กระจายของน้ำช่วยให้สามารถสรุปได้เกี่ยวกับโรคบางอย่างของระบบประสาทส่วนกลาง

การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กแบบกระจายน้ำหนักเป็นวิธีการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRT) ที่วัดการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของน้ำในเนื้อเยื่อของร่างกาย

ในทางคลินิกส่วนใหญ่จะใช้ในการตรวจสมองเนื่องจากพฤติกรรมการแพร่กระจายของน้ำช่วยให้สามารถสรุปเกี่ยวกับโรคบางอย่างของระบบประสาทส่วนกลางได้ ด้วยความช่วยเหลือของการตรวจเอกซเรย์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบกระจายน้ำหนักหรือการถ่ายภาพเทนเซอร์กระจายข้อมูลเกี่ยวกับการรวมกลุ่มเส้นใยประสาทขนาดใหญ่ ในการถ่ายภาพเทนเซอร์การแพร่กระจาย (DTI) ที่ใช้บ่อยซึ่งเป็นตัวแปรของ DW-MRI การพึ่งพาทิศทางของการแพร่กระจายจะถูกบันทึกด้วย

DTI คำนวณค่าเทนเซอร์ต่อหน่วยปริมาตรซึ่งใช้เพื่ออธิบายพฤติกรรมการแพร่กระจายสามมิติ อย่างไรก็ตามเนื่องจากต้องใช้ข้อมูลจำนวนมากการวัดเหล่านี้จึงใช้เวลานานกว่า MRI แบบคลาสสิกอย่างมีนัยสำคัญ ข้อมูลสามารถตีความได้โดยใช้เทคนิคการแสดงภาพต่างๆเท่านั้น ปัจจุบันการถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจายที่เกิดขึ้นในทศวรรษที่ 1980 ได้รับการสนับสนุนโดยอุปกรณ์ MRI ใหม่ทั้งหมด

ฟังก์ชั่นผลและเป้าหมาย

เช่นเดียวกับการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กทั่วไปการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบกระจายน้ำหนักจะขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าโปรตอนมีการหมุนด้วยโมเมนต์แม่เหล็ก สปินสามารถจัดตำแหน่งตัวเองได้ทั้งแบบขนานหรือต่อต้านขนานกับสนามแม่เหล็กภายนอก

การจัดแนวต่อต้านขนานมีสถานะพลังงานสูงกว่าการจัดแนวขนาน เมื่อใช้สนามแม่เหล็กภายนอกสมดุลจะถูกสร้างขึ้นเพื่อสนับสนุนโปรตอนพลังงานต่ำ หากสนามความถี่สูงเปิดอยู่บนสนามนี้ช่วงเวลาแม่เหล็กจะพลิกไปในทิศทางของระนาบ xy ขึ้นอยู่กับความแรงและระยะเวลาของพัลส์ สภาวะนี้เรียกว่าเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ เมื่อสนามความถี่สูงถูกปิดอีกครั้งการหมุนของนิวเคลียร์จะปรับตัวเองอีกครั้งในทิศทางของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสถิตโดยมีการหน่วงเวลาซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางเคมีของโปรตอน

สัญญาณถูกลงทะเบียนผ่านแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นในขดลวดวัด ในการตรวจเอกซเรย์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบกระจายน้ำหนักจะมีการใช้สนามไล่ระดับระหว่างการวัดซึ่งจะเปลี่ยนความแรงของสนามแม่เหล็กสถิตในทิศทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า สิ่งนี้ทำให้นิวเคลียสของไฮโดรเจนอยู่นอกเฟสและสัญญาณจะหายไป หากทิศทางการหมุนของแกนถูกกลับด้วยพัลส์ความถี่สูงใหม่พวกมันจะกลับเข้าสู่เฟสและสัญญาณจะเกิดขึ้นอีกครั้ง

อย่างไรก็ตามความเข้มของสัญญาณที่สองจะอ่อนลงเนื่องจากนิวเคลียสบางส่วนไม่อยู่ในเฟสอีกต่อไป การสูญเสียความเข้มของสัญญาณนี้อธิบายถึงการแพร่กระจายของน้ำ สัญญาณที่สองยิ่งอ่อนลงนิวเคลียสยิ่งกระจายไปในทิศทางของสนามไล่ระดับสีและความต้านทานการแพร่ก็จะยิ่งต่ำลง ความต้านทานต่อการแพร่กระจายนั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างภายในของเซลล์ประสาท ด้วยความช่วยเหลือของข้อมูลที่วัดได้โครงสร้างของเนื้อเยื่อที่ตรวจสอบสามารถคำนวณและแสดงภาพประกอบได้

การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กแบบกระจายน้ำหนักมักใช้ในการวินิจฉัยโรคหลอดเลือดสมอง ความล้มเหลวของปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมในกรณีที่เกิดโรคหลอดเลือดสมอง จำกัด การเคลื่อนไหวของการแพร่กระจายอย่างรุนแรง ด้วย DW-MRI สิ่งนี้จะมองเห็นได้ทันทีในขณะที่ MRI แบบเดิมมักจะสามารถลงทะเบียนการเปลี่ยนแปลงได้หลังจากผ่านไปหลายชั่วโมงเท่านั้น การประยุกต์ใช้อีกด้านหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการวางแผนปฏิบัติการในการผ่าตัดสมอง

การถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจายเป็นตัวกำหนดเส้นทางของเส้นประสาท สิ่งนี้ต้องนำมาพิจารณาเมื่อวางแผนการดำเนินการ การบันทึกยังสามารถแสดงให้เห็นว่าเนื้องอกได้ทะลุเข้าไปในเส้นประสาทแล้วหรือไม่ วิธีนี้ยังสามารถใช้เพื่อประเมินคำถามที่ว่าการดำเนินการมีโอกาสหรือไม่ โรคทางระบบประสาทและจิตเวชหลายชนิดเช่นโรคอัลไซเมอร์โรคลมบ้าหมูโรคระบบประสาทส่วนกลางเสื่อมโรคจิตเภทหรือโรคสมองติดเชื้อ HIV ปัจจุบันเป็นหัวข้อการวิจัยเกี่ยวกับการถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจาย คำถามคือบริเวณสมองที่ได้รับผลกระทบจากโรคใด นอกจากนี้ยังมีการใช้การถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจายเป็นเครื่องมือในการวิจัยสำหรับการศึกษาวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับความรู้ความเข้าใจมากขึ้น

ความเสี่ยงผลข้างเคียงและอันตราย

แม้จะได้ผลลัพธ์ที่ดีในการวินิจฉัยโรคหลอดเลือดสมองในการเตรียมการผ่าตัดของสมองและเป็นเครื่องมือวิจัยในการศึกษาทางคลินิกจำนวนมากการตรวจเอกซเรย์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบกระจายน้ำหนักยังคงมีข้อ จำกัด ในการใช้งาน

ในบางกรณีกระบวนการยังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่และต้องมีการวิจัยและพัฒนาอย่างเข้มข้นเพื่อปรับปรุง การตรวจเอกซเรย์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบถ่วงน้ำหนักแบบกระจายน้ำหนักมักให้คุณภาพของภาพที่ จำกัด เนื่องจากการเคลื่อนที่ของการแพร่จะแสดงออกโดยการลดทอนของสัญญาณที่วัดได้เท่านั้น มีความคืบหน้าเพียงเล็กน้อยแม้จะมีความละเอียดเชิงพื้นที่ที่สูงขึ้นเนื่องจากด้วยองค์ประกอบที่มีปริมาตรน้อยการลดทอนสัญญาณจะหายไปในเสียงรบกวนของเครื่องมือวัด นอกจากนี้จำเป็นต้องมีการวัดแต่ละครั้งจำนวนมาก

ข้อมูลการวัดต้องได้รับการแก้ไขใหม่ในคอมพิวเตอร์เพื่อให้สามารถแก้ไขสิ่งรบกวนบางอย่างได้ จนถึงขณะนี้ยังคงมีปัญหาในการแสดงพฤติกรรมการแพร่กระจายที่ซับซ้อนได้อย่างน่าพอใจ ตามสถานะปัจจุบันของศิลปะการแพร่กระจายภายใน voxel สามารถบันทึกได้อย่างถูกต้องในทิศทางเดียวเท่านั้น กำลังมีการทดสอบวิธีการที่สามารถทำการบันทึกแบบกระจายน้ำหนักในทิศทางต่างๆได้พร้อมกัน สิ่งเหล่านี้เป็นกระบวนการที่ต้องการความละเอียดเชิงมุมสูง

วิธีการประเมินและประมวลผลข้อมูลยังคงต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม ตัวอย่างเช่นในการศึกษาก่อนหน้านี้ข้อมูลที่ได้จากการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กแบบถ่วงน้ำหนักแบบกระจายน้ำหนักถูกเปรียบเทียบกับกลุ่มทดสอบที่มีขนาดใหญ่กว่า เนื่องจากโครงสร้างทางกายวิภาคที่แตกต่างกันของแต่ละบุคคลสิ่งนี้สามารถนำไปสู่ผลการศึกษาที่ทำให้เข้าใจผิดได้ นั่นคือเหตุผลที่ต้องพัฒนาวิธีการใหม่ ๆ สำหรับการวิเคราะห์ทางสถิติ