Дифузійно-зважена МРТ

Дифузія – основний фізичний процес, що відбувається під час метаболічних реакцій клітини. Перше дифузійно-зважене МРТ-зображення було побудовано в 1985 році. Дифузійна МРТ увійшла в клінічну практику разом із МРТ-сканерами III покоління. Для отримання дифузійно-зважених томограм використовуються ехопланарні імпульсні послідовності "спін-луна" EPI з двома градієнтами дифузії однакової амплітуди та тривалості. Для кількісної оцінки дифузійних властивостей води в тканинах будуються параметричні карти дифузії, на яких колір кожного пікселя відповідає виміряному коефіцієнту дифузії. На карті дифузії тканини з високою швидкістю дифузії води забарвлені в червоні та білі тони, тканини з низькою швидкістю дифузії – в сині та чорні тони.

Залежність дифузійної здатності молекул від напрямку називається дифузійною анізотропією. У білій речовині мозку молекули води легко дифундують уздовж нервових волокон, але їх рух по волокнах обмежений непроникною мієліновою оболонкою.

Дифузійно-тензорна МРТ використовується для візуалізації анізотропії дифузії води в тканинах.

У дифузійно-тензорній МРТ орієнтація дифузійних еліпсоїдів у вокселях використовується для визначення ходу нервових волокон, що утворюють нервові шляхи, шляхом з'єднання власних векторів тензора дифузії один з одним. Алгоритми з'єднання досить складні, тому для "малювання" ходу багатьох нервових волокон, що утворюють нервовий шлях, використовуються різні методи обчислення. Як наслідок, тензорну МРТ часто називають трактографією - методом візуалізації ходу нервових шляхів. У найпростішій формі часткова дифузійна анізотропія кодується кольором, а напрямки дифузійного руху молекул води в тканинах візуалізуються шляхом забарвлення пікселів у певний колір залежно від орієнтації їх власного вектора (червоний - вздовж осі X, зелений - вздовж осі Y, синій - вздовж осі Z).

Дифузійно-тензорна МРТ дозволяє виявляти структурні зв'язки між частинами мозку, що особливо важливо при об'ємних процесах та захворюваннях, що спотворюють анатомічну структуру або руйнують білу речовину (пухлини, черепно-мозкові травми, демієлінізуючі захворювання тощо).

Клінічне застосування дифузійно-зваженої та дифузійно-тензорної МРТ. Зниження швидкості виміряного коефіцієнта дифузії в тканині мозку є чутливим показником ішемічних порушень та тяжкості ішемії. Сьогодні використання дифузійно-зважених зображень є одним з найшвидших та найспецифічніших методів діагностики ішемічного інфаркту головного мозку на ранніх стадіях його розвитку (до 6 годин), коли існує «терапевтичне вікно» для застосування тромболізу та часткового або повного відновлення кровотоку в уражених тканинах мозку. У гострій фазі церебрального інсульту область ураження мозку на дифузійно-зважених зображеннях має типово високий МП-сигнал, тоді як нормальна тканина мозку виглядає темною. На картах виміряного коефіцієнта дифузії спостерігається протилежне. Карти виміряного коефіцієнта дифузії стали засобом діагностики ішемії та динамічного моніторингу розвитку гострого порушення мозкового кровообігу та подальшої хронічної дегенерації тканин, спричиненої ішемією. Неінвазивність та швидкість застосування дифузійно-зважених зображень визначають першочергове значення методу в первинній діагностиці ішемічного ураження головного мозку.

Всі дифузійні дослідження проводяться без введення контрастної речовини, що важливо для тяжкохворих пацієнтів та для спеціалізованих досліджень розвитку мозку у дітей, починаючи з внутрішньоутробного періоду. В останньому випадку дифузійна МРТ дозволяє отримати додаткові якісні (візуальні) та кількісні характеристики тканин, відкриває нові можливості для вивчення мікроструктури тканини мозку під час її розвитку.

Дифузійно-зважені зображення та дифузійні карти надають додаткову діагностичну інформацію для диференціації пухлин головного мозку зі схожими проявами на МРТ Т1 та Т2 (гліоми, пухлини з кільцеподібним накопиченням контрастної речовини), перитуморальним набряком (вазогенним або цитотоксичним), надають дані про наявність або відсутність внутрішньопухлинних кіст тощо.

Безцінну інформацію за такий короткий час сканування надають дифузійно-зважені зображення при діагностиці запальних уражень головного та спинного мозку (наприклад, абсцеси головного мозку, емпієма плеври). Гнійний вміст абсцесу характеризується високим МП-сигналом і легко візуалізується на будь-якому етапі лікування, включаючи післяопераційний. Структурна організація деяких пухлин головного мозку, зокрема менінгіом та неврином, дозволяє з високою достовірністю передбачити гістологічний тип пухлини при використанні дифузійно-зважених зображень ще до операції. На основі даних цього методу точно диференціюються епідермоїдна та павутинна кісти.

Трактографія – це нова та перспективна методика, яка дозволяє неінвазивно «бачити» провідні шляхи мозку. Незважаючи на технічні труднощі, що досі існують, перші результати застосування в нейрохірургічних завданнях видаються багатообіцяючими. За допомогою дифузійно-тензорної МРТ стало можливим, знаючи розташування провідних шляхів та враховуючи їхню зацікавленість у патологічному процесі (зміщення/деформація або інвазія та пошкодження), планувати хірургічний підхід та обсяг хірургічного видалення внутрішньомозкових пухлин.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]