Difusioontensiooni kujutis või difusiooniga kaalutud magnetresonantstomograafia (DW-MRI) on klassikalisel MRI-l põhinev pildistamistehnika, mis kujutab difusiooni käitumist vesi molekulid bioloogilises koes. Seda kasutatakse peamiselt uuringute läbiviimiseks aju. Analoogselt klassikalise MRI-ga on protseduur mitteinvasiivne ja ei nõua ioniseeriva kiirguse kasutamist.
Mis on difusioonitensori pildistamine?
Kliinilises praktikas kasutatakse difusioonitensori pildistamist peamiselt aju kuna selle difusioonikäitumine võimaldab teha järeldusi mõnede keskhaiguste kohta närvisüsteem. Difusiooniga kaalutud magnetresonantstomograafia on magnetresonantstomograafia (MRI) tehnika, mis meetmed difusiooni liikumine vesi molekulid kehakudedes. Kliinilises praktikas kasutatakse seda peamiselt aju, kuna vesi võimaldab teha järeldusi mõnede keskhaiguste kohta närvisüsteem. Difusiooniga kaalutud abiga magnetresonantstomograafia või difusioontensiooniga pildistamine, teave suurte kulgemise kohta närvikiud saab ka kimpu. Tavaliselt kasutatav difusioonitensori pildistamine (DTI), DW-MRI variant, lööb ka difusiooni suuna. DTI arvutab tensori ühiku kohta maht, mida kasutatakse kolmemõõtmelise difusioonikäitumise kirjeldamiseks. Need mõõtmised on aga tohutult nõutud andmete hulga tõttu oluliselt aeganõudvamad kui klassikaline MRI. Andmeid saab tõlgendada ainult erinevate visualiseerimistehnikate abil. Tänapäeval toetavad 1980. aastatel alguse saanud difusioontensiooniga pildistamist kõik uued MRI-seadmed.
Funktsioon, mõju ja eesmärgid
Sarnaselt tavapärasele MRI-le põhineb difusiooniga kaalutud MRI sellel, et prootonitel on magnetmomendiga spinn. Spinn võib joonduda välise magnetväljaga kas paralleelselt või antiparalleelselt. Sellisel juhul on antiparalleelsel joondumisel kõrgem energeetiline seisund kui paralleelsel joondusel. Seega, kui rakendatakse välist magnetvälja, tekib tasakaal madala energiaga prootonite kasuks. Kui kõrgsagedusväli lülitatakse sellele väljale põiki sisse, libisevad magnetmomendid xy-tasapinna suunas sõltuvalt tugevus ja impulsi kestus. Seda seisund nimetatakse tuumaspinnresonantsiks. Kui raadiosagedusväli uuesti välja lülitatakse, pöörleb tuum staatilise magnetvälja suunas uue viivitusega, mis sõltub prootoni keemilisest keskkonnast. Signaal registreeritakse sensooris tekitatud pinge kaudu. Difusiooniga kaalutud magnetresonantstomograafias rakendatakse mõõtmise ajal gradiendivälja, mis muudab välja tugevus staatilise magnetvälja etteantud suunas. See põhjustab vesinik tuumad faasist välja minna ja signaal kaduda. Kui tuumade pöörlemissuund pööratakse teise kõrgsagedusliku impulsi abil ümber, jõuavad nad tagasi faasi ja signaal ilmub uuesti. Teise signaali intensiivsus on siiski nõrgem, kuna mõned tuumad ei tule enam faasi. See signaali intensiivsuse kadu kirjeldab vee difusiooni. Mida nõrgem on teine signaal, seda rohkem tuuma on hajunud gradiendi välja suunas ja madalam on ka difusioonitakistus. Difusioonikindlus sõltub aga omakorda närvirakkude sisemisest struktuurist. Seega saab mõõdetud andmete abil uuritava koe struktuuri arvutada ja visualiseerida. Aastal kasutatakse sageli difusiooniga kaalutud magnetresonantstomograafiat insult diagnoos. Rikke tõttu naatrium-kaalium pumpab sisse insult, on difusioonliikumisel tõsised piirangud. See saab DW-MRI abil kohe nähtavaks, samas kui tavapärase MRI korral saab muudatusi registreerida sageli alles mitme tunni pärast. Teine rakendusala on seotud kirurgilise planeerimisega ajuoperatsioonide ajal. Difusioontensori pildistamine tuvastab närviteede kulgemise. Seda tuleb kirurgilise planeerimise ajal arvestada. Lisaks võivad pildid näidata ka seda, kas kasvaja on juba närviteele tunginud. Seda meetodit saab kasutada ka hindamaks, kas operatsioon on üldse paljulubav. Paljud neuroloogilised ja psühhiaatrilised haigused, näiteks Alzheimeri haigus, epilepsia, hulgiskleroos, skisofreenia või HIV-entsefalopaatia, on nüüd difusioonitensori pildistamise uuringute objekt. Küsimus on selles, millistes ajupiirkondades millised haigused on mõjutatud. Difusioontensori pildistamist kasutatakse üha enam ka kognitiivteaduste uurimisvahendina.
Riskid, kõrvaltoimed ja ohud
Hoolimata headest tulemustest insuldi diagnoosimisel, ajukirurgia ettevalmistamisel ja paljude kliiniliste uuringute uurimisvahendina, on difusiooniga kaalutud magnetresonantstomograafia rakendamisel tänapäevalgi piiratud. Mõnel juhul pole tehnika veel täielikult välja töötatud ja selle parandamiseks on vaja intensiivset uurimist ja arendustööd. Näiteks difusiooniga kaalutud magnetresonantstomograafia mõõtmised tagavad sageli ainult piiratud pildikvaliteedi, kuna difusioonliikumine avaldub ainult mõõdetud signaali summutamisel. Ka suurema ruumilise eraldusvõimega on tehtud vähe edusamme, sest väiksema korral maht elementide korral kaovad signaali sumbumised mõõteseadme müras. Lisaks on vajalik suur hulk individuaalseid mõõtmisi. Häirete mõningal määral kõrvaldamiseks tuleb mõõteandmed arvutis ümber töödelda. Siiani on keerulise difusioonikäitumise rahuldavaks esitamiseks endiselt probleeme. Praeguse tehnika taseme kohaselt saab difusiooni vokslis õigesti registreerida ainult ühes suunas. Testimisel on meetodid, mis võimaldavad difusiooni abil kaalutud pilte samaaegselt eri suundades teha. Need on meetodid, mis vajavad suurt nurga eraldusvõimet. Ka andmete hindamise ja edasise töötlemise meetodid vajavad endiselt optimeerimist. Näiteks võrreldi varasemates uuringutes suurematest uurimisrühmadest difusiooniga kaalutud magnetresonantstomograafia abil saadud andmeid. Erinevate indiviidide erinevate anatoomiliste struktuuride tõttu võib see siiski nii olla viima eksitavatele uuringutulemustele. Seetõttu tuleb välja töötada ka uued statistilise analüüsi meetodid.
