فیزیوتراپی- فیزیوتراپیست (شهرستان آمل)

تصویر برداری تشدید مغناطیسی انتشاری (Diffusion MRI)

تصويربرداری تشديد مغناطيسی انتشاري یا DMRI

Diffusion MRI

تصويربرداري تشديد مغناطيسي انتشاري يكي از روش‌هاي تصويربرداري غير‌معمولي MRI است. اين تكنيك يك معرفي جزئي و بخش بخش از ساختار ميكرويي مغز در مقياسي كه به آساني با ديگر متدها قابل دسترسي نيست ارايه مي‌دهد و روند پيشرفت را از راه‌هاي مختلف براي پزشك مهيا مي‌سازد. لذا DMRI به عنوان يك ابزار قدرتمند و موثر در آزمايش سيستم اعصاب مركزي گسترش يافته است.

تصـويـربرداري DMRI كنتراست تصويري را فراهم مي كند كه وابسته به حركت مولكولي پروتون‌هاي آب در طول محورهاي آكسوني است كه ممكن است توسط بيماري تغيير پيدا كند اين انتشار ناهمگون اطلاعات زيادي راجع به ميلين سازي در مغز نابالغ، در طي بالغ شدن و در وضعيت‌هاي بيمار يا نرمال فراهم مي‌كند كه ساير متدها قادر به توليد آن‌ها نيست. تصويربرداري مرسوم CT و MRI به اندازه كافي حساس براي ارزيابي حمله هاي بحراني نيست. CT براي آشكارسازي خونريزي درون جمجمه اي كافي است، اما در مورد حملات بدون خونريزي، CTاسكن ‌ ممكن است براي 24 تا 36 ساعت اول منفي باشد. اما بسياري از درمان هاي حملات جديد روي 3 ساعت اول بعد از شروع متمركز مي شوند. براي نمونه در بيماري MS موارد غير عادي مشاهده شده در تصاوير MRI معمولي ارتباط بسيار ضعيفي با ناتواني بيماري دارد مثلا در يك تصوير -W2T استاندارد امكان ندارد كه بين ضايعات مختلف مشاهده شده بتوان درجات مختلفي از تخريب ميلين را قائل شد، همچنين هيچ تمايزي در مناطقي كه در حال از دست دادن ميلين هستند با مناطقي كه در حال بازسازي ميلين اند نمي توان ايجاد كرد. در تصويربرداري DMRI انتشار در ماده سفيد مغز دامنه‌هاي مختلفي دارد كه اطلاعات جــديــدي دربــاره بــي نـظـمــي‌هــا و اخـتــلالات مـيـلـيــن ارائــه مــي‌دهـد، البتـه ايـن نـوع تصويربرداري همچنين در خارج از CNS مثلا در چشم و كليه استفاده شده است و كاربردهاي آينده اين همچون تصويربرداري دما است.

‌اصول تصويربرداري تشديد مغناطيسي انتشاري
‌ديفيوژن ، بر اساس قانون Fick است. در اين قانون ماده از ناحيه غلظت بيشتر به غلظت كمتر حركت كند (ماده در جهت كاهش غلظت منتقل مي شود.)

قانون فيك
DMRI از تغييرپذيري "حركت براوني" مولكول هاي آب در بافت مغز استفاده مي كند. حركت براوني منسوب به حركت تصادفي مولكول‌ها مي شود. مولكول هاي آب در حركت ثابت هستند و نرخ حركت يا انتشار وابسته به انرژي جنبشي مولكول‌ها و حرارت (دما) است. در بافت هاي زيستي، انتشار دقيقا تصادفي نيست چون بافت، غشاي سلول، ساختارهاي رگ دار و لوله هاي آكسون ساختاري دارند كه مقدار انتشار را مـحـدود مـي كـنند. همچنين فعل و انفعالات شيميايي آب و مولكول هاي بزرگ ويژگي‌هاي انتشار را تغيير مي دهند. بنابراين، در مغز انتشار آب به عنوان "انتشار ظاهري" منسوب مي شود. معمولا كنتراست ساختارها با انتشار بالا روشن است و ساختارها با انتشار پايين تيره اند.

تکنیک های تصویربرداری انتشاری
انـواع تـكـنـيـك هـاي تـصـويـربرداري انتشاري شامل:

-تصويربرداري انتشاري وزن دار‌ (Diffusion weighted imaging) یا DWI

-تصويربرداري تانسور انتشاري (Diffusion Tensor Imaging) یا DTI

-رديابي تانسور انتشاري يا رديابي فيبر (DTT)

در DWI به دليل اين‌كه حتي حركت‌هاي بسيار ناچيز بيمار در زمان تصويربرداري موجب حركت آب در انتشار مي‌شود لذا توالي بسيـار سـريـع در تصـويـربـرداري بـراي اين نوع تـــصـــــويـــــربـــــرداري ضـــــروري اســـــت. انــجـــــام تـــصـــــويــــربــــرداري انــتــشــــاري بــــا اســتــفــــاده از تـــكـــنـــيـــــك‌هـــاي تـــصـــــويــربــرداريecho-planar spin-echo single-shot )SS-EPI) بسيار رايج است. تصاوير مي‌توانند در يك كسري از ثانيه به دسـت آينـد لـذا آرتيفكـت‌هاي ناشي از ضربان قلب ، تنفس و حركت بيمار كاهش مي‌يابند. اما ايــن روش هــم كــاسـتــي هــايــي دارد، از جـمـلـه مــحـــدوديـــت‌هــاي SS-EPI شــامــل رزولــوشــن مكاني پايين، اثرات مات شدن تصوير و به سبب جابجايي شيميايي ، ناهمگوني ميدان مغناطيسي و اثـرات حـسـاسـيـت مـكـانـي بـسيار حساس به آرتـيـفـكـت‌هـا اسـت لـذا كـاربـردهـاي كـلـيـنيكي جديد ديگري ارايه شده اند.

DTI روشـي اسـت كـه اخـيرا معرفي شده كه كميت دامنه و جهت انتشار را در امتداد سه محور اصلي دارد. اطلاعات فراهم شده توسط DTI ، كمي سازي معيارهاي مختلف را اجازه مي‌دهد، ايـن انـدازه گـيـري‌هـا اطـلاعـات يـكـتايي درباره ساختار ميكرويي بافت سيستم اعصاب مركزي (CNS) فــراهـم مـي‌كـنـنـد. DTI مـمـكـن اسـت در عـمـلـيـات كـلـيـنـيـكـي تـصـويـربـرداري مغز براي گروه‌هاي مختلف بيماري مفيد باشد.

تصویر زیر:

کاربردها

لـيـسـت كـوتاهي از اين كاربردها در ادامه آمده است:
-‌گسترش مغز نرمال و سالخوردگي
-‌ناهنجاري‌هاي مادرزادي
-‌مـيـلـيـن زدايي و بيماري‌هاي فاسد كننده مغز
-‌تومورها و برنامه‌هاي قبل از عمل جراحي
-‌صرع
-‌كم خوني موقت و سكته
- بــيــمــــاري‌هــــاي مــغــــزي ( مــــاده ســمــــي، متابوليسم‌، عفونت )
-‌صدمات جراحت مغز
-‌اختلالات رواني ، جنون ، افسردگي
-‌نقشه برداري اتصال تابعي
-ارزيابي نخاع شوكي

رديابي فيبر (Tractography) اطلاعات كمي و كـيفي يكتايي براي كمك به مشاهده و مطالعه غـيـر‌تـهـاجمي ساختار رشته فيبر در مغز انسان فـراهـم مـي‌كـنـد. ايـن شـاخـه مطالعاتي هنوز در مراحل اوليه است اما بسيار سريع پيشرفت مي‌كند. فرضيه استفاده شده در محاسبات رديابي فيبر اين است كه جهت انتشار بسيار سريع ، رشته‌هاي ماده سفيد را دنبال مي‌كند.

ماده سفید (White matter) در مغز شامل سه دسته فیبر است:

فیبرهای ارتباطی (Association fibers)

فیبرهای اتصالی (Commissural fibers)

فیبرهای تصویرکننده (Projection fibers) یعنی فیبرهای کورتیکواسپاینال و کورتیکوبولبر

تصاویر زیر:

در ادامه برخي از كاربردهاي مهم آن بيان مي‌شود:
‌جراحي مغز : كه ممكن است سبب آسيب به مجموعه فيبرهاي مهم شود. اطلاع از گسترش آن‌ها مي‌تواند براي جلوگيري از آسيب آمدن به رشته‌هاي فيبري بزرگ و كاهش صدمات وارده به بيمار استفاده شود.

‌توسط رديابي فيبر مي‌توان ماده سفيد را مشاهده كرد كه براي فهم بهتر آناتومي مغز لازم است. اندازه گيري‌هاي آن در سنين مختلف مي‌تواند براي مشاهده گسترش مغز افراد و برخي اختلالات مغري مفيد باشد.
‌اتصـال بيـن بخـش‌هـاي مختلـف مغـز مـي‌تـوانـد بـزرگ شود كه براي تحقيقات كاربردي و مورفولوژي در مغز مفيد هست.
‌كاربردهاي كلينيكي براي مطالعه خرابي بافت‌هاي ماده سفيد و آشفتگي‌هاي مسيرهاي فيبر به‌علت اختلالات مختلف مغز

منابع

[1]- Probabilistic Monte Carlo based mapping of cerebral connections utilising whole-brain crossing fibre information, G. J. M. Parker and D. C. Alexander. In C. J. Taylor and A. Noble, editors, Information Processing in Medical Imaging (IPMI'03), volume LNCS 2737, pages 684-695, 2003.
[2]- A framework for a streamline-based probabilistic index of connectivity (PICo) using a structural interpretation of MRI diffusion measurements, G. J. M. Parker, H. A. Haroon, and C. A. M. Wheeler-Kingshott.. J. Magn. Reson. Imaging, 18:242-254, 2003.
[3]-Ge Y, Tuvia K, Law M, et al. Corticospinal tractdegeneration in brainstem in patients with multiplesclerosis: Evaluation with diffusion tensor tractography. Paper 2803 [abstract]. ProcIntern Soc MagnReson Med. 2005;536.
[4]-White matter tractography using diffusion tensor deflection. Human Brain Mapping, M. Lazar,et all, 18:306-321, 2003.
[5]- Applications of diffusion tensor imaging and fiber tractography, Stephen M.Hesseltin, MD; Yulin Ge, MD, FRACR, APPLIED RADIOLOGY, 2007
[6]- Soohoo S, Ge Y, Law M, et al. Lesional fractional anisotropy, diffusivity and fiber tractography in patients with multiple sclerosis with DTI at 3 Tesla reoceedings of the 43rd Annual Meeting of the American Society of neuroradiology. Toronto, Canada American Society of Neuroradiology; 2005:108
[7]- N.Shiee, P.Bazin,et al. FIBER TRACTOGRAPHY AND TRACT SEGMENTATION IN MULTIPLE SCLEROSIS LESIONS,Johns Hopkins University, 2011,978-1-4244-4128.
[8]- M.Wilson, C.R. Tench, P.S.Morgan, et al, Pyramidal tract mapping by diffusion tensor magnetic resonance imaging in multiple sclerosis: improving correlations with disability, j.Neurol.Neurosurge,2003, 74:203-207.