Pencitraan tensor difusi, atau pemberat difusi pengimejan resonans magnet (DW-MRI), adalah teknik pencitraan berdasarkan MRI klasik yang menggambarkan tingkah laku penyebaran air molekul dalam tisu biologi. Ia digunakan terutamanya untuk peperiksaan otak. Sesuai dengan MRI klasik, prosedurnya tidak invasif dan tidak memerlukan penggunaan sinaran pengion.
Apakah pengimejan tensor difusi?
Dalam praktik klinikal, pencitraan tensor difusi digunakan terutamanya untuk mengkaji otak kerana tingkah laku penyebarannya memungkinkan membuat kesimpulan mengenai beberapa penyakit pusat sistem saraf. Berat difusi pengimejan resonans magnet adalah teknik pengimejan resonans magnetik (MRI) yang langkah-langkah gerakan penyebaran air molekul dalam tisu badan. Dalam praktik klinikal, ia digunakan terutamanya untuk memeriksa otak, kerana tingkah laku penyebaran air membolehkan kesimpulan dibuat mengenai beberapa penyakit pusat sistem saraf. Dengan bantuan wajaran penyebaran pengimejan resonans magnet atau pengimejan tensor penyebaran, maklumat mengenai perjalanan besar serat saraf bundle juga boleh diperoleh. Pengimejan tensor difusi yang biasa digunakan (DTI), varian DW-MRI, juga menangkap arah penyebaran. DTI mengira tensor per unit jumlah, yang digunakan untuk menggambarkan tingkah laku penyebaran tiga dimensi. Walau bagaimanapun, pengukuran ini secara signifikan lebih memakan masa daripada MRI klasik kerana banyaknya data yang diperlukan. Data hanya dapat ditafsirkan melalui penggunaan pelbagai teknik visualisasi. Hari ini, pengimejan tensor difusi, yang berasal dari tahun 1980-an, disokong oleh semua mesin MRI baru.
Fungsi, kesan, dan tujuan
Seperti MRI konvensional, MRI berwajaran difusi berdasarkan fakta bahawa proton mempunyai putaran dengan momen magnetik. Putaran boleh sejajar dengan medan magnet luaran sama ada selari atau antiparalel. Dalam kes ini, penjajaran antiparallel mempunyai keadaan bertenaga yang lebih tinggi daripada penjajaran selari. Oleh itu, apabila medan magnet luaran diaplikasikan, keseimbangan terbentuk memihak kepada proton tenaga rendah. Sekiranya medan frekuensi tinggi dihidupkan secara melintang ke medan ini, momen magnetik beralih ke arah satah xy bergantung pada kekuatan dan jangka masa nadi. Ini keadaan dipanggil resonans putaran nuklear. Apabila medan frekuensi radio dimatikan lagi, nuklear berputar sejajar ke medan magnet statik dengan kelewatan masa yang bergantung pada persekitaran kimia proton. Isyarat didaftarkan melalui voltan yang dihasilkan dalam gegelung penginderaan. Dalam pengimejan resonans magnetik berwajaran difusi, medan kecerunan diterapkan semasa pengukuran, yang mengubah medan kekuatan medan magnet statik dalam arah yang telah ditentukan. Ini menyebabkan hidrogen inti untuk keluar dari fasa dan isyarat untuk hilang. Apabila arah putaran nukleus dibalikkan oleh denyutan frekuensi tinggi yang lain, mereka kembali ke fasa dan isyarat muncul semula. Walau bagaimanapun, intensiti isyarat kedua lebih lemah kerana beberapa inti tidak lagi masuk ke fasa. Kehilangan intensiti isyarat ini menggambarkan penyebaran air. Semakin lemah isyarat kedua, semakin banyak inti tersebar ke arah medan kecerunan dan yang lebih rendah juga rintangan penyebaran. Walau bagaimanapun, penentangan terhadap penyebaran bergantung pada struktur dalaman sel saraf. Oleh itu, dengan bantuan data yang diukur, struktur tisu yang diperiksa dapat dikira dan dilihat. Pengimejan resonans magnetik berwajaran difusi sering digunakan dalam strok diagnosis. Kerana kegagalan natrium-kalium pam di strok, terdapat batasan yang teruk dalam gerakan penyebaran. Ini dapat dilihat dengan segera dengan DW-MRI, sedangkan dengan MRI konvensional perubahannya hanya dapat didaftarkan setelah beberapa jam. Bidang aplikasi lain berkaitan dengan perancangan pembedahan semasa pembedahan otak. Pencitraan tensor difusi menentukan perjalanan laluan saraf. Perkara ini mesti diambil kira semasa perancangan pembedahan. Selanjutnya, gambar juga dapat menunjukkan sama ada tumor telah menyerang jalan saraf. Kaedah ini juga boleh digunakan untuk menilai sama ada operasi sama sekali menjanjikan. Banyak penyakit neurologi dan psikiatri, seperti Alzheimer penyakit, epilepsi, multiple sclerosis, skizofrenia atau ensefalopati HIV, kini menjadi subjek penyelidikan pencitraan tensor difusi. Persoalannya ialah kawasan otak mana yang terkena penyakit mana. Pencitraan tensor difusi juga semakin banyak digunakan sebagai alat penyelidikan untuk kajian sains kognitif.
Risiko, kesan sampingan, dan bahaya
Walaupun hasilnya baik dalam diagnosis strok, dalam penyediaan pembedahan otak, dan sebagai alat penyelidikan dalam banyak ujian klinikal, pencitraan resonans magnetik dengan berat difusi masih menghadapi batasan dalam penerapannya hari ini. Dalam beberapa kes, teknik ini belum sepenuhnya dikembangkan dan memerlukan penyelidikan dan pengembangan intensif untuk memperbaikinya. Sebagai contoh, pengukuran pengimejan resonans magnetik berwajaran difusi sering memberikan kualiti gambar yang terhad sahaja kerana gerakan penyebaran hanya ditunjukkan oleh pelemahan isyarat yang diukur. Sedikit kemajuan juga dicapai dengan resolusi spasial yang lebih tinggi, kerana dengan resolusi yang lebih kecil jumlah elemen pelemahan isyarat hilang dalam kebisingan alat pengukuran. Selain itu, sebilangan besar ukuran individu diperlukan. Data pengukuran mesti diproses ulang dalam komputer agar dapat memperbaiki gangguan pada tahap tertentu. Hingga kini, masih ada masalah untuk menunjukkan tingkah laku penyebaran yang kompleks dengan memuaskan. Mengikut keadaan terkini, penyebaran dalam voxel hanya dapat dirakam dengan betul dalam satu arah. Kaedah sedang diuji yang secara serentak dapat mengambil gambar dengan berat difusi ke arah yang berbeza. Ini adalah kaedah yang memerlukan resolusi sudut tinggi. Kaedah untuk menilai dan memproses lebih lanjut data juga masih memerlukan pengoptimuman. Sebagai contoh, kajian sebelumnya membandingkan data yang diperoleh daripada pengimejan resonans magnetik berwajaran difusi dari kumpulan subjek yang lebih besar. Walau bagaimanapun, kerana struktur anatomi individu yang berbeza, ini boleh membawa kepada hasil kajian yang mengelirukan. Oleh itu, kaedah baru untuk analisis statistik juga perlu dikembangkan.
