تصویربرداری تشدید مغناطیسی انتشاری یا DMRI 

Diffusion MRI

تصویربرداری تشدید مغناطیسی انتشاری یکی از روش‌های تصویربرداری غیر‌معمولی MRI است. این تکنیک یک معرفی جزئی و بخش بخش از ساختار میکرویی مغز در مقیاسی که به آسانی با دیگر متدها قابل دسترسی نیست ارایه می‌دهد و روند پیشرفت را از راه‌های مختلف برای پزشک مهیا می‌سازد. لذا  DMRI به عنوان یک ابزار قدرتمند و موثر در آزمایش سیستم اعصاب مرکزی گسترش یافته است.

 تصـویـربرداری DMRI کنتراست تصویری را فراهم می کند که وابسته به حرکت مولکولی پروتون‌های آب در طول محورهای آکسونی است که ممکن است توسط بیماری تغییر پیدا کند این انتشار ناهمگون اطلاعات زیادی راجع به میلین سازی در مغز نابالغ، در طی بالغ شدن و در وضعیت‌های بیمار یا نرمال فراهم می‌کند که سایر متدها قادر به تولید آن‌ها نیست.  تصویربرداری مرسوم CT و MRI به اندازه کافی حساس برای ارزیابی حمله های بحرانی نیست. CT برای آشکارسازی خونریزی درون جمجمه ای کافی است، اما در مورد حملات بدون خونریزی، CTاسکن ‌ ممکن است برای 24 تا 36 ساعت اول منفی باشد. اما بسیاری از درمان های حملات جدید روی 3 ساعت اول بعد از شروع متمرکز می شوند. برای نمونه در بیماری MS موارد غیر عادی مشاهده شده در تصاویر MRI معمولی ارتباط بسیار ضعیفی با ناتوانی بیماری دارد مثلا در یک تصویر -W2T استاندارد امکان ندارد که بین ضایعات مختلف مشاهده شده بتوان درجات مختلفی از تخریب میلین را قائل شد، همچنین هیچ تمایزی در مناطقی که در حال از دست دادن میلین هستند با مناطقی که در حال بازسازی میلین اند نمی توان ایجاد کرد. در تصویربرداری DMRI انتشار در ماده سفید مغز دامنه‌های مختلفی دارد که اطلاعات جــدیــدی دربــاره بــی نـظـمــی‌هــا و اخـتــلالات مـیـلـیــن ارائــه مــی‌دهـد، البتـه ایـن نـوع تصویربرداری همچنین در خارج از CNS مثلا در چشم و کلیه استفاده شده است و کاربردهای آینده این همچون تصویربرداری دما است. 

 ‌اصول تصویربرداری تشدید مغناطیسی انتشاری
 ‌دیفیوژن ، بر اساس قانون Fick است. در این قانون ماده از ناحیه غلظت بیشتر به غلظت کمتر حرکت کند (ماده در جهت کاهش غلظت منتقل می شود.) 

قانون فیک     
DMRI از تغییرپذیری "حرکت براونی" مولکول های آب در بافت مغز استفاده می کند. حرکت براونی منسوب به حرکت تصادفی مولکول‌ها می شود. مولکول های آب در حرکت ثابت هستند و نرخ حرکت یا انتشار وابسته به انرژی جنبشی مولکول‌ها و حرارت (دما) است. در بافت های زیستی، انتشار دقیقا تصادفی نیست چون بافت، غشای سلول، ساختارهای رگ دار و لوله های آکسون ساختاری دارند که مقدار انتشار را مـحـدود مـی کـنند. همچنین فعل و انفعالات شیمیایی آب و مولکول های بزرگ ویژگی‌های انتشار را تغییر می دهند. بنابراین، در مغز انتشار آب به عنوان "انتشار ظاهری" منسوب می شود. معمولا کنتراست ساختارها با انتشار بالا روشن است و ساختارها با انتشار پایین تیره اند.  

تکنیک های تصویربرداری انتشاری
انـواع تـکـنـیـک هـای تـصـویـربرداری انتشاری شامل:

-تصویربرداری انتشاری وزن دار‌ (Diffusion weighted imaging) یا DWI

-تصویربرداری تانسور انتشاری (Diffusion Tensor Imaging) یا DTI

-ردیابی تانسور انتشاری یا ردیابی فیبر (DTT)


در DWI به دلیل این‌که حتی حرکت‌های بسیار ناچیز بیمار در زمان تصویربرداری موجب حرکت آب در انتشار می‌شود لذا توالی بسیـار سـریـع در تصـویـربـرداری بـرای این نوع تـــصـــــویـــــربـــــرداری ضـــــروری اســـــت. انــجـــــام تـــصـــــویــــربــــرداری انــتــشــــاری بــــا اســتــفــــاده از تـــکـــنـــیـــــک‌هـــای تـــصـــــویــربــرداریecho-planar  spin-echo single-shot )SS-EPI) بسیار رایج است. تصاویر می‌توانند در یک کسری از ثانیه به دسـت آینـد لـذا آرتیفکـت‌های ناشی از ضربان قلب ، تنفس و حرکت بیمار کاهش می‌یابند. اما ایــن روش هــم کــاسـتــی هــایــی دارد، از جـمـلـه مــحـــدودیـــت‌هــای SS-EPI شــامــل رزولــوشــن مکانی پایین، اثرات مات شدن تصویر و به سبب جابجایی شیمیایی ، ناهمگونی میدان مغناطیسی و اثـرات حـسـاسـیـت مـکـانـی بـسیار حساس به آرتـیـفـکـت‌هـا اسـت لـذا کـاربـردهـای کـلـیـنیکی جدید دیگری ارایه شده اند. 

 
DTI روشـی اسـت کـه اخـیرا معرفی شده که کمیت دامنه و جهت انتشار را در امتداد سه محور اصلی دارد. اطلاعات فراهم شده توسط DTI ، کمی سازی معیارهای مختلف را اجازه می‌دهد، ایـن انـدازه گـیـری‌هـا اطـلاعـات یـکـتایی درباره ساختار میکرویی بافت سیستم اعصاب مرکزی (CNS) فــراهـم مـی‌کـنـنـد. DTI مـمـکـن اسـت در عـمـلـیـات کـلـیـنـیـکـی تـصـویـربـرداری مغز برای گروه‌های مختلف بیماری مفید باشد. 

تصویر زیر:

 

 

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

  • فیبرهای ارتباطی (Association fibers)
  • فیبرهای اتصالی  (Commissural fibers)
  • فیبرهای تصویرکننده (Projection fibers) مانند فیبرهای کورتیکواسپاینال و کورتیکوبولبر

 

ماده سفید مخ از طریق تصویربرداری تنسور انتشاری (DTI) در شکل زیر:

 

 

کاربردها

لـیـسـت کـوتاهی از این کاربردها در ادامه آمده است:
-‌گسترش مغز نرمال و سالخوردگی
-‌ناهنجاری‌های مادرزادی  
-‌مـیـلـیـن زدایی و بیماری‌های فاسد کننده مغز
-‌تومورها و برنامه‌های قبل از عمل جراحی
-‌صرع
-‌کم خونی موقت و سکته
- بــیــمــــاری‌هــــای مــغــــزی ( مــــاده ســمــــی، متابولیسم‌، عفونت )
-‌صدمات جراحت مغز
-‌اختلالات روانی ، جنون ، افسردگی
-‌نقشه برداری اتصال تابعی  
-ارزیابی نخاع شوکی

 

ردیابی فیبر (Tractography) اطلاعات کمی و کـیفی یکتایی برای کمک به مشاهده و مطالعه غـیـر‌تـهـاجمی ساختار رشته فیبر در مغز انسان فـراهـم مـی‌کـنـد. ایـن شـاخـه مطالعاتی هنوز در مراحل اولیه است اما بسیار سریع پیشرفت می‌کند. فرضیه استفاده شده در محاسبات ردیابی فیبر این است که جهت انتشار بسیار سریع ، رشته‌های ماده سفید را دنبال می‌کند.

در  ادامه برخی از کاربردهای مهم آن بیان می‌شود:
‌جراحی مغز : که ممکن است سبب آسیب به مجموعه فیبرهای مهم شود. اطلاع از گسترش آن‌ها می‌تواند برای جلوگیری از آسیب آمدن به رشته‌های فیبری بزرگ و کاهش صدمات وارده به بیمار استفاده شود.

‌توسط ردیابی فیبر می‌توان ماده سفید را مشاهده کرد که برای فهم بهتر آناتومی مغز لازم است. اندازه گیری‌های آن در سنین مختلف می‌تواند برای مشاهده گسترش مغز افراد و برخی اختلالات مغری مفید باشد.
‌اتصـال بیـن بخـش‌هـای مختلـف مغـز مـی‌تـوانـد بـزرگ شود که برای تحقیقات کاربردی و مورفولوژی در مغز مفید هست.
‌کاربردهای کلینیکی برای مطالعه خرابی بافت‌های ماده سفید و آشفتگی‌های مسیرهای فیبر 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.

طبقه بندی مطالب بر اساس ناحیه بدن

مقالات ستون فقرات

مقالات شانه

مقالات آرنج

مقالات مچ و انگشتان دست

مقالات لگن، مفصل هیپ و ناحیه ران

مقالات زانو

مقالات مچ پا و پا 

مقالات سیستم عصبی (cns & pns)

ویدیوهای آموزشی