Il Imaging del tensore di diffusione o risonanza magnetica pesata in diffusione (DW-MRI) rappresenta il comportamento di diffusione delle molecole d'acqua nel tessuto biologico come metodo di imaging basato sulla classica MRT e viene utilizzato principalmente negli esami cerebrali. Simile alla risonanza magnetica classica, la procedura non è invasiva e non richiede l'uso di radiazioni ionizzanti.
Che cos'è l'imaging del tensore di diffusione?
La risonanza magnetica pesata in diffusione è un metodo di risonanza magnetica (MRT) che misura i movimenti di diffusione delle molecole d'acqua nel tessuto corporeo.
Nella pratica clinica viene utilizzato principalmente per esaminare il cervello, perché il comportamento di diffusione dell'acqua consente di trarre conclusioni su alcune malattie del sistema nervoso centrale. Con l'aiuto della tomografia a risonanza magnetica pesata in diffusione o dell'imaging del tensore di diffusione, è anche possibile ottenere informazioni sul decorso dei grandi fasci di fibre nervose. Nell'imaging del tensore di diffusione (DTI) di uso frequente, una variante della DW-MRI, viene registrata anche la dipendenza direzionale della diffusione.
Il DTI calcola un tensore per unità di volume, che viene utilizzato per descrivere il comportamento di diffusione tridimensionale. Tuttavia, a causa dell'enorme quantità di dati richiesti, queste misurazioni richiedono molto più tempo rispetto alla risonanza magnetica classica. I dati possono essere interpretati solo utilizzando varie tecniche di visualizzazione. Oggi, l'imaging del tensore di diffusione emerso negli anni '80 è supportato da tutti i nuovi dispositivi MRI.
Funzione, effetto e obiettivi
Come la risonanza magnetica convenzionale, la risonanza magnetica pesata in diffusione si basa sul fatto che i protoni hanno uno spin con un momento magnetico. Lo spin può allinearsi parallelo o antiparallelo a un campo magnetico esterno.
L'allineamento antiparallelo ha uno stato energetico superiore rispetto all'allineamento parallelo. Quando viene applicato un campo magnetico esterno, viene stabilito un equilibrio a favore dei protoni a bassa energia. Se un campo ad alta frequenza viene attivato attraverso questo campo, i momenti magnetici si ribaltano nella direzione del piano xy a seconda della forza e della durata dell'impulso. Questa condizione è nota come risonanza magnetica nucleare. Quando il campo ad alta frequenza viene nuovamente disattivato, gli spin nucleari si allineano nuovamente nella direzione del campo magnetico statico con un ritardo che dipende dall'ambiente chimico del protone.
Il segnale viene registrato tramite la tensione generata nella bobina di misura. Nella tomografia a risonanza magnetica pesata in diffusione, durante la misurazione viene applicato un campo gradiente, che modifica l'intensità del campo magnetico statico in una direzione predeterminata. Ciò fa sì che i nuclei di idrogeno vadano fuori fase e il segnale scompaia. Se il senso di rotazione dei nuclei viene invertito da un nuovo impulso ad alta frequenza, tornano in fase e il segnale si ripresenta.
Tuttavia, l'intensità del secondo segnale è più debole perché alcuni nuclei non sono più in fase. Questa perdita di intensità del segnale descrive la diffusione dell'acqua. Più debole è il secondo segnale, più nuclei si sono diffusi nella direzione del campo del gradiente e minore è la resistenza alla diffusione. La resistenza alla diffusione dipende a sua volta dalla struttura interna delle cellule nervose. Con l'aiuto dei dati misurati, la struttura del tessuto esaminato può essere calcolata e illustrata.
La risonanza magnetica pesata in diffusione viene spesso utilizzata nella diagnostica dell'ictus. Il guasto delle pompe sodio-potassio in caso di ictus limita fortemente i movimenti di diffusione. Con DW-MRI questo è immediatamente visibile, mentre con la risonanza magnetica convenzionale i cambiamenti possono spesso essere registrati solo dopo diverse ore. Un altro campo di applicazione riguarda la pianificazione degli interventi in chirurgia cerebrale.
L'imaging del tensore di diffusione determina il decorso delle vie nervose. Questo deve essere preso in considerazione quando si pianifica l'operazione. Le registrazioni possono anche mostrare se un tumore è già penetrato nel tratto nervoso. Questo metodo può essere utilizzato anche per valutare la questione se un'operazione abbia delle prospettive. Molte malattie neurologiche e psichiatriche, come il morbo di Alzheimer, l'epilessia, la sclerosi multipla, la schizofrenia o l'encefalopatia da HIV, sono oggi oggetto di ricerca nell'imaging del tensore di diffusione. La domanda è quali regioni del cervello sono affette da quali malattie. L'imaging del tensore di diffusione è anche sempre più utilizzato come strumento di ricerca per gli studi di scienze cognitive.
Rischi, effetti collaterali e pericoli
Nonostante i suoi buoni risultati nella diagnosi degli ictus, nella preparazione di operazioni cerebrali e come strumento di ricerca in molti studi clinici, la tomografia a risonanza magnetica pesata in diffusione ha ancora i suoi limiti di applicazione.
In alcuni casi, il processo non è ancora completamente sviluppato e richiede un intenso lavoro di ricerca e sviluppo per migliorarlo. Le misurazioni della tomografia a risonanza magnetica pesata in diffusione spesso offrono solo una qualità dell'immagine limitata perché il movimento di diffusione è espresso solo da un'attenuazione del segnale misurato. Sono stati fatti pochi progressi anche con una risoluzione spaziale più alta, poiché con elementi di volume più piccoli l'attenuazione del segnale scompare nel rumore dell'apparato di misura. Inoltre, è necessario un gran numero di misurazioni individuali.
I dati di misura devono essere rielaborati nel computer per poter correggere alcuni disturbi. Finora, ci sono ancora problemi per rappresentare in modo soddisfacente un comportamento di diffusione complesso. Secondo lo stato dell'arte attuale, la diffusione all'interno di un voxel può essere correttamente registrata solo in una direzione. Sono in fase di sperimentazione metodi che possono effettuare simultaneamente registrazioni pesate in diffusione in diverse direzioni. Questi sono processi che richiedono un'elevata risoluzione angolare.
Anche i metodi per la valutazione e l'elaborazione dei dati devono ancora essere ottimizzati. In studi precedenti, ad esempio, i dati ottenuti dalla risonanza magnetica pesata in diffusione sono stati confrontati con gruppi più ampi di soggetti di prova. Tuttavia, a causa delle diverse strutture anatomiche dei diversi individui, ciò può portare a risultati di studio fuorvianti. Ecco perché devono essere sviluppati nuovi metodi per l'analisi statistica.
.jpg)
.jpg)
