Basic HTML Version
Ελληνική Ακτινολογία, Τόμος 43, Τεύχος 2, 2012
106
ΟΡΙΣΜΟΙ
ΗΑπεικόνιση Τανυστή Διαχύσεως (Diffusion Tensor
Imaging, DTI) είναι μια τεχνική του μαγνητικού συ-
ντονισμού, που χρησιμοποιείται για να απεικονίσει,
κατά κύριο λόγο in vivo, την αρχιτεκτονική της λευκής
ουσίας του κεντρικού νευρικού συστήματος. Παρέχει
ποιοτικές και ποσοτικές πληροφορίες για τη μυελίνωση
των νευραξόνων, την ακεραιότητα των δεματίων της
λευκής ουσίας και την κατεύθυνσή τους στο εγκεφαλικό
παρέγχυμα, μετρώντας τη μοριακή διάχυση
1
. Η μορι-
ακή διάχυση ή κίνηση Brown περιγράφεται για πρώτη
φορά το 1905 από τον Einstein
2
και αναφέρεται στην
τυχαία κίνηση των μορίων του νερού λόγω θερμότητας.
Ο όρος μοριακή διάχυση αναφέρεται στην αντίληψη
ότι κάθε τύπος μορίου ενός υγρού μετακινείται τυχαία
κατά την αναταραχή του, λόγω θερμότητας. Όταν η
διάχυση πραγματοποιείται με τις ίδιες ιδιότητες προς
όλες τις κατευθύνσεις ονομάζεται ισοτροπική διάχυ-
ση, ενώ όταν γίνεται με διαφορετικές ιδιότητες προς
διαφορετικές κατευθύνσεις ονομάζεται ανισοτροπική
διάχυση
3
. Σε ένα ποτήρι με νερό, η κίνηση του νερού
είναι εντελώς τυχαία και περιορίζεται μόνο από τα όρια
του περιέχοντος δοχείου και έχει περιγραφεί με στατι-
στικούς όρους από την κατανομή του εκτοπίσματος
3
. Η
κατανομή του εκτοπίσματος περιγράφει την αναλογία
των μορίων που υποβάλλονται σε μετακινήσεις προς
μια συγκεκριμένη κατεύθυνση και σε συγκεκριμένη
απόσταση. Είναι δύσκολο να προβλέψουμε το σχήμα
της κατανομής του εκτοπίσματος, αλλά θα είναι αρκετά
καλά περιγεγραμμένο και εμφανώς πιο λεπτομερές
σε σχέση με την ανεξέλεγκτη διάχυση, αν ο χρόνος
διάχυσης είναι αρκετά μεγάλος .Όταν η κατανομή είναι
ισοτροπική, έχει σχήμα σφαιρικό, ενώ η ανισοτροπική
κατανομή παρουσιάζεται με σχήμα ελλειψοειδές
3,4
(Σχήμα 1).
Οι βιολογικοί ιστοί είναι υψηλά ετερογενή μέσα, που
αποτελούνται από διάφορα διαμερίσματα και φραγμούς
διαφορετικών διαχύσεων. Η κίνηση των μορίων του
νερού, κατά τη διάρκεια της καθοδηγούμενης από τη
διάχυση κατανομής, εμποδίζεται από την παρεμβολή
των διαμερισματικών φραγμών και άλλων μοριακών
αντιστάσεων, κατά τέτοιο τρόπο ώστε η πραγματική
απόσταση διάχυσης μειώνεται, συγκρινόμενη με την
πραγματικά αναμενόμενη.
Ένα καθοριστικό χαρακτηριστικό του κεντρικού
νευρικού συστήματος είναι η δομή του με λεπτές
ίνες. Το ΚΝΣ αποτελείται από σφικτά δεμένους και
προς την ίδια κατεύθυνση νηματοειδείς άξονες, που
περιστοιχίζονται από γάγγλια και που οργανώνονται
σε δεμάτια. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η μικρομετρική
κίνηση των μορίων του νερού να εφαρμόζεται στη
μεγαλύτερή της έκταση σε μια διεύθυνση κάθετη ως
προς την αξονική κατεύθυνση απ’ ό,τι παράλληλη σε
αυτήν. Κατά συνέπεια, η παράλληλη μοριακή κατανομή
ως προς τις ίνες είναι μεγαλύτερη απ’ ό,τι η κάθετη ως
προς αυτήν. Όταν οι ιδιότητες διαχύσεως αλλάζουν
ως προς τη διεύθυνση διάχυσης, η επικρατέστερη
κατάσταση είναι η ανισοτροπία και η συνδεόμενη
κατανομή του εκτοπίσματος δεν είναι πια ισοτροπική,
αλλά έχει τη μορφή πούρου (cigar shaped).
Φυσικά, η κατανομή μπορεί να είναι πιο πολύπλοκη,
αν ο υποκείμενος ιστός περιέχει ίνες σε διαφορετικές
κατευθύνσεις
5
. Πειραματικές μελέτες αποδεικνύουν ότι
κυρίως υπεύθυνη για τη μοριακή ανισοτροπία διάχυσης
στη λευκή ουσία δεν είναι η μυελίνη, όπως και θα ήταν
το αναμενόμενο, αλλά η κυτταρική μεμβράνη
6
.
Η ανισοτροπία εξαρτάται από το βαθμό μυελίνωσης
και την πυκνότητα των δεματίων του κάθε άξονα, ενώ
Σχήμα 1.
Α,Β (MR Diffusion Tensor Imaging, Tractography
Richard Watts, D.Phil.
Citigroup Biomedical Imaging Center.Weill Medical College
of Cornell University).
Α. Σχηματική αναπαράσταση της ισότροπης διάχυσης, στην
οποία τα μόρια διαχέονται με τις ίδιες ιδιότητες προς όλες
τις κατευθύνσεις.
Β. Ανισότροπη διάχυση, κατά την οποία τα μόρια διαχέονται
με διαφορετικές ιδιότητες προς διαφορετικές κατευθύν-
σεις.
Α
Β