Basic HTML Version
107
Α. Μπέκα, Δ. Βεργανελάκης, Π. Τούλας. Απεικόνιση του Τανυστή της Διάχυσης (DTI) και Δεσμιδογραφία (Tractography)
αντίθετα οι μικροσωληνίσκοι και οι λευκές πρωτεϊνικές
ίνες του κυττάρου φαίνεται να διαδραματίζουν μόνο
ένα μικρό ρόλο. Η κίνηση των μορίων του νερού
ή διάχυση είναι πολύ πιο γρήγορη κατά μήκος των
ινών της λευκής ουσίας απ’ ό,τι κάθετα σε αυτές. Η
διαφορά των δύο αυτών κινήσεων (παράλληλα και
κάθετα στις ίνες) είναι η βάση για την απεικόνιση του
τανυστή διαχύσεως (DTI).
Η DTI παρέχει τη δυνατότητα απεικόνισης, ανάλυ-
σης και ποσοτικοποίησης των δεσμίδων της λευκής
ουσίας
1
. Μετράει τη διάχυση σε πολλές κατευθύνσεις
και την αναπαριστά σε παράλληλο και κάθετο με τις
ίνες επίπεδο. Αυτές οι διαχύσεις χρησιμοποιούνται για
τη μέτρηση δεικτών ολικής αθροίσεως, όπως το trace
ADC (ίχνος φαινομενικού συντελεστή διαχύσεως) και
η FA (κλασματική ανισοτροπία), η οποία αποτελεί και
τον πιο ευρέως διαδεδομένο δείκτη ποσοτικοποίησης
της DTI στην έρευνα του ΚΝΣ. Στη λευκή ουσία η
ανισοτροπία είναι υψηλή, αντανακλώντας γρήγορη
διάχυση κατά μήκος των ινών και αργή κάθετα σε
αυτές, ενώ στη φαιά ουσία η ανισοτροπία αγγίζει το
μηδέν προς όλες τις κατευθύνσεις
7
.
ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΤΟΥ ΤΑΝΥΣΤΗ ΔΙΑΧΥΣΕΩΣ
ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΑ
Το φαινόμενο της διάχυσης δεν έχει φυσικούς πε-
ριορισμούς και η κατανομή της μετατόπισης δύναται
να περιγραφεί με την εξίσωση του Gauss,
όπου ο φυσικός συντελεστής διάχυσης έχει αντικα-
τασταθεί από το ADC(Apparent Diffusion Coefficient),
που προέρχεται από την εξίσωση ADC = b1n (DWI/
b0). Το ADC είναι στενά εξαρτώμενο από τη διεύθυν-
ση κωδικοποίησης της διάχυσης και για να ξεπεραστεί
αυτός ο περιορισμός, εφαρμόστηκαν τρεις ορθογώ-
νιες μετρήσεις και υπολογίστηκε το αποτέλεσμα της
καλύτερης προσέγγισης του συντελεστή διάχυσης.
Για την απεικόνιση του ADC (apparent diffusion
coefficient), λαμβάνουμε υπόψη ότι η διάχυση ακο-
λουθεί ένα φυσικό μοντέλο ελεύθερης διάχυσης. Αυτό
το μοντέλο συχνά είναι αρκετά απλοποιημένο, ειδικά
αν ενδιαφερόμαστε για τη διεύθυνση των αξονικών
δεματίων, στα οποία η διάχυση αναμένεται να είναι
ανισοτροπική.
Ο τανυστής διαχύσεως είναι μια μήτρα δεδομέ-
νων, που χαρακτηρίζει επαρκώς τη διάχυση σε ένα
τρισδιάστατο χώρο, υποθέτοντας ότι η κατανομή του
εκτοπίσματος ακολουθεί το μοντέλο του Gauss. Ο
τανυστής διαχύσεως καθορίζεται συνήθως από ένα
ελλειψοειδές σχήμα ή από μια συνάρτηση προσανα-
τολισμού κατανομής. Οι μαθηματικές ιδιότητες του
τανυστή διαχύσεως κάνουν δυνατό τον υπολογισμό
των μετρήσεων των δεδομένων και την απεικόνισή
τους κατά αντιστοιχία σε χρωματική κλίμακα.
Το αποτέλεσμα είναι μια εικόνα (Σχήμα 2) και αφο-
ρά στο ίδιο αποτέλεσμα που δίνει το ADC (apparent
diffusion coefficient) στους τρεις ορθογώνιους άξονες.
Η διεύθυνση της μέγιστης διάχυσης ονομάζεται κύρια
διεύθυνση διάχυσης και δύναται να υπολογιστεί από
τις τιμές των ανυσμάτων του τανυστή διαχύσεως. Τα
ανύσματα είναι κάθετα μεταξύ τους και οι τιμές τους
περιγράφουν τις ιδιότητες του τανυστή. Οι τιμές των
ανυσμάτων κατηγοριοποιούνται σε λ1
≥
λ2
≥
λ3 και
καθένα αντιστοιχεί σε ένα άνυσμα. Το άνυσμα που
αντιστοιχεί στη μεγαλύτερη τιμή (λ1) είναι η κύρια
διεύθυνση της διαχύσεως(Σχήμα 2).
Εάν οι τιμές των ανυσμάτων είναι σημαντικά δι-
αφορετικές μεταξύ τους, η διάχυση χαρακτηρίζεται
ανισοτροπική. Αν το λ1 είναι πολύ μεγαλύτερο από
το άνυσμα λ2, η διάχυση έχει το σχήμα του πούρου.
Εάν το λ1 και το λ2 είναι όμοια, αλλά κατά πολύ με-
γαλύτερα του λ3, η διάχυση έχει το σχήμα δίσκου ή
τείνει να είναι επίπεδη. Όταν όλα τα ανύσματα είναι
σχεδόν ισοδύναμα, η διάχυση είναι ισοτροπική και
Σχήμα 2.
(Neuroradiology J.22, 74-84, 2009, S.Kollias).
Γραφική αναπαράσταση του ελλειψοειδούς σχήματος της
διάχυσης. Οάξονας λ1 αντιπροσωπεύει την επικρατούσα
διεύθυνση της διάχυσης. Η τιμή του κυμαίνεται από το
0 (ισοτροπική διάχυση, σχήμα Β) έως την μέγιστη τιμή
του 1 (ανισότροπη διάχυση ,σχήμα Α).