การถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจายหรือแบบกระจายน้ำหนัก ถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็ก (DW-MRI) เป็นเทคนิคการถ่ายภาพโดยใช้ MRI แบบคลาสสิกที่แสดงภาพพฤติกรรมการแพร่กระจายของ น้ำ โมเลกุล ในเนื้อเยื่อชีวภาพ ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการตรวจสอบของ สมอง. คล้ายกับ MRI แบบคลาสสิกขั้นตอนนี้ไม่เป็นอันตรายและไม่จำเป็นต้องใช้รังสีไอออไนซ์
การถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจายคืออะไร?
ในทางคลินิกส่วนใหญ่จะใช้การถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจายเพื่อศึกษาภาพ สมอง เนื่องจากพฤติกรรมการแพร่กระจายทำให้สามารถสรุปได้เกี่ยวกับโรคบางอย่างในส่วนกลาง ระบบประสาท. กระจายน้ำหนัก ถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็ก เป็นเทคนิคการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) ที่ มาตรการ การเคลื่อนที่แบบกระจายของ น้ำ โมเลกุล ในเนื้อเยื่อของร่างกาย ในทางคลินิกส่วนใหญ่จะใช้เพื่อตรวจสอบ สมองเนื่องจากพฤติกรรมการแพร่กระจายของ น้ำ ช่วยให้สามารถสรุปได้เกี่ยวกับโรคบางอย่างในส่วนกลาง ระบบประสาท. ด้วยความช่วยเหลือของการกระจายน้ำหนัก ถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็ก หรือการถ่ายภาพเทนเซอร์กระจายข้อมูลเกี่ยวกับหลักสูตรขนาดใหญ่ ใยประสาท สามารถรับบันเดิลได้ การถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจาย (DTI) ที่ใช้กันทั่วไปซึ่งเป็นตัวแปรของ DW-MRI ยังจับทิศทางของการแพร่กระจาย DTI คำนวณค่าเทนเซอร์ต่อหน่วย ปริมาณซึ่งใช้เพื่ออธิบายพฤติกรรมการแพร่กระจายสามมิติ อย่างไรก็ตามการวัดเหล่านี้ใช้เวลานานกว่า MRI แบบเดิมอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากต้องใช้ข้อมูลจำนวนมาก ข้อมูลสามารถตีความได้โดยใช้เทคนิคการสร้างภาพต่างๆเท่านั้น ปัจจุบันการถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจายซึ่งเกิดขึ้นในทศวรรษที่ 1980 ได้รับการสนับสนุนโดยเครื่อง MRI ใหม่ทั้งหมด
ฟังก์ชันผลและเป้าหมาย
เช่นเดียวกับ MRI ทั่วไป MRI แบบกระจายน้ำหนักจะขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าโปรตอนมีการหมุนด้วยโมเมนต์แม่เหล็ก สปินสามารถจัดแนวกับสนามแม่เหล็กภายนอกได้ทั้งแบบขนานหรือแบบขนาน ในกรณีนี้การจัดแนวขนานกันจะมีสถานะที่มีพลังสูงกว่าการจัดแนวขนาน ดังนั้นเมื่อใช้สนามแม่เหล็กภายนอกสมดุลจึงถูกสร้างขึ้นเพื่อสนับสนุนโปรตอนพลังงานต่ำ หากสนามความถี่สูงถูกเปิดตามขวางกับสนามนี้ช่วงเวลาแม่เหล็กจะพลิกไปในทิศทางระนาบ xy ขึ้นอยู่กับ ความแข็งแรง และระยะเวลาของชีพจร นี้ สภาพ เรียกว่าเรโซแนนซ์สปินนิวเคลียร์ เมื่อสนามคลื่นวิทยุถูกปิดอีกครั้งนิวเคลียร์จะหมุนปรับแนวเข้าหาสนามแม่เหล็กสถิตโดยมีการหน่วงเวลาซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางเคมีของโปรตอน สัญญาณถูกลงทะเบียนผ่านแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นในขดลวดตรวจจับ ในการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กแบบกระจายน้ำหนักจะมีการใช้สนามไล่ระดับระหว่างการวัดซึ่งจะเปลี่ยนฟิลด์ ความแข็งแรง ของสนามแม่เหล็กสถิตในทิศทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งทำให้เกิดไฟล์ ไฮโดรเจน นิวเคลียสจะออกนอกเฟสและสัญญาณจะหายไป เมื่อทิศทางการหมุนของนิวเคลียสถูกกลับด้วยพัลส์ความถี่สูงอีกอันหนึ่งพวกมันจะกลับเข้าสู่เฟสและสัญญาณจะปรากฏขึ้นอีกครั้ง อย่างไรก็ตามความเข้มของสัญญาณที่สองจะอ่อนลงเนื่องจากนิวเคลียสบางส่วนไม่เข้าสู่เฟสอีกต่อไป การสูญเสียความเข้มของสัญญาณนี้อธิบายถึงการแพร่กระจายของน้ำ สัญญาณที่สองที่อ่อนแอลงก็คือนิวเคลียสยิ่งกระจายไปในทิศทางของสนามไล่ระดับสีมากขึ้นและค่าความต้านทานการแพร่กระจายที่ต่ำกว่าก็เป็นเช่นกัน อย่างไรก็ตามความต้านทานต่อการแพร่กระจายนั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างภายในของเซลล์ประสาท ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของข้อมูลที่วัดได้โครงสร้างของเนื้อเยื่อที่ตรวจสอบสามารถคำนวณและมองเห็นได้ การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กแบบกระจายน้ำหนักมักใช้ใน ละโบม การวินิจฉัย. เนื่องจากความล้มเหลวของ โซเดียม-โพแทสเซียม ปั๊มเข้า ละโบมมีข้อ จำกัด ที่รุนแรงในการเคลื่อนที่แบบแพร่กระจาย สิ่งนี้จะมองเห็นได้ทันทีด้วย DW-MRI ในขณะที่ MRI แบบเดิมมักจะสามารถลงทะเบียนการเปลี่ยนแปลงได้หลังจากผ่านไปหลายชั่วโมงเท่านั้น การประยุกต์ใช้อีกด้านหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการวางแผนการผ่าตัดระหว่างการผ่าตัดสมอง การถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจายทำให้เกิดเส้นทางของเส้นประสาท สิ่งนี้ต้องนำมาพิจารณาในระหว่างการวางแผนการผ่าตัด นอกจากนี้ภาพยังสามารถแสดงให้เห็นว่าเนื้องอกได้รุกล้ำเส้นประสาทไปแล้วหรือไม่วิธีนี้ยังสามารถใช้เพื่อประเมินว่าการผ่าตัดมีแนวโน้มที่ดีหรือไม่ โรคทางระบบประสาทและจิตเวชหลายอย่างเช่น อัลไซเม โรค, โรคลมบ้าหมู, หลายเส้นโลหิตตีบ, โรคจิตเภท หรือโรคไข้สมองอักเสบเอชไอวีปัจจุบันเป็นหัวข้อของการวิจัยการถ่ายภาพเทนเซอร์แบบแพร่กระจาย คำถามคือบริเวณสมองที่ได้รับผลกระทบจากโรคใด นอกจากนี้การถ่ายภาพเทนเซอร์แบบกระจายยังถูกใช้เป็นเครื่องมือในการวิจัยสำหรับการศึกษาวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับความรู้ความเข้าใจมากขึ้น
ความเสี่ยงผลข้างเคียงและอันตราย
แม้จะได้ผลลัพธ์ที่ดีในการวินิจฉัยโรคหลอดเลือดสมองในการเตรียมการผ่าตัดสมองและในฐานะเครื่องมือวิจัยในการทดลองทางคลินิกจำนวนมากการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กแบบกระจายน้ำหนักยังคงพบข้อ จำกัด ในการนำไปใช้ในปัจจุบัน ในบางกรณีเทคนิคนี้ยังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่และต้องมีการวิจัยและพัฒนาอย่างเข้มข้นเพื่อปรับปรุง ตัวอย่างเช่นการวัดการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่ถ่วงน้ำหนักการกระจายมักให้คุณภาพของภาพที่ จำกัด เนื่องจากการเคลื่อนที่แบบกระจายจะแสดงออกมาโดยการลดทอนสัญญาณที่วัดได้เท่านั้น มีความก้าวหน้าเพียงเล็กน้อยด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่ที่สูงขึ้นเนื่องจากมีขนาดเล็กลง ปริมาณ องค์ประกอบที่การลดทอนสัญญาณหายไปในเสียงรบกวนของเครื่องมือวัด นอกจากนี้จำเป็นต้องมีการวัดแต่ละครั้งเป็นจำนวนมาก ข้อมูลการวัดต้องได้รับการประมวลผลใหม่ในคอมพิวเตอร์เพื่อให้สามารถแก้ไขสิ่งรบกวนได้ในระดับหนึ่ง จนถึงตอนนี้ยังมีปัญหาในการแสดงพฤติกรรมการแพร่กระจายที่ซับซ้อนได้อย่างน่าพอใจ ตามสถานะปัจจุบันของศิลปะการแพร่กระจายภายใน voxel สามารถบันทึกได้อย่างถูกต้องในทิศทางเดียวเท่านั้น กำลังทดสอบวิธีการที่สามารถถ่ายภาพที่มีน้ำหนักกระจายในทิศทางที่ต่างกันได้ในเวลาเดียวกัน วิธีเหล่านี้เป็นวิธีการที่ต้องใช้ความละเอียดเชิงมุมสูง วิธีการประเมินและประมวลผลข้อมูลเพิ่มเติมยังต้องการการปรับให้เหมาะสม ตัวอย่างเช่นการศึกษาก่อนหน้านี้เปรียบเทียบข้อมูลที่ได้จากการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่ถ่วงน้ำหนักการแพร่กระจายจากกลุ่มวัตถุขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตามเนื่องจากโครงสร้างทางกายวิภาคที่แตกต่างกันของแต่ละบุคคลสิ่งนี้สามารถทำได้ นำ ถึงผลการศึกษาที่ทำให้เข้าใจผิด ดังนั้นจึงต้องมีการพัฒนาวิธีการใหม่ ๆ สำหรับการวิเคราะห์ทางสถิติด้วย
