拡散テンソル画像

の 拡散テンソル画像 または 拡散強調磁気共鳴イメージング (DW-MRI）は、古典的なMRTに基づくイメージング手法として、生体組織における水分子の拡散挙動を表し、主に脳の検査で使用されます。従来のMRIと同様に、この手順は非侵襲的であり、電離放射線の使用を必要としません。

拡散テンソル画像とは何ですか？

臨床診療では、水の拡散挙動が中枢神経系のいくつかの疾患について結論を導くことを可能にするため、拡散テンソル画像は主に脳を検査するために使用されます。

拡散強調磁気共鳴画像法は、体組織内の水分子の拡散運動を測定する磁気共鳴画像法（MRT）の方法です。

臨床実習では、主に脳の検査に使用されます。これは、水の拡散挙動により、中枢神経系のいくつかの疾患について結論を出すことができるためです。拡散強調磁気共鳴断層撮影または拡散テンソルイメージングの助けを借りて、大きな神経線維束のコースに関する情報も取得できます。頻繁に使用される拡散テンソルイメージング（DTI）では、DW-MRIのバリアントで、拡散の方向依存性も記録されます。

DTIは、単位体積あたりのテンソルを計算します。これは、3次元の拡散動作を記述するために使用されます。ただし、膨大な量のデータが必要なため、これらの測定は従来のMRIよりもかなり時間がかかります。データは、さまざまな視覚化手法を使用してのみ解釈できます。今日、1980年代に登場した拡散テンソルイメージングは​​、すべての新しいMRIデバイスでサポートされています。

機能、効果、目標

従来の磁気共鳴画像法と同様に、拡散強調磁気共鳴画像法は、陽子が磁気モーメントを持つスピンを持っているという事実に基づいています。スピンは、それ自体を外部磁場に対して平行または逆平行に整列させることができます。

反平行配置は、平行配置よりもエネルギー状態が高くなります。外部磁場が適用されると、低エネルギー陽子のために平衡が確立されます。高周波電磁界がこの電磁界にわたってオンに切り替えられると、磁気モーメントは、パルスの強度と持続時間に応じてxy平面の方向に反転します。この状態は核磁気共鳴として知られています。高周波磁場が再びオフに切り替わると、核スピンは再び静磁場の方向に整列し、陽子の化学環境に依存する時間遅延が生じます。

信号は、測定コイルで生成された電圧を介して記録されます。拡散強調磁気共鳴断層撮影では、測定中に勾配磁場が適用され、これにより、静磁場の磁場強度が所定の方向に変化します。これにより、水素原子核の位相がずれ、信号が消えます。新しい高周波パルスによってコアの回転方向が逆になると、コアは再び位相が戻り、信号が再び発生します。

ただし、一部の核が同相ではなくなっているため、2番目の信号の強度は弱くなります。この信号強度の損失は、水の拡散を表しています。 2番目の信号が弱いほど、勾配磁場の方向に拡散する核が多くなり、拡散抵抗が低くなります。拡散に対する抵抗は、神経細胞の内部構造に依存しています。測定されたデータの助けを借りて、検査された組織の構造を計算して説明することができます。

拡散強調磁気共鳴画像法は、脳卒中の診断によく使用されます。脳卒中の場合のナトリウムカリウムポンプの故障は、拡散運動を厳しく制限します。 DW-MRIを使用すると、これがすぐに表示されますが、従来のMRIを使用すると、変更は多くの場合数時間後にしか登録できません。アプリケーションの別の領域は、脳外科手術の計画に関連しています。

拡散テンソル画像は神経経路の経路を決定します。これは、操作を計画するときに考慮する必要があります。記録は、腫瘍がすでに神経管を貫通しているかどうかを示すこともできます。この方法は、手術に何らかの見込みがあるかどうかの問題を評価するためにも使用できます。アルツハイマー病、てんかん、多発性硬化症、統合失調症、HIV脳症などの多くの神経学的および精神医学的疾患は、現在、拡散テンソルイメージングの研究対象となっています。問題は、どの脳領域がどの疾患に影響を受けるかです。拡散テンソルイメージングは​​、認知科学研究の研究ツールとしてもますます使用されています。

リスク、副作用、危険

脳卒中の診断、脳手術の準備、および多くの臨床研究の研究機器としての優れた結果にもかかわらず、拡散強調磁気共鳴断層撮影にはまだその適用限界があります。

場合によっては、プロセスがまだ完全に開発されておらず、プロセスを改善するために集中的な研究開発作業が必要です。拡散強調磁気共鳴断層撮影法の測定は、拡散運動が測定された信号の減衰によってのみ表されるため、限られた画質しか提供しないことがよくあります。ボリューム要素が小さいと信号減衰が測定装置のノイズから消えるため、空間分解能が高くてもほとんど進歩していません。さらに、多数の個別測定が必要です。

一部の妨害を修正できるようにするには、測定データをコンピューターで再加工する必要があります。これまでのところ、複雑な拡散の振る舞いを十分に表現するにはまだ問題があります。現在の技術水準によれば、ボクセル内の拡散は、一方向でのみ正しく記録することができる。異なる方向で拡散強調記録を同時に行うことができる方法がテストされています。これらは、高い角度分解能を必要とするプロセスです。

データを評価および処理する方法も、依然として最適化する必要があります。たとえば、以前の研究では、拡散強調磁気共鳴画像から得られたデータは、より大きな被験者グループと比較されました。しかし、個人によって解剖学的構造が異なるため、これは誤解を招く研究結果につながる可能性があります。そのため、統計分析の新しい方法を開発する必要があります。