Diffusie-gewogen MRI.

Diffusie is het belangrijkste fysische proces dat plaatsvindt tijdens metabolische reacties van de cel. De eerste diffusiegewogen MRI-afbeelding werd gemaakt in 1985. Diffusie-MRI kwam in de klinische praktijk samen met MRI-scanners van de derde generatie. Om diffusiegewogen tomogrammen te verkrijgen, worden echoplanaire pulssequenties (spin-echo) EPI met twee diffusiegradiënten van dezelfde amplitude en duur gebruikt. Om de diffusie-eigenschappen van water in weefsel kwantitatief te beoordelen, worden parametrische diffusiekaarten gemaakt, waarop de kleur van elke pixel overeenkomt met de gemeten diffusiecoëfficiënt. Op de diffusiekaart worden weefsels met een hoge diffusiesnelheid van water in rood en wit gekleurd, weefsels met een lage diffusiesnelheid in blauw en zwart.

De afhankelijkheid van de diffusiecapaciteit van moleculen van de richting wordt diffusie-anisotropie genoemd. In de witte stof van de hersenen diffunderen watermoleculen gemakkelijk langs zenuwvezels, maar hun beweging door de vezels wordt beperkt door de ondoordringbare myelineschede.

Diffusie-tensor-MRI wordt gebruikt om de anisotropie van waterdiffusie in weefsel te visualiseren.

Bij diffusietensor-MRI wordt de oriëntatie van diffusie-ellipsoïden in voxels gebruikt om het verloop van de zenuwvezels die zenuwbanen vormen te bepalen door de eigenvectoren van de diffusietensor met elkaar te verbinden. De verbindingsalgoritmen zijn vrij complex, dus worden verschillende berekeningsmethoden gebruikt om het verloop van de vele zenuwvezels die een zenuwbaan vormen te "tekenen". Tensor-MRI wordt daarom vaak tractografie genoemd - een methode om het verloop van zenuwbanen te visualiseren. In de eenvoudigste vorm wordt partiële diffusie-anisotropie kleurgecodeerd, en worden de richtingen van de diffusiebeweging van watermoleculen in weefsels gevisualiseerd door pixels een bepaalde kleur te geven, afhankelijk van de oriëntatie van hun eigenvector (rood - langs de X-as, groen - langs de Y-as, blauw - langs de Z-as).

Met diffusietensor-MRI kunnen we structurele verbindingen tussen hersendelen detecteren, wat vooral belangrijk is bij volumetrische processen en bij ziekten die de anatomische structuur verstoren of de witte stof vernietigen (tumoren, TBI, demyeliniserende ziekten, enz.).

Klinische toepassing van diffusiegewogen en diffusietensor-MRI. Een afname van de snelheid van de gemeten diffusiecoëfficiënt in hersenweefsel is een gevoelige indicator voor ischemische aandoeningen en de ernst van de ischemie. Tegenwoordig is het gebruik van diffusiegewogen beelden een van de snelste en meest specifieke methoden voor het diagnosticeren van ischemisch herseninfarct in de vroege stadia van de ontwikkeling ervan (tot 6 uur), wanneer er een "therapeutisch venster" is voor het gebruik van trombolyse en gedeeltelijk of volledig herstel van de bloedstroom in het aangetaste hersenweefsel. In de acute fase van een herseninfarct heeft het gebied van de hersenlaesie op diffusiegewogen beelden doorgaans een hoog MP-signaal, terwijl normaal hersenweefsel er donker uitziet. Het tegenovergestelde geldt voor de kaarten van de gemeten diffusiecoëfficiënt. Kaarten van de gemeten diffusiecoëfficiënt zijn een middel geworden voor het diagnosticeren van ischemie en het dynamisch volgen van de ontwikkeling van een acuut cerebrovasculair accident en daaropvolgende chronische weefseldegeneratie als gevolg van ischemie. Het niet-invasieve karakter en de snelheid van toepassing van diffusiegewogen beelden bepalen het primaire belang van de methode bij de primaire diagnose van ischemische hersenschade.

Alle diffusieonderzoeken worden uitgevoerd zonder de toevoeging van contrastmiddel, wat belangrijk is voor ernstig zieke patiënten en voor gespecialiseerde studies naar de hersenontwikkeling bij kinderen, vanaf de intra-uteriene periode. In het laatste geval maakt diffusie-MRI het mogelijk om aanvullende kwalitatieve (visuele) en kwantitatieve weefselkenmerken te verkrijgen, wat nieuwe mogelijkheden biedt voor het bestuderen van de microstructuur van hersenweefsel tijdens de ontwikkeling.

Diffusiegewogen beelden en diffusiekaarten verschaffen aanvullende diagnostische informatie voor het onderscheiden van hersentumoren met vergelijkbare manifestaties op T1- en T2-MRI (gliomen, tumoren met ringvormige ophoping van contrastmiddel) en peritumoraal oedeem (vasogeen of cytotoxisch). Tevens verschaffen ze gegevens over de aanwezigheid of afwezigheid van intratumorcysten, etc.

Diffusiegewogen beelden leveren in zo'n korte scantijd waardevolle informatie op bij de diagnose van inflammatoire laesies in de hersenen en het ruggenmerg (bijv. hersenabcessen, empyeem). De purulente inhoud van het abces wordt gekenmerkt door een hoog MP-signaal en is gemakkelijk te visualiseren in elk stadium van de behandeling, inclusief postoperatief. De structurele organisatie van sommige hersentumoren, met name meningeomen en neurinomen, maakt het mogelijk om het histologische type tumor met hoge betrouwbaarheid te voorspellen met behulp van diffusiegewogen beelden, zelfs vóór de operatie. Op basis van de gegevens van deze methode worden epidermoïde en arachnoïde cysten nauwkeurig gedifferentieerd.

Tractografie is een nieuwe en veelbelovende techniek die het mogelijk maakt om de geleidingsbanen in de hersenen niet-invasief te "zien". Ondanks de nog bestaande technische moeilijkheden lijken de eerste resultaten bij toepassing in neurochirurgische taken veelbelovend. Met behulp van diffusietensor-MRI, waarbij de locatie van de geleidingsbanen bekend is en rekening wordt gehouden met hun rol in het pathologische proces (verplaatsing/deformatie of invasie en beschadiging), is het mogelijk geworden om de chirurgische aanpak en het chirurgische verwijderingsvolume van intracerebrale tumoren te plannen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]