Imagem de tensor de difusão

o Imagem de tensor de difusão ou imagem de ressonância magnética ponderada por difusão (DW-MRI) representa o comportamento de difusão de moléculas de água no tecido biológico como um método de imagem baseado em MRT clássico. É usado principalmente em exames do cérebro. Semelhante à ressonância magnética clássica, o procedimento é não invasivo e não requer o uso de radiação ionizante.

O que é imagem por tensor de difusão?

Na prática clínica, a imagem por tensor de difusão é usada principalmente para examinar o cérebro, porque o comportamento de difusão da água permite tirar conclusões sobre algumas doenças do sistema nervoso central.

A imagem por ressonância magnética ponderada por difusão é um método de imagem por ressonância magnética (MRT) que mede os movimentos de difusão de moléculas de água no tecido corporal.

Na prática clínica, é usado principalmente para examinar o cérebro, porque o comportamento de difusão da água permite tirar conclusões sobre algumas doenças do sistema nervoso central. Com a ajuda da tomografia por ressonância magnética ponderada por difusão ou imagiologia por tensor de difusão, também podem ser obtidas informações sobre o curso dos grandes feixes de fibras nervosas. Na imagem por tensor de difusão frequentemente usada (DTI), uma variante do DW-MRI, a dependência direcional da difusão também é registrada.

O DTI calcula um tensor por unidade de volume, que é usado para descrever o comportamento de difusão tridimensional. No entanto, devido à grande quantidade de dados necessários, essas medições consomem significativamente mais tempo do que a ressonância magnética clássica. Os dados só podem ser interpretados por meio de várias técnicas de visualização. Hoje, a imagem por tensor de difusão que surgiu na década de 1980 é suportada por todos os novos dispositivos de ressonância magnética.

Função, efeito e objetivos

Assim como a ressonância magnética convencional, a ressonância magnética ponderada por difusão é baseada no fato de que os prótons têm um spin com um momento magnético. O spin pode alinhar-se paralelamente ou antiparalelo a um campo magnético externo.

O alinhamento antiparalelo tem um estado energético mais alto do que o alinhamento paralelo. Quando um campo magnético externo é aplicado, um equilíbrio é estabelecido em favor dos prótons de baixa energia. Se um campo de alta frequência é ligado através deste campo, os momentos magnéticos mudam na direção do plano xy dependendo da força e duração do pulso. Essa condição é conhecida como ressonância magnética nuclear. Quando o campo de alta freqüência é desligado novamente, os spins nucleares se alinham novamente na direção do campo magnético estático com um atraso que depende do ambiente químico do próton.

O sinal é registrado através da tensão gerada na bobina de medição. Na tomografia de ressonância magnética ponderada por difusão, um campo gradiente é aplicado durante a medição, o que muda a intensidade do campo magnético estático em uma direção predeterminada. Isso faz com que os núcleos de hidrogênio fiquem fora de fase e o sinal desapareça. Se a direção de rotação dos núcleos for revertida por um novo pulso de alta frequência, eles voltam à fase e o sinal ocorre novamente.

No entanto, a intensidade do segundo sinal é mais fraca porque alguns núcleos não estão mais em fase. Essa perda de intensidade do sinal descreve a difusão da água. Quanto mais fraco o segundo sinal, mais núcleos se difundiram na direção do campo gradiente e menor a resistência à difusão. A resistência à difusão, por sua vez, depende da estrutura interna das células nervosas. Com a ajuda dos dados medidos, a estrutura do tecido examinado pode ser calculada e ilustrada.

A imagem de ressonância magnética ponderada por difusão é frequentemente usada em diagnósticos de AVC. A falha das bombas de sódio-potássio em caso de acidente vascular cerebral restringe severamente os movimentos de difusão. Com DW-MRI isso é imediatamente visível, enquanto com MRI convencional as alterações só podem ser registradas após várias horas. Outra área de aplicação está relacionada ao planejamento de operações em cirurgia cerebral.

A imagem do tensor de difusão determina o curso das vias nervosas. Isso deve ser levado em consideração ao planejar a operação. As gravações também podem mostrar se um tumor já penetrou no trato nervoso. Este método também pode ser usado para avaliar se uma operação tem alguma perspectiva. Muitas doenças neurológicas e psiquiátricas, como doença de Alzheimer, epilepsia, esclerose múltipla, esquizofrenia ou encefalopatia por HIV, são agora objeto de pesquisas em imagens de tensor de difusão. A questão é quais regiões do cérebro são afetadas por quais doenças. A imagem por tensor de difusão também é cada vez mais usada como uma ferramenta de pesquisa para estudos de ciências cognitivas.

Riscos, efeitos colaterais e perigos

Apesar de seus bons resultados no diagnóstico de AVC, na preparação de operações cerebrais e como ferramenta de pesquisa em muitos estudos clínicos, a tomografia por ressonância magnética ponderada por difusão ainda tem seus limites de aplicação.

Em alguns casos, o processo ainda não está totalmente desenvolvido e requer um intenso trabalho de pesquisa e desenvolvimento para melhorá-lo. Por exemplo, as medições de tomografia de ressonância magnética ponderada por difusão muitas vezes oferecem apenas uma qualidade de imagem limitada porque o movimento de difusão é expresso apenas por uma atenuação do sinal medido. Pouco progresso foi feito mesmo com uma resolução espacial mais alta, uma vez que com elementos de menor volume, a atenuação do sinal desaparece no ruído do aparelho de medição. Além disso, um grande número de medições individuais é necessário.

Os dados de medição devem ser retrabalhados no computador para poder corrigir alguns distúrbios. Até agora, ainda existem problemas para representar um comportamento de difusão complexo de forma satisfatória. De acordo com o estado da arte atual, a difusão dentro de um voxel só pode ser registrada corretamente em uma direção. Estão sendo testados métodos que podem fazer gravações ponderadas por difusão simultaneamente em diferentes direções. Esses são processos que requerem alta resolução angular.

Os métodos de avaliação e processamento dos dados também precisam ser otimizados. Em estudos anteriores, por exemplo, os dados obtidos de imagens de ressonância magnética ponderada por difusão foram comparados com grupos maiores de assuntos de teste. Devido às diferentes estruturas anatômicas de diferentes indivíduos, no entanto, isso pode levar a resultados de estudo enganosos. É por isso que novos métodos de análise estatística devem ser desenvolvidos.