DİFÜZYON TENSÖR GÖRÜNTÜLEME FİZİK-devam edecek



-
İzotropik ve anizotropik (elipsoid) difüzyon.

-DİFÜZYON TENSÖR GÖRÜNTÜLEME


Difüzyon tensor görüntüleme her bir voksel içindeki efektif difüzyon tensörünü ölçen , analiz eden ve bu bilgiyi gösteren yöntem olarak tanımlanır.

Gri cevher gibi görünür difüzyonun doku diziliminden bağımsız olduğu (izotropik) dokularda tek bir ADC ölçümü ile dokunun tüm difüzyon özellikleri tanımlanabilir.

Bunun aksine ADC ölçümü, sadece tek bir yöndeki difüzyonun sayısal gösterimi olduğundan, özellikle beyaz cevher, prostat bezi, iskelet ve kalp kası gibi, görünür difüzyonun doku dizilimine bağımlı olduğu (anizotropik) ortamlarda yetersiz kalır.

Beyindeki tüm protonların difüzyonu izotropik özellikte olmadığından ADC ile tüm özellikleri tanımlanamaz ve bu da ADC’nin tensör şekline dönüştürülmesi zorunluluğunu ortaya çıkarır.

Difüzyon tensor görüntüleme her bir voksel içindeki efektif difüzyon tensörünü ölçen , analiz eden ve bu bilgiyanizotropinin hem yaygınlığını hem yönünü gösterirken difüzyonun oranı hakkında bilgi taşımaz
i gösteren yöntem olarak tanımlanır ve difüzyonel

Tensör, karmaşık fiziksel bir fenomenin özelliklerini tanımlayan matematiksel bir işlemdir ve üçten fazla elemana dayanarak tanımlanabilen vektör niceliği şeklinde gösterilir (Yan üstteki resim).

Difüzyon tensörü ise, basit anlamda difüzyonu üç boyutlu ortamda tanımlayan matematiksel model  olarak tanımlanabilir .Temel olarak; istenilen bir yöndeki difüzyonu ya da ortamdaki maksimum difüzyonun yönünü tanımlamak için kullanılan ve birden fazla yöndeki difüzyon ölçümlerinden elde edilen sayısal matristir.

Basit bir tensör oluşturmak için en az 6 yönde difüzyon gradyentinin (b=700-1000) uygulandığı ve 1 adet (b=0) uygulanmadığı toplam 7 ölçüm gerekir .

Tensör formunda D üç temel değere (DXX,DYY, ve DZZ) sahip olup , tensörün simetri özelliklerine göre (DXY=DYX, DXZ=DZX, DYZ=DZY) en az 6 birbirinden bağımsız ölçümün yapılması gerekir.

Bu matriks , her hangi bir yöndeki difüzyonu tanımlayan , uzun aksı ortamın maksimum difüzyonun yönüne parelel olan elipsoid şeklinde gösterilir.

DT (difüzyon tensoru) boşlukta yer alan elipsoide benzer.-

-
Üstteki resim:FA, altındaki resim:Directional color encoded map (yön bilgisi veren renk kodlu harita)DTI de yön bilgisi vardır ve beyaz cevher traktları hakkında ayrıntılı bilgi verir.

DTI (difüzyon tensor imaging) ile DAG (difüzyon ağırlıklı görüntüleme:DWI) leme arasındaki faklar:



  • -DAG tek boyutlu, DT görüntüleme 3 boyutlu bir tekniktir.

  • Her bir DAG için yönsüz b değeri hesaplanırken, DT görüntülemede elde edilen her bir difüzyon ağırlıklı görüntüleme serisi için simetrik b-matriksi kullanılır. Bu  b değeri bir yöndeki tüm görüntüleme gradiyent ve difüzyon özelliklerinin  MR sinyali üzerindeki artış etkisini tanımlarken  b-matriksi  ise her üç yönde uygulanan tüm gradient dalga formlarının MR sinyali üzerindeki artış etkisini tanımlar.

  • DAG de tek bir seri görüntüleme ve bunlarda kullanılan farklı yönsüz b faktör seti ile belli bir yön boyunca oluşan ADC derişimleri lineer regresyon kullanılarak hesaplanır. DT görüntülemesindeki D değeri ise her üç yönde uygulanan faklı b-matriks değerleri ile elde edilmiş DAG setlerinden çok değişkenli lineer regresyon kullanılarak hesaplanır. Sonuçta x,y,z koordinat sisteminde elde edilen data , yönü difüzyon bilgisince tanımlanan yeni bir koordinat sistemine çevrilir.
-DWI ve ADC:da yön bilgisi yoktur. 
-Yöntem-

Difüzyon tensör görüntüleme temelde difüzyonun yöne bağımlı etkilerini ortadan kaldıran ve saf difüzyon görüntüsü sağlayan bir yöntemdir.

Bu amaçla çok kesitli single shut EPI sekansı kullanılır. En az 6 farklı yönde gradyent uygulaması gerekliyse de, kaliteli bir görüntü için genelde 30 dan 300 e kadar  farklı yönde gradyent uygulanır.tensor sayısı artttıkça çekim zamanı uzar.

Genelde beyin aralıksız aksiyal 50-55 kesit , 2.5-3 mm kesit kalınlığı kullanılark tarama yapılır.

En son difüzyon tensör görüntülemeye ek olarak, anatomik baz görüntü oluşturması için, 3D GRE T1 ağırlıklı görüntüler alınır.

DTI artefaktların sebebi

  • Hareket
  • Eddy akımları
  • Manyetik duyarlılık (postoperatif erken görüntülemede, diğer duyarlılık artefaktları gibi)
  • Gürültü
  • Lineer olmayan gradyentler
  • Shimming hataları 

-
Sol: DAG, sagdaki resim ADC haritası:  sağda derin  watershed  akut infarkları görülüyor. DAG de hiperintens, ADC de hipointens sinyal karekteri izlenmektedir.
-
Bir dokudaki anizotropi miktarını saptamak için, farklı anizotropi ölçekleri kullanılır . Bu ölçekler içinde izotropik difüzyonu en iyi tanımlayanı ortalama difüzyon ya da diğer adıyla görünür difüzyon katsayısı dır.

DAG de sinyal:
  1. -b değeri: b değeri ile ters orantılıdır.
  2. -difüzyon kısıtlaması ile orantılıdır
  3. -t2 sinyali ile orantılıdır.
  4. Gerçek difüzyon değerlendirmede  t2 değerinden arındırılmış ADC değerini kullanır.
DTI :
  1. DAG de en az 1 tensor
  2. ADC de en az 3 tensör
  3. DTI da ise en az 6 tensor kullanılır.



-
-Normal sınırlarda FA haritası
ANİZOTOPİ İNDEKSLERİ.

Ancak anizotropik ortamda D ortamdaki difüzyonun tüm özelliklerini tanımlamakta yetersiz kalır. Bu amaçla fraksiyonel anizotropi (FA), göreceli (rölatif) anizotropi (RA), ile oylum oranı (VA) gibi farklı anizotropi ölçekleri kullanılır.

FA: düşük,

RA: tüm anizotropi değerlrine lineer bir duyarlılık gösterir. 

DİFUSİVİTL İNDEKSLERİ:Ortalama difüzyonu gösterir.
-trace
-mean difüzivite
-ADC

FA:

  • -Traktların yönü hakkında bilgi verir.
  • -FA: (0-1 arasında değişir)
  • -0= izotropik
  • -1= anizotropik 


FA de azalma:

  • -odem
  • -tümör infiltrasyonu

-sensitivitesi yüksek, spesifitesi düşüktür.


-
-Directional color map: yönlü renkli haritası
-Difüzyon tensör datasından farklı algoritma ve post-processing işlemleri ile iki farklı görüntü elde edilir.
Bunlardan ilki yön bilgisi veren renk kodlu görüntüler  (directional color maps:yönlü renkli haritalar) diğeri ise traktografi haritalarıdır.

Renk kodlu görüntülerde difüzyon tensör datasındaki;
- kırmızı ile sağdan sola,
-yeşil ile önden arkaya ve
-mavi ile yukardan aşağı olan
anizotropi kodlanırken, FA miktarı ise parlaklık olarak ifade edilir . 


--
-Traktografi beyindeki özgün beyaz cevher yolaklarının izlenmesi ve bunların özel grafik teknikleri kullanılarak üç boyutlu olarak gösterilmesi işlemidir .


  • voksellerdeki ana difüzyonun yönü ya da vektörü takip edilir.
  • FA>0.1-0.25
  • Turning angle (kıvrılma açısı): 30-50 nin altındakiler takip edilir.
  • fibril yoğunluğu
  • fibril uzunluğu

Difüzyon tensör görüntülemede izlenen kısıtlamaların en temel nedeni, bir voksel içinde bulunan farklı beyaz cevher yolakları nedeniyle su ortamının inhomojen olmasıdır. 
Bu yöntemle aynı voksel içindeki birden fazla farklı yöndeki yolakların ya da aynı voksel içindeki bir nörondan farklı yönlerde çıkan aksonların ayrımı yapılamaz.
 Yine afferent ve efferent yolak ayrımı sadece yön bilgisi ile yapılamaz.
KAYNAKLAR: 1. Nöroradyoloji.Manyetik rezonans uygulamaları. Editor:Prof.Dr. İlhan Erden.Türk Manyetik Dezonans Derneği.2006. 2. Tıbbı Görüntüleme Fiziği. Prof. Dr. Orhan Oyar. 2003. 3. http://video.tmrd.org.tr.Ayşe Aralaşmak DTİ anatomi ve uygulamaları.