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Représentation de tenseur de diffusion (DTI) expliquée

La représentation de tenseur de diffusion (DTI) est une technique d'imagerie par résonance magnétique (MRI) developpée récemment qui analyse l'anatomie des cellules nerveuses et un réseau neuronal complexe du cerveau.

Quel est DTI ?

La technique de DTI a été introduite la première fois par Peter Basser en 1994. C'est une version améliorée d'IRM conventionnel où des signes sont seulement produits du mouvement des molécules d'eau. La diffusion de ` de condition' indique le mouvement thermique fait au hasard des molécules d'eau. En d'autres termes, DTI emploie la diffusion de l'eau comme sonde pour déterminer l'anatomie d'un réseau de cerveau, qui fournit fondamentalement des informations sur l'anatomie statique qui n'est pas influencée par des fonctions cérébrales.

Régions de fibre de question blanche dans l
Régions de fibre de question blanche dans l'esprit humain adulte. Crédit d'image : Zeynep Saygin, mcgovern.mit.edu

La diffusion des molécules d'eau dans un tissu n'est pas la même dans tout le sens (diffusion anisotrope) dû à l'hétérogénéité de tissu. Cette anisotropie (dominance directionnelle de diffusion de l'eau dans une région) est employée dans DTI pour déterminer l'organisme de cellule nerveuse dans le cerveau.

Le principe fondamental dépend du fait que les molécules d'eau devraient déménager plus rapidement le long de la fibre d'axone au lieu du montant mobile à la fibre parce que les obstructions actuelles le long de la fibre sont comparativement moins pour limiter son mouvement. Basé sur l'orientation axonale, la diffusion anisotrope peut produire le contraste complet neuf d'image, qui est très utile en concevant les structures cérébrales importantes.

Diffusion Weighted Imaging

Comment DTI est-il exécuté ?

L'analyse de la diffusion de l'eau est exécutée en appliquant des gradients de champ magnétique pour produire d'une image qui est sensibilisée à la diffusion dans un sens particulier. Un modèle en trois dimensions de diffusion (le tenseur) est alors estimé en répétant ce procédé dans des sens multiples. En d'autres termes, la technique de DTI concerne la distribution des pouls magnétiques externes pour imposer un déphasage fait au hasard pour les molécules d'eau qui diffusent.

Ceci mène à une perte de signe à partir de diffuser des molécules, qui produit par la suite des pixels ou des voxels volumétriques plus foncés. Par exemple, les fibres de question blanche qui sont être parallèle au sens du gradient de champ magnétique produiront une image diffusion-pesée par obscurité pour ce sens particulier. Le tenseur de diffusion est alors mesuré en comparant la perte de signe au signe originel.

Deux paramètres principaux qui sont prévus à partir du tenseur pour définir l'orientation de cellule nerveuse sont diffusivité fractionnaire (FA) d'anisotropie et de moyen (MD). Le fa définit le degré de directionnalité de diffusion, et la DM fournit les informations sur la diffusivité moyenne de l'eau.

Représentation des images de DT

L'information obtenue à partir du tenseur est condensée dans un numéro (scalaire) ou 4 numéros. La condensation dans 4 numéros est exécutée pour manifester l'image avec une couleur (bleue) de R (rouge), de G (vert), de B et une valeur de brilliance.

Applications

Neurophysiologie

DTI est une technique très puissante pour vérifier des aspects importants de neurophysiologie fondamentale ainsi que l'associé à des troubles pathophysiologique de conséquences du système nerveux central. Un principal avantage est que l'information sur l'orientation des régions de fibre nerveuse peut être facilement obtenue par cette technique.

Anatomie de cerveau

De plus, la distribution spatiale du réseau complexe de cerveau peut également être vérifiée en mesurant l'écaille microscopique de longueur de la diffusion de l'eau. Pendant que DTI fournit les informations complémentaires concernant l'anatomie de cerveau au-dessus de l'IRM conventionnel, il est considéré pendant qu'un outil plus sensible pour vérifier le développement du cerveau normal ainsi que les troubles de développement du cerveau congénitaux.   

Neuropathology

Puisque l'anisotropie de diffusion est sensiblement liée à l'état de myélinisation d'axone, la mesure de ce paramètre utilisant DTI peut également fournir l'analyse considérable dans des conditions neuropathological liées à la démyélinisation, une telle sclérose en plaques.          

Limitations

DTI fournit une synthèse anatomique complète de la question blanche en termes d'anisotropie de diffusion et orientation de fibre. Cependant, quelques limitations existent relatif à l'évaluation des caractéristiques obtenues. Par exemple, le modèle en trois dimensions de diffusion de DTI peut caractériser seulement une fibre dans un pixel volumétrique ; ainsi, une représentation visuelle des caractéristiques obtenues à partir d'une région des fibres de croisement peut être embrouillante.

En d'autres termes, DTI peut produire du faux positif ou des caractéristiques négatives dans le cas des régions du cerveau qui contiennent les faisceaux de fibres multiples installés dans différents sens. Une autre limitation est que, puisque DTI est basé sur la diffusion des molécules d'eau, il n'est pas possible de différencier des directionnalités d'axone par cette technique.

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Last Updated: Oct 11, 2018

Dr. Sanchari Sinha Dutta

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Dr. Sanchari Sinha Dutta

Dr. Sanchari Sinha Dutta is a science communicator who believes in spreading the power of science in every corner of the world. She has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree and a Master's of Science (M.Sc.) in biology and human physiology. Following her Master's degree, Sanchari went on to study a Ph.D. in human physiology. She has authored more than 10 original research articles, all of which have been published in world renowned international journals.

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