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Imagem lactente do Tensor da difusão (DTI) explicada

A imagem lactente do tensor da difusão (DTI) é uma técnica de ressonância magnética (MRI) recentemente desenvolvido que analise a anatomia de pilhas de nervo e uma rede neuronal complexa do cérebro.

Que é DTI?

A técnica de DTI foi introduzida primeiramente por Peter Basser em 1994. É uma versão melhorada de MRI convencional onde os sinais são gerados unicamente do movimento de moléculas de água. A difusão do ` do termo' denota o movimento térmico aleatório de moléculas de água. Ou seja DTI usa a difusão da água como uma ponta de prova para determinar a anatomia de uma rede do cérebro, que forneça basicamente a informação na anatomia estática que não é influenciada por funções do cérebro.

Intervalos da fibra da matéria branca no cérebro humano adulto. Crédito de imagem: Zeynep Saygin, mcgovern.mit.edu
Intervalos da fibra da matéria branca no cérebro humano adulto. Crédito de imagem: Zeynep Saygin, mcgovern.mit.edu

A difusão de moléculas de água em um tecido não está a mesma em todo o sentido (difusão anisotrópica) devido à heterogeneidade do tecido. Esta anisotropia (domínio direccional da difusão da água dentro de uma região) é usada em DTI para determinar a organização da pilha de nervo no cérebro.

O princípio básico depende do facto de que as moléculas de água devem se mover mais rapidamente ao longo da fibra do axónio em vez de se mover verticalmente para a fibra porque as obstruções actuais ao longo da fibra são comparativamente menos para restringir seu movimento. Baseado na orientação axonal, a difusão anisotrópica pode produzir o contraste completamente novo da imagem, que é muito útil em visualizar estruturas importantes do cérebro.

Diffusion Weighted Imaging

Como DTI é executado?

A análise da difusão da água é executada aplicando inclinações de campo magnético para gerar uma imagem que seja sensibilizada à difusão em um sentido particular. Um modelo tridimensional da difusão (o tensor) é calculado então repetindo este processo em sentidos múltiplos. Ou seja a técnica de DTI envolve a entrega de pulsos magnéticos externos para impr um deslocamento de fase aleatório para as moléculas de água que difundem.

Isto conduz a uma perda de sinal de difundir moléculas, que cria subseqüentemente uns pixéis ou uns voxels volumétricos mais escuros. Por exemplo, as fibras da matéria branca que são ser executado paralelo ao sentido do inclinação de campo magnético produzirão uma imagem difusão-tornada mais pesada obscuridade para esse sentido particular. O tensor da difusão é medido então comparando a perda do sinal com o sinal original.

Dois parâmetros principais que são calculados do tensor para definir a orientação da pilha de nervo são anisotropia fracionária (FA) e diffusivity médio (MD). O FÁ define o grau de directionality da difusão, e a DM fornece a informação no diffusivity médio da água.

Representação de imagens do descolamento

A informação obtida do tensor é condensada em um número (escalar) ou em 4 números. A condensação em 4 números é executada para indicar a imagem com uma cor (azul) de R (vermelho), de G (verde), de B e um valor do brilho.

Aplicações

Neurofisiologia

DTI é uma técnica muito poderosa para investigar aspectos importantes da neurofisiologia básica assim como das conseqüências pathophysiological associadas com as desordens do sistema nervoso central. Uma vantagem principal é que a informação na orientação de intervalos da fibra de nervo pode facilmente ser obtida com esta técnica.

Anatomia do cérebro

Além, a distribuição espacial da rede complexa do cérebro pode igualmente ser investigada medindo a escala microscópica do comprimento da difusão da água. Enquanto DTI fornece a informações adicionais em relação à anatomia do cérebro sobre MRI convencional, está considerado enquanto uma ferramenta mais sensível para investigar a revelação normal do cérebro assim como desordens de revelação congenitais do cérebro.   

Neuropatologia

Desde que a anisotropia da difusão é relacionada significativamente ao estado do myelination do axónio, a medida deste parâmetro que usa DTI pode igualmente fornecer a introspecção substancial nas circunstâncias neuropathological relativas ao demyelination, tal esclerose múltipla.          

Limitações

DTI fornece uma vista geral anatômica completa da matéria branca em termos da anisotropia da difusão e da orientação da fibra. Contudo, algumas limitações existem relacionado à interpretação dos dados obtidos. Por exemplo, o modelo tridimensional da difusão de DTI pode caracterizar somente uma fibra em um pixel volumétrico; assim, uma representação visual dos dados obtidos de uma região de fibras do cruzamento pode ser desconcertante.

Ou seja DTI pode gerar o falso positivo ou dados negativos no caso das regiões do cérebro que contêm os pacotes de fibra múltiplos orientados em sentidos diferentes. Uma outra limitação é que, desde que DTI é baseado na difusão de moléculas de água, não é possível diferenciar directionalities do axónio com esta técnica.

Fontes

Further Reading

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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