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Proyección de imagen del tensor de la difusión (DTI) explicada

La proyección de imagen del tensor de la difusión (DTI) es una técnica de proyección de imagen de resonancia magnética (MRI) desarrollada recientemente que analiza la anatomía de las células nerviosas y una red neuronal compleja del cerebro.

¿Cuál es DTI?

La técnica de DTI primero fue introducida por Peter Basser en 1994. Es una versión perfeccionada de MRI convencional en donde las señales se generan solamente del movimiento de las moléculas de agua. La difusión del ` del término' denota el movimiento térmico al azar de las moléculas de agua. Es decir DTI utiliza la difusión del agua como antena para determinar la anatomía de una red del cerebro, que ofrece básicamente la información en la anatomía estática que no es influenciada por funciones del cerebro.

Trechos de la fibra de la materia blanca en el cerebro humano adulto. Haber de imagen: Zeynep Saygin, mcgovern.mit.edu
Trechos de la fibra de la materia blanca en el cerebro humano adulto. Haber de imagen: Zeynep Saygin, mcgovern.mit.edu

La difusión de las moléculas de agua en un tejido no está lo mismo en toda la dirección (difusión anisotrópica) debido a la heterogeneidad del tejido. Esta anisotropía (dominación direccional de la difusión del agua dentro de una región) se utiliza en DTI para determinar la organización de la célula nerviosa en el cerebro.

El principio de base depende del hecho de que las moléculas de agua deben moverse más rápidamente a lo largo de la fibra del axón en vez de la mudanza verticalmente a la fibra porque las obstrucciones presentes a lo largo de la fibra son comparativamente menos para restringir su movimiento. De acuerdo con la orientación axonal, la difusión anisotrópica puede producir totalmente el nuevo contraste de la imagen, que es muy útil en la visualización de las estructuras importantes del cerebro.

Diffusion Weighted Imaging

¿Cómo se realiza DTI?

El análisis de la difusión del agua es realizado aplicando gradientes del campo magnético para generar una imagen que se sensibilice a la difusión en una dirección determinada. Un modelo tridimensional de la difusión (el tensor) entonces es estimado relanzando este proceso en direcciones múltiples. Es decir la técnica de DTI implica el lanzamiento de pulsos magnéticos externos para imponer un desplazamiento de fase al azar para las moléculas de agua que difunden.

Esto lleva a una baja de la señal de difundir las moléculas, que crea posteriormente pixeles o voxels volumétricos más oscuros. Por ejemplo, las fibras de la materia blanca que son el ejecutarse paralelo a la dirección del gradiente del campo magnético producirán una imagen difusión-cargada oscuridad para esa dirección determinada. El tensor de la difusión entonces es medido comparando la pérdida de señal con la señal original.

Dos parámetros principales que se calculan del tensor para definir la orientación de la célula nerviosa son anisotropía fraccionaria (FA) y difusibilidad media (MD). El FA define el grado de direccionalidad de la difusión, y el Doctor en Medicina ofrece la información en la difusibilidad media del agua.

Representación de las imágenes de despegue

La información obtenida del tensor se condensa en un número (numérico) o 4 números. La condensación en 4 números se realiza para visualizar la imagen con un color (azul) de R (rojo), de G (verde), de B y un valor de la luminosidad.

Usos

Neurofisiología

DTI es una técnica muy potente para investigar aspectos importantes de la neurofisiología básica así como de las consecuencias patofisiológicas asociadas a desordenes del sistema nervioso central. Una ventaja importante es que la información sobre la orientación de los trechos de la fibra de nervio se puede obtener fácilmente con esta técnica.

Anatomía del cerebro

Además, la distribución espacial de la red compleja del cerebro puede también ser investigada midiendo la escala microscópica del largo de la difusión del agua. Mientras que DTI ofrece la información adicional con respecto a la anatomía del cerebro sobre MRI convencional, se mira mientras que una herramienta más sensible para investigar el revelado normal del cerebro así como desordenes de revelado congénitos del cerebro.   

Neuropatología

Puesto que la anisotropía de la difusión se relaciona importante con el estado del myelination del axón, la medición de este parámetro usando DTI puede también ofrecer discernimiento sustancial en las condiciones neuropathological relacionadas con el demyelination, tal esclerosis múltiple.          

Limitaciones

DTI ofrece una reseña anatómica completa de la materia blanca en términos de anisotropía de la difusión y orientación de la fibra. Sin embargo, algunas limitaciones existen relacionado a la interpretación de los datos obtenidos. Por ejemplo, el modelo tridimensional de la difusión de DTI puede caracterizar solamente una fibra en un pixel volumétrico; así, una representación visual de los datos obtenidos de una región de fibras del cruce puede ser confusa.

Es decir DTI puede generar el positivo falso o datos negativos en el caso de las regiones del cerebro que contienen los manojos de fibra múltiples orientados en diversas direcciones. Otra limitación es que, puesto que DTI se basa en la difusión de las moléculas de agua, no es posible distinguir direccionalidades del axón con esta técnica.

Fuentes

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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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