Что такое диффузионная тензорная мрт
Проводящие каналы головного мозга исследуются на МРТ диффузно-взвешенным методом. Обследование показывает ориентацию путей, повреждения, изменения направления при наличии у человека органических, воспалительных, функциональных болезней.
Клинические симптомы повреждений проявляются по-разному, поэтому заподозрить нозологию неврологам сложно.
Трактография, как разновидность диффузионно-взвешенной (тензорной) МРТ
Инновационные технологии изучения нервных трактов белого вещества предполагают анализ специализированным программным обеспечением (DTI). Проведение обследования невозможно без такого режима.
Диффузионно-тензорное сканирование верифицирует смещение протоков белого вещества новообразованиями, воспалительными полостями, кистами, нейродегенеративными болезнями. Обследование используется нейрохирургами перед планированием оперативного вмешательства.
Диффузия жидкости внутри головного мозга имеет важное клиническое значение. Перемещение воды вдоль анатомических барьеров отслеживается путем регистрации протонного спектра растворенных веществ – калия, натрия, холина, ацетилцистеина, креатинина.
Невропатологов интересует передвижение жидкостных сред вдоль миелина (комплекс соединений, покрывающие нервные оболочки). Вдоль белого вещества вода продвигается свободно (если отсутствует повреждение). Поперечно диффузия жидкости затруднена. Демиелинизация (разрушение миелина) мозга сопровождается нарушением поперечной анизотропии. Процесс отслеживается диффузионно-тензорной МР трактографией. Сканирование помогает анализировать пучок волокон, составляющих мозговые проводимые пути. Диагностическая информация получается после анализа программными алгоритмами. Анализ сложен, поэтому без специализированного софта трактографическое обследование сделать невозможно.
Достоинство диффузионного МРТ – отслеживание связей между отдельными частями головного мозга. Информация важна для выявления начальных ишемических зон (участков недостаточного поступления кислорода). Объемные процессы смещают проводящие пути, рассеянный склероз – разрушает миелин оболочек, травмы – нарушают движение крови.
Важна диагностика ишемии во время «терапевтического окна», когда требуется оценка сосудов на предмет наличия тромбов. Проведение тромболизиса восстанавливает поврежденный кровоток.
Объемные процессы головного мозга (отеки, опухоли, кисты) изменяют анизотропию, нарушают физиологическое расположение анатомических структур.
Воспаления сопровождаются интенсивным МР-сигналом после нативного сканирования. МР трактография проводится для оценки влияния эмпиемы, абсцесса на функциональность центральной нервной системы.
МР-трактография – что это такое
Процедура проводится только по назначению врача. Желание клиента не принимается во внимание – слишком специфичная диагностическая информация.
МРТ головного мозга МР-трактография – процедура является новым этапом развития нейрорентгенологии.
Современные инновации позволяют верифицировать серое, белое вещество, мышечную, жировую ткань, кровь. Перспективные технологии позволяют отслеживать проницаемость мозговых барьеров, распределение ионов калия-натрия, анализировать активность защитных клеток (фагоцитов), выявлять зоны повреждения гематоэнцефалического барьера, изучать активность гормонов, белково-жировых комплексов.
Диффузионно-взвешенная трактография – метод молекулярной визуализации одновременно с функциональной, перфузионной методикой. Комплекс процедур показывает следующие структуры:
- Миелиновую оболочку нервов;
- Проводящие протоки;
- Жидкостные среды (скорость, направление).
Магнитно-резонансная трактография – это разновидность диффузно-взвешенного сканирования путей центральной нервной системы.
МРТ трактография – что показывает
Внедрение обследования в медицину ограничено низкой оснащенностью инновационным оборудованием клиник. Первичное распространение МР трактография получила в неврологических центрах.
Клиническое развитие метода продолжается:
- Определяет анатомию проводящих путей, но ДВ МРТ не предоставляет информацию о процессах между нервными синапсами. Ограничение связано с попаданием множества соединений в зону диагностического воксела. Комплекс сведений позволяет судить о состоянии мозжечково-кортикальных трактов, мозолистом теле, кортикоспинальному пути;
- Состояние проводящих путей, пространственная ориентация каналов сканируется с ошибками из-за программного усреднения сигнала. Квалификация врача лучевой диагностики помогает получить достоверную информацию;
- Визуальность получения результатов требует доработки с целью стандартизации трактографии;
- Отсутствие эталона интерпретации диффузионно-взвешенных томограмм головного мозга вызывает субъективность. Других исследований позволяющих оценить проводящие пути не существует.
Перспективная информация о строении белого и серого вещества необходима неврологам.
Диффузно-тензорная томография головного мозга — принципы, возможности
Основные понятия:
• Диффузно-тензорная томография — это методика, разработанная в середине 1990-х годов, при которой МРТ используют для измерения коэффициентов диффузии молекул воды в нескольких (более 6) направлениях. Эта методика характеризуется диффузной анизотропностью.
• Изотропная жидкость характеризуется равномерной диффузией со всех сторон (например, при попадании в воду капля молока распространяется равномерно). Изотропность—равномерность во всех направлениях; моделью изотропности может служить шар.
• Анизотропная («неизотропная») жидкость распространяется преимущественно вдоль какой-либо оси; моделью анизотропности может служить эллипсоид.
• Тензор описывает форму эллипсоида. Диффузионные тензоры являются тензорами второго ранга [особые виды тензоров: скалярные (нулевого ранга или одноразрядные) и векторные (первого разряда или (1хn)-матричные)]. Тензор можно привести к компонентам осей (собственным значениям), которые называют лямбда 1,2,3, они описывают удельный показатель диффузии по длине, объему и ширине эллипсоида (собственные векторы).
Детерминированная трактография всего мозга с использованием программного обеспечения ExploreDTI.
Для получения изображения использовано объединение диффузно-тензорных и трактографических изображений, на которых зеленым цветом показаны структуры, ориентированные спереди назад, синим—сверху вниз, красным—справа налево.
ВНМ—верхняя ножка мозжечка.
Фракционная анизотропия описывает в качестве фракций взаимосвязь между лямбдой 1, 2, 3. Таким образом, величина фракционной анизотропии варьирует от 0 до 1. Диффузия воды в клетках белого вещества нервной системы ограничена клеточными мембранами.
Диффузия воды внеклеточного пространства, циркулирующей в желудочках и субарахноидальном пространстве, а также воды серого вещества характеризуется большей изотропностью. Межклеточная жидкость миелинизированных нервных волокон диффундирует параллельно продольной оси волокон. Чем выше фракционная анизотропия, чем больше плотность и гомогенность пучка волокон.
Этот факт применяют для сравнения целостности соответствующих миелинизированных проводящих путей головного и спинного мозга справа и слева. Совместное использование трактографии и цветового кодирования позволяет воссоздавать трехмерные траектории белого вещества, чтобы показать их направление. Алгоритм реконструкции основан на информации об ориентации нервных волокон, полученной при помощи диффузно-тензорной томографии.
Ограниченная сферическая деконволюция (ОСД) — более прогрессивный метод, снимающий ограничения тензорной модели (суммирует информацию в одно главное направление, как в основе трактографии) и позволяющий создать более точное изображение. ОСД использует информацию из множества направлений для каждого элемента трехмерного изображения, что снимает затруднения трактографии, возникающие при исследовании мест перекреста нервных волокон.
Фракционная анизотропия показана в трех плоскостях.
Цветовые обозначения аналогичны обозначениям на рисунке выше.
МТ — мозолистое тело, СНМ — средняя ножка мозжечка, ПВВМ — поперечные волокна варолиева моста.
— Также рекомендуем «Топография и характеристика ствола мозга»
Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 9.11.2018
- Клиникам
- Врачам
- Примеры заключений
- Полезные материалы
- Врачи
- Отзывы
- Соглашение
При выполнении традиционного МРТ нельзя отследить микроструктуру продолговатого мозга, мозжечка, височных долей и других отделов мозга. Исследование необходимо для верификации некоторых нозологических форм. Для визуализации очага поражения мозговой ткани применяется диффузионно-тензорная МРТ при болезни Паркинсона, Альцгеймера и других нозологических формах, которые необходимы для формирования когнитивных нарушений, обнаруживаемых при выполнении МР-сканирования.
Диффузионно-тензорная МРТ при болезни Паркинсона
Диффузионно-тензорная МРТ получила название вследствие особенностей методики. Исследование определяет сигнал от жидкости, расположенной вдоль нервных волокон. Неповрежденная миелиновая оболочка сознает линейный сигнал. Амплитуда слабеет при повреждении нервной ткани.
Диффузионно-тензорная магнитно-резонансная томография – это единственное исследование позволяющее верифицировать когнитивные нарушения. Анализ результатов обследования помогает изучить трактографический паттерн. При формировании результата нужно оценить 2 важные величины – фракционная анизотропия, коэффициент диффузии. Характеристики важны при верификаций заболеваний головного мозга у пожилых людей.
При болезни Паркинсона прослеживается уменьшение фракционной анизотропии левой височной доли, увеличение коэффициента диффузии в гиппокампе
При болезни Паркинсона прослеживается уменьшение фракционной анизотропии левой височной доли, увеличение коэффициента диффузии в гиппокампе.
Расстройства когнитивных функций при Паркинсонизме сопровождаются потерей памяти, нарушением исполнительных функций, за которые отвечает поясная извилина. Исследование позволяет верифицировать синдром «обрыва восходящих волокон» на уровне мозолистого тела. Нейровизуализационные биомаркеры при диффузионно-тензорной МРТ помогают выявить деменцию, которая является важным симптомом прогрессирования болезни Паркинсона.
Статистика утверждает, что количество пациентов с нарушением когнитивных функций постоянно увеличивается. У пожилых людей причиной когнитивных расстройств является болезнь Паркинсона, которая по распространенности вышла на второе место после заболевания Альцгеймера.
Когнитивные нарушения существенно снижают качество жизни пожилых пациентов, становятся причиной потери памяти. Недостаточная исследованность проблемы заставляет задуматься о причинах развития старческого склероза. Очевидно, что когнитивные нарушения – это проблема пожилых людей, но статистическая информация свидетельствует об омоложении патологии.
При обоих видах нозологии возникают микроструктурные нарушения, обнаруживаемые с помощью магнитно-резонансной или компьютерной томографии (МРТ или КТ). Оба исследования являются распространенными, назначаемыми при болезни Паркинсона и Альцгеймера.
Отличием диффузионно-тензорного МРТ от классического аналога является возможность обнаружения микроструктурных нарушений коры головного мозга. Традиционная магнитно-резонансная томография визуализирует только атрофические изменения коры головного мозга.
Диффузионно-тензорная МРТ (ДТ-МРТ) при паркинсонизме – это чувствительный метод, позволяющий верифицировать самые тончайшие структуры на клеточном уровне. Способ основан на определении направленности и величины диффузии молекул воды вдоль оболочки нервных волокон. Диффузионная направленность потока линейна при отсутствии повреждений. Падение сигнала означает патологию нейрона и вероятность развития дегенеративных изменений. Чем больше патологических импульсов, тем выше вероятность когнитивных нарушений у пожилых людей.
Достоинством метода является возможность исследования нескольких пучков нервных волокон, которые соединяют разные участки мозговой ткани. С помощью трехмерного моделирования удается проследить пространственную ориентацию. Стандартные импульсные последовательности на ДТ-МРТ позволяет получить качественное изображение.
Коэффициент диффузии и фракционная анизотропия – это основные характеристики ДТ-МРТ, позволяющие изучить основные характеристики пиксела объема мозговой ткани. Фракционная анизотропия приближается к единице, когда все нервные волокна имеют целостную структуру. При повреждении диффузия воды изменяется, что приводит к ослаблению сигнала при магнитно-резонансной томографии. У стариков нейродегенеративные состояния сопровождаются гибелью больших объемов нервных волокон.
При проведении ДТ-МРТ рационально определение двух подходов.
При первом проводится исследование показателей диффузного тензора. С помощью показателей строятся специальные карты, позволяющие изучить скалярные индексы отдельных мозговых структур.
Существенным недостатком способа является трудоемкость. При выполнении процедуры предъявляются высокие требования к оператору. ДТ-МРТ базируется на статистическом анализе. Постпроцессорная обработка осуществляется программным обеспечением, которое проводит анализ разных статических величин.
Результаты обследования представлены в графическом виде. Приложения заменяют ручной труд и формируют конечную кривую, позволяющую сделать результат более качественным.
Важный нейровизуализационный признак – это уменьшение фракционной анизотропии даже в отдельных местах мозга. Значимость обследования возрастает при болезни Паркинсона. Коэффициент диффузии при этой нозологии снижается не так существенно, чем фракционная анизотропия.
Существенным является изменения паттернов изображения при диффузионно-тензорной МРТ вследствие когнитивных расстройств.
Что показывает ДР-МРТ при паркинсоне:
• Изменение коэффициента диффузии, фракционной анизотропии в левой и правой поясной извилинах;
• Снижение коэффициентов в мозолистом теле и колене гиппокампа;
• Патология в проекции гиппокампа;
• При трактографии мозолистого тела при паркинсоне визуализируется симптом «капюшона», который на снимке характеризуется «синдромом обрыва нервного пучка»;
• Патология восходящих волокон мозолистого тела при трактографии на магнитно-резонансной томограмме.
У всех пациентов с болезнь Паркинсона прослеживается атрофия головного мозга. Степень выраженности патологии определяет ширина третьего желудочка. Коэффициент Хукмана отражает размеры боковых желудочков.
Когнитивные показатели при Паркинсоне могут определятся при нейропсихологическом тестировании. ДТ-МРТ помогает выявить количественные изменения мозговой микроструктуры.
Когнитивные расстройства наблюдаются при определении увеличения коэффициента диффузии в проекции мозолистого тела, продольных пучков поясной извилины, в передних задних отделах поясного пучка, гиппокампа.
Нарушение кратковременной памяти характеризуется падением фракционной анизотропии в префронтальной области, увеличением коэффициента диффузии в заднем отделе левого пучка.
Уменьшение долгосрочной памяти на фоне микроструктурных поражений затылка вместе с падением фракционной анизотропии в мозолистом теле сопровождается патологией речи. В левой орбитально-фронтальной и перифронтальной областях при Паркинсоне также снижаются оба коэффициента.
Для определения зрительно-пространственных расстройств при болезни Паркинсона применялись тести копирования часов, рисования. Определение корреляционных различий между исполнительными функциями головного-мозга также возможности после проведения ДТ-МРТ.
Практические эксперименты показали, что при нарушении исполнительных функций у человека прослеживается снижение фракционной анизотропии в височной доле, а также повышение индивидуального коэффициента диффузии в колене мозолистого тел, задний части поясного пучка.
У пациентов с болезнь Паркинсона прогрессирование деменции связано с увеличением микроструктурного поражения белого мозгового вещества. Повышение суммарного коэффициента диффузии от всех структур свидетельствует о выраженной деменции. Дополняется диагностику выявление синдрома «обрыва восходящих волокон». Трактография позволяет верифицировать обеднение трактографического рисунка. Симптом «капюшона» при ДТ-МРТ свидетельствует о деменции при Паркинсоне.
Болезнь Паркинсона: диагностика МРТ
Болезнь Паркинсона именуется в народе «дрожательный паралич». Такое определение обусловлено специфическими возрастающими дегенеративными изменениями центральной нервной системы. При Паркинсоне появляется специфическая клиническая симптоматика:
1. Дрожание конечностей;
2. Патология координации движений;
3. Затруднение речи;
4. Вегетативные и психические расстройства.
Существуют и другие симптомы болезни – сильная утомляемость, апатия, дневная сонливость, когнитивные расстройства. При всех этих признаках рекомендуется выполнение ДТ-МРТ.
При выполнении магнитно-резонансной томографии возможна дифференциальная диагностика следующих нозологических форм:
• Вторичный паркинсонизм;
• Болезнь Альцгеймера;
• Патология Вильсона-Коновалова;
• Заболевание диффузных телец Леви;
• Эссенциальный тремор.
Диагностика болезни Паркинсона при МРТ возможна на основе клинических симптомов, но для подтверждения диагноза потребуется использование инструментальных способов.
МРТ при сосудистом Паркинсоне
Патология головного мозга при Паркинсоне при нейровизуализационных расстройствах характеризуется рядом специфических диагностических симптомов:
1. Множественные очаги инфаркта в глубине белого вещества, стволе, гипоталламусе;
2. Повреждение белого вещества с развитием перивентрикулярного обширного поражения субкортикальной области (лейкоареоз); 3. Сильное расширение пространств вокруг сосудов;
4. Зоны инфаркта в таламусе, ганглиях;
5. Геморрагическое поражение среднего мозга, глубоких частей полушарий;
6. Увеличение желудочков.
Отсутствие изменений в сосудах при КТ или МРТ в проекции белого вещества при патологии отрицает диагноз сосудистого паркинсонизма.
КТ при сосудистом Паркинсоне
Диффузно-тензорная МРТ, как описывают Паркинсон
Определить Паркинсон можно по клиническим признакам. Неврологи выделяют специфический симптом болезни – «катание пилюль». Примерно у 20% пациентов прослеживается усиление тонуса мышц, но без тремора.
Гипертонус формируется по смешанному типу, но симптом «зубчатого колеса» не развивается. Распределение гипертонии сопровождается поражением пирамидных мотонейронов, к которым присоединяются антигравитационная мускулатура. У части пациентов возникает брадикинезия. На этом фоне формируется нарушение походки. Пациенты передвигаются с расставленными ногами. При патологии утрачиваются ассоциативные движения руками, появляется ретропульсия. Псевдобульбарный паралич сопровождается эмоциональной лабильностью, дисфагией, дизартрией.
Синдром чистого паркинсона отличается от идиопатической болезни Паркинсона. При данной патологии у пациента развивается расширение васкулярных пространств, формируются инфаркты. Синдром прогрессирующего супрануклеарного паралича при паркинсонизме приводит к типичным диагностическим признакам.
Что описывает МРТ при сосудистом паркинсонизме:
• Определение сосудистой патологии не позволяет однозначно установить причину заболевания;
• При вторичном паркинсонизме на МРТ выявляются признаки заболеваний – нормотензивная гидроцефалия, инфаркты, ишемические изменения;
• Увеличение числа субкортикальных сосудистых образований;
• Расширение сосудистых пространств.
Дополнительными диагностическими признаками на ДТ-МРТ при Паркинсоне являются ишемические изменения в разных долях головного мозга. При необходимости рекомендуется использование позитронно-эмиссионная и компьютерная томография.
Комбинированный подход помогает изучить целостность дофаминергической системы.
Современные тенденции развития магнитно-резонансной томографии направлены на анализ клеточного уровня, что важно для диагностики нейродегенеративных заболеваний.
Другие статьи из раздела «МРТ головного мозга»
Проконсультируем бесплатно в мессенджерах