سکانس DWI

مقدمه:

تصویربرداری با وزن انتشار یا DWI (Diffusion-weighted imaging) شکلی از تصویربرداری MR است که بر اساس اندازه‌گیری حرکت تصادفی براونی مولکول‌های آب در یک وکسل بافت است.

بطور کلی، بافت های با تعداد سلول زیاد یا بافت هایی که دارای تورم سلولی هستند ضرایب انتشار کمتری را نشان می دهند.

مبانی فیزیکی:

تصویربرداری تشدید مغناطیسی با وزن انتشار(DWI) از یک توالی پالس با وزن T2 با دو پالس گرادیان اضافی استفاده می کند که از نظر بزرگی برابر و در جهت مخالف هستند.

همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است، گرادیان های متقارن و حساس کننده قوی دیفیوژن DG یا (Diffusion-sensitizing Gradients) در دو طرف پالس 180 درجه اعمال می شود.

فاز اسپین های ثابت تحت تأثیر جفت گرادیان DG قرار نمی گیرند زیرا هر گونه تجمع فاز از لوب گرادیان اول با دومی معکوس می شود. ولـــــی، اسپین‌های متحرک به مکان‌های مختلف بین لوب اول و دوم حرکت می‌کنند، از فاز خارج می‌شوند و سیگنال را از دست می‌دهند. در نتیجه، تصویربرداری به حرکت مولکولی آب در جهت گرادیان های اعمال شده اضافی حساس تر است. پالس های گرادیان اضافی منجر به تضعیف شدت سیگنال در امتداد محوری می شود که به آن اعمال می شود و مستقیماً با انتشار آب در آن ناحیه متناسب است.

بلافاصله پس از گرادیان DG دوم، یک ماژول اکتساب تصویر پخش می شود. این معمولاً یک سکانس اکوپلانار(echo-planar) است که از گرادیان های نوسانی سریع فاز و فرکانس استفاده میکند تا گرادیان اکوهای متعدد ایجاد کند.

میتوان گفت، سکانس DWI جابجایی مولکول های آب را در فاصله زمانی بین اعمال دو گرادیان حساس کننده مطالعه می کند.

انتشار بیشتر آب، منجر به تضعیف بیشتر سیگنال می شود و در تصویر تیره تر به نظر می رسد. به عنوان مثال، در اسکن مغز، مناطق انفارکتوس ایسکمیک به عنوان مناطق کاهش انتشار آب به دلیل کاهش جریان خون مشخص می شوند. بنابراین، نواحی ایسکمیک در تصاویر دارای وزن انتشار، با سیگنال بالا(روشن) به نظر می رسند.

به طور کلی برای به حداقل رساندن اثرات آرتیفکت حرکت (مانند ضربان عروق) بر روی تصاویر DW، گرفتن سریع تصویر مورد نیاز است. استفاده از ماژول های دیگر (مانند FSE) امکان پذیر هستند، اما در حال حاضر به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرند.

میزان تضعیف سیگنال آب در تصاویر با وزن انتشار به دو عامل بستگی دارد:

حرکت انتقالی مولکول‌های آب
میزان وزن انتشار

میزان وزن انتشار با توجه به قدرت، مدت زمان و زمان جداسازی پالس های گرادیان متفاوت است. حساسیت به انتشار آب با ضریب گرادیان b (sec/mm2) تعریف می شود.

بعبارتی مقدار b ، درجه DW اعمال شده را اندازه گیری می کند. هر چه مقادیر پارامتر b بیشتر باشد، حساسیت تصویربرداری با وزن انتشار بهتر است (معمولاً از سه تا چهار مقدار b در توالی‌های با وزن انتشار استفاده می‌شود شامل: b1000، b500 ، b50 و b1400).

پردازش تصویر:

با دنباله پالس که در بالا تعریف شده است، مراحل زیر به طور خودکار برای تولید تصاویر DW و نقشه های مرتبط با آنها انجام می شود:

1. توالی پالس DW ابتدا با خاموش بودن گرادیان DG یا تنظیم روی مقدار بسیار پایین اجرا می شود. این مجموعه ای از تصاویر b0 (“b-صفر”) را تولید می کند که دارای وزن T2 هستند و به عنوان پایه برای نقشه های محاسبه شده بعدی عمل می کنند.

(برای تصویربرداری از شکم، اغلب تصاویر b50 به دست می آید، دامنه گرادیان کوچک اما غیر صفر، به سرکوب سیگنال در عروق کمک می کند).

2. سپس توالی DW با روشن شدن گرادیان DG به صورت جداگانه یا ترکیبی و با قدرت های مختلف اجرا می شود. این تصاویر منبع تصاویر DW را تولید می کند که نسبت به انتشار(دیفیوژن) در جهات مختلف حساس هستند.

3. تصاویر منبع DW برای تولید مجموعه‌ای از تصاویر Trace DW ترکیب می‌شوند، که این تصاویر بعنوان تصاویر اولیه برای تشخیص بالینی استفاده می‌شوند.

4. سپس یک نقشه ADC یا Apparent Diffusion Coefficient با استفاده از داده های b0 و تصاویر منبع محاسبه می شود.

نقشه ADC برای مشخص کردن ناهنجاری های مشاهده شده در تصاویر Trace DW استفاده می شود.

پردازش پیشرفته بیشتر را می توان به صورت اختیاری انجام داد و مجموعه های تصویر محاسبه شده اضافی را برای تجزیه و تحلیل ایجاد کرد. که ممکن است شامل نقشه های نمایی ADC، تصاویر fractional anisotropy، نقشه های جهت انتشار اصلی و نقشه های ردیابی فیبر(fiber tracking) باشد.

کاربرد بالینی:

شناسایی اولیه سکته مغزی ایسکمیک
تمایز سکته مغزی حاد از مزمن
تمایز کیست اپیدرموئید از کیست آراکنوئید
تمایز آبسه از تومورهای نکروزه
ارزیابی ضایعات قشر مغز در بیماری کروتزفلد-جاکوب یا Creutzfeldt-Jakob disease (CJD)
افتراق هرپس آنسفالیت از گلیوماهای منتشر تمپورال
ارزیابی میزان آسیب منتشره آکسون
درجه بندی گلیوم های منتشر و مننژیوم
ارزیابی دمیلیناسیون فعال
درجه بندی ضایعات پروستات