Биомаркер повреждения аксонов и миелина - блог доктора Минутко

          Диффузионное изображение тензора широко использовалось в качестве инструмента исследования  структурных изменений, связанных с патологией белого вещества мозга. Используя диффузию воды в качестве основы для построения анатомических деталей, изображение тензора диффузии дает возможность идентифицировать структурные и функциональные изменения еще  до того, как появятся грубые анатомические изменения, такие как инсульты и опухоли, видимые  на обычной МРТ.  В центральной неврной системе (ЦНС) аксональные пути и миелин представляют собой физические барьеры, которые изменяют направленность или анизотропию при диффузии воды. Использование градиентов магнитного поля позволяет измерять скорость и направление движения молекул воды в направлении магнитного поля.  Применяя принципы  диффузии, мы можем построить трехмерную модель архитектуры волокон аксонов и миелина в ЦНС. /

           Диффузия ограничена по определенным направлениям в каждом изображении вокселя. Диффузию в вокселе можно моделировать как трехмерный эллипсоид с матрицей 3 × 3 или тензором диффузии (D), который также может быть охарактеризован тремя собственными векторами (Σ 1 , Σ 2 и Σ 3 ).  Множество суммарных параметров могут быть получены из тензора диффузии, представленного эллипсоидом.  Объем эллипсоида описывает среднюю диффузию, которая является мерой общего среднего смещения молекул воды.  Эксцентриситет эллипсоида описывает фракционную  анизотропию (FA), которая характеризует долю молекулярных перемещений и может быть связана с ориентацией волокон аксонов (анизотропия). Значения FA изменяются между 0 для изотропной диффузии (диффузия в сфере, где движение молекул одинаково ограничено во всех направлениях) и 1 (диффузия с бесконечной анизотропией) . Другим важным параметром является очевидный коэффициент диффузии (ACP) , который учитывает тот факт, что барьеры ограничения, такие как миелин и другие клеточные структуры, могут препятствовать диффузии, и, следовательно, скорости диффузии. Эти параметры могут быть использованы для вывода общей организации волоконных трактов. Часто дезорганизация архитектуры волокон аксонов приводит к неограниченной или изотропной диффузии и, как следствие, к уменьшению значений FA. Низкое значение АСP часто указывает на хорошо организованную структуру, в то время как высокий АCP указывает на дезорганизацию в структуре. Однако,  сводные параметры позволяют упростить выражение диффузии воды и не являются специфическими для патологии аксона и миелина. С помощью матричной диагонализации (математической операции, которая позволяет ортогональным направлениям совпадать с основными направлениями диффузии, т. е. по которой происходит самая быстрая диффузия), получают три собственных значения (λ 1 , λ 2 и λ 3 ), каждый из которых связан с собственным вектором для каждого воксела. Собственные значения могут быть использованы для характеристики направленной диффузии, описывающей движение воды параллельно (осевой диффузии) и перпендикулярно (радиальной диффузии) аксональным трактам.

           В течение последних 10 лет были разработаны дополнительные параметры (осевая и радиальная диффузия) для характеристики изменений белого вещества, характерных для аксонов и миелина. Демиелинизирующие поражения обычно являются гиперинтенсивными на обычных изображениях с Т2-взвешенным изображением (восстановления инверсии флюидов). В какой-то степени мы можем различать активные и неактивные повреждения, основанные на усилении контраста. Тем не менее, обычная МРТ не может предсказать, связаны ли опухоли T2 с гиперинтенсивными изменениями  с чистой демиелинизацией или смесью демиелинизации и аксональной травмы. В частности, при демиелинизирующих заболеваниях, таких как рассеянный склероз (МС) и лейкодистрофии, МРТ предоставляет важную информацию для диагностики, но демонстрирует слабую корреляцию между выраженностью повреждений, клиническими проявлениями и инвалидностью. 

Категория сообщения в блог: 

Добавить отзыв

CAPTCHA на основе изображений
Введите код с картинки