Imaging con tensore di diffusione: differenze tra le versioni

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{{Disclaimer|medico}}

{{Infobox procedura medica

|immagine=Illus_dti.gif

|didascalia=Immagine ottenuta tramite tensore di diffusione

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== Equazione di Bloch–Torrey ==

Nel 1956, H.C. Torrey dimostrò matematicamente come le [[equazioni di Bloch]] per la magnetizzazione cambino con l'aggiunta delle diffusione.<ref>{{Cita pubblicazione |doi=10.1103/PhysRev.104.563 |bibcode=1956PhRv..104..563T |titolo=Bloch Equations with Diffusion Terms |url=https://archive.org/details/sim_physical-review_1956-10-15_104_2/page/n286 |anno=1956 |cognome=Torrey |nome=H. C. |rivista=Physical Review |volume=104 |p=563 }}</ref> Torrey modificò la descrizione originale della magnetizzazione trasversa fatta da Bloch, in modo da includere i termini di diffusione e l'applicazione di un gradiente spazialmente variante.<br />

L'equazione di Bloch-Torrey (tralasciando il rilassamento) è:

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La visualizzazione (imaging) di questa proprietà della materia bianca è una estensione della [[Risonanza magnetica nucleare|RM]] a diffusione. Se vengono applicati una serie di gradienti di diffusione (cioè variazioni del [[campo magnetico]] nel magnete della RMI) in maniera che possano fornire almeno 3 vettori direzionali (l'utilizzo di 6 diversi gradienti è il minimo indispensabile e gradienti addizionali migliorano l'accuratezza per l'informazione "diagonale"), è possibile calcolare, per ogni [[voxel]], un [[tensore]] (cioè definire una [[Matrice (matematica)|matrice]] simmetrica positiva) che descrive la forma tridimensionale della diffusione delle molecole d'acqua. La direzione delle fibre viene indicata dall'[[autovettore]] principale del tensore. Questo vettore può ricevere una codifica a falsi colori, fornendo così una cartografia della posizione e direzione dei tratti (rosso per sinistra-destra, blu per superiore-inferiore, e verde per anteriore-posteriore). La brillantezza viene pesata dall'anisotropia frazionale che è una misura scalare del grado di anisotropia in un dato voxel. La "diffusività media" (in inglese "Mean diffusivity" o MD) oppure traccia è una [[misura scalare]] della diffusione totale all'interno di un voxel. Queste misure vengono spesso usate nella clinica per localizzare lesioni della sostanza bianca che non si evidenziano in altre forme di Imaging a Risonanza Magnetica clinica.

I dati provenienti dall'imaging del tensore di diffusione possono essere usati per eseguire la [[trattografia]] all'interno della [[sostanza bianca]]. Algoritmi per il rilevamento delle fibre possono essere usati per ricostruire il tracciato di una fibra lungo la sua intera lunghezza (ad.es. il [[tratto corticospinale]], che invia gli impulsi dei neuroni motori dalla [[corteccia motoria]] fino ai [[Alfa motoneurone|motoneuroni]] delle corna anteriori del [[midollo spinale]]). La [[trattografia]] è un metodo utile per misurare i deficit nella materia bianca, come quelli dovuti alle [[malattie demielinizzanti]] ([[adrenoleucodistrofia]], [[Sclerosi laterale amiotrofica|SLA]], [[Sclerosi multipla|SM]]) oppure dall'invecchiamento. Le sue stime dell'orientamento e della forza delle fibre sono incredibilmente accurate, ed hanno ampie implicazioni potenziali nel campo della neuroscienza e neurobiologia cognitiva<ref>{{Cita libro|nome=Marco|cognome=Catani|nome2=Michel Thiebaut de|cognome2=Schotten|titolo=Atlas of Human Brain Connections|url=https://books.google.it/books?id=nROILZ9HwEgC&printsec=frontcover&hl=it&source=gbs_atb#v=onepage&q&f=false|accesso=2022-12-10|data=2012-06-14|editore=OUP Oxford|lingua=en|ISBN=978-0-19-954116-4}}</ref>.

Alcune tra le applicazioni cliniche della DTI sono nella localizzazione tratto-specifica delle lesioni della [[sostanza bianca]] come vari tipi di trauma e nello stabilire la severità del [[Traumatic brain injury#Focal vs. diffused|danno traumatico cerebrale diffuso]]. La localizzazione del [[tumore]] in rapporto ai tratti di materia bianca (infiltrazione, deflessione), è stata una delle più importanti applicazioni iniziali. Nella pianificazione di [[Neurochirurgia|interventi chirurgici]] per alcuni tipi di [[tumore al cervello]], la neurochirurgia viene aiutata dalla conoscenza della prossimità e posizione relativa del [[tratto corticospinale]] rispetto al tumore.

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==== Alterazioni della sostanza bianca dovute all'esercizio ====

Nell'ottobre del 2009 venne pubblicata una ricerca che documentava un incremento localizzato della anisotropia frazionale in seguito all'addestramento a un complesso compito visivo-motorio (la [[giocoleria]]). Nella pubblicazione si sosteneva che si tratti della prima evidenza di cambiamenti dovuti all'esperienza nella microstruttura della [[sostanza bianca]] in esseri umani adulti sani.<ref>{{Cita pubblicazione|nome1=Jan|cognome1=Scholz|nome2=Miriam C|cognome2=Klein|nome3=Timothy E J|cognome3=Behrens|nome4=Heidi|cognome4=Johansen-Berg|titolo=Training induces changes in white-matter architecture|rivista=Nature Neuroscience|data=--|issn=1097-6256,1546-1726|pp=1370–13711370-1371|volume=12|numero=11|pmid=19820707|pmc=2770457|doi=10.1038/nn.2412}}</ref>

== Note ==