Imaging con tensore di diffusione
DTI, acronimo di Diffusion Tensor Imaging, è un termine con il quale di intende una tecnica di visualizzazione cerebrale.
La diffusione delle sostanze può avvenire in mezzi non isotropi. Gli istogrammi dello spostamento in 3D rispecchiano l’anisotropia del mezzo.
Come si descrive
Lo strumento matematico che descrive la distribuzione della diffusione in 3D è il Tensore di diffusione, che altro non è che una matrice 3x3 simmetrica (6 parametri indipendenti).
Si tratta di associare ad ogni punto dello spazio un tensore, aumentando il numero dei parametri associati ad ogni posizione. Per acquisire immagini sensibili agli effetti di diffusione occorre introdurre nella sequenza di acquisizione dei gradienti di campo magnetico ad hoc.
Applicazioni
Le principali applicazioni sono quelle nella visualizzazione della sostanza bianca, per determinare la localizzazione, orientamento, e anisotropia dei tratti e fasci di fibre nervose. L'architettura dei gruppi di assoni in fasci paralleli, e le loro guaine di mielina, facilitano la diffusione delle molecole d'acqua preferenzialmente lungo la loro principale direttrice. Questa diffusione orientata si denomina diffuzione anisotropica (dall'inglese: anisotropic diffusion).
La visualizzazione (imaging) di questa proprietà della materia bianca è una estensione della RM a diffusione. Se vengono applicate una serie di gradienti di diffusione (ad.es. variazioni del campo magnetico nel magnete della RMI) in maniera che possano fornire almento 3 vettori direzionali (use of 6 different gradients is the minimum and additional gradients improve the accuracy for "off-diagonal" information), it is possible to calculate, for each voxel, a tensor (i.e. a symmetric positive definite 3×3 matrix) that describes the 3-dimensional shape of diffusion. The fiber direction is indicated by the tensor's main eigenvector. This vector can be color-coded, yielding a cartography of the tracts' position and direction (red for left-right, blue for superior-inferior, and green for anterior-posterior). The brightness is weighted by the fractional anisotropy which is a scalar measure of the degree of anisotropy in a given voxel. Mean diffusivity (MD) or trace is a scalar measure of the total diffusion within a voxel. These measures are commonly used clinically to localize white matter lesions that do not show up on other forms of clinical MRI. 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 (en:juggling). Nel lavoro si sosteneva che si trattasse della prima evidenza di cambiamenti dovuti all'esperienza nella microstruttura della sostanza bianca in esseri umani adulti sani.[1]
Note
- ^ Nature Neuroscience doi:10.1038/nn.2412
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