La imagen por tensor de difusión por resonancia magnética (DTI), una nueva técnica de imagen y post-procesamiento desarrollada sobre la base de la imagen ponderada por difusión (DWI), es actualmente el único método que puede revelar información única no invasiva de los tractos de fibra de materia blanca en el cerebro.
En pocas palabras, el movimiento de difusión de las moléculas de agua en diferentes tejidos se ve afectado por diversas características del tejido, como el tipo de tejido, la integridad, la estructura y la barrera del tejido. El concepto básico de DTI es que al observar el movimiento de difusión de las moléculas de agua en diferentes direcciones en el mismo tejido, se puede obtener la anisotropía de la difusión de las moléculas de agua en ese tejido (es decir, diferentes velocidades en diferentes direcciones), reflejando así las características relevantes del tejido medido. Por ejemplo, la difusión de moléculas de agua en la sustancia blanca (SB) del cerebro presenta menos obstrucciones a lo largo de la dirección del axón, pero hay una mayor restricción de difusión en la dirección radial, por lo que la velocidad de difusión de las moléculas de agua a lo largo del axón la dirección es más alta. Basándose en esta característica, DTI puede medir las propiedades dependientes de la dirección de la difusión de la molécula de agua en la materia blanca del cerebro y, por lo tanto, caracterizar la dirección de las fibras de la materia blanca y rastrear los haces de fibras de la materia blanca en todo el cerebro. El comportamiento de difusión de las moléculas de agua en la materia gris cerebral (GM) y el líquido cefalorraquídeo (LCR) tiende a ser isotrópico y muestra una señal baja en el mapa de puntuación de anisotropía DTI.
La sensibilidad única que DTI puede proporcionar a las propiedades microestructurales de los tejidos lo ha convertido en una herramienta técnica importante en la investigación científica básica del cerebro, el estudio del desarrollo intelectual del cerebro y el diagnóstico y tratamiento de precisión de las principales enfermedades de la ciencia cerebral. Por ejemplo, se ha aplicado con éxito para estudiar el diagnóstico de accidentes cerebrovasculares agudos y lesiones cerebrales traumáticas leves, la planificación preoperatoria de tumores cerebrales y el diagnóstico y tratamiento de las principales enfermedades psiquiátricas relacionadas, la evaluación del desarrollo intelectual y la función cognitiva, y la caracterización del blanco. Importan los cambios microestructurales en los trastornos del movimiento como la enfermedad de Parkinson, así como en el neurodesarrollo y el envejecimiento.
La DTI se puede utilizar para detectar y evaluar cambios en la microestructura cerebral en pacientes con neumonía neocoronal (COVID-19). Se encontró que el 55 % de los pacientes recuperados de COVID-19 habían aumentado significativamente los volúmenes de materia gris bilateral en la corteza olfativa, el hipocampo, la ínsula, la circunvolución transversa temporal, el surco central y la circunvolución cingulada, y en general habían disminuido los coeficientes de difusión promedio, los coeficientes de difusión axial y coeficientes de difusión radial, acompañados de aumento de la anisotropía en la fracción de sustancia blanca, especialmente en la corona radial derecha, cápsula externa y fascículo occipital frontal superior, en comparación con voluntarios no COVID-19.
La calidad de imagen de DTI se ve fácilmente afectada por varios factores, como la homogeneidad del campo magnético principal, el rendimiento del campo de gradiente, las corrientes de Foucault, etc. Por lo tanto, tiene requisitos extremadamente altos en el sistema de hardware de RM, la secuencia de imagen y el sistema de software relacionado. Sin embargo, en Wandong, todos los desafíos en imágenes DTI se han superado uno por uno.
No importa si es un sistema de apertura grande de 71 cm o de 60 cm, controlamos la homogeneidad del campo magnético en el campo central para la supresión de grasa al nivel más alto de la industria. También reducimos la distorsión geométrica y los artefactos de magnetización causados por la falta de homogeneidad del campo B0 a través de la tecnología ultrarrápida de compensación previa al escaneo.
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No importa si es un sistema de apertura grande de 71 cm o de 60 cm, controlamos la homogeneidad del campo magnético en el campo central para la supresión de grasa al nivel más alto de la industria. También reducimos la distorsión geométrica y los artefactos de magnetización causados por la falta de homogeneidad del campo B0 a través de la tecnología ultrarrápida de compensación previa al escaneo.
Para realizar DTI generalmente se utiliza el método de imágenes ecoplanares (EPI) para la adquisición de datos. La adquisición de EPI es muy sensible a las corrientes de Foucault, especialmente a las corrientes de Foucault cortas que pueden causar artefactos de Nyquist. La tecnología de compensación de corrientes de Foucault de Wandong puede minimizar las corrientes de Foucault en todas las escalas espaciales y temporales, minimizando los artefactos y distorsiones de la imagen DTI.
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Para realizar DTI generalmente se utiliza el método de imágenes ecoplanares (EPI) para la adquisición de datos. La adquisición de EPI es muy sensible a las corrientes de Foucault, especialmente a las corrientes de Foucault cortas que pueden causar artefactos de Nyquist. La tecnología de compensación de corrientes de Foucault de Wandong puede minimizar las corrientes de Foucault en todas las escalas espaciales y temporales, minimizando los artefactos y distorsiones de la imagen DTI.
El uso de tecnología de RF de fibra óptica totalmente digital garantiza que el DTI con una relación señal-ruido lo suficientemente alta como para lograr imágenes de alta resolución, lo que permite obtener imágenes de vóxeles isotrópicos excelentes en sistemas superconductores de 1,5T (con resolución en el plano y capa espesor del mismo tamaño, por ejemplo, 2 × 2 × 2,5 mm3 )
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El uso de tecnología de RF de fibra óptica totalmente digital garantiza que el DTI con una relación señal-ruido lo suficientemente alta como para lograr imágenes de alta resolución, lo que permite obtener imágenes de vóxeles isotrópicos excelentes en sistemas superconductores de 1,5T (con resolución en el plano y capa espesor del mismo tamaño, por ejemplo, 2 × 2 × 2,5 mm3 )
Proporciona una intensidad de campo de gradiente alto de 35 mT/m y una velocidad de giro de gradiente comparable a un imán 3T a 175 mT/m/ms, compatible con EPI con intervalos de eco más cortos, lo que reduce la sensibilidad al movimiento y reduce los efectos de la distorsión geométrica y el desenfoque de la imagen .
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Proporciona una intensidad de campo de gradiente alto de 35 mT/m y una velocidad de giro de gradiente comparable a un imán 3T a 175 mT/m/ms, compatible con EPI con intervalos de eco más cortos, lo que reduce la sensibilidad al movimiento y reduce los efectos de la distorsión geométrica y el desenfoque de la imagen .
Un nuevo modo de adquisición de imágenes en paralelo que combina la inversión de codificación de fase y la corrección de mapa de campo con una bobina de RF de canal alto puede eliminar la distorsión geométrica causada por los artefactos de magnetización y la falta de homogeneidad del campo B0 , lo que da como resultado fantásticas imágenes DTI. En términos de procesamiento de datos, los artefactos y el ruido se eliminan aún más de las imágenes mediante el control de calidad y el preprocesamiento, lo que brinda consistencia para una estimación de tensor confiable.
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Un nuevo modo de adquisición de imágenes en paralelo que combina la inversión de codificación de fase y la corrección de mapa de campo con una bobina de RF de canal alto puede eliminar la distorsión geométrica causada por los artefactos de magnetización y la falta de homogeneidad del campo B0 , lo que da como resultado fantásticas imágenes DTI. En términos de procesamiento de datos, los artefactos y el ruido se eliminan aún más de las imágenes mediante el control de calidad y el preprocesamiento, lo que brinda consistencia para una estimación de tensor confiable.
La función de análisis de datos DTI de Wandong puede proporcionar todas las métricas de parámetros DTI (Figura 1), como la difusividad media (MD) o el coeficiente de difusión aparente (ADC), el coeficiente de difusión aparente exponenciado (eADC), la difusividad axial (AD), la difusividad radial (RD) , relación de volumen (VR), índice de anisotropía fraccional (FA) y mapa de color FA.
Métricas de parámetros después del análisis y procesamiento de datos DTI
（a）como la difusividad media MD （b）el coeficiente de difusión aparente exponenciado eADC
（c） la difusividad axial AD （d）índice de anisotropía fraccional FA （e） y mapa de color FA.
Uno de los mayores desafíos de DTI es presentar la información del tensor de una manera intuitiva y fácil de entender, generalmente mediante la formación de mapas de seguimiento de paquetes de fibras en 3D, similares a los mapas FA en color, con el rojo que representa la difusión en dirección izquierda a derecha, el verde que representa de atrás hacia adelante y el azul que representa la difusión de abajo hacia arriba. La función de análisis de datos DTI de Wandong asigna fibras mediante el seguimiento continuo de tractos anatómicos específicos definidos en función de los ROI, lo que permite una visualización exploratoria integral de los datos de tensor en todo el cerebro.
Haces de fibras nerviosas en posiciones coronal, sagital y axial después del análisis y procesamiento de datos DTI
Investigador especial en el Centro de Investigación de Imágenes Biomédicas, Departamento de Ingeniería Biomédica, Facultad de Medicina de la Universidad de Tsinghua, con intereses de investigación que incluyen el desarrollo de tecnología de neuroimagen de resonancia magnética de alta resolución espacial y temporal, imágenes cuantitativas de información de patología de biopsia basada en imágenes de resonancia magnética, etc.
La técnica de formación de imágenes con tensor de difusión de Wandong en un sistema de resonador magnético superconductor de 1,5T pudo generar imágenes con una alta relación señal-ruido, y la distorsión geométrica de las imágenes se corrigió muy bien; las imágenes tenían muy buena resolución y las fibras detalladas en el mapa FA en color se mostraron con precisión y claridad; la visualización del trazado del haz de fibras nerviosas fue muy hermosa.
Y eso es sólo el comienzo.
1 Soares JM, Marques P, Alves V and Sousa N (2013) A hitchhiker's guide to diffusion tensor imaging. Front. Neurosci. 7:31. doi: 10.3389/fnins.2013.00031
2 Yiping Lu, Xuanxuan Li, Daoying Geng, et al. Cerebral Micro-Structural Changes in COVID-19 Patients -- An MRI-based 3-month Follow-up Study. ECLINICALMEDICINE 25: 100484 (2020).
3 Xiong Y, Li G, Dai E, Wang Y, Zhang Z, Guo H. Distortion correction for high-resolution single-shot EPI DTI using a modified field-mapping method. NMR Biomed. 2019 Sep;32(9):e4124. doi: 10.1002/nbm.4124. Epub 2019 Jul 4. PMID: 31271491.
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