Difuzometrie

Význam: Měření difúze vody, tedy statistických parametrů Brownova pohybu molekul vody, poskytuje informaci o stavu tkání v mikroskopickém měřítku, zpravidla hluboko pod hranicí prostorového rozlišení standardního MR zobrazování. Ke změně parametrů difúze (rychlosti, směrovosti, jejich distribuce) může dojít např. narušením buněčných stěn, organel, biochemickými změnami v cytoplazmě atd. Anizotropie difúze (stanovená na základě výpočtu tenzoru difúze) je např. cenným podkladem pro stanovení strukturní konektivity v mozku či míše, neboť směr největší mobility sleduje směr nervových vláken.
Metody: Pro měření difúze je podstatné tzv. difúzní váhování intenzity MR obrazů v libovolném zadaném směru pomocí pulsních gradientů magnetického pole. Tento proces vede k zeslabení signálu úměrně lokální mobilitě molekul vody ve směru gradientu pole. Na základě série měření pro různé směry lze získat informace k výpočtu tenzoru difúze, který modeluje prostorově neomezenou difúzi s max. jedním směrem s dominantní mobilitou. Pro komplikované tkáně (např. křížení neuronů) může být tento model nedostatečný; komplikovanější modely ale vyžadují proměření většího počtu směrů difúzního váhování. V případě prostorově omezené difúze (např. buněčnými stěnami) může být negaussovské rozložení distribuce mobilních odhaleno měřením s větším počtem faktorů difúzního váhování. Pro praktické měření je nepříjemné to, že tento kontrastní mechanismus konkuruje ztrátě signálu T2 relaxací. Snahou proto je měření provádět velmi brzy po excitaci (s krátkým echo-časem TE), avšak bez omezení difúzně váhujících faktorů. I přes použití rychlých zobrazovacích metod a silných gradientů je měření difúze časově náročné.
Research: Konkrétní aplikace si žádá volbu vhodné zobrazovací techniky a optimální nastavení parametrů měření, s ohledem na vlastnosti difúze v zájmových tkáních, nezbytné prostorové a časové rozlišení, parametry přístroje, a rovněž druh změn následkem sledované patofyziologie. Délka měření je silnou motivací k vývoji rychlejších metod měření, příp. ke kompromisům mezi rychlostí a dalšími parametry (rozlišení, prostorová distorze, poměr S/N …), případně hodnocení difúze s využitím multiparametrických MR obrazů. Vývojové práce skupiny jdou tímto směrem. Současně jsou tyto metody aplikovány v praktickém výzkumu biomedicínských partnerů.