Diffuzion tenzor görüntüləmə

 

Diffuzion tenzor və diffusion ellipsoid

 

MRT müayinəsi su molekullarından proton siqnallarını təyin edən görüntüləmə texnikasıdır. Görüntülər suyun sıxlığını və xassələrini əks etdirir. MRT istifadə etməklə suyun kimyəvi və fiziki xassələrini ölçmək mümkündür. Bu xassələrdən ikisi molekulyar diffuziya və axındır. MRT hər ikisini qiymətləndirə bilər. Lakin onların ölçmə metodları fərqlidir. 

 

Diffuziya prossesi termal Brovnian hərəkətinin əks olunmasıdır (refleksiyasıdır). Bu proses sadə üsulla izah oluna bilər. Mürəkkəbi kağızın üzərinə damcılatdıqda boya şəklinin kağız üzərində olan evolyusiyası kimi başa düşmək olar. Adətən damcı dairəyə dönüşür (Gaussian paylanması) və vaxt keçdikcə böyüyür. Diffuziya nə qədər sürətli olsa dairənin diametri bir o qədər iri olur. Boyanın yayılması bütün istiqamətlərdə bərabər olduğu üçün buna izotropik diffuziya deyilir. Lakin əgər kağız sıx vertical və seyrək horizontal liflərdən toxunmuş xüsusi materialdan təşkil olunubsa boya vertikal oxu boyu uzanmış oval formaya malik olacaq. Buna anizotropik diffuziya deyilir. 

 

Oxşar proses beyində baş verir. Su aksonal liflər boyunca diffuziya olunur. Əgər mürəkkəb beyinin ağ maddəsinin daxilinə yeridilsəydi onun paylanma şəkli aksonal yollar boyunca uzanmış olacaqdır. Boz maddə daxilində diffuziya prossesi daha təsadüfidir, çünkü boz maddədə düzülmüş lif strukturları yoxdur. Və mürəkkəbin şəkli daha sferik olacaqdır. 

MRT ilə diffuziya ölçmələrinin unikal aspektlərindən biri odur ki, suyun diffuziyasının genişliyi əvvəlcədən müəyyən olunmuş bir ox boyunca ölçülə bilər və bu ox xaotik müəyyən edilə bilər. Diffuziya ölçmələri görüntüləmə ilə kombinasiya olunaraq hər pikseldə effektiv diffuziya əmsalı ölçülür (hansı ki ADC map adlanır). 

 

Beyin daxilində suyun diffuziyası anizotropikdir: xüsusən ağ maddədə ölçülən diffuziya əmsallarının genişliyi ölçmə istiqamətindən asılıdır. Suyun diffuziyasının anizotropiya genişliyi çoxlu aksis boyunca diffuziya əmsallarını ölçməklə daha detallı şəkildə göstərilə bilər. 

Diffuzion tenzor görüntüləmə elə bir üsuldur ki, diffuziya müxtəlif fəza istiqamətləri seriyalarında ölçülərək hər bir pikseldə ölçmə nəticələrini ellipsoidə uyğunlaşdıraraq diffusion ellipsoidin şəkli və istiqaməti müəyyən olunur. Bu ölçmə və uyğunlaşdırma prossesi zamanı biz 3x3 tensorundan istiafadə edirik ki müayinənin adı burdan götürülüb. 

Ellipsoidi təyin etmək üçün uyğunlaşdırma prosesi riyazi prosesdir hansına ki tenzorun diaqnonalizasiyası deyilir.  

3x3 diffuziya tenzoru 9 elementdən ibarətdir. Lakin burda yalnız 6 müstəqil rəqəmlər var, çünkü bu simmetrik tenzordur. Bu 6 parametr 3D ellipsoidin böyüklüyü və orientasiyasını tam olaraq müəyyən edir. Bu 6 parametrin müəyyən edilməsi DTİ-ın hədəfidir. 

Beləliklə, tensor elementlərinin müəyyən edilməsiən azı 6 fəza istiqamətləri boyunca diffuziya əmsallarının ölçmələrinin aparılmasını tələb edir.