DWI. Ospedali Riuniti Ancona Dipartimento di Scienze Radiologiche Dott. TSRM Luigi Imperiale

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1 Ospedali Riuniti Ancona Dipartimento di Scienze Radiologiche Dott. TSRM Luigi Imperiale

2 Fisicamente la diffusione è il risultato del movimento di traslazione termica delle molecole, il movimento e casuale ed è definito moto Browniano (osservato per la prima volta da Robert Brown nel 1827 ) Interessa distanze microscopiche, dell ordine dei μm che sono dello stesso ordine di grandezza delle dimensioni cellulari.

3 La valutazione in RM della diffusione protonica in vivo è iniziata intorno agli anni 90 con studi dell encefalo che hanno dimostrato la capacità della metodica di rilevare l anatomia 3D dei fasci di fibre nervose.

4 Lo studio della diffusione protonica consente di ottenere immagini sullo stato dei protoni nei tessuti biologici soprattutto dell H2O cosiddetta legata e libera. Ci offre una sintesi di studio tra il movimento microscopico delle molecole dell H2O, le proprietà delle fibre mielinizzate, l anatomia dell encefalo e le variazioni di diffusione in condizioni patologiche.

5 Le molecole d acqua possono avere due tipi di movimento che può essere definito coerente ed incoerente. Coerente quando gli spin si muovono in direzioni stabilite come ad esempio gli spin ematici che si muovono nei vasi Incoerente quando il movimento è casuale in ogni direzione dello spazio

6 Per spiegare il fenomeno della diffusione in RM è necessario definire la diffusione isotropica e la diffusione anisotropica La forma della diffusione può essere rappresentata come una sfera quando l acqua diffonde in tutte le direzioni dello spazio ed è detta isotropica DWI Può essere rappresentata invece da una forma ellissoide quando diffonde in una direzione preferenziale ed è detta anisotropica Diffusione isotropica Diffusione anisotropica

7 Diffusione isotropica Quando la diffusione è libera, cioè in assenza di barriere come può essere in un bicchiere d acqua, è caratterizzata dalla equazione di diffusione (seconda legge di Fick)

8 Diffusione isotropica

9 La presenza di barriere può rendere la diffusione anisotropica, il coefficiente di diffusione dipende dalla direzione. Assumendo una distribuzione ellissoidale gaussiana, possiamo modellizzare le proprietà della diffusione con un tensore.

10 Diffusione anisotropica

11 Il sistema per misurare il fenomeno della diffusione in RM fu sviluppata da Stejskal e Tanner intorno agli anni 60, ma solo di recente ha trovato applicazioni in vivo sull uomo. Sequenza di Stejskal Tanner

12 Sequenza Stejskal-Tanner Questa sequenza, al fine di accentuare la perdita di segnale dovuto al fenomeno del phase shift, prevede l applicazione di due impulsi G Diff (gradiente di diffusione) di verso opposto e simmetrici rispetto ad un impulso a 180 di una sequenza SE

13 L applicazione di un impulso di gradiente lungo un asse crea un defasamento dello spin Se lo spin è stazionario, l applicazione di due successivi impulsi di gradiente opposti fa sì che lo sfasamento sia nullo Se lo spin è soggetto a diffusione subisce un defasamento in funzione dello spostamento G diff G diff G diff G diff

14 B-value Il b-value determina il grado di pesatura in diffusione b-value = 0 b-value = 1000

15 Variazione b-value CNR SNR Variando il b-value si modifica l intensità dei gradienti di diffusione Al crescere del b-value il processo diffusivo aumenta rispetto al segnale derivante dal tessuto stazionario, ottenendo : aumento rapporto contrasto/rumore; decremento rapporto segnale/rumore.

16 b-value = 300 s/mm 2 b-value = 500 s/mm 2 2 b-value = 700 s/mm b-value = 900 s/mm 2

17 ADC Coefficiente di Diffusione Apparente Che cos è? Cosa esprime? L ADC è un metodo per quantificare la diffusione apparente. L ADC fornisce una valutazione dello spostamento medio dell acqua in condizioni normali e patologiche Come si misura? La diffusione è misurata in mm 2 /sec

18 Coefficiente di Diffusione Apparente S0 e S1 sono le intensità dei pixel contenuti in una ROI predefinita ad un determinato b-value senza e con l applicazione del gradiente di diffusione.

19 ma vediamo alcune immagini

20 TC

21 FSE T2 fat sat

22 ADC

23 PWI

24 arrivo in PS controllo 10 gg