Difuzyon Tensor Goruntuleme
Moleküllerin üç boyutlu ortamda yaptıkları ısı bağımlı serbest devinime “Brownian hareket” denir. Oluşan bu devinim molekülün boyutuna, ortamın ısı ve yoğunluğuna bağlıdır (53). İdeal ortamda ısı kaybı olmadıkça bu hareket tetiklemesiz başlar ve her yönde birbirine eşit olacak şekilde sonsuza dek sürebilir. Bu şekilde olaylanan serbest devinime “izotropik hareket” denir. Serbest su protonlarının yaptıkları bu Brownian hareketin her üç yönündeki bileşeninden bir ya da daha fazlasının, dokudaki bir takım anatomik ya da fizyolojik engeller nedeniyle kısıtlanmasına, diğer bir deyişle Brownian hareketin yön bağımlı değişikliklerine ise “anizotropi” denir. Doku içindeki faklı hücre ve yapıların, farklı dizilim, zar geçirgenliği, homojenite, mikroyapı ve mikrodinamiklere sahip olması bu anizotropinin temel kaynağı olmakla birlikte, tam bir açıklaması henüz yoktur. Hücre dışı ve akson içi sıvıların hareketleri, beyin dokusunda izlenen anizotropinin temel kaynağını oluşturur.
Hücre dışı sıvı içindeki protonların difüzyonu hızlı olup, anizotropiye olan katkısı yaklaşık % 82.5 oranındayken, akson ya da hücre içi sıvılardaki protonların hareketleri yavaş ve toplam anizotropiye olan katkıları yaklaşık % 17.5 düzeyindedir. Değişik bölümlerde yer alan, farklı hız ve oranlara sahip serbest su protonlarının Brownian hareketleri, beyin dokusu içindeki myelinden zengin aksonlara dik yönde, paralel olandan daha fazla kısıtlanır ki, bu varsayım difüzyon tensör görüntülemenin temelinde yatan varsayımdır. Bu varsayım hem hücre içi hem de hücre dışı sıvılardaki serbest protonların Brownian hareketleri için geçerlidir. Serbest protonlar hareket yönüne dik akson ve liflerin arasından geçerken yavaşlar. Bunun sonucunda beyaz cevher yolaklarına paralel yöndeki difüzyon en fazla olurken, onlara dik yönde olan difüzyon en az olur. Diğer bir deyişle, izotropik ortamda ortogonal planlar arasındaki difüzyon gradyentleri arasında bir etkileşim olmazken, anizotropik ortamda farklı etkileşimler ortaya çıkar.
Beyindeki tüm protonların difüzyonu izotropik özellikte olmadığından ADC ile tüm özellikleri tanımlanamaz ve bu da ADC’nin tensör şekline dönüştürülmesi zorunluluğunu ortaya çıkarır. Tensör, karmaşık fiziksel bir fenomenin özelliklerini tanımlayan matematiksel bir işlemdir ve üçten fazla elemana dayanarak tanımlanabilen vektör niceliği şeklinde gösterilir. Difüzyon tensörü ise, basit anlamda difüzyonu üç boyutlu ortamda tanımlayan matematiksel model (Denklem 1A) olarak tanımlanabilir.
Temel olarak; istenilen bir yöndeki difüzyonu ya da ortamdaki maksimum difüzyonun yönünü tanımlamak için kullanılan ve birden fazla yöndeki difüzyon ölçümlerinden elde edilen sayısal matristir. Basit bir tensör oluşturmak için en az 6 yönde difüzyon gradyentinin (b=700-1000) uygulandığı ve 1 adet (b=0) uygulanmadığı toplam 7 ölçüm gerekir. Difüzyon tensörü, difüzyonun yönü konusunda bilgi verirken ADC’nin aksine difüzyonun oranı hakkında bilgi taşımaz. Bu matris ortogonal planlarda uygulanan görüntüleme ve difüzyon gradyentleri arasındaki olası ilişkileri tanımlar. Tensör formunda D üç temel değere (DXX, DYY ve DZZ) sahip olup, tensörün simetri özelliklerine göre (DXY=DYX, DXZ=DZX, DYZ=DZY) en az altı birbirinden bağımsız ölçümün yapılması gerekir (57). Bu matris, herhangi bir yöndeki difüzyonu tanımlayan, uzun aksı ortamdaki maksimum difüzyonun yönüne paralel olan elipsoid şeklinde gösterilir