SUNU AKIŞI DWI, DTI DİFÜZYON GÖRÜNTÜLEME 4/26/2014 BEYİN TÜMÖRLERİNDE DİFÜZYON MRI, FONKSİYONEL MRG VE TENSOR GÖRÜNTÜLEME

Transkript

1 SUNU KIŞI DYOOJİ N BİİM DI BEYİN TÜMÖEİNDE DİFÜZYON MI, FONKSİYONE MG VE TENSO GÖÜNTÜEME Dr yşe ralaşmak BEZMİEM VKIF ÜNİVESİTESİ DYOOJİ D 25 Nisan 2014 Diffüzyon görüntüleme (DWI-DTI) DWI-Tümor Beyaz cevher traktları fmi fmi ve traktografi-tümör DİFÜZYON GÖÜNTÜEME DWI (diffusion weighted imaging) DTI (diffusion tensor imaging) ISOTOPIC DIFFUSION (kısıtlanmamış, yuvarlak) NISOTOPIC DIFFUSION (kısıtlanmış, elipsoid) λ3 DWI, DTI spin eko sekansları Bipolar gradientler uygulanır İlk gradient protonların magnetik fazını bozar İkinci gradient ise yerinde duran protonları eski fazlarına dönmesini sağlar ncak hareketli protonlar bu süre zarfında yerinde olamayacakları için eski sinyallerine dönemeyecek λ1 = λ2 = λ3 λ1 λ1 > λ2 > λ3 λ2 Difüzyon gradientleri MG de sinyal kaybına yol açar Difüzyon ağrlıklı imajda uyguladığınız gradientin gücü (b değeri), zamanı ve ortamın difüzyon karekterine göre farklı sinyaller oluşur DWI Bir düzlemde tensor DİFÜZYONU KISITNMMIŞ N- SİYH (HİPOİNTENS) T2 T2 + difüzyon Difüzyon DWI da sinyal b değeri ile ters orantılı Difüzyon kısıtlaması ile orantılı T2 sinyali ile orantılı b =0 DWI DC 1

2 DWI en az bir tensor DC en az üç tensor DTI en az altı tensor Difüzyon gradientleri DTI DİFÜZYONU KISITNMMIŞ N- SİYH (HİPOİNTENS) En az 6 düzlemde tensor Tensor elements are calculated in each voxel (diagonalization) Diffusion tensor = D D = Dxx Dxy Dxz Dyx Dyy Dyz Dzx Dzy Dzz Dxx Dxy Dxz Dyx Dyy Dyz Dzx Dzy Dzz λ λ λ3 Main diffusion directions eigen-vector ( 1) and associated diffusivity eigen-values (λ1) Z e1, λ1 e3, λ3 DTI En az altı yönde aynı b değerlerinde tensorler uygulanır (6, 12, 32, 128, ) X e12, λ2 Y nizotropi indeksleri F (fractional anisotropy) = 3 2 (λ1-λ)²+(λ2-λ)²+ (λ3-λ)² λ1² + λ2² + λ3² (relative anisotropy) = 1 3 (λ1-λ)²+(λ2-λ)²+ (λ3-λ)² λ F V V (volume ratio) = Difusiviti indeksleri Trace = λ1 + λ2 + λ3 Mean diffusivity (MD) (average DC)= λ =Trace/3 DC λ1 x λ2 x λ3 3 λ1 + λ2 + λ3 ( λ = 3 ) Color coded-f Kırmızı-Transvers Yeşil-nteroposterior Mavi-Superoinferior x z y 2

3 MD, TCE, DC Ödem, tumor infiltrasyonu difüzyon artış Hipersellüler tümörlerde difusivitede azalma F F-traktların yönü hakkında bilgi verir F (0-1) 0 izotropik 1 aniozotropik F de azalma ödem, tümör infiltrasyonu Sensitivitesi yüksek, spesifitesi düşük Traktografi (Fiber tracking) Beyaz cevher traklarının 3 boyutlu gösterilmesi Vokseldeki ana difüzyon yönü (λ1) yada vektörü ( 1) takip edilir F> Kıvrılma açısının (turning angle) o Fibril yogunluğu (Fiber Density) Fibril uzunlukları (Fiber enght) DWI-TUMO Glial tm grade artıkça difusivitenin azaldığı Metastazlarda diffüzyon kısıtlaması daha sık enfoma difüzyon kısıtlaması Menengioma difüzyon kısıtlaması bse difüzyon kısıtlaması Medulloblastoma difüzyon kısıtlaması NH EMBYONE TM 3

4 CP karsinomu EPENDİMOM DNET (WHO grade I) Pilositik strositoma (WHO grade I) DWI DC Grade 3 Glial Tm naplastik Grade 3, oligodendrioglioma 4

5 DWI DC DWI DC GBM Dural tabanlı küçük hücreli GBM Memengiomayı taklit ediyor 18 gün sonra C C MET DWI DC Malign epithelial metastaz, intravaskuler met bse/metastaz C C MET DWI DC 5. Sinir boyunca uzanan menengioma 5

6 BEYZ CEVHE TKTI ssociation-intrahemispheric corticocortical Short asscociation fibers -lateral ong asscociation fibers- medial Commissural-interhemispheric corticocortical Projection- cortico-subcortical or subcortico-cortical ONG SSOCITION FIBES Superior longitudinal (arcuate) fasciculus-sf Inferior longitudinal fasciculus-if Superior fronto-occipital (subcallosal) fasciculus-sfof Inferior fronto-occipital fasciculus-ifof Uncinate fasciculus-uf Cingulum-CG SUPEIO ONGITUDIN (CUTE) FSCICUUS) (SF) SF SF IF, IFOF, O INFEIO ONGITUDIN FSCICUUS (IF) IF, IFOF, O IF, IFOF, O IF IF, IFOF, O ateralden mediale IF+IFOF+O Visual, limbic, memory alanları arasında bağlantı Temporal-occipital bağlantıyı sağlar 6

7 INFEIO FONTO-OCCIPIT FSCICUUS (IFOF) IFOF SF IF, IFOF, O IF, IFOF, O Ventrolateral ve dorsolateral prefrontalposterior temporal ve occipital lobe IFOF CG Visuospatial fonk Dikkat Semantik dil network UF C SUBCOS (SUPEIO FONTO-OCCIPIT) FSCICUUS (SFOF) ong association veya projection fiber Orbitofrontal ve medial frontal alanları parietal ve basomedial occipital alanlara bağlar Perislyvian konuşma merkezi ile SM arasında bağlantı kinetik mutism SFOF Corona adiata SFOF IFOF UNCINTE FSCICUUS (UF) CG Fibers of UF IFOF IFOF UF C Frontotemporal bağlantıyı sağlar Hafızanın geri çağrılmasında rol oynar (etrieval of memory) 7

8 CG CINGUUM (CG) PCG Dorsal part of CG CG Major forceps Genu of CC PCG CG-dikkat, davranış, korku, ağrı, plan ve programlama gibi executive fxn PCG-Visuospatial fonksiyonlar ve hafıza COMMISSU FIBES Corpus callosum-cc nterior commissure-c Hippocampal commissure -HC Tectal commissure-tc Posterior commissure-pc Habenular commissure-hc COPUS COSUM (CC) NTEIO COMISSUE (C) NTEIO (MINO) FOCEPS GENU TPETUM SPENIUM POSTEIO (MJO) FOCEPS BODY OF CC Midsagittal nterior Fibers commissure C CG PCG Splenium Major forceps IFOF TPETUM PCGs C UF C 8

9 HIPPOCMP (FONICE) COMISSUE (HC) TECT COMISSUE (TC) TC SCP HC ight Fornix HC Hipokampusların beyaz cevher uzantısı olan her iki fornixi bağlar Her iki superior colliculi bağlar MCP ICP POJECTION FIBES (intrahemispheric cortical-subcortical or subcortical-cortical fibers) Fimbria-fornix system Internal capsule coustic radiation Optic radiation FIMBI-FONIX SYSTEM ight Fornix HC INTEN CPSUE CST+CBT CST+CBT TNSVES PONTINE FIBES Corticofugal fibers + thalamocortical projection fibers 9

10 OPTIC DITION (O) COUSTIC DITION (O) O IF+IFOF+O IF+IFOF+O SF IF, IFOF, O BEYİN SPI TKTI CEEBE PEDUNCES Cerebellar peduncles Medial lemniscus Medial longitudinal fasciculus Central and medial tegmental tracts (CTT, MTT) Corticofugal fibers ICP MCP ICP Decussation of SCP TC MCP SCP SCP SCP MCP Superior cerebellar peduncle (SCP) Middle cerebellar peduncle (MCP) Inferior cerebellar peduncle (ICP) ICP MEDI EMNISCUS (M) MEDI ONGITUDIN FSCICUUS (MF) M M M VPN TP MF MF MF M 10

11 MEDI, DOS ND INFEIO OIVE NUC TEGMENT TCTS DTI-Tümör Operasyon planlama Postoperatif defisitleri en aza indirgeme Erken postoperatif görüntülemede oldukça sınırlı EPI- magnetik heterojeniyete (kan, hava) çok duyarlı MF (MTT), CTT MF (MTT), CTT MF (MTT), CTT Jellison BJ, Field S, Medow J, ve ark, JN m J Neuroradiol Mar;25(3): naplastik Oligoastrositom Preop Postop Uzun süredir takipte beyin sapı gliomu Görülebilen beyin sapı traktları itilme dışında intakt Beyaz cevher traktlarının infiltre eden gliomatozis serebri (grade 2) Ependimal yayılım gösteren GBM olgusunda trakt destruksiyonu ve infiltrasyonu 11

12 FONKSİYONE MI (FMI) İntraoperatif elektrokortikal stimulasyonun yerini alabilecek kadar iyi değil fakat cerrahi planlamaya yardımcı olup kranitominin süresini azaltmakta bse, yoğun ödem DTI da yalancı beyaz cevher destruksiyonu Konvansiyonel MG esas, DTI yardımcı FMI Eleqouent korteksin ortaya konması için yapılan noninvasive test Dil ve motor homonculusun lezyonla ilişkisinin ortaya konması Dominant dil merkezinin belirlenmesinde Wada testi yerine kullanılmakta Dominant dil merkezlerinin saptanmasında fmi ile invasif Wada testi arasında %90 nın üzerinde uyum bulunmuş Endojen kontrast deoxyhb En az 1.5 Tesla T2* gradient EPI FMI Volumetrik T1 ağırlıklı anatomik görüntüler ile fuse edilir BOD: Blood Oxygenation evel Dependent Paramagnetik DeoxyHb oranı azaldıkça, M sinyali artar, BOD sinyali oluşur Neurovascular coupling (nöronal aktivite artıkça lokal kan akımı artar) NEUOVSCU COUPİNG T2* (ortam inhomojenitelerine duyarlı) capillary neuron HbO2 HbO 2 HbO HbO HbO dhb dhb 2 2 HbO 2 HbO 2 2 HbO dhb HbO dhb 2 2 HbO 2 dhb HbO 2 HbO HbO HbO dhb HbO dhb 2 2 HbO HbO HbO HbO dhb dhb 2 HbO 2 HbO2 HbO HbO 2 HbO HbO 2 HbO2 2 O 2 metabolism blood flow blood volume [dhb] HbO 2 = oxyhemoglobin dhb = deoxyhemoglobin DeoxyHb paramagnetic (strong field inhomogeneities) OxyHb diamagnetic (weak field inhomogeneities) Fast dephasing Fast T2* T2 relaksasyonu hızlı Slower dephasing Slower T2* T2 relaksasyonu yavaş 12

13 DeoxyHb T2* görüntülemede sinyal kaybına yol açar on on on on On-off şeklinde olguya belli süreler ile paradimler yaptırılır Stimulus pattern off off off off off Hareket halinde iken deoxyhb azalacak görüntü kontrastı artacak Predicted BOD signal TE artıkça görüntünün kontrastı artacak time imitasyonları T2* magnetik heterojenitelere çok hassas %1-5 arasındaki değişimi görüntülüyoruz harekete çok hassas Kooperasyonu zor olan hastalar Nöronol aktivite değil, ona bağlı CBF değişiklikleri Stimulusile CBF artışları arasında 2-6 sn bir geçikme Initial Dip CBF artışı henüz olmadan uyarana cevap olarak O 2 tüketimi artacağı için BOD sinyali azalacak Nöronal plastisite (reorganizasyon, recruitment) Hemisferik fnx kaybı ipsilateral serebral hemisferin reorganizasyonu ile kompanse edilebilir Hemisferik fnx kaybında lezyon çevresindeki alanlarda yoğun BOD aktiviteleri izlenebilir (recruitment) Neurovascular uncoupling (NUC) Sadece gri cevher değil beyaz cevherden de sinyal alınabilir Dil Cümle tamamlama Kelime üretme Motor ktif ve pasif el hareketi ktif ve pasif kol hareketi Paradimler (Task) Pasif ayak hareketi Dil ve ağız bölgesi motor alan için ağız açma kapama hareketi Hafıza Episodik Semantik Matematik Hesaplama Duyma 13

14 rdışık aktif her iki el hareketi ktif sağ el hareketi ğız dil motor Sağ dominant Broca s ve Wernicke s alanları İntakt SF, IFOF, UF Grade 3 Oligoastrocytoma 14

15 rdışık aktif her iki el hareketi Pasif sağ ayak hareketi rdışık pasif sağ sol ön kol hareketi Pasif sol ayak hareketi Perilesional recruitment Perilesional recruitment eorganizasyon yok ğız açma hareketi ğız-dil motor Broca s alanı Wernicke s alanı 15

16 rdışık sağ sol el aktif hareket Sağ kol pasif hareket 16

17 ğız dil motor rdışık sağ ve sola ayağa pasif hareket Sağ ayağa pasif hareket Broca s ve Wernicke s merkezleri sol dominant ğız-dil motor Broca ve Wernicke alanları 17

18 rdışık sağ sol el aktif hareket rdışık sağ sol ayak pasif hareket rdışık sağ sol ön kol aktif hareket Sağ ayak pasif hareket Sol ayak pasif hareket ğız dil motor bilateral Wernicke s sol dominant 18

19 uditory-bilateral sağ dominant Matematik (uyarılar sözel) Sağ el aktive perilesional recruitment? Visuospatial (adres sorma) Sol el aktive Sol ayak pasif Sağ ayak pasif 19

20 UF, IF IFOF IFOF, UF, IF destrükte SF intakt 20

21 rdışık sağ sol el aktive Broca s ve Wernicke s Sağ el aktive Sol el aktive Sağ ayak pasif Sol ayak pasif t : 4 Sağ ön kol aktive t : 5.29 Sol ön kol aktive Grade 2 oligoastrositom Grade 2 oligoastrositom 21

22 ğız dil motor Semantik Memory Matematik Broca s ve Wernicke s, sol dominant Sağ sol el aktif Sağ sol ayak pasif UF intakt 22

23 inferior IFOF intakt Sol IF basıdan dolayı anisotropisi artmış SWI DC DWI 23

24 ğız dil motor Dil paradimleri Yoğun CC aktivasyon Sağ el aktif Sağ kol aktif Sol el aktif Sol kol aktif Sağ el hareketlerinde ipsilateral reorganizasyon 24

25 EXTXİ İNTXİ YIMIND YI DNET? EPİDEMOİD? 25

26 ğız dil motor bilateral Wernicke s sol dominant IFOF UF Traktdestruksiyonuyada infiltrasyonu yok 26

27 Sağ el aktif Sağ ön kol aktif Sol el aktif Sol ön kol aktif Sol ayak pasif Sağ ayak pasif Sağ ayak pasif (tekrar t4) Sağ ayak pasif (tekrar t3) 27

28 Breath-hold fmi Neurovascular uncoupling SF SF, IFOF, C izlenmiyor IFOF IF intakt 28

29 3D izlenmeyen, 2D izlenebilen traktlar ÖDEM & NGUSYON? GEÇEK TKT DESTUKSİYONU??? SONUÇ DWI tümörlerin ayrımında sınırlı fmi motor homonkulusun ve dil merkezinin görüntülenmesinde yardımcı Tümörün bulunduğu alana yönelik paradimler uygulanabilmesi için fonksiyonel nöroanatomi DTI beyaz cevher anatomisi ve patolojileri (deplasyon, infiltrasyon, destruksiyon, ödem) 2D renk kodlamalı anizotropi (F, CC) haritaları esas 3D traktografi ileri derecede ödem, belirgin angular deplasyon, çaprazlayan traktlar nedeni ile sınırlı TEŞ EK K Ü E Uzm Dr Hüseyin Toprak Prof Dr Hüseyin Özdemir Prof Dr lpay lkan 29