AKUT İSKEMİK OLAYDA DİFÜZYON TENSÖR GÖRÜNTÜLEME VE FİBER TRAKTOGRAFİ UYGULAMASI

T.C. SAĞLIK BAKANLIĞI HASEKİ EĞİTİM VE ARAŞTIRMA HASTANESİ RADYOLOJİ KLİNİĞİ Şef. V. DR. YILDIRAY SAVAŞ AKUT İSKEMİK OLAYDA DİFÜZYON TENSÖR GÖRÜNTÜLEME VE FİBER TRAKTOGRAFİ UYGULAMASI Radyoloji Uzmanlık Tezi Dr. Melih AKAN İstanbul-2008 i

ÖNSÖZ Asistanlığım süresince en iyi şekilde yetişmem için her türlü özveride bulunan,bilgi ve deneyimlerini bizimle paylaşan,mesleki özgüvenimizde mutlak katkısı olan, manevi desteği ve her zaman güleryüzüyle bize huzurlu ve mutlu bir çalışma ortamı sağlayan sayın hocam klinik şef vekili Rad. Dr. Yıldıray Savaş a, MR eğitimim sırasında ve tezimi hazırlama aşamasında deneyimleri ve bilgisiyle hep yanımda olan,tez çalışmama büyük katkısı olan sayın Doç. Dr. Sait Albayram a, İhtisas sürem boyunca bilgi ve birikimlerini benimle paylaşan, yetişmemde emeği geçen kliniğimiz uzman doktorlarına, yine ihtisas sürem boyunca beraber çalışmaktan mutluluk duyduğum sevgili asistan doktor arkadaşlarıma ve tez çalışmalarım sırasında yardımcı olan radyoloji kliniği çalışanlarına, MR eğitimimize büyük katkısı olan ve bilgi birikimini bizimle paylaşmaktan hiç bir zaman çekinmeyen Uzm. Dr.Cantay Gök e, Bugüne kadar maddi ve manevi desteklerini benden hiçbir zaman esirgemeyen sevgili aileme sonsuz teşekkür ve sevgilerimi sunarım. ii

İÇİNDEKİLER 1. GİRİŞ 1 2.GENEL BİLGİLER 2 -DTG TEMEL PRENSİPLERİ VE TEKNİĞİ 2 -VERİ VE GÖRÜNTÜ ELDE EDİLMESİ 6 -ELDE EDİLEN DATALARIN DEĞERLENDİRİLMESİ 8 -TRAKTOGRAFİ 10 -ROİ ANALİZİ 13 -BEYAZ CEVHER TRAKTLARININ ANİZOTROPİSİ 15 3-İNMENİN MR GÖRÜNTÜLEME İLE DEĞERLENDİRİLMESİ 18 -İNMENİN EPİDEMİYOLOJİSİ 18 -İNMENİN PATOGENEZİ 18 -ARTERİYEL ANATOMİ VE ENFARKT TİPLERİ 19 -OKLÜZYON MEKANİZMALARI 21 -İSKEMİK İNMENİN PATOFİZYOLOJİSİ 22 4.GEREÇ VE YÖNTEM 26 5.BULGULAR 28 6.TARTIŞMA 43 7.SONUÇ 47 8. KAYNAKLAR 48 iii

GİRİŞ İnme dünya çapında ölümlerin,özellikle de yaşlı popülasyonda en önemli nedenlerinden biridir. Yaygın bir klinik terim olarak inme arteriyel iskemik infarktlı,intrakraniyal hemorajili,subaraknoid hemorajili ve venöz infarktlı hastaları kapsar(1,2). Konvansiyonel MR görüntüleme klinik gidişi tahmin etmede kısıtlama oluşturacak şekilde beyaz cevher traktları ile ilgili güvenilir bilgi veremez.bununla birlikte Difüzyon tensör görüntüleme(dtg) ile beyaz cevher traktlarının mikroyapısal organizasyonu elde edilebilir ve hem bütünlüğü hem de oryantasyonu ile ilgili önemli bilgiler sağlar(3,4). Difüzyon tensör görüntüleme anizotropik difüzyonun noninvaziv olarak demonstre edildiği bir tekniktir.difüzyon anizotropi fraksiyonel anizotropi gibi değişken olmayan indekslerle gösterilebilir(5,6).üç boyutlu beyaz cevher traktografi,anizotropik difüzyonun veri kaynağından elde edilen oldukça güçlü bir yöntemdir.komşu vokseller ve difüzyon elipsoid oryantasyonu arasındaki benzerliklere dayanarak trakt haritaları oluşturulabilinir ve aynı zamanda beyindeki aksonal ağların analizinde de kullanıbilir(7). Bu çalışmadaki amaç,yaşı bilinen akut iskemi olgularında DTG yöntemi kullanılarak FA(fraksiyonel anizotropi) ve fiber traktografi datalarının iskeminin yaşı ve dönemi ile ilişkisinin araştırılmasıdır. 1

GENEL BİLGİLER DİFÜZYON TENSÖR GÖRÜNTÜLEME Temel prensipler : MR belli bir frekansta, partiküllerin farklı enerji seviyeleri arasında hareketi sırasında oluşan enerji değiş tokuşudur. MR nin temeli her nukleusun kendine has bir spin özelliğinin olmasıdır. Bu özellik nukleuslara küçük birer mıknatıs gibi davranma yeteneği kazandırır (8-9). Kuvvetli bir manyetik alan içerisinde bu nukleer protonlar manyetik alan ile paralel ve ters yönde olmak üzere iki farklı şekilde dizilirler. Bu iki tür dizilim, farklı enerji seviyelerine sahiptir. Enerji seviyeleri arasındaki fark dış manyetik alanın gücü ile orantılıdır. Dışarıdan gönderilen bir radyofrekans dalgasının eksitasyonu sonucu, su ve yağ moleküllerinin hidrojen nukleuslarından salınan sinyaller ile MR görüntüleri oluşur. Bu görüntüler beyin dokusunun yapısı hakkında bilgi verir ancak biyokimyası ve metabolizması hakkında aydınlatıcı değildir(10). Diffüzyon tensör görüntüleme tekniğinin temeli su moleküllerinin in-vivo diffüzyon hızının ve yönünün ölçülerek dokunun yapısının saptanmasına dayanır.difüzyon tensör görüntüleme insan beynindeki beyaz cevher yolaklarının haritalanmasının tek invivo yoludur. Beyaz cevherin yapılanmasının DTG bilgisi ile hesaplanışının genel adı traktografidir. Moleküllerin üç boyutlu ortamda yaptıkları serbest devinime brownian hareketi adı verilir(14). DTG temelindeki varsayım değişik dokularda yer alan farklı hızlara sahip serbest su protonlarının brownian hareketlerinin beyin dokusunda myelinden zengin aksonlara dik yönde,paralel olandan daha fazla kısıtlanmasıdır(14). 2

Beyaz cevherde serbest su moleküllerinin üç boyutlu bir alanın tüm yönlerine doğru olan difüzyonu aynı değildir.özet olarak brownian hareketinin yön bağımlı değişikliğine anizotropi adı verilir. Difüzyon tensor görüntüleme tekniğinde beyin içerisinde serbest su protonlarının difüzyonunun hangi yönlerde ne miktarda kısıtlandığı difüzyon ağırlıklı görüntülerden (DAG) hesaplanır ve bir katsayı ile ölçülebilir(apparent diffusion coefficient-adc).difüzyonun kısıtlanmasına neden olan yapıların bulunmadığı, su moleküllerinin her yönde yaklaşık eşit miktarda hareket ettiği dokularda isotropik difüzyon(örn:gri cevher), difüzyonun kısıtlandığı dokular için hesaplanan ise anisotropik difüzyon olarak adlandırılır (örn:beyaz cevher) (15,16). Difüzyon anizotropisine ağırlıklı olarak beyaz cevher yolaklarının yönelimi sebep olur ve mikro-makro yapısal özelliklerinden etkilenir.mikro-yapısal özelliklerden difüzyon aniztropisi üzerinde en etkili görünen intraaksonal organizasyondur;lif ve nöroglial hücrelerin yoğunluğu,miyelinizasyon derecesi,her bir lifin çapı diğer özellikleridir(17). Gri cevher gibi izotropik difüzyonun olduğu dokularda tek bir ADC ölçümü ile dokunun difüzyon özellikleri gösterilebilir.beyaz cevher gibi protonlarının difüzyonu anizotropik özellikte olan dokularda ADC tüm özellikleri tanumlamayacağından ADC nin tensör şekline dönüştürülmesi gerekmektedir (18,19). Tensör bir elipsin özelliklerini 3 boyutlu ortamda tanımlayan matematiksel bir işlemdir.temelde:istenilen yöndeki bir difüzyonu yada ortamdaki maksimum difüzyonun yönünü tanımlayan ve birden fazla yöndeki difüzyon ölçümlerinden elde edilen sayısal bir matrikstir. Difüzyon anizotropisi bir 3x3 ikinci-derece tensör ile tanımlanır(figur 2.3) 3

Difüzyon tensörünün hesaplanabilmesi için en az 6 farklı yönde difüzyon ağırlıklı görüntünün ve buna ek olarak bir tane de difüzyon manyetik alan değişimi uygulanmamış (b=0) referans görüntüsünün alınması gerekir. Pratikte 6 dan daha fazla yönde difüzyon ağırlıklı görüntü elde edilir ve sinyaller,metematiksel işlemlerle tensör hesaplanır.difüzyon tensörü difüzyonun hızı ve yönü hakkında bilgi verirken oranı hakkında herhangi bir bilgi vermez(20,21). 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 (22). Bu matris, her hangi bir yöndeki difüzyonu tanımlayan, uzun aksı ortamdaki maksimum difüzyonun yönüne paralel olan elipsoid şeklinde gösterilir (Resim 4). Tensör matrisi diyagonalizasyon denen matematiksel bir işlemin ürünüdür (Denklem 2b). Matris işlemi ile değişik yönlerdeki eigen değer (ε) ve eigen vektör (λ) ler hesaplanır. Diyagonalizasyon elipsoidin üç temel aksına paralel olan ve bu yönlerdeki görünür difüzyonu tanımlayan eigen değerlere (λ1, λ2, λ3) sahip üç eigen vektör setinin yaratılması işlemidir (22-23). Ortamdaki maksimum difüzyonu göstermek için, hangi yönde olursa olsun en büyük üç eigen değer ile bunlara karşılık gelen üç eigen vektör seçilir ve daha sonra bir voksel içindeki en büyük difüzyonel vektörün beyaz cevher yolaklarına paralel dizildiği varsayımından hareketle, 2D ve 3D vektörsel alanlar hesaplanabilir. Voksel boyutları genelde 1-5 mm olup difüzyon tensör görüntüleme ile bu voksel içindeki su moleküllerinin ortalama difüzyon özellikleri ölçülür ki bu yöntemin en temel dezavantajıdır. Şekil 1. Difüzyon tensör elipsoidinin şematik görünümü. 4

Difüzyon tensör ölçümleri ile geniş veri kaynakları oluşturulur.bu verilerin değişik matematiksel işlemler ile işlenmesi ile ortalama difüzyon, difüzyonun ana yönü ve anizotropi derecesi gibi önemli bilgiler sağlar. Difüzyonun ana yönü, difüzyon vektörlerinin en büyüğü tarafından belirlenir.izotropik difüzyonu en iyi tanımlayan ortalama difüzyon(d) yada diğer adıyla görünür difüzyon katsayısıdır. Ancak anizotropik ortamdaki D katsayısı difüzyonun tüm özelliklerini saptamakta yetersiz kalmaktadır.bu nedenle anizotropi değerlerini saptayabilmek için fraksiyonel anizotropi(fa),rölatif anizotropi(ra) ve oylum oranı(va) gibi anizotropi değerleri kullanılır.beyaz cevher yolaklarının görüntülenmesinde bu değerler temel alınmaktadır.bu değerlerin herhangi bir birimi yoktur.fraksiyonel anizotropi difüzyon vektörünün difüzyona bağlı kısmını gösterir.rölatif anizotropi ise anizotropik difüzyonun izotropik difüzyona oranını temsil etmektedir.izotropik ortamda FA ve RA değerleri 0 iken VR değeri 1 e yaklaşır.anizotropik ortamda ise FA değer 1 e,ra değeri 2 e,vr değeri ise 0 a yaklaşır(24). 5

Bu değerlerden FA düşük anizotropi değerlerinde,vr ise yüksek anizotropi değerlerinde daha duyarlıyken RA bütün anizotropi değerlerinde duyarlılık göstermektedir(25).beyaz cevherdeki anizotropi düzeyi için FA değeri RA dan daha güvenilirdir.anizotropi tiplerini belirlemek icin lineer, planar ve küresel aniztropi tanımlamaları da kullanılmaktadır. DTG nin geçişme ağırlıklı MR a üstünlükleri; ortalama geçişmenin daha iyi ölçülmesi, ak maddenin yapısal bütünlüğünün değerlendirilmesi, lif yönü hakkında bilgi vermesi ve MRG da görülemeyen lifleri görüntülemesi olarak belirlenebilir.(11,12) DTG nin sınırlılıkları ise,ekoplanar görüntüleme yöntemi ile manyetik alan farklılığı gösteren bölgelerde artefakt oluşumu, hasta hareketine hassasiyet, kaba görüntüleme matrisi (96x96 ya da 128x128 ile), beyin pulsasyonuna bağlı görüntü bozukluklarının engellenmesi için görüntülemenin kalp atımı ile eşzamanlı olmasının zorunluluğu, ak madde derinliklerinde akımın sınırlılığı ve liflerin çaprazlaştığı ya da bölündüğü alanlarda hatalı sonuçlar verme eğilimidir(12-13). VERİ ELDE EDİLMESİ: Difüzyon ağırlıklı görüntülemede (DAG) elde edilen veriler, difüzyon tensör hesabı için gerekli ham bilgi kaynaklarıdır. Difüzyon ağırlıklı görüntüler Stejskal-Tanner görüntüleme sekansı kullanılarak oluşturulur (Şekil 2). Stejskal-Tanner görüntüleme sekansı standart anatomik MR puls sekansına difüzyon gradyan pulsları gömülerek elde edilir. En basit örnekle, spin eko MRG sekansına 180 derecelik puls öncesi ve sonrasına yerleştirilmiş 2 difüzyon gradyanının eklenmesiyle bir Stejskal-Tanner puls sekansı yaratılmış olur(26). Şekil 2. Difüzyon ağırlıklı spin eko Stejskal-Tanner görüntüleme puls sekansı (27). 6

Difüzyon ölçümlerinde tipik olarak Stejskal-Tanner gradyan spin eko sekansı kullanılır. Oluşan sinyal aşağıdaki formülle hesaplanır: S = S exp(-bd) b = γ²δ²g²(δ-δ/3) S:sinyal intensitesi,exp:eksponensiyel, γ² : giromanyetik oran,g:uygulanan gradyentin amplitude, δ uygulanan gradyentin süresi, Δ :gradyentler arasındaki süre,b=gradyentin gücü ve uygulama süresi ile ilgili parameter,d:difüzyon katsayısı Denklem de bulunan b değeri difüzyon ağırlığını belirler. S ise b=0 durumunda, yani diffüzyonun etkisi olmadan ölçülen sinyal değerini belirtir. Difüzyon ağırlıklı bir görüntü elde edebilmek için gradyentin yüksek amplitüdlü olması ve uygulama süresinin kısa olması gerekmektedir (28). GÖRÜNTÜ ELDE EDİLMESİ: Difüzyon tensör verilerini elde etmede en sık olarak kullanılan yöntemler, rutin klinik difüzyon ağırlıklı görüntüleme (DAG) teknikleri ile aynıdır: Tek-atım spin-eko (SE) ekoplanar görüntüleme (EPI), büyük makroskobik hareketleri dondurarak hızlı görüntüleme sağlayan ve böylece su difüzyonunun mikroskobik spatial bir skalada görüntülenmesine imkan veren bir yöntemdir.dtg de daha yüksek bir sinyal-parazit oranına (SNR) ihtiyaç vardır. Bununla beraber, difüzyon anizotropinin doğru bir değerlendirmesi için tercihen 20 nin çok üstünde bir SNR değeri gerekir (29). DTG fiber traktografi aynı zamanda, beyaz cevherin küçük yolaklarının detaylı görüntülenmesi için DAG ye nazaran daha fazla bir spatial çözünürlüğe ihtiyaç duyar(tercihen 2,5 mm lik kubik voxeller ya da daha küçükleri). Her üç dikey boyutta da aynı uzunluğa sahip kubik voxellerin kullanımı, traktografi uygulamasında, 3 boyutlu takip algoritmasının daha zayıf spatial çözünürlük yönüne yönelimini önlemek için önerilmektedir. EPI 1,5 T da, klinik olarak uygulanabilir bir elde etme süresinde, DTG traktografi için, uygun SNR ve yeterli spatial çözünürlük sağlayabilir (30). SMASH (Spatial harmoniklerin simültane yakalanması) ve SENSE (duyarlılık kodlaması), ASSET (Array spatial duyarlılık yakalama teknikleri) ve İPAT (entegre 7

paralel yakalama teknikleri ) gibi paralel görüntüleme tekniklerinin hepsi, EPI nin eko train length ini kısaltmada kullanılabilen yöntemlerdir. Böylece geometrik sapmalardan kaynaklanan artefaktları azaltmada ve uzamış EPI eko train lerine bağlı olarak gelişen görüntü çözünürlüğünün bulanıklığını azaltmada kullanılılırlar. Bu kazanımlar, paralel görüntüleme tekniğinde kullanılan akselerasyon faktörünün kullanımı ile artmaktadır. Ancak daha fazla SNR kaybına karşı da dengelenmelidir. DTG uygulaması için önemli diğer bir donanımsal faktör, MR skanerinin, difüzyon gradiyentleri ve EPI okuma gradiyentleri için sahip olduğu gradyent preformansıdır. Daha güçlü ve daha hızlı gradiyentler, daha kısa sürede daha güçlü difüzyon görüntülerine imkân vermekte ve EPI görüntüsü elde etmek için gerekli süreyi kısaltmaktadır. Bu DTG nin daha kısa bir eko süresinde elde edilmesini sağlar, bu ise SNR yi olumlu yönde etkiler ve geometrik sapmaya bağlı artefaktları azaltır. DTG nin ve traktografinin kalitesini etkileyebilecek diğer değişkenler, b değeri (difüzyon faktörü) ve difüzyon gradiyentlerinin uygulandığı 3 boyutlu uzamdaki yön sayısıdır. 1000 s/mm karelik bir b değeri, klinik DAG için standart hal almıştır ve birçok çalışmada da DTG için kullanılmaktadır. Yenidoğanların ve infantların beyinleri erişkinlere nazaran çok daha uzun T2 relaksasyon zamanı içerirler ve çok daha yüksek görünür difüzyon katsayıları (ADC) içerirler (31).Bu nedenle, DAG ve DTG için daha düşük b değerleri kullanmak standart hale gelmiştir (örn : 600 s /mm²) DTG, EPI nin yanında, diğer hızlı görüntüleme sekansları ile de, tek-atım EPI ye bağlı gözlenen artefaktları önlemek için gerçekleştirilebilir. Buna örnek olarak, line scan, tek-atım, hızlı spin-eko ve PROPELLER (32) gösterilebilir. Bu sekansların tümü, EPI ile karşılaştırıldığında, belirli bir zaman diliminde, daha az SNR ya maruz kalırlar, dolayısıyla da daha uzun yakalama süreleri içeririler. Bu nedenle posterior fossa ve spinal kord gibi kafa tabanına yakın alanlarda iskemiyi değerlendirmede faydalı olabilirler. ELDE EDİLEN DATALARIN DEĞERLENDİRİLMESİ Difüzyon tensör verilerini görüntüleyebilmek için temel olarak 2 yöntem kullanılmaktadır.bunlardan birincisi renk kodlu görüntüler ile göstermektir.renk kodlu görüntülemede primer eigen vektörün her üç dikey aks üzerine yansıması (sol-sağ, antero- 8

posterior ve kraniokaudal), farklı renklerle kodlanabilir. En yaygın olarak kabul gören doğrultusal kodlama şemasında, sol-sağ doğrultusu kırmızı ile, anteroposterior boyut yeşil ile ve kraniokaudal doğrultu mavi ile gösterilmektedir(şekil.3). Bu, tek bir serebral hemisfer içinde kortikal bölgelerin anterior ve posteriorlarını birleştirdiği için genelde yeşil olan, geniş asosiasyon yolaklarını, süperior kortikal bölgeleri inferior subkortikal alanlarla birleştiren ve bu nedenle genelde mavi olan projeksiyon yolaklarından ve her iki hemisfer arasındaki sol-sağ oryantasyonları nedeniyle genelde kırmızı olan komissural liflerden ayırt etmede faydalı olmaktadır. DTG tek bir oryantasyon boyunca, anterograd ve retrograd aksonal yönleri ayırt edemez. Örnek olarak, kortikospinal trakt somatosensör radyasyodan ayırt edilemez. Çünkü birincisinde, aksonlar korteksten aşağı subkortikal bir yapıya doğru yol alırlar, ikincisinde ise aksonlar subkortikal bir yapıdan kortekse kadar yükselirler. Her iki projeksiyon yolakları da doğrultusal kodlanmış renkli FA haritalarda, her ikisi de genelde kraniokaudal oryantasyon gösterdiği için mavi görülürler. Renkli beyin haritalarında parlaklık anisotropiyi, renk de ellipsoidin uzandığı yönü gösterir(33). Şekil 3. Difüzyon tensörün renk kodlu görüntüsü (35). Diğer yöntemde, her vokseldeki anizotropi yönü ve düzeyi geometrik biçimlerle belirtilmektedir(resim 1). Bu biçim ok, ellipsoid ya da kombine biçimler olabilir. Bu biçimler renkler ile kombine edilebilir.bu yöntem renk kodlu görüntülere göre 9

daha az kulanılmakla birlikte voksel içindeki difüzyon tensörünün gerçek yön ve değerini göstermesi sebebiyle daha kolay ve anlaşılır bir yöntemdir(34). Resim 1.T2 ağırlıklı görüntülerde ana eigen vektörlerin gösterilmesi(39) TRAKTOGRAFİ: DTG ile elde edilen verilerin önemli bir özelliği dokulardaki difüzyonun hangi yönde daha fazla olduğunun anlaşılabilmesidir. Böylece ölçüm yapılan alandaki beyaz cevher yolaklarının yönü hakkında bilgi alınabilir.vokseller arasındaki bağlantılar özel grafi teknikleri kullanılarak beyaz cevher yolaklarını beyin görüntüleri üzerinde 3 boyutlu olarak traktografi görüntüleri olarak gösterilebilir (resim 2 ve 3). Resim 2. 3 boyutlu fiber traktografi yöntemi ile beyaz cevher lif yolaklarının gösterilmesi (39). 10

Resim 3.Orta serebellar pedinkülün anterior (mor) ve medial (turkuaz) komponentleri,inferior serebellar pedinkül(yeşil),superior serebellar pedinkül(sarı),medial longitudinal fasikül(turuncu), ve kortikopontospinal traktların (kırmızı) 3 boyutlu fiber traktografi görüntüleri. A, Beyin sapının ve serebellumun midsagittal T2 ağırlıklı görüntüsü(tr/te, 5000/92). B,Beyin sapının ve serebellumun postmortem diseksiyonunu gösteren anatomik spesimenin fotoğrafı. 11

Fiber traktografi temel olarak iki yöntemle oluşturulabilir.bunlardan en çok kullanılan yöntem çizgi izlem algoritmasıdır.burada komşu voksellerdeki lokal tensör değişiklikleri izlenir.komşu piksellerde kıvrımlar yaratır ve gürültüyü minimuma indirir.bu yöntemde seçilen bir başlangıç noktasından başlayan ve difüzyon ellisoidinin uzandığı yönde ilerleyen çizgisel bir model oluşturulur. Farklı bir voksele geçildiğinde çizginin takip ettiği yeni voksel için hesaplanmış difüzyon ellisoidinin uzanım yönünü takip eder. Sonuçta beyin beyaz cevherinin seçilen başlangıç noktasından itibaren hangi yönde ilerleği 3 boyutlu grafik objeleri ile gösterilebilir. Bu algoritma FACT (Fiber Assignment by Continuous Tracking) olarak bilinir ve klinik bulgular ile doğruluğu onaylanan ilk traktografi algoritmasıdır (36). Dokulardaki difüzyon 180º simetrik olduğundan dolayı belirlenen başlangıç noktasından maksimum difüzyon doğrultusunda ve birbirine zıt yönde iki farklı çizgi takip edilir (37). Her yeni voksele geçildiğinde trak sonlandırma kriterleri kontrol edilir ve eğer bu kriterlerden herhangi biri doğrulanırsa trak sonlandırılır. Bu kriterlerden en önemlisi FA değeridir. Düşük FA değerleri gri cevherin olduğu kısımlarda görüldüğü için bu durumda trak sonlandırılır. Gri cevherin FA değerleri ortalama 0.1-0.2 arasında değişmektedir. Bu sebeple tipik FA sınır değeri 0.2 dir. Bir diğer sonlandırma kriteri de birbirini takip eden voksellerin öz vektörleri arasındaki açıdır. Beyaz cevher yolaklarında keskin dönüşler olmadığı için bu durumda da trak sonlandırılmalıdır. Tipik açı sınır değeri 30 º dir. Bunların yanında bazı durumlarda kısa uzunluktaki trakların gösterilmemesi için sınır değer belirtilip kısa trakların silinmesi sağlanabilir (37). Traktografi yöntemlerinden diğeri ise daha yeni olup daha az klinik uygulanma imkanı olmuştur.bu yöntemde spinler gerçek yolak boyunca dizilimlerini sağlayacak eksternal bir manyetik alan içine yerleştirilerek sahip oldukları bağlanma enerjisi(anizotropi miktarı) miktarına gore dizilmeleri sağlanır.bu yöntemle dallanmalar daha iyi gösterilebilir ve özgün bağlantı metriği haritaları yaratılarak yolakların sayısallaştırılması sağlanabilir.(38) 12

Şekil 4. Şemada algoritma kullanılarak beyaz cevher traktları izlenmektedir.difüzyon anizotropinin derecesi gri skala ile gösterilmiştir.(beyaz en yüksek).her imaj vokselindeki ana vektörün yönüde okla gösterilmiştir.tanımlanmış eşik değerlere dayanarak traktlar (uzun eğri oklar) anizotropi değerleri ile ve ana vektörün yönü ile benzer şekide vokseller boyunca uzanmaktadır.algoritma trakt A ve B arasında ayırım yapabilir çünkü bunlar düşük anizotropi ile birlikte voksellerle ayrılmıştır.trakr trakt A ve C arasında da ana vektör yönünün farklılığı ile ayırım yapabilir.yıldızlar traktların başlama noktasını göstermektedir (39). ROİ(region of interest) ANALİZLERİ: Difüzyon tensör görüntüleme verilerinin istatistiksel karşılaştırılmasında, elle çizilen ilgi alanı yöntemi kullanılabilir.bu alana ROI( region of interest) adı verilmektedir(resim 3). ROI yöntemi, kesitsel görüntü üzerinde incelenecek alanın araştırmacı tarafından çizilmesine dayanır. Bu yöntemde bir beyaz cevher traktının başlangıç ve sonlanmasını gösteren bilgiler önceden bilinmektedir.böylece traktın bütün 3 boyutlu yolağı açığa çıkarılabilmektedir. Fiber traking yolağın bir ucunda tanımlanan bir ROI den başlatılır ve 13

yalnızca yolağın diğer ucunda tanımlanan ROI den geçen fiber traktuslar tutulur. ROI nin her iki ucuna da bağlanmayan diğer tüm traktuslar filtre edilir. Beyaz cevher traktının beklenen seyri boyunca yerleştirilen ek ROI lar, 3 boyutlu fiber traktlamaya daha ileri düzeyde kılavuzluk etmek ve rafine etmek için kullanılabilir. Bu şekilde, bir beyaz cevher yapısı içerisinde, piramidal trakt ve internal kapsül içerisinde bulunan somatosensör radysayon gibi, birbirine yakın yerleşmiş bulunan, fonksiyonel olarak belirgin aksonal yolaklar, birbirlerinden ayırt edilebilmektedirler. DTG, aynı zamanda, liflerin topografik ilişkilerini de somatosensör korteks içerisindeki somatotopy gibi tek bir beyaz cevher yolağı içerisinde açığa çıkarabilir. Traktografiden elde edilen, 3 boyutlu yolak bilgileri trak tabanlı ADC lerin, anizotropinin ve diğer DTG parametrelerinin de ölçülmesinde kullanılabilmektedir. Bu trak tabanlı ölçmenin beyaz cevher yapıları içerisindeki geleneksel ROI ölçümleri ile karşılaştırıldığında avantajları, fonksiyonel olarak belirgin akson yolağına daha spesifik olması ve bütün yolağın 3 boyutlu seyrini, yolak içerisindeki tek bir bölgeden ziyade yansıtmasıdır. Günümüzde, DTG fiber traktlama teknolojisi kullanılacaksa göz önünde bulundurulması gereken çeşitli sınırlamalar vardır. Komşu aksonal yolakların çözünmesi için yetersiz bir spatial çözünürlüğün bulunması, fiber traktların, artefaktlanarak bir trakttan diğer birine, ölçülen fiber trajektorisinin geçerliliğini yitirmesine yol açarak, zıplamalarına neden olabilir. Meyer kulbunun optik radyasyoları gibi saç tokası dönüşü yapan beyaz cevher liflerinin izlerinin sürülmesi zor olabilir.günümüzde, DTG belirgin aksonal yolak liflerinin birbirlerini mikroskobik bir skalada, piramidal traktın korona radiata bölgesinde lateral olarak yansıyan lifleri gibi, çaprazladığı, beyaz cevher bölgelerinde, güvenilir bir şekilde iz süremez. Buna ek olarak, DTG, kesişen fiber traktları birbirlerine bitişik olan ancak birbirlerinin üzerinden geçmeyen kissing- fiber traktlarından ayırt edemeyebilir. Kesişen lifler ile ilgili DTG üzerinde yeni çalışmalar yürütülmektedir (40). Normal büyüme ve normal yaşlanma, beyin su difüzyonunda değişikliklere yol açar; bu nedenle DTG yaşa bağlı değişiklikleri beyaz cevher ve gri cevherde non invazif olarak karakterize edebilir (41,42). İnfantil dönem ve çocukluk yaşında, ADC tüm beyin boyunca azalır ve gelişmekte olan beyaz cevher traktuslarında anizotropi artış gösterir. Tersine, yaşlanma esnasında, beyaz cevherin FA si azalır ve ADC değerleri artar. 14

Pediyatrik inme ve erişkinin serebrovasküler hastalıklarında, DTG nin yorumlanması sürecinde, normal gelişime ve yaşlanmaya bağlı bu değişiklikler dikkate alınmalıdır. Resim 4.Her iki kortikospinal traktta çizilen örnek ROI(region of interest )alanları İnsan Beyninin Beyaz Cevher Anatomisi Beyaz cevher traktlarının anizotropisi DTG insan beyninin beyaz cevherinin yapısını göstermede üstün bir yöntemdir. Konvansiyonel T1 ve T2 ağırlıklı MR görüntülemede, beyaz cevher bütün normal insan beyni boyunca homojen görünür. DTG 2 belirgin kontrast mekanizma yoluyla, beyaz cevherin farklı yolaklarını ayırt edebilir : 1- beyaz cevher yolağındaki anizotropinin büyüklüğü ve 2- beyaz cevher yolağı içerisinde liflerin oryantasyonu yolu ile. Serebral hemisferin beyaz cevher yolakları farklı 3 tür altında sınıflandırılabilir : 1- asosiasyon : serebral kortekste aynı hemisfer içinde farklı iki bölgeyi birbirine bağlayanlar; 2- projeksiyon : serebral korteksi, talamus ve spinal kordda olduğu üzere, subkortikal yapılara bağlayanlar; 3- komissural: sol hemisferin kortikal bölgelerini sağ hemisferinkilerle bağlayanlar(resim 5). Genel olarak, asosiasyon yolaklarının anizotropi değerleri projeksiyon yolaklarınkinden düşüktür, projeksiyon yolaklarınınki de aynı şekilde komissural inkinden düşüktür (43). Asosiasyon kategorisinde, subkortikal U lifleri olarak da bilinen, korteksin komşu bölgelerini bağlayan kısa asosiasyon liflerinin anizotropileri, 15

geniş bandlar halinde bulunan, süperior longitudinal fasikül (SLF) ve inferior longitudinal fasikül (ILF) gibi uzun asosiasyon liflerinden daha düşüktür. Serebral korteksin gri cevherinin, ölçme sesi sınırları içerisinde, erişkinlerde 0 anizotropiye sahip olduğu kabul edilmektedir (43,44). Her ne kadar su, lif bandlarına dikey plana nazaran, yüksek derecede paralel hizalanmış aksonal bandlara, paralel olarak daha rahat difüze olsa da, bu difüzyon anizotropisinin biyolojik temelleri henüz tam olarak açığa çıkarılamamıştır. Aksonların plazma membranları (aksolemma) ve miyelin kılıfları gibi yapısal unsurların, lif bandları boyunca su difüzyonunu bozmaları olasıdır. Aksolemma boyunca iyon akımı ve hızlı aksonal transport gibi biyofizik proçesler de yine bu sürece dahil edilirler. Difüzyon anizotropisinin invivo ve formalin ile tespit edilmiş miyelinli beyaz cevherde ölçümü, tespit edilen dokuda ADC düzeyi çok daha düşük olmasına rağmen, benzer değerler ortaya koymuştur. Bu durum, matür miyelinli beyaz cevherin anizotropisinin belirleyicilerinin, fizyolojik değil mikroyapısal olduğuna işaret etmektedir (45,46). Şekil 5. Asosiasyon(kırmızı),projeksiyon(yeşil) ve komissural(mavi) yolakların traktografi ile gösterilmesi. acr _ corona radiate anterior kesimi, ec _ external capsule, ic _ internal 16

capsule, pcr _ corona radiate posterior kesimi, scr _ corona radiate superior kesimi.( Fiber Tract based Atlas of Human White Matter Anatomy 1 Setsu Wakana, MD, Hangyi Jiang, PhD, Lidia M. Nagae-Poetscher, MD, Peter C. M. van Zijl, PhD and Susumu Mori, PhD) İNMENİN MR GÖRÜNTÜLEME İLE DEĞERLENDİRİLMESİ İNMENİN EPİDEMİYOLOJİSİ Yaşlı popülasyonda,inme sakatlığın ve kognitif bozulmanın en önemli nedenidir ve 20-50 yaşları arasında sakatlığın majör nedenlerinden biridir. Son 50 yılda fatal inmelerin sayısı, inme insidansında değişiklik olmadan azalmıştır, böylece inmeden sakat kalan insanların sayısı artmıştır.inme insidansı yaş ile artar. Gelecekte,inmeye bağlı sakat kalan insanların sayısında artma olacaktır,örneğin inme toplum için majör ve önemli bir ekonomik sıkıntıdır.(47) İNMENİN PATOGENEZİ SINIFLANDIRMA: İnme lokalize serebral iskemi,intraserebral hemoraji,subaraknoid hemoraji veya venöz sinüs trombozu sonucunda oluşabilir.inmenin etyolojisi iskemi ise,emboli veya tromboz nedeni ile olabilir.insidanslar çalışmalar arasında farklılık gösterir. Klinik açıdan serebral iskemiden sonra oluşan lokalize inmenin geçici seyri farklı alt tiplere sınıflandırılır.1)geçici iskemik atak (TİA) 24 saat içerisinde geri dönen lokalize nörolojik fonksiyon bozukluklarıdır. 2)Geri dönüşümlü iskemik nörolojik defisit (RIND) birkaç gün veya 3 hafta içerisinde tamamen geri döner. 3)Progresif iskemi, semptomların başlangıcından sonraki 48 saat içerisinde nörolojik defisitlerin ciddiyeti ve etki alanı artar. 4)Nörolojik defisitlerin 2-3 haftadan daha uzun süre stabil kalması ile giden komplet enfarkt(48).intrakraniyal hemoraji kitle etkisi ile arterioler püskürme ve nihai olarak kanın ventriküllere açılmasından doğan ayrı kanamalardır. İntrakraniyal hemoraji en yüksek mortalite oranı ile en ciddi inme insidansına sahiptir(49). İntrakraniyal hemoraji klinik olarak progresif iskemi veya komplet enfarktın seyrini taklit eder bu yüzden BT veya MR görüntüleme ile konfirme edilmelidir. 17

BEYNİN ARTERLERİ İnternal karotid arter (ICA),anterior serebral arter (ACA) ve orta serebral artere (MCA) ayrılır. (Resim 5) Frontal ve paryetal lobların orta bölümleri ACA tarafından beslenir.frontal,paryetal ve temporal lobların lateral bölümleri MCA tarafından beslenir.mca nın birinci kısmından,penetran uç arterler korpus striatumu ve kapsüla internanın bir bölümünü besler(lentikülostriat arterler). İki vertebral arter iki posterior serebral artere (PCA) ayrılan basiller arter olarak devam eder.pca lar tüm oksipital lobu ve temporal lobun medialini beslerler.aynı zamanda talamusu ve mezensefalonu da beslerler.basiller arter medullanın,ponsun ve mezensefalonun ventral (ön) bölümlerini besler.medullanın,ponsun,mezensefalonun dorsal (arka) bölümleri ve serebellum serebellar dallar tarafından beslenir. Basiller arterin dalları olan superior serebellar arter (SCA), anterior inferior serebellar arter (AİCA) ve vertebral arterin dalı olan posterior inferior serebellar arter (PİCA). Resim 5.İntrakranial arterler 18

ANASTOMOZLAR VE KOLLATERALLER İskemik inmenin etyolojisini anlamak için, kollateral kan akımını bilmek esastır. Kollateraller serebral kan akımına koruyuculuk eden fizyolojik anastomoz sistemlerini meydana getirirler.önemli anastomozlar eksternal karotid ve internal karotid sifonu arasında fasiyal,angular ve özellikle de oftalmik arterler yoluyla oluşur. Kollateraller aynı zamanda vertebral arter ve eksternal karotid,eksternal oksipital arter, trunkus tiroservikalis,leptomeningeal dallar arasında ve bazı bireylerde faringeal arter yoluyla da olur. Vertebral ve karotid sulama alanları PCA ve ICA yı bağlayan iki posterior komünikan arter ile bağlıdırlar.willis poligonu anastomozu yolu ile PCA ve ICA lar ACA lara bağlanırlar.meningeal kollateraller inter-hemisferik olarak ACA lar ve MCA lar arasında meydana gelir ve intra-hemisferik olarak MCA,PCA ve ACA sulama alanları arasında watershed ya da (borderzone) sınır alan olarak bilinirler.mca ve ACA nın direk penetran uç arterleri zayıf kollateralizedir,bu yüzden oklüzyon her zaman enfarktla sonuçlanır.(50) ARTERİYEL ANATOMİ VE ENFARKT TİPLERİ Enfarktın derecesi ve enfarkt zonunun yayılımı lezyon alanı,kollaterallerin mevcudiyeti ve durumu ile tayin edilir.eğer lezyonlar küçük non-kollateralize penetran arterlerle (mikroanjiopatiler), büyük serebral arterlerle (makroanjiopatiler) veya her ikisi ile ilişkili ise bu esastır.enfarktlar bir arterin sulama alanında yer alabilirler (territoriyal enfarktlar) veya farklı arterlerin sulama alanları arasında sınır bölgesinde yer alabilirler (ekstraterritoriyal enfarktlar).makroanjiopatiler emboli veya lokal tromboz yolu ile azalmış serebral perfüzyon basıncına bağlı olarak bozulmuş hemodinamiğe neden olurlar. Hemodinamik olarak oluşan enfarktlar MCA nın non-kollateralize kısmının (lentikülostriat arterler(resim6)) dağılım alanında düşük akımlı enfarktlar olarak veya parasagittal border zonlar ve paryeto-oksipital border zonlarda (ekstraterritoriyal enfarktlar) büyük damarların sulama alanlarında border zon enfarktlar olarak görülürler.emboli veya trombotik oklüzyonun sebep olduğu territoriyal enfarktlar büyük süperfisiyal arterlerin besleme alanlarında gelişir,sıklıkla kama şeklindedir ve arterin sulama alanına sınırlı kalır. Kollateraller marjinal zonları yeterince beslerse,yalnızca bir santral enfarkt gelişir.lentikülostriat uç arterlerin oklüzyonu territoriyal enfarktların bir alt grubudur (laküner enfarkt), (Şekil 6).Mikroanjiopatiler küçük,non-kollateralize penetran uç 19