Intravoxel incoherent motion
ઇન્ટ્રાવોક્સેલ અસંગત ગતિ (IVIM) ઇમેજિંગ એ એક ખ્યાલ અને પદ્ધતિ છે જે શરૂઆતમાં લે બિહાન એટ અલ દ્વારા રજૂ કરવામાં આવી હતી અને વિકસાવવામાં આવી હતી. પ્રસરણ એમઆરઆઈ સાથે પ્રાપ્ત સિગ્નલમાં ફાળો આપી શકે તેવી તમામ માઇક્રોસ્કોપિક ટ્રાન્સલેશનલ ગતિનું માત્રાત્મક મૂલ્યાંકન કરવું. આ મોડેલમાં, જૈવિક પેશીઓમાં બે અલગ વાતાવરણ હોય છેઃ પેશીઓમાં પાણીનું પરમાણુ પ્રસરણ (કેટલીકવાર 'સાચું પ્રસરણ' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે), અને કેશિકા નેટવર્કમાં લોહીનું સૂક્ષ્મ પરિભ્રમણ (પરફ્યુઝન). ડી. લે બિહાન દ્વારા રજૂ કરાયેલ ખ્યાલ એ છે કે રુધિરકેશિકાઓમાં વહેતું પાણી (વોક્સેલ સ્તરે) રેન્ડમ વોક ("સ્યુડો-ડિફ્યુઝન") (Fig.1) ની નકલ કરે છે, જ્યાં સુધી એવી ધારણા છે કે તમામ દિશાઓ રુધિરકેશિકાઓમાં રજૂ થાય છે (એટલે કે. કોઈ પણ દિશામાં કોઈ ચોખ્ખો સુસંગત પ્રવાહ નથી) સંતુષ્ટ છે. તે પ્રસરણ એમઆરઆઈમાં સંકેત ક્ષીણતા માટે જવાબદાર છે, જે વહેતા લોહીના વેગ અને વાહિની માળખા પર આધાર રાખે છે. એ જ રીતે મોલેક્યુલર ડિફ્યુઝન માટે, સિગ્નલ એટેન્યુએશન પર સ્યુડોડિફ્યુઝનની અસર બી મૂલ્ય પર આધારિત છે. જો કે, સ્યુડોડિફ્યુઝનના પરિણામે સિગ્નલ એટેન્યુએશનનો દર સામાન્ય રીતે પેશીઓમાં પરમાણુ પ્રસાર કરતાં વધુ તીવ્રતાનો ક્રમ હોય છે, તેથી પ્રસરણ-ભારિત એમઆરઆઈ સિગ્નલમાં તેનું સંબંધિત યોગદાન માત્ર ખૂબ જ નીચા બી મૂલ્યો પર નોંધપાત્ર બને છે, જે પ્રસરણ અને પરફ્યુઝન અસરોને અલગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. મોડેલ પ્રસરણ એમઆરઆઈ ક્રમના ચુંબકીય ક્ષેત્રના ઢાળ પલ્સની હાજરીમાં, પ્રસરણ અને પરફ્યુઝન અસરોને કારણે એમઆરઆઈ સંકેત ક્ષીણ થાય છે. એક સરળ મોડેલમાં, આ સિગ્નલ એટેન્યુએશન, S/So, ને આ રીતે લખી શકાય છેઃ [1] જ્યાં પેશીઓમાં અસંગત રીતે વહેતા લોહીનું કદ અપૂર્ણાંક છે ("વહેતું વેસ્ક્યુલર વોલ્યુમ"), IVIM અસરમાંથી સિગ્નલ એટેન્યુએશન અને પેશીઓમાં મોલેક્યુલર પ્રસરણમાંથી સિગ્નલ એટેન્યુએશન છે. એમ ધારી રહ્યા છીએ કે માપના સમય (મોડેલ 1) દરમિયાન અવ્યવસ્થિત રીતે લક્ષી વાસ્કુલેચરમાં વહેતું લોહીનું પાણી ઘણી વખત દિશા (ઓછામાં ઓછું 2) બદલાય છે, એક પાસે આ માટે છેઃ [2] જ્યાં એમઆરઆઈ ક્રમનું પ્રસરણ-સંવેદનશીલતા છે, તે આઈવીઆઈએમ અસર સાથે સંકળાયેલ સ્યુડો-પ્રસરણ ગુણાંકનો સરવાળો છે અને, લોહીમાં પાણીનો પ્રસરણ ગુણાંકઃ [3] જ્યાં કેશિલરી સેગમેન્ટની સરેરાશ લંબાઈ છે અને તે લોહીનો વેગ છે. જો રક્તનું પાણી દિશા બદલ્યા વિના વહે છે (ક્યાં તો કારણ કે પ્રવાહ ધીમો છે અથવા માપનનો સમય ટૂંકો છે) જ્યારે કેશિલરી સેગમેન્ટ્સ અવ્યવસ્થિત અને આઇસોટ્રોપિકલી ઓરિએન્ટેડ છે (મોડેલ 2), ત્યારે બને છેઃ [4] જ્યાં ગ્રેડિયન્ટ પલ્સ એમ્પ્લિટ્યુડ અને ટાઇમ કોર્સ (બી મૂલ્ય જેવું) સાથે જોડાયેલ પરિમાણ છે. બંને કિસ્સાઓમાં, પરફ્યુઝન અસર b = 0 (Fig.2) તરફ પ્રસરણ એટેન્યુએશન પ્લોટના વળાંકમાં પરિણમે છે. એક સરળ અભિગમમાં અને કેટલાક અંદાજો હેઠળ, ADC = ln (S (b0)/S (b1)) તરીકે b0 = 0 અને b1 સાથે પ્રાપ્ત 2 પ્રસરણ-ભારિત છબીઓમાંથી ગણવામાં આવે છેઃ [5] પેશી પ્રસરણ ગુણાંક ક્યાં છે. આમ એ. ડી. સી. માત્ર વહેતા વેસ્ક્યુલર વોલ્યુમ (પેશી વેસ્ક્યુલરિટી) પર આધાર રાખે છે અને લોહીના વેગ અને કેશિકા ભૂમિતિ પર નહીં, જે એક મજબૂત ફાયદો છે. નાના બી મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરતી વખતે એડીસીમાં પરફ્યુઝનનું યોગદાન મોટું હોય છે. બીજી બાજુ, બહુવિધ બી મૂલ્યો સાથે હસ્તગત કરેલી છબીઓમાંથી મેળવેલા ડેટાનો સમૂહ Eq સાથે ફીટ કરી શકાય છે. [1] મોડેલ 1 (Eq. [2,3]) અથવા મોડેલ 2 (Eq. [4]) અંદાજ અને/અથવા લોહીના વેગ માટે. વળાંકનો છેલ્લો ભાગ (ઉચ્ચ b મૂલ્યો તરફ, સામાન્ય રીતે 1000 s/mm2 થી ઉપર) પણ અમુક અંશે વળાંક (Fig.2) રજૂ કરે છે. આનું કારણ એ છે કે જૈવિક પેશીઓમાં પ્રસરણ મુક્ત (ગૌસીયન) નથી, પરંતુ ઘણા અવરોધો (ખાસ કરીને કોષ પટલમાં) અથવા તો પ્રતિબંધિત (એટલે કે. અંતઃકોશિક). આ વળાંકને ઉચ્ચ બી-મૂલ્યો પર વર્ણવવા માટે કેટલાક નમૂનાઓની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે, મુખ્યત્વે "બાયએક્સપોનેન્શલ" મોડેલ જે ઝડપી અને ધીમા પ્રસરણ સાથે 2 પાણીના ખંડની હાજરી ધારે છે (જ્યાં કોઈ પણ વિભાગ આઈવીઆઈએમથી નથી), સંબંધિત 'ઝડપી' અને 'ધીમા' લેબલ પ્રતિબંધિત અને અવરોધિત પ્રસરણનો ઉલ્લેખ કરે છે, સ્યુડોડિફ્યુઝન/પરફ્યુઝન અને સાચા (અવરોધિત) પ્રસરણને બદલે. બીજો વિકલ્પ "કુર્ટોસિસ" મોડેલ છે જે પરિમાણ (Eq.) માં મુક્ત (ગૌસીયન) પ્રસરણમાંથી વિચલનનું પ્રમાણ નક્કી કરે છે. [7]). બીએક્સપોનેન્શિયલ મોડેલઃ [6] ઝડપી અને ધીમા ખંડોના સંબંધિત અપૂર્ણાંકો અને પ્રસરણ ગુણાંક ક્યાં અને ક્યાં છે. બી-વેલ્યુ સાથે પ્રસરણ-ભારિત ઇમેજિંગ સિગ્નલના બાયએક્સપોનેન્શલ ક્ષયની આ સામાન્ય રચનાનો ઉપયોગ આઈવીઆઈએમ માટે થઈ શકે છે, જેમાં સ્યુડોડિફ્યુઝન ક્ષયને પકડવા માટે નીચા બી-મૂલ્યો (<100 સે/એમએમ 2) ના નમૂનાની જરૂર પડે છે, અથવા પ્રતિબંધ ઇમેજિંગ માટે, જેમાં પ્રતિબંધિત પ્રસરણને પકડવા માટે ઉચ્ચ બી-વેલ્યુ એક્વિઝિશન (> 1000 સે/એમએમ 2) ની જરૂર પડે છે. કર્ટોસિસ મોડેલઃ [7] જ્યાં પેશી આંતરિક પ્રસરણ ગુણાંક અને કર્ટોસિસ પરિમાણ (ગૌસીયન પ્રસરણથી વિચલન) છે. બંને મોડેલો પેશીઓની રચના અને માપનની સ્થિતિઓ વિશેની કેટલીક પૂર્વધારણાઓ ધારીને સંબંધિત હોઈ શકે છે. પ્રસરણથી પરફ્યુઝનને અલગ કરવા માટે સારા સંકેત-થી-અવાજ ગુણોત્તરની જરૂર પડે છે અને તેને દૂર કરવા માટે કેટલાક તકનીકી પડકારો છે (કલાકૃતિઓ, અન્ય જથ્થાબંધ પ્રવાહની ઘટનાઓનો પ્રભાવ, વગેરે). આઈવીઆઈએમ પદ્ધતિ સાથે સુલભ "પરફ્યુઝન" પરિમાણો ટ્રેસર પદ્ધતિઓ દ્વારા મેળવેલા "શાસ્ત્રીય" પરફ્યુઝન પરિમાણોથી કંઈક અંશે અલગ છેઃ "પરફ્યુઝન" ફિઝિયોલોજિસ્ટ આંખો (રક્ત પ્રવાહ) અથવા રેડિયોલોજિસ્ટ આંખો (વાહિની ઘનતા) સાથે જોઈ શકાય છે. ખરેખર, આઈવીઆઈએમ મોડેલમાં સુધારો કરવા અને કાર્યાત્મક વેસ્ક્યુલર આર્કિટેક્ચર અને તેની જૈવિક સુસંગતતા સાથેના તેના સંબંધને વધુ સારી રીતે સમજવા માટે અવકાશ છે. IVIM MRI એપ્લિકેશન્સ શરૂઆતમાં પરફ્યુઝનનું મૂલ્યાંકન કરવા અને મગજના પરફ્યુઝનના નકશા બનાવવા માટે, મગજના સક્રિયકરણ અભ્યાસો (BOLD fMRI ની રજૂઆત પહેલાં) અને ક્લિનિકલ એપ્લિકેશન્સ (સ્ટ્રોક, મગજની ગાંઠો) માટે રજૂ કરવામાં આવી હતી. તાજેતરના કાર્યોએ એફ. એમ. આર. આઈ. માંથી આઈ. વી. આઈ. એમ. ખ્યાલની માન્યતા સાબિત કરી છે, જેમાં મગજ સક્રિય પ્રદેશોમાં આઈ. વી. આઈ. એમ. પરફ્યુઝન પરિમાણોમાં વધારો થયો છે, અને એફ. એમ. આર. આઈ. સંકેતમાં વિવિધ વાહિની યોગદાનની આપણી સમજણમાં સહાય કરવાના અભિગમની ક્ષમતા છે. આઈવીઆઈએમ એમઆરઆઈનો ઉપયોગ નકારાત્મક રીતે એફએમઆરઆઈના સંદર્ભમાં પણ કરવામાં આવ્યો છે. બી. ઓ. એલ. ડી. એફ. એમ. આર. આઈ. ની મર્યાદા તેના અવકાશી રીઝોલ્યુશન છે, કારણ કે થોડી મોટી ધમનીઓ અથવા નસોમાં પ્રવાહમાં વધારો મોટા ચેતાકોષીય પ્રદેશોને ખવડાવે છે અથવા ડ્રેઇન કરે છે. એમઆરઆઈ ક્રમમાં (નીચા બી-મૂલ્યોને અનુરૂપ) "પ્રસરણ" ઢાળ પલ્સ દાખલ કરીને, કોઈ પણ વ્યક્તિ બોલ્ડ સિગ્નલમાં સૌથી મોટા જહાજો (ઝડપી પ્રવાહ સાથે સંકળાયેલા ઉચ્ચ ડી * મૂલ્યો સાથે) ના યોગદાનને કચડી શકે છે અને સક્રિયકરણ નકશાના અવકાશી રીઝોલ્યુશનમાં સુધારો કરી શકે છે. કેટલાક જૂથોએ આ યુક્તિ પર આધાર રાખ્યો છે, જોકે હંમેશા IVIM ખ્યાલનો ઉલ્લેખ કરવાનું વિચારતા નથી. આ આઈ. વી. આઈ. એમ. ખ્યાલ અન્ય ઉપયોગોમાં સુધારો કરવા માટે પણ લેવામાં આવ્યો છે, ઉદાહરણ તરીકે, ધમની સ્પિન લેબલિંગ (એ. એસ. એલ.) અથવા સુગંધિત કોષ પ્રણાલીઓમાં બાહ્યકોષીય વહેતા પ્રવાહીમાંથી સંકેતને દબાવવા માટે. જો કે, આઈ. વી. આઈ. એમ. એમ. આર. આઈ. તાજેતરમાં મગજમાં નહીં, પરંતુ સમગ્ર શરીરમાં પણ કાર્યક્રમો માટે નોંધપાત્ર પુનરુત્થાનમાંથી પસાર થયું છે. કિડની અથવા તો હૃદયમાં અગાઉના પ્રોત્સાહક પરિણામોને પગલે, IVIM MRI ખરેખર યકૃતના ઉપયોગ માટે શરૂ થયું. ઉદાહરણ તરીકે, લુસિયાની એટ અલ. એવું જાણવા મળ્યું કે સિરોહોટિક દર્દીઓમાં ડી * માં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો હતો, જે આઈવીઆઈએમ મોડેલ અનુસાર, લોહીના વેગ (અને પ્રવાહ) ને ઘટાડવાનું નિર્દેશ કરે છે. (અન્ય સૈદ્ધાંતિક, તેના બદલે અસંભવિત અર્થઘટન એ હશે કે યકૃત ફાઇબ્રોસિસ ધરાવતા દર્દીઓમાં કેશિકા વિભાગો લાંબા અથવા વધુ સીધા થઈ જાય છે). પરફ્યુઝન અપૂર્ણાંક, એફ, જે આઈવીઆઈએમ મોડેલમાં લોહીના જથ્થા સાથે સંકળાયેલું છે, તે સામાન્ય રહ્યું, જે યામાદા એટ અલ દ્વારા અગાઉના પરિણામોની પુષ્ટિ કરે છે. જોકે, લીવર સિરોસિસમાં લોહીનું પ્રમાણ ઘટવાની અપેક્ષા છે. કોઈએ ધ્યાનમાં રાખવું પડશે કે IVIM ઇમેજિંગમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ગતિ સંવેદનશીલતા (બી મૂલ્યો) ની શ્રેણી અનુસાર વાહિનીના પ્રકારો પ્રત્યે વિભેદક સંવેદનશીલતા હોય છે. ઝડપી પ્રવાહ ધરાવતા મોટા જહાજોમાંથી સિગ્નલ ખૂબ જ નીચા બી મૂલ્યો સાથે ઝડપથી અદૃશ્ય થઈ જાય છે, જ્યારે ધીમા પ્રવાહવાળા નાના જહાજો હજુ પણ 200 સે/એમએમ 2 કરતા મોટા બી મૂલ્યો સાથે મેળવેલા આઈવીઆઈએમ સિગ્નલમાં ફાળો આપી શકે છે. એવું પણ દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે એફ પરિમાણ, જે ઘણીવાર પરફ્યુઝન અપૂર્ણાંક સાથે સંબંધિત હોય છે, તે બે નમૂના ખંડો (લોહી/પેશીઓ) માં વિભેદક સ્પિન-સ્પિન છૂટછાટ દર માટે સંવેદનશીલ હોય છે અને આમ અત્યંત સુગંધિત પેશીઓમાં તેને વધુ પડતો અંદાજિત કરી શકાય છે. આ અસરનો સુધારો અલગ પડઘો સમયે વધારાની છબીઓ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. ઘણી વધુ એપ્લિકેશનો હવે તપાસ હેઠળ છે, ખાસ કરીને શરીરમાં કેન્સર (પ્રોસ્ટેટ, યકૃત, કિડની, સ્વાદુપિંડ, વગેરે) ની શંકાસ્પદ દર્દીઓના ઇમેજિંગ માટે. અને માનવ ગર્ભમાં રહેલા બચ્ચાની રક્ષા માટેનું આચ્છાદન. આઈ. વી. આઈ. એમ. પ્રસરણ એમ. આર. આઈ. નું મુખ્ય લક્ષણ એ છે કે તેમાં વિપરીત એજન્ટોનો સમાવેશ થતો નથી, અને તે નેફ્રોજેનિક સિસ્ટેમેટિક ફાઇબ્રોસિસ (એન. એસ. એફ.) ના જોખમ ધરાવતા કેટલાક દર્દીઓમાં પરફ્યુઝન એમ. આર. આઈ. માટે એક રસપ્રદ વિકલ્પ તરીકે દેખાઈ શકે છે. સંદર્ભો મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ