Analisi comparativa di tecniche di registrazione applicate ad immagini di testa-collo e del seno in risonanza

Un'altra tecnica di misurazione della diffusione è l'imaging pesato in diffusione (Diffusion-weighted imaging, o DWI). Questa tecnica permette la misurazione della distanza di diffusione delle molecole d'acqua. Piu breve e questa distanza, più chiara appare la regione considerata. In seguito ad una ischemia cerebrale ad esempio le immagini DWI sono molto sensibili ai cambiamenti patofisiologici che avvengono nella lesione.

Si pensa che l'aumento delle barriere alla diffusione delle molecole d'acqua come risultato dell'edema citotossico (rigonfiamento delle cellule), sia responsabile dell'incremento del segnale in una scansione DWI. Altre teorie propongono che l'effetto sia dovuto a cambiamenti nella permeabilità cellulare o al venir meno della flusso citoplasmatico dipendente dall'ATP.

L'aumento del segnale DWI appare entro 5-10 minuti dall'insorgenza dei sintomi dell'attacco ischemico (in contrasto con la tomografia computerizzata, che normalmente identifica i cambiamenti nei tessuti con un ritardo di 4-6 ore) e rimane per un periodo no a due settimane. La TC, per la sua scarsa sensibilità all'ischemia acuta, e normalmente usata per veri care che non ci sia emorragia, che impedirebbe l'uso dell'attivatore tissutale plasminogeno (t-PA).

E' stato anche proposto che le misure di diffusione tramite MRI potrebbero essere in grado di identificare cambiamenti molto piccoli nella diffusione dell'acqua extracellulare, il che potrebbe avere applicazioni nel campo della risonanza magnetica funzionale: il corpo cellulare di un neurone si ingrandisce quando conduce un potenziale d'azione, impedendo di conseguenza la naturale diffusione delle molecole d'acqua.

Dai risultati su modelli animali e dalle informazioni ottenute da pazienti con ictus (e parzialmente anche nei tumori) tale tecnica ha le premesse per rivoluzionare la attuale diagnostica per immagini. Questo tipo di imaging misura la diffusione delle molecole d'acqua nei tessuti biologici. In un mezzo isotropico (ad esempio in un bicchiere d'acqua), le molecole di liquido si muovono di moto browniano casuale.

Invece nei tessuti biologici la diffusione può essere anisotropica. DWI e quindi una modifica delle normali le tecniche di risonanza magnetica, ed è un approccio che utilizza la misura del moto browniano delle molecole. L' acquisizione RMN utilizza il comportamento dei protoni in acqua per generare contrasto tra le caratteristiche clinicamente rilevanti di una parte anatomica particolare.

La natura versatile della RMN e dovuta a questa capacità di produrre contrasto. Pesata in T1, le molecole di acqua in un campione vengono eccitati con l'imposizione di un campo magnetico forte. Pesata in T2, il contrasto e prodotto misurando la perdita di coerenza o di sincronia tra i protoni dell'acqua. Quando l'acqua e in un ambiente dove si può liberamente diffondere, il rilassamento tende a richiedere piu tempo. In alcune situazioni cliniche, questo può generare contrasto tra una superficie patologica ed il tessuto sano circostante.