Diffuusiotensorikuvaus hermoratojen tutkimuksessa

Katsaus Jaana Hiltunen, Mika Seppä ja Riitta Hari Diffuusiotensorikuvaus hermoratojen tutkimuksessa Diffuusiotensorikuvauksessa mitataan magneettikuvauksen keinoin veden lämpöliikettä kudoksissa. Menetelmällä voidaan visualisoida esimerkiksi aivojen valkean aineen ratoja kolmiulotteisesti, sillä vesi diffundoituu hermosäiekimpuissa paremmin ratojen suuntaisesti kuin kohtisuoraan niitä vastaan. Diffuusiotensorikuvaus on erityisen hyödyllinen aivojen perustutkimuksessa ja eri potilasryhmien vertailussa. Hermoratojen kartoitusta on jo käytetty aivojen preoperatiivisessa tutkimuksessa. I hmiselimistöstä noin kolme neljäsosaa on vettä. Vesimolekyylit ovat koko ajan suunnaltaan satunnaisessa lämpöliikkeessä, joka aiheuttaa veden diffuusiota kudoksissa. Diffuusiopainotteista magneettikuvausta (diffusion-weighted magnetic resonance imaging, DW-MRI) on jo vuosia käytetty akuutin ja kroonisen aivoinfarktin erottelussa (Moseley ym. 1995, Weber ym. 2000) sekä aivoinfarktien seurannassa ja ennusteen arvioinnissa (Warach ym. 1996, van Everdingen ym. 1998). DW-kuvauksella on pyritty myös selvittämään, voitaisiinko akuutin aivoinfarktin liuotushoidosta hyötyvät potilaat valita tarkemmin ja hoidon aiheuttamaa vuotoriskiä ennustaa entistä paremmin (Tong ym. 2000, Selim ym. 2002). DW-kuvauksella voidaan kuitenkin määrittää vain diffuusion suuruus. Sen sijaan diffuusiotensorikuvauksella (diffusion tensor imaging, DTI) saadaan selville myös diffuusion suunta, joka kertoo kudoksen hienorakenteesta. DTI-kuvauksella on toistaiseksi tutkittu aivojen valkeaa ainetta, lihaksia, munuaisia, selkäydintä ja ääreishermoja (Ries ym. 2001, Sinha ja Yao 2002, Wheeler-Kingshott ym. 2002, Skorpil ym. 2004, Hiltunen ym. 2005). Diffuusiotensorikuvaus on ollut teknisesti mahdollista toistakymmentä vuotta (Basser ym. Duodecim 2007;123:1851 8 1994), ja ensimmäinen ihmisaivojen valkean aineen ratayhteyksiä selvittänyt tutkimus julkaistiin kahdeksan vuotta sitten (Conturo ym. 1999). Ennen noninvasiivisen DTI:n aikaa saatiin vastaavanlaista tietoa hermoratojen kulusta vain kuolemanjälkeisillä anatomisilla tutkimuksilla. Magneettikuvauksen periaate Magneettikuvausta (Komu 1991, Hamberg ja Aronen 1992, Hari ja Joensuu 2003) käytetään laajalti kehon rakenteiden tutkimiseen, ja 1990- luvulla tulivat käyttöön erilaiset toiminnalliset magneettikuvaukset, kuten diffuusio-, perfuusio- ja aktivaatiotutkimukset (Hakumäki ym. 1994; Aronen 1997; Aronen ym. 2000; Tatlisumak ym. 2000). Magneettikuvauksessa tutkittava henkilö asetetaan kuvauslaitteen voimakkaaseen magneettikenttään (yleensä 1 3 teslaa). Tutkittavaan kehon osaan lähetetään radiotaajuisia (RF) sähkömagneettisia pulsseja, jotka virittävät vesimolekyylien protoneita yhdessä leiketasossa kerrallaan (Hari ja Joensuu 2003). Kun viritystilat alkavat purkautua (relaksaatio), kuvattavasta kohteesta lähtee signaali, joka voidaan mitata magneettikuvauslaitteen vastaanotinkelalla. 1851

Mitatuista signaaleista voidaan laskea harmaasävykuvia, jotka määräytyvät kudosten ominaisuuksista. Magneettikuvien kudoskontrasteja on mahdollista korostaa säätämällä magneettikenttägradienttien ja RF-pulssien ajastuksia ja amplitudeja. Kuvassa 1 on esitetty esimerkkeinä T1- ja T2-painotteiset aivoleikkeet (T1 ja T2 viittaavat protoneiden relaksaatioaikoihin). T1-painotteisissa kuvissa anatomiset rakenteet erottuvat hyvin, sillä kudoskontrasti harmaan ja valkean aineen välillä on selkeä: rasva näkyy kirkkaana, aivo-selkäydinneste tummana ja muu kudos harmaasävyisenä. T2-painotteisissa kuvissa aivo selkäydinneste näkyy kirkkaana, rasva tummanharmaana ja varsinainen aivokudos vaaleammanharmaana. T2-painotteiset kuvat näyttävät herkästi aivosairauksiin, esimerkiksi kasvaimiin, liittyviä kudosmuutoksia. Diffuusiotensorikuvaus Vapaassa tilassa diffuusiota tapahtuu symmetrisesti kaikkiin suuntiin. Kudoksessa liikkuessaan vesimolekyylit kuitenkin törmäilevät muihin molekyyleihin ja solun rakenteisiin sekä siirtyvät solukalvojen läpi, mikä rajoittaa veden liikkumista (Le Bihan 2003). Esimerkiksi aivojen valkean aineen tiukoissa hermosäiekimpuissa diffuusiota tapahtuu enemmän hermosäikeiden suuntaan kuin niihin nähden kohtisuorasti (kuva 2). Tällaista diffuusion suunnan epähomogeenisuutta kutsutaan anisotropiaksi. Kuva 1. Esimerkki T1-, T2- ja diffuusiopainotteisista aivojen magneettikuvista. Diffuusiopainotteinen kuva (DW) on mitattu diffuusiotensorikuvaussekvenssillä. Diffuusio on runsasta ja kuva siten tumma mm. aivokammioiden sekä aivokurkiaisen takaosan kohdalla (valkoinen nuoli). Vapaa diffuusio Isotropia Suuntautunut diffuusio Anisotropia Kuva 2. Ylärivi: vesimolekyylien lämpöliikkeestä johtuva diffuusio vapaassa tilassa (vasemmalla) ja kudoksen hienorakenteen (sininen väri, oikealla) aiheuttama suuntautunut diffuusio (anisotropia). Alarivi: isotrooppista diffuusiota voidaan kuvata symmetrisellä pallolla ja anisotrooppista ellipsoidilla, jonka pääakseli on suurimman diffuusion suuntainen. Mitä kauemmin vesimolekyylejä seurataan, sitä laajemmalle alueelle ne ovat voineet kulkeutua. Aivokudoksessa vesimolekyylit diffundoituvat 1 15 mikrometrin matkan 50 100 millisekunnin aikana (Le Bihan 2003). Diffuusion mittaaminen. Diffuusiotensorikuvauksessa mittausta herkistetään voimakkailla magneettikenttägradientteilla yhteen suuntaan tapahtuvalle diffuusiolle kerrallaan (Stejskal ja Tanner 1965). Mittaus toistetaan vähintään kuudessa eri suunnassa ja lisäksi kerran ilman diffuusiogradientteja; tämän vertailukuvan avulla saadaan lasketuksi diffuusion suuruus. Joissakin erikoissovelluksissa, esimerkiksi aivoalueiden välisiä yhteyksiä selvitettäessä, on mittaustarkkuuden lisäämiseksi käytetty 60:tä eri suuntaa (Croxson ym. 2005). Mittaus toistetaan samassa diffuusiosuunnassa yleensä 2 6 kertaa, ja kuvat keskiarvoistetaan jälkikäsittelyssä. Kuvat voidaan kerätä nopeasti EPI-tekniikalla (echo-planar imaging), jossa yhden RF-virityspulssin jälkeen mitataan kokonaisen leikkeen signaalit. Tällöin saadaan kymmeniä leikkeitä muutamassa sekunnissa. EPI-tekniikka on kui- 1852 J. Hiltunen ym.

tenkin herkkä geometrisille vääristymille ja erilaisille artefakteille, joita syntyy esimerkiksi kudoksen ja ilman rajapinnoissa. Kuvien diffuusiopainotteisuutta säädetään niin sanotun b-arvon avulla. Aivojen kuvauksissa usein b = 1 000 s/mm 2. Yleensä kuvataan koko aivot kattava 30 40 leikkeen pakka noin 10 20 minuutissa. Nykyisellä resoluutiolla (yleensä 1,5 mm x 1,5 mm x 3 mm) ei yksittäisiä hermosyitä päästä tutkimaan mutta paksut valkean aineen hermoratakimput näkyvät eriasteisesti anisotrooppisina ja ne voidaan visualisoida kolmiulotteisesti. Resoluution vuoksi osavolyymiefekti saattaa haitata hermoratojen seurantaa. Esimerkiksi aivokammioiden lähellä yksittäisen kuva-alkion sisälle voi osua hermoradan lisäksi runsaasti aivo-selkäydinnestettä, jonka isotrooppinen diffuusio pienentää kuva-alkion keskimääräistä anisotropia-arvoa niin paljon, että pieni hermoradan osa jää havaitsematta. Diffuusiogradientin suunnassa tapahtuva diffuusio vaimentaa mitattavaa magneettikuvaussignaalia ja näkyy diffuusiopainotteisissa kuvissa siten tummempana alueena. Esimerkiksi kuvan 1 oikeanpuoleisen aivoleikkeen mittaus oli herkkä diffuusiolle horisontaalisessa vasenoikeasuunnassa, ja siinä näkyy aivokurkiaisen takaosan alueella signaalin huomattava vaimeneminen (nuolella merkitty tumma alue). Diffuusiopainotteisista kuvista voidaan laskea kuva-alkiokohtaisesti erilaisia parametrikuvia diffuusion suuruuden, anisotropian ja suunnan visualisointia varten. Diffuusion suuruus, anisotropia ja suunta. DT-kuvissa olevaan suuntatietoon päästään käsiksi laskemalla mitattujen diffuusiopainotteisten kuvien perusteella kullekin kuva-alkiolle niin sanottu diffuusiotensori, joka on matemaattinen malli kolmiulotteiselle diffuusiolle. Diffuusiotensorista laskettavan ominaisarvohajotelman ominaisvektorit ja ominaisarvot kuvaavat diffuusion voimakkuutta kolmessa kohtisuorassa suunnassa. Kuvan 2 alarivillä ominaisvektorit on esitetty graafisesti ellipsoidien avulla niin, että isotrooppinen diffuusio näkyy symmetrisenä pallona ja anisotrooppinen ellipsoidina, jonka pääakseli (»pääominaisvektori») kuvaa suurimman diffuusion suuntaa. Kuvassa 3 aivokammioiden Diffuusiotensorikuvaus hermoratojen tutkimuksessa Kuva 3. Aivojen diffuusiokuvaan (FA-karttaan, ylempi kuva) laatikolla merkityn alueen diffuusiota on visualisoitu ellipsoideilla alemmassa kuvassa. Alue sisältää aivokurkiaisen takaosan säikeitä ja osia aivokammioista. Anisotropian lisääntyminen näkyy ellipsoidien litistymisenä ja punaisempana värinä. Musta nuoli näyttää suurimman diffuusion ja näin ollen hermosäikeiden suunnan. isotrooppinen diffuusio näkyy palloina ja aivojen valkean aineen anisotrooppinen diffuusio eriasteisesti litistyneinä ellipsoideina. Kuvassa 4 on diffuusion suuruutta kuvaava kvantitatiivinen diffuusiokerroinkartta (appa- 1853

ADC FA DEC Leike 2 Leike 1 Corona radiata (etuosa) Corpus callosum (etuosa) Capsula externa Capsula interna (takaosa) Fasciculus longitudinalis Corona radiata (etuosa) Corpus callosum (etuosa) Fornix Corona radiata (keskiosa) Corpus callosum (takaosa) Kuva 4. Diffuusion suuruutta kuvaava diffuusiokerroinkartta (ADC), anisotropiakartta (FA) ja suuntakoodattu värikartta (DEC) kahdessa eri aksiaalisuuntaisessa leiketasossa. Aivoissa diffuusiokerroin ADC on alueen ja suunnan mukaan noin 4 10 x 10 4 mm 2 /s. FAkartassa kirkkailla alueilla diffuusio on erityisen suuntautunutta ja tummilla alueilla jokseenkin symmetristä. DEC-kartassa diffuusion suunta on koodattu eri väreillä: punainen = oikea-vasen, vihreä = etu-taka ja sininen = ylä-ala. DEC-leikkeisiin on nimetty muutamia selkeitä anatomisia rakenteita. Esimerkiksi corona radiatan etuosassa säikeet kulkevat etu-takasuunnassa (vihreä) ja keskiosassa yläalasuunnassa (sininen). DEC-kuviin on nimetty esimerkkinä muutamia selkeitä, hyvin erottuvia ratayhteyksiä, joiden kulusta on myös laadittu koko aivot kattava kartasto (Mori ym. 2005). rent diffusion coefficient, ADC). Terveessä aivokudoksessa diffuusio on suunnilleen samansuuruista kaikilla alueilla eikä kudoskontrastia harmaan ja valkean aineen välillä juurikaan näy. FA-kartta (fractional anisotropy) kuvaa kudoksen anisotropia-astetta niin, että kirkkaana näkyvillä alueilla diffuusio on erityisen suuntautunutta ja tummilla alueilla jokseenkin symmetristä kaikkiin suuntiin (Basser ja Pierpaoli 1996). Suuntakoodatussa värikartassa (direction-encoded color map, DEC) anisotrooppisten rakenteiden suunnat näkyvät erivärisinä (Pajevic ja Pierpaoli 1999). Traktografia, hermoratakartoitus. Traktografialla tarkoitetaan hermoratojen visualisointia kolmiulotteisesti. Esimerkiksi kuvassa 5 on visualisoitu aivokurkiaisen ja pyramidiradan säikeitä. Traktografiamenetelmiä on useita, mutta yleensä etsittävä hermorata oletetaan kussakin kuva-alkiossa pääominaisvektorin eli ellipsoidin pitkän akselin suuntaiseksi (kuva 2). Aluksi valitaan kuva-alkio tai mielenkiintoinen alue, josta hermoradan etsintä lähtee liikkeelle (Jiang ym. 2006). Tästä siirrytään kulloisenkin pääominaisvektorin osoittamaan suuntaan (kuva 3, musta nuoli alemmassa kuvassa) askel kerrallaan kunnes pysähtymiskriteerit täyttyvät. Rataa seurataan alkupisteestä kahta eri polkua vastakkaisiin suuntiin, jotka lopuksi yhdistetään yhdeksi hermoradaksi. Pysähtymiskriteerinä käytetään FA-arvoa, joka valitun raja-arvon alapuolella (aivoissa alle 0,2 0,3) tarkoittaa isotrooppista diffuusiota. Toisena kriteerinä käytetään usein peräkkäisten ominaisvektoreiden suunnan eroa (raja-arvona esimerkiksi yli 35 45 asteen muutos), koska hermoratojen ei oleteta tekevän jyrkkiä mutkia. Hermoradan suuntatietoon liittyy aina epävarmuutta, joka johtuu kuvissa olevasta kohinasta, kuvaustarkkuuden asettamista rajoituksista ja siitä, että kyseessä saattaa olla hermoratojen risteyskohta. Uusimmissa todennäköisyyteen 1854 J. Hiltunen ym.

Kuva 5. Esimerkki aivojen traktografiasta, jossa näkyy lähinnä aivokurkiaisen ja pyramidiradan hermosyitä. Mielenkiintoalueena on käytetty kaikkia valkean aineen kuva-alkioita, joissa anisotropia-arvo on yli 0,7. Radan seurantaa on jatkettu, kunnes arvo on alle 0,2. Traktografialla löydetyt radat on yhdistetty T1-kuvien kanssa. perustuvissa hermoratojen etsintämenetelmissä (Behrens ym. 2003, Parker ym. 2003) pääominaisvektorin suuntaan lisätään sen vuoksi epävarmuustekijäksi satunnainen pieni virhetermi ja rata etsitään tyypillisesti 10 000:lla virhetermin arvolla. Tuloksista voidaan laskea kuva-alkiokohtainen todennäköisyyskartta, jossa näkyy hermoradan todennäköisin kulkureitti (Croxson ym. 2005). DTI:n ja traktografian kliinisiä sovelluksia Diffuusiotensorikuvausta ja traktografiaa on käytetty eniten aivojen perustutkimuksessa. Tällöin voidaan esimerkiksi seurata eri aivoalueiden välisiä yhteyksiä ja niiden kypsymistä nuoruusiässä. ADC pienenee ja FA kasvaa aivojen valkeassa aineessa jo raskausaikana, ja muutos jatkuu läpi lapsuuden aina aikuisikään saakka. Syynä ovat vesimäärän pieneneminen soluissa ja hermosyyrakenteiden organisoitumisasteen lisääntyminen (Dong ym. 2004). Vanhenevilla aikuisilla ADC suurenee ja FA pienenee. Diffuusion ja anisotropian muutokset. Diffuusiotensorikuvauksen kliinisistä sovelluksista Diffuusiotensorikuvaus hermoratojen tutkimuksessa on julkaistu jo yli 400 artikkelia (PubMed-tietokanta, tammikuu 2007). Yleisin löydös on diffuusion (ADC) suureneminen ja anisotropian (FA) väheneminen vaurioituneella alueella. Diffuusion suureneminen voi johtua tulehduksesta ja turvotuksesta (Taber ja Hurley 2003), kun taas anisotropian väheneminen johtuu usein kudosrakenteen vaurioitumisesta ja tuhoutumisesta (Horsfield ja Jones 2002). Vähentynyt FA yhdessä suurentuneen ADC:n kanssa voi liittyä aksonikatoon ja vähentynyt FA yhdessä pienentyneen ADC:n kanssa voi viitata glioosiin (Taber ja Hurley 2003). Diffuusion suurenemista ja anisotropian pienenemistä aivojen valkeassa aineessa on havaittu esimerkiksi multippeliskleroosissa, amyotrofisessa lateraaliskleroosissa, Alzheimerin taudissa, skitsofreniassa, aivovammoissa ja epilepiassa (Horsfield ja Jones 2002, Taber ja Hurley 2003, Gupta ym. 2005, Kubicki ym. 2007). Akuutti aivoinfarkti näkyy pienentyneenä ADC:nä, joka palautuu muutamassa päivässä näennäisesti normaaliksi mutta jää lopulta pysyvästi suurentuneeksi kroonisessa vaiheessa (Sorensen ym. 1999). Infarktin akuutissa vaiheessa 1855

FA pienenee aivojen valkeassa mutta ei harmaassa aineessa; kroonisessa vaiheessa infarktialueen FA on pysyvästi pienentynyt. Aivovaurioiden ja -kasvaimien aiheuttamat hermoratamuutokset. Traktografialla on tutkittu aivokasvainpotilaiden (Mori ym. 2002, Yu ym. 2005) ja sikiökaudella aivovaurion saaneiden hermoratamuutoksia (Staudt ym. 2006). Ennen aivokasvainleikkausta tehdyllä DTI-tutkimuksella on pyritty arvioimaan leikkauksessa mahdollisesti aiheutuvia hermoratahäiriöitä. Diffuusiokerrointa ja kudoksen anisotropiaa on käytetty myös aivokasvainten diagnostiikassa pyrittäessä erottelemaan eriasteisia ja -tyyppisiä glioomia (Brunberg ym. 1995; Inoue ym. 2005). Kuvassa 6 näkyy vasemman aivopuoliskon suuri kasvain. Diffuusio on kasvaimen alueella suurempaa kuin muussa aivokudoksessa. Ääreishermojen diffuusiotensorikuvaus. Ääreishermoissa vesi diffundoituu hermojen rakenteen vuoksi pääasiassa hermorungon suuntaan. Näin ollen ääreishermot voisivat olla hyvä sovelluskohde DTI:lle ja traktografialle. Vastikään on julkaistu ensimmäiset DTI-tutkimukset terveiden koehenkilöiden distaalisista ääreishermoista (Hiltunen ym. 2005) ja iskiashermosta (Skorpil ym. 2004). Y D I N A S I A T Kuvassa 7 on traktografiakuvat ranteen keski-, kyynär-, ja värttinähermosta, polven säärija pohjehermosta ja nilkan alueen säärihermosta sekä anatomiset kuvat samoilta alueilta. Verrattuna ääreishermojen T1- ja T2-painotteisiin kuviin, DTI mahdollistaa kvantitatiivisen analyysin ADC-kartan muodossa, hermojen anisotropian tutkimisen sekä hermojen kulun visualisoinnin kolmiulotteisesti. Tutkimme parhaillaan, olisivatko nämä menetelmät hyödyksi hermopinteiden tai -vauroiden diagnostiikassa yhdessä neurofysiologisten menetelmien kanssa. Lopuksi Magneettikuvaukseen perustuvassa diffuusiotensorikuvauksessa mitataan kudoksen veden lämpöliikettä monessa suunnassa, jolloin saadaan tietoa sekä diffuusion suuruudesta että sen suunnasta. Diffuusion anisotropia heijastaa kudoksen hienorakennetta. Esimerkiksi valkean aineen hermoradoissa vesi liikkuu paremmin hermokimpun suuntaan kuin sitä vastaan kohtisuoraan. Traktografialla voidaan visualisoida hermoratojen kulkua kolmiulotteisesti. Diffuusiotensorikuvauksella voidaan tutkia eri aivoalueiden välisiä anatomisia yhteyksiä, aivoratojen kehitystä sekä aivojen valkean aineen vaurioita ja sai rauksia. Diffuusiotensorikuvauksella voidaan saada monipuolista tietoa kudoksen toiminnasta, hienorakenteesta ja kudosrakenteiden suunnista. Monet kudosvauriot ja sairaudet voivat heijastua veden diffuusioon. DTI-kuvaus onkin nopeasti yleistymässä, ja sillä tulee olemaan perustutkimuksen ohella myös runsaasti kliinisiä sovelluksia. Tarkoitukseen sopivia kuvaussekvenssejä on jo tarjolla kliinisiin magneettikuvauslaitteisiin. DTI-tulosten yhdistäminen toiminnalliseen magneettikuvaukseen tulee antamaan monipuolista tietoa aivojen ratayhteyksistä ja toiminnasta (Kim ja Kim 2005). DTI:n suurimpia teknisiä haasteita lähitulevaisuudessa ovat resoluution parantaminen ja erilaisten häiriöiden (ks. Hiltunen ym. 2006) korjausmenetelmät. Rinnakkaiskuvaustekniikalla on jo voitu pienentää EPI-ku vaukseen liittyviä kuvan vääristymiä ja parantaa kuvien resoluutiota (Jaermann ym. 2004). Uusimmat probabilistiset traktografiamenetelmät (Behrens ym. 2007) vaikuttavat lupaavilta erityisesti haarautuvien tai risteävien hermoratojen tutkimuksissa, jotka ovat olleet ongelmallisia aikaisempia menetelmiä käytettäessä. 1856 J. Hiltunen ym.

T1-kuvia DTI-parametrikuvia Traktografia Kuva 6. Aivokasvaimen magneetti- ja diffuusiotensorikuvia (DTI). Vasemmanpuoleisen sarakkeen anatomisissa kuvissa näkyy aivojen vasemmalla puolella kasvain eri suunnissa (ylin leike aksiaalisuunnasta, keskimmäinen koronaalisuunnasta ja alin sagittaalisuunnasta). Diffuusiokartassa (ADC) kasvainalueella näkyy lisääntynyt diffuusio (kirkas alue) verrattuna muuhun aivokudokseen. Suuntakoodatusta värikartasta (DEC) (vihreällä etutakasuunta, sinisellä/violetilla suora/viisto ylä-alasuunta, punaisella oikea-vasensuunta) nähdään kasvaimen painaneen aivorakenteita oikealle, mutta sen sisällä diffuusio on isotrooppista, joten kasvaimen läpi ei todennäköisesti kulje hermosyitä. Traktografiassa (ylin kuva oikealla) näkyy oikealla puolella normaalin näköinen pyramidirata; vasemmalla puolella kasvain on siirtänyt osaa hermosyistä (vrt. myös alempi kuva). Kiitämme potilastiedoista professori Juha Hernesniemeä ja LKT Jussi Nummista (HUS:n Töölön sairaala). Ranne Anatominen kuva Traktografia Kuva 7. Ääreishermojen traktografia ranteesta, polvesta ja nilkasta sekä vastaavat anatomiset leikekuvat, joihin hermot on merkitty nuolilla. Mukailtu Hiltusen ym. (2005) artikkelista. Nilkka Polvi * * * Kiitämme DI Taru Suorttia, LK Saija Wichmania ja LK Antti Mäkelää kirjallisuuskatsauksista ja ohjelmistojen testikäytöstä. Tätä työtä ovat tukeneet taloudellisesti Suomen Akatemia ja Fondation Louis-Jeantet (Sveitsi). Diffuusiotensorikuvaus hermoratojen tutkimuksessa 1857

Kirjallisuutta Aronen H. Aivojen funktionaalinen magneettikuvaus. Duodecim 1997; 113:830 9. Aronen HJ, Lundbom N, Haapamäki S, ym. Aivokasvainten toiminnallinen magneettikuvaus. Duodecim 2000;116:431 42. Basser PJ, Mattiello J, Le Bihan D. MR diffusion tensor spectroscopy and imaging. Biophys J 1994;66:259 67. Basser PJ, Pierpaoli C. Microstructural and physiological features of tissues elucidated by quantitative-diffusion-tensor MRI. J Magn Reson B 1996;111:209 19. Behrens TE, Johansen-Berg H, Woolrich MW, ym. Non-invasive mapping of connections between human thalamus and cortex using diffusion imaging. Nat Neurosci 2003;6:750 7. Behrens TE, Berg HJ, Jbabdi S, Rushworth MF, Woolrich MW. Probabilistic diffusion tractography with multiple fibre orientations: What can we gain? Neuroimage 2007;34:144 55. Brunberg JA, Chenevert TL, McKeever PE, ym. In vivo MR determination of water diffusion coefficients and diffusion anisotropy: correlation with structural alteration in gliomas of the cerebral hemispheres. Am J Neuroradiol 1995;16:361 71. Conturo TE, Lori NF, Cull TS, ym. Tracking neuronal fiber pathways in the living human brain. Proc Natl Acad Sci U S A 1999;96:10422 7. Croxson PL, Johansen-Berg H, Behrens TE, ym. Quantitative investigation of connections of the prefrontal cortex in the human and macaque using probabilistic diffusion tractography. J Neurosci 2005;25:8854 66. Dong Q, Welsh RC, Chenevert TL, ym. Clinical applications of diffusion tensor imaging. J Magn Reson Imaging 2004;19:6 18. Gupta RK, Saksena S, Agarwal A, ym. Diffusion tensor imaging in late posttraumatic epilepsy. Epilepsia 2005;46:1465 71. Hakumäki J, Kauppinen R, Vainio P, Soimakallio S. Aivotoiminta tuo magneettikuviin eloa. Duodecim 1994;110:1068 75. Hamberg L, Aronen H. Magneettikuvauksen perusteet ja tutkimusmenetelmät. Duodecim 1992;108:713 24. Hari R, Joensuu R. Magneettikuvia elävistä kudoksista ja elimistä. Duodecim 2003;119:2420 2. Hiltunen J, Suortti T, Arvela S, ym. Diffusion tensor imaging and tractography of distal peripheral nerves at 3 T. Clin Neurophysiol 2005;116:2315 23. Hiltunen J, Hari R, Jousmäki V, ym. Quantification of mechanical vibration during diffusion tensor imaging. Neuroimage 2006;32:93 103. Horsfield MA, Jones DK. Applications of diffusion-weighted and diffusion tensor MRI to white matter diseases a review. NMR Biomed 2002;15:570 7. Inoue T, Ogasawara K, Beppu T, Ogawa A, Kabasawa H. Diffusion tensor imaging for preoperative evaluation of tumor grade in gliomas. Clin Neurol Neurosurg 2005;107:174 80. Jaermann T, Crelier G, Pruessmann KP, ym. SENSE-DTI at 3 T. Magn Reson Med 2004;51:230 6. Jiang H, van Zijl PCM, Kim J, Pearlson GD, Mori S. DtiStudio: Resource program for diffusion tensor computation and fiber bundle tracking. Comput Methods Programs Biomed 2006;81:106 16. Kim DS, Kim M. Combining functional and diffusion tensor MRI. Ann N Y Acad Sci 2005;1064:1 15. Komu M. Magneettikuvaus ja spektroskopia. Kirjassa: Standertskjöld- Nordenstam C-G, Suramo I, Pamilo M, toim. Radiologia. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim, 1991, s. 63 72. Kubicki M, McCarley R, Westin CF, ym. A review of diffusion tensor imaging studies in schizophrenia. J Psychiatr Res 2007;41:15 30. Le Bihan D. Looking into the functional architecture of the brain with diffusion MRI. Nat Rev Neurosci 2003;4:469 80. Mori S, Frederiksen K, Van Zijl PCM, ym. Brain white matter anatomy of tumor patients evaluated with diffusion tensor imaging. Ann Neurol 2002;51:377 80. Mori S, Wakana S, Nagae-Poetscher L, Van Zijl P. MRI atlas of human white matter. Amsterdam San Diego Kidlington Lontoo: Elsevier, 2005. Moseley ME, Butts K, Marks M, de Crespigny A. Clinical aspects of DWI. NMR Biomed 1995;8:387 96. Pajevic S, Pierpaoli C. Color schemes to represent the orientation of anisotropic tissues from diffusion tensor data: application to white matter fiber tract mapping in the human brain. Magn Reson Med 1999;42:526 40. Parker GJ, Haroon HA, Wheeler-Kingshott CA. A framework for a streamline-based probabilistic index of connectivity (PICo) using a structural interpretation of MRI diffusion measurements. J Magn Reson Imaging 2003;18:242 54. Ries M, Jones RA, Basseau F, Moonen CT, Grenier N. Diffusion tensor MRI of the human kidney. J Magn Reson Imaging 2001;14:42 9. Selim M, Fink JN, Kumar S, ym. Predictors of hemorrhagic transformation after intravenous recombinant tissue plasminogen activator: prognostic value of the initial apparent diffusion coefficient and diffusion-weighted lesion volume. Stroke 2002;33:2047 52. Sinha U, Yao L. In vivo diffusion tensor imaging of human calf muscle. J Magn Reson Imaging 2002;15:87 95. Skorpil M, Karlsson M, Nordell A. Peripheral nerve diffusion tensor imaging. Magn Reson Imaging 2004;22:743 5. Sorensen AG, Wu O, Copen WA, ym. Human acute cerebral ischemia: detection of changes in water diffusion anisotropy by using MR imaging. Radiology 1999;212:785 92. Staudt M, Braun C, Gerloff C, ym. Developing somatosensory projections bypass periventricular brain lesions. Neurology 2006;67:522 5. Stejskal EO, Tanner JE. Spin diffusion measurements: spin echoes in the presence of a time-dependent field gradient. J Phys Chem 1965; 42:288 92. Taber KH, Hurley RA. The role for diffusion tensor imaging in neuropsychiatry. Curr Opin Psychiatry 2003;16:341 7. Tatlisumak T, Soinne L, Huttunen J, ym. Aivoverenkierron häiriöiden toiminnallinen kuvantaminen. Duodecim 2000;116:417 30. Tong DC, Adami A, Moseley ME, Marks MP. Relationship between apparent diffusion coefficient and subsequent hemorrhagic transformation following acute ischemic stroke. Stroke 2000;31:2378 84. van Everdingen KJ, van der Grond J, Kappelle LJ, Ramos LMP, Mali WPTM. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging in acute stroke. Stroke 1998;29:1783 90. Warach S, Dashe JF, Edelman RE. Clinical outcome in ischemic stroke predicted by early diffusion-weighted and perfusion magnetic resonance imaging: a preliminary analysis. J Cereb Blood Flow Metab 1996;16:53 9. Weber J, Mattle HP, Heid O, Remonda L, Schroth G. Diffusion-weighted imaging in ischaemic stroke: a follow-up study. Neuroradiology 2000;42:184 91. Wheeler-Kingshott CA, Hickman SJ, Parker GJ, ym. Investigating cervical spinal cord structure using axial diffusion tensor imaging. Neuroimage 2002;16:93 102. Yu CS, Li KC, Xuan Y, Ji MX, Qin W. Diffusion tensor tractography in patients with cerebral tumors: a helpful technique for neurosurgical planning and postoperative assessment. Eur J Radiol 2005;56:197 204. JAANA HILTUNEN, FL, sairaalafyysikko, tutkija jaana.hiltunen@tkk.fi Teknillinen korkeakoulu, Advanced Magnetic Imaging keskus PL 3000, 02015 TKK Teknillinen korkeakoulu, kylmälaboratorio, aivotutkimusyksikkö PL 2200, 02015 TKK MIKA SEPPÄ, DI, tutkija Teknillinen korkeakoulu, kylmälaboratorio, aivotutkimusyksikkö PL 2200, 02015 TKK RIITTA HARI, LKT, professori, erikoislääkäri, Teknillinen korkeakoulu, kylmälaboratorio, aivotutkimusyksikkö PL 2200, 02015 TKK Teknillinen korkeakoulu, Advanced Magnetic Imaging keskus PL 3000, 02015 TKK ja Neurotieteen tutkimuskeskus 00014 Helsingin yliopisto HUSLAB, kliinisen neurofysiologian osasto PL 340, 00029 HUS 1858