W powszechnym przeświadczeniu diagnostyka obrazowa w praktyce psychiatrycznej odgrywa marginalną rolę. Przyjmuje się za celowe wykonanie badania tomografii komputerowej (TK) lub rezonansu magnetycznego (MR) dla wykluczenia uszkodzenia organicznego mózgu, które może manifestować się zaburzeniami percepcji i zachowania

Co prawda liczne obserwacje większych grup chorych potwierdzają, że w szeregu schorzeń, takich jak schizofrenia, autyzm, choroba dwubiegunowa czy jadłowstręt psychiczny, uchwytne są zmiany objętości poszczególnych struktur mózgowia, jednak nie określono ściślejszych kryteriów diagnostycznych.[1]

Przyczyną trudności w ocenie wolumetrycznej VBM (Voxel based morphometry) jest po części niedostateczna rozdzielczość obrazu możliwa do uzyskania przy zastosowaniu najszerzej używanych obecnie skanerów MR o natężeniu pola 1.5T oraz brak oprogramowania pozwalającego na wiarygodny pomiar objętości poszczególnych struktur mózgowia, ograniczające wpływ na ostateczny wynik oceny subiektywnej i wad akwizycji. Istotny postęp na tym polu powoduje wprowadzenie skanerów MR o natężeniu pola 3T, co zapewnia rozdzielczość obrazu na poziomie 0,7 × 0,7 × 1,3 mm (w skanerach 1.5T woksel ma wymiary około 1.5 mm³).

Co oczywiste, większa rozdzielczość przestrzenna poprawia skuteczność informatycznych algorytmów obliczeniowych w ocenie wolumetrycznej. W publikowanych analizach dowiedziono, że zmniejszenie grubości warstwy korowej jest najwyraźniejsze w płatach czołowych i skroniowych i wynosi u chorych na schizofrenię czy ADHD około 5-7 proc., a więc zmiany te są na tyle dyskretne, że przydatność pomiarów wolumetrycznych w codziennej praktyce jest ograniczona, choć pozwalają one na prawidłowe sklasyfikowanie zdrowych i chorych w 60-74 proc.[2] W schizofrenii stwierdzano również zmniejszenie objętości hipokampa i ciała migdałowatego oraz poszerzenie komór, zmniejszenie objętości podwzgórza i powiększenie jąder podstawy. Zmiany te owocują ogólnym zmniejszeniem objętości mózgu.[3,4] Także w depresji wieloepizodowej stwierdzono redukcję objętości hipokampa.[5] W jadłowstręcie z kolei obserwowano izolowane poszerzenie układu komorowego lub zmiany korowo-podkorowe jako wynik ogólnej redukcji masy mózgu, zwłaszcza kory mózgowej (pseudoatrofia podkorowa lub korowo-podkorowa).[6] Zaletą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego poza obrazami morfologicznymi o wysokim kontraście tkankowym jest możliwość zastosowania dodatkowych technik pozwalających na wnioskowanie funkcjonalne. Jest to obrazowanie dyfuzyjne (DMR) i ocena transferu magnetyzacji, spektroskopia protonowa (1H MRS) i rezonans czynnościowy oparty o efekt BOLD (fMRI).

Dyfuzja MR (DMR – diffusion-weighted MR)

Dyfuzja magnetycznego rezonansu jest techniką umożliwiającą uzyskiwanie obrazów naturalnej dyfuzji protonów w obrębie badanej warstwy. Stało się to możliwe dzięki wprowadzeniu systemów MR mających wysokie gradienty pola magnetycznego. Właściwości fizykochemiczne tkanki, takie jak lepkość, zawartość makromolekuł, błon komórkowych i organelli komórkowych, a zwłaszcza energia termiczna, wpływają na dyfuzję w ich obrębie. W praktyce zastosowanie znalazło obrazowanie dyfuzji:

1. izotropowej,

2. anizotropowej.

Pierwsza zachodzi w obrębie tkanek o w miarę homogennej strukturze, w których ruchy protonów są zbliżone we wszystkich kierunkach. Druga – w tkankach o budowie złożonej, przykładowo w istocie białej mózgu; odbywa się głównie wzdłuż włókien istoty białej – cząsteczki swobodnie przemieszczają się w tym kierunku, w poprzek włókien przemieszczanie jest utrudnione. Dyfuzja w obrębie istoty szarej jest równomiernie ograniczona we wszystkich kierunkach przez sieć wypustek neurocytów.[3]

Ponieważ struktury, wzdłuż których zachodzi dyfuzja anizotropowa zazwyczaj przebiegają krzywoliniowo i tylko na krótkich odcinkach są równoległe do płaszczyzn przyłożenia gradientów magnetycznych, standardowe sekwencje dyfuzyjne oparte na trójpłaszczyznowych gradientach i mapy ADC określające współczynnik dyfuzji (apparent diffusion coefficient) nie dostarczają obrazów dostatecznej jakości diagnostycznej. Wartościowe obrazowanie tkanek heterogenicznych (istoty białej) przeprowadzane jest przy użyciu co najmniej sześciu różnokierunkowych gradientów (diffusion tensor imaging, diffusion trace imaging).

Na obrazy te wpływają różnice w ułożeniu włókien, ich grubość czy wreszcie stopień mielinizacji. Używając kolejnych sekwencji o różnej czułości w stosunku do ruchów dyfuzyjnych, można wygenerować mapę obrazową, w której poszczególne woksele odzwierciedlają współczynnik dyfuzji (ADC). Współczynnik dyfuzji odzwierciedla ruchomość frakcji tzw. wolnej wody, włączając w to wodę wewnątrz- i zewnątrzkomórkową. Stosując jakąkolwiek sekwencję dyfuzyjną, uzyskujemy wynik będący wypadkową dyfuzji charakterystycznej dla danej tkanki oraz efektu T2.

Stosując dwie sekwencje, słabo i znacznie zależną od zjawiska dyfuzji, można policzyć współczynnik dyfuzji na podstawie odejmowania (subtrakcji) wartości dla danych wokseli, a tym samym uzyskując mapę ilustrującą wyłącznie obraz dyfuzyjny, z wyłączeniem efektu T2. W obrazowaniu echoplanarnym stworzenie wiarygodnej mapy ADC wymaga wykonania co najmniej dwóch sekwencji z użyciem różnej czułości dyfuzyjnej, a każda z nich powinna się składać z co najmniej trzech akwizycji wzdłuż trzech prostopadłych kierunków (ADCx, ADCy, ADCz).

Wadą obrazowania echoplanarnego jest stosunkowo niewielka rozdzielczość w porównaniu ze standardowym obrazowaniem T2-zależnym.[3] Ważna jest też jego znaczna wrażliwość na artefakty ruchowe i artefakty związane z lokalnymi niejednorodnościami pola magnetycznego. Widoczne jest to zwłaszcza w okolicy podstawy czaszki, gdzie wywołuje je granica tkanka-powietrze w zatokach obocznych nosa i komórkach wyrostków sutkowatych. Zniekształceniami dotknięte są więc szczególnie podstawy płatów czołowych i skroniowych. W redukcji artefaktów zastosowanie znajduje bramkowanie EKG, które zmniejsza wpływ naturalnego pulsowania naczyń czy płynu mózgowo-rdzeniowego. DMR znajduje zastosowanie w badaniach:

• niedokrwienia, zwłaszcza udaru niedokrwiennego,
• chorób demielinizacyjnych,
• procesów rozrostowych.

Najważniejsze zastosowania w praktyce klinicznej to:

• ocena ostrej fazy udaru, gdyż dyfuzja cząsteczkowa ulega obniżeniu w obszarach niedokrwionych już w ciągu kilkudziesięciu minut od zamknięcia naczynia (fot. 1A),
• rozpoznanie stwardnienia rozsianego, zapaleń mózgu, choroby Creutzfeldta-Jakoba, jak i w neuroonkologii, jako monitorowanie laserowej terapii guzów,
• w psychiatrii – ocena objętości istoty białej; spadek ilości włókien nerwowych jest odnotowywany w schizofrenii i zaburzeniach nastroju.[2]

Najbardziej interesujące jest połączenie map czynnościowych uzyskiwanych w badaniach fMRI (o czym poniżej) i map dyfuzyjnych, gdzie pierwsza z metod umożliwia lokalizację ośrodków korowych, a druga dróg nerwowych w tej okolicy (fot. 1B,C).