التصوير بالرنين المغناطيسي لتدفق السائل النخاعي

يعتمد مبدأ التدرج ثنائي القطب في التصوير بالرنين المغناطيسي الطوري (PC-MRI) على أنه عند استخدام هذا التدرج لتغيير الترددات، لن يحدث انزياح طوري للبروتونات الثابتة لأنها ستتعرض لقيم متساوية من الموجب والسالب. ^{[ 4 ]} مع ذلك، ستخضع البروتونات المتحركة لدرجات متفاوتة من الانزياح الطوري لأن مواقعها تتغير باستمرار على طول اتجاه التدرج. يمكن تطبيق هذه الفكرة لمراقبة البروتونات المتحركة عبر مستوى. ومن خلال تباين الطور، يمكن الكشف عن البروتونات المتحركة. في معادلة تحديد الطور، لا يُزيل هذا التدرج ثنائي القطب تأثير الحساسية المغناطيسية المحلية. لذا، من الضروري عكس تسلسل ثانٍ باستخدام التدرج ثنائي القطب، ويجب طرح الإشارة من التسجيل الأصلي. الغرض من هذه الخطوة هو إلغاء إشارات تلك المناطق الثابتة وإنتاج المظهر الثابت المميز في تصوير تباين الطور.

${\displaystyle \Delta \phi =\gamma {\vec {\nu }}\Delta M_{1}}$أين${\displaystyle \Delta \phi }$= إزاحة الطور،${\displaystyle \gamma }$= النسبة المغناطيسية الدورانية ،${\displaystyle {\vec {\nu }}}$هي سرعة البروتون، و${\displaystyle \Delta M_{1}}$هو التغير في العزم المغناطيسي

المعادلة 1. تُستخدم هذه المعادلة لحساب إزاحة الطور، والتي تتناسب طرديًا مع قوة التدرج وفقًا للتغير في العزم المغناطيسي. ^{[ 5 ]}

في التصوير بالتباين الطوري، توجد علاقة طردية بين درجة انزياح الطور وسرعة البروتون في اتجاه التدرج. مع ذلك، ونظرًا لمحدودية الزوايا التي تزيد عن 360 درجة، تعود الزاوية إلى الصفر، ولا يمكن قياس سوى نطاق محدد من سرعات البروتون. على سبيل المثال، إذا أدت سرعة معينة إلى انزياح طور مقداره 361 درجة، فلا يمكننا تمييزها عن سرعة أخرى تُسبب انزياح طور مقداره درجة واحدة. تُعرف هذه الظاهرة بالتداخل الطيفي. ولأن كلًا من سرعة البروتون في الاتجاه الأمامي وسرعته في الاتجاه الخلفي مهمتان، فإن زوايا الطور عادةً ما تقع ضمن النطاق من -180 درجة إلى 180 درجة. ^{[ 5 ]}

باستخدام التدرج ثنائي القطب، يُمكن إحداث إزاحة طورية في اللفات التي تتحرك بسرعة محددة في اتجاه المحور. اللفات المتحركة باتجاه التدرج ثنائي القطب لها إزاحة طورية صافية موجبة، بينما اللفات المتحركة بعيدًا عن التدرج لها إزاحة طورية صافية سالبة. تُعرض الإزاحات الطورية الموجبة عادةً باللون الأبيض، بينما تُعرض الإزاحات الطورية السالبة باللون الأسود. تتناسب الإزاحة الطورية الصافية طرديًا مع كلٍ من زمن تطبيق التدرج ثنائي القطب وسرعة التدفق. لهذا السبب، من المهم اختيار مُعامل سرعة مُشابه في مقداره وعرضه لمعامل سرعة التدرج ثنائي القطب - ويُشار إلى ذلك بتشفير السرعة. ^{[ 4 ]}

ترميز السرعة (VENC)، ​​المُقاس بوحدة سم/ث، يرتبط ارتباطًا مباشرًا بخصائص التدرج ثنائي القطب. يُستخدم VENC كأعلى سرعة مُقدَّرة للسائل في التصوير بالرنين المغناطيسي الطوري (PC-MRI). يؤدي التقليل من قيمة VENC إلى ظهور تشوهات التداخل، حيث أن أي سرعة أعلى بقليل من قيمة VENC يكون لها إزاحة طور معاكسة. في المقابل، يؤدي المبالغة في تقدير قيمة VENC إلى انخفاض إشارة التدفق المُكتسبة وانخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR). يتراوح تدفق السائل النخاعي الشوكي النموذجي بين 5 و8  سم/ث؛ ومع ذلك، غالبًا ما يحتاج المرضى الذين يعانون من فرط ديناميكية الدورة الدموية إلى قيم VENC أعلى تصل إلى 25  سم/ث. ^{[ 2 ]} تساعد قيمة VENC الدقيقة في توليد أعلى إشارة ممكنة.

${\displaystyle منذ\ \Delta \phi <\pi ,\ {\vec {\nu }<VENC}$

${\displaystyle VENC={\frac {\pi }{\gamma \Delta M_{1}}}}$

المعادلة 2. تُستخدم هذه المعادلة لحساب VENC، الذي يتناسب عكسيًا مع قوة التدرج. ^{[ 5 ]} المتغيرات مكافئة لتلك المحددة في المعادلة 1 .

يتكون التصوير بالرنين المغناطيسي الطوري (PC-MRI) من صورة شدة وصورة طور لكل مستوى، ويتم الحصول على بيانات VENC. في صورة الشدة، يظهر السائل النخاعي المتدفق كإشارة أكثر سطوعًا، بينما تُخفَّف الأنسجة الثابتة وتظهر كخلفية سوداء. أما صورة الطور، فهي مشفرة بإزاحة الطور، حيث تمثل الإشارات البيضاء العالية تدفق السائل النخاعي للأمام، بينما تمثل الإشارات السوداء المنخفضة التدفق للخلف. وبما أن صورة الطور تعتمد على الطور، يمكن تقدير السرعة كميًا من الصورة. وتكون الخلفية رمادية متوسطة اللون. كما توجد صورة مُعاد طورها، وهي تمثل شدة تدفق الإشارة المُعاوَضة. وتتضمن هذه الصورة تدفق إشارة عالية ساطعة وخلفية مرئية. ^{[ 1 ]}

تتميز صورة سرعة تباين الطور بحساسية أكبر لتدفق السائل النخاعي الشوكي مقارنةً بصورة الشدة، لأن صورة السرعة تعكس تغيرات طور البروتونات. ^{[ 5 ]} تُستخدم مجموعتان من صور تباين الطور في تقييم تدفق السائل النخاعي الشوكي. الأولى هي تصوير المستوى المحوري، حيث تُظهر السرعة عبر المستوى اتجاه التدفق من الرأس إلى الذيل (من الطرف القحفي إلى الطرف الذنبي للبنية). أما الصورة الثانية فهي في المستوى السهمي، حيث تُعرض السرعة في المستوى وتُصوّر الاتجاه من الرأس إلى الذيل. تسمح التقنية الأولى بقياس التدفق كميًا، بينما تسمح الثانية بالتقييم النوعي. عادةً ما يُجرى تحليل السرعة عبر المستوى بشكل عمودي على قناة سيلفيوس، وهو أكثر دقة للتقييم الكمي لأنه يقلل من تأثير الحجم الجزئي، وهو أحد القيود الرئيسية للتصوير بالرنين المغناطيسي لتباين الطور. يحدث تأثير الحجم الجزئي عندما يحتوي عنصر الصورة (فوكسل) على حدود من مواد ثابتة ومتحركة، مما يؤدي إلى تقدير مفرط للطور ينتج عنه سرعات غير دقيقة عند حدود المواد. ويمكن الحصول على صور تدفق السائل النخاعي الشوكي الكمية والنوعية هذه في غضون 8-10 دقائق إضافية تقريبًا مقارنةً بالتصوير بالرنين المغناطيسي العادي. ^{[ 4 ]}

يمكن استخدام تدفق السائل النخاعي في تشخيص وعلاج تضيق قناة سيلفيوس، واستسقاء الرأس ذي الضغط الطبيعي، وتشوه كياري. ^{[ 6 ]}

يُعرف تضيق قناة سيلفيوس بأنه تضيّق في القناة الدماغية يعيق تدفق السائل النخاعي، مما يؤدي إلى تراكم السوائل في الدماغ، وهو ما يُعرف باستسقاء الدماغ. ويمكن تشخيص تضيق قناة سيلفيوس من خلال قياس تدفق السائل النخاعي، وذلك عن طريق الكشف عن انخفاض حجم الضربة القلبية وسرعة التدفق الانقباضي القصوى في القناة.

يُركز فحص استسقاء الدماغ ذي الضغط الطبيعي (NPH) على قيم وسرعات تدفق السائل النخاعي، وهو أمر بالغ الأهمية للتشخيص، نظرًا لأن هذا الاستسقاء مجهول السبب، وتتفاوت أعراضه بين المرضى، بما في ذلك سلس البول والخرف واضطرابات المشي. ويُعد ازدياد حجم وسرعة تدفق السائل النخاعي في قناة سيلفيوس مؤشرًا على الإصابة باستسقاء الدماغ ذي الضغط الطبيعي. ^{[ 7 ]} من الأهمية بمكان تشخيص وعلاج هذا الاستسقاء، لأنه أحد الأسباب القليلة القابلة للعلاج للخرف. يُعد العلاج الأمثل لاستسقاء الدماغ ذي الضغط الطبيعي هو جراحة تحويل السائل النخاعي إلى الصفاق (VPS). يتطلب هذا العلاج تركيب قسطرة مزودة بصمام، تهدف إلى تصريف كمية السائل النخاعي الزائدة من البطينات في اتجاه واحد. من الضروري مراقبة سالكية القسطرة لتجنب بعض المضاعفات المحتملة، مثل العدوى والانسداد. بفضل تطور وانتشار التصوير بالرنين المغناطيسي الطوري (PC-MRI)، فقد حلّ محل صور صدى الدوران (SE)، وهي الطريقة التقليدية لاختيار المرضى الذين قد يستفيدون من جراحة تحويل السائل النخاعي إلى الصفاق. وأصبح التصوير بالرنين المغناطيسي الطوري تدريجياً التسلسل الأكثر استخداماً لتقييم نمط تدفق السائل النخاعي في المرضى المصابين باستسقاء الدماغ ذي الضغط الطبيعي فيما يتعلق بدورة القلب. ^{[ 4 ]}

تشوه كياري (CMI) هو حالة تندفع فيها لوزتا المخيخ عبر الثقبة العظمى في الجمجمة. يختلف تدفق السائل النخاعي الشوكي تبعًا لمستوى هبوط اللوزتين ونوع تشوه كياري، لذا يُمكن أن يكون التصوير بالرنين المغناطيسي مفيدًا في تحديد نوع الجراحة اللازمة ومتابعة التقدم. ^{[ 8 ]} يتغير تدفق السائل النخاعي الشوكي في مناطق مختلفة من الحبل الشوكي وجذع الدماغ نتيجةً للتغيرات في شكل الحفرة الخلفية والوصلة القحفية الرقبية، مما يجعل التصوير بالرنين المغناطيسي الطوري (PC-MRI) تقنية أساسية في الدراسات البحثية لتشوه كياري والتقييم السريري.

في التصوير بالرنين المغناطيسي الطوري (PC-MRI)، لا يمكن إجراء التحليل الكمي لحجم الضربة، ومتوسط ​​سرعة الذروة، وسرعة الذروة الانقباضية إلا في المستوى العمودي على التدفق أحادي الاتجاه. إضافةً إلى ذلك، لا يمكن حساب التدفق متعدد الاتجاهات في المستويات متعددة المحاور في التصوير بالرنين المغناطيسي الطوري ثنائي أو ثلاثي الأبعاد. وهذا يعني أن هذه التقنية غير مجدية في التطبيقات السريرية التي تتسم بتدفق مضطرب.

يُظهر التصوير بالرنين المغناطيسي رباعي الأبعاد بتقنية قياس الطور (4D PC-MRI) نتائج واعدة في تقييم تدفق الدم متعدد الاتجاهات. ^{[ 4 ]} تُضيف هذه التقنية بُعد الزمن إلى الصورة ثلاثية الأبعاد. تتعدد تطبيقات التصوير بالرنين المغناطيسي رباعي الأبعاد بتقنية قياس الطور، بما في ذلك القدرة على فحص أنماط تدفق الدم. يُعد هذا مفيدًا بشكل خاص لتصوير القلب والشريان الأورطي، إلا أن العائق الرئيسي يبقى وقت الحصول على الصورة.