頭部ASL灌注成像

1GEHealthcareDiscoveryMR750DISCOVERYMR750全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像3DASLMRApplicationTeam,ChinaInternalUseOnly*GEHealthcareDiscoveryMR750w動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像

ASL基本概念2DFAIR介紹3DASL原理3DASL&PWI比較3DASL臨床應(yīng)用和病例MR750動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像原理，ArterialSpinLabeling動(dòng)脈自旋標(biāo)記ASL成像，是一種完全無創(chuàng)的、不需注射造影劑的灌注成像方法，臨床應(yīng)用廣泛。動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像，是對(duì)在成像平面的上游血液進(jìn)行標(biāo)記使其自旋弛豫狀態(tài)改變，待被標(biāo)記的血流對(duì)組織灌注后進(jìn)行成像。兩組對(duì)比圖像：標(biāo)記像，成像區(qū)包含靜態(tài)組織和流入組織的標(biāo)記血液信息。非標(biāo)記像，對(duì)成像區(qū)進(jìn)行的非標(biāo)記血液成像，同樣包括靜態(tài)背景組織信息。灌注像=標(biāo)記像-非標(biāo)記像灌注像注：1994年，Edelman等首次提出EPI-STAR動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像技術(shù)。DiscoveryMR750動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像分類，ArterialSpinLabeling動(dòng)脈自旋標(biāo)記ASL成像，是一種完全無創(chuàng)的、不需注射造影劑的灌注成像方法，臨床應(yīng)用廣泛。動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像，根據(jù)流動(dòng)血液標(biāo)記方式不同分為兩類：連續(xù)式，CASL，連續(xù)標(biāo)記相應(yīng)層面近端的動(dòng)脈血液，被標(biāo)記的血液連續(xù)流入組織。脈沖式，PASL，使用選擇性的射頻脈沖，脈沖式地標(biāo)記成像層面近端的一個(gè)厚塊中的血液，等一段時(shí)間使標(biāo)記的血液與組織充分混合，然后成像。連續(xù)式脈沖式DiscoveryMR750動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像分類，ArterialSpinLabeling動(dòng)脈自旋標(biāo)記ASL成像，GE提供FAIR（科研模式）、3DASL（臨床模式）兩種成像和后處理技術(shù)。脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像，根據(jù)標(biāo)記脈沖的對(duì)稱與否分為：對(duì)稱式，血流敏感性的交替反轉(zhuǎn)恢復(fù)（FAIR）、UNFAIR、FAIRER、FAIREST等。非對(duì)稱式，信號(hào)靶向交替射頻（STAR）、PICORE、TILT、QUIPSS、DIPLOMA等。連續(xù)式脈沖式DiscoveryMR750動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像定量，ArterialSpinLabeling動(dòng)脈自旋標(biāo)記ASL成像，GE提供FAIR（科研模式）、3DASL（臨床模式）兩種成像和后處理技術(shù)。脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像，理論上可以得到三個(gè)血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)：血流量BF（用于臨床定量指標(biāo)）血容量BV（科研理論）平均通過時(shí)間MTT（科研理論）FAIR3DASLDiscoveryMR750EurNeurol2010;64:21–26動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像，2DFAIRFAIR成像過程與后處理：基于GREEPI序列。第一次采樣，使用選擇性翻轉(zhuǎn)脈沖，間隔一段時(shí)間后，對(duì)相應(yīng)層面成像，包含血液灌注的信息。第二次采樣，使用非選擇性翻轉(zhuǎn)脈沖，間隔一段時(shí)間后，對(duì)相應(yīng)層面成像，不包含血液灌注的信息。標(biāo)記像-非標(biāo)記像=灌注像DiscoveryMR750MRA可見左側(cè)大腦中動(dòng)脈閉塞，側(cè)枝循環(huán)血管形成；FAIR血流量CBF圖像中顯示相應(yīng)區(qū)域血流量下降，而大腦皮層側(cè)枝循環(huán)形成區(qū)域血流量增加。MRAFAIR動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像，2DFAIRDiscoveryMR750Perfusion+CFAIR增強(qiáng)灌注圖像中可見實(shí)質(zhì)性腫瘤血流量明顯增加，而FAIR血流量圖像與增強(qiáng)灌注區(qū)域?qū)?yīng)良好。全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記介紹，3DASLFDA認(rèn)證，OnlyinGE3DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling對(duì)流入動(dòng)脈血液進(jìn)行連續(xù)標(biāo)記，待標(biāo)記血液流入腦組織后，進(jìn)行全腦三維快速成像，對(duì)比非標(biāo)記成像，測(cè)量全腦血流量變化。成像特點(diǎn)：良好的SAR值控制，1.5秒1000次標(biāo)記脈沖?；贔SE序列，圖像偽影小。三維成像掃描范圍廣，圖像信噪比高。螺旋狀K空間填充，掃描速度快。連續(xù)標(biāo)記，動(dòng)脈血液標(biāo)記效率高。背景抑制優(yōu)化，突出血流量信息。DiscoveryMR7503DASLCBF(ml/100g/min)注：Siemens與Philips均為基于EPI序列的二維脈沖式ASL。全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像原理，3DASLDiscoveryMR750ArterialInflowVenousOutflowSpatiallySelectiveInversionTissueInvertedSpins3DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling對(duì)流入動(dòng)脈血液進(jìn)行連續(xù)標(biāo)記，待標(biāo)記血液流入腦組織后，進(jìn)行全腦三維快速成像，對(duì)比非標(biāo)記成像，測(cè)量全腦血流量變化。成像過程：對(duì)流入動(dòng)脈血液連續(xù)標(biāo)記。被標(biāo)記的動(dòng)脈血液進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)，與組織交換。被標(biāo)記的血液降低腦組織質(zhì)子信號(hào)強(qiáng)度。優(yōu)化背景組織抑制，消除靜脈干擾。標(biāo)記與非標(biāo)記組兩次分別采集，全腦三維成像。兩組圖像進(jìn)行減影，得到血流灌注圖像。FDA認(rèn)證，OnlyinGE全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像方法，3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling3DFSESpiralechotrain標(biāo)記+背景抑制非標(biāo)記+背景抑制3DFSESpiralechotrainLabelimageControlimageCBFimage全腦三維定位CBF后處理三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記脈沖序列，3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling3DSpiralFSEechotrainPulsedContinuousprep+BSsat+backgroundsuppressionrf1rf2presatselectiveinversionlabelingRF

Gz

Gy

Gx

LabelingControlLabelingandControlPulse三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記掃描參數(shù)，3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling掃描參數(shù)：全腦三維軸位定位4x4x4mm分辨率SPIRAL采集兩次采集：標(biāo)記組與非標(biāo)記組翻轉(zhuǎn)時(shí)間與重復(fù)時(shí)間：腦血流速度快，使用更短PLD時(shí)間（1-1.5s）腦血液速度慢，使用較長(zhǎng)PLD時(shí)間（1.5-2.5s）PLD延長(zhǎng)，SNR下降SpiralK-Space臨床應(yīng)用灌注技術(shù)的比較，ASL和PWIDiscoveryMR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記臨床應(yīng)用，3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling3DASL應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：使用方便，信噪比高，偽影小，可以減輕運(yùn)動(dòng)偽影。2DFAIR或EPISTAR灌注穩(wěn)定性差，臨床應(yīng)用不穩(wěn)定。增強(qiáng)灌注掃描可操作性差，隨訪應(yīng)用不方便。臨床應(yīng)用：腦占全身重量的2％，但腦血流量相當(dāng)于心輸出量的15%（750ml/min)。耗氧量大，占全身耗氧量的20％氧依賴性高，耐氧性最差，缺乏有效的無氧代謝機(jī)制。對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影敏感，運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的像素信號(hào)改變會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于灌注所導(dǎo)致的信號(hào)改變。脈沖式標(biāo)記信噪比低但能減少SAR值，連續(xù)式標(biāo)記信噪比高但對(duì)于系統(tǒng)硬件要求高。三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記臨床應(yīng)用，3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling注意事項(xiàng)：增強(qiáng)掃描后不能做3DASL。不適用于矢狀或冠狀面掃描。掃描分辨率不能過高，否則信噪比過低。假牙等金屬的存在會(huì)影響動(dòng)脈血流標(biāo)記。臨床應(yīng)用：腦血管疾病：兒童，新生兒，甚至胎兒。腦血管疾?。喝毖?，梗塞，血管畸形。腫瘤性疾病，惡性腫瘤分級(jí)。慢性退行性改變：AD，Parkinson’sDisease。感染或炎癥性疾病。癲癇。隨訪。三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3DASLDiscoveryMR750T1Flair,T2FSEDWI,b=3000CBVPerfusion+CCBFPerfusion+C顱內(nèi)占位，3DASL與PERFUSION對(duì)照觀察常規(guī)T1T2圖像中右顳葉占位腫塊，中央液體壞死信號(hào)，瘤周大范圍水腫，高b值彌散圖像可見腫瘤實(shí)質(zhì)與正常腦實(shí)質(zhì)對(duì)比更好。3DASL圖像中，實(shí)質(zhì)腫塊血流量增加，水腫區(qū)域血液量減低，增強(qiáng)灌注圖像中可見實(shí)質(zhì)性腫瘤血流量明顯增加，3DASL血流量圖像與增強(qiáng)灌注區(qū)域?qū)?yīng)良好。而CBV中，腫塊實(shí)質(zhì)血液量未見明顯增加。3DASLCBF三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3DASLDiscoveryMR750T1+CCBVPerfusion+CCBFPerfusion+C右側(cè)額葉占位常規(guī)T1增強(qiáng)表現(xiàn)與3DASLCBF對(duì)應(yīng)良好。3DASLCBFCBF3DASL左中顱窩腦膜瘤常規(guī)T1增強(qiáng)表現(xiàn)與3DASLCBF、增強(qiáng)灌注CBF對(duì)應(yīng)良好。DiscoveryMR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3DASLT1FLAIRCBF3DASLT1FSPGR+CCBFPerfusion顱內(nèi)占位術(shù)后復(fù)查，3DASL與PERFUSION對(duì)照觀察T1平掃及增強(qiáng)圖像，未見明顯異常腫塊影。3DASL對(duì)照PERFUSION血流量圖，均未發(fā)現(xiàn)血流量異常增加區(qū)域，兩者對(duì)照良好。3DASLCBFCourtesy:DrTanenbaum,Mt.SinaiSchoolofMedicine,USABRAVO+CCubeT2CubeT2FLAIRDiscoveryMR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3DASL膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)查，3DASL與常規(guī)掃描CUBET2和T2FLAIR可見手術(shù)區(qū)域大片水腫信號(hào)。T1BRAVO增強(qiáng)掃描未見明顯強(qiáng)化腫塊形成。3DASL流量圖，相應(yīng)區(qū)域血流量下降，未發(fā)現(xiàn)血流量異常增加區(qū)域。DiscoveryMR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3DASLT2FLAIRADCDWIb=1000CBF3DASL59歲男性，發(fā)熱一周，突然失語T2左顳葉片狀高信號(hào)，無明確邊界，DWI呈高信號(hào)，ADC值下降，而3DASLCBF圖像中病變區(qū)域血流量明顯增強(qiáng)，因此懷疑感染性病變（HSV-1encephalitis）。Courtesy:DrZaharchuk,Stanford,USandDrRichardWatts,NZDiscoveryMR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3DASLT2FSEPerfusionCBF3DASLCBF女性49歲，AVM，3DASL與PERFUSION對(duì)照常規(guī)T2圖像中，左側(cè)側(cè)腦室后角可見片狀混雜信號(hào)，中心多發(fā)流空低信號(hào)，伴周圍水腫。3DASL的CBF血流量圖像中，腫瘤中可見明顯增加的血流量。增強(qiáng)灌注CBF圖像中，腫瘤同樣表現(xiàn)為高灌注血流量。3DASL與增強(qiáng)灌注CBF之間對(duì)照良好。DiscoveryMR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3DASL右側(cè)大腦中動(dòng)脈閉塞，3DASL與增強(qiáng)PERFUSION對(duì)照觀察T2Flair圖像，左側(cè)基底節(jié)多發(fā)軟化灶，右側(cè)大腦半球基本正常。MRA圖像，右側(cè)大腦中動(dòng)脈閉塞，對(duì)應(yīng)區(qū)域3DASL圖像中腦血流量下降。而增強(qiáng)PERFSUION圖像中，CBF為正常表現(xiàn)，MTT圖像中相應(yīng)區(qū)域通過時(shí)間延長(zhǎng)。分析：增強(qiáng)PERFUSION無法反映側(cè)枝循環(huán)形成后腦實(shí)質(zhì)直接灌注的情況，增強(qiáng)PERFUSION到達(dá)時(shí)間與3DASL對(duì)應(yīng)較好。CBF3DASL3DTOFMRACBFPerfusionArrivalTimePerfusionT2FlairDiscoveryMR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3DASL右側(cè)大腦中動(dòng)脈閉塞，3DASL與增強(qiáng)PERFUSION對(duì)照觀察MRA圖像，右側(cè)大腦中動(dòng)脈閉塞，對(duì)應(yīng)區(qū)域3DASL圖像中腦血流量下降。增強(qiáng)PERFSUION圖像中，CBV表現(xiàn)基本正常，MTT僅略有變化，TTP圖像中相應(yīng)區(qū)域達(dá)峰時(shí)間延長(zhǎng)，CBF