頭部ASL灌注成像

1、1GE HealthcareDiscovery MR750DISCOVERY MR750全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像3D ASLMR Application Team, ChinaInternal Use Only*GE HealthcareDiscovery MR750w動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像 ASL基本概念基本概念 2D FAIR介紹介紹 3D ASL原理原理 3D ASL & PWI比較比較 3D ASL臨床應(yīng)用和病例臨床應(yīng)用和病例MR750動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像原理原理，Arterial Spin Labeling動(dòng)脈自旋標(biāo)記ASL成像，是一種完

2、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：兩組對(duì)比圖像：標(biāo)記像標(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。灌注像灌注像 = = 標(biāo)記像標(biāo)記像 - - 非標(biāo)記像非標(biāo)記像灌注像灌注像注：1994年，Edelman等首次提出EPI-STAR動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像技術(shù)。Discovery MR750動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像分類，動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像分類，Arterial Spin Label

3、ing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)式連續(xù)式脈沖式脈沖式Discovery MR750動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像分類，動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像分類，Arterial Spin Labeling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

4、種成像和后處理技術(shù)。脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像脈沖式動(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)稱式非對(duì)稱式，信號(hào)靶向交替射頻（STAR）、PICORE、TILT、QUIPSS、DIPLOMA等。連續(xù)式連續(xù)式脈沖式脈沖式Discovery MR750動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像定量，動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像定量，Arterial Spin Labeling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)記成像脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像，理論上可以得到三個(gè)

5、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）FAIR3DASLDiscovery MR750Eur Neurol 2010;64:2126動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像，動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像，2D FAIRFAIR成像過程與后處理成像過程與后處理：基于GRE EPI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)記像標(biāo)記像 - - 非標(biāo)記像非標(biāo)記像 = = 灌注像灌注像Discovery MR750MRA可見左側(cè)大腦中動(dòng)脈閉塞，

6、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，動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像，2D FAIRDiscovery MR750Perfusion +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)記介紹全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記介紹，3D ASLFDA認(rèn)證，認(rèn)證，Only in GE3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling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

7、成像，測(cè)量全腦血流量變化。成像特點(diǎn)：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。Discovery MR7503D ASL CBF (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)記全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像原理成像原理，3D ASLDiscovery MR750Arterial InflowVenous OutflowSpatiallySelectiveInver

8、sionTissueInverted Spins3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling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：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，認(rèn)證，Only in GE全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像方法全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像方法，3D ASLDisc

9、overy MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling3DFSE Spiral echo train標(biāo)記標(biāo)記 + + 背景抑制背景抑制非標(biāo)記非標(biāo)記 + + 背景抑制背景抑制3DFSE Spiral echo trainLabel imageControl imageCBF image全腦三維定位全腦三維定位CBF后處理后處理三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記脈沖序列三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記脈沖序列，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling3D Spiral F

10、SE echo trainPulsed Continuous prep + BSsat + background suppressionrf1rf2presatselective inversionlabeling RF Gz Gy Gx LabelingControlLabeling and Control Pulse三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記掃描參數(shù)三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記掃描參數(shù)，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling掃描參數(shù)：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

11、非標(biāo)記組翻轉(zhuǎn)時(shí)間與重復(fù)時(shí)間：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Spiral K-Space臨床應(yīng)用灌注技術(shù)的比較，臨床應(yīng)用灌注技術(shù)的比較，ASL和和PWIDiscovery MR7503D ASL2D PWI1直接反映組織灌注直接反映組織灌注反映高濃度通過血管時(shí)的磁敏感效應(yīng)，反映高濃度通過血管時(shí)的磁敏感效應(yīng)，大分子造影劑無法通過血腦屏障。大分子造影劑無法通過血腦屏障。2不需要造影劑不需要造影劑需要造影劑需要造影劑高壓注射器團(tuán)注高壓注射器團(tuán)注3操作簡(jiǎn)單易行，重復(fù)性好操作簡(jiǎn)單易行，重復(fù)性好操

12、作復(fù)雜，隨訪麻煩操作復(fù)雜，隨訪麻煩4FDA無無FDA5半定量半定量CBF，與，與PWI相關(guān)性好相關(guān)性好半定量半定量CBF，CBV，MTT，TTP6可采用可采用GRE或或FSE序列，磁敏感偽影小；序列，磁敏感偽影小；并且并且SPIRAL采集可減輕運(yùn)動(dòng)偽影。采集可減輕運(yùn)動(dòng)偽影。必須使用必須使用EPI序列，磁敏感偽影重序列，磁敏感偽影重三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記臨床應(yīng)用三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記臨床應(yīng)用，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling3DASL應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：1.使用方便，信噪比高，偽影小，可以減輕運(yùn)動(dòng)偽影。

13、2.2D FAIR或EPISTAR灌注穩(wěn)定性差，臨床應(yīng)用不穩(wěn)定。3.增強(qiáng)灌注掃描可操作性差，隨訪增強(qiáng)灌注掃描可操作性差，隨訪應(yīng)用不方便。應(yīng)用不方便。臨床應(yīng)用：臨床應(yīng)用：1.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)。2.耗氧量大，占全身耗氧量的203.氧依賴性高，耐氧性最差，缺乏有效的無氧代謝機(jī)制。4.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。5.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)用三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記臨床應(yīng)用，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pse

14、udo-continuous Arterial Spin Labeling注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：1.增強(qiáng)掃描后不能做3DASL。2.不適用于矢狀或冠狀面掃描。3.掃描分辨率不能過高掃描分辨率不能過高，否則信噪比過低。4.假牙等金屬的存在會(huì)影響動(dòng)脈血假牙等金屬的存在會(huì)影響動(dòng)脈血流標(biāo)記。流標(biāo)記。臨床應(yīng)用：臨床應(yīng)用：腦血管疾?。簝和?，新生兒，甚至胎兒。腦血管疾?。喝毖Ｈ?，血管畸形。腫瘤性疾病，惡性腫瘤分級(jí)。慢性退行性改變：AD，Parkinsons Disease。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，三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3D ASLDiscovery MR750T1Fla

15、ir, T2FSEDWI, b=3000CBV Perfusion +CCBF Perfusion +C顱內(nèi)占位，顱內(nèi)占位，3DASL與與PERFUSION對(duì)照觀察對(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。3DASL CBF三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3D ASLDiscovery MR750T1+CCBV

16、 Perfusion +CCBF Perfusion +C右側(cè)額葉占位右側(cè)額葉占位常規(guī)T1增強(qiáng)表現(xiàn)與3DASL CBF對(duì)應(yīng)良好。3DASL CBFCBF 3DASL左中顱窩腦膜瘤左中顱窩腦膜瘤常規(guī)T1增強(qiáng)表現(xiàn)與3DASL CBF、增強(qiáng)灌注CBF對(duì)應(yīng)良好。Discovery MR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3D ASLT1FLAIRCBF 3DASLT1FSPGR +CCBF Perfusion顱內(nèi)占位術(shù)后復(fù)查，顱內(nèi)占位術(shù)后復(fù)查，3DASL與與PERFUSION對(duì)照觀察對(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)

17、血流量異常增加區(qū)域，兩者對(duì)照良好。3D ASL CBFCourtesy: Dr Tanenbaum, Mt. Sinai School of Medicine, USABRAVO +CCube T2Cube T2 FLAIRDiscovery MR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3D ASL膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)查，膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)查，3DASL與常規(guī)掃描與常規(guī)掃描CUBE T2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。Discovery MR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，

18、三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3D ASLT2FLAIRADCDWI b=1000CBF 3DASL59歲男性，發(fā)熱一周，突然失語(yǔ)歲男性，發(fā)熱一周，突然失語(yǔ)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3DASL CBF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-1 encephalitis ）。Courtesy: Dr Zaharchuk, Stanford, US and Dr Richard Watts, NZDiscovery MR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3D ASLT2FSEPerfusion CBF3DASL CBF

19、女性女性49歲，歲，AVM，3DASL與與PERFUSION對(duì)對(duì)照照常規(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。Discovery MR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3D ASL右側(cè)大腦中動(dòng)脈閉塞，右側(cè)大腦中動(dòng)脈閉塞，3DASL與增強(qiáng)與增強(qiáng)PERFUSION對(duì)照觀察對(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3DAS

20、L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。CBF 3DASL3D TOF MRACBF PerfusionArrival Time PerfusionT2FlairDiscovery MR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像病例，3D ASL右側(cè)大腦中動(dòng)脈閉塞，右側(cè)大腦中動(dòng)脈閉塞，3DASL與增強(qiáng)與增強(qiáng)PERFUSION對(duì)照觀察對(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