頭部asl灌注成像

1、頭部asl灌注成像頭部asl灌注成像第1頁*GE HealthcareDiscovery MR750w動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像ASL基礎(chǔ)概念2D FAIR介紹3D ASL原理3D ASL & PWI比較3D ASL臨床應(yīng)用和病例MR750頭部asl灌注成像第2頁動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像原理，Arterial Spin Labeling動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)ASL成像，是一個(gè)完全無創(chuàng)、不需注射造影劑灌注成像方法，臨床應(yīng)用廣泛。動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像，是對(duì)在成像平面上游血液進(jìn)行標(biāo)識(shí)使其自旋弛豫狀態(tài)改變，待被標(biāo)識(shí)血流對(duì)組織灌注后進(jìn)行成像。兩組對(duì)比圖像：標(biāo)識(shí)像，成像區(qū)包含靜態(tài)組織和流入組織標(biāo)識(shí)血液信息。非標(biāo)識(shí)像，對(duì)成像區(qū)進(jìn)行非標(biāo)識(shí)血

2、液成像，一樣包含靜態(tài)背景組織信息。灌注像 = 標(biāo)識(shí)像 - 非標(biāo)識(shí)像灌注像注：1994年，Edelman等首次提出EPI-STAR動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像技術(shù)。Discovery MR750頭部asl灌注成像第3頁動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像分類，Arterial Spin Labeling動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)ASL成像，是一個(gè)完全無創(chuàng)、不需注射造影劑灌注成像方法，臨床應(yīng)用廣泛。動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像，依據(jù)流動(dòng)血液標(biāo)識(shí)方式不一樣分為兩類：連續(xù)式，CASL，連續(xù)標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)層面近端動(dòng)脈血液，被標(biāo)識(shí)血液連續(xù)流入組織。脈沖式，PASL，使用選擇性射頻脈沖，脈沖式地標(biāo)識(shí)成像層面近端一個(gè)厚塊中血液，等一段時(shí)間使標(biāo)識(shí)血液與組織充分混合，然后成像

3、。連續(xù)式脈沖式Discovery MR750頭部asl灌注成像第4頁動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像分類，Arterial Spin Labeling動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)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)識(shí)成像，依據(jù)標(biāo)識(shí)脈沖對(duì)稱是否分為：對(duì)稱式，血流敏感性交替反轉(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Discovery MR750頭部asl灌注成像第5頁動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像定量，Arterial Spin Labeling

4、動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)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)識(shí)成像，理論上能夠得到三個(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）平均經(jīng)過時(shí)間MTT（科研理論）FAIR3DASLDiscovery MR750Eur Neurol ;64:2126頭部asl灌注成像第6頁動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像，2D FAIRFAIR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)對(duì)應(yīng)層面成像，包含血液灌注信息。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)對(duì)應(yīng)層面成像，不包含血液灌注信息。標(biāo)

5、識(shí)像 - 非標(biāo)識(shí)像 = 灌注像Discovery MR750頭部asl灌注成像第7頁MRA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圖像中顯示對(duì)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)識(shí)成像，2D FAIRDiscovery MR750Perfusion +CFAIR增強(qiáng)灌注圖像中可見實(shí)質(zhì)性腫瘤血流量顯著增加，而FAIR血流量圖像與增強(qiáng)灌注區(qū)域?qū)?yīng)良好。頭部asl灌注成像第8頁全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)介紹，3D ASLFDA認(rèn)證，Only in GE3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Label

6、ing對(duì)流入動(dòng)脈血液進(jìn)行連續(xù)標(biāo)識(shí)，待標(biāo)識(shí)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)識(shí)成像，測(cè)量全腦血流量改變。成像特點(diǎn)：良好SAR值控制，1.5秒1000次標(biāo)識(shí)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)識(shí)，動(dòng)脈血液標(biāo)識(shí)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序列二維脈沖式ASL。頭部asl灌注成像第9頁全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像原理，3D ASLDiscovery MR750Arterial InflowV

7、enous OutflowSpatiallySelectiveInversionTissueInverted Spins3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling對(duì)流入動(dòng)脈血液進(jìn)行連續(xù)標(biāo)識(shí)，待標(biāo)識(shí)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)識(shí)成像，測(cè)量全腦血流量改變。成像過程：對(duì)流入動(dòng)脈血液連續(xù)標(biāo)識(shí)。被標(biāo)識(shí)動(dòng)脈血液進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)，與組織交換。被標(biāo)識(shí)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)識(shí)與非標(biāo)識(shí)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，Only in GE頭部asl灌注成像第10頁

8、全腦三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像方法，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling3DFSE Spiral echo train標(biāo)識(shí) + 背景抑制非標(biāo)識(shí) + 背景抑制3DFSE Spiral echo trainLabel imageControl imageCBF image全腦三維定位CBF后處理頭部asl灌注成像第11頁三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)脈沖序列，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling3D Spiral F

9、SE echo trainPulsed Continuous prep + BSsat + background suppressionrf1rf2presatselective inversionlabeling RF Gz Gy Gx LabelingControlLabeling and Control Pulse頭部asl灌注成像第12頁三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)掃描參數(shù)，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling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)識(shí)組與非標(biāo)識(shí)組

10、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PLD時(shí)間（1.5-2.5s）PLD延長，SNR下降Spiral K-Space頭部asl灌注成像第13頁臨床應(yīng)用灌注技術(shù)比較，ASL和PWIDiscovery MR7503D ASL2D PWI1直接反應(yīng)組織灌注反應(yīng)高濃度經(jīng)過血管時(shí)磁敏感效應(yīng)，大分子造影劑無法經(jīng)過血腦屏障。2不需要造影劑需要造影劑高壓注射器團(tuán)注3操作簡單易行，重復(fù)性好操作復(fù)雜，隨訪麻煩4FDA無FDA5半定量CBF，與PWI相關(guān)性好半定量CBF，CBV，MTT，TTP6可采取GRE或FSE序列，磁敏感偽影?。欢襍PIRAL采集可減輕運(yùn)

11、動(dòng)偽影。必須使用EPI序列，磁敏感偽影重頭部asl灌注成像第14頁三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)臨床應(yīng)用，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling3DASL應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：使用方便，信噪比高，偽影小，能夠減輕運(yùn)動(dòng)偽影。2D FAIR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2，但腦血流量相當(dāng)于心輸出量15%（750ml/min)。耗氧量大，占全身耗氧量20氧依賴性高，耐氧性最差，缺乏有效無氧代謝機(jī)制。對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影敏感，運(yùn)動(dòng)所造成像素信號(hào)改變會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于灌注

12、所造成信號(hào)改變。脈沖式標(biāo)識(shí)信噪比低但能降低SAR值，連續(xù)式標(biāo)識(shí)信噪比高但對(duì)于系統(tǒng)硬件要求高。頭部asl灌注成像第15頁三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)臨床應(yīng)用，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling注意事項(xiàng)：增強(qiáng)掃描后不能做3DASL。不適合用于矢狀或冠狀面掃描。掃描分辨率不能過高，不然信噪比過低。假牙等金屬存在會(huì)影響動(dòng)脈血流標(biāo)識(shí)。臨床應(yīng)用：腦血管疾?。簝和律鷥?，甚至胎兒。腦血管疾病：缺血，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，Parkinsons Disease。感染或炎癥性疾病

13、。癲癇。隨訪。頭部asl灌注成像第16頁三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像病例，3D ASLDiscovery MR750T1Flair, T2FSEDWI, b=3000CBV Perfusion +CCBF Perfusion +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)比更加好。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)性腫瘤血流量顯著增加，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)血液量未見顯著增加。3DASL CBF頭部as

14、l灌注成像第17頁三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像病例，3D ASLDiscovery MR750T1+CCBV Perfusion +CCBF Perfusion +C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。頭部asl灌注成像第18頁Discovery MR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像病例，3D ASLT1FLAIRCBF 3DASLT1FSPGR +CCBF Perfusion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，未見顯著異常腫塊影。3D

15、ASL對(duì)照PERFUSION血流量圖，均未發(fā)覺血流量異常增加區(qū)域，二者對(duì)照良好。頭部asl灌注成像第19頁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)識(shí)成像病例，3D ASL膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)查，3DASL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)掃描未見顯著強(qiáng)化腫塊形成。3DASL流量圖，對(duì)應(yīng)區(qū)域血流量下降，未發(fā)覺血流量異常增加區(qū)域。頭部asl灌注成像第20頁Disco

16、very MR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像病例，3D ASLT2FLAIRADCDWI b=1000CBF 3DASL59歲男性，發(fā)燒一周，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3DASL CBF圖像中病變區(qū)域血流量顯著增強(qiáng)，所以懷疑感染性病變（ HSV-1 encephalitis ）。頭部asl灌注成像第21頁Courtesy: Dr Zaharchuk, Stanford, US and Dr Richard Watts, NZDiscovery MR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像病例，3D ASLT2FSEPerfusion CBF3DASL CBF女性4

17、9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。3DASLCBF血流量圖像中，腫瘤中可見顯著增加血流量。增強(qiáng)灌注CBF圖像中，腫瘤一樣表現(xiàn)為高灌注血流量。3DASL與增強(qiáng)灌注CBF之間對(duì)照良好。頭部asl灌注成像第22頁Discovery MR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像病例，3D ASL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)大腦半球基礎(chǔ)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，CB

18、F為正常表現(xiàn)，MTT圖像中對(duì)應(yīng)區(qū)域經(jīng)過時(shí)間延長。分析：增強(qiáng)PERFUSION無法反應(yīng)側(cè)枝循環(huán)形成后腦實(shí)質(zhì)直接灌注情況，增強(qiáng)PERFUSION抵達(dá)時(shí)間與3DASL對(duì)應(yīng)很好。CBF 3DASL3D TOF MRACBF PerfusionArrival Time PerfusionT2Flair頭部asl灌注成像第23頁Discovery MR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像病例，3D ASL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)基礎(chǔ)正常，MTT僅略有改變，TTP圖像中對(duì)應(yīng)區(qū)域達(dá)峰時(shí)間延長，CBF圖像對(duì)應(yīng)區(qū)域血流量下降，表現(xiàn)與3DASL類似，但無3DASL顯著。3D TOF MRACBF 3DASLCBV, CBF, MTT, TTP頭部asl灌注成像第24頁Discovery MR750三維動(dòng)脈自旋標(biāo)識(shí)成像病例，3D ASLCBV 3DASLCBV PerfusionMTT PerfusionCBF PerfusionT1 +C血管畸形，3DASL與PERFUSION對(duì)照觀察常規(guī)T1增強(qiáng)圖像中可見左頂葉異常血