头部ASL灌注成像

1GEHealthcareDiscoveryMR750DISCOVERYMR750全脑三维动脉自旋标记成像3DASLMRApplicationTeam,ChinaInternalUseOnly*GEHealthcareDiscoveryMR750w动脉自旋标记成像•ASL基本概念•2DFAIR介绍•3DASL原理•3DASL&PWI比较•3DASL临床应用和病例MR750动脉自旋标记成像原理，ArterialSpinLabeling动脉自旋标记ASL成像，是一种完全无创的、不需注射造影剂的灌注成像方法，临床应用广泛。动脉自旋标记成像，是对在成像平面的上游血液进行标记使其自旋弛豫状态改变，待被标记的血流对组织灌注后进行成像。两组对比图像：标记像，成像区包含静态组织和流入组织的标记血液信息。非标记像，对成像区进行的非标记血液成像，同样包括静态背景组织信息。灌注像=标记像-非标记像灌注像注：1994年，Edelman等首次提出EPI-STAR动脉自旋标记成像技术。DiscoveryMR750动脉自旋标记成像分类，ArterialSpinLabeling动脉自旋标记ASL成像，是一种完全无创的、不需注射造影剂的灌注成像方法，临床应用广泛。动脉自旋标记成像，根据流动血液标记方式不同分为两类：连续式，CASL，连续标记相应层面近端的动脉血液，被标记的血液连续流入组织。脉冲式，PASL，使用选择性的射频脉冲，脉冲式地标记成像层面近端的一个厚块中的血液，等一段时间使标记的血液与组织充分混合，然后成像。连续式脉冲式DiscoveryMR750动脉自旋标记成像分类，ArterialSpinLabeling动脉自旋标记ASL成像，GE提供FAIR（科研模式）、3DASL（临床模式）两种成像和后处理技术。脉冲式动脉自旋标记成像，根据标记脉冲的对称与否分为：对称式，血流敏感性的交替反转恢复（FAIR）、UNFAIR、FAIRER、FAIREST等。非对称式，信号靶向交替射频（STAR）、PICORE、TILT、QUIPSS、DIPLOMA等。连续式脉冲式DiscoveryMR750动脉自旋标记成像定量，ArterialSpinLabeling动脉自旋标记ASL成像，GE提供FAIR（科研模式）、3DASL（临床模式）两种成像和后处理技术。脉冲式动脉自旋标记成像，理论上可以得到三个血液动力学参数：•血流量BF（用于临床定量指标）•血容量BV（科研理论）•平均通过时间MTT（科研理论）FAIR3DASLDiscoveryMR750EurNeurol2010;64:21–26动脉自旋标记成像，2DFAIRFAIR成像过程与后处理：•基于GREEPI序列。•第一次采样，使用选择性翻转脉冲，间隔一段时间后，对相应层面成像，包含血液灌注的信息。•第二次采样，使用非选择性翻转脉冲，间隔一段时间后，对相应层面成像，不包含血液灌注的信息。标记像-非标记像=灌注像DiscoveryMR750MRA可见左侧大脑中动脉闭塞，侧枝循环血管形成；FAIR血流量CBF图像中显示相应区域血流量下降，而大脑皮层侧枝循环形成区域血流量增加。MRAFAIR动脉自旋标记成像，2DFAIRDiscoveryMR750Perfusion+CFAIR增强灌注图像中可见实质性肿瘤血流量明显增加，而FAIR血流量图像与增强灌注区域对应良好。全脑三维动脉自旋标记介绍，3DASLFDA认证，OnlyinGE3DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling对流入动脉血液进行连续标记，待标记血液流入脑组织后，进行全脑三维快速成像，对比非标记成像，测量全脑血流量变化。成像特点：•良好的SAR值控制，1.5秒1000次标记脉冲。•基于FSE序列，图像伪影小。•三维成像扫描范围广，图像信噪比高。•螺旋状K空间填充，扫描速度快。•连续标记，动脉血液标记效率高。•背景抑制优化，突出血流量信息。DiscoveryMR7503DASLCBF(ml/100g/min)注：Siemens与Philips均为基于EPI序列的二维脉冲式ASL。全脑三维动脉自旋标记成像原理，3DASLDiscoveryMR750ArterialInflowVenousOutflowSpatiallySelectiveInversionTissueInvertedSpins3DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling对流入动脉血液进行连续标记，待标记血液流入脑组织后，进行全脑三维快速成像，对比非标记成像，测量全脑血流量变化。成像过程：•对流入动脉血液连续标记。•被标记的动脉血液进入脑实质，与组织交换。•被标记的血液降低脑组织质子信号强度。•优化背景组织抑制，消除静脉干扰。•标记与非标记组两次分别采集，全脑三维成像。•两组图像进行减影，得到血流灌注图像。FDA认证，OnlyinGE全脑三维动脉自旋标记成像方法，3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling3DFSESpiralechotrain标记+背景抑制非标记+背景抑制3DFSESpiralechotrainLabelimageControlimageCBFimage全脑三维定位CBF后处理三维动脉自旋标记脉冲序列，3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling3DSpiralFSEechotrainPulsedContinuousprep+BSsat+backgroundsuppressionrf1rf2presatselectiveinversionlabelingRFGzGyGxLabelingControlLabelingandControlPulse三维动脉自旋标记扫描参数，3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling扫描参数：•全脑三维轴位定位•4x4x4mm分辨率•SPIRAL采集•两次采集：标记组与非标记组翻转时间与重复时间：•脑血流速度快，使用更短PLD时间（1-1.5s）•脑血液速度慢，使用较长PLD时间（1.5-2.5s）•PLD延长，SNR下降SpiralK-Space临床应用灌注技术的比较，ASL和PWIDiscoveryMR7503DASL2DPWI1直接反映组织灌注反映高浓度通过血管时的磁敏感效应，大分子造影剂无法通过血脑屏障。2不需要造影剂需要造影剂高压注射器团注3操作简单易行，重复性好操作复杂，随访麻烦4FDA无FDA5半定量CBF，与PWI相关性好半定量CBF，CBV，MTT，TTP6可采用GRE或FSE序列，磁敏感伪影小；并且SPIRAL采集可减轻运动伪影。必须使用EPI序列，磁敏感伪影重三维动脉自旋标记临床应用，3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling3DASL应用优势：1.使用方便，信噪比高，伪影小，可以减轻运动伪影。2.2DFAIR或EPISTAR灌注稳定性差，临床应用不稳定。3.增强灌注扫描可操作性差，随访应用不方便。临床应用：1.脑占全身重量的2％，但脑血流量相当于心输出量的15%（750ml/min)。2.耗氧量大，占全身耗氧量的20％3.氧依赖性高，耐氧性最差，缺乏有效的无氧代谢机制。4.对运动伪影敏感，运动所导致的像素信号改变会远远大于灌注所导致的信号改变。5.脉冲式标记信噪比低但能减少SAR值，连续式标记信噪比高但对于系统硬件要求高。三维动脉自旋标记临床应用，3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling注意事项：1.增强扫描后不能做3DASL。2.不适用于矢状或冠状面扫描。3.扫描分辨率不能过高，否则信噪比过低。4.假牙等金属的存在会影响动脉血流标记。临床应用：•脑血管疾病：儿童，新生儿，甚至胎儿。•脑血管疾病：缺血，梗塞，血管畸形。•肿瘤性疾病，恶性肿瘤分级。•慢性退行性改变：AD，Parkinson’sDisease。•感染或炎症性疾病。•癫痫。•随访。三维动脉自旋标记成像病例，3DASLDiscoveryMR750T1Flair,T2FSEDWI,b=3000CBVPerfusion+CCBFPerfusion+C颅内占位，3DASL与PERFUSION对照观察常规T1T2图像中右颞叶占位肿块，中央液体坏死信号，瘤周大范围水肿，高b值弥散图像可见肿瘤实质与正常脑实质对比更好。3DASL图像中，实质肿块血流量增加，水肿区域血液量减低，增强灌注图像中可见实质性肿瘤血流量明显增加，3DASL血流量图像与增强灌注区域对应良好。而CBV中，肿块实质血液量未见明显增加。3DASLCBF三维动脉自旋标记成像病例，3DASLDiscoveryMR750T1+CCBVPerfusion+CCBFPerfusion+C右侧额叶占位常规T1增强表现与3DASLCBF对应良好。3DASLCBFCBF3DASL左中颅窝脑膜瘤常规T1增强表现与3DASLCBF、增强灌注CBF对应良好。DiscoveryMR750三维动脉自旋标记成像病例，3DASLT1FLAIRCBF3DASLT1FSPGR+CCBFPerfusion颅内占位术后复查，3DASL与PERFUSION对照观察T1平扫及增强图像，未见明显异常肿块影。3DASL对照PERFUSION血流量图，均未发现血流量异常增加区域，两者对照良好。3DASLCBFCourtesy:DrTanenbaum,Mt.SinaiSchoolofMedicine,USABRAVO+CCubeT2CubeT2FLAIRDiscoveryMR750三维动脉自旋标记成像病例，3DASL胶质瘤术后复查，3DASL与常规扫描CUBET2和T2FLAIR可见手术区域大片水肿信号。T1BRAVO增强扫描未见明显强化肿块形成。3DASL流量图，相应区域血流量下降，未发现血流量异常增加区域。DiscoveryMR750三维动脉自旋标记成像病例，3DASLT2FLAIRADCDWIb=1000CBF3DASL59岁男性，发热一周，突然失语T2左颞叶片状高信号，无明确边界，DWI呈高信号，ADC值下降，而3DASLCBF图像中病变区域血流量明显增强，因此怀疑感染性病变（HSV-1encephalitis）。Courtesy:DrZaharchuk,Stanford,USandDrRichardWatts,NZDiscoveryMR750三维动脉自旋标记成像病例，3DASLT2FSEPerfusionCBF3DASLCBF女性49岁，AVM，3DASL与PERFUSION对照常规T2图像中，左侧侧脑室后角可见片状混杂信号，中心多发流空低信号，伴周围水肿。3DASL的CBF血流量图像中，肿瘤中可见明显增加的血流量。增强灌注CBF图像中，肿瘤同样表现为高灌注血流量。3DASL与增强灌注CBF之间对照良好。DiscoveryMR750三维动脉自旋标记成像病例，3DASL右侧大脑中动脉闭塞，3DASL与增强PERFUSION对照观察T2Flair图像，左侧基底节多发软化灶，右侧大脑半球基本正常。MRA图像，右侧大脑中动脉闭塞，对应区域3DASL图像中脑血流量下降。而增强PERFSUION图像中，CBF为正常表现，MTT图像中相应区域通过时间延长。分析：增强PERFUSION无法反映侧枝循环形成后脑实质直接灌注的情况，增强PERFUSION到达时间与3DASL对应较好。CBF3DASL3DTOFMRACBFPerfusionArrivalTimePerfusionT2FlairDiscoveryMR750三维动脉自旋标记成像病例，3DASL右侧大脑中动脉闭塞，3DASL与