头部asl灌注成像

1、头部asl灌注成像头部asl灌注成像第1页*GE HealthcareDiscovery MR750w动脉自旋标识成像ASL基础概念2D FAIR介绍3D ASL原理3D ASL & PWI比较3D ASL临床应用和病例MR750头部asl灌注成像第2页动脉自旋标识成像原理，Arterial Spin Labeling动脉自旋标识ASL成像，是一个完全无创、不需注射造影剂灌注成像方法，临床应用广泛。动脉自旋标识成像，是对在成像平面上游血液进行标识使其自旋弛豫状态改变，待被标识血流对组织灌注后进行成像。两组对比图像：标识像，成像区包含静态组织和流入组织标识血液信息。非标识像，对成像区进行非标识血

2、液成像，一样包含静态背景组织信息。灌注像 = 标识像 - 非标识像灌注像注：1994年，Edelman等首次提出EPI-STAR动脉自旋标识成像技术。Discovery MR750头部asl灌注成像第3页动脉自旋标识成像分类，Arterial Spin Labeling动脉自旋标识ASL成像，是一个完全无创、不需注射造影剂灌注成像方法，临床应用广泛。动脉自旋标识成像，依据流动血液标识方式不一样分为两类：连续式，CASL，连续标识对应层面近端动脉血液，被标识血液连续流入组织。脉冲式，PASL，使用选择性射频脉冲，脉冲式地标识成像层面近端一个厚块中血液，等一段时间使标识血液与组织充分混合，然后成像

3、。连续式脉冲式Discovery MR750头部asl灌注成像第4页动脉自旋标识成像分类，Arterial Spin Labeling动脉自旋标识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。脉冲式动脉自旋标识成像，依据标识脉冲对称是否分为：对称式，血流敏感性交替反转恢复（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Discovery MR750头部asl灌注成像第5页动脉自旋标识成像定量，Arterial Spin Labeling

4、动脉自旋标识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。脉冲式动脉自旋标识成像，理论上能够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）平均经过时间MTT（科研理论）FAIR3DASLDiscovery MR750Eur Neurol ;64:2126头部asl灌注成像第6页动脉自旋标识成像，2D FAIRFAIR成像过程与后处理：基于GRE EPI序列。第一次采样，使用选择性翻转脉冲，间隔一段时间后，对对应层面成像，包含血液灌注信息。第二次采样，使用非选择性翻转脉冲，间隔一段时间后，对对应层面成像，不包含血液灌注信息。标

5、识像 - 非标识像 = 灌注像Discovery MR750头部asl灌注成像第7页MRA可见左侧大脑中动脉闭塞，侧枝循环血管形成；FAIR血流量CBF图像中显示对应区域血流量下降，而大脑皮层侧枝循环形成区域血流量增加。MRAFAIR动脉自旋标识成像，2D FAIRDiscovery MR750Perfusion +CFAIR增强灌注图像中可见实质性肿瘤血流量显著增加，而FAIR血流量图像与增强灌注区域对应良好。头部asl灌注成像第8页全脑三维动脉自旋标识介绍，3D ASLFDA认证，Only in GE3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Label

6、ing对流入动脉血液进行连续标识，待标识血液流入脑组织后，进行全脑三维快速成像，对比非标识成像，测量全脑血流量改变。成像特点：良好SAR值控制，1.5秒1000次标识脉冲。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。连续标识，动脉血液标识效率高。背景抑制优化，突出血流量信息。Discovery MR7503D ASL CBF (ml/100g/min)注：Siemens与Philips均为基于EPI序列二维脉冲式ASL。头部asl灌注成像第9页全脑三维动脉自旋标识成像原理，3D ASLDiscovery MR750Arterial InflowV

7、enous OutflowSpatiallySelectiveInversionTissueInverted Spins3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling对流入动脉血液进行连续标识，待标识血液流入脑组织后，进行全脑三维快速成像，对比非标识成像，测量全脑血流量改变。成像过程：对流入动脉血液连续标识。被标识动脉血液进入脑实质，与组织交换。被标识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。标识与非标识组两次分别采集，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，Only in GE头部asl灌注成像第10页

8、全脑三维动脉自旋标识成像方法，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling3DFSE Spiral echo train标识 + 背景抑制非标识 + 背景抑制3DFSE Spiral echo trainLabel imageControl imageCBF image全脑三维定位CBF后处理头部asl灌注成像第11页三维动脉自旋标识脉冲序列，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头部asl灌注成像第12页三维动脉自旋标识扫描参数，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling扫描参数：全脑三维轴位定位4x4x4mm分辨率SPIRAL采集两次采集：标识组与非标识组

10、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Spiral K-Space头部asl灌注成像第13页临床应用灌注技术比较，ASL和PWIDiscovery MR7503D ASL2D PWI1直接反应组织灌注反应高浓度经过血管时磁敏感效应，大分子造影剂无法经过血脑屏障。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可采取GRE或FSE序列，磁敏感伪影小；而且SPIRAL采集可减轻运

11、动伪影。必须使用EPI序列，磁敏感伪影重头部asl灌注成像第14页三维动脉自旋标识临床应用，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling3DASL应用优势：使用方便，信噪比高，伪影小，能够减轻运动伪影。2D FAIR或EPISTAR灌注稳定性差，临床应用不稳定。增强灌注扫描可操作性差，随访应用不方便。临床应用：脑占全身重量2，但脑血流量相当于心输出量15%（750ml/min)。耗氧量大，占全身耗氧量20氧依赖性高，耐氧性最差，缺乏有效无氧代谢机制。对运动伪影敏感，运动所造成像素信号改变会远远大于灌注

12、所造成信号改变。脉冲式标识信噪比低但能降低SAR值，连续式标识信噪比高但对于系统硬件要求高。头部asl灌注成像第15页三维动脉自旋标识临床应用，3D ASLDiscovery MR7503D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling注意事项：增强扫描后不能做3DASL。不适合用于矢状或冠状面扫描。扫描分辨率不能过高，不然信噪比过低。假牙等金属存在会影响动脉血流标识。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，Parkinsons Disease。感染或炎症性疾病

13、。癫痫。随访。头部asl灌注成像第16页三维动脉自旋标识成像病例，3D ASLDiscovery MR750T1Flair, T2FSEDWI, b=3000CBV Perfusion +CCBF Perfusion +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加好。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显著增加，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显著增加。3DASL CBF头部as

14、l灌注成像第17页三维动脉自旋标识成像病例，3D ASLDiscovery MR750T1+CCBV Perfusion +CCBF Perfusion +C右侧额叶占位常规T1增强表现与3DASL CBF对应良好。3DASL CBFCBF 3DASL左中颅窝脑膜瘤常规T1增强表现与3DASL CBF、增强灌注CBF对应良好。头部asl灌注成像第18页Discovery MR750三维动脉自旋标识成像病例，3D ASLT1FLAIRCBF 3DASLT1FSPGR +CCBF Perfusion颅内占位术后复查，3DASL与PERFUSION对照观察T1平扫及增强图像，未见显著异常肿块影。3D

15、ASL对照PERFUSION血流量图，均未发觉血流量异常增加区域，二者对照良好。头部asl灌注成像第19页3D ASL CBFCourtesy: Dr Tanenbaum, Mt. Sinai School of Medicine, USABRAVO +CCube T2Cube T2 FLAIRDiscovery MR750三维动脉自旋标识成像病例，3D ASL胶质瘤术后复查，3DASL与常规扫描CUBE T2和T2FLAIR可见手术区域大片水肿信号。T1BRAVO增强扫描未见显著强化肿块形成。3DASL流量图，对应区域血流量下降，未发觉血流量异常增加区域。头部asl灌注成像第20页Disco

16、very MR750三维动脉自旋标识成像病例，3D ASLT2FLAIRADCDWI b=1000CBF 3DASL59岁男性，发烧一周，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3DASL CBF图像中病变区域血流量显著增强，所以怀疑感染性病变（ HSV-1 encephalitis ）。头部asl灌注成像第21页Courtesy: Dr Zaharchuk, Stanford, US and Dr Richard Watts, NZDiscovery MR750三维动脉自旋标识成像病例，3D ASLT2FSEPerfusion CBF3DASL CBF女性4

17、9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。3DASLCBF血流量图像中，肿瘤中可见显著增加血流量。增强灌注CBF图像中，肿瘤一样表现为高灌注血流量。3DASL与增强灌注CBF之间对照良好。头部asl灌注成像第22页Discovery MR750三维动脉自旋标识成像病例，3D ASL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，右侧大脑半球基础正常。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，CB

18、F为正常表现，MTT图像中对应区域经过时间延长。分析：增强PERFUSION无法反应侧枝循环形成后脑实质直接灌注情况，增强PERFUSION抵达时间与3DASL对应很好。CBF 3DASL3D TOF MRACBF PerfusionArrival Time PerfusionT2Flair头部asl灌注成像第23页Discovery MR750三维动脉自旋标识成像病例，3D ASL右侧大脑中动脉闭塞，3DASL与增强PERFUSION对照观察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。增强PERFSUION图像中，CBV表现基础正常，MTT仅略有改变，TTP图像中对应区域达峰时间延长，CBF图像对应区域血流量下降，表现与3DASL类似，但无3DASL显著。3D TOF MRACBF 3DASLCBV, CBF, MTT, TTP头部asl灌注成像第24页Discovery MR750三维动脉自旋标识成像病例，3D ASLCBV 3DASLCBV PerfusionMTT PerfusionCBF PerfusionT1 +C血管畸形，3DASL与PERFUSION对照观察常规T1增强图像中可见左顶叶异常血