磁共振灌注检查技术及临床应用(一)课件

磁共振灌注检查技术

及临床应用（一）首都医科大学附属北京天坛医院主讲人：孙胜军磁共振灌注检查技术首都医科大学附属北京天坛医院主讲人：孙胜军1磁共振灌注技术（第一部分）磁共振灌注技术（第一部分）2MR灌注成像

生理学定义：血流通过毛细血管网将氧和营养物质输送给组织细胞

影像学观察：通过动态扫描监测毛细血管内对比剂流过组织的过程，称为灌注扫描。MR灌注成像生理学定义：血流通过毛细血管网将氧和营3

Perfusion

MR

Imaging

是用来评价组织微循环状态的一种MR检查手段

DSC（Dynamic

Suseptibility

Contrast

Enhancement）

DCE（Dynamic

Contrast-Enhanced

）

ASL（

Artery

Spin

Labeling

）需注射对比剂不需注射对比剂 PerfusionMRImagingDSC（4PWI成像毛细血管特点DSC（dynamic

suseptibility

contrastenhancement）血脑屏障完整DCE（dynamic

contrast

enhancement）毛细血管通透性ASL（artery

spin

labling）动脉自旋标记PWI成像毛细血管特点DSC（dynamicsusept5DSC动态磁敏感增强

DSC（Dynamic

Suseptibility

Contrast

Enhancement）

需用注射对比剂，快速静脉团注对比剂，快速扫描

依据时间-信号强度曲线，获得血流动力学参数相对值

对比剂无循环缺失及渗漏，磁敏感信号强度成比例改变

忽略BBB破坏对信号强度的影响，应用长TR时间，小翻转角，减少饱和，T2

（T2*）失相位信号改变

图像采集时间约2分钟

rCBV、rCBF、MTT、TTPDSC动态磁敏感增强DSC（DynamicSus6脑灌注参数图

脑灌注图像的理论基础

核医学放射性示踪剂稀释原理

中心容积定律（Central

Volume

principle）rMTT

=

rCBV/rCBF脑灌注参数图脑灌注图像的理论基础核医学放7rCBV=KR2*（t）dt

脑灌注参数图

rCBF（regional

cerebral

blood

flow）局部脑血流量，单位时间内流经一定

量脑组织血管结构内的血流量，血流量越小，脑组织的血流量低，

rCBF=Cmax（曲线下最大高度）（ml/100g/min）

rCBV（regional

cerebral

volume）局部脑血容量，是存在于一定量脑组织血

管结构内的血容量，根据时间-密度曲线下方封闭的面积计算得出（ml/100g）rCBV=KR2*（t）dt 脑灌注参数图8

MTT（mean

transit

time）平均通过时间，是指对比剂开始注射，时间-密度

曲线下降最高值至一半的时间，反映的是毛细血管血流通畅情况（second）

TTP（time

to

peak）达峰时间，对比剂浓度达到最高浓度的时间，时间越长，血流达到脑组织的时间约慢（second）*

注：血管狭窄时间参数延长侧枝代偿时间参数延长脑灌注参数图MTT（meantransittime）平均通9DSC检查技术

开通静脉18-20号连接管，使用高压注射器

0.1mmol/kg对比剂用量，1/4-1/3总剂量预负荷以便减少对比剂渗漏引起T1效应

5分钟过后，以3-5mL/s注入对比剂，20mL生理盐水跟入

T2*加权的GRE

EPI序列，参数TR/TE/α

=

2000/50/35°或者T2加权的SE

EPI序列，参数TR/TE/α

=

1500/30/90°DSC检查技术开通静脉18-20号连接管，使用高压10组织的时间-信号强度曲线相关参数：rCBF（regional

Cerebral

Blood

Volume）ml/min/100grCBF（

regional

Cerebral

Blood

Flow）ml/100gMTT（Mean

Transit

Time）minTTP

（Time

to

Peck）min组织的时间-信号强度曲线相关参数：ml/min/100g11正常脑MR灌注表现rCBV皮层＞基底节＞白质MTT白质＞基底节＞皮层正常脑MR灌注表现rCBV皮层＞基底节＞白质12DCE动态对比增强

DCE（Dynamic

Contrast-Enhanced

）

评价血管内皮毛细血管通透性，血管形态及血管性质

需用注射对比剂，T1缩短效应后的T1WI

图像采集需要5-10分钟

监测抗肿瘤血管药物的药效，指导活检的高活性区域，区分治疗反应/肿瘤复发DCE动态对比增强DCE（DynamicCont13Perfusion

kinetics

in

human

brain

tumor

withDCE-MRI

derived

model

and

CFD

analysisPerfusionkineticsinhumanbr14Perfusion

kinetics

in

human

brain

tumor

with

DCE-MRI

derived

model

and

CFD

analysisPerfusionkineticsinhumanbr15

在行T1扫描成像之前或T1扫描的过程中，静脉注入对比剂，利用快速成像技术，

获得DCE图像，即目标组织测得的MR信号强度随着对比剂分布浓度的变化曲线

参数模型可定量评价对比剂在组织中的灌注，估算组织微环境相关的定量评价指标，如Ktrans、Kep、Ve等

非参数模型的处理方法即直接从时间-信号强度曲线中基于信号强度测量相关参数，但无法定量反映毛细血管通透性、血流灌注量等生理信息。DCE后处理技术（参数模型及非参数模型）在行T1扫描成像之前或T1扫描的过程中，静脉注入对比16磁共振灌注检查技术及临床应用(一)课件17DCE灌注参数

血流灌注强度及血管通透性

Ktrans

容积转移常数

Kep

速率常数

Ve

血管外、细胞外容积比

Ve

=

Ktrans/KepDCE灌注参数血流灌注强度及血管通透性V18DCE检查技术DCE检查技术19Ktrans

反映对比剂从血管内血浆空间渗漏至细胞外间隙（EES）的速率

与单位体积血流量、局部微血管渗透性及微血管床的表面积相关

直接反映局部组织中血管渗透性的高低

在肿瘤中，与血脑屏障的破坏程度相关Kep

反映对比剂从细胞外间隙（EES）返回血管内血浆空间的速率

综合考虑Ktrans和Kep可得到肿瘤内对比剂的转运及分配

对于评价化疗药物的血液动力学改变具有重要意义Ve

代表血管外细胞外容积分数，Ve增大代表血管外细胞外间隙的扩大

与局部组织细胞的坏死程度相关

反映了肿瘤组织的分化和坏死程度。定量参数的含义解读Ktrans反映对比剂从血管内血浆空间渗漏至细胞外间20脑毛细血管BBB+血管内皮紧密连接脑原发恶性淋巴瘤BBB破坏脑毛细血管BBB+血管内皮紧密连接脑原发恶性淋巴瘤BBB破坏21磁共振灌注检查技术及临床应用(一)课件22ASL概述

ASL（Arterial

Spin-Labeled

）动脉自旋标记技术20多年前开始

是一种可以利用内源性对比剂得到脑血流量量化指标的磁共振检查方法

检查技术逐渐成熟，技术方法不断进步

临床应用逐渐广泛，具有优势

亟待提高认识、推广普及ASL概述ASL（ArterialSpin-La23ASL检查技术

ASL（Arterial

Spin-Labeled

）动脉自旋标记

无需注射对比剂，内源性水分子对比剂

通过血管用射频磁标记水分子

被标记的水分子流到组织后会减低信号强度

脉冲标记与为标记的图像采集后相减

通过数学模型运算得到相关参数图

图像采集需要3-5分钟ASL检查技术ASL（ArterialSpin-24

关于硬件

：1.5T、3T磁共振，多通道线圈

ASL检查方法：PASL/CASL/PCASL

标记至获取图像的时间：TI（Inversion

Time）、PLD（Pulse

Labling

Duration）

背景噪声的抑制方法：移动/静止

图像读取方法

：2D/3D，推荐3D读取，血管抑制方法的应用

后处理方法

：根据不同的标记方法，计算CBF

临床应用

：图像的解读ASL检查技术关于硬件：1.5T、3T磁共振，多通道线圈25Pulsed

and

Continuous

LabelingPseudocontinuous

LableingPulsedandContinuousLabeling26磁共振灌注检查技术及临床应用(一)课件27at

a

single

postlabeling

delay

(PLD)atasinglepostlabelingdelay28磁共振灌注检查技术及临床应用(一)课件29判断ASL检查质量步骤

PCASL扫描，注意低效标定，结合MRA观察血管走行及willis环表现状态

注意灰质CBF值，个体之间差异，自身血管状态导致差异，一般灰质

CBF=40-100mL/min/100mL，除病理改变减低外可发生在标定、移动伪影

检查移动伪影

注意血管内伪影

检查分水岭区异常表现判断ASL检查质量步骤PCASL扫描，注意低效标定30外科金属夹，导致右侧颈内动脉分布区CBF减低外科金属夹，导致右侧颈内动脉分布区CBF减低31磁共振灌注检查技术及临床应用(一)课件32感谢聆听感谢聆听33磁共振灌注检查技术

及临床应用（一）首都医科大学附属北京天坛医院主讲人：孙胜军磁共振灌注检查技术首都医科大学附属北京天坛医院主讲人：孙胜军34磁共振灌注技术（第一部分）磁共振灌注技术（第一部分）35MR灌注成像

生理学定义：血流通过毛细血管网将氧和营养物质输送给组织细胞

影像学观察：通过动态扫描监测毛细血管内对比剂流过组织的过程，称为灌注扫描。MR灌注成像生理学定义：血流通过毛细血管网将氧和营36

Perfusion

MR

Imaging

是用来评价组织微循环状态的一种MR检查手段

DSC（Dynamic

Suseptibility

Contrast

Enhancement）

DCE（Dynamic

Contrast-Enhanced

）

ASL（

Artery

Spin

Labeling

）需注射对比剂不需注射对比剂 PerfusionMRImagingDSC（37PWI成像毛细血管特点DSC（dynamic

suseptibility

contrastenhancement）血脑屏障完整DCE（dynamic

contrast

enhancement）毛细血管通透性ASL（artery

spin

labling）动脉自旋标记PWI成像毛细血管特点DSC（dynamicsusept38DSC动态磁敏感增强

DSC（Dynamic

Suseptibility

Contrast

Enhancement）

需用注射对比剂，快速静脉团注对比剂，快速扫描

依据时间-信号强度曲线，获得血流动力学参数相对值

对比剂无循环缺失及渗漏，磁敏感信号强度成比例改变

忽略BBB破坏对信号强度的影响，应用长TR时间，小翻转角，减少饱和，T2

（T2*）失相位信号改变

图像采集时间约2分钟

rCBV、rCBF、MTT、TTPDSC动态磁敏感增强DSC（DynamicSus39脑灌注参数图

脑灌注图像的理论基础

核医学放射性示踪剂稀释原理

中心容积定律（Central

Volume

principle）rMTT

=

rCBV/rCBF脑灌注参数图脑灌注图像的理论基础核医学放40rCBV=KR2*（t）dt

脑灌注参数图

rCBF（regional

cerebral

blood

flow）局部脑血流量，单位时间内流经一定

量脑组织血管结构内的血流量，血流量越小，脑组织的血流量低，

rCBF=Cmax（曲线下最大高度）（ml/100g/min）

rCBV（regional

cerebral

volume）局部脑血容量，是存在于一定量脑组织血

管结构内的血容量，根据时间-密度曲线下方封闭的面积计算得出（ml/100g）rCBV=KR2*（t）dt 脑灌注参数图41

MTT（mean

transit

time）平均通过时间，是指对比剂开始注射，时间-密度

曲线下降最高值至一半的时间，反映的是毛细血管血流通畅情况（second）

TTP（time

to

peak）达峰时间，对比剂浓度达到最高浓度的时间，时间越长，血流达到脑组织的时间约慢（second）*

注：血管狭窄时间参数延长侧枝代偿时间参数延长脑灌注参数图MTT（meantransittime）平均通42DSC检查技术

开通静脉18-20号连接管，使用高压注射器

0.1mmol/kg对比剂用量，1/4-1/3总剂量预负荷以便减少对比剂渗漏引起T1效应

5分钟过后，以3-5mL/s注入对比剂，20mL生理盐水跟入

T2*加权的GRE

EPI序列，参数TR/TE/α

=

2000/50/35°或者T2加权的SE

EPI序列，参数TR/TE/α

=

1500/30/90°DSC检查技术开通静脉18-20号连接管，使用高压43组织的时间-信号强度曲线相关参数：rCBF（regional

Cerebral

Blood

Volume）ml/min/100grCBF（

regional

Cerebral

Blood

Flow）ml/100gMTT（Mean

Transit

Time）minTTP

（Time

to

Peck）min组织的时间-信号强度曲线相关参数：ml/min/100g44正常脑MR灌注表现rCBV皮层＞基底节＞白质MTT白质＞基底节＞皮层正常脑MR灌注表现rCBV皮层＞基底节＞白质45DCE动态对比增强

DCE（Dynamic

Contrast-Enhanced

）

评价血管内皮毛细血管通透性，血管形态及血管性质

需用注射对比剂，T1缩短效应后的T1WI

图像采集需要5-10分钟

监测抗肿瘤血管药物的药效，指导活检的高活性区域，区分治疗反应/肿瘤复发DCE动态对比增强DCE（DynamicCont46Perfusion

kinetics

in

human

brain

tumor

withDCE-MRI

derived

model

and

CFD

analysisPerfusionkineticsinhumanbr47Perfusion

kinetics

in

human

brain

tumor

with

DCE-MRI

derived

model

and

CFD

analysisPerfusionkineticsinhumanbr48

在行T1扫描成像之前或T1扫描的过程中，静脉注入对比剂，利用快速成像技术，

获得DCE图像，即目标组织测得的MR信号强度随着对比剂分布浓度的变化曲线

参数模型可定量评价对比剂在组织中的灌注，估算组织微环境相关的定量评价指标，如Ktrans、Kep、Ve等

非参数模型的处理方法即直接从时间-信号强度曲线中基于信号强度测量相关参数，但无法定量反映毛细血管通透性、血流灌注量等生理信息。DCE后处理技术（参数模型及非参数模型）在行T1扫描成像之前或T1扫描的过程中，静脉注入对比49磁共振灌注检查技术及临床应用(一)课件50DCE灌注参数

血流灌注强度及血管通透性

Ktrans

容积转移常数

Kep

速率常数

Ve

血管外、细胞外容积比

Ve

=

Ktrans/KepDCE灌注参数血流灌注强度及血管通透性V51DCE检查技术DCE检查技术52Ktrans

反映对比剂从血管内血浆空间渗漏至细胞外间隙（EES）的速率

与单位体积血流量、局部微血管渗透性及微血管床的表面积相关

直接反映局部组织中血管渗透性的高低

在肿瘤中，与血脑屏障的破坏程度相关Kep

反映对比剂从细胞外间隙（EES）返回血管内血浆空间的速率

综合考虑Ktrans和Kep可得到肿瘤内对比剂的转运及分配

对于评价化疗药物的血液动力学改变具有重要意义Ve

代表血管外细胞外容积分数，Ve增大代表血管外细胞外间隙的扩大

与局部组织细胞的坏死程度相关

反映了肿瘤组织的分化和坏死程度。定量参数的含义解读Ktrans反映对比剂从血管内血浆空间渗漏至细胞外间53脑毛细血管BBB+血管内皮紧密连接脑原发恶性淋巴瘤BBB破坏脑毛细血管BBB+血管内皮紧密连接脑原发恶性淋巴瘤BBB破坏54磁共振灌注检查技术及临床应用(一)课件55ASL概述

ASL（Arterial

Spin-Labeled

）动脉自旋标记技术20多年前开始

是一种可以利用内源性对比剂得到脑血流量量化指标的磁共振检查方法

检查技术逐渐成熟，技术方法不断进步

临床应用逐渐广泛，具有优势

亟待提高认识、推广普及ASL概述ASL（ArterialSpin-La56ASL检查技术

ASL（Arterial

Spin-Labeled

）动脉自旋标记

无需注射对比剂，内源性水分子对比剂

通