动脉自旋标记脑灌注成像后处理流程

本标准适用于超导磁共振设备动脉自旋标记脑灌注成像扫描文件后处理。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T16260.2-2006软件工程产品质量第2部分：外部度量GB/T16260.3-2006软件工程产品质量第3部分：内部度量GB/T16260.4-2006软件工程产品质量第4部分：使用质量的度量GB/T17544-1998信息技术软件包质量要求和测试GB/T18492-2001信息技术系统及软件完整性级别GB/T25000.51-2016软件工程软件产品质量要求与评价(SquaRE)商业现货(COTS)软件产品的质量要求和测试细则YY/T0664-2008医疗器械软件软件生存周期过程YY/T1406.1-2016医疗器械软件第1部分YY/T0316应用于医疗器械软件的指南《医疗器械网络安全注册技术审查指导原则》3术语和定义3.1脑灌注（Cerebralperfusion）颅内血流从动脉向毛细血管网灌注，再汇入到静脉的过程。3.2脑灌注成像（Cerebralperfusionimaging）对选定感兴趣层面进行连续动态扫描，获得所选层面的每一像素的时间密度曲线，并通过数学模型处理得到：脑血流容量、脑血流流量、对比剂平均通过时间、对比剂峰值时间等血流动力学参数和灌注图像表现，评价脑组织的灌注状态，是一种功能成像。3.3标记时间（Labelduration）ASL序列标记脉冲持续的时间。3.4重复时间（Repetitiontime，TR）两个激发脉冲间的间隔时间。3.5回波时间（Echotime，TE）在激励射频脉冲作用后，从横向磁化强度最初产生到接收信号间的时间间隔。3.6动脉自旋标记（Arterialspinlabeling,ASL）以动脉血的水质子作为内源性示踪剂，获取组织血流灌注信息的成像技术。3.7标记像（Labelimage）被标记的血液质子流入信号采集区，此时进行信号采集得到的图像。3.8对照像（Controlimage）通过连续两次相反标记而形成无标记结果的血液质子流入信号采集区，此时进行信号采集得到的图像。3.9连续式动脉自旋标记（ContinuousASL,CASL）标记脉冲是较长的连续射频脉冲的自旋标记序列，结合层面选择梯度场来标记血液中的水分子，脉冲施加于成像层面下方较窄平面。3.10脉冲式动脉自旋标记（PulsedASL,PASL）使用2～20ms的短射频脉冲的动脉自旋标记序列，对颈部10～15cm的范围进行容积标记，经过一定的延迟时间，对到达成像区域的标记血流进行采集。3.11准连续式动脉自旋标记（Pseudo-continuous,pCASL）使用一连串不连续的小的射频脉冲的动脉自旋标记序列，并在射频发射间期施加梯度波来模拟CASL的连续脉冲方法进行标记3.12标记后延迟（Postlabeldelay,PLD）ASL序列中，从标记脉冲结束到灌注成像开始采集的时间差。3.13多延迟pCASL(multi-delaypCASL)在同一标记脉冲结束后至图像采集的一定时间内设置多个PLD时间进行多次图像采集，生成不同PLD时间的灌注图像。3.14脑血流量（Cerebralbloodflow,CBF）单位时间内到达一定重量组织的血流总量。单位ml/100g/min3.15平均脑血流量（Meancerebralbloodflow,mCBF）将不同PLD采集到的血流量平均之后的脑血流量。3.16动脉到达时间(Arterialtransittime,ATT）反映标记的血液从标记层面流到成像层面所需要的时间。单位：秒（s）3.17脑动脉血容量（Arterycerebralbloodvolume,aCBV）反映每100g脑组织内含血量。单位：ml/100g或%。3.18动脉通过伪影（Arterialtransitartifact,ATA）是指被标记血液残留在血管内所导致的蔓状匍匐的条状高信号，可对称或不对称，通常是由于血管内血流速度减缓或者血流到达延迟所致。3.19感兴趣区域(Regionofinterest,ROI)机器视觉、图像处理中，从被处理的图像以方框、圆、椭圆、不规则多边形等方式勾勒出需要处理的区域。3.20ASL定性分析（ASLqualitativeanalysis）通过ASL灌注伪彩图或结合定量数据采集分析，定性判断低灌注区或高灌注区域，及解剖定位。3.21ASL定量数据测量（ASLquantitativedatameasurement）通过定量数据采集技术，对ASL灌注图像计算CBF、ATT及CBV。3.22ASL定量数据分析（ASLquantitativedataanalysis）对ASL产生的CBF、ATT及CBV进行定量比较。3.23脑模板（Braintemplate）脑模板代表一个群体的大脑模型,包含大脑结构及分区标签等信息。3.24脑图谱（Brainmap）脑图谱由大脑三维图像组成，包含解剖结构和功能的皮层及皮层下结构。3.25差异指数（Differenceindex）双侧脑组织的定量值差异占双侧脑组织定量值总和的比值。4ASL后处理流程4.1ASL采集前准备流程4.1.1推荐使用的ASL序列ASL是利用血液中水分子作为内源性、可自由扩散示踪剂进行颅脑灌注成像的MRI技术。常用采集序列包括PASL、CASL及pCASL。pCASL综合了CASL高信噪比及PASL高标记效能的优点。推荐pCASL扫描序列(Ⅲ级证据，B级推荐使用三维节段式读出方式及背景抑制提高信噪比，不施加毁损梯度，全脑覆盖。4.1.2扫描前患者准备的要求用海绵固定患者头部，尽可能减少头动伪影；确保患者扫描野内无明显产生磁敏感伪影的异物。患者处于平静状态下，检查前无明显烟酒及咖啡摄入，增强扫描前进行ASL检查。4.2ASL图像采集过程中流程4.2.1对扫描定位线的要求标记层面应选择在供血动脉走行笔直、且与标记层面垂直处。4.2.2对标记时间的要求ASL序列标记脉冲持续的时间，综合图像信噪比、射频能量沉积等因素推荐标记时间为1.8s。4.2.3对PLD设定的要求PLD是在ASL序列中，从标记脉冲结束到灌注成像开始采集的时间差。单PLD可以采集到该PLD脑血流量CBF信息，多PLD可以提供mCBF和ATT信息，更好的评估灌注结果及灌注储备，以发现潜在的灌注异常区域。4.2.3.1单个PLD新生儿应设定PLD为2.0s，儿童PLD为1.5s，小于70岁的正常成人PLD为1.8s，成人患者及大于70岁的正常成人PLD为2.0s。4.2.3.2多个PLD多个PLD时一般情况下应覆盖0.5s-2.5s，对于脑血流缓慢或需要了解侧枝循环的情况，需要覆盖1.0s-3.0s。2个PLD：建议1.5s及2.5s。3个PLD：建议时间1.5s、2.0s、2.5s。5个PLD：建议时间0.5s、1.0s、1.5s、2.0s、2.5s或1.0s、1.5s、2.0s、2.5s、3.0s。7个PLD：建议时间最小1.0s，最大3.5s，中间时间均分，共7个时间点。4.3ASL图像后处理流程4.3.1CBF后处理方法4.3.1.1单PLD图像文件的CBF后处理方法原始ASL图像包含标记像、对照像。在平均对照像减去平均标记像后，获得灌注图像。灌注图像乘以相应动力学模型系数计算得到CBF灌注像。4.3.1.2多PLD图像文件的CBF后处理方法在多个后延迟标记数据中，需要根据不同PLD时间的PW权重计算动脉到达时间（ATT取得mCBF和aCBV，并给出所依据的每个PLD的CBF。4.3.2ATT后处理方法通过设置多个PLD，获取多个时间点CBF值，通过PW权重计算得到这几个时间点所反映的动脉到达时间。4.3.3图像配准和分割的要求4.3.3.1对ROI手工勾画的要求根据需求以圆、椭圆、不规则多边形等方式勾勒出需要处理的区域。ROI应放置于病灶位置，以及对侧大脑半球对称的位置，尽量避开血管、空气、颅骨等。4.3.3.2对脑模板使用要求脑模板代表一个群体的大脑模型，包含大脑结构及分区标签等信息。应首选学术界广泛认可和应用的脑模板，推荐使用蒙特利尔神经研究所的ICBM152脑模板。4.3.3.3对脑图谱使用要求脑图谱由大脑三维图像组成，包含解剖结构和功能的皮层及皮层下结构。使用的脑图谱应有临床价值的，并在学术界已公开、并被使用的脑图谱，推荐使用如下模板，可根据研究需要自行选择，如推荐使用（1）AAL（2001）、AAL2（2015）图谱2）ASPCTS（2012）图谱3）Vascu图谱4）ArterialTransitTime（2015）图谱5）Brainnetome（2016）图谱6）Hypothalamus（2020）图谱。4.3.4对定量数据判读要求感兴趣区域定量数据判读需要结合全脑灌注平均水平、绝对值及左右差异综合判读。ATA是血管内高信号伪影，ATA的出现与PLD时间的选择相关。4.3.5结果可视化4.3.5.1结果内容处理结果可包括CBF灌注图、ATT图、aCBV图彩色图和感兴趣区域定量数据。CBF灌注图、ATT图、aCBV图在不同层面的颅脑部位应从左上方为起点按照顺序以排列模式在报告上最大化显示。4.3.5.2伪彩显示显示的颅脑部位需要伪彩。伪彩的最小值偏向冷色，最大值偏向暖色，其中颜色选项应明显突出不同范围的量值。4.3.5.