动脉自旋标记脑灌注成像的原理及其临床应用完整版.ppt

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概 述,MR,灌注成像方法有3种:,扩散性的示踪剂(如,19,F、,17,O),技术,首过对比剂技术,静脉团注对比剂,动脉自旋标记(,arterial spin labeling,ASL),技术概 述,概 述,ASL,最早由,Detre,于,1992,年提出并在老鼠身上实验成功,Roberts,于,1994,年应用于人体上也取得成功ASL,作为一种完全无创性的、不需注射对 比剂的新的灌注成像方法已被临床逐渐应用一、,ASL,成像原理及方法,ASL,：是对在成像平面的上游血流进行标记使其自旋状态改变，待血对组织灌注后进行成像标记像,包含静态组织及流入组织标记血的信息,控制像,为了消除静态组织的信号,预先对成像,区进行一次未标记血成像灌注像,=,标记像,-,控制像（只包含灌注信息）一、,ASL,成像原理及方法,ASL,技术根据标记方式不同分为二类：,连续式,(,continuous arterial spin labeling,CASL),脉冲式,(,pulsed arterial spin labeling,PASL),PASL,又根据标记的对称与否分为：,对称式：,血流敏感性的交替反转恢复(,FAIR)、,UNFAIR、FAIRER、FAIREST,及,BASE,等,非对称式,：信号靶向交替射频(,STAR)、PICORE,、,TILT、QUIPSS、DIPLOMA,等。

目前,FAIR,与,STAR,两种技术应用较广泛一、,ASL,成像原理及方法,理论上,ASL,可得到3个血流动力学参数：,血流量(,BF,),血容量(,BV),平均通过时间(,MTT),MTT,与,BV/BF,的比值成正相关,并且与标记层面与成像层面之间距离有关,距离越远,MTT,越长;距离越近,MTT,越短一、,ASL,成像原理及方法,二、,ASL,应用现状,1994年,Edelman,等首次提出,EPI-STAR,技术,ASL,已经进入临床初步应用阶段现已用于多个组织器官的灌注成像,如脑、肾、肺及心脏等ASL,技术最广泛的临床应用是在脑血管疾病和脑部其他疾病方面正常脑组织的灌注与年龄、性别有一定的相关性研究发现脑灰质灌注与年龄相关性大,每增加1岁,灰质灌注减少0.045%,且主要是额叶皮层灌注减少女性的灌注较同龄男性高13%1.,脑缺血,2.,脑肿瘤,3.,其它脑疾病,二、,ASL,应用现状,1,脑灌注,利用,ASL,技术在缺血早期(30,min),即可清楚显示灌注缺损区,其敏感性明显高于,T2WI急性中风病人早期也表现为脑缺血,ASL,可清晰地显示灌注缺损或低灌注区,可进行定量分析。

ASL,与扩散加权成像(,DWI),相结合,成为对中风早期诊断及指导早期治疗的重要手段二、,ASL,应用现状,1.1,脑缺血,测定肿瘤血流量对肿瘤分级、鉴别原发与转移以及评价肿瘤疗效有重要价值Weber,等利用,ASL,研究肿瘤的血供,结果表明脑膜瘤和恶性胶质瘤的,rCBF,较正常脑组织高;少突胶质细胞瘤的,rCBF,较低二、,ASL,应用现状,1.2,脑肿瘤,Weber,研究发现胶质瘤与转移瘤水肿区的,rCBF,分别为1.31,0.97和0.39,0.19,有显著性差异病理检查转移瘤周围的血管性水肿仅有组织间隙水分的增加而无肿瘤组织的浸润,水肿区,rCBF,降低与水肿压迫毛细血管有关;而胶质瘤周围则存在血管源性水肿和不同程度的肿瘤细胞浸润,常有血流量的增加二、,ASL,应用现状,1.2,脑肿瘤,ASL,在脑肿瘤放化疗后肿瘤坏死或复发的鉴别有很大的优势监测治疗前后,rCBF,的变化,可以区分坏死或复发,间接反映肿瘤的预后情况由于,ASL,将自由弥散的水作为示踪剂,不会受血脑屏障破坏的影响,对高级肿瘤,CBF,的评估可能会相对更准确一些,更有助于区分,III、,级胶质瘤二、,ASL,应用现状,1.2,脑肿瘤,ASL,已被用于中枢神经系统的许多其他疾病,包括癫痫、抑郁症及,Alzheimer,病等,也可用于脑损伤的动物模型。

目前,脑功能,MRI,作为研究热点之一,已成为探索感觉、运动及认知功能的重要方法在不同的功能状态下,CBF、CBV,均会发生变化,因此,ASL,可通过监测,CBF,的变化,加深对脑功能的认识二、,ASL,应用现状,1.3,其他脑疾病,肺部由于质子密度低,气体/组织界面大,磁敏感率不均匀,存在呼吸运动及心脏搏动伪影等因素影响,使,MR,灌注成像受到了限制二、,ASL,应用现状,2,肺灌注,ASL,可成为评价肾灌注的一个理想方法目前主要应用于急性缺血、各种原因引起的肾功衰竭及肾癌血供的研究方面动物实验及临床试验都证明了,ASL,评价肾灌注的可行性及可靠性二、,ASL,应用现状,3,肾灌注,ASL,作为一种无创性方法在评价心肌灌注方面有一定优势由于心脏毛细血管床与心肌纤维长轴方向一致,所以在与心肌纤维长轴垂直方向的层面上可以精确测定流入的血流量,反映局部灌注情况二、,ASL,应用现状,4,心肌灌注,1999年,Poncelet,等用双门控,EPI-FAIR,技术对人体心肌灌注进行了实验性研究,发现所得结果可与,BOLD,技术相媲美Waller,等应用,ASL,技术对活体小鼠的心肌灌注进行了定量化研究,结果表明心肌灌注与冠脉阻力呈高度负相关。

二、,ASL,应用现状,4,心肌灌注,三、,ASL,定量分析的影响因素,主要影响因素包括：,MTT,RF,脉冲波形,信噪比(,SNR),三、,ASL,定量分析的影响因素,MTT：,是影响定量分析精确性的主要因素,减影后血管内存在的标记质子使灌注增加,这也是产生血管伪影的主要因素ASL,虽可以直接测定组织的绝对灌注值,但存在一定的系统误差引起系统误差的主要原因是被标记质子从标记层面到成像层面不同的,MTT,以及标记质子和组织中水质子的交换率两方面的因素RF,脉冲波形：,决定着标记的效率和精确性RF,脉冲波形对灌注的影响因素包括:,标记效率,：,实际磁化标记与理论标记之比有效标记宽度,：,标记质子在标记层面与成像,层面之间有效通过距离标记位移,：,标记质子分别在标记层面和成像,层面的空间距离偏移三、,ASL,定量分析的影响因素,SNR：,相对较低,主要是由于运动伪影造成的减影误差所引起的为减小减影误差可采用多个反转脉冲进行背景抑制或单次激发的快速成像技术对于脑及肾多采用单次激发的,EPI,或螺旋采集;对于肺及心脏多应用梯度回波或快速自旋回波三、,ASL,定量分析的影响因素,四、,ASL,与,PWI,比较,Weber,等进行了正常脑组织,ASL,和,PWI,方法的比较研究。

结果显示,ASL,与,PWI,在正常脑组织产生了高度可比较的灌注值PWI,需应用外源性对比剂，,ASL,技术作为一种完全无创性的、不需注射对比剂,目前的,ASL,仅可获得,CBF,而不象,PWI,还能获得,CBV、MTT,及峰值时间图,(TTP),等参数四、,ASL,与,PWI,比较,与,PWI,法相比,不仅灌注图像的信噪比、空间分辨率较低此外,ASL,对被检者运动的高度敏感,上矢状窦等大静脉的污染,脑脊液的污染,磁化传递效应以及可能同时伴发的,BOLD,效应等等都可能会影响,ASL,灌注的测量所以对,ASL,的评价也要全面、客观,以免高估五、,ASL,技术展望,ASL,是一个包含众多分支、成员的大家族,而其各个分支、成员又有各自的特点、不足及优势,许多的发展及应用还有待进一步的证实,一些问题还存在着争议各种,ASL,技术本身存在着许多不足或缺陷,最突出的就是信噪比较低,尤其在血流低的区域ASL,作为一种完全无创性的,MR,灌注成像新方法,在评价组织器官灌注方面已经取得一定进展,随着,MRI,技术的快速发展和理论基础的进一步完善,ASL,的研究领域和临床应用也将得到进一步的拓展小 结,图,1,患者,F64,岁,左额部脑膜瘤,。

PWI,图,2,与图,1,为同一患者,F64,岁,左额部脑膜瘤,ASL,图,3,M57Y,主,诉：突发头晕伴左侧肢体乏力、麻木感两月,ASL,PWI,图,4,男性,35,岁 检查意外发现右颞叶占位性病变星形胶质细胞瘤（,WHO,级）ASL,图,5,与图,4,为同一患者PWI,图,6,男性,70,岁主 诉：右侧肢体麻木乏力,1,年弥漫大,B,细胞性淋巴瘤,ASL,PWI,图,7,与图,6,为同一患者,谢谢！,。