動(dòng)脈自旋標(biāo)記(ASL)基本原理及應(yīng)用-課課件

ASL的基本原理及常見應(yīng)用楊雙山東省醫(yī)學(xué)影像學(xué)研究所2016.05.191ppt課件ASL的基本原理及常見應(yīng)用楊雙1ppt課件ASL的基本原理及常見應(yīng)用楊雙1ppt課件ASL的基本原理及灌注(Perfusion)可定義為血液向組織轉(zhuǎn)運(yùn)的穩(wěn)定狀態(tài)。許多生理學(xué)家用“灌注”一詞強(qiáng)調(diào)血液與組織的聯(lián)系，或者代之以毛細(xì)血管血流。灌注是說明液性分子在組織中微觀運(yùn)動(dòng)的又一物理概念。與擴(kuò)散不同的是，它是建立在流動(dòng)效應(yīng)基礎(chǔ)之上的。對體內(nèi)的灌注過程進(jìn)行測量，就可實(shí)現(xiàn)灌注(加權(quán))成像(PerfusionImaging)2ppt課件灌注(Perfusion)可定義為血液向組織轉(zhuǎn)運(yùn)的穩(wěn)定狀態(tài)。灌注(Perfusion)可定義為血液向組織轉(zhuǎn)運(yùn)的穩(wěn)定狀態(tài)。常見灌注類型腦血流灌注是臨床十分關(guān)心的問題，目前能提供灌注成像的影像技術(shù)主要有3種:SPECT/PET-CT核素灌注顯像,利用放射性示蹤劑,如18F、14C成像；CT灌注成像(I、Xe)；MRI灌注成像。前兩種方法有一定輻射存在,且CT灌注存在對比劑過敏及輻射劑量較大的潛在隱患,而MRI灌注成像安全性高,效果良好,已成為重要的檢查技術(shù)。3ppt課件常見灌注類型腦血流灌注是臨床十分關(guān)心的問題，目前能提供灌注成常見灌注類型腦血流灌注是臨床十分關(guān)心的問題，目前能提供灌注成

磁共振灌注成像(perfusionweightedmagneticresonanceimaging，PWI)是用來反映組織的微血管分布及血流灌注情況的磁共振新技術(shù)，可以提供血流動(dòng)力學(xué)方面的信息。利用MR進(jìn)行腦灌注成像可測量局部腦組織的血液灌注,了解其血液動(dòng)力學(xué)及功能變化對臨床診斷及治療均有重要參考價(jià)值。4ppt課件磁共振灌注成像(perfusionweighted磁共振灌注成像(perfusionweighted磁共振灌注簡介1、使用外源性示蹤劑指對比劑首過磁共振灌注成像法，其中最常用的是動(dòng)態(tài)磁敏感對比增強(qiáng)（DSC）灌注成像。不需注入對比劑，利用動(dòng)脈血中水質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑，即ASL。2、使用內(nèi)源性示蹤劑5ppt課件磁共振灌注簡介1、使用外源性示蹤劑指對比劑首過磁共振灌注成像磁共振灌注簡介1、使用外源性示蹤劑指對比劑首過磁共振灌注成像DSC原理及特點(diǎn)

MRI灌注最常見的為動(dòng)態(tài)磁敏感對比加權(quán)成像（DSC），為外源性示蹤法。其基本原理為通過靜脈內(nèi)團(tuán)注順磁性對比劑，在對比劑首次通過毛細(xì)血管床時(shí)，組織的磁化率發(fā)生變化引起局部磁場不均勻，T1，和T2值縮短，組織信號(hào)改變，此時(shí)用快速成像技術(shù)對興趣區(qū)進(jìn)行掃描獲取圖像。然后用相應(yīng)的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行定量表達(dá)，如局部腦血容量（rCBV)、平均通過時(shí)間(MTT)、局部腦血流量(rCBF)等。6ppt課件DSC原理及特點(diǎn)MRI灌注最常見的為動(dòng)態(tài)磁敏感對比DSC原理及特點(diǎn)MRI灌注最常見的為動(dòng)態(tài)磁敏感對比DSC技術(shù)建立在對比劑只在血管內(nèi)而不向血管外擴(kuò)散的假設(shè)基礎(chǔ)上，所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性受血腦屏障完整性的影響。PWI的另一種方法稱為動(dòng)脈自旋標(biāo)記示蹤法(arterialspinlabeling，ASL)基于示蹤劑可以從血管內(nèi)向組織間隙自由擴(kuò)散的理論假設(shè)，利用磁性標(biāo)記的動(dòng)脈血內(nèi)水質(zhì)子流入成像層面和組織交換產(chǎn)生的信號(hào)降低進(jìn)行成像，對標(biāo)記前后的圖像進(jìn)行減影分析，可以得到CBF的定性、定量圖。7ppt課件DSC技術(shù)建立在對比劑只在血管內(nèi)而不向血管外擴(kuò)散的假設(shè)基DSC技術(shù)建立在對比劑只在血管內(nèi)而不向血管外擴(kuò)散的假設(shè)基ASL原理

MRI對于流動(dòng)質(zhì)子自旋與靜態(tài)組織質(zhì)子自旋磁化程度的差異十分敏感。ASL就是利用這一原理，以動(dòng)脈血內(nèi)水質(zhì)子為內(nèi)源性示蹤劑并對其進(jìn)行標(biāo)記，待其流入成像層面，即對這種差異進(jìn)行測量成像。通常在水質(zhì)子流入成像層面之前，用翻轉(zhuǎn)或飽和RF脈沖對其進(jìn)行標(biāo)記。當(dāng)標(biāo)記血液中質(zhì)子進(jìn)入細(xì)胞外間隙并與靜態(tài)組織中質(zhì)子進(jìn)行交換后，組織的凈磁化矢量與無標(biāo)記質(zhì)子的對照狀態(tài)相比明顯減小。將對照成像信息與標(biāo)記成像信息相減，消除靜態(tài)組織的信號(hào)，即得到灌注圖像。8ppt課件ASL原理MRI對于流動(dòng)質(zhì)子自旋與靜態(tài)組織質(zhì)子自旋磁化ASL原理MRI對于流動(dòng)質(zhì)子自旋與靜態(tài)組織質(zhì)子自旋磁化所有的ASL技術(shù),整個(gè)圖像采集、處理過程一般都遵循下列步驟。⑴反轉(zhuǎn)脈沖標(biāo)記動(dòng)脈血質(zhì)子。⑵延遲一段時(shí)間后,被標(biāo)記的動(dòng)脈血質(zhì)子流入感興趣區(qū)所在層面采集圖像,此時(shí)所采集的圖像稱為標(biāo)記圖像(tagimage)。標(biāo)記圖像的信號(hào)強(qiáng)度依賴于成像層面內(nèi)自身組織特點(diǎn)及流入動(dòng)脈血標(biāo)記質(zhì)子數(shù)量。⑶在成像參數(shù)相同情況下,動(dòng)脈血質(zhì)子標(biāo)記前獲取同層面的圖像,稱為對照圖像(controlimage)。⑷對照圖像和標(biāo)記圖像相減,得到灌注圖像。根據(jù)采用的TI不同,可以顯示自大動(dòng)脈直至毛細(xì)血管水平的灌注情況。值得提出的是,由于血質(zhì)子的標(biāo)記是質(zhì)子磁矩的反轉(zhuǎn),磁化矢量降低,使得標(biāo)記圖像信號(hào)強(qiáng)度下降。因此,兩者相減的方向是對照圖像減標(biāo)記圖像,而不是標(biāo)記圖像減對照圖像。⑸由于標(biāo)記圖像與對照圖像之間的信號(hào)強(qiáng)度差異較小(約為靜態(tài)組織信號(hào)的1%),因此需要進(jìn)行多次采集信號(hào)，進(jìn)行均衡處理(signalaveraging)。ASL原理9ppt課件所有的ASL技術(shù),整個(gè)圖像采集、處理過程一般ASL原理9所有的ASL技術(shù),整個(gè)圖像采集、處理過程一般ASL原理9從上述過程不難看出,ASL技術(shù)實(shí)際上相當(dāng)于一種減影技術(shù),也類似于其他示蹤技術(shù)。但是ASL中的“示蹤劑”的“半衰期”很短,只有1s(血液的T1值),而不是像PET技術(shù)中的示蹤劑如H215O,半衰期長達(dá)幾分鐘。盡管兩者遵循同樣的藥代動(dòng)力學(xué)模型,但由于ASL“示蹤劑”半衰期只有1s,ASL主要反映了被標(biāo)記的血質(zhì)子進(jìn)入組織的速率,而H215OPET除了速率外,還與組織中水分交換,示蹤劑的清除有關(guān)。ASL原理10ppt課件從上述過程不難看出,ASL技術(shù)實(shí)際上相當(dāng)于一種減影技術(shù),從上述過程不難看出,ASL技術(shù)實(shí)際上相當(dāng)于一種減影技術(shù),Fig.1PrincipleoftheASLtechnique.KnowledgeofparameterssuchasrelaxationtimeofthebloodandthetissueT1a,T1,transittimedelayτofarterialblood,equilibriummagnetizationM0,blood-tissuepartitioncoefficientλandinversionefficiencyαaregenerallyrequiredinordertoquantifytheperfusionASL原理11ppt課件Fig.1PrincipleoftheASLteFig.1PrincipleoftheASLte根據(jù)標(biāo)記方法不同ASL分為以下兩類：連續(xù)法CASL：當(dāng)動(dòng)脈血流經(jīng)過標(biāo)記平面時(shí)，在一個(gè)持續(xù)的梯度下，動(dòng)脈血的磁化被持續(xù)的射頻脈沖連續(xù)的反轉(zhuǎn)，常用序列包括DAI、SPDI、originalCASL;脈沖法PASL：一個(gè)動(dòng)脈血自旋厚塊的磁化被一個(gè)絕熱的雙曲正割脈沖所反轉(zhuǎn)，標(biāo)記一段時(shí)間內(nèi)的動(dòng)脈血液，常用序列如EPISTAR、HIT、FAIR等。12ppt課件根據(jù)標(biāo)記方法不同ASL分為以下兩類：連續(xù)法CASL：當(dāng)動(dòng)脈血根據(jù)標(biāo)記方法不同ASL分為以下兩類：連續(xù)法CASL：當(dāng)動(dòng)脈血ASL技術(shù)13ppt課件ASL技術(shù)13ppt課件ASL技術(shù)13ppt課件ASL技術(shù)13ppt課件CASLTechniques

1.CASL在流入圖像采集層面前的一段范圍內(nèi)沿著血液流動(dòng)方向施加一個(gè)梯度場,在發(fā)生標(biāo)記這段時(shí)間內(nèi),連續(xù)施加RF翻轉(zhuǎn)

脈沖。RF頻率在某一個(gè)層面上與血質(zhì)子自旋頻率發(fā)生共振,這就決定了標(biāo)記層面。流經(jīng)標(biāo)記層面的動(dòng)脈血質(zhì)子磁矩被反轉(zhuǎn)脈沖標(biāo)記,磁矩方向與主磁場方向相反。被反轉(zhuǎn)標(biāo)記的動(dòng)脈血質(zhì)子流入圖像采集層面時(shí),采集圖像。因?yàn)檫B續(xù)施加標(biāo)記脈沖，所以標(biāo)記層面可以任意設(shè)置但應(yīng)保證標(biāo)記層面和血流方向垂直。14ppt課件CASLTechniques1.CASL14ppt課CASLTechniques1.CASL14ppt課TransmissionImagingPlaneInversion

LabelASL－CASL15ppt課件TransmissionImagingPlaneInverTransmissionImagingPlaneInver采用單次短反轉(zhuǎn)脈沖，通常采用雙曲線正交脈沖(hyperbolicsecantpulse)，反轉(zhuǎn)標(biāo)記圖像采集層面近端的一段距離內(nèi)的動(dòng)脈血質(zhì)子，而不是像CASL僅對一個(gè)層面反轉(zhuǎn)標(biāo)記，標(biāo)記持續(xù)的時(shí)間很短,典型的為10ms。PASLTechniques16ppt課件采用單次短反轉(zhuǎn)脈沖，通常采用雙曲線正交脈沖PASLTec采用單次短反轉(zhuǎn)脈沖，通常采用雙曲線正交脈沖PASLTecFAIR（flow-sensitivealternatinginversionrecovery）流動(dòng)敏感交互反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列)17ppt課件FAIR（flow-sensitivealternatinFAIR（flow-sensitivealternatinCASL和PASL的主要影響因素CASL由于磁化轉(zhuǎn)移，生物組織的偏共振射頻引起信號(hào)和T值的降低，與ASL產(chǎn)生的變化相似，使灌注效應(yīng)被高估，而且觀察到的信號(hào)減弱，影響量化，信噪(signal—noiseratio，SNR)降低。因此CASL的參照圖像與標(biāo)記圖像的偏共振效應(yīng)必須相同。PASL中對照圖像和標(biāo)記圖像中靜態(tài)組織的差異主要是層面輪廓缺陷,而不是CASL中的磁化傳遞效應(yīng)。在標(biāo)記脈沖和對照脈沖前額外施加一個(gè)飽和脈沖,這樣可以消除施加標(biāo)記脈沖和對照脈沖時(shí)靜態(tài)組織的磁化矢量,從而將層面輪廓缺陷偽影減少到最小程度。18ppt課件CASL和PASL的主要影響因素CASL由于CASL和PASL的主要影響因素CASL由于CASL和PASL的主要影響因素各種不同ASL新序列產(chǎn)生的根本是標(biāo)記方式的改變和消除磁化轉(zhuǎn)移效應(yīng)及層面輪廓缺陷的方式。如CASL方式，在采集對照圖像時(shí),可在圖像采集層面的遠(yuǎn)端施加一個(gè)RF脈沖,這樣既可以產(chǎn)生與標(biāo)記圖像一樣的磁化傳遞效應(yīng),又可以避免圖像采集層面近端動(dòng)脈血質(zhì)子被標(biāo)記。PASL中的EPI-STAR序列,標(biāo)記圖像采集時(shí),在圖像采集層面近端的一段距離內(nèi)施加反轉(zhuǎn)脈沖。對照圖像采集時(shí),則在遠(yuǎn)端的一段距離內(nèi)施加反轉(zhuǎn)脈沖。FAIR序列,標(biāo)記圖像是非選擇性反轉(zhuǎn),對照圖像是選擇性反轉(zhuǎn)。PICORE序列,標(biāo)記反轉(zhuǎn)脈沖和EPI-STAR相同,但對照圖像采集時(shí),在同側(cè)施加一個(gè)非反轉(zhuǎn)RF脈沖。19ppt課件CASL和PASL的主要影響因素各種不同ASL新序列產(chǎn)生的根CASL和PASL的主要影響因素各種不同ASL新序列產(chǎn)生的根ASL主要應(yīng)用ASL應(yīng)用腦灌注腦缺血腦腫瘤其他，癲癇，抑郁癥，腦損傷等肺灌注腎灌注心肌灌注20ppt課件ASL主要應(yīng)用ASL應(yīng)用腦灌注腦缺血腦腫瘤其他，癲癇，抑郁癥ASL主要應(yīng)用ASL應(yīng)用腦灌注腦缺血腦腫瘤其他，癲癇，抑郁癥單相位fair21ppt課件單相位fair21ppt課件單相位fair21ppt課件單相位fair21ppt課件多相位ASL目前常用的ASL多為單相位ASL，即采用固定的標(biāo)記延遲時(shí)間，一般腦內(nèi)在這種情況下如果組織的實(shí)際動(dòng)脈通過時(shí)間大于標(biāo)記延遲時(shí)間，即標(biāo)記后圖像采集時(shí)間過早，會(huì)低估了實(shí)際CBF。多相位ASL在一次標(biāo)記后，不同的延遲時(shí)間點(diǎn)采集圖像，可解決了這一問題22ppt課件多相位ASL目前常用的ASL多為單相位ASL，即采用固定的標(biāo)多相位ASL目前常用的ASL多為單相位ASL，即采用固定的標(biāo)多相位ASL（PHILIPS）ASL圖像顯示腫瘤組織高灌注(黃色箭頭指示)23ppt課件多相位ASL（PHILIPS）ASL圖像顯示腫瘤組織高灌注多相位ASL（PHILIPS）ASL圖像顯示腫瘤組織高灌注選擇性ASL選擇性ASL技術(shù)是選擇性飽和或標(biāo)記某支動(dòng)脈而觀察其供血區(qū)域的一種方法。如可分別顯示ICA的供血區(qū)和左、右大腦ICA、ACA、PCA及VBA等，稱之謂區(qū)域選擇性ASL；另外還有時(shí)間選擇性ASL，根據(jù)不同血管內(nèi)標(biāo)記質(zhì)子到感興趣區(qū)的時(shí)間確定標(biāo)記位置。現(xiàn)在的ASL是同時(shí)標(biāo)記所有的血管，盡量減少不同血管內(nèi)質(zhì)子到達(dá)感興趣區(qū)的時(shí)間差。無論各種ASL的優(yōu)缺點(diǎn)如何，必須同時(shí)獲取全腦可對比的CBF灌注圖像。24ppt課件選擇性ASL選擇性ASL技術(shù)是選擇性飽和或標(biāo)記某支動(dòng)脈而觀察選擇性ASL選擇性ASL技術(shù)是選擇性飽和或標(biāo)記某支動(dòng)脈而觀察血管選擇ASL25ppt課件血管選擇ASL25ppt課件血管選擇ASL25ppt課件血管選擇ASL25ppt課件ASL的灌注區(qū)與其MRA的血管供血區(qū)是完全相吻合的。26ppt課件ASL的灌注區(qū)與其MRA的血管供血區(qū)是完全相吻合的。26ppASL的灌注區(qū)與其MRA的血管供血區(qū)是完全相吻合的。26pp4D-ASL27ppt課件4D-ASL27ppt課件4D-ASL27ppt課件4D-ASL27ppt課件MRimagesina75-year-oldmanwithduralAVFatthelefttransverse-sigmoidsinus.intensityprojectionsof4DASLbasedMRangiographicimages.Thelefttransverse-sigmoidsinusisdepictedearlyintheearlyarterialtothearterialphase.ThesiteoftheduralAVF(thickarrows)appearstobethelefttransverse-sigmoidsinus.Theleftoccipitalarteryhasalargecaliberandiswellvisualizedfromtheearlyarterialphase(arrowheads).Theposteriormeningealarteryisalsodepicted(thinarrows).Retrogradecorticalvenousdrainageisseenfromthelefttransversesinus(dottedcircle).Onthebasisofthesefindings,bothobserversjudgedthatthelefttransverse-sigmoidsinuswasthefistulasite,thatthisduralAVFwasprimarilyfedbytheoccipitalartery,andthatvenousdrainagewastype2.28ppt課件MRimagesina75-year-oldmanMRimagesina75-year-oldmanASL定量進(jìn)展29ppt課件ASL定量進(jìn)展29ppt課件ASL定量進(jìn)展29ppt課件ASL定量進(jìn)展29ppt課件30ppt課件30ppt課件30ppt課件30ppt課件肺ASL31ppt課件肺ASL31ppt課件肺ASL31ppt課件肺ASL31ppt課件心肌ASLMBFmaps(ml/ml/min)fromonehealthyvolunteerwithmoderatephysiologicalnoise.(Left)VoxelwiseMBFmapfromonebreathhold(values0.0appearblack,values2.0appearwhite).(Right)ROI-basedMBFmapfrom20breathholds(LVmyocardiumisdividedintoeightradialsegments).32ppt課件心肌ASLMBFmaps(ml/ml/min)from心肌ASLMBFmaps(ml/ml/min)from優(yōu)點(diǎn)：不用注射對比劑、完全為非侵入性的方法。對于有出血、鈣化或位于顱底的病變,ASL測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定,明顯優(yōu)于DSC。主要因?yàn)锳SL是多次快速采集的平均值,受磁敏感偽影的影響較小?？芍貜?fù)性強(qiáng)。相對DSC，不可控因素較少，如對比劑量、注射速度等。缺點(diǎn)：參數(shù)較少。DSC相應(yīng)的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)，如局部腦血容量（rCBV)、平均通過時(shí)間(MTT)、局部腦血流量(rCBF)，組織峰值時(shí)間（TTP）等。很長一段時(shí)間內(nèi)ASL的只能得到CBF值，現(xiàn)在通過后處理技術(shù)可以得到Arterialtransittimes(ATT)

arterialcerebralbloodvolume(CBV)。時(shí)間和空間分辨力相對較差。ASL不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)低于10ml/100g/min的血流,當(dāng)然,如果血流大于150ml/100g/min,ASL評(píng)價(jià)也不準(zhǔn)確,因?yàn)楸粯?biāo)記的血流在采集的體素內(nèi)流空了,信號(hào)明顯減弱,這在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)。總結(jié)，ASL優(yōu)缺點(diǎn)33ppt課件優(yōu)點(diǎn)：總結(jié)，ASL優(yōu)缺點(diǎn)33ppt課件優(yōu)點(diǎn)：總結(jié)，ASL優(yōu)缺點(diǎn)33ppt課件優(yōu)點(diǎn)：總結(jié)，ASL優(yōu)缺謝謝34ppt課件謝謝34ppt課件謝謝34ppt課件謝謝34ppt課件ASL的基本原理及常見應(yīng)用楊雙山東省醫(yī)學(xué)影像學(xué)研究所2016.05.1935ppt課件ASL的基本原理及常見應(yīng)用楊雙1ppt課件ASL的基本原理及常見應(yīng)用楊雙35ppt課件ASL的基本原理灌注(Perfusion)可定義為血液向組織轉(zhuǎn)運(yùn)的穩(wěn)定狀態(tài)。許多生理學(xué)家用“灌注”一詞強(qiáng)調(diào)血液與組織的聯(lián)系，或者代之以毛細(xì)血管血流。灌注是說明液性分子在組織中微觀運(yùn)動(dòng)的又一物理概念。與擴(kuò)散不同的是，它是建立在流動(dòng)效應(yīng)基礎(chǔ)之上的。對體內(nèi)的灌注過程進(jìn)行測量，就可實(shí)現(xiàn)灌注(加權(quán))成像(PerfusionImaging)36ppt課件灌注(Perfusion)可定義為血液向組織轉(zhuǎn)運(yùn)的穩(wěn)定狀態(tài)。灌注(Perfusion)可定義為血液向組織轉(zhuǎn)運(yùn)的穩(wěn)定狀態(tài)。常見灌注類型腦血流灌注是臨床十分關(guān)心的問題，目前能提供灌注成像的影像技術(shù)主要有3種:SPECT/PET-CT核素灌注顯像,利用放射性示蹤劑,如18F、14C成像；CT灌注成像(I、Xe)；MRI灌注成像。前兩種方法有一定輻射存在,且CT灌注存在對比劑過敏及輻射劑量較大的潛在隱患,而MRI灌注成像安全性高,效果良好,已成為重要的檢查技術(shù)。37ppt課件常見灌注類型腦血流灌注是臨床十分關(guān)心的問題，目前能提供灌注成常見灌注類型腦血流灌注是臨床十分關(guān)心的問題，目前能提供灌注成

磁共振灌注成像(perfusionweightedmagneticresonanceimaging，PWI)是用來反映組織的微血管分布及血流灌注情況的磁共振新技術(shù)，可以提供血流動(dòng)力學(xué)方面的信息。利用MR進(jìn)行腦灌注成像可測量局部腦組織的血液灌注,了解其血液動(dòng)力學(xué)及功能變化對臨床診斷及治療均有重要參考價(jià)值。38ppt課件磁共振灌注成像(perfusionweighted磁共振灌注成像(perfusionweighted磁共振灌注簡介1、使用外源性示蹤劑指對比劑首過磁共振灌注成像法，其中最常用的是動(dòng)態(tài)磁敏感對比增強(qiáng)（DSC）灌注成像。不需注入對比劑，利用動(dòng)脈血中水質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑，即ASL。2、使用內(nèi)源性示蹤劑39ppt課件磁共振灌注簡介1、使用外源性示蹤劑指對比劑首過磁共振灌注成像磁共振灌注簡介1、使用外源性示蹤劑指對比劑首過磁共振灌注成像DSC原理及特點(diǎn)

MRI灌注最常見的為動(dòng)態(tài)磁敏感對比加權(quán)成像（DSC），為外源性示蹤法。其基本原理為通過靜脈內(nèi)團(tuán)注順磁性對比劑，在對比劑首次通過毛細(xì)血管床時(shí)，組織的磁化率發(fā)生變化引起局部磁場不均勻，T1，和T2值縮短，組織信號(hào)改變，此時(shí)用快速成像技術(shù)對興趣區(qū)進(jìn)行掃描獲取圖像。然后用相應(yīng)的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行定量表達(dá)，如局部腦血容量（rCBV)、平均通過時(shí)間(MTT)、局部腦血流量(rCBF)等。40ppt課件DSC原理及特點(diǎn)MRI灌注最常見的為動(dòng)態(tài)磁敏感對比DSC原理及特點(diǎn)MRI灌注最常見的為動(dòng)態(tài)磁敏感對比DSC技術(shù)建立在對比劑只在血管內(nèi)而不向血管外擴(kuò)散的假設(shè)基礎(chǔ)上，所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性受血腦屏障完整性的影響。PWI的另一種方法稱為動(dòng)脈自旋標(biāo)記示蹤法(arterialspinlabeling，ASL)基于示蹤劑可以從血管內(nèi)向組織間隙自由擴(kuò)散的理論假設(shè)，利用磁性標(biāo)記的動(dòng)脈血內(nèi)水質(zhì)子流入成像層面和組織交換產(chǎn)生的信號(hào)降低進(jìn)行成像，對標(biāo)記前后的圖像進(jìn)行減影分析，可以得到CBF的定性、定量圖。41ppt課件DSC技術(shù)建立在對比劑只在血管內(nèi)而不向血管外擴(kuò)散的假設(shè)基DSC技術(shù)建立在對比劑只在血管內(nèi)而不向血管外擴(kuò)散的假設(shè)基ASL原理

MRI對于流動(dòng)質(zhì)子自旋與靜態(tài)組織質(zhì)子自旋磁化程度的差異十分敏感。ASL就是利用這一原理，以動(dòng)脈血內(nèi)水質(zhì)子為內(nèi)源性示蹤劑并對其進(jìn)行標(biāo)記，待其流入成像層面，即對這種差異進(jìn)行測量成像。通常在水質(zhì)子流入成像層面之前，用翻轉(zhuǎn)或飽和RF脈沖對其進(jìn)行標(biāo)記。當(dāng)標(biāo)記血液中質(zhì)子進(jìn)入細(xì)胞外間隙并與靜態(tài)組織中質(zhì)子進(jìn)行交換后，組織的凈磁化矢量與無標(biāo)記質(zhì)子的對照狀態(tài)相比明顯減小。將對照成像信息與標(biāo)記成像信息相減，消除靜態(tài)組織的信號(hào)，即得到灌注圖像。42ppt課件ASL原理MRI對于流動(dòng)質(zhì)子自旋與靜態(tài)組織質(zhì)子自旋磁化ASL原理MRI對于流動(dòng)質(zhì)子自旋與靜態(tài)組織質(zhì)子自旋磁化所有的ASL技術(shù),整個(gè)圖像采集、處理過程一般都遵循下列步驟。⑴反轉(zhuǎn)脈沖標(biāo)記動(dòng)脈血質(zhì)子。⑵延遲一段時(shí)間后,被標(biāo)記的動(dòng)脈血質(zhì)子流入感興趣區(qū)所在層面采集圖像,此時(shí)所采集的圖像稱為標(biāo)記圖像(tagimage)。標(biāo)記圖像的信號(hào)強(qiáng)度依賴于成像層面內(nèi)自身組織特點(diǎn)及流入動(dòng)脈血標(biāo)記質(zhì)子數(shù)量。⑶在成像參數(shù)相同情況下,動(dòng)脈血質(zhì)子標(biāo)記前獲取同層面的圖像,稱為對照圖像(controlimage)。⑷對照圖像和標(biāo)記圖像相減,得到灌注圖像。根據(jù)采用的TI不同,可以顯示自大動(dòng)脈直至毛細(xì)血管水平的灌注情況。值得提出的是,由于血質(zhì)子的標(biāo)記是質(zhì)子磁矩的反轉(zhuǎn),磁化矢量降低,使得標(biāo)記圖像信號(hào)強(qiáng)度下降。因此,兩者相減的方向是對照圖像減標(biāo)記圖像,而不是標(biāo)記圖像減對照圖像。⑸由于標(biāo)記圖像與對照圖像之間的信號(hào)強(qiáng)度差異較小(約為靜態(tài)組織信號(hào)的1%),因此需要進(jìn)行多次采集信號(hào)，進(jìn)行均衡處理(signalaveraging)。ASL原理43ppt課件所有的ASL技術(shù),整個(gè)圖像采集、處理過程一般ASL原理9所有的ASL技術(shù),整個(gè)圖像采集、處理過程一般ASL原理4從上述過程不難看出,ASL技術(shù)實(shí)際上相當(dāng)于一種減影技術(shù),也類似于其他示蹤技術(shù)。但是ASL中的“示蹤劑”的“半衰期”很短,只有1s(血液的T1值),而不是像PET技術(shù)中的示蹤劑如H215O,半衰期長達(dá)幾分鐘。盡管兩者遵循同樣的藥代動(dòng)力學(xué)模型,但由于ASL“示蹤劑”半衰期只有1s,ASL主要反映了被標(biāo)記的血質(zhì)子進(jìn)入組織的速率,而H215OPET除了速率外,還與組織中水分交換,示蹤劑的清除有關(guān)。ASL原理44ppt課件從上述過程不難看出,ASL技術(shù)實(shí)際上相當(dāng)于一種減影技術(shù),從上述過程不難看出,ASL技術(shù)實(shí)際上相當(dāng)于一種減影技術(shù),Fig.1PrincipleoftheASLtechnique.KnowledgeofparameterssuchasrelaxationtimeofthebloodandthetissueT1a,T1,transittimedelayτofarterialblood,equilibriummagnetizationM0,blood-tissuepartitioncoefficientλandinversionefficiencyαaregenerallyrequiredinordertoquantifytheperfusionASL原理45ppt課件Fig.1PrincipleoftheASLteFig.1PrincipleoftheASLte根據(jù)標(biāo)記方法不同ASL分為以下兩類：連續(xù)法CASL：當(dāng)動(dòng)脈血流經(jīng)過標(biāo)記平面時(shí)，在一個(gè)持續(xù)的梯度下，動(dòng)脈血的磁化被持續(xù)的射頻脈沖連續(xù)的反轉(zhuǎn)，常用序列包括DAI、SPDI、originalCASL;脈沖法PASL：一個(gè)動(dòng)脈血自旋厚塊的磁化被一個(gè)絕熱的雙曲正割脈沖所反轉(zhuǎn)，標(biāo)記一段時(shí)間內(nèi)的動(dòng)脈血液，常用序列如EPISTAR、HIT、FAIR等。46ppt課件根據(jù)標(biāo)記方法不同ASL分為以下兩類：連續(xù)法CASL：當(dāng)動(dòng)脈血根據(jù)標(biāo)記方法不同ASL分為以下兩類：連續(xù)法CASL：當(dāng)動(dòng)脈血ASL技術(shù)47ppt課件ASL技術(shù)13ppt課件ASL技術(shù)47ppt課件ASL技術(shù)13ppt課件CASLTechniques

1.CASL在流入圖像采集層面前的一段范圍內(nèi)沿著血液流動(dòng)方向施加一個(gè)梯度場,在發(fā)生標(biāo)記這段時(shí)間內(nèi),連續(xù)施加RF翻轉(zhuǎn)

脈沖。RF頻率在某一個(gè)層面上與血質(zhì)子自旋頻率發(fā)生共振,這就決定了標(biāo)記層面。流經(jīng)標(biāo)記層面的動(dòng)脈血質(zhì)子磁矩被反轉(zhuǎn)脈沖標(biāo)記,磁矩方向與主磁場方向相反。被反轉(zhuǎn)標(biāo)記的動(dòng)脈血質(zhì)子流入圖像采集層面時(shí),采集圖像。因?yàn)檫B續(xù)施加標(biāo)記脈沖，所以標(biāo)記層面可以任意設(shè)置但應(yīng)保證標(biāo)記層面和血流方向垂直。48ppt課件CASLTechniques1.CASL14ppt課CASLTechniques1.CASL48ppt課TransmissionImagingPlaneInversion

LabelASL－CASL49ppt課件TransmissionImagingPlaneInverTransmissionImagingPlaneInver采用單次短反轉(zhuǎn)脈沖，通常采用雙曲線正交脈沖(hyperbolicsecantpulse)，反轉(zhuǎn)標(biāo)記圖像采集層面近端的一段距離內(nèi)的動(dòng)脈血質(zhì)子，而不是像CASL僅對一個(gè)層面反轉(zhuǎn)標(biāo)記，標(biāo)記持續(xù)的時(shí)間很短,典型的為10ms。PASLTechniques50ppt課件采用單次短反轉(zhuǎn)脈沖，通常采用雙曲線正交脈沖PASLTec采用單次短反轉(zhuǎn)脈沖，通常采用雙曲線正交脈沖PASLTecFAIR（flow-sensitivealternatinginversionrecovery）流動(dòng)敏感交互反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列)51ppt課件FAIR（flow-sensitivealternatinFAIR（flow-sensitivealternatinCASL和PASL的主要影響因素CASL由于磁化轉(zhuǎn)移，生物組織的偏共振射頻引起信號(hào)和T值的降低，與ASL產(chǎn)生的變化相似，使灌注效應(yīng)被高估，而且觀察到的信號(hào)減弱，影響量化，信噪(signal—noiseratio，SNR)降低。因此CASL的參照圖像與標(biāo)記圖像的偏共振效應(yīng)必須相同。PASL中對照圖像和標(biāo)記圖像中靜態(tài)組織的差異主要是層面輪廓缺陷,而不是CASL中的磁化傳遞效應(yīng)。在標(biāo)記脈沖和對照脈沖前額外施加一個(gè)飽和脈沖,這樣可以消除施加標(biāo)記脈沖和對照脈沖時(shí)靜態(tài)組織的磁化矢量,從而將層面輪廓缺陷偽影減少到最小程度。52ppt課件CASL和PASL的主要影響因素CASL由于CASL和PASL的主要影響因素CASL由于CASL和PASL的主要影響因素各種不同ASL新序列產(chǎn)生的根本是標(biāo)記方式的改變和消除磁化轉(zhuǎn)移效應(yīng)及層面輪廓缺陷的方式。如CASL方式，在采集對照圖像時(shí),可在圖像采集層面的遠(yuǎn)端施加一個(gè)RF脈沖,這樣既可以產(chǎn)生與標(biāo)記圖像一樣的磁化傳遞效應(yīng),又可以避免圖像采集層面近端動(dòng)脈血質(zhì)子被標(biāo)記。PASL中的EPI-STAR序列,標(biāo)記圖像采集時(shí),在圖像采集層面近端的一段距離內(nèi)施加反轉(zhuǎn)脈沖。對照圖像采集時(shí),則在遠(yuǎn)端的一段距離內(nèi)施加反轉(zhuǎn)脈沖。FAIR序列,標(biāo)記圖像是非選擇性反轉(zhuǎn),對照圖像是選擇性反轉(zhuǎn)。PICORE序列,標(biāo)記反轉(zhuǎn)脈沖和EPI-STAR相同,但對照圖像采集時(shí),在同側(cè)施加一個(gè)非反轉(zhuǎn)RF脈沖。53ppt課件CASL和PASL的主要影響因素各種不同ASL新序列產(chǎn)生的根CASL和PASL的主要影響因素各種不同ASL新序列產(chǎn)生的根ASL主要應(yīng)用ASL應(yīng)用腦灌注腦缺血腦腫瘤其他，癲癇，抑郁癥，腦損傷等肺灌注腎灌注心肌灌注54ppt課件ASL主要應(yīng)用ASL應(yīng)用腦灌注腦缺血腦腫瘤其他，癲癇，抑郁癥ASL主要應(yīng)用ASL應(yīng)用腦灌注腦缺血腦腫瘤其他，癲癇，抑郁癥單相位fair55ppt課件單相位fair21ppt課件單相位fair55ppt課件單相位fair21ppt課件多相位ASL目前常用的ASL多為單相位ASL，即采用固定的標(biāo)記延遲時(shí)間，一般腦內(nèi)在這種情況下如果組織的實(shí)際動(dòng)脈通過時(shí)間大于標(biāo)記延遲時(shí)間，即標(biāo)記后圖像采集時(shí)間過早，會(huì)低估了實(shí)際CBF。多相位ASL在一次標(biāo)記后，不同的延遲時(shí)間點(diǎn)采集圖像，可解決了這一問題56ppt課件多相位ASL目前常用的ASL多為單相位ASL，即采用固定的標(biāo)多相位ASL目前常用的ASL多為單相位ASL，即采用固定的標(biāo)多相位ASL（PHILIPS）ASL圖像顯示腫瘤組織高灌注(黃色箭頭指示)57ppt課件多相位ASL（PHILIPS）ASL圖像顯示腫瘤組織高灌注多相位ASL（PHILIPS）ASL圖像顯示腫瘤組織高灌注選擇性ASL選擇性ASL技術(shù)是選擇性飽和或標(biāo)記某支動(dòng)脈而觀察其供血區(qū)域的一種方法。如可分別顯示ICA的供血區(qū)和左、右大腦ICA、ACA、PCA及VBA等，稱之謂區(qū)域選擇性ASL；另外還有時(shí)間選擇性ASL，根據(jù)不同血管內(nèi)標(biāo)記質(zhì)子到感興趣區(qū)的時(shí)間確定標(biāo)記位置?，F(xiàn)在的ASL是同時(shí)標(biāo)記所有的血管，盡量減少不同血管內(nèi)質(zhì)子到達(dá)感興趣區(qū)的時(shí)間差。無論各種ASL的優(yōu)缺點(diǎn)如何，必須同時(shí)獲取全腦可對比的CBF灌注圖像。58ppt課件選擇性ASL選擇性ASL技術(shù)是選擇性飽和或標(biāo)記某支動(dòng)脈而觀察選擇性ASL選擇性ASL技術(shù)是選擇性飽和或標(biāo)記某支動(dòng)脈而觀察血管選擇ASL59ppt課件血管選擇ASL25ppt課件血管選擇ASL59ppt課件血管選擇ASL25ppt課件ASL的灌注區(qū)與其MRA的血管供血區(qū)是完全相吻合的。60ppt課件ASL的灌注區(qū)與其MRA的血管供血區(qū)是完全相吻合的。26ppASL的灌注區(qū)與其MRA的血管供血區(qū)是完全相吻合的。60pp4D-ASL61ppt課件4D-ASL27ppt課件4D-ASL61ppt課件4D-ASL27ppt課件MRimagesina75-year-oldmanwithduralAVFatthelefttransverse-sigmoidsinus.intensityprojectionsof4DASLbasedMRangiographicimages.Thelefttransverse-sigmoidsinusisdepictedearlyintheearlyarterialtothearterialphase.ThesiteoftheduralAVF(thickarrows)appearstobethelefttransverse-sigmoidsinus.Theleftoccipitalarteryhasa