動脈自旋標(biāo)記腦灌注成像后處理流程

本標(biāo)準(zhǔn)適用于超導(dǎo)磁共振設(shè)備動脈自旋標(biāo)記腦灌注成像掃描文件后處理。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T16260.2-2006軟件工程產(chǎn)品質(zhì)量第2部分：外部度量GB/T16260.3-2006軟件工程產(chǎn)品質(zhì)量第3部分：內(nèi)部度量GB/T16260.4-2006軟件工程產(chǎn)品質(zhì)量第4部分：使用質(zhì)量的度量GB/T17544-1998信息技術(shù)軟件包質(zhì)量要求和測試GB/T18492-2001信息技術(shù)系統(tǒng)及軟件完整性級別GB/T25000.51-2016軟件工程軟件產(chǎn)品質(zhì)量要求與評價(SquaRE)商業(yè)現(xiàn)貨(COTS)軟件產(chǎn)品的質(zhì)量要求和測試細(xì)則YY/T0664-2008醫(yī)療器械軟件軟件生存周期過程YY/T1406.1-2016醫(yī)療器械軟件第1部分YY/T0316應(yīng)用于醫(yī)療器械軟件的指南《醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)安全注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》3術(shù)語和定義3.1腦灌注（Cerebralperfusion）顱內(nèi)血流從動脈向毛細(xì)血管網(wǎng)灌注，再匯入到靜脈的過程。3.2腦灌注成像（Cerebralperfusionimaging）對選定感興趣層面進行連續(xù)動態(tài)掃描，獲得所選層面的每一像素的時間密度曲線，并通過數(shù)學(xué)模型處理得到：腦血流容量、腦血流流量、對比劑平均通過時間、對比劑峰值時間等血流動力學(xué)參數(shù)和灌注圖像表現(xiàn)，評價腦組織的灌注狀態(tài)，是一種功能成像。3.3標(biāo)記時間（Labelduration）ASL序列標(biāo)記脈沖持續(xù)的時間。3.4重復(fù)時間（Repetitiontime，TR）兩個激發(fā)脈沖間的間隔時間。3.5回波時間（Echotime，TE）在激勵射頻脈沖作用后，從橫向磁化強度最初產(chǎn)生到接收信號間的時間間隔。3.6動脈自旋標(biāo)記（Arterialspinlabeling,ASL）以動脈血的水質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑，獲取組織血流灌注信息的成像技術(shù)。3.7標(biāo)記像（Labelimage）被標(biāo)記的血液質(zhì)子流入信號采集區(qū)，此時進行信號采集得到的圖像。3.8對照像（Controlimage）通過連續(xù)兩次相反標(biāo)記而形成無標(biāo)記結(jié)果的血液質(zhì)子流入信號采集區(qū)，此時進行信號采集得到的圖像。3.9連續(xù)式動脈自旋標(biāo)記（ContinuousASL,CASL）標(biāo)記脈沖是較長的連續(xù)射頻脈沖的自旋標(biāo)記序列，結(jié)合層面選擇梯度場來標(biāo)記血液中的水分子，脈沖施加于成像層面下方較窄平面。3.10脈沖式動脈自旋標(biāo)記（PulsedASL,PASL）使用2～20ms的短射頻脈沖的動脈自旋標(biāo)記序列，對頸部10～15cm的范圍進行容積標(biāo)記，經(jīng)過一定的延遲時間，對到達成像區(qū)域的標(biāo)記血流進行采集。3.11準(zhǔn)連續(xù)式動脈自旋標(biāo)記（Pseudo-continuous,pCASL）使用一連串不連續(xù)的小的射頻脈沖的動脈自旋標(biāo)記序列，并在射頻發(fā)射間期施加梯度波來模擬CASL的連續(xù)脈沖方法進行標(biāo)記3.12標(biāo)記后延遲（Postlabeldelay,PLD）ASL序列中，從標(biāo)記脈沖結(jié)束到灌注成像開始采集的時間差。3.13多延遲pCASL(multi-delaypCASL)在同一標(biāo)記脈沖結(jié)束后至圖像采集的一定時間內(nèi)設(shè)置多個PLD時間進行多次圖像采集，生成不同PLD時間的灌注圖像。3.14腦血流量（Cerebralbloodflow,CBF）單位時間內(nèi)到達一定重量組織的血流總量。單位ml/100g/min3.15平均腦血流量（Meancerebralbloodflow,mCBF）將不同PLD采集到的血流量平均之后的腦血流量。3.16動脈到達時間(Arterialtransittime,ATT）反映標(biāo)記的血液從標(biāo)記層面流到成像層面所需要的時間。單位：秒（s）3.17腦動脈血容量（Arterycerebralbloodvolume,aCBV）反映每100g腦組織內(nèi)含血量。單位：ml/100g或%。3.18動脈通過偽影（Arterialtransitartifact,ATA）是指被標(biāo)記血液殘留在血管內(nèi)所導(dǎo)致的蔓狀匍匐的條狀高信號，可對稱或不對稱，通常是由于血管內(nèi)血流速度減緩或者血流到達延遲所致。3.19感興趣區(qū)域(Regionofinterest,ROI)機器視覺、圖像處理中，從被處理的圖像以方框、圓、橢圓、不規(guī)則多邊形等方式勾勒出需要處理的區(qū)域。3.20ASL定性分析（ASLqualitativeanalysis）通過ASL灌注偽彩圖或結(jié)合定量數(shù)據(jù)采集分析，定性判斷低灌注區(qū)或高灌注區(qū)域，及解剖定位。3.21ASL定量數(shù)據(jù)測量（ASLquantitativedatameasurement）通過定量數(shù)據(jù)采集技術(shù)，對ASL灌注圖像計算CBF、ATT及CBV。3.22ASL定量數(shù)據(jù)分析（ASLquantitativedataanalysis）對ASL產(chǎn)生的CBF、ATT及CBV進行定量比較。3.23腦模板（Braintemplate）腦模板代表一個群體的大腦模型,包含大腦結(jié)構(gòu)及分區(qū)標(biāo)簽等信息。3.24腦圖譜（Brainmap）腦圖譜由大腦三維圖像組成，包含解剖結(jié)構(gòu)和功能的皮層及皮層下結(jié)構(gòu)。3.25差異指數(shù)（Differenceindex）雙側(cè)腦組織的定量值差異占雙側(cè)腦組織定量值總和的比值。4ASL后處理流程4.1ASL采集前準(zhǔn)備流程4.1.1推薦使用的ASL序列ASL是利用血液中水分子作為內(nèi)源性、可自由擴散示蹤劑進行顱腦灌注成像的MRI技術(shù)。常用采集序列包括PASL、CASL及pCASL。pCASL綜合了CASL高信噪比及PASL高標(biāo)記效能的優(yōu)點。推薦pCASL掃描序列(Ⅲ級證據(jù)，B級推薦使用三維節(jié)段式讀出方式及背景抑制提高信噪比，不施加毀損梯度，全腦覆蓋。4.1.2掃描前患者準(zhǔn)備的要求用海綿固定患者頭部，盡可能減少頭動偽影；確?；颊邟呙枰皟?nèi)無明顯產(chǎn)生磁敏感偽影的異物?；颊咛幱谄届o狀態(tài)下，檢查前無明顯煙酒及咖啡攝入，增強掃描前進行ASL檢查。4.2ASL圖像采集過程中流程4.2.1對掃描定位線的要求標(biāo)記層面應(yīng)選擇在供血動脈走行筆直、且與標(biāo)記層面垂直處。4.2.2對標(biāo)記時間的要求ASL序列標(biāo)記脈沖持續(xù)的時間，綜合圖像信噪比、射頻能量沉積等因素推薦標(biāo)記時間為1.8s。4.2.3對PLD設(shè)定的要求PLD是在ASL序列中，從標(biāo)記脈沖結(jié)束到灌注成像開始采集的時間差。單PLD可以采集到該PLD腦血流量CBF信息，多PLD可以提供mCBF和ATT信息，更好的評估灌注結(jié)果及灌注儲備，以發(fā)現(xiàn)潛在的灌注異常區(qū)域。4.2.3.1單個PLD新生兒應(yīng)設(shè)定PLD為2.0s，兒童PLD為1.5s，小于70歲的正常成人PLD為1.8s，成人患者及大于70歲的正常成人PLD為2.0s。4.2.3.2多個PLD多個PLD時一般情況下應(yīng)覆蓋0.5s-2.5s，對于腦血流緩慢或需要了解側(cè)枝循環(huán)的情況，需要覆蓋1.0s-3.0s。2個PLD：建議1.5s及2.5s。3個PLD：建議時間1.5s、2.0s、2.5s。5個PLD：建議時間0.5s、1.0s、1.5s、2.0s、2.5s或1.0s、1.5s、2.0s、2.5s、3.0s。7個PLD：建議時間最小1.0s，最大3.5s，中間時間均分，共7個時間點。4.3ASL圖像后處理流程4.3.1CBF后處理方法4.3.1.1單PLD圖像文件的CBF后處理方法原始ASL圖像包含標(biāo)記像、對照像。在平均對照像減去平均標(biāo)記像后，獲得灌注圖像。灌注圖像乘以相應(yīng)動力學(xué)模型系數(shù)計算得到CBF灌注像。4.3.1.2多PLD圖像文件的CBF后處理方法在多個后延遲標(biāo)記數(shù)據(jù)中，需要根據(jù)不同PLD時間的PW權(quán)重計算動脈到達時間（ATT取得mCBF和aCBV，并給出所依據(jù)的每個PLD的CBF。4.3.2ATT后處理方法通過設(shè)置多個PLD，獲取多個時間點CBF值，通過PW權(quán)重計算得到這幾個時間點所反映的動脈到達時間。4.3.3圖像配準(zhǔn)和分割的要求4.3.3.1對ROI手工勾畫的要求根據(jù)需求以圓、橢圓、不規(guī)則多邊形等方式勾勒出需要處理的區(qū)域。ROI應(yīng)放置于病灶位置，以及對側(cè)大腦半球?qū)ΨQ的位置，盡量避開血管、空氣、顱骨等。4.3.3.2對腦模板使用要求腦模板代表一個群體的大腦模型，包含大腦結(jié)構(gòu)及分區(qū)標(biāo)簽等信息。應(yīng)首選學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)可和應(yīng)用的腦模板，推薦使用蒙特利爾神經(jīng)研究所的ICBM152腦模板。4.3.3.3對腦圖譜使用要求腦圖譜由大腦三維圖像組成，包含解剖結(jié)構(gòu)和功能的皮層及皮層下結(jié)構(gòu)。使用的腦圖譜應(yīng)有臨床價值的，并在學(xué)術(shù)界已公開、并被使用的腦圖譜，推薦使用如下模板，可根據(jù)研究需要自行選擇，如推薦使用（1）AAL（2001）、AAL2（2015）圖譜2）ASPCTS（2012）圖譜3）Vascu圖譜4）ArterialTransitTime（2015）圖譜5）Brainnetome（2016）圖譜6）Hypothalamus（2020）圖譜。4.3.4對定量數(shù)據(jù)判讀要求感興趣區(qū)域定量數(shù)據(jù)判讀需要結(jié)合全腦灌注平均水平、絕對值及左右差異綜合判讀。ATA是血管內(nèi)高信號偽影，ATA的出現(xiàn)與PLD時間的選擇相關(guān)。4.3.5結(jié)果可視化4.3.5.1結(jié)果內(nèi)容處理結(jié)果可包括CBF灌注圖、ATT圖、aCBV圖彩色圖和感興趣區(qū)域定量數(shù)據(jù)。CBF灌注圖、ATT圖、aCBV圖在不同層面的顱腦部位應(yīng)從左上方為起點按照順序以排列模式在報告上最大化顯示。4.3.5.2偽彩顯示顯示的顱腦部位需要偽彩。偽彩的最小值偏向冷色，最大值偏向暖色，其中顏色選項應(yīng)明顯突出不同范圍的量值。4.3.5.