动脉自旋标记(ASL)基本原理及应用
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DSC技术建立在对比剂只在血管内而不向血管外扩散 的假设基础上，所得数据的准确性受血脑屏障完整性的 影 响 。 PWI 的 另 一 种 方 法 称 为 动 脉 自 旋 标 记 示 踪 法 (arterial spin labeling，ASL)基于示踪剂可以从血 管内向组织间隙自由扩散的理论假设，利用磁性标记的 动脉血内水质子流入成像层面和组织交换产生的信号降 低进行成像，对标记前后的图像进行减影分析，可以得 到CBF的定性、定量图。
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常见灌注类型
脑血流灌注是临床十分关心的问题，目前能提供灌 注成像的影像技术主要有3种: SPECT/PET-CT核素灌注显像, 利用放射性示踪剂,如 18F、14C成像； CT灌注成像(I、Xe)； MRI灌注成像。 前两种方法有一定辐射存在, 且CT灌注存在对比剂 过敏及辐射剂量较大的潜在隐患, 而MRI灌注成像安 全性高, 效果良好, 已成为重要的检查技术。
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磁共振灌注简介
1、使用外源性示踪剂
指对比剂首过磁共振 灌注成像法，其中最 常用的是动态磁敏感 对比增强 （DSC）灌注 成像。
2、使用内源性示踪剂
不需注入对比剂，利 用动脉血中水质子作 为内源性示踪剂，即 ASL。
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DSC原理及பைடு நூலகம்点
MRI 灌 注 最 常 见 的 为 动 态 磁 敏 感 对 比 加 权 成 像 （DSC），为外源性示踪法。其基本原理为通过静脉内 团注顺磁性对比剂，在对比剂首次通过毛细血管床时， 组织的磁化率发生变化引起局部磁场不均匀，T1，和T 2值缩短，组织信号改变，此时用快速成像技术对兴趣 区进行扫描获取图像。然后用相应的血流动力学参数 进行定量表达，如局部脑血容量（rCBV)、平均通过时 间(MTT)、局部脑血流量(rCBF)等。
ASL的基本原理及常见应用
杨双 山东省医学影像学研究所
2016.05.19
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灌注(Perfusion)可定义为血液向组织转运的 稳定状态。许多生理学家用“灌注”一词 强调血液与组织的联系，或者代之以毛细 血管血流。
灌注是说明液性分子在组织中微观运动的 又一物理概念。与扩散不同的是，它是建 立在流动效应基础之上的。对体内的灌注 过程进行测量，就可实现灌注(加权)成像 (Perfusion Imaging)
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ASL原理
Fig. 1 Principle of the ASL technique. Knowledge of parameters
such as relaxation time of the blood and the tissue T1a, T1, transit time
delay τ of arterial blood, equilibrium magnetization M0, blood-tissue
partition coefficient λ and inversion efficiency α are generally
required in order to quantify the perfusion
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根据标记方法不同ASL分为以下两类：
连续法CASL：当动脉血流经过标记平面时， 在一个持续的梯度下，动脉血的磁化被持 续的射频脉冲连续的反转，常用序列包括 DAI、SPDI、originalCASL;
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ASL原理
所有的ASL 技术, 整个图像采集、处理过程一般 都遵循下列步骤。 ⑴反转脉冲标记动脉血质子。 ⑵延迟一段时间后, 被标记的动脉血质子流入感兴趣区所在层面采集 图像, 此时所采集的图像称为标记图像(tag image) 。标记图像的信号 强度依赖于成像层面内自身组织特点及流入动脉血标记质子数量。 ⑶在成像参数相同情况下, 动脉血质子标记前获取同层面的图像,称为 对照图像(control image) 。 ⑷对照图像和标记图像相减,得到灌注图像。根据采用的TI 不同, 可以 显示自大动脉直至毛细血管水平的灌注情况。值得提出的是, 由于血 质子的标记是质子磁矩的反转,磁化矢量降低,使得标记图像信号强度 下降。因此, 两者相减的方向是对照图像减标记图 像,而不是标记图像减对照图像。 ⑸由于标记图像与对照图像之间的信号强度差异较小(约为静态组织 信号的1 %) , 因此需要进行多次采集信号 ，进行均衡处理(signal averaging) 。
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磁共振灌注成像(perfusion weighted magnetic resonance imaging，PWI)是用来 反映组织的微血管分布及血流灌注情况的磁 共振新技术，可以提供血流动力学方面的 信息。利用MR进行脑灌注成像可测量局部 脑组织的血液灌注,了解其血液动力学及功 能变化对临床诊断及治疗均有重要参考价 值。
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ASL原理
MRI对于流动质子自旋与静态组织质子自旋磁化程度的差 异十分敏感。ASL就是利用这一原理，以动脉血内水质子为 内源性示踪剂并对其进行标记，待其流入成像层面，即对 这种差异进行测量成像。通常在水质子流入成像层面之前， 用翻转或饱和RF脉冲对其进行标记。当标记血液中质子进 入细胞外间隙并与静态组织中质子进行交换后，组织的净 磁化矢量与无标记质子的对照状态相比明显减小。将对照 成像信息与标记成像信息相减，消除静态组织的信号，即 得到灌注图像。
脉冲法PASL：一个动脉血自旋厚块的磁化 被一个绝热的双曲正割脉冲所反转，标记 一段时间内的动脉血液，常用序列如 EPISTAR、HIT、FAIR等。
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ASL 技术
2010-4-18
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ASL原理
从上述过程不难看出, ASL 技术实际上相当于一 种减影技术,也类似于其他示踪技术。但是ASL 中的“示踪剂”的“半衰期”很短,只有1s (血液 的T1 值) ,而不是像PET 技术中的示踪剂如H215O , 半衰期长达几分钟。尽管两者遵循同样的药代 动力学模型, 但由于ASL“示踪剂”半衰期只有 1s ,ASL 主要反映了被标记的血质子进入组织的 速率, 而H215O PET 除了速率外,还与组织中水分 交换,示踪剂的清除有关。
DSC技术建立在对比剂只在血管内而不向血管外扩散 的假设基础上，所得数据的准确性受血脑屏障完整性的 影 响 。 PWI 的 另 一 种 方 法 称 为 动 脉 自 旋 标 记 示 踪 法 (arterial spin labeling，ASL)基于示踪剂可以从血 管内向组织间隙自由扩散的理论假设，利用磁性标记的 动脉血内水质子流入成像层面和组织交换产生的信号降 低进行成像，对标记前后的图像进行减影分析，可以得 到CBF的定性、定量图。
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常见灌注类型
脑血流灌注是临床十分关心的问题，目前能提供灌 注成像的影像技术主要有3种: SPECT/PET-CT核素灌注显像, 利用放射性示踪剂,如 18F、14C成像； CT灌注成像(I、Xe)； MRI灌注成像。 前两种方法有一定辐射存在, 且CT灌注存在对比剂 过敏及辐射剂量较大的潜在隐患, 而MRI灌注成像安 全性高, 效果良好, 已成为重要的检查技术。
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磁共振灌注简介
1、使用外源性示踪剂
指对比剂首过磁共振 灌注成像法，其中最 常用的是动态磁敏感 对比增强 （DSC）灌注 成像。
2、使用内源性示踪剂
不需注入对比剂，利 用动脉血中水质子作 为内源性示踪剂，即 ASL。
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DSC原理及பைடு நூலகம்点
MRI 灌 注 最 常 见 的 为 动 态 磁 敏 感 对 比 加 权 成 像 （DSC），为外源性示踪法。其基本原理为通过静脉内 团注顺磁性对比剂，在对比剂首次通过毛细血管床时， 组织的磁化率发生变化引起局部磁场不均匀，T1，和T 2值缩短，组织信号改变，此时用快速成像技术对兴趣 区进行扫描获取图像。然后用相应的血流动力学参数 进行定量表达，如局部脑血容量（rCBV)、平均通过时 间(MTT)、局部脑血流量(rCBF)等。
ASL的基本原理及常见应用
杨双 山东省医学影像学研究所
2016.05.19
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灌注(Perfusion)可定义为血液向组织转运的 稳定状态。许多生理学家用“灌注”一词 强调血液与组织的联系，或者代之以毛细 血管血流。
灌注是说明液性分子在组织中微观运动的 又一物理概念。与扩散不同的是，它是建 立在流动效应基础之上的。对体内的灌注 过程进行测量，就可实现灌注(加权)成像 (Perfusion Imaging)
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ASL原理
Fig. 1 Principle of the ASL technique. Knowledge of parameters
such as relaxation time of the blood and the tissue T1a, T1, transit time
delay τ of arterial blood, equilibrium magnetization M0, blood-tissue
partition coefficient λ and inversion efficiency α are generally
required in order to quantify the perfusion
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根据标记方法不同ASL分为以下两类：
连续法CASL：当动脉血流经过标记平面时， 在一个持续的梯度下，动脉血的磁化被持 续的射频脉冲连续的反转，常用序列包括 DAI、SPDI、originalCASL;
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ASL原理
所有的ASL 技术, 整个图像采集、处理过程一般 都遵循下列步骤。 ⑴反转脉冲标记动脉血质子。 ⑵延迟一段时间后, 被标记的动脉血质子流入感兴趣区所在层面采集 图像, 此时所采集的图像称为标记图像(tag image) 。标记图像的信号 强度依赖于成像层面内自身组织特点及流入动脉血标记质子数量。 ⑶在成像参数相同情况下, 动脉血质子标记前获取同层面的图像,称为 对照图像(control image) 。 ⑷对照图像和标记图像相减,得到灌注图像。根据采用的TI 不同, 可以 显示自大动脉直至毛细血管水平的灌注情况。值得提出的是, 由于血 质子的标记是质子磁矩的反转,磁化矢量降低,使得标记图像信号强度 下降。因此, 两者相减的方向是对照图像减标记图 像,而不是标记图像减对照图像。 ⑸由于标记图像与对照图像之间的信号强度差异较小(约为静态组织 信号的1 %) , 因此需要进行多次采集信号 ，进行均衡处理(signal averaging) 。
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磁共振灌注成像(perfusion weighted magnetic resonance imaging，PWI)是用来 反映组织的微血管分布及血流灌注情况的磁 共振新技术，可以提供血流动力学方面的 信息。利用MR进行脑灌注成像可测量局部 脑组织的血液灌注,了解其血液动力学及功 能变化对临床诊断及治疗均有重要参考价 值。
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ASL原理
MRI对于流动质子自旋与静态组织质子自旋磁化程度的差 异十分敏感。ASL就是利用这一原理，以动脉血内水质子为 内源性示踪剂并对其进行标记，待其流入成像层面，即对 这种差异进行测量成像。通常在水质子流入成像层面之前， 用翻转或饱和RF脉冲对其进行标记。当标记血液中质子进 入细胞外间隙并与静态组织中质子进行交换后，组织的净 磁化矢量与无标记质子的对照状态相比明显减小。将对照 成像信息与标记成像信息相减，消除静态组织的信号，即 得到灌注图像。
脉冲法PASL：一个动脉血自旋厚块的磁化 被一个绝热的双曲正割脉冲所反转，标记 一段时间内的动脉血液，常用序列如 EPISTAR、HIT、FAIR等。
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ASL 技术
2010-4-18
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ASL原理
从上述过程不难看出, ASL 技术实际上相当于一 种减影技术,也类似于其他示踪技术。但是ASL 中的“示踪剂”的“半衰期”很短,只有1s (血液 的T1 值) ,而不是像PET 技术中的示踪剂如H215O , 半衰期长达几分钟。尽管两者遵循同样的药代 动力学模型, 但由于ASL“示踪剂”半衰期只有 1s ,ASL 主要反映了被标记的血质子进入组织的 速率, 而H215O PET 除了速率外,还与组织中水分 交换,示踪剂的清除有关。