MR脑灌注成像

CBF
CBV
MTT
TTP
CT灌注各参数图见左侧大脑中动脉分布区CBF下 降和CBV升高，MTT和TTP见时间明显延长。
“脑梗死前期” Ⅱ1期灌注成像
• CBF中等程度的下降，脑组织由于缺血出现局部星形细胞足板肿 胀，并开始压迫局部微血管
• 灌注成像见TTP、MTT延长、rCBF下降，rCBV基本正常或轻降
TIA后1月内发生梗死者占4-8%，5年内增至2429%。
急性脑缺血研究相关概念：
当脑血流灌注压在一定的范围内波动时，机体可以通过 小动脉和毛细血管平滑肌的代偿性扩张或收缩来维持脑 血流相对动态稳定。这种小动脉和毛细血管平滑肌的代 偿性扩张或收缩又称为Bayliss效应
脑血管通过Bayliss效应维持脑血流正常稳定的能力称为 脑循环储备力（ cerebral circulation reserve ，CCR）
1、脑缺血性病变
1. 灌注不足：MTT明显延长，CBV减少，CBF 明显减少。
2. 侧支循环信息：MTT延长，CBV增加或尚可。 3. 血流再灌注信息：MTT缩短或正常，CBV增
加，CBF正常或轻度增加。 4. 过度灌注信息：CBV与CBF均显著增加。
1、脑缺血性病变
约50%TIA患者在发病12h内的PWI上存在异常 灌注区，主要为：
※ 当rCBF下降，rCBV正常或升高，提示脑组织仍有自调功能，即使没有再灌 注，缺血的脑组织仍可恢复或存活。若都下降，说明存在IP。
※ 当rCBF、rCBV明显下降时，则示“脑梗死前期”缺血灶进入脑梗死阶段。
接下来讨论“缺血半暗带”
1、脑缺血性病变
二、急性缺血性脑梗死
脑缺血由中央的梗死核心区、缺血半暗带 （ischemic penumbra，IP）、血流减少区构成。
磁共振灌注技术的分类
1 使用外源性示踪剂，即对比剂首过磁共振灌注成像 法，以动态磁敏感对比增强（dynamic susceptibility weighted contrast enhanced，DSC）灌注成像最常 用。
2 使用内源性示踪剂，即利用动脉血中的水质子作为 内源性示踪剂的动脉自旋标记（arterial spin labeling， ASL）法，由于不需注射对比剂，安全无创，因而有 着较强的临床应用潜力。（局限性）
MTT图对脑缺血性改变最敏 感
MTT延长
MR脑灌注临床应用
1、脑缺血性病变
一、短暂性脑缺血发作（transient ischemic attacks，TIA）
定义：短暂性脑缺血发作（TIA）是颈动脉或 椎-基底动脉系统发生短暂性血液供应不足， 引起局灶性脑缺血导致突发的、短暂性、可逆 性神经功能障碍。临床症状典型的持续小于1h， 无任何脑梗死证据。
1988年Villringer等首先报道了MR灌注加权血 流成像（MR perfusion weighted imaging,MR PWI)在脑部的应用。
MR PWI：磁共振灌注成像是指用来反映组织 的微血管灌注分布及血流灌注情况的磁共振检 查技术。
优点：可以提供血流动力学方面的信息。具 有时间分辨率（小于2s即可包括全脑）和空间 分辨率高，操作简单，无放射性，可以在短时 间内重复进行等。
氧和葡萄糖的摄取率增加，以便维持细胞代谢的正常和 稳定，这种能力称为脑代谢储备力（ cerebral metabolism reserve，CMR ）
1、脑缺血性病变
从CBF变化过程看，脑血流的下降到急性脑梗死 的发生经历了3个时期：
1. 由于脑灌注压下降引起的脑局部血流动力学异常 改变；
2. 脑循环储备力失代偿性低灌注所造成的神经元功 能改变；
1. TTP延长：主要原因是血流速度慢和侧支循 环供血。
2. MTT延长：提示脑灌注压降低，脑灌注储备 受损；
3. 若①CBV、CBF明显减少，提示组织灌注不 足；②CBV增加或接近正常，提示侧支循环 形成。
“脑梗死前期”局部微循环障碍影像学分期4个亚型
“脑梗死前期”MR灌注表现
（局部星形细胞足板肿胀之压迫）
灌注成像，是看脑组织微循环的灌注图，更是看参数！
正常灌注MR表现
rCBV图
皮层>基底节> 白 质 高信号代表rCBV增加，低信号
rCBV降低
MTT图
白质>基底节>皮层 高信号MTT延长，低信号
MTT较短或MTT消失
异常灌注MR表现
显示血管内造影剂 rCBV反应脑缺血的结果
脑梗死—rCBV下降， 脑缺血—rCTP DSA
MR灌注成像分别为CBF、CBV、MTT和TTP参数图。见左侧颞 叶后部CBF和CBV下降，MTT和TTP参数图可见时间延长 。 DSA见左侧颈内动脉严重狭窄。
“脑梗死前期” Ⅱ2期灌注成像
星形细胞足板明显肿胀并造成脑局部微血管受压变窄或闭塞， 形成局部微循环障碍。 灌注成像见TTP、MTT延长，rCBF和rCBV下降
“脑梗死前期”I1期MR灌注加权成像（PWI）
T2WI
CBF
CBV
MTT
TTP
DSA
T2WI未见异常；CBF、CBV、MTT均未见异常；TTP值增高； DSA右侧M1狭窄
“脑梗死前期”I2期灌注成像
• 在I2期，由于机体的CCR发挥作用，致使rCBV增加从而维持 了rCBF的稳定
• 灌注成像除了TTP延长以外，此期出现MTT延长
静脉团注对比剂后，当对比剂第一次通过受检组 织之前、之中和之后，采用快速扫描序列（EPI） 进行连续的多层面多次成像，从而获得一系列动 态的扫描图像。
对比剂第一次通过期间，主要存在于血管内，血 管外极少，血管内外浓度梯度最大，信号的变化 受弥散因素影响小，故能反应组织的血液灌注情 况。根据造影剂第一次通过局部脑组织引起的信 号强度变化和时间的关系，可以绘制信号强度— 时间曲线，根据信号强度—时间曲线可获得部分 的血流动力学参数的相对值，并可通过工作站制 成各种血流动指标图像。
MTT ，rCBV 或消失 脑梗死
1、脑缺血性病变
CBV图：异常低灌注区多代表梗死核心，即最 终梗死区；
CBF图：异常灌注区代表缺血组织，可提供 CBV图不能反映的血流动力学改变。
MTT和TTP图对组织低灌注最敏感，可最大范 围的显示低灌注区。
急性缺血PWI参数图异常范围大小顺序：
MTT>CBF>CBV
1. TTP延长：主要原因是血流速度慢和侧支循 环供血。
2. MTT延长：提示脑灌注压降低，脑灌注储备 受损；
3. 若①CBV、CBF明显减少，提示组织灌注不 足；②CBV增加或接近正常，提示侧支循环 形成。
PWI与 DWI 的匹配关系与“缺血半暗带”
近期文献认为，PWI/DWI异常表现主要有以下几种： 1、PWI＞DWI发生率49%-70%，提示大血管及分支阻塞，以往通常认为PWI/DWI不匹
对比剂的应用
常用顺磁性对比剂Gd-DTPA，它是一种非特异 性细胞外间隙顺磁性对比剂。一般采用单倍剂 量（0.1mmol/kg）或双倍剂量（ 0.1mmol/kg ）
剂量小：对比剂产生的信号下降程度小，易受 背景噪声干扰，导致计算结果误差大。
剂量大：对比剂由于弹丸效应使对比剂通过脑 组织血管时间延长，同时由于二次灌注使信号 曲线与实际有明显偏差。
MTT是脑血液研究的重要参数，其长短明确反映了脑 组织血液微循环的通畅情况，当平均通过时间较长时， 说明血液在局部组织内停留时间较长，多数情况是由 于病理状态造成的微循环不畅。
由上述4种参数而获得相应彩图
CBF 脑血流量
CBV 脑血容量
MTT 平均通过时间
TTP 达峰时间
4种伪彩图，反映了4种血液动力学的参数
对比剂的应用
为了使对比剂早期居于血管内而不进入组织， 即保证没有对比剂的再循环和漏出，对注射对 比剂的量及速度有一定的要求，必须使用高压 注射器，注射流率为3-4ml/s。
团注速度过慢 信号下降程度降低，易导致 参数计算错误。
灌注成像的理论基础
核医学的放射性示踪剂稀释原理和中心容积定 律（central volume principle)
PWI(灌注加权成像) 原理及临床应用
Catalogue
1、灌注成像概念及原理 2、脑灌注成像的扫描技术 3、灌注在脑缺血中的临床应用
灌注（Perfusion）
人脑正常的神经心理和高级神经活动要求以一 定的血流灌注为基础，灌注是指血流通过毛细 血管网，将携带的氧和营养物质输送给组织细 胞的重要功能，一般等同于血流过程，是以流 动效应为基础的，存在于正常组织和疾病状态， 毛细血管中的血液流动使灌注成像成为可能。
时间-信号强度曲线
脑组织信号下降幅度与血管内 造影剂浓度成正比,反应脑组 织的血液动力学状态
正常脑组织由于BBB的存在， Gd-DTPA不能通过毛细血管网 进入脑组织间隙，不影响组织 的T1时间，因此不产生T1增强 效应。
时间-信号强度曲线
首过
再循环
磁共振灌注参数图与对应的时间-信号曲线
基本方法
配≥1.2适合溶栓治疗，近年有学者建议扩大为1.8-2.6效果更好。 2、PWI=DWI，此型患者无IP，不适合溶栓。 3、PWI ＜ DWI提示缺血区血管部分或完全再通，不需进行溶栓。 4、DWI异常，而PWI正常：DWI示有小梗塞灶，而PWI无明显低灌注区，这是由单支小
注：本文主要说明DSC的原理及应用。
基本原理与方法
DSC为静脉团注对比剂后，采用快速成像序列， 获得对比剂首次通过受检组织前、通过中和通过 后一段时间内的一系列图像，评价组织血流灌注。
顺磁性对比剂（如钆喷酸，Gd-DTPA）进入血管 后，血管腔内的磁敏感性增强，在局部产生梯度 场，导致磁场不均匀，进而引起邻近氢质子共振 频率改变，使质子自旋失相位从而使组织的T2或 T2*时间缩短，造成组织T2WI 或T2*WI信号的下降。
MR灌注成像左颞枕区CBF、CBV较对侧减低，而 MTT、TTP明显延迟，DSA示左侧颈内动脉闭塞
简单归纳一下灌注成像 4种参数
异常的病理意义
※ 4个参数中，rTTP最敏感（I1期），其延长的主要原因是血流速度减慢。
※ rMTT是脑血流动力学重要参数之一 ；对区分正常脑和缺血脑极敏感，但对 缺血损害程度、发生脑梗死危险性评价不如rCBF和rCBV ；rMTT可作脑灌 注压的测量指标，当rMTT（患侧/健侧）比值＞1.63时应给予治疗。
MTT=CBV/CBF
参数
1 局部脑血容量（regional cerebral blood volume rCBV) 指存在于一定量脑组织血管结构内的血容量， 根据时间—密度曲线下方封闭的面积计算得出。
2 局部脑血流量（regional cerebral blood flow,rCBF) 指在单位时间内流经一定量脑组织血管结构的血流量， 脑血流量值越小，意味着脑组织的血流量越低。
3. 最后，由于CBF下降超过脑代谢储备力才发生不 可逆转的神经元形态学改变，即脑梗死。
前2个时期称为脑梗死前期， TIA 属此期。 脑血管病常有较长的潜伏期，而TIA以及临床出 现的异常征象是一个十分明显的预警信号。
1、脑缺血性病变
约50%TIA患者在发病12h内的PWI上存在异常 灌注区，主要为：
梗死核心区：不可逆损伤组织。
缺血半暗带：神经元电生理活动停止，侧支供 血仅能维持细胞膜稳定，长期低灌注终将导致 梗死，溶栓治疗的主要目的是恢复IP的血供。
实验和临床研究的结果都提示 , 缺血半暗带内 rCBV 和 MTT 升高 , 而 rCBF 则下降 。
rCBF rCBF
MTT ，rCBV 半暗带，无症状? MTT ，rCBV 有症状?
※ 根据rCBF、rCBV、rTTP和rMTT的关系可以判断出CCR是否发挥作用。
※ rTTP、rMTT延长伴rCBF正常/微降以及rCBV升高，可定为“脑梗死前期”的 脑缺血I2期，此期由于Bayliss效应致使CCR发挥作用。 rTTP、rMTT延长伴rCBF下降、rCBV正常或轻降，可定为“脑梗死前期”的 脑缺血Ⅱ1期；若rCBV同时也下降则为Ⅱ2期.
3 局部平均通过时间（regional mean transit time,rMTT)开始注射对比剂到时间—密度曲线下降至 最高强化值一半时的时间，主要反映的是对比剂通过 毛细血管的时间（s）。
4 峰值时间（TTP）指在TDC上从对比剂开始出现到 对比剂浓度达到峰值的时间。TP值越大，意味着最大 对比剂团峰值到达脑组织的时间越晚。