头部ASL灌注成像

FDA认证，Only in GE
注：Siemens与Philips均为基于EPI序列的二维脉冲式ASL。
3D ASL CBF (ml/100g/min)
Discovery MR750
全脑三维动脉自旋标记成像原理，3D ASL
3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling 对流入动脉血液进行连续标记，待标记血液流入脑 组织后，进行全脑三维快速成像，对比非标记 成像，测量全脑血流量变化。 成像过程： • 对流入动脉血液连续标记。 • 被标记的动脉血液进入脑实质，与组织交换。 • 被标记的血液降低脑组织质子信号强度。 • 优化背景组织抑制，消除静脉干扰。 • 标记与非标记组两次分别采集，全脑三维成像 。 • 两组图像进行减影，得到血流灌注图像。 FDA认证，Only in GE
DISCOVERY
3D ASL
MR750
全脑三维动脉自旋标记成像
MR Application Team, China Internal Use Only
1 GE Healthcare Discovery MR750
动脉自旋标记成像
• • • • • ASL基本概念 2D FAIR介绍 3D ASL原理 3D ASL & PWI比较 3D ASL临床应用和病例
Discovery MR750
三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL
T1FLAIR
T1FSPGR +C
CBF 3DASL
CBF Perfusion
颅内占位术后复查，3DASL与PERFUSION对照观察
T1平扫及增强图像，未见明显异常肿块影。3DASL对照PERFUSION血流量图，均未发现血流量异常增 加区域，两者对照良好。
Discovery MR750
全脑三维动脉自旋标记介绍，3D ASL
3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling 对流入动脉血液进行连续标记，待标记血液流入脑 组织后，进行全脑三维快速成像，对比非标记 成像，测量全脑血流量变化。 成像特点： • 良好的SAR值控制，1.5秒1000次标记脉冲。 • 基于FSE序列，图像伪影小。 • 三维成像扫描范围广，图像信噪比高。 • 螺旋状K空间填充，扫描速度快。 • 连续标记，动脉血液标记效率高。 • 背景抑制优化，突出血流量信息。
翻转时间与重复时间： • 脑血流速度快，使用更 短PLD时间（1-1.5s） • 脑血液速度慢，使用较 长PLD时间（1.5-2.5s ） • PLD延长，SNR下降
Spiral K-Space
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临床应用灌注技术的比较，ASL和PWI
3D ASL
1 2 直接反映组织灌注 不需要造影剂
Control image Label image CBF image
全脑三维定位
非标记 + 背景抑制
3DFSE Spiral echo train
标记 + 背景抑制
CBF后处理
3DFSE Spiral echo train
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三维动脉自旋标记脉冲序列，3D ASL
3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling
CBV Perfusion +C
颅内占位，3DASL与PERFUSION对照观察 T1Flair, T2FSE
常规T1T2图像中右颞叶占位肿块，中央液体坏死信号，瘤周大范围水肿，高b值弥散图像可 见肿瘤实质与正常脑实质对比更好。3DASL图像中，实质肿块血流量增加，水肿区域血液量 减低，增强灌注图像中可见实质性肿瘤血流量明显增加，3DASL血流量图像与增强灌注区域 对应良好。而CBV中，肿块实质血液量未见明显增加。
动脉自旋标记成像，根据流动血液标记方 式不同分为两类： 连续式，CASL，连续标记相应层面近端的 动脉血液，被标记的血液连续流入组织。 脉冲式，PASL，使用选择性的射频脉冲， 脉冲式地标记成像层面近端的一个厚块中的 血液，等一段时间使标记的血液与组织充分 混合，然后成像。
连续式
脉冲式
动脉自旋标记ASL成像，是一种完全无创的、不需注射造影剂的灌注成像方 法，临床应用广泛。
Labeling and Control Pulse
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三维动脉自旋标记扫描参数，3D ASL
3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling 扫描参数： • 全脑三维轴位定位 • 4x4x4mm分辨率 • SPIRAL采集 • 两次采集：标记组与非 标记组
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三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL
Courtesy: Dr Tanenbaum, Mt. Sinai School of Medicine, USA
BRAVO +C
Cube T2
Cube T2 FLAIR
3D ASL CBF
胶质瘤术后复查，3DASL与常规扫描 CUBE T2 和 T2FLAIR 可见手术区域大片水肿信号。 T1BRAVO 增强扫描未见明显 强化肿块形成。 3DASL流量图，相应区域血流量下降，未发现血流量异常增 加区域。
3DASL与增强灌注CBF之间对照良好。
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三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL
T1+C
CBF 3DASL
3DASL CBF
CBF Perfusion +C
CBV Perfusion +C
右侧额叶占位 常规T1增强表现与3DASL CBF对应良好 。
左中颅窝脑膜瘤 常规T1增强表现与3DASL CBF、增强灌注CBF对应良好 。
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Eur Neurol 2010;64:21–26
FAIR
3DASL
动脉自旋标记ASL成像，GE提供FAIR（科研模式）、3DASL（临床模式）两 种成像和后处理技术。
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动脉自旋标记成像，2D FAIR
FAIR成像过程与后处理： • 基于GRE EPI序列。 • 第一次采样，使用选择性翻 转脉冲，间隔一段时间后， 对相应层面成像，包含血液 灌注的信息。 • 第二次采样，使用非选择性 翻转脉冲，间隔一段时间后 ，对相应层面成像，不包含 血液灌注的信息。
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三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL
T2FSE 女性49岁，AVM，3DASL与PERFUSION对照 常规T2图像中，左侧侧脑室后角可见片状混杂信 号，中心多发流空低信号，伴周围水肿。 3DASL的CBF血流量图像中，肿瘤中可见明显增加 的血流量。 3DASL CBF 增强灌注 CBF图像中，肿瘤同样表现为高灌注血 流量。
动脉自旋标记成像分类，Arterial Spin Labeling
Discovery MR750
脉冲式动脉自旋标记成像，根据标记脉冲 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等。 非对称式，信号靶向交替射频（STAR）、 PICORE、TILT、QUIPSS、DIPLOMA等。
注意事项：
1.增强扫描后不能做3DASL。 2.不适用于矢状或冠状面扫描。 3.扫描分辨率不能过高，否则信噪 比过低。
4.假牙等金属的存在会影响动脉血 流标记。
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三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL
DWI, b=3000
3DASL CBF
CBF Perfusion +C
3DASL应用优势：
1.使用方便，信噪比高，伪影小， 可以减轻运动伪影。 2.2D FAIR或EPISTAR灌注稳定性差 ，临床应用不稳定。
3.增强灌注扫描可操作性差，随访 应用不方便。
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三维动脉自旋标记临床应用，3D ASL
3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling 临床应用： • 脑血管疾病：儿童，新生儿，甚至胎儿。 • 脑血管疾病：缺血，梗塞，血管畸形。 • 肿瘤性疾病，恶性肿瘤分级。 • 慢性退行性改变：AD，Parkinson’s Disease 。 • 感染或炎症性疾病。 • 癫痫。 • 随访。
灌注像 = 标记像 - 非标记像
灌注像
动脉自旋标记ASL成像，是一种完全无创的、不需注射造影剂的灌注成像方 法，临床应用广泛。
注：1994年，Edelman等首次提出EPI-STAR动脉自旋标记成像技术。
动脉自旋标记成像分类，Arterial Spin Labeling
Discovery MR750
Discovery MR750
三维动脉自旋标记临床应用，3D ASL
3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling 临床应用： 1. 脑占全身重量的2％，但脑血流量相当于心输 出量的15%（750ml/min)。 2. 耗氧量大，占全身耗氧量的20％ 3. 氧依赖性高，耐氧性最差，缺乏有效的无氧代 谢机制。 4. 对运动伪影敏感，运动所导致的像素信号改变 会远远大于灌注所导致的信号改变。 5. 脉冲式标记信噪比低但能减少SAR值，连续式 标记信噪比高但对于系统硬件要求高。
MR750
* GE Healthcare Discovery MR750w
动脉自旋标记成像原理，Arterial Spin Labeling
动脉自旋标记成像，是对在成像平面的上游血液 进行标记使其自旋弛豫状态改变，待被标记的血 流对组织灌注后进行成像。
Discovery MR750
两组对比图像： 标记像，成像区包含静态组织和流入组织的标记 血液信息。 非标记像，对成像区进行的非标记血液成像，同 样包括静态背景组织信息。
ห้องสมุดไป่ตู้
标记像 - 非标记像 = 灌注像
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动脉自旋标记成像，2D FAIR
MRA
FAIR
Perfusion +C
FAIR
MRA可见左侧大脑中动脉闭塞，侧枝循环血管形成；FAIR 血流量CBF图像中显示相应区域血流量下降，而大脑皮层 侧枝循环形成区域血流量增加。
增强灌注图像中可见实质性肿瘤血流量明显增加，而 FAIR血流量图像与增强灌注区域对应良好。
selecti ve inversi presat labelin on g RF Gz Gy Gx sat + background suppression rf rf 2 1
Labeling
Control
Pulsed Continuous prep + BS
3D Spiral FSE echo train
连续式
脉冲式
动脉自旋标记ASL成像，GE提供FAIR（科研模式）、3DASL（临床模式）两 种成像和后处理技术。
动脉自旋标记成像定量，Arterial Spin Labeling
脉冲式动脉自旋标记成像，理论上可以 得到三个血液动力学参数： • 血流量BF（用于临床定量指标） • 血容量BV（科研理论） • 平均通过时间MTT（科研理论）
Discovery MR750
三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL
T2FLAIR
DWI b=1000
ADC
CBF 3DASL
59岁男性，发热一周，突然失语
T2左颞叶片状高信号，无明确边界，DWI呈高信号，ADC值下降，而3DASL CBF图像中病变区域血流量 明显增强，因此怀疑感染性病变（ HSV-1 encephalitis ）。
2D PWI
反映高浓度通过血管时的磁敏感效应， 大分子造影剂无法通过血脑屏障。 需要造影剂 高压注射器团注
3
4 5 6
操作简单易行，重复性好
FDA 半定量 CBF，与PWI相关性好 可采用GRE或FSE序列，磁敏感伪影小； 并且SPIRAL采集可减轻运动伪影。
操作复杂，随访麻烦
无FDA 半定量 CBF，CBV，MTT，TTP 必须使用EPI序列，磁敏感伪影重
Venous Outflow
Tissue
Inverted Spins
Arterial Inflow
Spatially Selective Inversion
Discovery MR750
全脑三维动脉自旋标记成像方法，3D ASL
3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling