1GEHealthcareDiscoveryMR750DISCOVERYMR750全脑三维动脉自旋标记成像3DASLMRApplicationTeam,ChinaInternalUseOnly*GEHealthcareDiscoveryMR750w动脉自旋标记成像•ASL基本概念•2DFAIR介绍•3DASL原理•3DASL&PWI比较•3DASL临床应用和病例MR750动脉自旋标记成像原理,ArterialSpinLabeling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。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。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。灌注像=标记像-非标记像灌注像注:1994年,Edelman等首次提出EPI-STAR动脉自旋标记成像技术。DiscoveryMR750动脉自旋标记成像分类,ArterialSpinLabeling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。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DiscoveryMR750动脉自旋标记成像分类,ArterialSpinLabeling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。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。连续式脉冲式DiscoveryMR750动脉自旋标记成像定量,ArterialSpinLabeling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。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)FAIR3DASLDiscoveryMR750EurNeurol2010;64:21–26动脉自旋标记成像,2DFAIRFAIR成像过程与后处理:•基于GREEPI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。标记像-非标记像=灌注像DiscoveryMR750MRA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。MRAFAIR动脉自旋标记成像,2DFAIRDiscoveryMR750Perfusion+CFAIR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。全脑三维动脉自旋标记介绍,3DASLFDA认证,OnlyinGE3DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling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。DiscoveryMR7503DASLCBF(ml/100g/min)注:Siemens与Philips均为基于EPI序列的二维脉冲式ASL。全脑三维动脉自旋标记成像原理,3DASLDiscoveryMR750ArterialInflowVenousOutflowSpatiallySelectiveInversionTissueInvertedSpins3DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling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,OnlyinGE全脑三维动脉自旋标记成像方法,3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling3DFSESpiralechotrain标记+背景抑制非标记+背景抑制3DFSESpiralechotrainLabelimageControlimageCBFimage全脑三维定位CBF后处理三维动脉自旋标记脉冲序列,3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling3DSpiralFSEechotrainPulsedContinuousprep+BSsat+backgroundsuppressionrf1rf2presatselectiveinversionlabelingRFGzGyGxLabelingControlLabelingandControlPulse三维动脉自旋标记扫描参数,3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling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SpiralK-Space临床应用灌注技术的比较,ASL和PWIDiscoveryMR7503DASL2DPWI1直接反映组织灌注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。2不需要造影剂需要造影剂高压注射器团注3操作简单易行,重复性好操作复杂,随访麻烦4FDA无FDA5半定量CBF,与PWI相关性好半定量CBF,CBV,MTT,TTP6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。必须使用EPI序列,磁敏感伪影重三维动脉自旋标记临床应用,3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling3DASL应用优势:1.使用方便,信噪比高,伪影小,可以减轻运动伪影。2.2DFAIR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。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。三维动脉自旋标记临床应用,3DASLDiscoveryMR7503DASL,Pseudo-continuousArterialSpinLabeling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。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’sDisease。•感染或炎症性疾病。•癫痫。•随访。三维动脉自旋标记成像病例,3DASLDiscoveryMR750T1Flair,T2FSEDWI,b=3000CBVPerfusion+CCBFPerfusion+C颅内占位,3DASL与PERFUSION对照观察常规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。3DASLCBF三维动脉自旋标记成像病例,3DASLDiscoveryMR750T1+CCBVPerfusion+CCBFPerfusion+C右侧额叶占位常规T1增强表现与3DASLCBF对应良好。3DASLCBFCBF3DASL左中颅窝脑膜瘤常规T1增强表现与3DASLCBF、增强灌注CBF对应良好。DiscoveryMR750三维动脉自旋标记成像病例,3DASLT1FLAIRCBF3DASLT1FSPGR+CCBFPerfusion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。3DASLCBFCourtesy:DrTanenbaum,Mt.SinaiSchoolofMedicine,USABRAVO+CCubeT2CubeT2FLAIRDiscoveryMR750三维动脉自旋标记成像病例,3DASL胶质瘤术后复查,3DASL与常规扫描CUBET2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。DiscoveryMR750三维动脉自旋标记成像病例,3DASLT2FLAIRADCDWIb=1000CBF3DASL59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3DASLCBF图像中病变区域血流量明显增强,因此怀疑感染性病变(HSV-1encephalitis)。Courtesy:DrZaharchuk,Stanford,USandDrRichardWatts,NZDiscoveryMR750三维动脉自旋标记成像病例,3DASLT2FSEPerfusionCBF3DASLCBF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。增强灌注CBF图像中,肿瘤同样表现为高灌注血流量。3DASL与增强灌注CBF之间对照良好。DiscoveryMR750三维动脉自旋标记成像病例,3DASL右侧大脑中动脉闭塞,3DASL与增强PERFUSION对照观察T2Flair图像,左侧基底节多发软化灶,右侧大脑半球基本正常。MRA图像,右侧大脑中动脉闭塞,对应区域3DASL图像中脑血流量下降。而增强PERFSUION图像中,CBF为正常表现,MTT图像中相应区域通过时间延长。分析:增强PERFUSION无法反映侧枝循环形成后脑实质直接灌注的情况,增强PERFUSION到达时间与3DASL对应较好。CBF3DASL3DTOFMRACBFPerfusionArrivalTimePerfusionT2FlairDiscoveryMR750三维动脉自旋标记成像病例,3DASL右侧大脑中动脉闭塞,3DASL与