动脉自旋标记基本原理及的应用教学内容.ppt

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 *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 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(、Xe) MR灌注成像。 前两种方法有一定辐射存在,且T灌注存在对比剂过 敏及辐射剂量较大的潜在隐患,而MR灌注成像安全性 高,效果良好,已成为重要的检查技术。 磁共振灌注成像( perfusion weighted magnetic resonance imaging,PW)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 能变化对临床诊断及治疗均有重要参考价 磁共振灌注简介 1、使用外源性示踪剂 2、使用内源性示踪剂 指对比剂首过磁共振 不需注入对比剂,利 灌注成像法,其中最 用动脉血中水质子作 常用的是动态磁敏感 为内源性示踪剂,即 对比增强(DSC)灌注 成像。 DSC原理及特点 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 年,和T2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) 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。PW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。 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 甜世行ⅷ暑成通常1 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 (1)反转脉冲标记动脉血质子。 (2)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 (3)在成像参数相冋情况下,动脉血质子标记前获取同层面的图像,称为 对照图像( control image)。 (4)对照图像和标记图像相减,得到灌注图像。根据采用的T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。 (5)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。 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 H2150,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H250PET除了速率外,还与组织中 水分交换示踪剂的清除有关