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1、1,GE Healthcare,Discovery MR750,D,ISCOVERY MR750,全脑三维动脉自旋标记成像,3D ASL,MR Application Team,China,Internal Use Only,*,GE Healthcare,Discovery MR750w,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,MR750,动脉自旋标记成像原理，,Arterial Spin Labeling,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
2、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。,Discovery MR750,动脉自旋标记成像分类，,Arterial Spin Labeling,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，
3、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,Discovery MR750,动脉自旋标记成像分类，,Arterial Spin Labeling,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：,
4、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,Discovery MR750,动脉自旋标记成像定量，,Arterial Spin Labeling,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
5、）,?,平均通过时间,MTT,（科研理论）,FAIR,3DASL,Discovery MR750,Eur Neurol 2010;64:21,26,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。,标记像,-,非标记像,=,灌注像,Discovery MR750,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
6、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。,MRA,FAIR,动脉自旋标记成像，,2D FAIR,Discovery MR750,Perfusion+C,FAIR,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，,3D ASL,FDA,认证，,Only in GE,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
7、,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。,Discovery MR750,3D ASL CBF,(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，,3D ASL,Discovery MR750,Arterial Inflow,Venous Outflow,Spatially,Selective,Inver
8、sion,Tissue,Inverted Spins,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,全脑三维动脉自旋标记成像方法，,3D
9、 ASL,Discovery MR750,3D ASL,Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling,3DFSE,Spiral echo train,标记,+,背景抑制,非标记,+,背景抑制,3DFSE,Spiral echo train,Label image,Control image,CBF image,全脑三维定位,CBF,后处理,三维动脉自旋标记脉冲序列，,3D ASL,Discovery MR750,3D ASL,Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling,3D Spiral FSE echo train,P
10、ulsed Continuous prep+BS,sat+background suppression,rf1,rf2,presat,selective,inversion,labeling,RF,Gz,Gy,Gx,Labeling,Control,Labeling and Control Pulse,三维动脉自旋标记扫描参数，,3D ASL,Discovery MR750,3D 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,翻转时
11、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,临床应用灌注技术的比较，,ASL,和,PWI,Discovery MR750,3D ASL,2D PWI,1,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,4,FDA,无,FDA,5,半定量,CBF,，与,PWI,相关性好,半定量,CBF,，,CBV,，
12、,MTT,，,TTP,6,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，,3D ASL,Discovery MR750,3D ASL,Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling,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。,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,
13、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，,3D ASL,Discovery MR750,3D ASL,Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling,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
14、,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,，,Parkinsons Disease,。,?,感染或炎症性疾病。,?,癫痫。,?,随访。,三维动脉自旋标记成像病例，,3D ASL,Discovery MR750,T1Flair,T2FSE,DWI,b=3000,CBV Perfusion+C,CBF Perfusion+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
15、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。,3DASL CBF,三维动脉自旋标记成像病例，,3D ASL,Discovery MR750,T1+C,CBV Perfusion+C,CBF Perfusion+C,右侧额叶占位,常规,T1,增强表现与,3DASL CBF,对应良好。,3DASL CBF,CBF 3DASL,左中颅窝脑膜瘤,常规,T1,增强表现与,3
16、DASL CBF,、增强灌注,CBF,对应良好。,Discovery MR750,三维动脉自旋标记成像病例，,3D ASL,T1FLAIR,CBF 3DASL,T1FSPGR+C,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。,3D ASL CBF,Courtesy:Dr Tanenbaum,Mt.Sinai School of Medicine,USA,BRAVO+C,Cube T2,Cube T2 FLAIR
17、,Discovery MR750,三维动脉自旋标记成像病例，,3D ASL,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,。,Discovery MR750,三维动脉自旋标记成像病例，,3D ASL,T2FLAIR,ADC,DWI b=1000,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
18、增强，因此怀疑感染性病变（,HSV-1 encephalitis,）。,Courtesy:Dr Zaharchuk,Stanford,US and Dr Richard Watts,NZ,Discovery MR750,三维动脉自旋标记成像病例，,3D ASL,T2FSE,Perfusion CBF,3DASL CBF,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
19、,流量。,3DASL,与增强灌注,CBF,之间对照良好。,Discovery MR750,三维动脉自旋标记成像病例，,3D ASL,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。,CBF 3DA
20、SL,3D TOF MRA,CBF Perfusion,Arrival Time Perfusion,T2Flair,Discovery MR750,三维动脉自旋标记成像病例，,3D ASL,右侧大脑中动脉闭塞，,3DASL,与增强,PERFUSION,对照观察,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。增强,PERFSUION,图像中，,CBV,表现基本正常，,MTT,仅略有,变化，,TTP,图像中相应区域达峰时间延长，,CBF,图像相应区域血,流量下降，表现与,3DASL,类似，但无,3DASL,明显。,3D TOF MRA,CBF 3DASL,CBV,
21、CBF,MTT,TTP,Discovery MR750,三维动脉自旋标记成像病例，,3D ASL,CBV 3DASL,CBV Perfusion,MTT Perfusion,CBF Perfusion,T1+C,血管畸形，,3DASL,与,PERFUSION,对照观察,常规,T1,增强图像中可见左顶叶异常血管结构。,PERFUSION,图像中，,MTT,延长，,CBF,、,CBV,明显增加，而,3DASL CBF,中未见明显异常灌注；,同时，我们需要观察到，增强,PERFUSION,中静脉血液亦会影响,CBV,、,CBF,、,MTT,，而,3DASL,不受静脉影响。,Discovery MR750,三维动脉自旋标记成像病例，,3D ASL,颅内占位术后复发，,3DASL,与,PERFUSION,对照观察,3DASL,图像由于基于,FSE,序列和,SPIRAL,采集模式，不受术后金属异物的影响；而,PERFUSION,增强灌注图像，,基于,EPI,序列，磁敏感伪影重，因此图像受术后金属异物影响，图像变形，掩盖病灶显示。,3DASL,动脉自旋标记成像,?,全脑三维成像,?,GE,独有，,FDA,认证,?,基于,SPIRAL,采集的,FSE,序列，运动不敏感，伪影小,?,与增强灌注对比良好，临床应用范围广泛,MR750,
