1、1 GE Healthcare Discovery MR750 DISCOVERY 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 Arterial Spin Labeling 动脉自旋标记ASL成像，是一种完全无创的、不需
2、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：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 Arterial Spin Labeling 动脉自旋标记ASL成像，是一种完全无创的、不需注
3、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 Discovery MR750 动脉自旋标记成像分类，Arterial Spin Labeling 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
4、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 Discovery MR750 动脉自旋标记成像定量，动脉自旋标记成像定量，Arterial Spin Labeling 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脉冲式动脉自旋标记成
5、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）FAIR 3DASL Discovery MR750 Discovery MR750 Eur Neurol 2010;64:2126 动脉自旋标记成像，动脉自旋标记成像，2D FAIR FAIRFAIR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 MR7
6、50 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。MRA FAIR 动脉自旋标记成像，2D FAIR 2D FAIR Discovery MR750 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，全脑三维动脉自旋标记介绍，3D ASL 3D ASL FDA认证，认证，Only in GE 3D ASL,Pseudo-continuous Arterial Spin Lab
7、eling 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。Discovery MR750 3D ASL CBF 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 3D ASL Discovery MR7
8、50 Discovery MR750 Arterial Inflow Venous Outflow Spatially Selective Inversion 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
9、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 ASL 3D 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 3D ASL Discovery MR750 3D ASL,Pseu
10、do-continuous Arterial Spin Labeling 3D Spiral FSE echo train Pulsed Continuous prep+BS sat+background suppression rf1 rf2 presat selective inversion labeling RFRF 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
11、 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 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
12、，与PWI相关性好 半定量 CBF，CBV，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 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
13、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，3D ASL 3D ASL Discovery MR750 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
14、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，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，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，中央液体坏死信号，瘤周大范围水肿，高b值弥散图
15、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，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3DASL CBF、增强灌注CBF对应良好。Disc
16、overy 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 Discovery MR750 Discovery MR750 三维动脉自旋标记
17、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，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 enc
18、ephalitis HSV-1 encephalitis）。Courtesy:Dr Zaharchuk,Stanford,US and Dr Richard Watts,NZ Discovery MR750 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流量。3DASL与增
19、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 3DASL 3D TOF MRA CBF Perfusion Arrival Time
20、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,CBF,MTT,TTP Discovery MR750 三维动脉自旋标记成像病例，三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL CBV 3D
21、ASL 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，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。3DASL3DASL动脉自旋标记成像动脉自旋标记成像?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
