头部ASL灌注成像
灌注成像（3）ASL
灌注成像（3）ASL近年来磁共振每年一项新技术成熟地应用于临床，ASL就是其中之一，它无需使用钆对比剂，可以简单、快速地获得组织灌注的信息，已经广泛应用于临床。
作者：星尘stari来源：1影1世界编审：薛伟ASL技术近年来磁共振每年一项新技术成熟地应用于临床，ASL就是其中之一，它无需使用钆对比剂，可以简单、快速地获得组织灌注的信息，已经广泛应用于临床。
1概念ASL（Arterial Spin Labeling），中文叫动脉自旋标记灌注成像技术。
灌注，是血流通过毛细血管网，将携带的氧和营养物质输送给组织细胞的重要功能。
灌注成像是定量或半定量观察血管和组织液之间物质交换过程的方法。
ASL也是一样。
只不过，ASL是一种不使用钆对比剂的方法，它是将动脉血中的氢质子作为内源性示踪剂的新型灌注技术。
1原理从其名字就能够知道，ASL是利用人体动脉血中的质子，作为内源性示踪剂，自身标记，来观察组织灌注过程。
在日常工作中，简单理解其过程是这样的：利用射频脉冲标记颈动脉血流，经过一段时间，等它流经大脑时采集图像，利用控制图像减去标记图像，就要以得到灌注图像ASL了，一般ASL只能得到CBF 一个参数的定量图。
话说起来简单，其实这中间还有很多具体的操作细节，直接影响灌注的成功与否，影响图像质量。
下面展开介绍：1内源性标记方法目前，ASL较成熟的应用是大脑灌注，其它部位的ASL都还处于研究阶段。
在头部的应用，应该标记大脑的流入动脉，也就是在颈动脉放置射频脉冲带，来标记流入大脑的动脉血中的质子。
它在成像平面近端对动脉血中的水分子进行180度反转脉冲标记, 自旋弛豫状态改变后的水质子经过一段时间后对组织进行灌注, 并在成像层面与组织中没有标记过的水质子进行交换, 引起局部组织纵向弛豫时间T1 发生改变, 这时采集到的图像即为标记图像, 它的信号强度与成像区域的血流有关。
为了更好地控制各种干扰因素，需要对流入颈动脉的血流进行标准化的处理，也就是说给一个180度翻转脉冲，紧接着再给一个180度翻转脉冲，这样处理的结果就是流入颈动脉的血流，完全一致的相位。
头部ASL灌注成像
MR750
* GE Healthcare Discovery MR750w
动脉自旋标记成像原理, Arterial Spin Labeling
Discovery MR750
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。
PLD时间（1.5-2.5s） PLD延长，SNR下降
Discovery MR750 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
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
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。
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
动脉自旋标记灌注MR成像（ASL-MRI）
动脉自旋标记灌注MR成像（ASL-MRI）摘要：灌注成像（Perfusion Imaging）可以用来评价组织的生理活动，基于磁共振（Magnetic Resonance, MR）的灌注成像质量好、安全性高。
利用MR可以使用外源性示踪剂进行MR灌注成像，也可以应用内源性示踪剂进行动脉自旋标记（Arterial Spin Labeling，ASL）灌注成像。
本文主要介绍利用ASL技术进行灌注成像的发展历史、基本原理、最新前沿及应用（发展的新动态、新趋势、新水平、新原理、新技术、新应用等）以及仍然存在的问题。
关键词：灌注成像；动脉自旋标记；磁共振成像背景灌注（Perfusion）是指血液通过毛细血管网与组织进行氧、养分及代谢物交换，维持组织器官的活性和功能的过程。
灌注过程中，携带含氧血红蛋白的动脉血给细胞供氧并带走代谢产生的CO2，形成带有脱氧血红蛋白的静脉血。
灌注成像可以很好地评价组织生理活动。
在ASL成像中，灌注一般指的是血流量（Blood flow）。
血流的定量测量基于物质守恒的费克定律（Fick principle），通过测量组织中示踪剂的浓度，假设已知部分系数（partition coefficient）λ 和动脉中示踪剂的浓度，可以计算得到血流量 f（mL/(100g组织·min)）。
正电子发射断层成像（PET）和单光子发射断层成像（SPECT）都可以定位放射性核素的发源地，从而对血流量进行测量。
其中，PET背景噪声较低，是目前最准确的灌注测量技术。
这两种技术采用连续注入半衰期较短示踪剂，示踪剂随血流在组织内分布和聚集，根据示踪剂局部积累和衰减情况及进行定量评价；而ASL MRI 则利用标记过的水作为示踪剂，通过标记水和组织进行交换来定量灌注，T1 弛豫提供一个可测量的衰减率。
ASL MRI 技术因其不需要外源性示踪剂，无辐射而在灌注方面得到广泛的应用。
发展历史1992年，Detre等人用连续的RF脉冲链来标记颈部动脉（CASL），成功地得到了大鼠脑部灌注图像。
ASL动脉自旋标记灌注成像
以MRA为标准，分为闭塞组与非比赛组
闭塞组35人 闭塞组37个病灶（一个病人 有多个部位阻塞）
多部位损伤 多部位狭窄（数据没有还原）
117名研究对象
数据见以结果1、2、3
非闭塞组82人
8
方法：对171名患者进行MRA、SWI、ASL 、Flair图像分析，以MRA为一般标 准，用配对卡方检验来比较SWI、ASL在定位血管闭塞中的敏感性。 图像分析的要求： 所有的图像经肉眼分析以下方面：（1）DWI图像上弥散障碍的部位、大小， 是否为多发（2）FLARI图像中血管或损伤部位信号（3）SWI磁敏感血管征象 （4）MRA中血管狭窄或闭塞（5）ASL明亮血管影 MRA一旦显示出血管狭窄或闭塞，就能确定其位置.根据ASL明亮血管出现， 分析阻塞或狭窄部位如下：(1)近端(2)远端或（3）近端或远端的阻塞部位。
6
入组标准及方法 搜集了从2014年1月到2014年4月被怀疑急性脑卒中度患 者的MRI图像。其中117名患者的磁共振图像有病灶。54 名患者被排除的原因有以下几点：⑴无ASL图像⑵图像质 量差（采集时间不足或有伪影）（3）颅脑外血管阻塞， 而没有足够的血管标记。因此，117名患者被纳入研究范 围。
4
ASL明亮血管征象在急性脑卒中患者定位闭塞血管的应用 Bright Vessel Appearance 明亮血管征象 ？？
5
背景： 一些研究表明，动脉自旋标记（ASL）灌注加权成像（PWI）可以检测在急 性脑卒中低灌注及灌注–扩散不匹配现象。比起灌注磁共振成像，动态磁敏 感造影灌注成像有良好的相关性。 最近，在工作中，动脉自旋标记（ASL）灌注加权成像(PWI)被加入到评估 急性脑卒中中，随着应用的逐渐增多，我们遇见急性脑卒中病人，用ASL明 亮血管可以找到其梗塞部位。据我们所知，ASL的敏感性在急性脑卒中的应 用尚未阐明。因此，这项研究的目的是：评估是否可用ASL明亮血管征象定 位急性脑卒中闭塞的血管。
动脉自旋标记磁共振(asl)的神经放射学家指南_概述及解释说明
动脉自旋标记磁共振(asl)的神经放射学家指南概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文将介绍动脉自旋标记磁共振（ASL）的神经放射学家指南，并对其进行解释说明。
ASL作为一种非侵入性神经影像学技术，可以用于测量脑组织的血流情况，为神经放射学领域的研究和临床应用提供了新的工具和方法。
目前，越来越多的研究表明，脑血流与神经功能之间存在紧密的关联关系。
ASL 技术通过无需注射造影剂，利用水分子中带有自旋的核磁共振信号进行非侵入性窥视，从而实现对脑血流情况的直接观察和定量测量。
相较于传统的动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）或磁共振灌注成像（MRP）等技术，ASL具有更好的安全性、可重复性和定量性能。
1.2 文章结构本文主要分为5个部分。
首先，在引言部分概述了文章内容及结构；然后，在“动脉自旋标记磁共振(asl)的神经放射学家指南”中详细介绍了ASL技术及其在神经放射学领域的应用情况；接下来，在“ASL在神经放射学中的临床应用”中探讨了ASL在脑血流测量、脑卒中诊断和认知障碍研究等方面的应用；然后，在“神经放射学家使用ASL技术的指南和步骤”中提供了关于数据采集准备工作、数据分析和结果呈现等方面的指南；最后，在结论部分对本文进行总结，并展望了未来ASL技术在神经放射学领域的发展前景。
1.3 目的本文旨在为神经放射学家提供一份关于动脉自旋标记磁共振（ASL）技术的指南，帮助他们理解和运用该技术，并推动其在神经放射学研究和临床实践中的广泛应用。
同时，通过对ASL技术原理、临床应用和使用指南等方面进行详细阐述，也可以向其他相关专业人员传递有关这一新兴技术的知识，促进多领域间在ASL 技术研究和应用上的合作与交流。
2. 动脉自旋标记磁共振(asl)的神经放射学家指南2.1 什么是动脉自旋标记磁共振(asl)动脉自旋标记磁共振（Arterial Spin Labeling, ASL）是一种非侵入性的神经成像技术，用于测量和衡量脑组织中的局部血流情况。
ASL脑灌注成像技术临床应用及研究进展ppt课件
采用EPI采集，磁敏感伪影 采用FSE采集，有效克服
明显
磁敏感伪影
2D采集，成像范围有限
3D采集，大范围成像
对运动伪影敏感
Spiral采集高效快速，有 效克服运动伪影
图像质量不稳定
图像信噪比明显提高
6
3D ASL技术简介 3D ASL临床应用 3D ASL研究进展
7
脑膜瘤 海绵状血管瘤
3
采用可弥散的示踪剂进行成像的方法 15O-Water PET 放射性损伤、成本高 Xenon CT 放射性损伤、舒适性差 ASL MRI 99Tc-HMPAO SPECT（Microsphere-like tracers）放射性损伤、半定量
采用不可弥散的示踪剂进行成像的方法 CTP DSC MRI
24
有很好的一致性 CBF的侧值无明显差异 ASL 更有利于显示治疗后的过度灌注 (luxury perfusion)
Hernandez D a, etc. Pseudocontinuous arterial spin labeling quantifies relative cerebral blood flow in acute stroke. Stroke. 2012;43:753–8. Wang DJ, etc. The value of arterial spin-labeled perfusion imaging in acute ischemic stroke: comparison with dynamic susceptibility
磁共振asl序列
磁共振asl序列磁共振（MRI）是一种重要的医学成像技术，能够提供无创的高分辨率图像，用于检测和诊断多种疾病。
磁共振成像的核心是asl序列（arterial spin labeling sequence），这是一种用于测量脑血流的技术。
asl序列通过非常细微的磁场变化，来评估脑部的血液供应情况。
在本文中，我将详细介绍asl序列的原理和应用，以及其在临床中的重要性。
asl序列的原理基于血液的磁化特性。
在磁共振成像过程中，磁共振仪通过强大的磁场使大量的水分子在磁场中以同样的方向进行磁化。
然后，随着磁场的切换，这种磁化程度会发生变化。
asl序列则是通过改变血液磁化的方式来间接测定脑血流。
在asl序列中，通过标记动脉中的自旋（spin）来评估血液流速。
使用反转脉冲来标记动脉血液中的水分子，然后通过mri信号测定标记血流和非标记血流分别在脑组织中的传递速度，从而得到动脉血流的信息。
asl序列的应用非常广泛。
它被广泛用于脑血管疾病的诊断和疗效评估，如脑梗死、脑卒中、脑肿瘤等。
asl序列通过测量血液在脑部的流动速度和分布，可以提供准确的图像，帮助医生检测和评估脑血管疾病的程度和位置。
此外，asl序列还可以用于评估脑代谢和功能活动，如脑缺血、脑退化性疾病等。
通过asl序列，医生能够观察脑部的血液供应情况，提供更全面的脑功能评估。
asl序列的优势在于无需使用对比剂。
传统的mri成像通常需要使用对比剂来提高图像的对比度，但这些对比剂可能引发过敏反应或肾脏损伤等副作用。
相比之下，asl序列通过测量血液流速和分布来提供图像，无需使用对比剂，从而减少了患者的风险和不适。
此外，asl序列还可以通过多次重复测量，提供动态脑血流变化的信息。
尽管asl序列在诊断和疗效评估中具有广泛的应用前景，但仍然存在一些挑战和限制。
首先，asl序列对扫描时间和信噪比要求较高。
由于血液流速和信号强度较低，asl序列的扫描时间较长，容易受到呼吸运动等运动伪影的干扰。
磁共振3D-ASL脑灌注成像技术联合DWI诊断急性脑卒中的价值
磁共振3D-ASL脑灌注成像技术联合DWI 诊断急性脑卒中的价值【摘要】目的研究磁共振3D-ASL（三维连续动脉自旋标记）脑灌注成像技术联合DWI（弥散加权成像）在急性脑卒中诊断上的临床价值。
方法共选取2020年8月——2022年8月在我院接受治疗的急性脑卒中患者70例作为主要对象，所有患者均接受磁共振3D-ASL脑灌注成像技术联合DWI检查，对检查结果进行总结。
结果 70例患者经DWI检查提示高信号表现位于DWI梗死区域，低信号改变位于ADC图像上。
58例患者的3D-ASL的CBF图像梗死区低灌注，6例患者梗死区域无灌注异常表现，6例患者梗死区域表现为高灌注。
58例低灌注表现患者中有28例患者的低灌注区域超过DWI高信号范围，低灌注区域和DWI高信号范围相同。
梗死区域和对侧区域的ADC值、rCBF值比较，有统计学意义（P＜0.05）。
结论磁共振3D-ASL脑灌注成像技术联合DWI在急性脑卒中诊断上的临床价值显著，可全面观察梗死附近的高灌注情况和侧支循环情况，可对疾病做出早期诊断，并为治疗效果和预后评估提供科学依据。
【关键词】磁共振3D-ASL脑灌注成像技术；弥散加权成像；急性脑卒中；诊断价值急性脑卒中在临床上属于常见的急症，患者起病急，病情进展速度快，需要在明确病情后立即予以针对性治疗，最大程度上降低患者残疾和死亡的风险，提高患者的生存质量。
对于急性脑卒中患者而言，发病后的6h是黄金抢救时间，而越早确诊、越早治疗，抢救效果和预后越好。
目前临床上对于急性脑卒中多是定性诊断，确诊时患者的卒中症状已经发生较长时间，无法明确梗死区、缺血半暗带区域血流情况以及再出血的发生风险等[1-3]。
磁共振3D-ASL脑灌注成像技术、DWI技术目前在急性脑卒中诊断上逐渐得到了应用，将两者相结合可提高诊断的准确性，更准确、更全面地评估患者情况。
现共选取70例急性脑卒中患者，旨在进一步探究和评价磁共振3D-ASL脑灌注成像技术联合DWI的临床价值，汇总如下。
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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。
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
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。
Venous Outflow
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
三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL
Discovery MR750
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 ）。
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。
Discovery MR750
标记像 - 非标记像 = 灌注像
动脉自旋标记成像，2D FAIR
Discovery MR750
MRA
FAIR
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。
三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL
Discovery MR750
T1Flair, T2FSE
DWI, b=3000
3DASL CBF
CBF Perfusion +C
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）
。
• 两组图像进行减影，得到血流灌注图像。
FDA认证，Only in GE
Tissue
Inverted Spins
Arterial Inflow
Spatially Selective Inversion
全脑三维动脉自旋标记成像方法，3D ASL
3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling
3.增强灌注扫描可操作性差，随访应 用不方便。
三维动脉自旋标记临床应用，3D ASL
Discovery MR750
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。
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)
全脑三维动脉自旋标记成像原理，3D ASL
Discovery MR750
3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling
Courtesy: Dr Zaharchuk, Stanford, US and Dr Richard Watts, NZ
三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL
Discovery MR750
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 。
Control image
Label image
Discovery MR750
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
3DFSE Spiral echo train
CBF后处理
三维动脉自旋标记脉冲序列，3D ASL
3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling
灌注像 = 标记像 - 非标记像
灌注像
Discovery MR750
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
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。
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。
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。
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。
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。
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，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ive inversion
presat RF
labeling
sat + background suppression
rf2 rf1
Gz
Gy
Gx
Pulsed Continuous prep + BS
3D Spiral FSE echo train
Discovery MR750
Labeling Control Labeling and Control Pulse
三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL
Discovery MR750
T1+C
CBF 3DASL
右侧额叶占位 常规T1增强表现与3DASL CBF对应良好。
3DASL CBF
CBF Perfusion +C
CBV Perfusion +C
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。
Discovery MR750
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。
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
三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL
Discovery MR750
T2FSE 3DASL CBF Perfusion 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与增强灌注CBF之间对照良好。
三维动脉自旋标记扫描参数，3D ASL
3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling