【科研进展】优化TI的动脉自旋标记成像技术在椎体骨髓灌注成像中的应用

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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。

3D-ASL脑灌注成像在脑肿瘤诊断与分级中的应用价值

3D-ASL脑灌注成像在脑肿瘤诊断与分级中的应用价值王靖雅; 师毅冰【期刊名称】《《中国CT和MRI杂志》》【年(卷),期】2017(015)012【总页数】4页(P4-7)【关键词】三维动脉自旋标记; 动态磁敏感对比增强灌注成像; 脑肿瘤【作者】王靖雅; 师毅冰【作者单位】徐州中心医院CT/MRI室江苏徐州221009【正文语种】中文【中图分类】R739.41; R445.2脑肿瘤病理类型多种多样，各种级别的脑肿瘤治疗方案以及疾病预后各不相同，恶性脑肿瘤预后较差，治疗困难且易复发，而良性脑肿瘤以后良好，治疗容易，复发率低；故对脑肿瘤良恶性的鉴别及肿瘤分级显得具有重要意义。

肿瘤新生血管形成在肿瘤侵犯和转移中起最关键作用，若没有血管生成，肿瘤瘤体直径仅能达到1～2mm。

因此，对瘤体血管生成进行定量评估具有重要意义。

常规MRI增强扫描只能显示血脑屏障的破坏程度。

随着功能磁共振技术的发展，磁共振灌注技术已成为反映组织微血管分布以及血流灌注的常规技术。

磁共振灌注成像技术包括两种。

DSC-MRI已经广泛应用于脑肿瘤的诊断及治疗后评价。

3D-ASL是近年发展起来的全新容积灌注成像技术，与传统的PET、DSC-MRI技术相比一些优势，已经有研究表明多次磁共振增强检查后可使钆造影剂沉积于脑内[1]，3D-ASL不需要注射对比剂，可反复进行检查，因此其逐渐成为脑肿瘤的诊断、鉴别诊断、治疗以及预后评估的新的方向。

目前3D-ASL在脑肿瘤的研究主要集中在胶质瘤的术前分级[2-4]，其它肿瘤研究相对较少[5]。

本研究的目的是探讨3D动脉自旋标记成像(ASL)全脑灌注成像技术在脑肿瘤的诊断与分级中的临床应用价值。

1.1 一般资料收集我院2015年5月至2016年3月总共46例经病理学证实的脑肿瘤患者进行回顾性研究。

其中6名患者因伪影较重被排除，最后40名脑肿瘤患者(其中男性22名，女性18名，年龄范围15～78岁)进入本次研究；40例脑肿瘤包括：10例脑膜瘤，6例低级别胶质瘤(WHOⅠ和Ⅱ级)，8例为高级别胶质瘤(WHOⅢ和Ⅳ级)，10例为转移瘤，6例髓系肉瘤(Myeloid Sarcoma,MS)。

动脉自旋标记的新进展及其在缺血性脑血管病的应用

自旋标记；血管编码动脉自旋标记
ＤＯＩ：１０．３８７４￣．ｉｓｓｎ．１６７４ — １８９７．２０１４．０１．ＺＯ１ｌ１
Ａｒｔｅｒｉａｌｓｐｉｎｌａｂｅｌｉｎｇ：ａｄｖａｎｃｅｓａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｉｓｅｈｅｍｉｃｃｅｒｅｂｒｏｖａｓｃｕｌａｒｄｉｓｅａｓｅＬＵＯＨａｉｌｏｎｇ，ＨＵＡＮＧ
ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅｌｙｕｓｅｄｆｏｒｐｅｒｆｕｓｉｏｎｗｅｉｇｈｔｅｄｉｍａｇｅｏｒａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏｏｆＡＳＬｉｓｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｌｌｙｌｏｗａｎｄｉｔｉｓｉｎｔｅｆｅｒｒｅｄｂｙａｖａｉｅｒｔｙｏｆｆａｃｔｏｒｓ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ａｖａｉｅｒｄｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｗｉｔｈｄｉｓｔｉｎｃｔｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
国际医学放射学杂志ＩｎｔＪＭｅｄＲａｄｉｏｌ２０１４Ｊａｎ；３７（１）：５８－６２

磁共振动脉自旋标记技术在常见成瘾疾病中的研究进展

--磁共振动脉自旋标记技术在常见成瘾疾病中的研究进展张洁综述陈军审校【摘要】随着社会、经济的发展，成瘾疾病患病率逐渐升高$长期吸烟%饮酒、阿片药物及兴奋剂滥用成为全球关注的公共卫生问题&以往对成瘾疾病的脑灌注研究多采用PET及SPECT技术,相比之下,动脉自旋标记技术(ASL)具有无创%易操作％、低成本等优点，成为对成瘾患者进行横向或纵向研究的有工具$本文就磁共振ASL技术在常见成瘾疾病中的研究应用进行综述$【关键词】动脉自旋标记；磁共振成像；成瘾；脑灌注；慢性酒精依赖；阿片依赖；兴奋剂；吸烟吸毒和酗酒对健康、经济和社会造成的不良全球关注的问题，在全球残疾调整寿命年中，0.8%的总病酒精叫美国成瘾医学会提出成瘾患者具有难以中，「求药物，情绪失常，行为自，人际关叫随着影像技术的发展，成瘾的神经化学及神经生PET发射型计层摄影术(single photon emission computed tomography，SPECT)进研究，并发滥用药物之在相大多的成瘾疾病多以心理学为进，经生物学对成瘾疾病的&相PET及SPECT技术，动脉自旋标记技术(arterial spin labeling，ASL(作为一种无需使用对剂的MR灌注成像方法，能在个体水平供定量的灌注测量值，对成瘾患者在治疗期间区域灌注变化进行监测，从而个体化的给予，有助于减轻戒断症状，遏制患发&此外其无创、易操作、、低成本、成像较快优点，便于对成瘾患进研究，适合中枢经系统成瘾性物质的磁共振成像研究，动态研究成瘾物质如何改变大脑灌注状态，进改变神经元活动，以及对神经功能的影响，探讨治疗药物对成瘾疾病的相关区域脑功能的变化及治效果的评估&文将对磁共振ASL技术在常见成瘾疾病中的研究进展予以/述&ASL原理及分类动脉自旋标记是利用动脉血中水分子作为示踪剂的无创MR技术，通过采集两次数据，生成一对标记像及控制像，标记像中磁化的血液水质子在进入感兴趣组织之前通过施加高频脉冲来反转进行标记，控制像中磁化后的血液水质子未进行反转⑷，之将标记像与对照像进剪影即得到灌注像，由于灌注像号，多次采集进平均，得到最终的脑血流图⑸。

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。

不同后标记延迟三维动脉自旋标记技术对大脑中动脉狭窄的评估

不同后标记延迟三维动脉自旋标记技术对大脑中动脉狭窄的评估刘松国;韩广;于秀英;李强;孟祥福;牛思梅;袁明【摘要】目的:探讨不同后标记延迟(PLD)三维动脉自旋标记(3D-ASL)成像技术在大脑中动脉狭窄(MCA)中临床应用的可行性,并分析脑血流量(CBF)的异常灌注.方法:回顾性分析30例经临床诊断为MCA的资料,根据狭窄侧供血区DWI是否有高信号分为DWI阳性组及DWI阴性组.分别测量不同PLD(1.5 s,2.5 s)狭窄侧的CBF 值对侧镜像区的CBF值,并计算两者比值.比较分析各组狭窄侧灌注的差异性,以及狭窄侧不同PLD(1.5 s,2.5 s)测得CBF值的差异性.结果:30例狭窄侧均表现为低或等灌注.其中DWI阳性组18例,PLD 1.5 s时,灌注减低15例,灌注正常3例;PLD 2.5 s时,灌注减低14例,灌注正常4例.DWI阴性组12例,PLD 1.5 s时,灌注减低10例,灌注正常2例;PLD 2.5 s时,灌注减低4例,灌注正常8例.在DWI阳性组,不同的PLD(1.5 s,2.5 s)在狭窄侧的低灌注比较差异无统计学意义(χ2=1.58,P﹥0.05);在DWI阴性组,不同的PLD(1.5 s,2.5 s)在狭窄侧的低灌注比较差异有统计学意义(χ2=15.32,P﹤0.05).在DWI阴性组,用PLD 2.5 s测得狭窄侧相对CBF值明显高于PLD 1.5 s时的测值(t=6.52,P﹤0.05).结论:不同PLD(1.5 s,2.5 s)3D-ASL成像技术在MCA中的临床应用是可行性的,能充分评估狭窄侧脑血流灌注的异常行为.【期刊名称】《中国中西医结合影像学杂志》【年(卷),期】2019(017)003【总页数】4页(P231-233,237)【关键词】动脉自旋标记;大脑中动脉;灌注成像;血流动力学;磁共振成像【作者】刘松国;韩广;于秀英;李强;孟祥福;牛思梅;袁明【作者单位】山东省临沂市中医医院医学影像科,山东临沂 276000;山东省临沂市中医医院医学影像科,山东临沂 276000;山东省临沂市中医医院医学影像科,山东临沂 276000;山东省临沂市中医医院医学影像科,山东临沂 276000;山东省临沂市中医医院医学影像科,山东临沂 276000;山东省临沂市中医医院医学影像科,山东临沂 276000;山东省临沂市中医医院医学影像科,山东临沂 276000【正文语种】中文随着高场强MRI的临床应用，动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）成像技术取得了巨大进步，并在大脑中动脉狭窄（middle cerebral artery，MCA）患者中得到广泛应用[1]。

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。

3d-asl技术的原理和临床应用

3D-ASL技术的原理和临床应用1. 引言3D-ASL（3D arterial spin labeling）是一种非侵入性的磁共振成像（MRI）技术，用于评估脑血流情况。

本文将介绍3D-ASL技术的基本原理，并探讨其在临床中的应用。

2. 3D-ASL技术的原理3D-ASL技术通过利用自旋标记方法，在血流供应区域的动脉中标记自旋，然后通过成像观察标记漂移进入脑组织的血流情况。

其原理可以概括为以下几个步骤：•自旋标记：在动脉中注入自旋标记物，如血液中的水分子，通过磁场的作用导致水分子的自旋方向发生变化。

•标记延迟时间：等待一定的延迟时间，以使标记物输送到感兴趣区域。

•图像采集：进行磁共振成像，观察标记物漂移进入脑组织的血流情况。

•重建和分析：对采集到的图像进行重建和定量分析，获得脑血流相关的参数。

3. 3D-ASL技术的临床应用3.1 脑血液灌注的评估3D-ASL技术可以准确测量脑组织的血流灌注情况，对脑血液供应不足、脑缺血等疾病的评估具有重要的临床意义。

通过比较不同区域的血流灌注量，可以提供脑区功能活动的定量化指标，并帮助医生判断脑血流灌注是否正常。

3.2 疾病的诊断和监测3D-ASL技术在各种脑血管病变和神经退行性疾病的诊断和监测中起着重要的作用。

例如，对于脑卒中患者，可以通过观察梗死灶周围的局部脑血流灌注变化，评估梗死的范围和严重程度。

在阿尔茨海默病等神经退行性疾病中，3D-ASL技术可以帮助发现脑血流异常，并追踪其进展过程。

3.3 药物治疗效果评估3D-ASL技术还可以用于评估药物治疗效果。

通过在治疗前后进行血流灌注的比较，可以非常敏感地检测到治疗对脑血流动力学的改变。

这对于药物治疗效果的评估和适时调整具有重要的意义，为临床医生提供了指导。

3.4 研究领域应用除了临床应用外，3D-ASL技术还在神经科学研究领域得到广泛应用。

研究人员可以利用该技术探索脑功能与血流之间的关系，解析神经系统的可塑性和功能连接。

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【科研进展】优化TI的动脉自旋标记成像技术在椎体骨髓灌注
成像中的应用
椎骨好发退变、肿瘤转移、骨髓浸润等其他疾病，给患者带来严重的影响。

DCE-MRI可以定量计算血流、血管通透性和微循环灌注信息来评价微血管的结构和功能，目前已经被用于椎骨骨髓灌注的研究，可以对良恶性病变进行鉴别诊断和监测肿瘤对治疗方案的疗效。

而动脉自旋标记技术使用血液作为内源性对比剂来对组织灌注进行定量成像，该方法无需注射对比剂，在骨肌系统应用的范围非常广泛。

来自武汉大学人民医院的查云飞主任课题组把该技术应用于椎骨骨髓的灌注研究，科研成果发表于2015年3月JMRI杂志上。

材料和方法
实验入组了51名健康志愿者，其中14人进行了TI时间优化研究扫描，10人进行了可重复性扫描研究，27人进行了ASL与DCE-MRI 对比研究。

所有扫描序列在GE Signa HDxt 3T上进行，采用脊柱线圈，主要扫描序列包括矢状位T1-Flair和FRFSE T2WI，动脉自旋标记技术采用FAIR-EPI序列对腰椎椎体中心层面进行轴位成像，采用的TI时间分别为800,1000,1200,1400,1600ms。

矢状位DCE-MRI采用LAVA-XV 序列，每期7秒，扫描时间105秒。

可重复性研究中，10名志愿者在完成第一次扫描后离开扫描仪，随即返回重新定位扫描。

FAIR实验数据进行了SNR测量计算、血流量BF测量，标记前后信号强度变化ΔM。

结果
TI的优化
当TI逐渐增大时，ΔM和SNR先增加后降低，最大值为1200ms。

可重复性实验
两次动脉自旋标记扫描获得的BF分别为108.93±4.607和109.18±4.617，没有显著统计学差异。

FAIR和DCE-MRI对比研究
BF和ktrans相关系数为0.646（p<0.001），有非常强的相关性，而与Kep相关系数0.387（p=0.004），相关性较弱，与Ve无相关性。

讨论
选择合适的与通过时间匹配的TI时间可以影响动脉自旋标记成像测量BF的准确性，还可以影响图像质量。

由于选择不合适的TI带来的通过时间估算的不准确是灌注参数定量分析中常见的误差。

由于通过时间随着组织学和血流灌注参数的不同而不同，进行椎骨测量时非常需要选择针对性地优化TI设置。

本研究结果表明TI=1200ms时，可以获得最大的SNR。

良好的可重复性也是一项技术是否准确可靠的评价指标。

动脉自旋标记成像的可重复性受到生理血流状态，扫描和后处理技术及环境因素的影响。

两次扫描间隔越长，结果差异越大。

本研究结果两次间隔时间比较短，加上后处理方法比较稳定，所以，wsCV仅3.28%。

与文献报道一致，本研究证实动脉自旋标记成像技术与DCE-MRI 相关性很好。

BF定义为100g组织中每分钟的血流量，而ktrans参数的定义依赖于组织生理条件：在高通透性条件下，ktrans指单位体积的组织内血流量，与血流多少相关；在低通透性条件下，ktrans指血浆和血管外细胞外间隙EES之间的表面积，由毛细血管通透性决定。

椎骨骨髓血供的解剖基础是单层内皮细胞形成的血窦，具有很高的通透性。

所以椎骨骨髓的ktrans与BF相关。

结论
当TI=1200ms时，动脉自旋标记成像图像具有最大的SNR和标
记前后信号强度差异。

同时BF具有很好的可重复性，与DCE-MRI也有良好的相关性，可以作为椎骨骨髓灌注的评价手段。