头部ASL灌注成像
脑高级别胶质瘤ASL灌注成像研究进展
脑高级别胶质瘤ASL灌注成像研究进展丁芳芳;袁涛;全冠民;史朝霞【期刊名称】《国际医学放射学杂志》【年(卷),期】2014(37)4【摘要】Conventional MR techniques has certain disadvantage in evaluating high-grade glioma (HGG). Because of imaging acquisition without injection of contrast material intravenously and the excellent repeatability, arterial spin labeling (ASL) can be helpful in differentiation between HGG and low-grade glioma, lymphoma, and solitary metastasis, and in evaluating the effect of radiotherapy.%常规MR技术对高级别胶质瘤（HGG）评估存在一定限度。
动脉自旋标记（ASL）灌注成像具有无需注射对比剂、可反复操作的优点，对于HGG与低级别胶质瘤、淋巴瘤、单发转移瘤的鉴别诊断，以及放疗后疗效评估等具有重要的补充价值。
【总页数】4页(P328-331)【作者】丁芳芳;袁涛;全冠民;史朝霞【作者单位】050000 石家庄，河北医科大学第二医院影像科;050000 石家庄，河北医科大学第二医院影像科;050000 石家庄，河北医科大学第二医院影像科;050000 石家庄，河北医科大学第二医院影像科【正文语种】中文【相关文献】1.原发性脑淋巴瘤与高级别脑胶质瘤的MR灌注成像对照研究 [J], 李星玉2.对比增强扫描结合全脑3D ASL灌注成像在脑胶质瘤中的应用价值 [J], 卢景海;任仲金;孙洋3.3D-ASL与DSC-PWI在高级别脑胶质瘤术后复发和放射性脑坏死鉴别诊断中的应用 [J], 石慧娴;韩雷;叶靖;张洪英4.3D-ASL与DSC-PWI在高级别脑胶质瘤术后复发和放射性脑坏死鉴别诊断中的应用 [J], 石慧娴;韩雷;叶靖;张洪英5.3D-ASL与DCE-MRI在鉴别诊断脑高级别胶质瘤与脑转移瘤中的应用价值 [J], 冯梦薇;方明;王国华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
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。
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。
ASL与DSC灌注方法对比介绍（二）
ASL与DSC灌注方法对比介绍（二）目前ASL及DSC灌注成像临床应用比较广泛在肿瘤病变（定性、术前分级，预后和疗效评估）等方面，脑缺血病变（缺血半暗带评价侧枝循环储备评价，缺血再灌注评价）科研痴呆、AD、癫痫、多发性硬化等。
灌注在肿瘤性病变的应用增强扫描时病变的强化表现取决于病变的血脑屏障破坏程度，增强扫描并不能如实反映病变内的微循环水平。
依赖增强扫描后的强化表现对胶质瘤进行分级是不准确的，因为新生血管形成程度才是反应胶质瘤的生物学特性。
灌注成像能真实反映微循环血管密度，反映病变的微循环水平。
病例来自文献Pediatric astrocytic tumor grading: comparison between arterial spin labeling and dynamic susceptibility contrast MRI perfusion脑干占位病变。
该病例增强扫描未见明显强化，在3D ASL灌注成像上病变表现为明显的高灌注改变，在DSC灌注成像（右侧两幅图像）也表现为高灌注改变。
病例来自文献Pediatric astrocytic tumor grading: comparison between arterial spin labeling and dynamic susceptibility contrast MRI perfusion本例毛细胞星形细胞瘤：增强明显强化，DSC和ASL未见明显强化。
灌注成像（ASL和DSC）能够帮助胶质瘤更加准确分级以及指导我们术后取病理（要在ASL显示高灌注区取到的活检才能更加准确反映肿瘤的级别，因为灌注明显的区域可以代表肿瘤最有活性的区域），以及制定更加合理的手术范围（肿瘤强化的边缘并不代表肿瘤的真正边界，所以根据肿瘤强化边缘确定手术或放疗范围是不准确的）。
左侧顶叶胶质母细胞瘤：增强扫描呈环形不规则强化区域很多，但灌注图像只有新生肿瘤血管密度高的地方才表现出来高灌注状态。
asl简要原理
asl简要原理
ASL（Arterial Spin Labeling）技术是一种无创、无辐射、无需额外注射示踪剂的组织灌注成像方法。
它利用磁共振射频脉冲特异性标记即将灌注入组织的上游动脉血液，使其成为内源性的示踪剂，无需注射示踪剂便可获取目标器官像素级灌注定量信息。
ASL技术通过磁场使水分子发生磁性翻转，引起在核磁扫描设备中信号的变化，从而通过标记像与控制像的计算得到大脑的灌注量。
当这种标记过的血液流入组织时，会引起组织中可用磁化的减少，因此在标记位置下游采集到的图像会显得暗一些。
通过计算一系列标记像与控制像的差值，就可以求得在标记期间流入器官的血液体积的多少。
ASL最常见的用途就是大脑的灌注成像，即在血液流经颈动脉和椎动脉进入大脑前对其进行标记。
经过一个短暂的延迟就可以获得一个标记过的大脑影像。
随后采集第二张大脑影像，但是在第二次的采集中不进行血液的翻转磁化，只是用作任何标记脉冲处理的控制像。
这两张图像的差值与灌注率大致成正比。
根据研究的需要也可以采集成对影像，从而获得关于灌注的时间序列，来研究在任务刺激下大脑灌注的变化。
以上信息仅供参考，如需获取更多详细信息，建议查阅ASL相关论文或咨询专业医生。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三维动脉自旋标记扫描参数，3D ASL
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
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。
Discovery MR750
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
全脑三维动脉自旋标记成像
3D ASL
MR Application Team, China Internal Use Only
1 GE Healthcare Discovery MR750
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
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。
CBF 3DASL
CBF Perfusion
Arrival Time Perfusion
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。
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 。
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。
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
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。
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。
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15%（750ml/min)。 2. 耗氧量大，占全身耗氧量的20％ • 氧依赖性高，耐氧性最差，缺乏有效的无氧代
谢机制。 1. 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。 2. 脉冲式标记信噪比低但能减少SAR值，连续式
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 对流入动脉血液进行连续标记，待标记血液流入脑
selective 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
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。
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
T2Flair 3D TOF MRA
MR750
* GE Healthcare Discovery MR750w
Discovery MR750
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。
灌注像 = 标记像 - 非标记像
灌注像
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。
Discovery MR750
动脉自旋标记成像分类，Arterial Spin Labeling
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 ）。
Discovery MR750
动脉自旋标记成像分类，Arterial Spin Labeling
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。
。
• 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
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
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
长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
三维动脉自旋标记临床应用，3D ASL
Discovery MR750
3D ASL, Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling
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
三维动脉自旋标记成像病例，3D ASL
Discovery MR750