动脉自旋标记脑灌注成像的原理及其临床应用
CT、MRI灌注成像的基本原理及其临床应用
CT、MRI灌注成像的基本原理及其临床应用来源：复旦大学研究生课程教学讲义CT、MRI灌注成像的基本原理及其临床应用彭卫军吴斌复旦大学附属肿瘤医院影像中心灌注（Perfusion）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(perfusion imaging) 是建立在流动效应基础上成像方法，与磁共振血管成像不同的是，它观察的不是血液流动的宏观流动，而是分子的微观运动。
利用影像学技术进行灌注成像可测量局部组织血液灌注，了解其血液动力学及功能变化，对临床诊断及治疗均有重要参考价值。
灌注成像主要有两个方面的内容，一是采用对水分子微量运动敏感的序列来观察人体微循环的灌注状况，二是通过造影剂增强方法来动态的研究器官，组织或病灶区微血管灌注情况。
肿瘤的灌注研究可以评价肿瘤的血管分布，了解肿瘤的性质和观察肿瘤对于放射治疗和/或化疗后的反应。
MRI脑灌注原理及临床应用长按识别二维码即可免费看（仅限48小时）MRI零基础学习班请点击最下方阅读原文一、灌注成像的原理、技术及相关序列核医学对局部组织血流灌注成像的研究较早，CT、MRI灌注技术为近年来发展较为迅速的成像方法。
1．CT灌注CT灌注（CT perfusion）技术最早由Miles于1991年提出，并先后对肝、脾、胰、肾等腹部实质性脏器进行了CT灌注成像的动物实验和临床应用的初步探讨。
所谓CT灌注成像是指在静脉注射对比剂同时，对选定层面通过连续多次同层扫描，以获得该层面每一像素的时间－密度（time-density curve，TDC）曲线，其曲线反映的是对比剂在该器官中映了组浓度的变化，间接反织器官灌注量的变化。
根据该曲线利用不同的数学模型计算出血流量(bloodflow, BF)、血容量(bloodvolume, BV)、对比剂平均通过时间(meantransit time, MTT)、对比剂峰值时间（Transit time to the peak，TTP、毛细血管通透性等参数，对以上参数进行图像重建和伪彩染色处理得到上述各参数图。
MR动脉自旋标记在缺血性脑血管病外科治疗中的应用进展2023
MR动脉自旋标记在缺血性脑血管病外科治疗中的应用进展2023摘要：动脉自旋标记(AS1)是一种无创、无需外源性对比剂的MR灌注成像技术,可实现脑血流定量评估。
缺血性脑血管病是我国的高发病率疾病之一,外科手术或介入治疗是早期恢复脑血流灌注的重要手段。
AS1在缺血性脑血管病治疗决策的制定、术后疗效评估等方面均具有重要的应用价值。
成像技术的进展使AS1的图像质量、定量评估脑血流动力学指标的准确性不断提高,采集时间缩短。
作者就该技术在缺血性脑血管病外科治疗中的应用进展进行综述,以期使影像科医师以及脑血管病专业的神经内科、神经外科医师深入了解AS1技术的临床实用价值。
动脉自旋标记(arteria1spin1abe1ing,AS1)是一种利用动脉血中的水质子作为内源性示踪剂以实现血流灌注成像的功能磁共振技术,其原理为在动脉血中的水质子进入脑组织之前对其进行磁化标记彳寺标记的水质子通过动脉血管到达成像平面后进行信号的快速采集,从而得到〃标记像〃,另在相同层面内采集一次不施加脉冲的〃控制像〃,两者减影所得信号强度差异反映了脑组织的局部血流灌注量,即脑血流图像。
AS1无需注射对比剂,无电离辐射,可重复性强,能够定量测量脑血流及了解脑血管病发生发展过程中的血流动力学和微循环变化。
缺血性脑血管病占全部脑血管病的85%,最常见病因为动脉粥样硬化导致的颅内外动脉狭窄或闭塞,研究表明,46.6%的卒中患者患有颅内动脉狭窄或闭塞［11约33%的卒中由大脑中动脉狭窄引起0。
尽管药物治疗对血管狭窄率＜50%卒中患者效果较好,但血管重度狭窄(狭窄率70%〜99%)或闭塞患者大多需要采取外科手术或介入治疗,主要方法包括颅内外动脉吻合术、颈动脉内膜切除术(Carotidendarterectomy,CEA)、血管内支架成形术等,手术前后全面评估患者脑血流灌注、侧支循环、脑血管储备情况,有助于临床筛选能够从血运重建术中获益的患者,制定个体化治疗方案,并预测和客观评价外科治疗的预后及疗效。
三维动脉自旋标记成像联合DWI在急性脑缺血病变中的应用
三维动脉自旋标记成像联合DWI在急性脑缺血病变中的应用引言脑卒中是一种严重的心血管疾病，严重危害人的生命健康。
急性脑缺血是脑卒中的主要类型之一，是因为脑血管阻塞或破裂导致大脑部分区域缺血缺氧、代谢紊乱、细胞损伤、死亡的疾病。
及早发现及准确评估脑缺血病变对于脑卒中的治疗和康复至关重要。
而三维动脉自旋标记成像（3D-ASL）联合扩散加权成像（DWI）在急性脑缺血病变中的应用，为临床医生提供了一种新的、非侵入性的脑血流成像技术，有助于对急性脑缺血的早期诊断和治疗，因此备受关注。
一、三维动脉自旋标记成像（3D-ASL）的原理及特点三维动脉自旋标记成像（3D-ASL）是一种全脑灌注成像技术，利用自身动力学自旋标记水成像，无需外源性造影剂或放射性示踪剂，通过非侵入性手段，直接测量脑组织的血流量，能够动态观察脑灌注情况。
其原理是在非造影剂或放射性示踪剂的条件下，通过标记血液中的自旋成像水分子，来定量的获取脑组织血流，属于一种完全无侵入性的影像技术。
3D-ASL技术不仅可以有效测量全脑的血流情况，还可以定量测量脑灌注，对于脑卒中的早期诊断和治疗有着重要的意义。
3D-ASL技术具有成本低、剂量小、无放射性、定量性好等优点，受到了越来越多的关注。
二、扩散加权成像（DWI）在急性脑缺血病变中的应用扩散加权成像（DWI）是一种主要用于检测脑缺血早期病变的成像技术，通过对水分子的扩散进行成像，可以对脑组织中的微观结构进行高分辨率的成像，主要用于早期诊断急性缺血性脑梗死。
DWI能够灵敏地显示梗死灶的形成，并且可以在短时间内（通常是数小时内）检出脑梗死的异常信号，对于预测脑梗死的范围和预后有很大的帮助。
DWI在急性脑缺血的早期诊断和治疗中具有不可替代的地位。
1.早期诊断3D-ASL联合DWI技术在早期诊断急性脑缺血病变中表现出明显的优势。
3D-ASL技术具有对脑灌注状态进行实时、动态跟踪的能力，可以在缺血发生后迅速获得灌注异常信息，而DWI技术则能够对梗死灶进行早期检测。
MRI动脉自旋标记技术发展及其在临床中的应用
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血液流 速 变 化 会 影 响 标 记 效 率 ［9］，大 大 削 弱 了 其 提 高 SNR 的优势；且目前 MRI 设备不能满足产生较长 连 续 脉 冲 的 要 求 ，限 制 了 CASL 的 临 床 应 用 。 ［10］
3 ASL 分类
根 据 标 记 方 式 的 不 同 ，ASL 目 前 可 分 为 CASL、 PASL 及 pCASL。 其中，pCASL 是在 CASL 技术基础 上发展而来。 连续式和脉冲式 2 种标记方式的本质 区别在于标记的空间范围和持续时间不同，这使得 2 种标记方法各有其优势和不足。
CASL 技术将较长的连续射频脉冲（1～3 s）施加 于成像平面流入侧较窄层面，对动脉血进行标记，从 而产生流驱动绝热反转，并在流入方向施加梯度场。 理论上，较长的标记脉冲可提供相对更高的 SNR，但
1 ASL 发展史
ASL 灌 注 成 像 这 一 理 念 是 在 1992 年 由 Detre 等 ［2］提出。 他通过老鼠试验证实 ASL 可用于研究脑 灌注成像。 该技术是连续动脉自旋标记（continuous arterial spin labeling，CASL）技 术 ，随 后 也 陆 续 得 到 了一定的改进和发展。
CTMRI灌注成像的基本原理及其临床应用
复旦大学研究生课程教学讲义功能成像在肿瘤诊断中的应用复旦大学附属肿瘤医院影像中心目录1．CT、MRI灌注成像的基本原理及其临床应用-- 彭卫军(2) 2. 磁共振弥散成像的基本原理及临床应用----顾雅佳(14) 3．质子磁共振波谱基本原理及其在颅内肿瘤诊断中的应用---------------------------------------- 周正荣(25) 4．BOLD-fMRI脑功能成像--------------------周良平(42) 5．PET,SPECT在肿瘤诊断中的应用-----------------------------------------章英剑(64)CT、MRI灌注成像的基本原理及其临床应用复旦大学附属肿瘤医院影像中心彭卫军吴斌灌注（Perfusion）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(perfusion imaging) 是建立在流动效应基础上成像方法，与磁共振血管成像不同的是，它观察的不是血液流动的宏观流动，而是分子的微观运动。
利用影像学技术进行灌注成像可测量局部组织血液灌注，了解其血液动力学及功能变化，对临床诊断及治疗均有重要参考价值。
灌注成像主要有两个方面的内容，一是采用对水分子微量运动敏感的序列来观察人体微循环的灌注状况，二是通过造影剂增强方法来动态的研究器官，组织或病灶区微血管灌注情况。
肿瘤的灌注研究可以评价肿瘤的血管分布，了解肿瘤的性质和观察肿瘤对于放射治疗和/或化疗后的反应。
一、灌注成像的原理、技术及相关序列核医学对局部组织血流灌注成像的研究较早，CT、MRI灌注技术为近年来发展较为迅速的成像方法。
1．CT灌注CT灌注（CT perfusion）技术最早由Miles于1991年提出，并先后对肝、脾、胰、肾等腹部实质性脏器进行了CT灌注成像的动物实验和临床应用的初步探讨。
所谓CT灌注成像是指在静脉注射对比剂同时，对选定层面通过连续多次同层扫描，以获得该层面每一像素的时间－密度（time-density cur ve，TDC）曲线，其曲线反映的是对比剂在该器官中映了组浓度的变化，间接反织器官灌注量的变化。
脑灌注成像原理及其应用
脑灌注成像原理及其应用脑灌注成像（Perfusion imaging）是一种通过观察灌注血流动力学来评估脑部功能和病理状态的非侵入性影像学技术。
它可以提供脑组织的血流情况，包括脑灌注量、脑血流速度和血管阻力等重要参数，为脑血液供应状况的评估提供可靠的信息。
脑灌注成像的原理主要基于血流动力学定律以及影像学技术。
在脑部，灌注血流主要依赖于局部代谢需求，通过将一定量的对比剂注射入血管内，然后使用成像仪器对血流进行监测和观察。
常用的脑灌注成像技术包括动态对比剂增强磁共振成像（DCE-MRI）、脑血流显像（CBF）、脑血容量显像（CBV）和脑血取量显像（MTT）等方法。
动态对比剂增强磁共振成像是一种基于磁共振影像技术的脑灌注成像方法，它通过对磁共振信号的差异进行分析，可以获取特定脑区的脑血流动态曲线。
这种方法对对比剂的灌注过程进行实时观测，可以提供血流速度、血管总量、时间到达指数等重要参数。
这些参数可以用来评估脑灌注血流的形态和时间动力学特征，对于脑卒中、脑肿瘤和脑炎等脑血管病变的定性定量分析具有重要意义。
脑血流显像是一种用来观察脑血流分布的成像技术。
它通过对比剂的灌注动力学过程和血管解剖结构的分析，可以绘制出不同脑区的血流分布图像。
这种技术常用于研究脑卒中、脑缺血和脑血管疾病的血流改变，对于发现血流灌注不足区域、评估脑血管疾病的程度和范围具有重要作用。
脑血容量显像是通过对比剂的浓度进行分析，可以评估脑血流量和血管容积的成像技术。
脑血容量是指单位体积脑组织所占的血流量，可以反映脑血管系统的容量和血流分布状态。
利用脑血容量显像技术可以了解脑卒中、脑肿瘤、脑炎等疾病时的血流动态变化，为这些疾病的诊断、治疗和预后评估提供重要依据。
脑血取量显像主要是利用对比剂在脑血管系统中的通过时间来反映血管阻力，进而评估脑血管的阻力变化。
这种技术可以用来研究脑血管阻力和脑血流的关系，了解脑血管疾病的发展和进展过程。
它在脑卒中、脑炎等疾病的诊断和治疗中具有重要意义。
ASL动脉自旋标记灌注成像ppt课件
结果1：
在35名以MRA为标准血管闭塞的患者中，用ASL及SWI显示 血管闭塞的状况
SWI ASL
闭塞
非闭塞
合计
闭塞
23
10
33
非闭塞
0
2
2
合计
23
12
35
10
结果2：
在37个病变部位以MRA为标准血管闭塞的患者中，用ASL 及SWI显示血管闭塞的状况
SWI ASL
闭塞
非闭塞
合计
闭塞
25
10
35
非闭塞
0
2
2
合计
25
12
37
11
结果3：
在82名以MRA为标准非血管闭塞的患者中，用ASL及SWI显 示血管闭塞的状况
SWI ASL
闭塞
非闭塞
合计
闭塞
8
9
17
非闭塞
0Leabharlann 6565合计8
74
82
12
数据分析 Fisher确切概率用来比较MRA闭塞组与MRA非闭塞组在ASL明亮血管表现， Flair血管高信号，敏感血管征象的发病率。以MRA作为参考标准，用麦 克尼马尔双侧检验比较在探测血管阻塞方面ASL明亮血管显像与敏感血 管征象之间的敏感度。磁共振血管造影阴性组，麦克尼马尔双侧检验用 来比较ASL明显血管征象及磁敏感血管征象在闭塞血管周围其它区域确 定的发生率。观察者浏览ASL明显血管征象及磁敏感征象的一致性用线 性κ系数进展计算以评估。参考值P小于0.05有统计学意义。
asl动脉自旋标记灌注成像磁共振灌注成像常用的两种方法1dsc动态磁敏感对比增强灌注成像外源性示踪剂2asl动脉自旋标记灌注成像内源性示踪剂优点asl技术的优势还体现在缺血超早期6内可定量显示缺血程度和病灶与弥散加权成像dwi结合可显示缺血半暗带asl方法显示的低信号范围比dwi显示病灶的区域大这个非匹配区即为缺血半暗带灌注法与其他方法相比具有不需注射外源性对比剂无放射性污染低成本并具有无创简便易重复等优势
asl脑部灌注的原理及临床应用
ASL脑部灌注的原理及临床应用1. 引言Arterial Spin Labeling（ASL）是一种用于非侵入性测量脑部灌注的成像技术。
本文将介绍ASL脑部灌注的原理以及其在临床应用中的意义。
2. 原理ASL利用自身血流作为内部对照，通过对血流的标记来测量脑部灌注量。
其主要原理如下：•步骤1：用标记脉冲标记入颅内流动的磁化血水，此过程通常使用短暂的RF激脉。
•步骤2：标记脉冲后，磁化血水将继续流动并提供灌注给脑组织。
•步骤3：一段延迟时间后，将进行成像以测量在标记后之灌注和以标记前脑血流强度的差异。
3. 优势和局限性ASL脑部灌注成像技术相较于其他成像技术具有以下优势和局限性：3.1 优势•无需使用外部对比剂：ASL使用自身血流作为对照，无需注射对比剂，避免了对比剂可能带来的不良反应和肾脏负担。
•非侵入性：ASL成像是一种无创的技术，无需穿刺或侵入性操作。
•可重复性：由于不涉及使用对比剂，ASL能够进行多次重复扫描来观察脑部血氧水平的动态变化。
3.2 局限性•低信噪比：由于ASL是一种低信噪比的技术，其成像结果受到噪声的干扰，因此在实际应用中需要谨慎分析结果。
•灌注灵敏度限制：相比于其他成像技术，ASL受限于其对脑部灌注灵敏度的限制，对于某些特定的病理情况可能无法准确评估。
•空间覆盖范围小：由于脑部血管结构的限制，ASL的成像范围相对较小，无法全面评估整个脑部灌注情况。
4. 临床应用ASL脑部灌注成像技术在临床应用中具有广泛的意义，以下列举了几个典型的临床应用：4.1 早期脑缺血检测ASL脑部灌注成像可以通过测量脑组织的灌注情况来评估脑缺血的程度和范围，从而帮助早期诊断脑缺血。
4.2 脑血流动力学评估ASL脑部灌注成像可以评估脑血流动力学参数，如脑灌注量、脑灌注压和脑血流自主调节等，为对脑血流情况的研究提供重要信息。
4.3 神经精神疾病诊断ASL脑部灌注成像被广泛应用于神经精神疾病的诊断和评估，如脑血管病、阿尔茨海默病和抑郁症等，帮助医生了解脑部功能和结构的变化。
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标记像包含静态组织及流入组织标记血的信息
控制像为了消除静态组织的信号,预先对成像 区进行一次未标记血成像。 灌注像=标记像-控制像（只包含灌注信息）。
2009－08－20
一、ASL成像原理及方法
ASL技术根据标记方式不同分为二类：
连续式(continuous arterial spin labeling,
2009－08－20
概
述
ASL最早由Detre于1992年提出并在老鼠身上实 验成功 ,Roberts于1994年应用于人体上也取 得成功 。 ASL作为一种完全无创性的、不需注射对 比剂
的新的灌注成像方法已被临床逐渐应用。
2009－08－20
一、ASL成像原理及方法
ASL：是对在成像平面的上游血流进行标记使其
1.2 脑肿瘤
Weber研究发现胶质瘤与转移瘤水肿区的rCBF分 别为1.31±0.97和0.39±0.19, 有显著性差异。
病理检查转移瘤周围的血管性水肿仅有组织间隙
水分的增加而无肿瘤组织的浸润, 水肿区rCBF降 低与水肿压迫毛细血管有关; 而胶质瘤周围则存 在血管源性水肿和不同程度的肿瘤细胞浸润, 常 有血流量的增加。
2009－08－20
二、ASL应用现状
1.3 其他脑疾病
ASL已被用于中枢神经系统的许多其他疾病, 包 括癫痫、抑郁症及Alzheimer病等,也可用于脑损 伤的动物模型。
目前, 脑功能MRI作为研究热点之一, 已成为探
索感觉、运动及认知功能的重要方法。在不同的 功能状态下, CBF、CBV均会发生变化, 因此ASL 可通过监测CBF的变化, 加深对脑功能的认识。
CASL)
脉冲式(pulsed arterial spin labeling, PASL)
2009－08－20
一、ASL成像原理及方法
PASL又根据标记的对称与否分为：
对称式：血流敏感性的交替反转恢复(FAIR)、 UNFAIR、FAIRER、FAIREST及BASE等
非对称式：信号靶向交替射频(STAR)、PICORE
2009－08－20
二、ASL应用现状
4 心肌灌注
1999年, Poncelet等用双门控EPI-FAIR技术对人
体心肌灌注进行了实验性研究, 发现所得结果可 与BOLD技术相媲美。
Waller等应用ASL技术对活体小鼠的心肌灌注进
行了定量化研究, 结果表明心肌灌注与冠脉阻力 呈高度负相关。
2009－08－20
三、ASL定量分析的影响因素
2009－08－20
二、ASL应用现状
1.2 脑肿瘤
ASL在脑肿瘤放化疗后肿瘤坏死或复发的鉴别有很 大的优势。监测治疗前后rCBF的变化, 可以区分 坏死或复发, 间接反映肿瘤的预后情况。
由于ASL将自由弥散的水作为示踪剂, 不会受血脑 屏障破坏的影响,对高级肿瘤CBF的评估可能会相 对更准确一些, 更有助于区分III、Ⅳ级胶质瘤。
2009－08－20
二、ASL应用现状
1994年, Edelman等首次提出EPI-STAR技术, ASL
已经进入临床初步应用阶段。 现已用于多个组织器官的灌注成像, 如脑、肾、 肺及心脏等。 ASL技术最广泛的临床应用是在脑血管疾病和脑部 其他疾病方面。
2009－08－20
二、ASL应用现状
、TILT、QUIPSS、DIPLOMA等。
目前FAIR与STAR两种技术应用较广泛。
2009－08－20
一、ASL成像原理及方法
理论上ASL可得到3个血流动力学参数：
血流量(BF)
血容量(BV) 平均通过时间(MTT)
MTT与BV/BF的比值成正相关,并且与标记层面与成 像层面之间距离有关,距离越远,MTT越长; 距离越 近,MTT越短。
动脉自旋标记脑灌注成像的原理 及其临床应用
概
述
MRI灌注成像：是指利用快速扫描技术显示
组织的微血管分布及血液灌注情况, 提供组织
的血流动力学信息, 从影像学角度评估组织活
力和功能的成像方法。
2009－08－20
概
述
MR 灌注成像方法有3种:
扩散性的示踪剂(如19F、17O) 技术
首过对比剂技术, 静脉团注对比剂 动脉自旋标记(arterial spin labeling,ASL) 技术。
1 脑灌注
正常脑组织的灌注与年龄、性别有一定的相关性。 研究发现脑灰质灌注与年龄相关性大, 每增加1 岁, 灰质灌注减少0.045%, 且主要是额叶皮层灌 注减少。女性的灌注较同龄男性高13%。
1.脑缺血
2.脑肿瘤 3.其它脑疾病
2009－08－20
二、ASL应用现状
1.1 脑缺血
利用ASL技术在缺血早期(<30min)即可清楚显示 灌注缺损区, 其敏感性明显高于T2WI。 急性中风病人早期也表现为脑缺血,ASL可清晰地 显示灌注缺损或低灌注区, 可进行定量分析。 ASL与扩散加权成像(DWI)相结合, 成为对中风早 期诊断及指导早期治疗的重要手段。
2009－08－20
二、ASL应用现状
2 肺灌注
肺部由于质子密度低, 气体/组织界面大, 磁敏
感率不均匀, 存在呼吸运动及心脏搏动伪影等因
素影响, 使MR灌注成像受到了限制。
2009－08－20
二、ASL应用现状
3 肾灌注
ASL可成为评价肾灌注的一个理想方法。目前主要 应用于急性缺血、各种原因引起的肾功衰竭及肾
2009－08－20
二、ASL应用现状
1.2 脑肿瘤
测定肿瘤血流量对肿瘤分级、鉴别原发与转移以 及评价肿瘤疗效有重要价值。 Weber等利用ASL研究肿瘤的血供, 结果表明脑膜 瘤和恶性胶质瘤的rCBF较正常脑组织高; 少突胶 质细胞瘤的rCBF较低。
2009－08－20
二、ASL应用现状
癌血供的研究方面。
动物实验及临床试验都证明了ASL评价肾灌注的可
行性及可靠性。
2009－08－20
二、ASL应用现状
4 心肌灌注
ASL作为一种无创性方法在评价心肌灌注方面有
一定优势。
由于心脏毛细血管床与心肌纤维长轴方向一致,
所以入的血流量, 反映局部灌注情况。