磁共振脑灌注成像介绍

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。

磁共振MRI灌注成像阅片、成像方法、不同灌注图像识别、灌注成像意义及常见疾病灌注成像磁共振灌注成像在神经科疾病的临床工作中应用越来越广泛，对于疾病的诊断、鉴别诊断以及预后评估具有重要的意义。

磁共振灌注成像方法概念：MRI 灌注成像是指利用磁共振快速扫描技术显示组织微血管的分布及血流灌注情况，提供组织的血流动力学信息。

目前，常用的磁共振灌注成像有三种方法：①动态磁敏感加权对比增强灌注成像（DSC-MRI）；②磁共振动态对比增强灌注成像（DCE-MRI）；③动脉自旋标记灌注成像（ASL-MRI）。

前两者需要静脉团注射对比剂（如 Gd-DTPA），后者无需注射外源性对比剂。

现将三者的核心要点磁共振灌注成像方法对比总结：不同灌注图像识别临床上DCE 灌注在神经系统不常用，介绍ASL灌注与DSC灌注。

01.明确灌注成像是否注射造影剂，如果未注射造影剂，可能是ASL灌注成像；反之是另外两种灌注成像。

02.可以根据图像上的参数进行判断，如果仅有一个参数（CBF），可能是ASL灌注成像；有脑血流量（CBF），脑血容量（CBV），平均通过时间（MTT），达峰时间（TTP）等参数，是DSC灌注成像。

图 1. 仅有 1 个参数 CBF（左上角），可以判断为 ASL 灌注成像图 2. 图中 CBF、CBV、MTT及TTP 参数（左上角），可判断为 DSC灌注成像灌注图像判断：1）以图2 中DSC 灌注为例，图像灌注的高低可以通过伪彩图的彩阶进行评估，可与对侧正常的脑组织进行比较，判断灌注的高低。

对于 CBF 和CBV，颜色越接近图像左侧色阶的上方，灌注越高（越红），反之灌注越低（越蓝）；而对于 MTT 和TTP 来讲，颜色越接近色阶的上方，代表MTT 和TTP 延长，反之正常或缩短；2）可以通过图像后处理软件进行定量分析。

04. 不同灌注参数代表的意义如下：脑血流量（CBF）：代表每100 g 脑组织内每分钟的血流毫升数（单位：mL/100 g/min）；脑血容量（CBV）：每100 g 脑组织内含血容量的多少（单位：mL/100 g）；平均通过时间（MTT）：造影剂从颅内的动脉侧到静脉侧所需要的时间，所有通过时间的平均值（单位：s）；达峰时间（TTP）：从造影剂到达成像脑区的主要动脉时开始，至造影剂达到最大量的时间（单位：s）；Tmax：指造影剂可以到达所有组织的时间，代表脑组织储存血液功能到达最大值的时间，是反应组织灌注改变和脑组织梗死的敏感指标。

磁共振脑灌注成像技术
ASL（arterial spin labeling）是MR灌注成像技术的一种分析方法，是利用内源性示踪剂的动脉自旋标记技术，即采用反转脉冲标记动脉血中的质子，将标记前后采集的图像进行减影，从而获得组织灌注参数图。

根据标记方法不同分为2D采集、EPI采集；根据脉冲采集类型分为：连续式ASL（CASL），脉冲式ASL（PASL）；脉冲式标记对动脉通过时间更敏感，信噪比较低；连续式标记能降低动脉通过时间的影响，信噪比高，对设备要求高，射频能量高，不能应用于临床。

ASL完全无创性检查，可重复性强，简单易行。

主要参数CBF。

ASL在近几年有了显著的发展，已应用于临床，潜在的取代了血氧水平依赖性（BOLD）功能MRI在神经科学研究中的地位。

ASL技术已应用于脑、心脏、肺、肾、骨骼肌的灌注研究中，尤其是对脑组织的研究应用更为广泛和深入，主要集中于对脑缺血、脑肿瘤、Alzheimer病、癫痫以及外伤等中枢神经系统常见疾病的研究。

传统ASL与3DASL的对比：
传统ASL：采用EPI采集，对礠敏感伪影明显，2D采集，成像范围有限，对运动伪影敏感；
3DASL：采用FSE采集，有效克服礠敏感伪影，3D采集，成像范围大，Spiral采集高效快速，有效克服运动伪影。

脑灌注成像（CTP）及各参数解读利用CT灌注成像（CTP）和磁共振灌注成像（MRP）进行的灌注影像已经成为检查脑卒中患者脑血流灌注情况的常规手段。

尽管还缺乏一定的证据证明灌注影像是脑卒中评估的一项必不可少的检查，很多中心已经开始利用灌注影像对患者进行脑血流评估。

CTP是对选定感兴趣层面进行连续动态扫描，获得所选层面的每一像素的时间密度曲线，并通过数学模型处理得到：脑血流容量（CBV）、脑血流流量（CBF）、对比剂平均通过时间（MTT）、对比剂峰值时间（TTP）等血流动力学参数和灌注图像表现，评价脑组织的灌注状态，是一种功能成像。

脑灌注参数解读TTP达峰时间（TTP）：从造影剂到达成像脑区的主要动脉时开始，至造影剂达到最大量的时间（s）。

平均通过时间（MTT）：造影剂从颅内的动脉侧到静脉侧所需要的时间，所有通过时间的平均值(s) 。

CBF脑血流量（CBF）：以每100 g脑组织内每分钟的血流毫升数[ml/（100g·min）]，人类的灰质约为：80 ml/（100g·min）；白质为：20 ml/（100g·min）。

脑血容量（CBV）：每100 g脑组织内含血容量的多少[ml/100g]，正常成人约为4~5 ml。

TmaxTime to Top（Tmax）：指碘对比剂可以到达所有组织的时间，代表脑组织储存血液功能达到最大值的时间，是反应组织灌注改变及脑组织梗死的敏感指标。

半暗带——将Tmax＞6 s、＜10 s的脑组织区域定义为半暗带，是最广泛被接受的指标；此时CBV正常或轻度增加。

核心梗死区——将Tmax＞10 s以上，CBV出现下降时，此区域脑组织定义为核心梗死区。

脑灌注分期目前国内常用的脑灌注分期参照高培毅等研究将梗死前低灌注状态分为4个期：Ⅰ1期：TTP延长，MTT、rCBF和rCBV正常；Ⅰ2期：TTP和MTT延长，rCBF正常，rCBV正常或轻度升高；Ⅱ1期：TTP、MTT延长以及rCBF下降，rCBV基本正常或轻度下降；Ⅱ2期：TTP、MTT延长，rCBF和rCBV下降。

【技术前沿】磁共振灌注成像（PWI）介绍
基本原理：
磁共振灌注造影成像（PWI）基于团注对比剂追踪技术,当团注顺磁性对比剂进入毛细血管床时，组织血管腔内的磁敏感性增加，引起局部磁场的变化，进而引起邻近氢质子共振频率的改变，后者引起质子自旋失相，导致T1和T2或T2*的值缩短，反映在磁共振影像上则是在T1WI上信号强度增加，而在T2或T2*WI上信号强度降低。

对比剂首过期间，主要存在于血管内，血管外极少，血管内外浓度梯度最大，信号的变化受弥散因素的影响很小，故能反映组织血液灌注的情况，间接反映组织的微血管分布情况。

临床应用：
· 对血供变化最敏感的扫描序列。

· 与弥散加权对照，确定缺血半暗带和再灌注时间窗。

· 颅内和转移瘤鉴别。

· 胶质瘤级别鉴别。

临床病例：
脑梗塞：
弥散加权图像上可见右侧大脑半球大面积梗塞高信号，而从TTP 图像上，与左侧正常大脑区域相比，右侧大脑半球TTP达峰时间延长，这种异常区域明显大于DWI上梗死区域，相应区域的CBV,CBF均有下降。

胶质瘤：
T1图像上可见中低信号占位，及其周围大面积水肿低信号。

灌注图像上可见CBV较高的区域是肿瘤实质，同时相应区域的MTT延长，水肿带MTT略升高，CBV明显下降。

脑膜瘤血供判断：
T1增强图像上可见明显强化的占位肿块，周围伴低信号水肿带，PWI的CBV图像上，肿瘤血供异常丰富。

胶质瘤术后复发：
T1增强图像上可见明显强化的占位肿块，周围伴低信号水肿带，PWI的CBV图像上，血供丰富的区域为复发的肿瘤组织，相比T1强化区域，对肿瘤实质定位更精确。

摘自：医学影像教育资讯。

ct灌注成像基本概念CT灌注成像（CTP）是一种非侵入性的影像学技术，用于评估特定脑区的血流情况。

它通过注射对比剂并进行连续成像，可以提供有关脑血流动力学、灌注参数以及病变部位等信息。

本文将从CTP的原理、应用、操作技巧和注意事项等方面介绍CTP的基本概念。

首先，CTP的原理是基于X射线的成像技术。

当对比剂进入血流后，它会通过射线吸收X射线，形成图像。

通过对这些图像进行分析，可以得出脑血流的灌注情况。

CTP主要关注的参数包括：脑血流量（CBF）、脑血容量（CBV）、平均过渡时间（MTT）和时间到达峰值（TTP）等。

这些参数可以帮助医生诊断异常脑血流情况，如梗死、出血和血管痉挛等。

CTP在医学领域的应用非常广泛。

常见的应用包括：中风诊断和治疗方案的制定、诱导的血压增加（如高血压脑病）的评估以及脑肿瘤和神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）等的研究。

CTP可以捕捉到灌注异常区域，帮助医生了解病灶所在位置和分布，以便及时采取治疗措施。

在进行CTP时，操作技巧非常重要。

首先，医生需要正确选择对比剂，并确定注射剂量和注射速度。

对比剂的选择应根据病人的年龄、病史和肾功能等因素来确定，以最大程度地减少患者的不适和风险。

注射剂量和速度应根据患者的体重和病情来决定，以获得准确的成像结果。

其次，在成像前，确保患者处于舒适的位置，并固定头部以避免运动造成成像的模糊。

然后，根据患者的情况选择适当的扫描模式，如动态扫描或静态扫描。

动态扫描可提供连续图像序列，以更好地观察灌注动力学的变化；静态扫描适用于分析特定时间点的脑血流情况。

最后，需要注意的是，CTP是一种辐射性检查，患者可能会暴露于X射线辐射。

因此，必须根据患者的情况权衡利弊，避免过度频繁的CTP检查。

对于孕妇和儿童等特殊人群，更应格外关注辐射剂量的控制。

综上所述，CTP是一种非侵入性的成像技术，可帮助医生评估脑血流情况。

它的应用广泛，包括中风、高血压脑病、脑肿瘤和神经退行性疾病等。

MR灌注成像（PWI）,MR弥散成像（DWI）及fMRI基本概念MR灌注成像（PWI）动态磁敏感增强灌注成像（DSCPWI）是最先用于脑部，多采用EPI序列、扫描10层～13层，每层20幅～40幅图像。

顺磁性对比剂高压注射后，以2ml/s或更快速率，对10层～13层，反复成像，观察对比剂通过组织信号变化情况，在T2WI中，对比剂通过时，组织信号强度下降，而对比剂通过后，信号会部分恢复。

忽略T1效应，则T2WI的信号强度变化率与局部对比剂浓度成正比，与脑血溶量成正比。

连续测量，产生时间一信号强度曲线，分析曲线、对每个像素积分运算得到rcBV、rcBF、MTT、TTP图、DSCPWI临床应用，PWI早期发现急性脑缺血灶，观察血管形态和血管化程度评价颅内肿瘤的不同类型。

PWI可早期发现心肌缺血，还可评价肺功能和肺栓塞、肺气肿。

MR弥散成像（DWI）DWI是在常规MRI序列的基础上，在x、y、z轴三个互相垂直的方向上施加弥散敏感梯度，从而获得反映体内水分子弥散运动状况的MR图像。

所谓弥散敏感梯度是在常规序列中加入两个巨大的对称的梯度脉冲。

在DWI中以表观弥散系数（ADC）描述组织中水分子弥散的快慢，并可得到ADC图。

将每一像素的ADC值进行对数运算后即可得到DWI图。

弥散张量成像（DTI）是在DWI的基础上，在6个～55个线方向上施加弥散敏感梯度而获得图像。

DTI主要参数为平均弥散率（DCavg），各向异性包括FA、RA、VR，还可分别建立FA、RA、VR图。

DWI的临床应用是缺血性脑梗死的早期诊断，常规MRI为阴性，而DWI上可表现为高信号。

DTI的临床应用，动态显示并监测脑白质的生理演变过程，三维显示大脑半球白质纤维束的走行和分布、避免术中纤维束损伤。

MR功能成像（fMRI）脱氧血红蛋白主要缩短T2驰豫时间，引起T2加权像信号减低，当脑活动区域静脉血氧合血红蛋白增加，脱氧血红蛋白浓度相对减低时，导致T2时间延长，在T2WI上信号增强。