磁共振脑灌注成像介绍演示幻灯片

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PWI的特点及优势
1988年Villringer等首先报道了MR血流灌注成像 （MR perfusion weighted imaging,MR PWI) 在脑部的应用。 MR PWI用来反映组织的微血管分布和血流灌注 情况，可以提供血流动力学方面的信息。
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优势
采集速度快，简便易行 ， 时间分辨力高，病变检出敏感性高 ， 无电离辐射 ， 图像质量好， 一次可多层成像 ， 并同时覆盖整个颅脑 ， 能评估脑缺血和脑肿瘤微循环血液动力学的变化
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主要参数
1 局 部 脑 血 容 量 （ regional cerebral blood volume rCBV) 指存在于一定量脑组织血管结构内 的血容量。
2 局 部 脑 血 流 量 （ regional cerebral blood flow,rCBF)指在单位时间内流经一定量脑组织血管 结构的血流量，脑血流量值越小，意味着脑组织 的血流量越低。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ要参数
局部平均通过时间（rMTT)
开始注射对比剂到时间—密度曲线下降至最高强化值一半 时的时间，主要反映的是对比剂通过毛细血管的时间（s）。 MTT是脑血液研究的重要参数，其长短明确反映了脑组织 血液微循环的通畅情况，当平均通过时间较长时，说明血 液在局部组织内停留时间较长，多数情况是由于病理状态 造成的微循环不畅。
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2、颅内占位性病变
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图像资料的后处理
首先获得时间-信号强度曲线，然后通过计算机的处理进而 得到相对脑血容量，相对脑血流量及平均通过时间图，确 定兴趣区（ROI）以获得相应的数据。

❖局部组织的血流量,血流速度
rCBV （ regional cerebral blood volume，）
❖局部组织内微循环的血容积
MTT（mean transit time，）
❖平均通过时间，反映了脑组织血液微循环的通畅情况
可反映组织的微血管分布情况及血流灌注的状 态，可间接反映肿瘤血管生成
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鉴别诊断
❖肿瘤与非肿瘤性病变的鉴别 ❖不同肿瘤的鉴别
肿瘤良恶性评估，肿瘤术前分级 确定肿瘤生长最活跃区，指导活检 观察肿瘤对放疗化疗的反映
及时发现术后脑肿瘤复发、鉴别肿瘤复发与放射 性脑病
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肿瘤灌注与强化
肿瘤灌注≠强化 强化
对比剂渗入到细胞外间隙 肿瘤血管生成 炎性病变、放射性脑病等均可强化
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肿瘤血管生成
MR灌注变化
肿瘤活性
肿瘤鉴别诊断
肿瘤良恶性 程度判断
放疗后变放化 疗效果判断
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肿瘤血管生成
肿瘤血管生成（angiogenesis） 对肿瘤生长和抗肿瘤血管生成治 疗有重要意义
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病理 肿瘤血管生成
高通透性
高 微血管密度
高血流量 rCBF
高血容量 rCBV
编辑版pMpt R灌注成像
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肿瘤血管生成研究价值
肿瘤血管生成决定肿瘤恶性程度及患者的预后
活体无创性脑肿瘤血管生成研究，是脑肿瘤前 沿影像研究，对临床工作有重要指导意义
肿瘤灌注
肿瘤血管生成、微血管密度
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肿瘤的鉴别诊断
淋巴瘤vs胶质母细胞瘤

RCBV
MTT
-
TTP
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Ⅱ期: 脑循环储备力失代偿,CBF 达电衰竭阈值以下,神 经元的功能出现异常,机体通过脑代谢储备力来维持 神经元代谢的稳定。
Ⅱ1 期:CBF 下降,由于缺血造成局部星形细胞足板肿胀, 并开始压迫局部微血管。灌注成像见TTP、MTT 延 长,以及rCBF 下降（足板压迫）, rCBV基本正常或轻 度下降（循环失代偿）。
高培毅，林燕，张红梅。
动态CT脑血流灌注测量
及临床初步应用。中国医
学影像技术，2001，2：
133-134
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图1 CT平扫
患者为男性, 42 岁, 头晕、言语不清12 h。CT 平扫图隐约 见右额叶、基底节 区有约41 mm×36 mm 局部片状稍低 密度脑缺血区, 边界 不清晰, 邻近脑沟稍 变浅
CT 脑灌注成像
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CT 脑灌注成像
是在静脉注射对比剂的同时, 对选定的感兴趣层
面进行连续动态扫描, 以获得所选层面内每一
像素的时间-密度曲线( TDC) , 并根据此曲线
通过不同的数学模型转换和计算机伪彩处理
得到局部脑血流流量(CBF) 、脑血流容量
(CBV) 、对比剂平均通过时间(MTT) 和对比
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73岁男性腔梗患者的头部MRI、CTA、CTP结果, 临床表现为突发左侧肢体力弱。
张春玲，徐 忠宝，曲媛， 何青。腔隙 性脑梗死 102例患者 的脑血流动 力学分析。 中华神经科 杂志， 2006，9： 587-589
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王大力等对64例椎基底动脉眩晕的病人用DWI和CTA对比观察 椎基底动脉眩晕临床诊断标准: 1一般为中老年 2多有动脉硬化、心血管疾病或颈椎病史。 3突然出现眩晕,常与头位、体位有关,持续时间不等。 4除有眼球震颤体征外,无其它神经系统体征(如颅神经损害、脑干

基线造影剂前、造影剂第一到达时间
和再循环期。
第二峰时，看见动脉区域(ROI 3)。
中风区(ROI 2)低CBF，信号没有明显差异，
ADCAV、CBF、MTT和CBV像，清楚呈现局部缺血区。
第三十六页，共42页。
一有心脏病史的3岁男孩，脑部出 现多重栓塞。上行为扩散法，下 行为灌注法(DSC MRI)
第四十页，共42页。
女18岁，右MCA主干动脉栓塞。症状3小时后，T2和Flair没有发现梗 塞，PCA示右侧MCA主干动脉(白色箭)流动信号缺损。
T2
T2 Flair
2D PCA
DWI
CT
Catheter Angiography T2
第四十一页，共42页。
T2 Flair
基底神经节rCBV灌注减少
第四十二页，共42页。
第二十八页，共42页。
第二十九页，共42页。
DWI信号特点
DWI像信号越强，说明局部缺血组织的水分子扩散受限 越多(低扩散，如急性中风)，
但DWI的信号强度与扩散率、T1、T2和质子密度层 面方向有关，通过计算来得到ADC。
ADC图中：扩散率低的信号强度低(与DWI图像相反) 。
第三十页，共42页。
对灌注的准确测量，可以对中风预测。
另一种灌注的方法(无损伤的测量技术)： 通过对动脉血液的质子进行标定，被标定的质子能通
过血脑障碍，直接观察脑CBF。
第六页，共42页。
Perfusion
CBV：每克组织中所包含血管的体积(ml/g) CBF：每克组织中所包含液体流量(ml/g/s)
当标定物进入一Voxel时，有两种情况会使MRI信号 以生变化：
第十二页，共42页。
扩散成像法(Diffusion)

全脑三维动脉自旋标记介绍，3D ASL
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。
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 法，临床应用广泛。
注：1994年，Edelman等首次提出EPI-STAR动脉自旋
动脉自旋标记成像分类，Arterial Spin Labeling
动脉自旋标记成像，根据流动血 式不同分为两类： 连续式，CASL，连续标记相应层 脉血液，被标记的血液连续流入 脉冲式，PASL，使用选择性的射 冲式地标记成像层面近端的一个 液，等一段时间使标记的血液与 合，然后成像。
rf2 rf1
Gz
Gy
Gx
Pulsed Continuous prep + BS
3D Spiral FSE echo train
Labeli
三维动脉自旋标记扫描参数，3D ASLl 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）
Spira

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脑血流灌注成像
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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。
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。
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（5）脑胶质瘤病 脑胶质瘤病是一种罕 见肿瘤，病理特征是中度多形的胶质细胞 沿正常结构内浸润而不破坏它，病变区细 胞数量增多但无脑实质破坏和新生血管。 灌注成像显示病变区缺乏血管增生，rCBV 甚至低于正常、未受累的脑白质。
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（6）脑转移瘤 脑转移瘤多为血行转移， 在其生长中产生无屏障的新生血管网；瘤 周常伴不同程度水肿，但其内的毛细血管 床正常；肿瘤边缘以外无肿瘤细胞浸润。 孤立、实性转移常需与原发肿瘤鉴别。两 者病灶区rCBV表现相近，灶周水肿区差异 显著；原发肿瘤的rCBV 明显高于转移瘤， 这可能就是转移瘤周围仅仅是单纯水肿而 原发肿瘤除水肿外还有瘤细胞浸润的本质 差异的反映。
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（2）立体定向引导活检 活检是确定肿瘤类型和级别的最后方法，
但只有从肿瘤恶性度最高处采样才能准确 分级。常规增强CT或MRI所显示的增强区 域只代表血脑屏障破坏而并不一定是肿瘤 最恶性部分。CBV图能显示血管分布增多 区，对于常规检查不增强的肿瘤，更是一 个有效的补充。
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（3）评价治疗效应 抗血管生成药物的进 展使其能够主动选择性分离破坏肿瘤血管， 可附加于脑肿瘤化疗方案中。胶质瘤手术、 放疗、化疗后均需要影像检查评价肿瘤活 性，但常规CT或MRI增强并不能准确显示 肿瘤进程及肿瘤血管。在一组附加了抗血 管生成药物化疗患者的治疗过程中，系列 rCBV的测量与增强MRI相比能更好地反映 患者临床状况的变化。

长回波（270-288ms）
因代谢物T2衰减 NAA Cho和Cr信号低 信/噪比低
7/5/2019
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rCBV
rCBV
左顶叶复发性高级别胶质瘤 体素位置 rCBV增加
第1-2行肿瘤波谱 明显胆碱升高 长回波信/噪比低 乳酸峰倒置 肌醇 Glx 脂质峰短TE 易鉴别 高
Glx（ 2.05-2.5 ppm ）假NAA峰 长回波不明显
3.7
脑肿瘤MR波谱和灌注成像病理生理和神经化学
脑肿ds 升高 NAA Cr 降低
脑肿瘤中Cho 改变
Cho水平 与肿瘤细胞密度 肿瘤级别 有无坏死有关 Cho升高 见于肿瘤
由于细胞膜翻转和增生 细胞膜破坏释放磷酸胆碱和甘油磷酸胆碱及其代谢物合 成是Cho升高的生物学基础
血管内皮生长因子(VEGF)血管渗透性因子(VPF)
与肿瘤新生血管有关 肿瘤生长的重要介质
灌注MRI 能直接探测与组织学相关的CBV和血管渗透性
7/5/2019
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脑肿瘤MR波谱和灌注成像病理生理和神经化学
DSC MRI测量脑血流量困难（需测动脉输入功能） DSC MRI 和动脉自旋标记技术结合
7/5/2019
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成像技术和脉冲序列
动态磁敏感对比增强灌注MRI(DSC MRI)
序列 自旋回波-梯度回波
对比剂通过微血管使T2和T2* 变化
自旋和梯度回波能测量CBV
对比剂标准剂量(0.1 mmol/kg）
正常脑白质传递信号失去约25%
SE T2WI 不敏感
需要2-4倍对比剂量才产生信号变化
代谢物 ppm
亮氨酸，异 亮氨酸，缬 丙氨酸 氨酸
Leucine, isoleucine, valine

新技术在提高诊断准确性中应用
• AI辅助诊断：应用人工智能技术辅助医生 进行图像分析和诊断，提高诊断准确性和 效率。
新技术在提高诊断准确性中应用
01
双源CT在脑灌注成像中的应用
显著提高成像速度和空间分辨率，减少运动伪影。
02
能谱CT在脑肿瘤诊断中的应用
提供更多肿瘤组织成分信息，有助于精准诊断和治疗方案制定。
图像后处理技巧
图像重建
利用先进的图像重建算法，如迭代重建技术，提高图像的分辨率和对比度，减少噪声和伪 影。
血管提取与三维重建
通过特定的后处理软件，提取出脑血管结构并进行三维重建，以便更直观地观察血管形态 和病变情况。
灌注参数测量
在CT脑灌注成像中，可以测量局部脑组织的血流量、血容量、平均通过时间等灌注参数 ，为临床诊断和治疗提供重要依据。医生需熟练掌握相关测量技巧和标准操作流程。
人工智能辅助
利用人工智能技术，实现自动 化、智能化的图像处理和诊断
辅助，提高工作效率。
拓展应用领域
探索CT脑灌注成像在神经科 学、药理学等领域的应用价值
，推动学科交叉融合。
THANKS
感谢观看
发展历程
自20世纪80年代CT问世以来，随着技 术的不断进步，CT脑灌注成像经历了 从单层扫描到多层扫描，从静态到动 态，从定性到定量的发展历程。
原理及工作流程
原理
CT脑灌注成像基于中心容积定律和放射性示踪原理，通过静脉注射对比剂，对选定层面进行连续多次扫描，获得 该层面每一像素的时间-密度曲线，根据曲线利用不同的数学模型计算出血流量（CBF）、血容量（CBV）、平均 通过时间（MTT）和达峰时间（TTP）等参数，以评价脑组织血流灌注状态。
疗效监测与复发预测