国外医学临床放射学分册Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｒａｄｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｆａｓｃｉｃｌｅ ２００２ Ｊａｎ；２５（１）：６０～６２
脑ＭＲ灌注成像的技术与应用
苏州大学附属第一医院影像中心（２１５００６） 邓伟编译胡春洪丁 乙审校
摘要ＭＲ成像常用于时太脑解剖的评价。近来在ＭＲ灌注成像新技术中．通过刹重不同的血液动力学参数，如 脑血容量（ＣＢＶ）、脑血流速度（ＣＢＦ）、平均通过时问（ＭＴＴ）等，拓展了ＭＲ成像技术的应用领域。奉文综述了ＭＲ 灌注成像对大脑局部血ｌ菔动力学评估这一新技术厦其在脑疾病的诊断和治疗等方面的临床应用价值和前景。 关ｔ词脑磁共振成像灌注成像血液动力学
一、技术 （一）外源性示踪法外源性示踪法ＭＲ灌注成 像所用模型的前提是对比剂限于血管腔内而不弥 散到细胞外间隙，图像的采集方式可以是动态的 （在团注期间的快速成像），也可 是稳态的（在连 续恒量注射后，血液中浓度达到平衡后成像） １．动态成像：动态成像利用团注对比剂通过毛 细血管网时引起周围组织的局部磁场的短暂变化 导致ＭＲ信号的改变。快速成像技术如回波平面成 像和螺旋成像都可以准确测得这些快速多变的信 号，这缘于团注法有足够的时间窗和对比剂的首过 效应（整个大脑的覆盖时间小于２ｓ）。信号一时间系 列数据可转换为相应的组织内对比剂浓度一时间 系列数据，后者可用来分析和确定不同组织的血液 动力学参数如脑组织血容量（ｃＢｖ）、血流量 （ＣＢＦ）、平均通过时间（ＭＴＴ）及对比剂到达时问。 上述参数取决于两个因数，第ｌ是团注对比剂的注 入量、注入速度和对比剂分子结构；第２是受试者 的个体差异，如全身血管容量和心输出量。 从对比剂浓度一时间关系数据中得到的相对 ＣＢＶ需要对浓度一时间曲线下方区域进行拟合。这 种拟合可以是曲线数据本身．也可以是数据位点经 分析处理后完成，后者的优点在于可消除对比剂再 循环而造成的数据偏高，缺点是要求信号稳定性高 和成像速度更快。 确定动脉输入函数对计算相对ＣＢＦ至关重 要。动脉输入函数可以通过手工操作选择体素从图 像数据中获取。制定一套自动算法规则，减少体素 选择的数量，即从全部图像容积中找出能反映动脉 时间一浓度曲线特征（如峰值高、早期到达及ＭＴＴ 短）的一些体素。采用统一规则可减少操作者的影 响，提高可重复性。须注意，过分依赖某种自动方法 可能导致错误地选择动脉输入函数。例如，对于大 脑中动脉病变的病例，选择病侧半球体素得到的输 入函数就比健侧更为准确，即使健侧更符合。正常” 动脉标准。理论上逐个体素的ＣＢＦ测量需先确定每 一个体素的各自函数，但实际不可能这样做，所以多 假定动脉输入是均匀分布的．并且把单个的动脉输 入函数应用于整个大脑。但对单侧大脑中动脉病 变．若选择正常半球体素来确定函数，则这种假设就 不台理，可导致所测ＣＢＦ值降低，在认定缺血区时 产生假阳性结果。 单层及双层动态研究可在常规ＭＲ扫描仪上 完成，而不需要特殊的梯度硬件。多层技术（每秒多 达３０层）需要辅以特殊的梯度硬件来进行回波平面 成像（ＥＰＩ）或螺旋成像（ＳＩ）。这些技术可以用 ｗＩ （ＳＥ）或 ｗＩ（ＧＲＥ）来完成。自旋回波技术的优点 是可减少脑一骨和脑一气界面的伪影，同时对对比 剂通过小血管，如毛细血管时信号变化的敏感性高 于较大血管（如皮层静脉）。缺点是对比剂用量大， 常为标准剂量的１ ５～２倍，而且残余对比剂能改变 本底信号，ＣＢＶ测量数据将出现偏差，采用ＧＲＥ技 术以上偏差则较小。 Ｔ，ｗＩ动态成像技术是测量大脑血液动力学参 数的另一种方法。与 及ＥｗＩ序列相比．其优点 是对比剂用量小，时间分辨率高。采用快速Ｔ，Ｗｌ梯 度回波成像在亚秒（３００～９Ｏ０ｍｓ）内完成１～２个解 剖层面图像目前已成为可能。对于Ｒ或 ｗＩ技术 而言，尽管ＥＰＩ（８～１ｌ层）和ＳＩ（１８～２Ｏ层）可以覆
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。所以脑功能成像时，活动区T2WI上表现为高信号。fMRI成像需要高场强结合高梯度场及快速切换率的MR设备。fMRI扫描参数为，层厚5～8，矩阵64×64或128×128，TR 2 000
３４６ 放射学实践２０１２年３月第２７卷第３期Ｒａｄｉｏｌ Ｐｒａｃｔｉｃｅ，Ｍａｒ ２０１２，Ｖｏｌ ２７，Ｎｏ．３
不同病理分级儿童脑胶质瘤ＭＲ灌注成像 小儿影像学
郭岳霖，张远芳，饶海冰，郑文斌，刘国瑞
【摘要】 目的：采用磁共振灌注成像（ＭＲ ＰＷＩ）探讨儿童不同级别脑胶质瘤的血流灌注特点及其临床诊断价值。
方法：３５例脑胶质瘤均经手术病理证实，其中Ｉ～Ⅱ级胶质瘤（低级别胶质瘤组）２８例，Ⅲ级胶质瘤（高级别胶质瘤组）７
例，计算病灶内异常高灌注中心区（ａ区）、异常低灌注中心区（ｂ区）、负性增强积分（ＮＥＩ）伪彩图与Ｔ ｗＩ增强图上不匹配
区（ｃ区）的相对ＮＥＩ值（ｒＮＥＩ）及ＮＥＩ伪彩图与ＴｌｗＩ增强图像上病变面积的比值（Ｎ／Ｃ），分析ｒＮＥＩ及Ｎ／ｃ与肿瘤病理
学分级的相关性。结果：高级别胶质瘤组中ａ区和ｃ区的ｒＮＥ１分别为８．３９±１．９１和５．４３±Ｏ．５２，均大于低级别胶质瘤 组（分别为５．１Ｏ士２．Ｏ５和４．Ｏ５士Ｏ．６６），差异均具有极显著性意义（Ｐ＜０．０１）。高级别及低级别胶质瘤组ＮＥＩ伪彩图上
异常灌注区面积均大于Ｔ ｗＩ增强图像上的异常强化区，Ｎ／Ｃ分别为１．Ｏ６±０．１１和１．４５±０．０９，差异具有极显著性意义
（Ｐ＜０．０１）。结论：采用正确的研究方法ＭＲ ＰＷＩ能有效分析儿童脑胶质瘤的血流灌注情况，对儿童脑胶质瘤的浸润范
围的界定及术前分级均能有效判断。
【关键词】儿童；脑肿瘤；胶质瘤；磁共振成像；灌注成像
【中图分类号】Ｒ４４５．２；Ｒ７３９．４【文献标识码】Ａ【文章编号】１０００—０３１３（２０１２）０３—０３４６—０４
Ｇｌｉｏｍａ ｇｒａｄｉｎｇ ｉｎ ｃｈｉｌｄｒｅｎ ｂｒａｉｎ：ｕｓｉｎｇ ＭＲ ＰＷＩ ＧＵＯ Ｙｕｅ—ｌｉｎ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕａｎ－ｆａｎｇ，ＲＡＯ Ｈａｉ—ｂｉｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ
Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ Ｈｏｓｐｉｔａ１，Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓｈａｎｔｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５ １ ５０４ １，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ
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。1994年，Edelman等提出了基于靶向射频平面回波成像（EPISTAR）技术的脉冲式动脉自旋标记（PASL）技术。1995年，Kwong等提出了基于流动敏感选择翻转恢复（FAIR）的PASL技术。1998年，Wong等引入了单次剪影量化灌注成像二代（quantitative imaging of perfusion using a
