动脉自旋标记(ASL)基本原理及应用
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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。
--磁共振动脉自旋标记技术在常见成瘾疾病中的研究进展张洁综述陈军审校【摘要】随着社会、经济的发展,成瘾疾病患病率逐渐升高$长期吸烟%饮酒、阿片药物及兴奋剂滥用成为全球关注的公共卫生问题&以往对成瘾疾病的脑灌注研究多采用PET及SPECT技术,相比之下,动脉自旋标记技术(ASL)具有无创%易操作%、低成本等优点,成为对成瘾患者进行横向或纵向研究的有工具$本文就磁共振ASL技术在常见成瘾疾病中的研究应用进行综述$【关键词】动脉自旋标记;磁共振成像;成瘾;脑灌注;慢性酒精依赖;阿片依赖;兴奋剂;吸烟吸毒和酗酒对健康、经济和社会造成的不良全球关注的问题,在全球残疾调整寿命年中,0.8%的总病酒精叫美国成瘾医学会提出成瘾患者具有难以中,「求药物,情绪失常,行为自,人际关叫随着影像技术的发展,成瘾的神经化学及神经生PET发射型计层摄影术(single photon emission computed tomography,SPECT)进研究,并发滥用药物之在相大多的成瘾疾病多以心理学为进,经生物学对成瘾疾病的&相PET及SPECT技术,动脉自旋标记技术(arterial spin labeling,ASL(作为一种无需使用对剂的MR灌注成像方法,能在个体水平供定量的灌注测量值,对成瘾患者在治疗期间区域灌注变化进行监测,从而个体化的给予,有助于减轻戒断症状,遏制患发&此外其无创、易操作、、低成本、成像较快优点,便于对成瘾患进研究,适合中枢经系统成瘾性物质的磁共振成像研究,动态研究成瘾物质如何改变大脑灌注状态,进改变神经元活动,以及对神经功能的影响,探讨治疗药物对成瘾疾病的相关区域脑功能的变化及治效果的评估&文将对磁共振ASL技术在常见成瘾疾病中的研究进展予以/述&ASL原理及分类动脉自旋标记是利用动脉血中水分子作为示踪剂的无创MR技术,通过采集两次数据,生成一对标记像及控制像,标记像中磁化的血液水质子在进入感兴趣组织之前通过施加高频脉冲来反转进行标记,控制像中磁化后的血液水质子未进行反转⑷,之将标记像与对照像进剪影即得到灌注像,由于灌注像号,多次采集进平均,得到最终的脑血流图⑸。
动脉自旋标记脑灌注MRI技术规范化应用专家共识2016年11月中华放射学杂志,第50卷第11期第817页-第824页动脉自旋标记(arterial spin labeling, ASL)是利用血液中水分子作为内源性、可自由扩散示踪剂进行颅脑灌注成像的MRI技术。
ASL技术提出至今已有20余年[1],经历了多个发展阶段。
随着ASL技术的不断进步,尤其是近年来准连续式ASL(pseudo-continuous ASL, pCASL)序列的应用,其图像质量、成像范围、成像速度有了极大的提高,逐渐受到影像学和神经科学工作者的关注,并越来越多地应用于科研和临床工作。
为规范ASL技术的应用,2012年10月,国际医学磁共振协会(international society for magnetic resonance in medicine, ISMRM)、欧洲ASL和痴呆研究小组(European consortium ASL in dementia,AID)起草了ASL技术及应用的白皮书,书中就扫描参数、图像后处理及临床应用范围提出了建设性意见,这一举措引领ASL技术的应用开始走向规范化道路[2]。
鉴于ASL技术的扫描策略和操作要点在我国尚缺乏统一标准,应用不够规范,给本技术在临床及科研工作的推广带来了困难。
因此,建立相对统一的扫描参数,采用最优的扫描策略,将有利于本技术的开展和推广。
基于此,中华医学会放射学分会质量管理与安全管理学组和磁共振学组部分相关专家编写了《动脉自旋标记脑灌注MRI技术规范化应用专家共识》,就ASL技术的成像原理、分类、推荐最优扫描策略、扫描注意事项、ASL图像判读注意事项、图像后处理及临床应用等做出了介绍和推荐,以期规范我国ASL技术操作流程和临床应用范畴,提高相关工作人员对本技术的认识。
一、ASL基本成像原理解读ASL的成像基本原理是采集两次数据,生成一对标记像及对照像。
标记像与对照像中的静态组织信号无差别,差别在于流入的血流有无被反转。
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。
动脉自旋标记磁共振(asl)的神经放射学家指南概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文将介绍动脉自旋标记磁共振(ASL)的神经放射学家指南,并对其进行解释说明。
ASL作为一种非侵入性神经影像学技术,可以用于测量脑组织的血流情况,为神经放射学领域的研究和临床应用提供了新的工具和方法。
目前,越来越多的研究表明,脑血流与神经功能之间存在紧密的关联关系。
ASL 技术通过无需注射造影剂,利用水分子中带有自旋的核磁共振信号进行非侵入性窥视,从而实现对脑血流情况的直接观察和定量测量。
相较于传统的动态对比增强磁共振成像(DCE-MRI)或磁共振灌注成像(MRP)等技术,ASL具有更好的安全性、可重复性和定量性能。
1.2 文章结构本文主要分为5个部分。
首先,在引言部分概述了文章内容及结构;然后,在“动脉自旋标记磁共振(asl)的神经放射学家指南”中详细介绍了ASL技术及其在神经放射学领域的应用情况;接下来,在“ASL在神经放射学中的临床应用”中探讨了ASL在脑血流测量、脑卒中诊断和认知障碍研究等方面的应用;然后,在“神经放射学家使用ASL技术的指南和步骤”中提供了关于数据采集准备工作、数据分析和结果呈现等方面的指南;最后,在结论部分对本文进行总结,并展望了未来ASL技术在神经放射学领域的发展前景。
1.3 目的本文旨在为神经放射学家提供一份关于动脉自旋标记磁共振(ASL)技术的指南,帮助他们理解和运用该技术,并推动其在神经放射学研究和临床实践中的广泛应用。
同时,通过对ASL技术原理、临床应用和使用指南等方面进行详细阐述,也可以向其他相关专业人员传递有关这一新兴技术的知识,促进多领域间在ASL 技术研究和应用上的合作与交流。
2. 动脉自旋标记磁共振(asl)的神经放射学家指南2.1 什么是动脉自旋标记磁共振(asl)动脉自旋标记磁共振(Arterial Spin Labeling, ASL)是一种非侵入性的神经成像技术,用于测量和衡量脑组织中的局部血流情况。
国际医学放射学杂志InternationalJournalofMedicalRadiology2020Jan 鸦43穴1雪:73-77ASL 技术在中枢神经系统中的应用进展雷少阳张淑倩*【摘要】动脉自旋标记(ASL )是通过射频脉冲标记动脉血来进行脑血流的无创评估,属于绝对定量灌注。
ASL 无需使用对比剂且没有电离辐射,可在短期内对病人重复评价,其衍生技术在中枢神经系统中的应用越来越广泛。
介绍ASL 的成像原理、衍生技术,并对比分析多种灌注技术。
同时就ASL 技术在缺血性疾病、脑肿瘤、神经退行性疾病、线粒体脑肌病伴高乳酸血症和脑卒中样发作(MELAS )综合征、脑炎等疾病中的应用进展予以综述。
【关键词】磁共振成像;灌注成像;脑肿瘤;卒中;MELAS 综合征;脑炎中图分类号:R445.2;R742文献标志码:AApplication progress of arterial spin labeling in central nervous system LEI Shaoyang,ZHANG Shuqian.Department of Radiology,Hebei General Hospital,Shijiazhuang 050051,China【Abstract 】Arterial spin labeling (ASL)is an absolute quantitative perfusion technique used to assess cerebral bloodflow noninvasively by radiofrequency pulse labeling of arterial blood.It can evaluate repeatedly in a short period of time without exogenous contrast agents and radiation exposure.With advent of many variants of ASL,ASL has been used widely in central nervous system.In this article,we introduced the principle,variants of ASL,and compared with other perfusion techniques.Clinical application of ASL in ischemic diseases,brain neoplasms,epilepsy,neurodegenerative diseases,MELAS syndrome,and encephalitis were reviewed.【Keywords 】Magnetic resonance imaging;Perfusion imaging;Brain neoplasms;Stroke;Epilepsy;MELAS syndrome;EncephalitisIntJMedRadiol,2020,43(1):73-77作者单位:河北省人民医院医学影像科,石家庄050051通信作者:张淑倩,E-mail :1247225465@ *审校者DOI:10.19300/j.2020.Z17722综述放射技术学1992年研究者首次应用基于内源性对比剂的动脉自旋标记(arterial spin labeling ,ASL )技术测得了小鼠的脑血流量(cerebral blood flow ,CBF )[1]。
【科研进展】动脉自旋标记技术——规范化与发展中枢神经系统的灌注测量在临床中具有重要的价值。
脑血管疾病,肿瘤,癫痫以及神经退行性疾病等均会体现于灌注的变化。
动脉自旋标记技术(ASL),以可以自由扩散的水分子作为内源性对比剂,在原理上是唯一一种可以与金标准15O-PET相媲美的灌注技术[1]。
自92年该技术提出至今,经过二十余年的发展,斟磨与沉淀;其间经过临床可行性研究,与包括15O-PET在内的灌注技术的比较检验,可重复性验证以及大量的临床检验,目前动脉自旋标记技术已广泛应用于各商用3.0T系统中[2]。
其中以经过FDA认证的GE 3D ASL为代表。
上图,动脉自旋标记技术白皮书《Recommended Implementation of Arterial Spin Labeled Perfusion MRIfor ClinicalApplications: A Consensus of the ISMRM Perfusion Study Group andthe European Consortium for ASL in Dementia》,2014年MRM首刊封面。
图中为2D与3D-FSE-SPIRAL灌注加权图像比较。
动脉自旋标记技术,依靠标记与非标记血液流经组织时引起的信号改变,依据模型定量测量组织的灌注值。
依据灌注准备与测量分为动脉血的标记与数据采集这样两部分。
在二十余年的发展中,从技术上讲,血液标记的方式与成像采集的方法均累积了大量的实现形式;从临床实践上说,由于早期缺少共识的实现,参数的选择与优化让这一技术呈现碎片化的态势。
以标记方式为例,我们已将早期的层块翻转方法统称为脉冲式标记(pASL),这当中便包含了STAR (Signal targeting with alternating RF)[3], FAIR (Flow-sensitive alternating inversion recovery)[4], PICORE (Proximal inversion with a control for off-resonance effects)[5],PULSAR(Pulsed star labeling of arterial regions)[6]与DIPLOMA (Double inversions with proximal labeling of both tag and control images)[7]等。