ASL动脉自旋标记灌注成像

91 ASL 基本原理A S L 是通过180°翻转脉冲标记颈内动脉血液中的质子，让颈内动脉血液中的质子磁化矢量翻转到180°，经过一定延迟时间，标记质子进入信号采集区域，通过信号采集得到标记像（L a b e l 像）。

继续对血液中的质子发射第二次180°脉冲，经过一定延迟时间得到控制像（C o n t r o l 像），用控制像减去标记像即得到脑灌注图像。

vsASL，即基于流速ASL，利用射频脉冲结合流动敏感性梯度将超过一定速度（cutoff velocity,Vc）的动脉血进行标记，这样得到的ASL 信号仅是标记时超过Vc 而到达成像区域低于Vc 的血液，因此有效避免了血流缓慢、血流时间过长而导致的信号丢失[1]。

2 ASL 的衍生技术ASL 的衍生技术包括供血区ASL（territory ASL,TASL）、3D-ASL、4D-ASL、多延迟ASL（multi-PLD ASL,mPASL）。

TASL 是在ASL 的基础上分别选择单支或多支动脉进行标记，进而得到该动脉供血区域的灌注图像，还可以测量感兴趣脑区的CBF 等。

有研究显示[2]，使用T A S L 技术评估慢性脑血管疾病患者的侧支循环代偿程度与DSA 具有良好的一致性。

mPASL 通过设置多个PLD 时间进行多次信号采集，生成不同PLD 时间的灌注动脉自旋标记灌注成像技术在神经系统中的应用进展李娅铭，姜兴岳（通讯作者）(滨州医学院附属医院放射科 山东 滨州 256600）【摘要】动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）技术目前被广泛应用于神经系统疾病的研究。

ASL 是利用动脉血中的质子作为内源性对比剂来实现组织血流灌注的可视性，具有无创、无电离辐射、可重复的优点，便于疾病的随访。

本文对ASL 的成像原理、衍生技术及在缺血性脑病、脑白质病变等临床应用进展予以综述。

【关键词】ASL；MR 灌注成像；缺血性脑病；脑白质病变【中图分类号】R445.1 【文献标识码】A 【文章编号】2096-3807（2020）14-0009-03Advances in the application of arterial spin-labeled perfusion imaging in the nervous system Li Yaming,Jiang Xingyue(Corresponding author)Department of Radiology,Affiliated Hospital of Binzhou Medical College,Binzhou,Shandong 256600,China【Abstract 】Arterial spin labeling(ASL)has been widely used in the study of neurological diseases.ASL USES the proton in arterial blood as an endogenous contrast agent to achieve the visibility of tissue blood perfusion,which has the advantages of non-invasive,non-ionizing radiation and repeatable,facilitating the follow-up of diseases.In this paper,the imaging principle,derivative technology and clinical application of ASL in ischemic encephalopathy and leukodystrophy are reviewed.【Key words 】ASL; MR perfusion imaging; Ischemic encephalopathy;Leukoencephalopathy velocity response to denosine characterizes coronary microvascular function in women with chest pain and no obstructive coronary disease.Results from the pilotphase of the Women’s Ischemia Syndrome Evaluation（WISE）study[J].J Am Coll Cardiol,1999,33（6）:1469-1475．[18] Min SY,Song JM,Shin Y,et al.Quantitative segmental analysis of myocardial perfusion to differentiate stress cardiomyopathy from acute myocardial infarction:a myocardial contrast echocardiography study[J].Clin Cardiol,2017,40（9）:679-685.[19] Jain M,Upadaya S,Zarioh SW.Serial evaluation of microcirculatory dysfunction in patients with Takotsubo cardiomyopathy by myocardial contrast echocardiography[J].Clin Cardiol,2013,36（9）:531-534.[20] Cardinale D,Colombo A,Bacchiani G,et al.Early detection of anthracycline cardiotoxicity and improvement with heart failure therapy[J].Circulation,2015,131:1981-8.[21] Martin M,Pienkowski T,Mackey J,et al.Adjuvant docetaxel for nodepositive breast cancer[J].N Engl JMed,2005,352:2302-13.[22] Zamorano J L,Lancellotti P,Rodriguez Mufioz D,et al.2016 ESC Position Paper on cancer treatments and cardiovascular toxicity developed under the auspices of the ESC Committee for Practice Guidelines[J].European Journal of Heart Failure,2017,19（11）:1193.[23] Negishi K,Negishi T,Hare JL,et al.Independent and incremental value of deformation indices for prediction of trastuzumab-induced cardiotoxicity[J].J Am Soc Echocardiogr 2013,26:493–498.[24] Orde S,Slama M,Pathan F,et al.Feasibility of myocardial perfusion assessment with contrast echocardiography:can it improve recognition of significant coronary artery disease in the ICU?[J].Crit Care,2019,23（1）:257.[25] SUN L,WANG Z,XU T,et al.The value of real-time myocardial contrast echocardiography for detecting coronary microcirculation function in coronary artery disease patients[J].Anatol J Cardiol,2018,19（1）:27-33.10 影像研究与医学应用 2020年7月 第4卷第14期图像，再利用特定模型定量A T T，计算特定血管区域的最佳PLD时间。

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。

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。

3D-ASL技术的原理和临床应用1. 引言3D-ASL（3D arterial spin labeling）是一种非侵入性的磁共振成像（MRI）技术，用于评估脑血流情况。

本文将介绍3D-ASL技术的基本原理，并探讨其在临床中的应用。

2. 3D-ASL技术的原理3D-ASL技术通过利用自旋标记方法，在血流供应区域的动脉中标记自旋，然后通过成像观察标记漂移进入脑组织的血流情况。

其原理可以概括为以下几个步骤：•自旋标记：在动脉中注入自旋标记物，如血液中的水分子，通过磁场的作用导致水分子的自旋方向发生变化。

•标记延迟时间：等待一定的延迟时间，以使标记物输送到感兴趣区域。

•图像采集：进行磁共振成像，观察标记物漂移进入脑组织的血流情况。

•重建和分析：对采集到的图像进行重建和定量分析，获得脑血流相关的参数。

3. 3D-ASL技术的临床应用3.1 脑血液灌注的评估3D-ASL技术可以准确测量脑组织的血流灌注情况，对脑血液供应不足、脑缺血等疾病的评估具有重要的临床意义。

通过比较不同区域的血流灌注量，可以提供脑区功能活动的定量化指标，并帮助医生判断脑血流灌注是否正常。

3.2 疾病的诊断和监测3D-ASL技术在各种脑血管病变和神经退行性疾病的诊断和监测中起着重要的作用。

例如，对于脑卒中患者，可以通过观察梗死灶周围的局部脑血流灌注变化，评估梗死的范围和严重程度。

在阿尔茨海默病等神经退行性疾病中，3D-ASL技术可以帮助发现脑血流异常，并追踪其进展过程。

3.3 药物治疗效果评估3D-ASL技术还可以用于评估药物治疗效果。

通过在治疗前后进行血流灌注的比较，可以非常敏感地检测到治疗对脑血流动力学的改变。

这对于药物治疗效果的评估和适时调整具有重要的意义，为临床医生提供了指导。

3.4 研究领域应用除了临床应用外，3D-ASL技术还在神经科学研究领域得到广泛应用。

研究人员可以利用该技术探索脑功能与血流之间的关系，解析神经系统的可塑性和功能连接。

3.0磁共振动脉自旋标记（ASL)技术在中枢神经系统疾病影像诊断中的应用价值摘要：目的探讨中枢神经系统疾病影像诊断中应用3.0磁共振动脉自旋标记（ASL)技术价值。

方法选取2016年1月-2017年12月我总院收治临床及相关影像学检查、实验室检查均已确切诊断为中枢神经系统某种疾病的患者38例，对患者均行磁共振常规扫描和3.0磁共振动脉自旋标记（ASL)技术检查，分析对比检查结果。

结果应用磁共振动脉自旋标记技术诊断中枢神经系统疾病的符合率为100%，明显高于常规磁共振扫描（p＜0.05）。

结论 3.0磁共振动脉自旋标记（ASL)技术应用于中枢神经系统疾病影像诊断中有很高的诊断价值。

关键词：中枢神经系统疾病（CNS)；磁共振动脉自旋标记(ASL)技术；磁共振灌注加权成像(PWI) ；阿尔兹海默病(AD)；短暂性脑缺血发作（TIA) 随着日新月异各种医学影像检查技术在临床疾病中广泛应用，尤以功能磁共振新技术为著：磁共振波谱成像（MRS)、弥散加权成像（DWI）及灌注加权成像（PWI)均已经大力应用于临床工作之中，尤以对中枢神经系统疾病诊断具有很高的实用价值。

其中PWI的应用对中枢神经系统疾病诊断起着举足轻重的作用。

但临床常面临的问题并不是所有的患者都能够进行磁共振的PWI检查，因为PWI检查必须要注射磁共振血管对比剂钆贝葡胺等，而这些血管对比剂对于肾功能不全的患者，可以引起肾源性系统纤维化的可能。

有没有一种更安全的检查方法来代替PWI呢？动脉自旋标记(ASL)技术是一种不需要注射磁共振对比剂的磁共振灌注成像方法，它所用的内在示踪剂为血液中自由弥散的水，利用一个反转脉冲标记待检查区上游动脉内的血液，经过血液自标记区流入待检查区的一段时间后，前面已经被标记的动脉血中的自由水与待检查区毛细管区内组织中的水进行自旋交换，相应的被检查区的磁共振信号也产生了变化，然后与该区域被标记前获得的磁共振信号进行比较，即将所得到的图像与没有标记过的对照组图像相减就剩下了输送过来的磁化，从而产生了局部血流灌注（rBF）的灌注加权图像，rBF的定量可以通过应用相应的动力学模式来实现，而这种方法多应用于中枢神经系统。

动脉自旋标记（ASL）磁共振成像：基础物理、脉冲序列和建模动脉自旋标记(ASL)是一种非侵入性磁共振成像(MRI)技术，它使用内源性动脉血作为动态示踪剂来量化器官的组织灌注。

血流灌注描述了一个器官中给定体积的组织向毛细血管床输送和交换的动脉血水量，单位是mL/100g/min。

ASL常用于人脑，灰质脑灌注为70mL/100g/min，白质为20mL/100g/min。

由于其非侵入性，ASL现在被更广泛地应用于其他器官，包括肾脏、肝脏、外周肌肉、胰腺和心脏。

由于ASL不需要外源性造影剂，随着时间的推移重复使用是安全的，因此可以用来追踪疾病进展或药物治疗引起的灌注变化。

本文发表在Advances in Magnetic Resonance Technology and Applications中。

12.2 基础物理ASL技术是获取两幅图像，一张标记图像(label)和一张对照图像(control)。

标记图像是在对流入感兴趣组织的血液旋转进行磁性标记(inverting)之后获得的，在不操纵流入血液的磁化的情况下采集对照图像(fullyrelaxed)。

在标记流入的血液和获取图像之间允许较短的时间(称为反转时间[TI]或标记后延迟[PLD])，使得标记的血液旋转可以在与组织水交换之前的传输时间(Δt)内进入成像平面并穿过毛细血管。

对照像减去标记像，产生灌注加权差异像(Fig.12.1.)。

ASL信号变化通常表示为灌注加权差值图像ΔM和平衡磁化强度M0之间的分数比，并在量化之前转换为以mL/100g/min为单位的信号变化百分比。

Fig.12.1 大脑ASL动脉自旋标记示意图显示：(A) (i)标记状态(红框，旋转倒转，用红色箭头表示)和对照状态(蓝框，旋转不倒转，用蓝色箭头表示)下流入血液的不同磁状态。

流入的血液在短时间(称为反转时间[TI]或标记后延迟时间[PLD])后到达成像平面(绿框)中的组织；(Ii)标记的动脉血水(红色)输送到大脑动脉和小动脉网络的图示。

动脉自旋标记技术的临床应用进展曾艳;钱银锋【期刊名称】《国际医学放射学杂志》【年(卷),期】2015(38)5【摘要】动脉自旋标记(ASL)是一种以动脉血内可自由扩散的水质子为内源性示踪剂的MR灌注成像技术，可以通过定量测量局部微血管的灌注，为疾病的临床诊断提供明确的客观依据。

与传统注射对比剂的MR灌注成像方法相比，其不需注射外源性对比剂，可降低成本，并具有无创性、简单易行、可重复性等优点，因而有较强的临床应用潜力。

就ASL的原理、分类、临床应用的现状和未来发展趋势予以综述。

%As a kind of MR perfusion imaging methods, arterial spin labeling (ASL) takes water in arterial blood, which is freely diffusible, as an endogenous tracer. Through quantitatively measuring local relative blood flow, ASL can provide tangible proofs for diseases diagnosis. Not like dynamic susceptibility contrast enhanced MR perfusion, it does not need exogenous contrast agent. With the advantage of noninvasiveness, simplicity, relatively lower costs and repeatability, it has strong potential in clinical application. In this review we mainly focued on the principle, categories, clinical applications, and future prospects of ASL.【总页数】4页(P446-449)【作者】曾艳;钱银锋【作者单位】安徽医科大学第一附属医院放射科，合肥 230022;安徽医科大学第一附属医院放射科，合肥 230022【正文语种】中文【相关文献】1.动脉自旋标记技术在脑血管疾病的临床应用进展 [J], 史素敏; 杜雷; 马国林2.动脉自旋标记灌注成像技术在颈体部的临床应用进展 [J], 李玉洁; 林蒙3.体素内不相干运动扩散加权成像与动脉自旋标记技术在鼻咽癌不同分期中的扩散和灌注特征 [J], 廖丽萍;廖海;罗宁斌;李强;金观桥;韦波4.区域性动脉自旋标记技术在缺血性脑血管病灌注评估中的应用进展 [J], 周建国;符大勇;刘晓丽5.动脉自旋标记成像技术联合认知评分诊断阿尔茨海默病研究 [J], 王子含;闫少珍;崔碧霄;杨宏伟;齐志刚;卢洁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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。

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。