1.5T MR 3D ASL顱腦灌注最佳反轉恢復時間的研究

姜黃維 林敏 錢琦 金平

●檢測診斷

1.5T MR 3D ASL顱腦灌注最佳反轉恢復時間的研究

姜黃維 林敏 錢琦 金平

磁共振（MR）灌注成像技術是MRI功能成像的一個重要組成部分，對顱腦疾病的診斷具有非常高的臨床應用價值[1]。動脈自旋標記（ASL）灌注技術是一種利用動脈血中的水分子作為內源性示蹤劑的MRI灌注成像方法，對人體安全、無創，可反映腦實質及顱內病變的微循環灌注狀態。ASL傳統上分為連續式（CASL）和脈沖式（PASL），近年來，因準連續性動脈自旋標記成像（pCASL）結合上述兩者優點，越來越被臨床廣泛應用。本研究采用3D pCASL技術，并設置不同的反轉恢復時間（TI）對正常成人進行掃描，評價不同反轉恢復時間（TI）對腦灌注血流量的影響，旨在獲得相對理想的腦灌注CBF圖像TI值。

1 資料和方法

1.1 一般資料 選取我院健康志愿者（受試者）30例，其中男17例，女13例，年齡30～45（37.5±7.9）歲。受試者對實驗知情同意，經臨床體格檢查均正常，顱腦常規MRI檢查未見異常信號。

1.2 方法

1.2.1 掃描方法 采用美國通用公司HDXT 1.5T高場MR掃描儀，16通道頭顱相控陣線圈。掃描擺位及采集序列：采用標準頭部成像體位，仰臥位，頭先進，雙手置于身體兩側，人體長軸與床面長軸一致。定位像:3-pl T2×FGRE序列,TR=90ms,TE=6.3ms,層厚=5mm,間距= 1mm,FOV=24.0mm×24.0mm,Matrix=256×128；解剖像: 3D-T1×FSPGR序列,全軸位，不打角度，TR=9.2ms,TE= 7.2ms,Flip angle=20°,層厚=1mm,間距=0.5mm,FOV= 25.6mm×25.6mm,Matrix=256×256；功能像:T2×加權ASL序列,TR=4 598.0ms,TE=10.5ms,層厚=4mm,掃描層數=33層,FOV=24.0mm×24.0mm,Flip angle=150°,33層連續掃描以覆蓋全腦。掃描全過程對志愿者行聽力保護。上述參數一致，取1.5T MR推薦TI時間分為3組：即TI=1 025ms（A組），TI=1 525ms（B組），TI=2 525ms（C組）。每組30例，每位受試者分別采用3種不同TI時間進行MR 3D ASL掃描，每位受試者總掃描時間為12.4min。

1.2.2 CBF計算方法 將掃描所得原始圖像導入后處理工作站，在每位受試者3種不同TI的ASL圖像上，兩側基底節區各放置3個相同大小的感興趣區（ROI）,經Functool9.0.45軟件計算，獲得CBF值，取6個ROI的CBF均值進行分析。

1.3 統計學處理 采用SPSS17.0統計軟件，計量資料以表示，多組比較采用單因素方差分析，兩組間比較采用LSD-t檢驗。

2 結果

3組不同TI獲得的CBF值比較 A組：TI=1 025ms，CBF=23.137±1.651；B組：TI=1 525ms，CBF=47.883± 1.954；C組：TI=2 525ms，CBF=26.764±2.078，如圖1-3。3組CBF值比較差異具有統計學意義（F=2 715.39, P＜0.05）。CBF值從TI=1 025ms升至1 525ms逐漸增大，但是隨著TI值得增加，CBF值又緩慢降低。當TI值在1 525ms時，灌注血流量信號最高，CBF値越大。

3 討論

3D ASL技術是一種能間接反應組織灌注狀態的無創性灌注成像技術，它是利用反轉恢復脈沖對上游動脈血質子進行標記，經過一段通過時間被標記的質子到達成像層面，并灌注到腦組織的成像體素中[2-5]，導致該處組織MRI信號發生變化，從而得到掃描組織灌注信息的灌注圖像。3D ASL技術對人體完全無害，動態磁敏感性對比劑增強MRI灌注成像、單光束發射計算機斷層攝影術、正電子發射計算機斷層顯像等其他灌注技術所使用的造影劑都有不同程度的毒副反應，且價格昂貴。ASL測得的結果與其他的灌注方法測量結果盡管存在少量差異，但ASL的測量數據與其他技術有高度一致性[6]。傳統ASL技術受標記率低、易受磁化傳遞效應的干擾、信噪比低且覆蓋范圍小等缺點限制，很長時間都不被臨床接受[7]。pCASL采用效率最高的螺旋式采集，并運用FSE序列，減少了磁敏感偽影的干擾，與2D ASL相比更加準確、可靠，能夠更敏感的發現組織的灌注異常，并實現全腦容積灌注成像。本研究采用pCASL技術，可以保證研究結果的可靠性。

圖1 TI=1025ms，6個ROI的CBF均值為23.132

圖2 TI=1525ms，6個ROI的CBF均值為47.886

圖3 TI=2 525ms，6個 ROI的CBF均值為33.662

選擇合適的TI對提高灌注圖像質量非常重要，對CBF值的可靠性極為關鍵。本研究表明，TI=1 525ms時，3D ASL圖像信噪比最為理想，腦組織灌注血流信號最高，CBF值最大。有學者報道[8],ASL灌注成像TI值對腦灰質的影響甚微，而對腦白質的影響非常明顯。究其原因是由于生物血流動力學的特點，血液在不同組織的血流速度不盡相同，從而導致不同組織傳輸通過時間的多樣性，被標記質子因傳輸通過時間的多變性，使得到達掃描層面的標記血質子數量以及TI弛豫程度的不穩定，從而帶來測量數據的誤差[9]。由于腦灰質和腦白質血流速度的差異，不同TI值測量所得CBF就會產生差別。標志血質子在腦灰質區血流速度快，傳輸通過時間短，較長的TI很容易到達成像層面被采集，從而得到較為準確的灌注信號，當選擇適當短的TI值時，標記血質子因快速血流有足夠的時間到達采集層面，故也能測得準確的灌注信號。TI值的長短在一定范圍內對腦灰質的灌注CBF值的影響不大，因此，在一定范圍之內改變不同TI值產生CBF的差異主要原因是不同TI，標記血質子對腦白質的灌注存在差別。在本研究中，腦白質的腦灌注信號低，CBF值不如腦灰質區敏感。當TI降到800 ms以下時，CBF值為5.3。隨著TI值從1 025 ms增加到1 525ms，CBF值逐漸增大，這表明隨著TI值的升高腦白質區的灌注逐漸改善并趨向均勻。有學者認為[10-12]，是因為標記質子在腦白質區血流速度慢，腦白質的TI弛豫與血液的TI弛豫差別相對較大，當TI設置過短時，標記血質子還沒在腦白質區形成灌注就開始采集，結果導致標記血質子部分信號丟失，所得灌注CBF值低估了腦實質的灌注。但隨著TI的增加，CBF值反而逐步下降，當TI值超過2 525ms時，CBF值與TI=1 025ms時的CBF值接近，圖像變形嚴重。其原因是由于TI延長到一定程度，被標記的質子由于TI弛豫，縱向磁化矢量逐漸恢復，導致信號衰減。MR 3D ASL對患者無毒性，無輻射損傷，已經被廣泛應用于腦腫瘤和腦缺血等神經系統疾病診斷，且逐步被應用于腎臟、心臟、骨骼肌等其他系統，具有非常廣闊的臨床應用前景。目前，MR 3D ASL只能對CBF進行定量檢測，對于血流平均通過時間、血流灌注容積還少有研究。本研究表明，不同的TI值可以影響腦灌注血流量的CBF值，因此選擇合適的TI值對于顱腦灌注的CBF值的可靠性極為關鍵。本研究認為，在1.5T MRI中，當TI=1 525ms時，可獲得相對滿意的全腦灌注圖像，但ASL的標記時間還與主磁場的強度、磁場穩定性、梯度線圈的性能有關，因此，在選擇TI時，還應結合自身條件作適當調整。

[1]Chalela J A,Alsop D C,Gonzalez-Atavales J B，et al.Magneticresonance perfusion imaging in acute ischemic stroke using continuous arterial spin labeling[J].Stroke,2000,31(3):680-687.

[2]Van Geldren P,de Zwart J A,Duyn J H.Pittfalls of MRI measurement of white matter erfusion based on arterial spin labeling [J].Magn Reson Med,2008,59(4):788-795.

[3]Wong E C,Buxton R B,Frank L R.Quantitative imaging of perfusion using a single subtraction(QUIPSS and.QUIPSS II)[J].Magn Reson MED,1998,40(3):383-396.

[4]Buxton R B,Frank L P,Wong E C,et al.A general kinetic model for quantitative perfusion imaging woth arterial spin labeling[J]. Magn Reson Med,1998,40(3):383-396.

[5]Wong E C,Buxton R B,Frank L P.Implementation of quantittative perfusion imaging techniques for function brin mapping using pulsed arterialspin labeling[J].NMRBiomed,1997,10(4-5):237-249.

[6]Monet P,Franc J,Brasseur A,et al.Arterial spin labeling:state of the art[J].J Radiol,2009,90(9 Pt1):1031-1037.

[7]Detre J A,Leigh J S,Williams D S,et al.Perfusion imaging[J]. Magn Reson Med,1992,23(1):37-45.

[8]Dixon W T,Du L N,Faul D D,et al,Rossnick S(1986)Projection angiograms of blood labeled by adiabaic fast passage[J]. Magn Reson Med,1986,3:454-462.

[9]Lub W M,Wong E C,Bandettini P A,et al.QUIPSS II with thin-slice TI,Periodic saturation:a method for improving accuracy of quantitative perfusion imaging using pulsed arterial racy of quantitative perfusion imaging using pusleed arterial spin labeling[J].Magn Reson Med,1999,41(6):1246-1254.

[10]王建偉,施海彬,劉圣,等.反轉恢復時間對動脈自旋標記技術腦灌注成像的影響[J].江蘇醫藥,2012,38(6):628-630.

[11]Koktzoglou I,Gupta N,Edelman R R,et al.Nonenhanced extracranial carotid MR angiography using arterial spin labeling: improved performance with pseudocontinuous tagging [J].J Magn Reson Imaging,2011,34(2):384-394.

[12]楊正漢,馮逢,王霄英,等.磁共振成像技術指南[M].4版.北京:人民軍醫出版社,2013:257.

2014-12-01）

（本文編輯：章潔）

浙江省自然科學基金項目（LY12H22001）；浙江省中醫藥優秀青年人才基金項目（2014ZQ016）

310005 杭州，浙江中醫藥大學附屬第三醫院放射科