MR技术篇——如何做好颅脑磁共振灌注成像(DSC- PWI)

文摘   2024-10-22 14:00   贵州  

关键词:DSC灌注序列类型、DSC灌注参数简介、DSC灌注模式简述、检查前准备及注意事项、DSC灌注序列及参数、DSC灌注扫描流程、DSC灌注后处理流程。

磁共振灌注成像是指通过影像学的方法,得到相关的灌注参数,从而用于评估组织的血流灌注情况,属于磁共振功能成像中的一种,对血管源性疾病及肿瘤相关疾病的诊疗具有较为重要的临床指导意义。本篇文章主要概述DSC灌注的一些简单原理及技术要点。

颅脑磁共振中常用的三种灌注方法分别为DSC、DCE、ASL,前两者需要使用对比剂,而后者是以血液作为内源性示踪剂进行成像的。

DSC:Dynamic Susceptibility Contrast,动态磁敏感对比灌注成像,需要静脉注射对比剂,可以获得CBF、CBV、MTT、TTP、PS等灌注参数,通常为T2/T2*对比。

DCE:Dynamic Contrast Enhancement,动态对比增强灌注成像,亦需要对比剂成像,可以获得Ktrans、Ve、Kep等灌注参数,T1WI对比。

ASL:Arterial Spin Labeling,动脉自旋标记灌注成像,无需外源性对比剂,可以获得CBF灌注参数。

DSC灌注序列类型

我们都知道团注对比剂通过脑组织的速度很快,为了捕获到灌注的首过效应,序列必须要快,所以一般DSC灌注都会采用单激发的EPI技术联合GRE序列进行成像,同时还存在EPI联合SE序列,两者各有优势,目前临床应用较为广泛的是GRE-DSC。

基于GRE序列的DSC灌注敏感性更高,信噪比也更有优势。

基于SE序列的DSC灌注对微血管更敏感,且磁敏感伪影抑制更好。

DSC灌注参数简介

通过这些灌注参数我们可以对脑组织的血流动力学进行参考评估,用于分析病变性质,灌注成像后通过后处理获得这些灌注参数的伪彩图像,能够更直观了解到异常灌注区域,颜色越偏暖色调标表示数值越高,也就是灌注越高,颜色越偏冷色调标表示数值越低,也就是灌注越低。

rCBF:relative Cerebral Blood Volume,相对脑血流量,指每100g脑组织在每分钟内的血流量,单位为ml/100g/min,如果通过ROI测出的值越小,就表示脑组织的血流量越低。

rCBV:relative Cerebral Blood Flow,相对脑血容量,指100g脑组织内含血容量的多少,单位为ml/100g,值越小,脑血容量就越低。    

MTT:Mean Transit Time,平均通过时间,表示对比剂从颅脑内动脉侧到静脉侧所需要的时间,然后取平均值,单位为s,该参数主要是反映对比剂通过毛细血管的时间。

TTP:Time To Peak,达峰时间,表示对比剂从开始进入颅内主要动脉一直到对比剂达到最大量的时间,单位为s,该参数主要是反映对比剂在颅内的分布速度。

图1:磁共振灌注参数伪彩图

DSC灌注模式简述

DSC的灌注模式主要分为高灌注、低灌注及灌注多变三种,不同的病变就有不同的灌注模式,由于笔者是技术人员,所以不敢在各位老师面前班门弄斧写过多诊断的内容,这里就简单介绍一下。    

高灌注改变:急性病毒性脑炎、动脉瘤、高级别胶质瘤、癫痫发作期等。

低灌注改变:急性脑卒中、低级别胶质瘤、癫痫发作间期等。

灌注多变:主要是可逆性后部综合征(Pres),先低后高或先高后低,交替变化。图2:高级别胶质瘤CBF伪彩图

检查前准备及注意事项

场强选择:1.5T或者3.0T皆可,3.0T相较于1.5T可以获得更高的信噪比及分辨率,但磁敏感伪影也更加明显,根据具体需要或实际情况选择。

检查准备:严格把关禁忌证,去除颅脑及周围区域,比如颈部肩部的可能会影响图像质量的物品,尽量避免磁敏感伪影。    

留置针注意事项:选择大号耐高压留置针确保注射对比剂时能承受高速率带来的压力,尽量选择右肘正中静脉,若留置针置于左侧手臂易出现颈静脉返流情况,可能会导致灌注结果不佳。

对比剂相关注意事项:钆对比剂浓度较低的时候,主要是缩短组织的T1效应,而浓度比较高的时候是缩短T2*效应。而DSC是基于T2*权重对比,所以我们必须要求对比剂注射速率在3.5ml/s-5ml/s及以上,确保首过时浓度足够,否则注射对比剂时间过长达不到灌注效果,这样计算出来的参数就会有较大的误差,所以建议DSC灌注使用高压注射器注射对比剂。

DSC灌注序列及参数

联影设备上该序列名称为epi-perf-tra,perf表示灌注perfusion。

重复时间TR:推荐在1500ms左右,有时候为了覆盖全脑增加扫描层数TR就会随之增加,为了将每个期相的时间控制在2s以内,TR设置一定小于2000ms,确保灌注结果的准确性。

回波时间TE:1.5T场强推荐40ms左右,3.0T场强推荐30ms左右,能带来较好的信噪比及较快的扫描速度。

翻转角FA:该参数对于图像的对比至关重要,推荐设置在70°左右。

层厚/层间距:层厚根据需要选择全脑灌注或局部灌注,3-5mm,层间距选择层厚的20%左右,    

相位方向:由于使用了EPI技术,所以相位编码方向和DWI一样也是选择前后。

FAST:可以采用并行采集技术缩短序列扫描时间。

扫描次数:通常采用50期(5+45)或60期(5+55)进行扫描,相信很多老师都听培训老师说过先扫几期再打药,因为前几期序列还未达到稳态,为了后处理时候获得稳定的基线所以才会让前几期不打药。

空扫:针对上面提到的基线稳定问题,很多厂家都有相关解决的参数设置,联影为空扫,指扫描开启至正式扫描间进行数次不采集图像的扫描次数,灌注扫描开始就可以直接打药无需等待时间,在BOLD成像中也会用到该参数。图3:GRE-EPI-DSC常规参数卡

图4:GRE-EPI-DSC序列参数卡-空扫

DSC灌注扫描流程

扫描前检查流程和常规颅脑扫描无异,仰卧位头先进,做好固定,告知患者注射对比剂速率较快做好心理准备,扫描同时注意观察患者情况,因为过快的注射速率会增加过敏概率。

常规扫描都是包括颅脑平扫和灌注,如果病史怀疑卒中,建议加扫DWI序列,以便后处理通过DSC-DWI不匹配模型分析缺血半暗带。

定位也和常规颅脑一致,并没有ASL那样复杂,但如果后处理需要DWI数据及解剖数据,就要求平扫序列、DWI序列、灌注序列三者定位角度、扫描层数及中心层面保持一致。

DSC序列对比为T2*WI,所以看对比剂是否进入颅内并非像常规增强那样看血管是不是呈现高信号,在DSC序列中对比剂进入颅内血管表现为低信号改变。

图5:DSC灌注定位

图6:DSC序列不同期相图像,对比剂进入血管低信号改变(蓝色箭头)

DSC灌注后处理流程

高级分析:选取灌注序列进入高级分析,选择脑灌注分析进入。

图7:高级分析脑灌注分析

数据加载:接着弹出数据加载界面,可以根据实际情况选择是否需要DWI数据及解剖数据。图8:数据加载

协议选择:接着弹出协议选择界面,可以根据病史选择选择卒中或肿瘤,建议勾选自动执行脑灌注计算,因为自动计算获得的AIF每次后处理都能保持一致,从而提高了可重复性,因为如果是手动计算,不同技师不同的时间点获取的AIF都没办法保持一致,会出现误差。

图9:协议选择         

 

手动计算:勾选了自动计算这一步骤可忽略,未勾选需要手动计算则需要执行以下步骤,运动校正-去除背景头皮-选取AIF-计算,对于缺血性疾病AIF的选取,选择患侧还是对侧目前尚未形成共识。

图10:手动计算

灌注结果:等待计算完成后即可获得灌注结果,这时候我们还需要观察灌注曲线,理想的灌注曲线表现为V字形,而CT灌注由于对比剂呈高密度,故灌注曲线表现为倒V字形。灌注曲线横坐标默认为归一化时间,可切换为扫描次数,纵坐标默认为平均信号强度,可切换为差值(当前时间点上ROI平均值减去参考帧的平均值)或百分比。

图11:灌注结果

图12:CTP灌注曲线 

勾画ROI:较多的文献研究表明肿瘤DSC灌注仅需要观察伪彩图,不用勾画ROI获取具体数值,而缺血性疾病则需要同时勾画对侧及患者的感兴趣区,联影灌注后处理中有对称ROI选项,勾画一侧则会在对侧出现大小位置相同的ROI,但是为了数据的准确性,偶尔还是需要进行微调。勾画完成后可在电脑屏幕左下角选择保存影像区或Ctrl+D进行整屏截图保存上传PACS。

图13:勾画ROI

保存伪彩图:先观察图像伪彩是否合理,必要时可进行调窗,可以合并保存也可以单独保存灌注参数伪彩图,选中想保存的图像窗口,电脑屏幕左下角保存结果或Ctrl+S,出现弹窗记得保存RGB DICOM类型,否则上传PACS后图像不一定带有伪彩。

图14:保存伪彩图

以上就是关于磁共振DSC灌注的相关介绍,包含了相关知识及扫描技术后处理的细节,作为目前磁共振中应用较为广泛的灌注技术,希望本篇文章能给各位老师的工作带来一定帮助,有不当或错误之处也希望各位老师指正。

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