MR技术篇——非增强灌注动脉自旋标记ASL

文摘   2024-08-13 14:00   贵州  

关键词:ASL标记方式(PASL、CASL、pCASL、VSASL),ASL技术要点(标记带放置、PLD时间选择、图像伪影识别及判断),ASL扫描注意事项,ASL病例分享。

动脉自旋标记ASL(Arterial Spin Labeling),磁共振中无需对比剂即可得到灌注参数的一种灌注技术,目前在临床中常用于脑卒中、脑肿瘤等相关疾病评估,相较于增强灌注DSC各有优势,ASL仅能获得血流量CBF,而DSC能获得更多的灌注参数,但ASL不用增强,风险小,可重复性高。  

 

ASL标记方式

ASL是通过标记血管,将血液作为内源性示踪剂来进行非增强灌注成像的,所以血管的标记是ASL成像技术中较为重要的一点,按照标记方式可大致可分为以下几种。

1.脉冲式PASL:这种标记方式是利用了180°反转脉冲在短时间内翻转较大区域的血液以达到标记目的,标记时间短至20ms以下,但标记范围在100mm以上,PASL虽然标记性能高达95%以上,但范围太大没办法保证血液均匀翻转,且远心端施加的射频脉冲产生的信号也存在差异,从而可能会影响到灌注结果,所以现在临床工作中基本不会使用这种标记方式扫描ASL。         

 

2.连续式CASL:是利用较长的连续射频脉冲,再加上层面选择梯度场,对流动血液中的水分子进行标记,容易出现磁化传递效应,且使用的是连续脉冲,所以能量聚集较快,很容易导致SAR值超标,CASL还需要外源硬件设备用以发射连续式的射频脉冲,基于以上因素,限制了这种标记技术在临床工作中的常规使用。    

3.伪连续式pCASL:结合了PASL及CASL的优点,具有较高的SNR及较高的标记效能,这种标记方式是使用一连串不连续的小射频脉冲,然后施加梯度波模拟CASL的连续脉冲来进行标记,SAR较低,目前国内外的ASL指南都推荐使用pCASL。

4.流速选择VSASL:上面的标记方式是标记血液空间位置,而VSASL是标记血流的速度,目前VSASL技术应用仍处研究阶段尚未成熟,故未推广到临床使用。

ASL技术要点

ASL感觉扫描很简单,但是其中的细节十分重要,把控做好这些细节,才能得到对诊断有帮助的图像。我们作为磁共振技师,扫描ASL的时候一定要做好这几点,包括ASL定位(特别是标记带的放置)、PLD的选择、图像识别及判断(伪影、异常灌注)。         

在分享技术要点之前,我们可以先看一下ASL的参数,便于后面内容的理解,之前有写过专门的ASL参数卡介绍,大家可以去看一下,这里就挑几个简单说说。    

➢模式:可决定定位框和标记带是绑定操作还是分开操作;

➢间距:标记带到成像中心的距离;

➢标记时间:标记射频脉冲的持续时间;

➢延迟时间:标记后延迟时间,即PLD(Post Labeling Delay),根据需要调整选择图1:ASL参数卡

ASL的定位

做ASL之前对患者进行摆位的时候,尽量在各方位都将患者头颅摆正,在定位的时候尽量避免偏转角度,最主要的原因是担心标记带错误标记导致灌注结果出现异常,所以定位时需要注意以下事项。

1.正式扫描之前最好扫描一个带MIP重建的血管定位像,便于直观定位;

2.尽量摆正体位,非必要情况不偏转定位框及标记带角度;

3.标记带避免放在血管分叉、迂曲、双侧不对称的地方;

4.同一患者多次扫描标记带位置应相对固定;

5.扫描之前嘱咐患者闭眼不能动,扫描过程中切勿出现眨眼等行为,容易出现异常灌注;    

6.戴有假牙患者检查前取下,种植牙无法取下情况标记带避开假牙金属伪影影响区域。图2:ASL定位及标记带放置

  图3为ASL相关文献中提到的种定位方式,但还是建议加上血管MIP图定位,尽量避免由于标记错误带来的假阳性而且最好选择一种相对稳定的定位方式固定下来,因为可能有的患者需要进行多次检查,而不同的技师使用不同的定位方式,得到的结果可能就会有差异图3:来自Current state and guidance on arterial spin labeling perfusion MRI in clinical neuroimaging    

  图4也是这篇文章中分享的两个实例,ABCD为同一患者两次进行ASL扫描,其他参数一致,标记带到图像中心的距离相差了2cm,就导致了灌注图像出现了差异;而EFGH则是标记带的放置位置不对,G图可以看到标记带的放置位置,左侧颈内动脉正常,而平行位置的右侧颈内动脉有较大程度的迂曲,在CBF上右侧大脑半球就呈低灌注表现,这不是患者真的有异常,而是技术层面出现了问题。图4:来自Current state and guidance on arterial spin labeling perfusion MRI in clinical neuroimaging

  这里有些ASL相关的文献,有原理及操作介绍,有ASL临床应用现状,有不同疾病的ASL技术指导,有在颅脑外的ASL应用,有需要的老师,点赞+在看一起点了之后私信我,免费分享这几篇ASL相关的文献PDF。    

PLD时间选择

PLD叫做标记后延迟时间,是指从施加标记翻转脉冲开始,一直到开始扫描之间的这一段时间,不同年龄段、不同身体状态、不同疾病的患者对于PLD时间的需求都是不一样的,我们理想的一个PLD时间设置应该等于标记的患者血液流入到成像区域的时间,但很难做到如此精准。

大概意思就是,如果患者的血流速度较快,我们就选择较短的PLD时间,如果患者的血流速度较慢,我们就选择较长的PLD时间。而场强的不同也会影响PLD时间的选择,因为随着场强的升高,组织的T1值也会增加,PLD可以适当延长。

国际医学磁共振学会(ISMRM)灌注研究小组2015年发布了动脉自旋标记(ASL)MRI临床应用共识,其中对基于PCASL的PLD选择做出了推荐

➢标记时间选择——建议1800ms

➢新生儿PLD——建议2000ms

➢年龄低于70岁的健康受试者——建议1800ms

➢年龄高于70岁的健康受试者——建议2000ms

➢成年临床患者——建议2000ms图5:来自Recommended Implementation of Arterial Spin-Labeled Perfusion MRI for Clinical Applications: A Consensus of the ISMRM Perfusion Study Group and the European Consortium for ASL in Dementia

  一般在临床工作中我们都会根据病史选择合适的PLD时间,应用最多的就是1500ms、2000ms、2500ms这三个。

如果是肿瘤,建议扫描2000ms,因为肿瘤的脑血流量与动脉压及颅内压相关,所以选择稍长的PLD时间能够降低颅压对灌注结果的影响。         

 

血管相关疾病建议扫描1500ms及2500ms,为什么会选择两个PLD,相信听过张英魁老师讲课或拜读过天师论道公众号的老师都知道一句话,“短PLD反映的是灌注行为,长PLD反映的是灌注结果。”这句话完美的总结概括了不同PLD的临床意义,其实很好理解,较短的PLD得到的信息主要反映了目标血管的狭窄程度、血流路径的长短,而较长PLD更多是得到更真实的灌注情况,即是否存在侧支循环代偿。

下面我们可以通过一个病例来看看不同PLD的ASL反映的灌注信息,患者为男性,61岁,两周前体检发现颅内血管可疑狭窄入院,行颅脑磁共振检查,MRA显示左侧大脑中动脉M1段严重狭窄或闭塞可能,远端分支显著减少。图6:患者MRA VR及MIP图像

接着给患者扫描了1500msPLD的ASL,得到局部脑血流量rCBF(regional Cerebral Blood Flow),显示左侧大脑半球血管狭窄区域呈区域性低灌注改变。图7:患者1500ms PLD ASL图像 

既然ASL图像都反映了有异常低灌注改变,是不是这个人很有可能已经发生了缺血性脑梗死呢?但是患者状态良好行动自如,且DWI图像上相应区域未见明显扩散受限。图8:患者DWI/ADC图像

最后又给患者扫描了一个2500msPLD的ASL,rCBF伪彩图显示双侧大脑半球灌注信号相对对称,血管狭窄相应区域未见大范围明显低灌注改变,表示左侧大脑中动脉M1段虽然存在严重狭窄情况,但依然存在侧支循环代偿。图9:患者2500ms PLD ASL图像

如果ASL我们只扫描一个较短的PLD,那反映的灌注信息很有可能就不准确,特别是对于存在相关血管性疾病比如狭窄闭塞的患者,其实很希望这个患者加做增强MRA及血管壁检查,对其缺血性脑卒中的风险评估可能会更全面,当时也给患者的管床医生沟通建议过,只是最后并没有加做相关MR检查,我们也要尊重临床医生的选择,因为他们对于患者的诊疗考虑更加全面。图10:患者不同 PLD ASL图像对比(皆为相同层面和相同伪彩对比)

之前就有一个患者同时做了TOF MRA和增强MRA,TOF MRA显示患者一侧血管狭窄并闭塞可能,而增强MRA显示为血管纤细并未闭塞,增强MRA相较于非增强的TOF MRA多了血流相关的信息,能够避免假阳性的错误诊断。

 

图像识别及判断

我们作为技师,做好技术相关的东西是我们的本职工作,同时也需要对图像进行初步的识别及判断。技师诊断化其实并不是要求你要写好报告,而是需要我们能大致认识病变,了解图像反映的征象是否准确,说来惭愧,这方面自己确实还需要好好加强。

ASL的图像识别及判断,包括相关的伪影,以及异常的灌注表现,发生类似情况的原因有很多,比如标记带的放置不准确或有外源性影响,比如患者自身的原因,运动伪影不必多说,每个序列都有可能出现的情况。上面已经介绍过不同PLD得到了不同的灌注信息,还有标记带标记血管不对称带来的异常灌注,下面三个伪影Case临床工作中经常会遇到,我们一定要做到仔细认真观察,避免对诊断及临床诊疗带来负面的影响。

Case1:健康受试者,标记带放置位置由于左侧假牙影响,导致rCBF图像显示左侧大脑半球呈低灌注改变,所以有时候异常灌注不一定表示患者为阳性,有可能是标记带的无效标记造成的。图11:假牙引起的异常灌注伪影

Case2:我们都知道ASL是将血液中的水分子作为内源示踪剂进行成像,而钆对比剂增强原理机制为改变血液弛豫来增加对比,增强后再扫描ASL,对比剂会缩短水分子的T1弛豫时间,导致ASL标记血液并不能反映真实的情况,这样得到的控制像Control和标记像Lable剪影后得到的图像呈异常低灌注表现。所以我们一定要记住,ASL需要在增强之前进行扫描。图12:增强后ASL rCBF图像

Case3:其实这应该也算间接运动伪影中的一种,健康受试者枕叶对称性异常高灌注,这是由于患者在ASL成像过程中睁眼闭眼导致,所以在进行ASL成像之前应嘱咐患者闭眼完成检查。图13:枕叶异常高灌注伪影

ASL病例分享

ASL在缺血性脑卒中及脑肿瘤的评估分级中都具有较重要的临床意义,血管性相关疾病的病例上面已经讲了,这里主要分享一个脑瘤病例,患者女,61岁,颅内占位性病变。

平扫图像

  右侧额颞叶区域见团块状占位,T1WI呈等/低信号,T2WI及FLAIR呈等/高信号,周围伴水肿带,双侧枕叶可见多发小结节状异常信号影,中线结构受压向对侧偏移。光看平扫,怀疑较大肿块像原发肿瘤,多发小病灶大概率为转移。图14:平扫T1、T2、T2 FLAIR图像

ASL非增强灌注图像

  患者申请单并未开具ASL检查,当时看到肿瘤就加了一个PLD为2000ms的ASL,rCBF提示右侧额颞叶病灶区呈环形等/高灌注改变,中心呈低灌注改变,周围水肿带亦为低灌注改变。图16:ASL rCBF图像

DSC增强灌注图像

  患者申请单并没有增强灌注检查,考虑到时间并不长仅为2min便还是加做了一个DSC灌注检查,刚好延迟点时间再做增强T1对病灶强化显示更好。增强灌注经过后处理得到rCBF、rCBV,右侧额颞叶病灶区灌注表现与ASL相似。图17:DSC rCBV rCBF图像

T1WI+C增强图像

  增强图像右侧额颞叶病灶呈环形结节状显著强化,而中心未强化区域可能为肿瘤囊性坏死。图18:T1增强图像

MRS波谱图像

  接着给患者扫描了多体素的MRS,通过后处理同时测量病灶区及对侧正常脑实质,可以看到病灶NAA峰显著降低。图19:MRS图像

  通过结合以上不同序列的征象,该病灶为高级别胶质瘤的可能性相当大,很遗憾的是该患者并未选择手术,也就没有病理结果证实,但MR平扫+功能成像+灌注+增强,基本可以对该病灶进行确定性诊断,诊断医生对此下的诊断也是考虑高级别胶质瘤。很多厉害的老师可能看完第一幅图就已经了解这个病灶的性质了,所以我们需要学习的东西还有很多啊。

  我们看了这些图像,会发现ASL基本能够准确反映病灶的真实灌注情况,与其他序列结果都能对应上,且ASL无创安全、可重复性高、诊断效能高,很适合作为胶质瘤的术前评估及术后随访,当然这只是ASL诸多应用中的一种。

  以上就是对于ASL的个人理解了,由于技术出身,对于诊断知识了解并不透彻,文中技术及诊断错误及不足之处还望各位老师指正,也希望其中的一些内容对于各位老师的临床工作有所帮助。

浮光磁影
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