磁共振灌注檢查技術(shù)

及臨床應(yīng)用（一）首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院主講人：孫勝軍磁共振灌注檢查技術(shù)首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院主講人：孫勝軍1磁共振灌注技術(shù)（第一部分）磁共振灌注技術(shù)（第一部分）2MR灌注成像

生理學(xué)定義：血流通過毛細(xì)血管網(wǎng)將氧和營養(yǎng)物質(zhì)輸送給組織細(xì)胞

影像學(xué)觀察：通過動態(tài)掃描監(jiān)測毛細(xì)血管內(nèi)對比劑流過組織的過程，稱為灌注掃描。MR灌注成像生理學(xué)定義：血流通過毛細(xì)血管網(wǎng)將氧和營3

Perfusion

MR

Imaging

是用來評價組織微循環(huán)狀態(tài)的一種MR檢查手段

DSC（Dynamic

Suseptibility

Contrast

Enhancement）

DCE（Dynamic

Contrast-Enhanced

）

ASL（

Artery

Spin

Labeling

）需注射對比劑不需注射對比劑 PerfusionMRImagingDSC（4PWI成像毛細(xì)血管特點(diǎn)DSC（dynamic

suseptibility

contrastenhancement）血腦屏障完整DCE（dynamic

contrast

enhancement）毛細(xì)血管通透性ASL（artery

spin

labling）動脈自旋標(biāo)記PWI成像毛細(xì)血管特點(diǎn)DSC（dynamicsusept5DSC動態(tài)磁敏感增強(qiáng)

DSC（Dynamic

Suseptibility

Contrast

Enhancement）

需用注射對比劑，快速靜脈團(tuán)注對比劑，快速掃描

依據(jù)時間-信號強(qiáng)度曲線，獲得血流動力學(xué)參數(shù)相對值

對比劑無循環(huán)缺失及滲漏，磁敏感信號強(qiáng)度成比例改變

忽略BBB破壞對信號強(qiáng)度的影響，應(yīng)用長TR時間，小翻轉(zhuǎn)角，減少飽和，T2

（T2*）失相位信號改變

圖像采集時間約2分鐘

rCBV、rCBF、MTT、TTPDSC動態(tài)磁敏感增強(qiáng)DSC（DynamicSus6腦灌注參數(shù)圖

腦灌注圖像的理論基礎(chǔ)

核醫(yī)學(xué)放射性示蹤劑稀釋原理

中心容積定律（Central

Volume

principle）rMTT

=

rCBV/rCBF腦灌注參數(shù)圖腦灌注圖像的理論基礎(chǔ)核醫(yī)學(xué)放7rCBV=KR2*（t）dt

腦灌注參數(shù)圖

rCBF（regional

cerebral

blood

flow）局部腦血流量，單位時間內(nèi)流經(jīng)一定

量腦組織血管結(jié)構(gòu)內(nèi)的血流量，血流量越小，腦組織的血流量低，

rCBF=Cmax（曲線下最大高度）（ml/100g/min）

rCBV（regional

cerebral

volume）局部腦血容量，是存在于一定量腦組織血

管結(jié)構(gòu)內(nèi)的血容量，根據(jù)時間-密度曲線下方封閉的面積計算得出（ml/100g）rCBV=KR2*（t）dt 腦灌注參數(shù)圖8

MTT（mean

transit

time）平均通過時間，是指對比劑開始注射，時間-密度

曲線下降最高值至一半的時間，反映的是毛細(xì)血管血流通暢情況（second）

TTP（time

to

peak）達(dá)峰時間，對比劑濃度達(dá)到最高濃度的時間，時間越長，血流達(dá)到腦組織的時間約慢（second）*

注：血管狹窄時間參數(shù)延長側(cè)枝代償時間參數(shù)延長腦灌注參數(shù)圖MTT（meantransittime）平均通9DSC檢查技術(shù)

開通靜脈18-20號連接管，使用高壓注射器

0.1mmol/kg對比劑用量，1/4-1/3總劑量預(yù)負(fù)荷以便減少對比劑滲漏引起T1效應(yīng)

5分鐘過后，以3-5mL/s注入對比劑，20mL生理鹽水跟入

T2*加權(quán)的GRE

EPI序列，參數(shù)TR/TE/α

=

2000/50/35°或者T2加權(quán)的SE

EPI序列，參數(shù)TR/TE/α

=

1500/30/90°DSC檢查技術(shù)開通靜脈18-20號連接管，使用高壓10組織的時間-信號強(qiáng)度曲線相關(guān)參數(shù)：rCBF（regional

Cerebral

Blood

Volume）ml/min/100grCBF（

regional

Cerebral

Blood

Flow）ml/100gMTT（Mean

Transit

Time）minTTP

（Time

to

Peck）min組織的時間-信號強(qiáng)度曲線相關(guān)參數(shù)：ml/min/100g11正常腦MR灌注表現(xiàn)rCBV皮層＞基底節(jié)＞白質(zhì)MTT白質(zhì)＞基底節(jié)＞皮層正常腦MR灌注表現(xiàn)rCBV皮層＞基底節(jié)＞白質(zhì)12DCE動態(tài)對比增強(qiáng)

DCE（Dynamic

Contrast-Enhanced

）

評價血管內(nèi)皮毛細(xì)血管通透性，血管形態(tài)及血管性質(zhì)

需用注射對比劑，T1縮短效應(yīng)后的T1WI

圖像采集需要5-10分鐘

監(jiān)測抗腫瘤血管藥物的藥效，指導(dǎo)活檢的高活性區(qū)域，區(qū)分治療反應(yīng)/腫瘤復(fù)發(fā)DCE動態(tài)對比增強(qiáng)DCE（DynamicCont13Perfusion

kinetics

in

human

brain

tumor

withDCE-MRI

derived

model

and

CFD

analysisPerfusionkineticsinhumanbr14Perfusion

kinetics

in

human

brain

tumor

with

DCE-MRI

derived

model

and

CFD

analysisPerfusionkineticsinhumanbr15

在行T1掃描成像之前或T1掃描的過程中，靜脈注入對比劑，利用快速成像技術(shù)，

獲得DCE圖像，即目標(biāo)組織測得的MR信號強(qiáng)度隨著對比劑分布濃度的變化曲線

參數(shù)模型可定量評價對比劑在組織中的灌注，估算組織微環(huán)境相關(guān)的定量評價指標(biāo)，如Ktrans、Kep、Ve等

非參數(shù)模型的處理方法即直接從時間-信號強(qiáng)度曲線中基于信號強(qiáng)度測量相關(guān)參數(shù)，但無法定量反映毛細(xì)血管通透性、血流灌注量等生理信息。DCE后處理技術(shù)（參數(shù)模型及非參數(shù)模型）在行T1掃描成像之前或T1掃描的過程中，靜脈注入對比16磁共振灌注檢查技術(shù)及臨床應(yīng)用(一)課件17DCE灌注參數(shù)

血流灌注強(qiáng)度及血管通透性

Ktrans

容積轉(zhuǎn)移常數(shù)

Kep

速率常數(shù)

Ve

血管外、細(xì)胞外容積比

Ve

=

Ktrans/KepDCE灌注參數(shù)血流灌注強(qiáng)度及血管通透性V18DCE檢查技術(shù)DCE檢查技術(shù)19Ktrans

反映對比劑從血管內(nèi)血漿空間滲漏至細(xì)胞外間隙（EES）的速率

與單位體積血流量、局部微血管滲透性及微血管床的表面積相關(guān)

直接反映局部組織中血管滲透性的高低

在腫瘤中，與血腦屏障的破壞程度相關(guān)Kep

反映對比劑從細(xì)胞外間隙（EES）返回血管內(nèi)血漿空間的速率

綜合考慮Ktrans和Kep可得到腫瘤內(nèi)對比劑的轉(zhuǎn)運(yùn)及分配

對于評價化療藥物的血液動力學(xué)改變具有重要意義Ve

代表血管外細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)，Ve增大代表血管外細(xì)胞外間隙的擴(kuò)大

與局部組織細(xì)胞的壞死程度相關(guān)

反映了腫瘤組織的分化和壞死程度。定量參數(shù)的含義解讀Ktrans反映對比劑從血管內(nèi)血漿空間滲漏至細(xì)胞外間20腦毛細(xì)血管BBB+血管內(nèi)皮緊密連接腦原發(fā)惡性淋巴瘤BBB破壞腦毛細(xì)血管BBB+血管內(nèi)皮緊密連接腦原發(fā)惡性淋巴瘤BBB破壞21磁共振灌注檢查技術(shù)及臨床應(yīng)用(一)課件22ASL概述

ASL（Arterial

Spin-Labeled

）動脈自旋標(biāo)記技術(shù)20多年前開始

是一種可以利用內(nèi)源性對比劑得到腦血流量量化指標(biāo)的磁共振檢查方法

檢查技術(shù)逐漸成熟，技術(shù)方法不斷進(jìn)步

臨床應(yīng)用逐漸廣泛，具有優(yōu)勢

亟待提高認(rèn)識、推廣普及ASL概述ASL（ArterialSpin-La23ASL檢查技術(shù)

ASL（Arterial

Spin-Labeled

）動脈自旋標(biāo)記

無需注射對比劑，內(nèi)源性水分子對比劑

通過血管用射頻磁標(biāo)記水分子

被標(biāo)記的水分子流到組織后會減低信號強(qiáng)度

脈沖標(biāo)記與為標(biāo)記的圖像采集后相減

通過數(shù)學(xué)模型運(yùn)算得到相關(guān)參數(shù)圖

圖像采集需要3-5分鐘ASL檢查技術(shù)ASL（ArterialSpin-24

關(guān)于硬件

：1.5T、3T磁共振，多通道線圈

ASL檢查方法：PASL/CASL/PCASL

標(biāo)記至獲取圖像的時間：TI（Inversion

Time）、PLD（Pulse

Labling

Duration）

背景噪聲的抑制方法：移動/靜止

圖像讀取方法

：2D/3D，推薦3D讀取，血管抑制方法的應(yīng)用

后處理方法

：根據(jù)不同的標(biāo)記方法，計算CBF

臨床應(yīng)用

：圖像的解讀ASL檢查技術(shù)關(guān)于硬件：1.5T、3T磁共振，多通道線圈25Pulsed

and

Continuous

LabelingPseudocontinuous

LableingPulsedandContinuousLabeling26磁共振灌注檢查技術(shù)及臨床應(yīng)用(一)課件27at

a

single

postlabeling

delay

(PLD)atasinglepostlabelingdelay28磁共振灌注檢查技術(shù)及臨床應(yīng)用(一)課件29判斷ASL檢查質(zhì)量步驟

PCASL掃描，注意低效標(biāo)定，結(jié)合MRA觀察血管走行及willis環(huán)表現(xiàn)狀態(tài)

注意灰質(zhì)CBF值，個體之間差異，自身血管狀態(tài)導(dǎo)致差異，一般灰質(zhì)

CBF=40-100mL/min/100mL，除病理改變減低外可發(fā)生在標(biāo)定、移動偽影

檢查移動偽影

注意血管內(nèi)偽影

檢查分水嶺區(qū)異常表現(xiàn)判斷ASL檢查質(zhì)量步驟PCASL掃描，注意低效標(biāo)定30外科金屬夾，導(dǎo)致右側(cè)頸內(nèi)動脈分布區(qū)CBF減低外科金屬夾，導(dǎo)致右側(cè)頸內(nèi)動脈分布區(qū)CBF減低31磁共振灌注檢查技術(shù)及臨床應(yīng)用(一)課件32感謝聆聽感謝聆聽33磁共振灌注檢查技術(shù)

及臨床應(yīng)用（一）首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院主講人：孫勝軍磁共振灌注檢查技術(shù)首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院主講人：孫勝軍34磁共振灌注技術(shù)（第一部分）磁共振灌注技術(shù)（第一部分）35MR灌注成像

生理學(xué)定義：血流通過毛細(xì)血管網(wǎng)將氧和營養(yǎng)物質(zhì)輸送給組織細(xì)胞

影像學(xué)觀察：通過動態(tài)掃描監(jiān)測毛細(xì)血管內(nèi)對比劑流過組織的過程，稱為灌注掃描。MR灌注成像生理學(xué)定義：血流通過毛細(xì)血管網(wǎng)將氧和營36

Perfusion

MR

Imaging

是用來評價組織微循環(huán)狀態(tài)的一種MR檢查手段

DSC（Dynamic

Suseptibility

Contrast

Enhancement）

DCE（Dynamic

Contrast-Enhanced

）

ASL（

Artery

Spin

Labeling

）需注射對比劑不需注射對比劑 PerfusionMRImagingDSC（37PWI成像毛細(xì)血管特點(diǎn)DSC（dynamic

suseptibility

contrastenhancement）血腦屏障完整DCE（dynamic

contrast

enhancement）毛細(xì)血管通透性ASL（artery

spin

labling）動脈自旋標(biāo)記PWI成像毛細(xì)血管特點(diǎn)DSC（dynamicsusept38DSC動態(tài)磁敏感增強(qiáng)

DSC（Dynamic

Suseptibility

Contrast

Enhancement）

需用注射對比劑，快速靜脈團(tuán)注對比劑，快速掃描

依據(jù)時間-信號強(qiáng)度曲線，獲得血流動力學(xué)參數(shù)相對值

對比劑無循環(huán)缺失及滲漏，磁敏感信號強(qiáng)度成比例改變

忽略BBB破壞對信號強(qiáng)度的影響，應(yīng)用長TR時間，小翻轉(zhuǎn)角，減少飽和，T2

（T2*）失相位信號改變

圖像采集時間約2分鐘

rCBV、rCBF、MTT、TTPDSC動態(tài)磁敏感增強(qiáng)DSC（DynamicSus39腦灌注參數(shù)圖

腦灌注圖像的理論基礎(chǔ)

核醫(yī)學(xué)放射性示蹤劑稀釋原理

中心容積定律（Central

Volume

principle）rMTT

=

rCBV/rCBF腦灌注參數(shù)圖腦灌注圖像的理論基礎(chǔ)核醫(yī)學(xué)放40rCBV=KR2*（t）dt

腦灌注參數(shù)圖

rCBF（regional

cerebral

blood

flow）局部腦血流量，單位時間內(nèi)流經(jīng)一定

量腦組織血管結(jié)構(gòu)內(nèi)的血流量，血流量越小，腦組織的血流量低，

rCBF=Cmax（曲線下最大高度）（ml/100g/min）

rCBV（regional

cerebral

volume）局部腦血容量，是存在于一定量腦組織血

管結(jié)構(gòu)內(nèi)的血容量，根據(jù)時間-密度曲線下方封閉的面積計算得出（ml/100g）rCBV=KR2*（t）dt 腦灌注參數(shù)圖41

MTT（mean

transit

time）平均通過時間，是指對比劑開始注射，時間-密度

曲線下降最高值至一半的時間，反映的是毛細(xì)血管血流通暢情況（second）

TTP（time

to

peak）達(dá)峰時間，對比劑濃度達(dá)到最高濃度的時間，時間越長，血流達(dá)到腦組織的時間約慢（second）*

注：血管狹窄時間參數(shù)延長側(cè)枝代償時間參數(shù)延長腦灌注參數(shù)圖MTT（meantransittime）平均通42DSC檢查技術(shù)

開通靜脈18-20號連接管，使用高壓注射器

0.1mmol/kg對比劑用量，1/4-1/3總劑量預(yù)負(fù)荷以便減少對比劑滲漏引起T1效應(yīng)

5分鐘過后，以3-5mL/s注入對比劑，20mL生理鹽水跟入

T2*加權(quán)的GRE

EPI序列，參數(shù)TR/TE/α

=

2000/50/35°或者T2加權(quán)的SE

EPI序列，參數(shù)TR/TE/α

=

1500/30/90°DSC檢查技術(shù)開通靜脈18-20號連接管，使用高壓43組織的時間-信號強(qiáng)度曲線相關(guān)參數(shù)：rCBF（regional

Cerebral

Blood

Volume）ml/min/100grCBF（

regional

Cerebral

Blood

Flow）ml/100gMTT（Mean

Transit

Time）minTTP

（Time

to

Peck）min組織的時間-信號強(qiáng)度曲線相關(guān)參數(shù)：ml/min/100g44正常腦MR灌注表現(xiàn)rCBV皮層＞基底節(jié)＞白質(zhì)MTT白質(zhì)＞基底節(jié)＞皮層正常腦MR灌注表現(xiàn)rCBV皮層＞基底節(jié)＞白質(zhì)45DCE動態(tài)對比增強(qiáng)

DCE（Dynamic

Contrast-Enhanced

）

評價血管內(nèi)皮毛細(xì)血管通透性，血管形態(tài)及血管性質(zhì)

需用注射對比劑，T1縮短效應(yīng)后的T1WI

圖像采集需要5-10分鐘

監(jiān)測抗腫瘤血管藥物的藥效，指導(dǎo)活檢的高活性區(qū)域，區(qū)分治療反應(yīng)/腫瘤復(fù)發(fā)DCE動態(tài)對比增強(qiáng)DCE（DynamicCont46Perfusion

kinetics

in

human

brain

tumor

withDCE-MRI

derived

model

and

CFD

analysisPerfusionkineticsinhumanbr47Perfusion

kinetics

in

human

brain

tumor

with

DCE-MRI

derived

model

and

CFD

analysisPerfusionkineticsinhumanbr48

在行T1掃描成像之前或T1掃描的過程中，靜脈注入對比劑，利用快速成像技術(shù)，

獲得DCE圖像，即目標(biāo)組織測得的MR信號強(qiáng)度隨著對比劑分布濃度的變化曲線

參數(shù)模型可定量評價對比劑在組織中的灌注，估算組織微環(huán)境相關(guān)的定量評價指標(biāo)，如Ktrans、Kep、Ve等

非參數(shù)模型的處理方法即直接從時間-信號強(qiáng)度曲線中基于信號強(qiáng)度測量相關(guān)參數(shù)，但無法定量反映毛細(xì)血管通透性、血流灌注量等生理信息。DCE后處理技術(shù)（參數(shù)模型及非參數(shù)模型）在行T1掃描成像之前或T1掃描的過程中，靜脈注入對比49磁共振灌注檢查技術(shù)及臨床應(yīng)用(一)課件50DCE灌注參數(shù)

血流灌注強(qiáng)度及血管通透性

Ktrans

容積轉(zhuǎn)移常數(shù)

Kep

速率常數(shù)

Ve

血管外、細(xì)胞外容積比

Ve

=

Ktrans/KepDCE灌注參數(shù)血流灌注強(qiáng)度及血管通透性V51DCE檢查技術(shù)DCE檢查技術(shù)52Ktrans

反映對比劑從血管內(nèi)血漿空間滲漏至細(xì)胞外間隙（EES）的速率

與單位體積血流量、局部微血管滲透性及微血管床的表面積相關(guān)

直接反映局部組織中血管滲透性的高低

在腫瘤中，與血腦屏障的破壞程度相關(guān)Kep

反映對比劑從細(xì)胞外間隙（EES）返回血管內(nèi)血漿空間的速率

綜合考慮Ktrans和Kep可得到腫瘤內(nèi)對比劑的轉(zhuǎn)運(yùn)及分配

對于評價化療藥物的血液動力學(xué)改變具有重要意義Ve

代表血管外細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)，Ve增大代表血管外細(xì)胞外間隙的擴(kuò)大

與局部組織細(xì)胞的壞死程度相關(guān)

反映了腫瘤組織的分化和壞死程度。定量參數(shù)的含義解讀Ktrans反映對比劑從血管內(nèi)血漿空間滲漏至細(xì)胞外間53腦毛細(xì)血管BBB+血管內(nèi)皮緊密連接腦原發(fā)惡性淋巴瘤BBB破壞腦毛細(xì)血管BBB+血管內(nèi)皮緊密連接腦原發(fā)惡性淋巴瘤BBB破壞54磁共振灌注檢查技術(shù)及臨床應(yīng)用(一)課件55ASL概述

ASL（Arterial

Spin-Labeled

）動脈自旋標(biāo)記技術(shù)20多年前開始

是一種可以利用內(nèi)源性對比劑得到腦血流量量化指標(biāo)的磁共振檢查方法

檢查技術(shù)逐漸成熟，技術(shù)方法不斷進(jìn)步

臨床應(yīng)用逐漸廣泛，具有優(yōu)勢

亟待提高認(rèn)識、推廣普及ASL概述ASL（ArterialSpin-La56ASL檢查技術(shù)

ASL（Arterial

Spin-Labeled

）動脈自旋標(biāo)記

無需注射對比劑，內(nèi)源性水分子對比劑

通