ASL概览
通过射频脉冲反转血液中水分子的磁化矢量,而这些被磁化标记的动脉血中的水分子作为内源性可扩散性示踪剂被ASL技术(7,8)用来进行灌注评价。标记血流经脑组织中会有一定的延迟,所获得的标记图像同时包含了标记水和静态组织水的信号(9)。独立采集的对照图像在获取时没有包含动脉自旋标记信息,对照图像和标记图像之间的信号差异可以用来测量灌注到组织中的动脉标记血。示踪剂的持续时间由血液的纵向弛豫时间(T1时间)决定,通常在1300到1750ms(10,11)。ASL的很多扫描选择会受如下事实制约:被标记血液的弛豫时间非常接近血液从标记位置到达成像组织的传输时间(也称为动脉到达时间,ATT)。其中最主要的取舍之处在于,短的延迟时间会让标记血无法完全输送到组织,而长的延迟时间会导致较强的T1衰减并从而降低信噪比。ATT的个体差异较大,并且在健康组织和病变组织间的差异也较大。
硬件要求
有条件时可以推荐使用3T场强的设备,但是1.5T也可以获得满意的结果。高场强的优势在于较高的信噪比,源自高场强本身的高信噪比和更长的T1弛豫时间(13)。1.5T的低SNR可以通过降低空间分辨率和/或延迟扫描时间来补充。本文中的推荐参数通用于1.5T和3T设备。
8通道或更多通道的头线圈也对更高清的ASL有帮助。多通道的头线圈不仅可以提高信噪比,而且还能够实现并行采集加速(14,15),从而降低回波时间和总体的读出时长(16)。如果不使用多通道头线圈,用户可以降低空间分辨率来平衡信噪比低的问题。
因为ASL是减影技术,因此ASL对运动很敏感,节段式三维读取会加重运动敏感性。因此患者的运动应该尽可能的减少。该运动敏感性可以通过使用背景抑制来缓解。
ASL标记方法
ASL标记方法可以分为三种:连续标记(7,8,17),脉冲标记(18-20),以及速度选择标记(21)。速度选择标记ASL目前还在发展中,在投入常规临床应用前仍然需要进一步的研究。因此本文只讨论连续标记和脉冲标记。(译者注:在本专家共识中,把CASL和PCASL作为一类标记脉冲来讨论。尽管国内学者通常把Pseudocontinuous Labeling翻译成“伪或假连续式标记”,但通读本共识译者认为翻译为“准连续式标记”更稳妥恰当。在中文中,准:表示虽不完全够,但可以看作某一类事物。在2016年11期中华放射学杂志所发表的有关ASL的中国专家共识中采纳了“准连续式标记”的概念。另外,从本国际专家共识标记脉冲分类中没有把PCASL专门分类而是融合到连续式标记CASL中,也反映出这二者可以视为等同。在随后的讨论中会提到PLD这样一个重要概念,共识表明只有CASL/PCASL才可以采用PLD这样的概念,脉冲式标记PASL不能直接使用PLD这样的概念。清楚的了解这些概念对于ASL使用者而言至关重要,同时也是临床科研工作的重要切入点。译者所见,仅供参考)。
脉冲式和连续式ASL标记方法在标记的空间范围和标记时间上都有本质区别(图2,3)。这些区别也让两种方法各有利弊。连续性标记ASL方法中,标记时间较长,通常在1-3秒,标记期间血流通过一个单一的标记平面,并且被一个连续的射频脉冲能量进行磁化反转。连续式标记ASL有两种形式:1)连续式标记ASL(continuous ASL, CASL),使用单次长标记(8);2)准连续式标记ASL(pseudo-continuous ASL, PCASL),以每毫秒一次射频脉冲的频率,使用1000或更多次的调制射频脉冲进行标记(17)。CASL最初是以单层扫描技术的形式应用于人体扫描(22),然后也推广到多层扫描成像(23)。这两种CASL形式组成了长标记方案,但是PCASL提供了更高的标记效率,并且能够兼容当前临床MRI扫描设备上更常见的体线圈射频发射硬件。因此针对临床成像,PCASL是更为推荐的连续式ASL标记方案,从而也是更常被提及的CASL。相反,脉冲式ASL(Pulsed ASL, PASL)使用单次短脉冲或者有限次数的脉冲来反转较厚层块的动脉血流水分子的自旋,标记脉冲通常持续10-20毫秒(20,24,25)。PCASL相比于PASL所得到的信噪比更高,原因有二。首先,被标记的血流在PCASL被标记持续时间更长,这意味着流入到组织中的被标记血流量也更多,从而提高了信噪比。在PASL中,受发射射频线圈的空间覆盖范围限制通常标记块的厚度通常为20cm左右,而大脑供血动脉平均流速是20cm/s,因此在PASL血流被标记持续时间通常在1秒或1秒以内。较小的标记血流容积意味着较短的血流被标记时间,从而导致在PASL相比CASL更低的信噪比。其次,即使被标记血流的标记持续时间相同而且排除标记效率相对低的因素,采用PCASL方法输送到组织的被标记的磁化矢量仍然还是高于PASL。在两种标记方法中,标记区域和成像区域之间都存在一个空间间隔。CASL的标记平面通常位于相当于在PASL标记区域的远心端截面(图2)。对于PASL而言,单次脉冲同时反转全部标记血流,从反转脉冲结束到灌注成像开始采集的整个时间段内,这个被标记的血流会按着T1弛豫常数而不断衰减,因此,总体上来看采用CASL标记的磁化反转时间稍晚于PASL,从而其T1弛豫较弱,ASL信号较强(19)。
简便易行、信噪比高是衡量临床ASL灌注成像是否可靠的两个重要因素。因此我们建议在单次PLD(Post label delay,标记后延迟)后使用PCASL来采集ASL图像。随着临床使用者经验的不断分享和积累,今后ASL的采集也可能根据心血管和/或神经科学的研究进行调整,诸如延长或多样的血流反转时间。在这些情况下,可以在PCASL或PASL中采用多PLD值,因为量化ATT可以提供血流动力学信息从而提高CBF的量化结果精度,并且能够提供血流动力学方面的测量。
译者导读
本共识对各种标记方式给出了比较清晰的讲解,特别是对PCASL有了更清晰的界定。从共识中大家可以看到共识专家们把PCASL和CASL归为一类标记脉冲形式来处理,这也是译者把PCASL翻译为准连续式标记的根本原因。另外,正如共识中所指出的由于CASL存在很多技术上的挑战,迄今为止PCASL是CASL最被推荐的执行方案。
参考文献(略)
3D ASL病例分享(二):
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