背景抑制
在脑灰质中,每秒通过灌注流入的动脉血中的水分子替代大脑中约1%的水分子。因此,一个ASL测量时长为两秒的标记血流在一个标准的大脑体素中会干扰大约2%的磁化量。考虑到PLD和T1的弛豫影响,标记和对照图像之间的脑弛豫信号差异通常在1%以内。不仅如此,患者的运动通常是ASL中主要的噪声来源,会产生信号浮动(噪声和/或伪影),这些信号浮动在未减影的图像中和信号强度成正比。因此,如果能够在不相应降低ASL减影信号的前提下降低未减影图像的信号强度,ASL测量的总体信噪比就可以被有效提高(51,52)。这种不由标记调制的信号强度降低可以通过使用空间选择性饱和及反转脉冲来实现。这种技术常被称作背景抑制(BS)。结合了背景抑制的ASL磁共振成像可以有效提高ASL的时域信噪比,这对于时间要求高的临床ASL成像来说具有特殊价值,因为扫描时间必须尽可能短并且从单次扫描中可以推测出灌注数据。
已有文献详细论述ASL中背景抑制的实施和应用(17,55,56),但是简而言之:选取一个针对成像区域的初始饱和脉冲,随后施加一个精准计算的定时反转脉冲,最终使得静态组织的纵向磁化矢量在开始灌注成像获取时通过或接近零点。被标记脉冲标记的血流没有经历初始饱和脉冲,但是经历了反转脉冲。对于完美的反转脉冲而言,每次反转改变了ASL标记/对照磁化矢量差异的符号,但是不会影响这个差异的幅值大小。因此,ASL信号被保留下来,但是静态组织的信号几乎被消除。
背景抑制有两个值得强调的重要特性。首先,使用反转脉冲的数量需要平衡。反转脉冲数目越多,越能精确的抑制静态组织——覆盖一个较宽的T1值组织。被平衡的部分是,每次反转脉冲都会降低ASL的标记/对照间差异信号。反转脉冲的有效性较高但并不完美,通常在95%左右,所以每次反转转脉冲都会将ASL信号降低5%左右。在每次使用时,这种平衡都应该被估量,并且反转脉冲的有效性在总体上是可以被测量的,这种来源的信号损失在计算CBF时是可以被加以考虑的。通常而言,两次反转脉冲是比较好的设置。但是,我们不建议针对每个个体都进行有效性测量,因为个体间差异通常不大,为此所耗费的时间并不值得。第二个重要特性是,背景抑制只能够在某一刻使得静态组织的磁化矢量归零,在那之后,静态组织会通过弛豫继续恢复到均衡状态。对于每次TR只需要单次激发的成像手段而言,诸如下面描述的节段式3D读取方法,背景抑制非常有效,因为磁化矢量的空白点可以设置成为与激发脉冲一致。对于每个TR中需要施加多次激发的方法而言,诸如多层面单次激发2D方法,背景抑制只能用于单层,但是其有效性对于其他层面会逐渐降低。这种背景抑制有效性的差异与所选取的ASL成像方法息息相关。
译者导读
在ASL灌注解决方案中背景抑制是一个必须认真对待的细节。脑血容量约占脑容积的2%左右,考虑到标记方式、标记效率、标记后延迟时间内所导致的弛豫恢复等诸多因素事实上由标记血流所能带来的信号差异(标记/非标记组)约在1%至2%左右,如此小的信号差别很容易被淹没在强大的背景信号中,特别是当受检者存在运动、标记脉冲不完善所导致的磁化传递效应等都有可能严重干扰灌注结果的准确性。目前所采取的背景抑制方法是通过反转恢复脉冲实现,使用该反转脉冲能否实现更彻底的背景抑制效果取决于在进行灌注成像区域采集时(包括标记/非标记组)相应区域组织是否刚好位于回零点。显然,如果能够精准的计算出该反转脉冲和信号采集之间的时间差我们比较充分的实现背景抑制。在下一部分分享时我们将分享ASL灌注成像的信号采集方式,那时诸位看官就会更加清楚理解不同的ASL信号采集方式对背景抑制会产生截然不同的影响。
参考文献(略)
3D ASL病例分享(六):
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