本文来源于公众号:星火之光520
记得在四五年前的一次演讲中被问及了一个问题,内容大概意思是,“同一名受检者、上午CT脑灌注与下午MR灌注为什么结果不一致?我们应该更相信谁?”关于这个问题,相信众多老师没有在意或认真研究过,今天,我们在这里分享一些个人看法。
一、MR脑灌注方法及基本原理
关于MR的脑灌注简单可以分为:打药灌注和不打药灌注。
1、 打药灌注—代表方法为动态磁敏感对比增强(Dynamic Susceptibility Contrast, DSC)
由于血脑屏障(BBB)的存在,磁共振增强通常用的对比剂(钆剂)并不能通过完整的BBB而是组织的T1WI值明显缩短;但,顺磁性对比剂可以影响局部磁场,造成局部的磁场不均匀,导致组织的T2WI值或者T2*WI值下降,组织信号强度下降。由此看出,组织信号强度下降的程度,主要与局部组织磁场的不均匀性相关(即对比剂浓度正相关,其反映的是局部组织的血流状态),如下图。
记得,我们在上期CT脑灌注成像原理中提到的核医学的放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律(central volume principle)。在没有对比剂外渗和消除对比剂再循环的情况下,可根据时间密度曲线计算出脑血容量(CBV )。
BF血流速度,BV血容量,MTT平均通过时间
放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律↓
脑灌注成像原理(一)
虽然,通过算法能够得到CBV、CBF、MTT、TTP、T0等参数,但是,这种信号强度的高低,表现在实际中我们是无法完全以数据的形式表达出来。因此,DSC不能完全表达灌注的结果。故该结果是一个半定量结果。
2、不打药灌注—代表方法为动脉自旋标记(Arterial Spin Labeling,ASL)
基于动脉血液中的质子自旋弛豫状态与组织质子自旋不同,当血液流入组织后会改变组织的整体磁化强度,通过磁共振技术可以检测出这种变化。ASL便是利用这种现象,采用饱和(saturation)或翻转(inversion)脉冲来标记动脉血液中的质子自旋,标记过的血液质子自旋可看作自由扩散的内源性的示踪剂,能够与脑组织进行水交换并达到一个稳态,而此时采集的MR信号受到多种因素的影响,例如,脑血流(CBF)、血液T1、脑组织T1、脑-血部分系数等。利用这种MR信号与血流的相关性,从而获得MR图像中的血流信息。如图 1所示,ASL技术分别采集标记像和参照像,将标记像与参照像相减,差值图像中包含了成像区域内组织的灌注信息,从而可以定量计算出灌注图像[1]。
ASL技术定量测量灌注,依赖于T1弛豫率、标记方式、成像质量等多种因素。按标记方式可以大致分为两大类:连续动脉自旋标记(Continuous ASL)和脉冲动脉自旋标记(Pulsed ASL)。但无论哪种标记方式,目前都存在以下几个问题:
1、PLD
标记后延迟(post-labeling delay, PLD)时间或 T1 时间在实际工作中的选择目前是经验性的,尚无法准确预估。根据成像目的不同,PLD 或T1时间可以进行相应的设置。同时由于这种不确定性,导致脑血流量(cerebral blood flow, CBF)的定量出现偏差。
2、SNR
由于灌注的信号通常为组织信号的1%左右,所以产生的图像的信噪比通常比较低,同时脉冲标记方法也会造成信噪比的下降。所以,如何获得更高SNR的图像也是现实工作中需要考虑的问题(更高场强、专用线圈、更长弛豫时间等)。
3、运动
运动所造成的误差是ASL成像中主要的误差来源。标记图像和参考图像的剪影,分段式的三维图像采集都对运动比较敏感,造成最后的偏差。所以,应该尽量避免实验对象的运动;还可以使用自动图像配准算法也对运动的校正有一定的帮助。
二、CT脑灌注定量分析的理论基础
放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律——根据核医学的放射性示踪剂稀释原理,1mg的碘使1ml的组织CT值增加25Hu,通过定量测定局部脑组织的碘聚集量,便可以得出局部脑组织的血流灌注量。而我们扫描得到的时间-密度曲线反映的便是组织在单位时间内强化的程度,而这种强化程度最直接的反映便是CT值的表现。因此,这是一种定量结果。
最后,我们得出CT脑灌注结果为定量分析,空间分辨率更高、操作相对简单易得,但电离辐射是一个不可忽视的问题;而MR脑灌注对于不打药的定量分析(ASL)结果影响因素较多,不易获得,检查受限;对于打药的半定量分析(DSC)结果影响因素相对较少,但同样存在检查受限问题。
综上述,哪种检查结果最准确、可靠?相信你一定有答案了。
受限于有限的MR知识,如有问题请指正,谢谢!
参考文献:
1、俎,栋林 & 高,家红. 核磁共振成像-生理参数测量原理和医学应用. (北京大学出版社, 2014)
欢迎大家留言与指正交流,有兴趣可以加关注留下你的问题
声明:脑医汇旗下神外资讯、神介资讯、神内资讯、脑医咨询、Ai Brain 所发表内容之知识产权为脑医汇及主办方、原作者等相关权利人所有。