1.5T MR 3D ASL颅脑灌注最佳反转恢复时间的研究

姜黄维 林敏 钱琦 金平

●检测诊断

1.5T MR 3D ASL颅脑灌注最佳反转恢复时间的研究

姜黄维 林敏 钱琦 金平

磁共振（MR）灌注成像技术是MRI功能成像的一个重要组成部分，对颅脑疾病的诊断具有非常高的临床应用价值[1]。动脉自旋标记（ASL）灌注技术是一种利用动脉血中的水分子作为内源性示踪剂的MRI灌注成像方法，对人体安全、无创，可反映脑实质及颅内病变的微循环灌注状态。ASL传统上分为连续式（CASL）和脉冲式（PASL），近年来，因准连续性动脉自旋标记成像（pCASL）结合上述两者优点，越来越被临床广泛应用。本研究采用3D pCASL技术，并设置不同的反转恢复时间（TI）对正常成人进行扫描，评价不同反转恢复时间（TI）对脑灌注血流量的影响，旨在获得相对理想的脑灌注CBF图像TI值。

1 资料和方法

1.1 一般资料 选取我院健康志愿者（受试者）30例，其中男17例，女13例，年龄30～45（37.5±7.9）岁。受试者对实验知情同意，经临床体格检查均正常，颅脑常规MRI检查未见异常信号。

1.2 方法

1.2.1 扫描方法 采用美国通用公司HDXT 1.5T高场MR扫描仪，16通道头颅相控阵线圈。扫描摆位及采集序列：采用标准头部成像体位，仰卧位，头先进，双手置于身体两侧，人体长轴与床面长轴一致。定位像:3-pl T2×FGRE序列,TR=90ms,TE=6.3ms,层厚=5mm,间距= 1mm,FOV=24.0mm×24.0mm,Matrix=256×128；解剖像: 3D-T1×FSPGR序列,全轴位，不打角度，TR=9.2ms,TE= 7.2ms,Flip angle=20°,层厚=1mm,间距=0.5mm,FOV= 25.6mm×25.6mm,Matrix=256×256；功能像:T2×加权ASL序列,TR=4 598.0ms,TE=10.5ms,层厚=4mm,扫描层数=33层,FOV=24.0mm×24.0mm,Flip angle=150°,33层连续扫描以覆盖全脑。扫描全过程对志愿者行听力保护。上述参数一致，取1.5T MR推荐TI时间分为3组：即TI=1 025ms（A组），TI=1 525ms（B组），TI=2 525ms（C组）。每组30例，每位受试者分别采用3种不同TI时间进行MR 3D ASL扫描，每位受试者总扫描时间为12.4min。

1.2.2 CBF计算方法 将扫描所得原始图像导入后处理工作站，在每位受试者3种不同TI的ASL图像上，两侧基底节区各放置3个相同大小的感兴趣区（ROI）,经Functool9.0.45软件计算，获得CBF值，取6个ROI的CBF均值进行分析。

1.3 统计学处理 采用SPSS17.0统计软件，计量资料以表示，多组比较采用单因素方差分析，两组间比较采用LSD-t检验。

2 结果

3组不同TI获得的CBF值比较 A组：TI=1 025ms，CBF=23.137±1.651；B组：TI=1 525ms，CBF=47.883± 1.954；C组：TI=2 525ms，CBF=26.764±2.078，如图1-3。3组CBF值比较差异具有统计学意义（F=2 715.39, P＜0.05）。CBF值从TI=1 025ms升至1 525ms逐渐增大，但是随着TI值得增加，CBF值又缓慢降低。当TI值在1 525ms时，灌注血流量信号最高，CBF値越大。

3 讨论

3D ASL技术是一种能间接反应组织灌注状态的无创性灌注成像技术，它是利用反转恢复脉冲对上游动脉血质子进行标记，经过一段通过时间被标记的质子到达成像层面，并灌注到脑组织的成像体素中[2-5]，导致该处组织MRI信号发生变化，从而得到扫描组织灌注信息的灌注图像。3D ASL技术对人体完全无害，动态磁敏感性对比剂增强MRI灌注成像、单光束发射计算机断层摄影术、正电子发射计算机断层显像等其他灌注技术所使用的造影剂都有不同程度的毒副反应，且价格昂贵。ASL测得的结果与其他的灌注方法测量结果尽管存在少量差异，但ASL的测量数据与其他技术有高度一致性[6]。传统ASL技术受标记率低、易受磁化传递效应的干扰、信噪比低且覆盖范围小等缺点限制，很长时间都不被临床接受[7]。pCASL采用效率最高的螺旋式采集，并运用FSE序列，减少了磁敏感伪影的干扰，与2D ASL相比更加准确、可靠，能够更敏感的发现组织的灌注异常，并实现全脑容积灌注成像。本研究采用pCASL技术，可以保证研究结果的可靠性。

图1 TI=1025ms，6个ROI的CBF均值为23.132

图2 TI=1525ms，6个ROI的CBF均值为47.886

图3 TI=2 525ms，6个 ROI的CBF均值为33.662

选择合适的TI对提高灌注图像质量非常重要，对CBF值的可靠性极为关键。本研究表明，TI=1 525ms时，3D ASL图像信噪比最为理想，脑组织灌注血流信号最高，CBF值最大。有学者报道[8],ASL灌注成像TI值对脑灰质的影响甚微，而对脑白质的影响非常明显。究其原因是由于生物血流动力学的特点，血液在不同组织的血流速度不尽相同，从而导致不同组织传输通过时间的多样性，被标记质子因传输通过时间的多变性，使得到达扫描层面的标记血质子数量以及TI弛豫程度的不稳定，从而带来测量数据的误差[9]。由于脑灰质和脑白质血流速度的差异，不同TI值测量所得CBF就会产生差别。标志血质子在脑灰质区血流速度快，传输通过时间短，较长的TI很容易到达成像层面被采集，从而得到较为准确的灌注信号，当选择适当短的TI值时，标记血质子因快速血流有足够的时间到达采集层面，故也能测得准确的灌注信号。TI值的长短在一定范围内对脑灰质的灌注CBF值的影响不大，因此，在一定范围之内改变不同TI值产生CBF的差异主要原因是不同TI，标记血质子对脑白质的灌注存在差别。在本研究中，脑白质的脑灌注信号低，CBF值不如脑灰质区敏感。当TI降到800 ms以下时，CBF值为5.3。随着TI值从1 025 ms增加到1 525ms，CBF值逐渐增大，这表明随着TI值的升高脑白质区的灌注逐渐改善并趋向均匀。有学者认为[10-12]，是因为标记质子在脑白质区血流速度慢，脑白质的TI弛豫与血液的TI弛豫差别相对较大，当TI设置过短时，标记血质子还没在脑白质区形成灌注就开始采集，结果导致标记血质子部分信号丢失，所得灌注CBF值低估了脑实质的灌注。但随着TI的增加，CBF值反而逐步下降，当TI值超过2 525ms时，CBF值与TI=1 025ms时的CBF值接近，图像变形严重。其原因是由于TI延长到一定程度，被标记的质子由于TI弛豫，纵向磁化矢量逐渐恢复，导致信号衰减。MR 3D ASL对患者无毒性，无辐射损伤，已经被广泛应用于脑肿瘤和脑缺血等神经系统疾病诊断，且逐步被应用于肾脏、心脏、骨骼肌等其他系统，具有非常广阔的临床应用前景。目前，MR 3D ASL只能对CBF进行定量检测，对于血流平均通过时间、血流灌注容积还少有研究。本研究表明，不同的TI值可以影响脑灌注血流量的CBF值，因此选择合适的TI值对于颅脑灌注的CBF值的可靠性极为关键。本研究认为，在1.5T MRI中，当TI=1 525ms时，可获得相对满意的全脑灌注图像，但ASL的标记时间还与主磁场的强度、磁场稳定性、梯度线圈的性能有关，因此，在选择TI时，还应结合自身条件作适当调整。

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2014-12-01）

（本文编辑：章洁）

浙江省自然科学基金项目（LY12H22001）；浙江省中医药优秀青年人才基金项目（2014ZQ016）

310005 杭州，浙江中医药大学附属第三医院放射科