磁共振灌注

在影像检查或者科研中,我们经常听到一个非常熟悉而又陌生的词,叫——灌注!CT中我们有肝脏灌注,肺部灌注,磨玻璃GGC灌注,各种灌注,当然磁共振中我们也有灌注。

那么有的人可能要问,什么叫灌注?
灌注:Perfusion,主要是描述血流通过组织血管网的情况,通过测量一些血流动力学参数,来无创地评价组织血流灌注状态。灌注f(运输功能相关参数)是描述将代谢底物运送到组织的基本参数。f=F/V,F为血流量(ml/min),而V为组织容积(ml)。
灌注是个很笼统,不准确的称呼。很多时候我在场地培训的时候,有些研究生问我,说老师,我要做一个灌注的课题,这个时候我一般比较迷茫,我会反问她,你要做那种灌注?而学生则更迷茫,灌注啊,就是灌注啊。这个时候我会给她一些选项,你是要做T1灌注,还是DCE,还是T2*灌注,还是什么?这个时候大部分研究生就会说我再去查查文献。
那么今天我们就来讲讲,磁共振灌注到底有多少种?
首先,我们可以把灌注简单的分为:打药灌注和不打药灌注。打药灌注就是需要用对比剂的,不打药灌注,顾名思义就是不用对比剂的。

一.T2*灌注 DSC

T2*灌注,又叫T2 star灌注,或者Neuro Perfusion神经灌注。当然最专业的术语应该是DSC,Dynamic Susceptibility Contrast。
这种灌注,因为使用的是T2*权重为主的序列,所以又叫T2*灌注。那么这种灌注主要是利用打药(对比剂)以后,大剂量团注后对比剂可以缩短周围组织T2*,使信号降低,通过打药后,观察时间-信号强度曲线的变化,来测量和灌注相关的参数,来推测脑血流的灌注情况。
这种灌注,一般用在头颅,所以又叫神经灌注。很多人问,为什么不用T1权重序列来做灌注呢?仔细思考一下吧?BBB。
因为正常颅脑组织有血脑屏障(BBB)的影响,可以组织某些物质通过血液流经脑组织。由于正常颅脑组织中有BBB的作者,对比剂的T1效应即缩短组织T1时间的作用不明显。而对比剂还有T2或T2*效应,即顺磁性对比剂影像局部磁场造成周围组织的T2或T2*缩短,利用这种效应就能计算对比剂通过时的信号强度变化,来测量相关参数。

图1:神经灌注,T2*灌注

使用T2*灌注后,一般我们测量的参数是一个相对定量的参数,比如我们临床常用的rCBF,rCBV,MTT,TTP,T0等。

图2:T2*灌注曲线

那么这种灌注,一般我们是采用T2*权重的梯度回波序列,扫描30-50个dynamic动态。一个动态一般1-3s,打药以后,由于顺磁性对比剂的作用,会缩短周围组织的T2*造成信号的降低。当血流带着对比剂流入时,导致周围组织信号下降,形成一个很快的下降曲线。由于血流MTT平均通过时间一般比较快,血流通过以后,缩短T2*的效应消除,信号马上上升形成一个上升的曲线。

在后处理中,再通过AIF动脉输入函数或者Gamma拟合,计算相对的每个像素的参数。一般情况下:rCBF=rCBV/MTT。通过这些参数可以分析病灶的灌注情况,来辅助诊断或评估预后。

二.T1 灌注 DCE

第二种同样是打药灌注的叫做T1 Perfusion,专业名称又叫DCE,Dynamic Contrast Enhanced,也就是我们说的最多的动态增强。
这种灌注主要是利用T1权重的序列,通过顺磁性对比剂缩短组织T1值的特点,灌注的(或者强化)的组织信号上升,经过连续扫描多个动态,形成时间-信号强度曲线,来计算一些相应的参数。
该灌注也是临床使用最多的灌注。比如,我们常见的肝脏多期动态增强扫描,乳腺动态增强扫描,垂体动态增强扫描,盆腔动态增强扫描,鼻咽部动态增强扫描等。这种灌注一般用在非头颅部,即体部。

图3:前列腺T1 DCE灌注曲线

这种灌注主要基于的模型比较简单,即Tofts模型。一般采用T1权重的序列扫描,可以是自旋回波序列,也可以是梯度回波序列。打药后,由于对比剂会缩短强化组织的T1时间,造成信号增高,曲线上升。根据不同病灶的血流动力学特点,可以分为各种型,如我们熟悉的“快进快出”,“慢进慢出”。

图4:乳腺T1 DCE灌注曲线

这种灌注,主要测量的是相对定量值(半定量),如相对强化率,相对消除率,TTP,T0,最大强化倍数等。通过分析这些数值,来辅助诊断或者评估预后情况。

三.Permeability 渗透性分析DCE

第三种灌注,很多时候也叫DCE,动态增强,但是和前面的T1 DCE有所不同,这种灌注主要是测量微循环情况,而且测量的是绝对定量,一般为了区分这两周灌注,我们把这种灌注叫做Permeability,渗透性分析。
渗透性分析还是利用的T1权重的序列,一般是梯度回波序列,要求时间分辨率特别高,一般是﹤2s一个动态,需要至少40个动态。这种灌注基于的模型相对复杂,一般是两室模型或三室模型。
这种灌注一般是反映微循环的绝对定量(全定量),一般测量的参数有Ktrans,Kep,Vp,Ve,这种灌注这几年科研是比较流行的,特别是在盆腔(前列腺,子宫),鼻咽癌中的应用。

图5:渗透性分析灌注曲线
图6:Permeability

四.ASL动脉自旋标记

不打药灌注的代表,前几年比较热的ASL,Arterial Spin Labeling。
动脉自旋标记,原理这里不展开讲了,主要就是利用内源性的示踪剂来做PWI的方法。
根据标记脉冲的不同,一般分为:
连续式标记 Continuous ASL;
脉冲式标记 Pulsed ASL;
伪连续式脉冲标记 pseudo-Continuous ASL(比较热)。
那么根据采集方式的不同,可以分为2D ASL,3D ASL,4D ASL。
飞利浦还可以根据采集动态的不同,分为single-phase ASL单相位以及multi-phase ASL多相位。

图7:ASL不打药灌注

其中,利用多相位的特点,结合3D采集,目前飞利浦可以做4D ASL MRA,也就是不仅可以利用ASL做灌注,还可以利用多相位采集做成4D血管图。

ASL由于是无需引入外源性对比剂的,所以目前临床应用逐渐增多,ASL可以测量CBF值,但是不能得到CBV和MTT等参数值。

五.IVIM

IVIM,IntraVoxel Incoherent Motion,体素内不相干运动成像。

图8:关于IVIM的最早一篇文献

IVIM主要是基于弥散模型中的双指数模型,扫描的时候一般扫描多个b值(8-10)个,其中低B值主要反映的是灌注对信号衰减的贡献,高B值主要反映真实的弥散对信号衰减的贡献。通过分析,可以获得f(灌注分数),D(实际扩散系数)和D*(灌注系数)。
当然,除了以上五种灌注,还有一些其他方法及技术的“灌注”,这里就不展开讲解了。祝大家晚安。

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