征求意见稿：动脉自旋标记脑灌注成像后处理流程

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团体标准

T/CSBMEXXXX-XXXX

动脉自旋标记脑灌注成像后处理流程

Postprocessprotocolofarterialspinlabelingincerebralperfusion

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国生物医学工程学会发布

1

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引  言

基于动脉自旋标记的脑灌注成像通过对动脉血液中水分子的氢质子自旋状态进行标记，摆脱了传统

造影剂脑灌注成像对外源性对比剂的依赖，该技术杜绝了外源性对比剂对患者肾脏的损伤以及过敏性休

克、对比剂脑组织蓄积的风险，且无电离辐射，让临床诊疗工作更加安全；同时实现定量成像，检查结

果可对比可重复，在全球范围广泛应用到脑卒中、阿尔茨海默病、脑肿瘤、烟雾病、癫痫等脑重大疾病

的临床诊疗工作中。

适用于图像后处理的软件种类繁多，主要是各磁共振厂家自带后处理软件及一些商业软件，目前尚

无统一的后处理流程。随着该技术在临床的快速推广和应用，尤其是随着多延迟多参数动脉自旋标记脑

灌注成像技术的发展，要求我们尽快建立一套覆盖单延迟、多延迟、多参数的后处理标准。

为规范不同磁共振厂家动脉自旋标记脑灌注成像后处理流程，特制订本文件。

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动脉自旋标记脑灌注成像后处理流程

1范围

本标准适用于超导磁共振设备动脉自旋标记脑灌注成像扫描文件后处理。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T16260.2-2006软件工程产品质量第2部分：外部度量

GB/T16260.3-2006软件工程产品质量第3部分：内部度量

GB/T16260.4-2006软件工程产品质量第4部分：使用质量的度量

GB/T17544-1998信息技术软件包质量要求和测试

GB/T18492-2001信息技术系统及软件完整性级别

GB/T25000.51-2016软件工程软件产品质量要求与评价(SquaRE)商业现货(COTS)软件产品的质

量要求和测试细则

YY/T0664-2008医疗器械软件软件生存周期过程

YY/T1406.1-2016医疗器械软件第1部分YY/T0316应用于医疗器械软件的指南

《医疗器械网络安全注册技术审查指导原则》

3术语和定义

3.1

脑灌注（Cerebralperfusion）

颅内血流从动脉向毛细血管网灌注，再汇入到静脉的过程。

3.2

脑灌注成像（Cerebralperfusionimaging）

对选定感兴趣层面进行连续动态扫描，获得所选层面的每一像素的时间密度曲线，并通过数学模型

处理得到：脑血流容量、脑血流流量、对比剂平均通过时间、对比剂峰值时间等血流动力学参数和灌注

图像表现，评价脑组织的灌注状态，是一种功能成像。

3.3

标记时间（Labelduration）

ASL序列标记脉冲持续的时间。

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3.4

重复时间（Repetitiontime，TR）

两个激发脉冲间的间隔时间。

3.5

回波时间（Echotime，TE）

在激励射频脉冲作用后，从横向磁化强度最初产生到接收信号间的时间间隔。

3.6

动脉自旋标记（Arterialspinlabeling,ASL）

以动脉血的水质子作为内源性示踪剂，获取组织血流灌注信息的成像技术。

3.7

标记像（Labelimage）

被标记的血液质子流入信号采集区，此时进行信号采集得到的图像。

3.8

对照像（Controlimage）

通过连续两次相反标记而形成无标记结果的血液质子流入信号采集区，此时进行信号采集得到的图

像。

3.9

连续式动脉自旋标记（ContinuousASL,CASL）

标记脉冲是较长的连续射频脉冲的自旋标记序列，结合层面选择梯度场来标记血液中的水分子，脉

冲施加于成像层面下方较窄平面。

3.10

脉冲式动脉自旋标记（PulsedASL,PASL）

使用2～20ms的短射频脉冲的动脉自旋标记序列，对颈部10～15cm的范围进行容积标记，经过

一定的延迟时间，对到达成像区域的标记血流进行采集。

3.11

准连续式动脉自旋标记（Pseudo-continuous,pCASL）

使用一连串不连续的小的射频脉冲的动脉自旋标记序列，并在射频发射间期施加梯度波来模拟

CASL的连续脉冲方法进行标记

3.12

标记后延迟（Postlabeldelay,PLD）

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ASL序列中，从标记脉冲结束到灌注成像开始采集的时间差。

3.13

多延迟pCASL(multi-delaypCASL)

在同一标记脉冲结束后至图像采集的一定时间内设置多个PLD时间进行多次图像采集，生成不同

PLD时间的灌注图像。

3.14

脑血流量（Cerebralbloodflow,CBF）

单位时间内到达一定重量组织的血流总量。单位ml/100g/min

3.15

平均脑血流量（Meancerebralbloodflow,mCBF）

将不同PLD采集到的血流量平均之后的脑血流量。

3.16

动脉到达时间(Arterialtransittime,ATT）

反映标记的血液从标记层面流到成像层面所需要的时间。单位：秒（s）

3.17脑动脉血容量（Arterycerebralbloodvolume,aCBV）

反映每100g脑组织内含血量。单位：ml/100g或%。

3.18

动脉通过伪影（Arterialtransitartifact,ATA）

是指被标记血液残留在血管内所导致的蔓状匍匐的条状高信号，可对称或不对称，通常是由于血管

内血流速度减缓或者血流到达延迟所致。

3.19

感兴趣区域(Regionofinterest,ROI)

机器视觉、图像处理中，从被处理的图像以方框、圆、椭圆、不规则多边形等方式勾勒出需要处理

的区域。

3.20

ASL定性分析（ASLqualitativeanalysis）

通过ASL灌注伪彩图或结合定量数据采集分析，定性判断低灌注区或高灌注区域，及解剖定位。

3.21

ASL定量数据测量（ASLquantitativedatameasurement）

通过定量数据采集技术，对ASL灌注图像计算CBF、ATT及CBV。

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3.22

ASL定量数据分析（ASLquantitativedataanalysis）

对ASL产生的CBF、ATT及CBV进行定量比较。

3.23

脑模板（Braintemplate）

脑模板代表一个群体的大脑模型,包含大脑结构及分区标签等信息。

3.24

脑图谱（Brainmap）

脑图谱由大脑三维图像组成，包含解剖结构和功能的皮层及皮层下结构。

3.25

差异指数（Differenceindex）

双侧脑组织的定量值差异占双侧脑组织定量值总和的比值。

4ASL后处理流程

4.1ASL采集前准备流程

4.1.1推荐使用的ASL序列

ASL是利用血液中水分子作为内源性、可自由扩散示踪剂进行颅脑灌注成像的MRI技术。常用采集

序列包括PASL、CASL及pCASL。pCASL综合了CASL高信噪比及PASL高标记效能的优点。推荐pCASL

扫描序列（Ⅲ级证据，B级推荐），使用三维节段式读出方式及背景抑制提高信噪比，不施加毁损梯度，

全脑覆盖。

4.1.2扫描前患者准备的要求

用海绵固定患者头部，尽可能减少头动伪影；确保患者扫描野内无明显产生磁敏感伪影的异物。

患者处于平静状态下，检查前无明显烟酒及咖啡摄入，增强扫描前进行ASL检查。

4.2ASL图像采集过程中流程

4.2.1对扫描定位线的要求

标记层面应选择在供血动脉走行笔直、且与标记层面垂直处。

4.2.2对标记时间的要求

ASL序列标记脉冲持续的时间，综合图像信噪比、射频能量沉积等因素推荐标记时间为1.8s。

4.2.3对PLD设定的要求

PLD是在ASL序列中，从标记脉冲结束到灌注成像开始采集的时间差。单PLD可以采集到该PLD脑

血流量CBF信息，多PLD可以提供mCBF和ATT信息，更好的评估灌注结果及灌注储备，以发现潜在的

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灌注异常区域。

4.2.3.1单个PLD

新生儿应设定PLD为2.0s，儿童PLD为1.5s，小于70岁的正常成人PLD为1.8s，成人患者及大

于70岁的正常成人PLD为2.0s。

4.2.3.2多个PLD

多个PLD时一般情况下应覆盖0.5s-2.5s，对于脑血流缓慢或需要了解侧枝循环的情况，需要覆

盖1.0s-3.0s。

2个PLD：建议1.5s及2.5s。

3个PLD：建议时间1.5s、2.0s、2.5s。

5个PLD：建议时间0.5s、1.0s、1.5s、2.0s、2.5s或1.0s、1.5s、2.0s、2.5s、3.0s。

7个PLD：建议时间最小1.0s，最大3.5s，中间时间均分，共7个时间点。

4.3ASL图像后处理流程

4.3.1CBF后处理方法

4.3.1.1单PLD图像文件的CBF后处理方法

原始ASL图像包含标记像、对照像。在平均对照像减去平均标记像后，获得灌注图像。灌注图像乘

以相应动力学模型系数计算得到CBF灌注像。

4.3.1.2多PLD图像文件的CBF后处理方法

在多个后延迟标记数据中，需要根据不同PLD时间的PW权重计算动脉到达时间（ATT），取得mCBF

和aCBV，并给出所依据的每个PLD的CBF。

4.3.2ATT后处理方法

通过设置多个PLD，获取多个时间点CBF值，通过PW权重计算得到这几个时间点所反映的动脉到

达时间。

4.3.3图像配准和分割的要求

4.3.3.1对ROI手工勾画的要求

根据需求以圆、椭圆、不规则多边形等方式勾勒出需要处理的区域。ROI应放置于病灶位置，以及

对侧大脑半球对称的位置，尽量避开血管、空气、颅骨等。

4.3.3.2对脑模板使用要求

脑模板代表一个群体的大脑模型，包含大脑结构及分区标签等信息。应首选学术界广泛认可和应用

的脑模板，推荐使用蒙特利尔神经研究所的ICBM152脑模板。

4.3.3.3对脑图谱使用要求

脑图谱由大脑三维图像组成，包含解剖结构和功能的皮层及皮层下结构。使用的脑图谱应有临床价

值的，并在学术界已公开、并被使用的脑图谱，推荐使用如下模板，可根据研究需要自行选择，如推荐

使用（1）AAL（2001）、AAL2（2015）图谱；（2）ASPCTS（2012）图谱；（3）VascularTerritories（2012）

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图谱；（4）ArterialTransitTime（2015）图谱；（5）Brainnetome（2016）图谱；（6）Hypothalamus

（2020）图谱。

4.3.4对定量数据判读要求

感兴趣区域定量数据判读需要结合全脑灌注平均水平、绝对值及左右差异综合判读。

ATA是血管内高信号伪影，ATA的出现与PLD时间的选择相关。

4.3.5结果可视化

4.3.5.1结果内容

处理结果可包括CBF灌注图、ATT图、aCBV图彩色图和感兴趣区域定量数据。CBF灌注图、ATT图、

aCBV图在不同层面的颅脑部位应从左上方为起点按照顺序以排列模式在报告上最大化显示。

4.3.5.2伪彩显示

显示的颅脑部位需要伪彩。伪彩的最小值偏向冷色，最大值偏向暖色，其中颜色选项应明显突出不

同范围的量值。

4.3.5.3色阶棒

显示的图像底部应包含色阶棒，按照不同灌注参数设定适宜的范围：结合每一次扫描CBF值调整适

合的色阶棒阈值范围以满足病灶显示需要，最小值不低于0，最大值不高于200ml/100g/min，ATT取值

范围0.5至3s，aCBV是0至3ml/100g，该取值范围需要符合处理结果、符合病理生理基础。

4.3.5.4定量数据

感兴趣区域定量数据采集应按照表格模式显示，表格内容最少包含各区域的左侧和右侧的绝对值以

及左右差异指数。

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参考文献

[1]中华医学会放射学分会质量管理与安全管理学组,中华医学会放射学分会磁共振学组.动脉

自旋标记脑灌注MRI技术规范化应用专家共识[j].中华放射学杂志,2016,50(11):817-824.

[2]AlsopDC,DetreJA,GolayX,etal.Recommendedimplementationofarterialspinlabeled

perfusionMRIforclinicalapplications:aconsensusoftheISMRMperfusionstudygroupand

theEuropeanconsortiumforASLindementia[j].MagnResonMed,2015,73(1):102-116.

[3]FanAP,KhalighiMM,GuoJ,etal.Identifyinghypoperfusioninmoyamoyadiseasewith

arterialspinlabelingandan[15O]-waterpositronemissiontomography/magneticresonance

imagingnormativedatabase.Stroke.2019,50(2):373-380.

[4]DiNapoliA,ChengSF,GregsonJ,etal.ArterialspinlabelingMRIincarotidstenosis:

arterialtransitartifactsmaypredictsymptoms.Radiology,2020,297(3):652-660.

[5]BuckJ,LarkinJR,SimardMA,etal.Sensitivityofmultiphasepseudocontinuous

arterialspinlabelling(MPpCASL)magneticresonanceimagingformeasuringbrainandtumour

bloodflowinmice.ContrastMediaMolImaging.2018,4580919.doi:10.1155/2018/4580919.

[6]LeeS,YunTJ,YooRE,etal.Monitoringcerebralperfusionchangesafter

revascularizationinpatientswithmoyamoyadiseasebyusingarterialspin-labelingMRimaging.

Radiology.2018,288(2):565-572.

[7]BijsterboschJ,HarrisonSJ,JbabdiS,etal.Challengesandfuturedirectionsfor

representationsoffunctionalbrainorganization.NatNeurosci.2020,23(12):1484-1495.

_________________________________

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前  言

本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规

定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国生物医学工程学会提出。

本文件由中国生物医学工程学会知识产权与标准化工作委员会归口。

本文件起草单位：南京鼓楼医院、北京市医疗器械检验所、天津市第一中心医院、安影科技（北京）

有限公司、中日友好医院、首都医科大学附属北京天坛医院、盐城市第三人民医院、河南省人民医院、

中山大学附属第五医院。

本文件主要起草人：张冰、李丹、夏爽、姚泽山、张鑫、王茂雪、青钊、李茗、陈静、马国林、

韩小伟、徐俊、陈飞、孟刚、田菁、王梅云、张亚琴。

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动脉自旋标记脑灌注成像后处理流程

1范围

本标准适用于超导磁共振设备动脉自旋标记脑灌注成像扫描文件后处理。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T16260.2-2006软件工程产品质量第2部分：外部度量

GB/T16260.3-2006软件工程产品质量第3部分：内部度量

GB/T16260.4-2006软件工程产品质量第4部分：使用质量的度量

GB/T17544-1998信息技术软件包质量要求和测试

GB/T18492-2001信息技术系统及软件完整性级别

GB/T25000.51-2016软件工程软件产品质量要求与评价(SquaRE)商业现货(COTS)软件产品的质

量要求和测试细则

YY/T0664-2008医疗器械软件软件生存周期过程

YY/T1406.1-2016医疗器械软件第1部分YY/T0316应用于医疗器械软件的指南

《医疗器械网络安全注册技术审查指导原则》

3术语和定义

3.1

脑灌注（Cerebralp