脑灌注成像原理及其应用.ppt

1、MRI脑灌注成像的基本原理和应用、灌注、人脑正常的神经生理和高级神经活动基于一定的血流灌注，灌注是指血液通过毛细血管网输送的氧气和营养物质传递到组织细胞的重要功能，一般相当于血液流动过程，在流动效果的基础上存在于正常组织和疾病状态。灌注(Perfusion)，1988年比林格等报道，MR Perfusion Weighted Imaging(PWI)首先应用于大脑。MR PWI用于反映组织的微血管分布和血流灌注状态，并提供血流动力学信息。时间分辨率(小于2s，可包括全脑)和空间分辨率高，操作简单，无需放射性即可在短时间内重复，林爽应用前景良好。MRI灌注技术的分类，动态磁敏感对比增强(DSC)

2、使用外源性示踪物，即对比剂第一次磁共振灌注成像法。动脉自旋标记(arterial spin labeling，ASL)使用内源性追踪器，即动脉血的水质作为内源性追踪器，不需要注射对比剂，安全，没有创意，因此具有较强的林爽应用潜力。DSC的基本原理，DSC注入静脉丹造影剂后，使用快速成像序列，比较剂首次通过检查组织前、通过及通过后一段时间内的一系列图像评估组织血流灌注。钆喷雾酸、Gd-DTPA等顺磁性对比剂进入血管后，血管腔内的磁敏度提高，局部产生梯度场，磁场不均，导致相邻氢质子共振频率改变，质子自旋失去相位，组织的T2或T2*时间缩短，从而产生组织T2*WI或T2 *。DSC基本原理、脑组织信

3、号下降宽度与血管内造影剂浓度成正比，反应脑组织血液动力学状态的正常脑组织由于BBB的存在，Gd-DTPA不能通过毛细血管网进入脑组织间隙，不会影响组织的T1时间，因此不会发生T1增强效果。基本方法，注入静脉段造影剂后，对照剂首次通过检查组织前、中、后使用快速扫描序列(EPI)制作连续多级多图像，获得一系列动态扫描图像。对照剂第一次通过期间主要存在于血管内，血管外极小，血管内外浓度梯度最大，信号的变化受分散因素影响较小，能反应组织血液灌注情况。造影剂第一次通过局部脑组织诱发的信号强度变化和时间的关系，可以绘制信号强度时间曲线，根据信号强度时间曲线，可以获得部分血流动力学参数相对值，并电脑工作站制

4、作各种血流指标图像，从而实现。灌注成像的理论基础，核医学的放射性示踪稀释原理和中心容积定律MTT=cbv/CBF，参数，脑血容量正常是4060毫升/(100gmin)脑血流(cerebral blood flow，CBF)，指在单位时间内流经一定量脑组织血管结构的血流，CBF越小，脑组织的血流越低。参数，平均通过时间(mean transit time，MTT)主要反映对比剂通过毛细血管的时间。峰值时间(time-to-peak，TTP)是时间信号曲线中对比度制开始时对比度制浓度最高的时间。扫描技术、灌注成像研究气体的动态过程，依赖快速磁共振成像技术，目前常用的是平面回波技术(EPI)，主要有

5、两个茄子SE-EPI、GRE-EPI。SE-EPI:对毛细管水平的血管内对比剂敏感。GRE-EPI:对大范围血管敏感。作为对比剂的应用，一般使用顺磁性对比剂Gd-DTPA，这是非特异性细胞外简顺磁性对比剂。通常，减少单剂量(0.1mmol/kg)或双剂量(0.1mmol/kg)牙齿。对比剂信号降低度低，易受背景噪音的影响，计算结果误差大。剂量大：对比剂由于弹丸效应，对比剂通过脑组织血管时间延长，同时由于二次灌注，信号曲线与实际发生了很大偏差。对比剂的应用，为了确保对比剂不会早期进入血管，进入组织，防止对比剂的再循环和泄漏，对注射对比剂的数量和速度有要求，必须使用高压注射器。注射流量为3-4ml

6、/s。年代注入速度太慢，信号下降程度低，容易发生参数计算错误。正常灌注MR表现，CBV图-皮质基底节白质-高信号增加CBV，低信号CBV减少，MTT图基底节皮质高信号MTT延长，低信号MTT短或MTT消失，MR脑灌注林爽应用，1脑缺血性病变，1，暂时性脑，1从脑缺血性病变、CBF变化过程来看，脑血流下降到急性脑梗死经历了三个茄子时期。雷管压降引起的脑局部血流动力学异常变化。脑循环储备力丧失性低灌注引起的神经元功能变化；最后，CBF超过了大脑代谢储备力，发生了不可逆转的神经元形态变化，即脑梗塞。前两个时期称为脑梗死前，TIA属于牙齿时期。脑血管病总是长潜伏期、TIA及临床表现的异常迹象是非常明显

7、的警报信号。1脑缺血性病变，约50%的TIA患者在发病12h以内的PWI有异常灌注部位，主要原因是血流速度慢，向侧支循环供血。MTT延长：脑灌注压力降低，脑灌注初步损伤；如果CBV、CBF明显减少，将出现组织灌注不足的消息。系统提示CBV增加或接近正常，从而形成侧分支循环。1脑缺血性病变，第二，急性缺血性脑缺血由中央梗死核心区域、缺血半癌带、血流减少区组成。梗塞核心区域：不可逆损伤组织。IP:神经元传记生理活动中断，侧止血只能维持细胞膜稳定，器官低灌注最终可能导致梗塞，溶栓治疗的主要目的是恢复IP的血液供应。1脑缺血性病变，PWI可发现早期脑缺血区及其血液动力学变化，并能明确显示脑缺血后30m

8、in牙齿缺血区。因此，目前主要适用于急性脑缺血患者(在发病6小时内)或超级脑缺血患者(在发病3小时内)的早期诊断。PWI能直观反映脑组织血流的相对量。1脑缺血性病变，CBV图：异常低灌注区大部分表示梗死的核心，即最终梗塞区。CBF图：异常灌注区域表示缺血组织，提供血流动力学变化，CBV图不反映此变化。MTT和TTP图对组织的低灌注最敏感，可以显示最大范围的低灌注区域。急性缺血PWI参数异常范围大小顺序：MTTCBFCBV，1脑缺血性病变，灌注不足：MTT明显延长，CBV减少，CBF明显减少。侧支循环信息：MTT延长、CBV增加或仍然可能。血流再灌注信息：MTT缩短或正常、CBV增加、CBF正常

9、或轻微增加。过度灌注信息：CBV和CBF均明显增加。MTT，TTP，CBF，CBV，2颅内空间性病变，肿瘤细胞的增值激活，产生细胞内葡萄糖减少和缺氧，血管内皮生长因子柔道(VEGF)。新生血管弯曲，结构异常，肿瘤CBV和CBF增加，MTT延长。CBV在评估颅内肿块性病变时最有用的参数。研究表明，CBV具有肿瘤微血管密度(microvessel density，MVD)和VEGF浓度相关。以CBV为辅助指标，有助于判断脑肿瘤新生血管的程度、等级和恶性程度、肿瘤型病变确认、疗效监测等。血管形态和新生度是区分颅内肿瘤类型和确定生物侵袭程度的重要依据。反映血管化程度的活CBV图可以间接判断肿瘤新生血管

10、。2.1原发性胶质瘤，通常MRI一般根据肿瘤加强度等指标进行术前分级，但作为脑肿瘤，其加强度取决于BBB的破坏程度和肿瘤细胞外间隙大小及肿瘤血液供应。多项研究表明，高层次胶质瘤血管生成明显，低层次胶质瘤表现出较高的CBV。示例1、a、b、c、2.1原发性胶质瘤、flair image (a)、contrast-enhanced axial t1-weighted image(b)、And cbv例2，胶质母细胞瘤女性，22岁(WHO)，2.1原发性胶质瘤，例3，2.1原发性胶质瘤，肝变性星形细胞瘤男性2.1原发性胶质瘤，母细胞型星形细胞瘤男，13岁(WHO)，例6，2.1原发性胶质瘤，例一般情

11、况下，通常的影像检查不难鉴别脑内外肿瘤。脑肿瘤侵入硬膜或脑外肿瘤，侵犯大脑本质时，会给位置诊断带来困难。脑外肿瘤的CBV明显高于脑肿瘤。值得注意的是，由于脑外肿瘤没有血脑屏障，造影剂很快泄漏出来，CBV的测量不可靠。(阿尔伯特爱因斯坦，美国电视电视剧，健康)灌注曲线特征在第一次通过后基线恢复缓慢。2.2脑外肿瘤，2.3脑原发淋巴瘤，脑原发淋巴瘤的治疗依赖于大容量化疗和放疗，而不是手术。诊断上，通常的影像有时很难识别脑原发淋巴瘤和胶质瘤。灌注成像显示肿瘤新生血管特征的能力有助于鉴别两者。脑原发淋巴瘤组织病理上的一个突出特征是以血管为中心生长，形成多层环状结节，扩大血管周围的间隙。肿瘤细胞可以侵犯

12、血管内皮，甚至侵犯血管内部，但新生血管不明显。因此，脑原发性淋巴瘤的CBV明显低于胶质瘤。2.3脑原发性淋巴瘤，2.4脑转移瘤，脑转移瘤大部分为血行转移，产生其生长没有障碍的新生血管网，肿瘤株常伴有多种程度的水肿，但其中的毛细管床正常，除肿瘤边缘外，肿瘤细胞不侵犯。孤立性转移往往与原发性肿瘤鉴别。两个病灶部位CBV表现相似，病灶主要水肿部位差异显著，原发肿瘤明显高于转移瘤。高位胶质瘤肿瘤周边地区有肿瘤细胞浸润，转移瘤周围地区的CBV值明显小于旁正常组织。这可能是因为转移性肿瘤周围地区的血管原性水肿对微循环起到了压迫作用，灌注减少了。2.4脑转移瘤，三维定向柔道活检，活检是确定肿瘤类型和等级的最

13、后方法，但只有在肿瘤恶性程度最高的地方取样，才能正确分级。一般增强CT或MRI显示的增强区仅表示血脑屏障破坏，不一定是肿瘤最恶性的部分。CBV图显示血管分布增加的区域，是对没有加强定期检查的肿瘤更有效的补充。4疗效评价，进行抗血管生成药物，可以自发选择性地分离破坏肿瘤血管，附加到脑肿瘤化学疗法方案。胶质瘤手术、放疗、化学疗法后都需要影像检查评估肿瘤活性，但是现有的CT或MRI增强不能正确显示肿瘤过程和肿瘤血管。一系列rCBV测量在抗血管新生药物化疗患者附加的治疗过程中比MRI增强更能反映患者林爽状态的变化。5鉴别胶质瘤肿瘤复发和治疗性坏死，鉴别肿瘤复发和放射性坏死，对选择治疗方案至关重要。一般影像和临床检查往往很难识别。病理上有两种截然不同的东西。放射性坏死是广泛的血管损伤和组织缺氧，肿瘤复发是血管生成。PET在所有影像学方法中有助于鉴别，但设备昂贵，不能用作一般诊断手段。灌注成像的CBV图可以反映肿瘤复发和放射性坏死对血管分布的病例差异。摘