Маркировка спина артерий - Arterial spin labelling

Маркировка спина артерий (ASL), также известная как маркировка спина артерий , представляет собой метод магнитно-резонансной томографии , используемый для количественной оценки перфузии церебральной крови путем маркировки воды в крови, когда она течет по мозгу. ASL, в частности, относится к магнитной маркировке артериальной крови под пластиной для визуализации без необходимости использования гадолиниевого контраста , что является первым в своем роде с точки зрения визуализации перфузии. Возможен ряд схем ASL, самой простой из которых является восстановление с чередующейся инверсией потока (FAIR), которое требует двух захватов идентичных параметров, за исключением насыщения вне среза; разница в двух изображениях теоретически обусловлена ​​только втекающими вращениями и может считаться « картой перфузии ». Техника была разработана Джоном Детре, Аланом Корецким и соавторами в 1992 году.

Физика

Маркировка спина артерий использует молекулы воды, циркулирующие в головном мозге, и с помощью радиочастотного импульса отслеживает воду в крови, когда она циркулирует по мозгу. По прошествии периода времени в микросекундах (достаточного, чтобы кровь могла циркулировать по мозгу), создается изображение «метки». «Контрольное» изображение также получают перед маркировкой воды в крови. Метод вычитания позволяет измерить перфузию. Для увеличения SNR можно усреднить коллекции контрольных изображений и изображений этикеток. В МРТ также есть другие характеристики, которые могут увеличить SNR, например, количество головных катушек МРТ или более сильная напряженность поля (3 Тл является стандартным, но 1,5 Тл удовлетворительным). Чтобы правильно масштабировать значения перфузии в единицах церебрального кровотока (CBF, мл / 100 г / 1 мин), рекомендуется получить отдельную карту плотности протонов с теми же параметрами (но с более длительным TR для полного расслабления спинов крови) как хорошо. В качестве альтернативы, среднее контрольное изображение можно использовать для генерации CBF, как в случае считывания Phillips pCASL. Обычно подавление фона также применяется для увеличения отношения сигнал / шум. Из-за различных вариаций каждой реализации рекомендуется, чтобы в большом исследовании с использованием нескольких сканеров был разработан протокол, сводящий к минимуму разнообразие методов считывания, используемых каждым сканером.

Одно исследование показало, что, несмотря на различия вокселей при использовании разных методов считывания, средние значения CBF серого вещества по-прежнему сопоставимы. Различия в SNR очевидны при сравнении каждого вокселя, но в совокупности они незначительны.

Непрерывная маркировка артериального спина

При непрерывной спиновой маркировке артерий (CASL) вода в крови инвертируется, поскольку течет через мозг в одной плоскости. CASL характеризуется одним длинным импульсом (около 1–3 секунд). Это может быть невыгодным для некоторых сканеров, которые не предназначены для поддержания радиочастотного импульса такой длительности, и, следовательно, потребуют настройки РЧ-усилителя . Это исправляется с помощью псевдонепрерывной маркировки спина артерий (pCASL), когда один длинный импульс заменяется несколькими (до тысячи) миллисекундными импульсами. Это приводит к более высокой эффективности маркировки. pCASL - предпочтительная реализация ASL. Существуют различные модули считывания для pCASL, в зависимости от используемого сканера, при этом 2D pCASL обычно реализуется для всех сканеров, а стек спиралей 3D pCASL реализован в сканерах GE .

Мечение импульсных артериальных спинов

При импульсной спиновой маркировке артерий (PASL) вода в крови инвертируется, поскольку она проходит через пластину для маркировки (от 15 до 20 см) вместо плоскости. Существуют различные варианты этой реализации, включая EPISTAR, PICORE и PULSAR. В большинстве сканеров PASL изначально был разработан для использования в исследовательских целях.

Маркировка спина артерий с отбором по скорости

Мечение артериального спина с селективной скоростью - это стратегия, которая все еще требует проверки. Селективное по скорости мечение артериального спина является преимуществом в популяции, где кровоток может быть затруднен (например, инсульт), потому что мечение происходит ближе к капиллярам. Это позволяет сократить время распада пост-маркировки.

Анализ изображений ASL

Карты ASL в основном можно анализировать с использованием тех же инструментов для анализа fMRI и VBM . Многие наборы инструментов для ASL были разработаны для помощи в анализе ASL, такие как BASIL (байесовский вывод для МРТ с маркировкой спина артерий), часть пакета нейровизуализации FSL , а также набор инструментов ASL Ze Wang (с использованием MATLAB) для помощи в вычитании и усреднении. тегов / контрольных пар. Визуальная проверка качества часто требуется, чтобы убедиться, что карта перфузии действительна (например, правильная регистрация или правильная сегментация нецеребральных материалов, таких как твердая мозговая оболочка ). Весь подход, основанный на мозговом / воксельном уровне, можно проанализировать, зарегистрировав карту ASL в пространстве MNI для групповых сравнений. Подход области интереса может быть проанализирован путем регистрации карты ASL в выбранном кластере или атласе , таком как стандарт (например, атлас кортикального слоя Гарвард-Оксфорд), или отдельном атласе, разработанном программным обеспечением, таким как FreeSurfer . Рекомендуемая процедура регистрации ASL для воксельного анализа заключается в регистрации карты перфузии для сегментации серого вещества каждого человека с помощью нежесткой процедуры.

Серое вещество часто требует большей оксигенации и является источником большей активности мозга по сравнению с белым веществом . Следовательно, CBF серого вещества часто выше CBF белого вещества. Единое значение CBF серого вещества часто выделяют, чтобы дать общий обзор различий CBF. Серое и белое вещество CBF можно локализовать с помощью атласов или Freesurfer .

Функциональное соединение ASL может быть спроектировано с параметрами, обеспечивающими длительное время сканирования. Исследования показывают, что ASL хорошо дополняет результаты фМРТ в состоянии покоя, но может в меньшей степени различать сети мозга в состоянии покоя (например, сеть режима по умолчанию ).

Сравнение с фМРТ

Функциональная МРТ (фМРТ) была предпочтительным методом визуализации активности мозга и использует преимущества ряда методов, которые можно использовать для ее интерпретации. Однако сигнал, который получает фМРТ, является ЖИРНЫМ сигналом, который напрямую не коррелирует с кровотоком. Церебральный кровоток, с другой стороны, делает, что позволяет проводить анализ сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) и факторов риска воспалительного процесса , а также расстройств (таких как шизофрения и биполярное расстройство ), которые имеют сопутствующие эффекты с ССЗ. Визуализация ASL может быть полезным инструментом в дополнение к фМРТ и наоборот.

Клиническое использование

При инфаркте головного мозга в полутени снижена перфузия. Помимо острых и хронических нервно-сосудистых заболеваний, значение ASL было продемонстрировано при опухолях головного мозга , эпилепсии и нейродегенеративных заболеваниях , таких как болезнь Альцгеймера , лобно-височная деменция и болезнь Паркинсона .

Хотя в первичной форме фМРТ используется контраст, зависящий от уровня кислорода в крови (жирный шрифт), ASL - еще один метод получения контраста.

Были проведены исследования по применению ASL для визуализации почек, поджелудочной железы и плаценты. Проблемой для такого рода нецеребральной перфузии является движение, связанное с дыханием. Кроме того, сегментирование этих конкретных органов гораздо менее разработано, поэтому исследования носят относительно небольшой масштаб.

Безопасность

ASL в целом является безопасным методом, хотя травмы могут возникнуть в результате несоблюдения правил техники безопасности или человеческой ошибки, как и другие методы МРТ.

ASL, как и другие методы МРТ, генерирует изрядное количество шума во время сканирования, поэтому рекомендуется использовать беруши.

использованная литература

внешние ссылки

• mriquestions.com [1]