胶质瘤IVIM和3D-ASL成像技术。

　　1IVIM成像。

　　1.1基本原理。

　　IVIM成像是一种基于扩散加权成像(DWI)的功能MRI技术。DWI是能在活体状态下检测水分子运动的MR成像技术，但它是一个单指数模型。随着研究的深入，研究人员发现，除了水分子在组织细胞中的扩散运动外，血液流动也会影响水分子的扩散状态，而传统的DWI无法区分两者。

　　1986年，LeBihan等人一次提出IVIM理论，认为单体素内血管中水分子在人体组织DWI中的扩散与自由水相似，扩散速度快，向各个方向扩散的概率相同，称为IVIM。IVIM成像采用多个b值，是一种双指数模型，其数学模型公式为：Sb/S0=f×exp[-b(D*+D)]+(1-f)exp(-b×D)。S0.Sb分别b值为0和不同b值时的信号强度；D*代表假扩散系数，又称快扩散系数，主要反映组织细胞的灌注信息；D代表真扩散系数，又称慢扩散系数，主要反映组织细胞中水分子的扩散运动；f代表灌注分数，即D*的体积分数，主要反映组织细胞的灌注信息，值为0~1。Lemke等认为，当b-200s/mm2时，微循环灌注效应的比例增加，主要反映组织细胞的灌注信息；当b-200s/mm2时，主要反映水分子的扩散运动。

　　IVIM成像中较重要的参数是b值，它代表扩散敏感梯度因子，反映施加梯度场的大小和持续时间，公式为b=γ2G2δ2(δ-δ/3)。γ.G.δ.δ分别代表磁旋比、磁场强度、持续时间和施加梯度磁场的间隔。从公式上可以看出，b值越小，对信号的影响越小，扩散成分越少，主要反映组织的灌注信息，获得的图像信噪比(SNR)越高；相反，b值越大，施加的两个梯度场越强，对扩散运动的探测越敏感，但缺点是图像SNR越低。b值的数量和b值的选择会影响IVIM参数的准确性。理论上，b值越多，测得的参数越准确，但b值越多，扫描时间越长。

　　Malagi分别使用4.8.13个b值进行研究，发现8个b值和13个b值稳定性好，相关性高，4个b值精度降低。选择8个b值的组合可以在IVIM参数中提供更好的精度。另外，b值的分布也是研究的热点，Lima等认为IVIM成像中b值不能过高，当b值>1500s/mm2时，组织细胞的水分子分布偏向于非高斯分布，导致数学模型受到限制，它不再是指数模型，而且高b值还会导致信号衰减，影像SNR减少。

　　Hu等研究表明，选择≥8个低b值(bu200s/mm2)比选择5个以下低b值测得的参数值更准确；当选择的较高b值≤500s/mm2时，组织内小管道和脑脊液引起的部分容积效应会影响参数的准确性；当选择的较低b值>1500s/mm2时，快速扩散信号会消失，建议高b值采用800~1000s/mm2。

　　Chabert等优化的14个b值方案(15.60.150.160.170.190.260.440.560.700.980.1000s/mm2)，的方案能更好地描述信号衰减，减少参数测量的差异，提高精度。因此，在实际临床工作中，IVIM成像中b值的数量应为10个左右，低b值(bu200s/mm2)不应少于5个，高b值应≤1000s/mm2，Chabert等b值选择方案可作为参考。

　　23D-ASL成像。

　　2.1基本原理。

　　ASL技术是利用自体动脉血中的水分子作为内源性示踪剂，对流入侧的动脉血进行反转脉冲标记。自旋松弛状态改变后的水质子在一段时间后灌注组织，并在成像层面与组织中未标记的水质子进行交换，导致局部组织T1值发生变化。此时，采集的图像是标记图像，通过减少标记图像和未标记图像的影像来获得灌注图像，即脑血流量(cerebralblodflow，CBF)图。CBF图可以用伪色标记红、黄、蓝三种颜色，红色代表高灌注，蓝色代表低灌注，黄色代表两者之间。除视觉定性判断外，ASL还可以提供定量诊断参数，即CBF。CBF值越大，血流越丰富；相反，它越小。

　　3D-ASL技术是近年来在2D-ASL技术的基础上发展起来的。目前，根据标记方法的不同，ASL技术可分为脉冲ASL(pulsedASL、PASL)、连续ASL(continuousASL、CASL)、伪连续ASL(pseudo-continuousASL、pCASL)和基于流量的ASL(velocity-selectedASL、vsASL)。

　　PASL标记效率高，但影像SNR低；CASL扫描范围大，图像SNR好，但对硬件设备要求高，标记效率低；vsASL基于速度而不是空间定位，临床应用少。所以目前临床上常用的是3DpCASL，它采用了快速自旋回波(FSE)序列的3D容积扫描和高保真梯度的螺旋K空间填充，结合了PASL技术标记效率高和CASL技术SNR高的优点，在标记效率和信噪比之间达到了很好的平衡。

　　2.2标记后延迟时间(postlabeldelay,PLD)的选择。

　　PLD时间是3D-ASL成像的重要参数。理论上，将PLD时间设定为刚刚超过动脉通过时间(arterialtransittime，ATT)是较准确的，因为此时成像时标记的全部水分子基本上都到达组织，测量的CBF值精度较高。若PLD时间选择过短，则灌注尚未完成，导致信号减弱，同时仍留在血管内的标记水分子也会影响CBF值的测量；反之，若PLD时间选择过长，纵向磁化矢量还会继续T1的放松过程，导致信号减少，从而降低影像SNR。

　　在目前的临床实践中，ASL技术较常用的PLD时间是1.5s，但随着研究的深入，发现仅用单组PLD时间测量兴趣区的CBF值是不准确的，PLD时间会受到年龄、性别、潜在疾病等因素的影响。因此，一些研究人员建议尽用2组或更多组的PLD时间(如1.5s.2.5s等)。

　　Oshita通过结合4DMR血管成像(4D-MRA)和多时相ASL，给出了大脑各血管区域和全脑的较佳PLD时间表达式。这种方法不仅考虑了年龄、性别等影响因素，还考虑了病变空间位置的影响，使得测量兴趣区的CBF值更加准确，但技术复杂、耗时，需要进一步优化。因此，在临床工作中，应尽可能选择2个以上的PLD时间，以确保CBF值的准确性，并合Oshita等PLD时间表达式。

• 文章标题：胶质瘤IVIM和3D-ASL成像技术。
• 更新时间：2021-11-09 10:23:42