体部ASL最新技术进展及其临床应用

文献信息

Title: Update on state-of-the-art for arterial spin labeling (ASL) human perfusion imaging outside of the brain

Year: 2023

Journal Name/Impact Factor: Magnetic Resonance in Medicine/4.108

DOI: 10.1002/mrm.29609

导读

本文是一篇体部ASL的综述，是国际磁共振学会（ISMRM）灌注研究组的专家共识，总结了体部ASL的常见挑战，并分析了ASL应用于不同器官的背景、挑战、技术发展及注意事项，包括肾脏、肺、胎盘、心脏（心肌）、肝脏、眼睛（视网膜）、胰腺和肌肉，介绍了其在在肿瘤学、肾脏病学、心脏病学和内分泌学等领域中的应用潜力。

目录

1 背景

2 体部ASL的一般情况和常见挑战

2.1 ASL方法总结

2.2 体部ASL挑战

3 ASL在不同器官中的应用

3.1 肾脏

3.2 肺

3.3 胎盘

3.4 心脏（心肌）

3.5 肝脏

3.6 眼睛（视网膜）

3.7 胰腺

3.8 肌肉

3.9 其他部位

4 结论

1. 背景

动脉自旋标记（ASL）灌注成像最初是用于测量脑血流的，自出现30年以来已成为神经科学中的常用工具，近年来体部ASL的应用也逐渐增多。

体部ASL定义为应用于大脑以外任何人体部位的ASL，这项技术还在发展中，目前尚不适合常规临床应用。脑外器官对无创无辐射无造影剂灌注成像需求很高，体部ASL可以提供绝对定量的、可重复的血流测量，这在肿瘤学、肾脏病学、心脏病学和内分泌学等领域中均有应用潜力。

本文是体部ASL的全面综述，总结了一些常见挑战，并分析了ASL应用于不同器官的背景、挑战、技术发展及注意事项。

2. 体部ASL的一般情况和常见挑战

2.1 ASL方法总结   

ASL利用动脉血中的水作为内源性示踪剂，利用射频脉冲和梯度磁场对其进行标记，三种常用的标记方法如图1所示。

（1）脉冲ASL（PASL、FAIR），使用较短的（约10 ms）单时间点反转脉冲，可以标记较大范围的血流。

（2）连续ASL/伪连续ASL（CASL/PCASL），与PASL相比，在更长的时间内（约1-2秒）标记较薄层面的血流。

（3）速度选择ASL（VS-ASL），利用速度选择性而不是空间选择性来实现标记。

         

图1 FAIR、PCASL和VS-ASL三种方法的原理图及优缺点。

2.2 体部ASL挑战

胸腹ASL在应用中会受到如下生理运动的影响：（1）心脏收缩期和舒张期之间的心肌运动；（2）呼气和吸气时的诱导运动；（3）胃肠道的不自主收缩和蠕动。这会使图像发生移位和模糊，导致标记和控制图像失配，生成错误结果。

此外，在整个心脏周期中，降主动脉的流速变化很大，收缩期为40 - 120 cm/s，舒张期为< 10 cm/s，且有逆行血流。这可能会大大降低ASL标记效率，特别是PCASL。

ASL对静磁场（B0）和射频场（B1+）的不均匀性较为敏感（图2），这会导致图像失真，降低标记效率。B0不均匀性来源于空气，主要出现在肺泡和肠道中；B1+不均匀性取决于身体的几何形状以及组织构成，心脏、肾脏和乳房处较为严重。

         

图2 两名志愿者在1.5 T和3 T下的腹部B0/B1+分布示意图。

3. ASL在不同器官中的应用

3.1 肾脏

3.1.1 背景  

随着肾动脉灌注减少，