一、磁共振顱腦灌注成像（PWI）原理：

灌注：是指血流通過毛細血管網(wǎng)，將攜帶的氧和營養(yǎng)物質輸送給組織細胞的功能，一般等同于血流過程，以流動效應為基礎。

磁共振灌注成像：是用來反映組織的微血管灌注分布及血流灌注情況的磁共振檢查技術。

依據(jù)其成像原理可大致分為二種類型，1、使用外源性示蹤劑，即對比劑首過（第一次通過）灌注成像，以動態(tài)磁敏感對比增強（DSC）最為常用。2、使用內(nèi)源性示蹤劑，即利用動脈血中的水質子自旋標記技術(ASL)。

DSC：順磁性的釓劑一進入毛細血管床便在毛細血管內(nèi)外建立起多個小的局部磁場，即形成一定的磁敏感性差別，類似于在毛細管與組織間建立了無數(shù)小梯度磁場，這個微小磁場的變化頻率與Larmor頻率接近，即加速了質子的失相位過程，從而使組織的T1、T2時間均縮短。這時使用T2*敏感序列進行測量，即可觀察到組織信號的顯著減小，即所謂的“負性增強，增強后相應組織在T2*WI上的信號一過性降低，突出血流信號，通過局部腦區(qū)域的信號改變就可以得到血流動力學參數(shù)來體現(xiàn)局部微循環(huán)信息。如果用對T1時間敏感的序列檢查，則表現(xiàn)為組織的正性增強，但局限性較大。

ASL：將血液中水分子作為內(nèi)在的彌散標記物，在感興趣的層面之前用反轉或預飽和技術將動脈血中的水分子標記。流入毛細血管區(qū)的血液與組織水中的質子進行交換引起局部組織T1馳豫時間的變化。將標記后獲得的圖像與未標記所獲得的圖像相減可計算組織的灌注圖像，通過動力學模式定量測量腦血流量。前最常用的方式為：反轉法PCASL掃描（準連續(xù)式標記ASL掃描），使用1000個以上的瞬時脈沖，持續(xù)1-2S，對頸部某薄層區(qū)域進行連續(xù)標記。

標記之后的血液經(jīng)過一段時間后到達毛細血管，此時即可采集圖像，從標記到采集的時間為PLD時間。標記帶離掃描中心的距離一般設為90mm，頸內(nèi)動脈血流流速大概為60-70cm/s。（90mm÷60cm/s）=150ms，這個時間遠遠小于我們掃描時設置的PLD時間，原因一：血液還會在腦組織中完成水分子的交換。參數(shù)PLD的使用，具體見下文掃描與后處理。

DSC：基于T2或者T2*序掃描列，需要注射對比劑，多參數(shù)成像，主要參數(shù)有：CBF（腦血流量）、CBV（腦血容量）、MTT（平均通過時間）、TTP（達峰時間）、T0（到達時間）、Tmax（造影劑可到達所有組織的時間）等。

ASL：磁化標記血中氫質子T1弛豫，無需造影劑，僅有CBF（腦血流量）一組彩階圖。

頭顱PWI成像與增強掃描后圖像的區(qū)別：灌注反映的是微血管灌注分布及血流灌注情況，而增強掃描反映的是血腦-屏障完整與否的情況

二、臨床應用與影像閱片診斷：

灌注不同參數(shù)代表的意義：

CBF（腦血流量）：代表每100g腦組織內(nèi)每分鐘的血流量，單位（mL/100g/min）。即血流速度。

CBV（腦血容量）：每100g腦組織內(nèi)的血容量，單位（mL/100g）。即血容積。

MTT（平均通過時間）：造影劑從顱內(nèi)動脈側到靜脈側，所有腦組織通過時間的平均值，單位（S）。反應了腦組織血液循環(huán)的通暢情況。

TTP（達峰時間）：從造影劑到達成像區(qū)主要動脈開始，至到達造影劑最大量的時間，單位（S）。亦可反應腦組織血液循環(huán)的通暢情況。

T0（到達時間）：指造影劑剛到達顱內(nèi)動脈側的時間。

Tmax（造影劑可到達所有組織的時間）：代表腦組織儲存血液功能到達最大值的時間，是反應組織灌注改變和腦組織梗死的敏感指標。

影像學診斷可分為兩方面：1、圖像判斷。2、閾值法定量灌注評估。

1、圖像判斷：

對于CBF、CBV彩圖。
左邊條狀彩階表示灌注高低，從下到上，從藍到綠到紅，表示灌注從低到高的表現(xiàn)。

對于MTT、TTP彩圖。

左邊條狀彩階表示時間長短，從下到上，從藍到綠到紅，表示時間從短到長的表現(xiàn)。

正常腦組織的灌注MR表現(xiàn)：

CBV圖：皮層＞基底節(jié)﹥白質，高灌注代表CBV增加，低灌注代表CBV降低，可與對側比較。

MTT圖：白質﹥基底節(jié)﹥皮質，顏色越偏紅代表MTT延長，越偏藍代表MTT縮短，可與對側比較。

CBF=CBV/MTT。

2、閾值法定量灌注評估。

通過后處理軟件進行定量分析，見下文病例分析。

頭顱灌注成像的臨床應用：

1、腦缺血性病變

通過灌注成像分析腦血液動力學改變，以CBF、CBV及MTT、TTP的變化來評價早期缺血性腦卒中患者梗死區(qū)、腦血流低灌注區(qū)及缺血半暗帶區(qū)。

腦卒中患者缺血加重過程：腦血管主干供血失代償，由側支循環(huán)代償為主要代償機制，而側支路徑迂曲距離長，導致TTP延長或TTP、MTT均延長，CBF下降、CBV正?；蜉p度升高（Ⅰ期）當腦局部灌注壓下降時，腦組織可以通過一定的自我調(diào)節(jié)機制使局部血管床擴張以增加血容量來代償。隨著主干血管進一步擴張，除了TTP、MTP延長外，CBF明顯下降，隨之CBV也會下降（Ⅱ期）。側支供血僅能維持細胞膜穩(wěn)定，長期的低灌注終將導致梗死（Ⅲ期）。此過程TTP最敏感，MTT次之，CBF最直接，而CBV代表一種最終代償能力。

急性腦?；蛘吣X缺血由中央的梗死區(qū)和周圍的由側支循環(huán)供血的半暗帶區(qū)構成。溶栓治療的主要目的是恢復腦缺血半暗帶區(qū)的血供。

參考2021版《中國腦卒中防治指導規(guī)范》。CBV<2.0mL/100g或rCBF<30%為梗死區(qū)。Tmax>6S或rMTT>145%為半暗帶。核心梗死區(qū)ADC<620X10﹙﹣6﹚m㎡/s。低灌注區(qū)Tmax>6s。當核心梗死區(qū)<70mL、低灌注區(qū)/核心梗死區(qū)（不匹配率）>1.8，提示適合動脈內(nèi)治療 。不匹配率：彌散——灌注不匹配率，通過影像學區(qū)分核心梗死區(qū)和缺血半暗帶。

灌注成像技術能發(fā)現(xiàn)早期腦缺血區(qū)及其血液動力學改變，能在腦缺血后30min即清楚顯示缺血區(qū)。故目前主要應用于急性腦缺血病人（發(fā)病6小時以內(nèi)）或超急性腦缺血病人（發(fā)病3小時以內(nèi)）的早期診斷。

示例：DWI 與 PWI 無不匹配區(qū)域，無缺血半暗帶

急性腦卒中治療后再灌注：慢性腦缺血時腦動脈內(nèi)皮功能異常，血管自身調(diào)節(jié)能力下降，血流再灌注后血管失去收縮能力，再灌注后腦缺血區(qū)血流量快速增大。煙霧病，或者高血壓等其它風險因素可能還會發(fā)生過度灌注，甚至導致顱內(nèi)出血。

PWI可以提供必要的血液動力學參數(shù)。

通過綜合分析這些參數(shù)可以掌握組織血液供給的具體情況：

①灌注不足：MTT明顯延長，rCBV減少，rCBF明顯減少；

②側支循環(huán)信息：MTT延長，rCBV增加或正常；

③血流再灌注信息：MTT縮短或正常，rCBV增加，rCBF正?；蜉p度增加；

④過度灌注信息：rCBV與rCBF均顯著增加。

2、顱內(nèi)占位性病變

評價顱內(nèi)腫塊性病變時CBV是最有用的參數(shù)。測量CBV作為輔助指標有助于評判腦腫瘤的新生血管程度、分級和惡性度，鑒別腫瘤樣病變，監(jiān)測治療效果等。血管形態(tài)和新生程度是區(qū)分顱內(nèi)腫瘤類型、確定其生物學侵襲程度的重要依據(jù)。反映腫瘤血管化程度的活體CBV圖，可用以間接評判腫瘤新生血管。

3、其他應用

（1）缺血性腦白質疏松癥

定量 MRP顯示缺血性腦白質疏松癥病人腦白質的 rCBF 下降，而腦灰質的 rCBF 卻正常。

（2）老年癡呆

MRP在此病早期診斷中有一定的臨床作用，其血液動力學改變是功能和認識損害的表達。

（3）創(chuàng)傷性腦損傷

腦創(chuàng)傷后，腦血管發(fā)生改變導致腦缺血和進一步細胞損害，它可導致多種病理變化， MRP上腦損傷區(qū)域都可存在異常的 CBV 。

（4）腦靜脈或硬腦膜竇血栓

MR PWI 能顯示腦組織的靜脈性充血鑒別累及可恢復組織的病理生理類型， CBV 正常， MTT 延長，提示受累的腦組織具有可恢復性，可指導臨床治療。

（5）腫脹性脫髓鞘病變

TDLs 好發(fā)于腦白質中央，可強化，灶周水腫，有占位效應和中央壞死。MRP 可鑒別 TDLs 和顱內(nèi)腫瘤。

以下總結臨床上常見疾病的灌注表現(xiàn)，僅供參考：

高灌注：病毒性腦炎（急性期）、急性腦卒中治療后再灌注、線粒體腦肌病伴乳酸血癥和卒中樣發(fā)作（MELAS）、自身免疫性腦炎（急性期）、轉移瘤、高級別膠質瘤、動脈瘤、動靜脈畸形、癲癇發(fā)作（發(fā)作期）等。

低灌注：急性腦卒中、克雅氏?。–JD）、淋巴瘤、炎性脫髓鞘（如炎性假瘤）、低級別膠質瘤、腦膿腫（有時膿腫壁可以表現(xiàn)為稍高灌注）、癲癇發(fā)作（發(fā)作間期）等。

三、掃描及后處理技術：（西門子磁共振）

1、DSC：動態(tài)磁敏感對比增強，對比劑首過（第一次通過）灌注成像。

對比劑第一次通過期間，主要存在于血管內(nèi)，血管外極少，血管內(nèi)外濃度梯度最大，信號變化受彌散因素影響小，能反應組織的血液灌注情況。根據(jù)造影劑第一次通過局部腦組織引起的信號強度變化和時間的關系，可以繪制信號強度一時間曲線，想據(jù)信號強度—時間曲線可獲得部分的血流動力學參數(shù)的相對值，并可通過后處理工作站制成各種血流動指標圖像。

掃描：

序列：ep2d_perf_p2

參數(shù)卡Contrast（對比度）卡中Dynamic（動態(tài)的）設置Measurements（采集次數(shù)），一般設置50或60的掃描期相。

Measurements參數(shù)的下方Pauseafter meas.選項，我們設成5（前5期不打藥）即平掃完5期后暫停掃描，后方的時間即暫停時間，此時間給我們做打藥準備，準備好后同時按掃描與注射造影劑按鈕。速率4-5ML/S，正常人體體重系數(shù)劑量，等速率20ML生理鹽水。

具體參數(shù)運用可參考前文磁共振參數(shù)卡——Contrast(對比度)卡的運用。

掃描定位、范圍按照頭顱軸位平掃即可。

后處理

步驟：

（1）啟動后處理軟件并調(diào)入圖像：

在Applicatione中選擇Perfusion(MR)軟件打開。

進入軟件

在Perf MR軟件中，進入Local找到要進行后處理的患者，在序列欄中選擇ep2d_ perf_p2序列，左鍵雙擊鼠標，或將序列拖到軟件中。此時圖像調(diào)入軟件。

（2）計算機計算轉換。有兩種計算方法：a、自動全局計算，b、選擇區(qū)域計算。可根據(jù)診斷需求選擇計算方式。

a、自動計算

在軟件右下角，我們勾選Local AIF，帶有計算器圖標這個按鍵會變亮，點擊后就會自動進行計算，生成灌注圖像，ALL_Maps就是生成所有圖。

生成的灌注圖像會出現(xiàn)在下方，左下角提示圖像類型，例：下圖為relMTT。

使用小鍵盤上面的翻動序列可以瀏覽TTP圖，CBF圖等。

我們也可以自定義計算生成我們想生成的圖像，點擊Protocol，選擇Edit

彈出對話框中可以選擇我們想要生成的圖像，進行勾選，然后點擊Save AS保存。

我們自定義的圖像選擇會出現(xiàn)下拉參數(shù)中，選擇后點擊計算就可獲得我們想要的圖像。

b、手動選擇區(qū)域計算

首先需要把右下角的Local AIF勾選取消，然后點擊紅色框內(nèi)按鍵。

跳出感興趣區(qū)選擇界面。

感興趣選擇要參考臨床診斷需求。

①：腦梗死患者，放置在健側。

②：腫瘤患者，放置在供血血管，或者選取離腫瘤位置近的血管（大腦前，中或后動脈上）。

選取4-5張平穩(wěn)的AIF圖：右側波浪狀曲線圖（增強曲線：動脈輸入函數(shù)）

鼠標左鍵+Ctrl選取4-5個曲線，然后點擊Step2，Set，Time Ranges（時間線）。

進入時間線：

白線代表：全層增強曲線（我們選擇的這一層面的平均曲線）

粉色線代表：平均曲線（我們選擇的幾個像素的平均曲線）

三條藍線分別代表平臺期，流入期和流出期。

放置原則：以白色曲線為參考線。第一條基線不動；第二條基線移動到開始要下降的位置（灌注開始）；第三條基線移動到上升到最高的位置（灌注結束）。

勾選Confirm Time Ranges，點擊右下角計算按鍵，生成相應灌注圖像。

（3）圖像保存

鼠標右鍵點擊生成的灌注圖像選擇Select Series整個序列，然后在上方Patient中選擇Save AS進行保存。

2、ASL：使用內(nèi)源性示蹤劑即不打藥，利用動脈血中的水質子自旋標記技術。

掃描：

序列：ASL_3D_tra_iso

參數(shù)PDL的運用，如果用反轉脈沖式方法做ASL，這個參數(shù)應該等于Inversion Time即TI（血液的T1值），在3.0T場強下，血液的T1值約為1650ms。每個人的血流速度都是不一樣的，隨著年齡的增長也會伴隨不同程度血管退變。研究不同腦部病變，PLD的選擇也是不同的。如果我們研究的是腦血管病變特別是一些慢性腦血管病變時往往需要我們采用兩個不同的 PLD ，短的 PLD 更容易發(fā)現(xiàn)大血管狹窄所導致的灌注行為異常，而長的 PLD 則能更準確的評價實際灌注水平的改變，而且通過對比兩個不同 PLD 的 ASL 灌注 CBF 圖像我們也能更好的評價灌注代償或說儲備水平，這對于判斷預后和卒中預防有重要的臨床意義。

PLD 的選擇也是一把雙刃劍，短的 PLD 可能會過高估計低灌注的范圍，但過長的 PLD 也會因為標記的血液發(fā)生弛豫而導致 ASL 灌注圖像信噪比下降。

3.0T中推薦PLD時間：

顱內(nèi)占位性病變患者 2000ms

顱內(nèi)血管性導致的卒中性腦?；颊?1800ms 和 2200ms（或 1650ms 和2500ms）

后處理：

步驟

（1）mosac處理，Perfusion_Weighted序列拆分。在本地數(shù)據(jù)庫里選中Perfusion_Weighted，然后依次點擊Applications-Mosaic-Split to one Series這時圖像會自動儲存一組新的序列。

（2）創(chuàng)建快捷ASL窗寬窗位

a、Exam卡最上面工具欄Option，選擇Configuration

b、鼠標左鍵雙擊打開Configuration，選擇Viewing

c、鼠標左鍵雙擊打開Configuration，選擇Viewing,繼續(xù)選擇第三列工具Evaluation General，新建ASL窗，設置Width 1200 Center 400，保存。

（3）View卡瀏覽圖像時選擇ASL

將上述拆分好的ASL PerfusionWeighted 的圖像裝載到Viewing卡，在最上排工具欄選擇imageWindowing ASL即可得到定性CBF圖

（4）圖像轉化JPG傳圖處理

在本地數(shù)據(jù)庫里選中已拆分好的新序列，依次點擊Applications-DICOM TOOLS-Save as RGB，這時系統(tǒng)會自動生成一組RGB格式的新序列，完成后即可進行網(wǎng)絡傳送。