CN111543973A - 一种基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，所述方法包括步骤：在标记区域施加180度脉冲，在经过t时间后，在成像层面采用快速序列采集信号，得到第一次扫描的图像信号；在标记区域施加180度脉冲，在经过t+(n‑1)*m时间后，在成像层面采用快速序列采集信号，得到第n次扫描的图像信号，其中n大于等于3；根据所述n次扫描的图像信号构建图像信号强度‑时间曲线；对所述图像信号强度‑时间曲线进行计算获取脑灌注参数。本发明不需要进行标记和未标记两次扫描，从而减轻了对运动的敏感性；射频能量沉积就会很小；可以生成血容量、血流量、平均转运时间、到达时间等脑灌注参数。

Description

一种基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像 方法

技术领域

本发明涉及磁共振序列领域，特别涉及一种基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法。

背景技术

磁共振灌注加权成像是利用内源性或者外源性对比剂来测量正常或者病变组织内毛细血管床内的血流量、血容量等一些列参数。外源性对比剂一般为磁共振常用的顺磁性对比剂，例如钆类造影剂，这类物质在血液内可以缩短血液的t2和t2^*时间，从而导致在t2和t2^*加权像上毛细血管血管和邻近的组织信号会降低，信号降低的程度和血管内造影剂的含量呈正比，从而可以计算出单位体积组织内的血容量和血流量等参数。

基于内源性对比剂的方法即动脉自旋标记法(arterial spin labeling,ASL)，该技术是用一个180°脉冲标记成像层面近心端动脉血管内的血液，这部分血液流入成像层面时会与层面内质子发生能量交换，也就是说成像层面内的质子会部分地被饱和，从而导致成像时信号下降。信号下降的程度和流入成像层面的血流灌注量呈正比。然后在相同的层面再做一次对比扫描，这次扫描则不施加标记脉冲。同一层面的两次扫描相减，就可以得到信号下降的量。由于一次扫描中，两者差距较小，所以需要在同一层面多次扫描，以提高信噪比。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，旨在解决现有基于内源性对比剂的动脉自旋标记技术仅能得到脑血流量参数，且其射频能量偏高、对运动非常敏感的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其中，包括步骤：

在标记区域施加180度脉冲，在经过t时间后，在成像层面采用快速序列采集信号，得到第一次扫描的图像信号；

在标记区域施加180度脉冲，在经过t+(n-1)*m时间后，在成像层面采用快速序列采集信号，得到第n次扫描的图像信号，其中n大于等于3；

根据所述n次扫描的图像信号构建图像信号强度-时间曲线；

对所述图像信号强度-时间曲线进行计算获取脑灌注参数。

所述基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其中，所述标记区域与成像层面的距离为固定值。

所述基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其中，所述时间t为1-10s。

所述基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其中，所述m为0.5-10s。

所述基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其中，所述脑灌注参数包括脑血流参数，血容量参数、血流量参数、平均转运时间参数和到达时间参数。

所述基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其中，包括步骤：

在标记区域施加180度脉冲，在经过1.0s后，在成像层面采用平面回波成像采集信号，得到第一次扫描的图像信号；

在标记区域施加180度脉冲，在经过1.5s后，在成像层面采用平面回波成像采集信号，得到第二次扫描的图像信号；

在标记区域施加180度脉冲，在经过2.0s后，在成像层面采用平面回波成像采集信号，得到第三次扫描的图像信号；

依次类推，在标记区域施加180度脉冲，在经过1.0+(n-1)*0.5s后，在成像层面采用平面回波成像采集信号，得到第n次扫描的的图像信号；

根据所述n次扫描的的图像信号构建图像信号强度-时间曲线；

对所述图像信号强度-时间曲线进行计算获取脑灌注参数。

有益效果：本发明提供了一种基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，通过改变每次采集时的延迟时间来获得图像信号强度-时间曲线，然后根据所述图像信号强度-时间曲线来计算得到脑灌注的各种参数。与现有基于内源性对比剂的动脉自旋标记技术相比较，本发明不需要进行标记和未标记两次扫描，从而减轻了对运动的敏感性；本发明不需要使用长时间标记或者多个标记脉冲来达到稳定状态，所以射频能量沉积就会很小；现有基于内源性对比剂的动脉自旋标记技术只能产生脑血流参数图，而本发明可以生成血容量(CBV)、血流量(CBF)、平均转运时间(MTT)、到达时间(AT)等参数。

附图说明

图1为本发明一种基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法较佳实施例的流程图。

图2为本发明待测组织部位的标记结构示意图。

图3为本发明构建的图像信号强度-时间曲线图。

具体实施方式

本发明提供一种基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

当采用外源性对比剂进行磁共振灌注加权成像时，其存在以下缺点：需要对比剂，这会对肾功能欠佳的病人带来损害；因为脑灌注要测量的是毛细血管床内的血容量和血流量等参数，这就需要外源性对比剂要以团注的方式通过脑区而不进入脑组织，实际操作中，由于很多病人，尤其是老年人血管比较脆弱，无法做到快速注射造影剂，所以外源性对比剂通过脑区的时间变长，从而导致造影剂会通过损坏的血脑屏障进入脑组织，就会造成测量结果的不准确；当采用外源性对比剂时，其测量结果受外源性对比剂注射的剂量，速度和病人的血流速度的影响比较大；因为是使用外源性对比剂，所以由于病人大幅度头动或其他原因造成扫描失败后，无法继续扫描。

当采用内源性对比剂进行磁共振灌注加权成像时，其存在以下缺点：因为需要进行标记和未标记的两次扫描并相减，所以对运动非常敏感；内源性对比剂技术的实现方法主要有三种：第一种是脉冲式动脉自旋标记(pulsed ASL)，这种方式的缺点是从标记层面到成像层面的血液动力学状态的不稳定会影响信号强度，从而对测量结果造成明显影响；第二种是连续动脉自旋标记(continuous ASL)可以保证信号的稳定性，但是连续的180度脉冲会带来很高的射频能量的沉积；第三种方式假性连续动脉自旋标记(pseudoContinuous ASL)，这种方式部分避免了上述两种方式的缺点，标记脉冲之间的间隔时间加长，但是仍存在射频能量偏高的问题，在3T以上的磁共振系统会更加明显；目前内源性对比剂技术只能得到脑血流量(CBF)的定量，相对于外源性对比剂技术，参数种类较少，无法得到平均转运时间(MTT)、到达时间(AT)等参数。

基于现有技术所存在的问题，本发明实施例提供了一种基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，如图1所示，其包括步骤：

S10、在标记区域施加180度脉冲，在经过t时间后，在成像层面采用快速序列采集信号，得到第一次扫描的图像信号；

S20、在标记区域施加180度脉冲，在经过t+(n-1)*m时间后，在成像层面采用快速序列采集信号，得到第n次扫描的图像信号，其中n大于等于3；

S30、根据所述n次扫描的图像信号构建图像信号强度-时间曲线；

S40、对所述图像信号强度-时间曲线进行计算获取脑灌注参数。

在本实施例中，以图2所示待测组织部位为例，在图2待测组织部位的下端方形区域(标记区域)施加180度脉冲，经过给定的延迟时间t之后，在图2待测组织部位的上端方形区域(成像层面)进行第一次数据采集，得到第一次扫描的图像信号，若所述图像信号的信噪比较低，则可以多重复几次扫描；在完成第一次扫描之后，进行第二次扫描，按照预设的增量(2-1)*m增加延迟时间，重复第一次扫描的过程，依照此方法依次完成扫描前设定的延迟时间t+(n-1)*m，扫描完成后，可以根据每个延迟时间的图像信号强度得到相应的图像信号强度-时间曲线，根据所述图像信号强度-时间曲线可以计算得到脑灌注参数。

本实施例通过改变每次采集时的延迟时间来获得图像信号强度-时间曲线，然后根据所述图像信号强度-时间曲线来计算得到脑灌注的各种参数。与基于外源性对比剂的磁共振灌注加权成像相比较，本实施例不需要外源性对比剂，其次外源性对比剂法测量结果会受到对比剂注射剂量、速度的影响，而本实施例因为标记层面是固定的，所以可以保证每次扫描结果的稳定性。最后，外源性对比剂法由于对比剂会穿过血脑屏障进入脑组织，从而导致测量结果偏小，而本实施例则不存在这个问题，被标记的自旋会在10秒到20秒之间驰豫回到平衡状态，而不会像对比剂一样在脑组织内长时间存留。与基于内源性对比剂的磁共振加权成像相比较，本实施例不需要进行标记和未标记两次扫描，从而减轻了对运动的敏感性；本实施例不需要使用长时间标记或者多个标记脉冲来达到稳定状态，所以射频能量沉积就会很小；现有基于内源性对比剂的动脉自旋标记技术只能产生脑血流参数图，而本实施例可以生成血容量(CBV)、血流量(CBF)、平均转运时间(MTT)、到达时间(AT)等参数。

在一些实施方式中，所述标记区域与成像层面的距离为固定值，所述标记脉冲和成像层面的信号采集之间的延迟时间是变化的。

在一些实施方式中，所述时间t为1-10s，但不限于此；所述m为0.5-10s，但不限于此。

在一些实施方式中，所述脑灌注参数包括脑血流参数，血容量参数、血流量参数、平均转运时间参数和到达时间参数，但不限于此。

在一些具体的实施方式中，所述基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其中，包括步骤：在标记区域施加180度脉冲，在经过1.0s后，在成像层面采用平面回波成像采集信号，得到第一次扫描的图像信号；在标记区域施加180度脉冲，在经过1.5s后，在成像层面采用平面回波成像采集信号，得到第二次扫描的图像信号；在标记区域施加180度脉冲，在经过2.0s后，在成像层面采用平面回波成像采集信号，得到第三次扫描的图像信号；依次类推，在标记区域施加180度脉冲，在经过1.0+(n-1)*0.5s后，在成像层面采用平面回波成像采集信号，得到第n次扫描的的图像信号；根据所述n次扫描的的图像信号构建图像信号强度-时间曲线；对所述图像信号强度-时间曲线进行计算获取脑灌注参数。

在本实施例中，整个采集过程显示的就是标记后的血液进入扫描层面到离开扫描层面整个过程中的信号变化情况，这就与外源性对比剂技术造影剂进入扫描层面直至流出扫描层面的过程类似。随着标记的血液开始进入扫描层面，采集到的信号开始下降，直至下降到最小值。然后标记的血液逐渐离开扫描层面，并且纵向磁化的恢复，采集到的图像信号强度逐渐变高，以n＝12为例，得到的图像信号强度-时间曲线如图3所示。在采集从第一次之后，根据设定的增量，以后每次采集都增加一定的延迟时间，如图3所示，在图中每次增量是0.5秒，则每次延迟时间都增加0.5秒。在划定感兴趣区之后，每个延迟时间对应的图像就可以生成图像信号强度-时间曲线，根据所述图像信号强度-时间曲线可以计算相应的灌注参数。

综上所述，本发明提供的一种基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，通过改变每次采集时的延迟时间来获得图像信号强度-时间曲线，然后根据所述图像信号强度-时间曲线来计算得到脑灌注的各种参数。与现有基于内源性对比剂的动脉自旋标记技术相比较，本发明不需要进行标记和未标记两次扫描，从而减轻了对运动的敏感性；本发明不需要使用长时间标记或者多个标记脉冲来达到稳定状态，所以射频能量沉积就会很小；现有基于内源性对比剂的动脉自旋标记技术只能产生脑血流参数图，而本发明可以生成血容量(CBV)、血流量(CBF)、平均转运时间(MTT)、到达时间(AT)等参数。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其特征在于，包括步骤：

在标记区域施加180度脉冲，在经过t时间后，在成像层面采用快速序列采集信号，得到第一次扫描的图像信号；

在标记区域施加180度脉冲，在经过t+(n-1)*m时间后，在成像层面采用快速序列采集信号，得到第n次扫描的图像信号，其中n大于等于3；

根据所述n次扫描的图像信号构建图像信号强度-时间曲线；

对所述图像信号强度-时间曲线进行计算获取脑灌注参数。

2.根据权利要求1所述基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其特征在于，所述标记区域与成像层面的距离为固定值。

3.根据权利要求1所述基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其特征在于，所述时间t为1-10s。

4.根据权利要求3所述基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其特征在于，所述m为0.5-10s。

5.根据权利要求1所述基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其特征在于，所述脑灌注参数包括脑血流参数，血容量参数、血流量参数、平均转运时间参数和到达时间参数。

6.根据权利要求1所述基于动脉自旋标记的可变延迟时间的脑灌注加权成像方法，其特征在于，包括步骤：

在标记区域施加180度脉冲，在经过1.0s后，在成像层面采用平面回波成像采集信号，得到第一次扫描的图像信号；

在标记区域施加180度脉冲，在经过1.5s后，在成像层面采用平面回波成像采集信号，得到第二次扫描的图像信号；

在标记区域施加180度脉冲，在经过2.0s后，在成像层面采用平面回波成像采集信号，得到第三次扫描的图像信号；

依次类推，在标记区域施加180度脉冲，在经过1.0+(n-1)*0.5s后，在成像层面采用平面回波成像采集信号，得到第n次扫描的的图像信号；

根据所述n次扫描的的图像信号构建图像信号强度-时间曲线；

对所述图像信号强度-时间曲线进行计算获取脑灌注参数。

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