動態(tài)磁敏感對比增強(Dynamic Susceptibility Contrast, DSC) 灌注成像技術(shù)是磁共振灌注成像方法之一，用于評估中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變，能夠為臨床提供多種量化參數(shù)，有較高的臨床和科研價值，本期我們?yōu)榇蠹医榻B相關(guān)內(nèi)容。

什么是灌注？

     生理意義的灌注是指血液流過毛細血管床并進入組織間隙帶來O2和營養(yǎng)物質(zhì)運走CO2和乳酸等代謝產(chǎn)物的過程，包含了物理流動和物質(zhì)交換兩方面；影像學(xué)灌注關(guān)注于該物理流動過程，通過影像手段監(jiān)測內(nèi)/外源性示蹤物質(zhì)隨血流的信號變化得到血流動力學(xué)參數(shù)，如流量（BF），容量(BV)，時間(MTT)，血管滲透性（PS）等。影像學(xué)灌注可以通過多種成像手段和方式來實現(xiàn)，我們將在后續(xù)的文章中給大家一一介紹。

磁共振灌注成像技術(shù)分類

1、對比劑增強灌注：

*DSC (dynamic susceptibility contrast)    

 T2*-based acquisition

*DCE (dynamic contrast enhancement)   

 T1-based acquisition 

2.非對比劑增強灌注：

*ASL (arterial spin labeling) 

*IVIM-DWI ( intravoxel incoherent motion–DWI)

那我們來看看本期主題DSC的相關(guān)技術(shù)介紹

    DSC屬于首過法灌注成像，靜脈團注順磁性對比劑，當血腦屏障完整時，首次通過腦組織的對比劑僅限于血管內(nèi)而未向血管外間隙擴散，符合單室模型，限于血管內(nèi)的順磁性對比劑會在局部產(chǎn)生微觀尺度上的磁敏感梯度，引起周圍組織弛豫率增加，信號強度下降。快速成像技術(shù)GRE-EPI序列有足夠高的時間分辨率來探測組織信號的快速變化，生成時間信號強度曲線，進一步通過信號強度、弛豫率及對比劑濃度之間的關(guān)系（如下圖），得到時間-對比劑濃度曲線，即組織反應(yīng)函數(shù)，用于去卷積計算。

      上圖左側(cè)為快速動態(tài)掃描得到的時間信號強度曲線，橫坐標為時間，縱坐標為信號強度。當對比劑通過腦組織，會縮短周圍組織的T2*值，導(dǎo)致信號下降（即圖示中快速下降的階段），T2*值越短，信號越低，隨后負性增強衰退，信號逐步恢復(fù)；經(jīng)過圖下數(shù)學(xué)公式的轉(zhuǎn)換，就可以得到上圖右側(cè)腦組織的時間-對比劑濃度曲線。公式中C(t)為組織反應(yīng)函數(shù)，即腦組織內(nèi)時間-對比劑濃度曲線，k為常數(shù)，R2*是弛豫率，?R2*是組織通過對比劑時弛豫率的變化，弛豫率的變化和信號強度之間的變化呈指數(shù)型關(guān)系。

     上圖去卷積公式中，C(t)為組織反應(yīng)函數(shù)，AIF是動脈輸入函數(shù)（通過顱內(nèi)動脈繪制感興趣區(qū)生成），R(t)是剩余函數(shù)（Residue function），CBF是腦血流量，其中CBF及R(t)為未知量，通過C(t）和AIF的去卷積得到。R（t）函數(shù)的積分即曲線下的面積代表對比劑通過組織的平均時間（MTT)。最后通過中央容積定律CBV = CBF*MTT，CBV也可以得到。

     那么DSC為什么可以用于神經(jīng)系統(tǒng)灌注掃描呢？主要是因為我們顱腦內(nèi)存在一個特殊結(jié)構(gòu)：血腦屏障（Blood brain barrier  BBB）

血腦屏障：

·是一種高度選擇性的滲透性屏障 

·在大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)中把細胞外液和循環(huán)血液分開 

·是一層緊密結(jié)合在一起的內(nèi)皮細胞 

 物質(zhì)不能從血流中排出 ；

 O2 , CO2 和一些小分子可以通過

血腦屏障功能：

·防止異物進入

·提供對身體其他部位激素和神經(jīng)遞質(zhì)的保護 

·維持大腦穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境 

在健康人中，大分子對比劑不能通過BBB

血腦屏障破壞的原因：

·高血壓 ·創(chuàng)傷、缺血、炎癥和壓力 ·腫瘤 ·感染 ·高滲性 ·微波 ·電離輻射

如果BBB受損，則會導(dǎo)致灌注曲線不同。

急性缺血性腦卒中：

下方病例為發(fā)病后2小時MRI，常規(guī)圖像僅見左側(cè)基底節(jié)區(qū)梗塞灶，DSC提示左枕葉灌注異常，與對側(cè)正常區(qū)域相比，TTP、MTT明顯延長，rCBV也有下降，24小時后證實。DWI所示擴散受限區(qū)域范圍較小，為不可逆區(qū)域（梗死核心區(qū)），DSC 反映的灌注減低范圍較大，二者之差為對“缺血半暗帶”有提示意義。   

                               DSC&腦卒中       

原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤（PCNSL)與膠質(zhì)母細胞的鑒別：

DSC&PCNSL

     上圖中可見，左側(cè)顳葉一不規(guī)則形腫塊，T1WI增強掃描病變明顯強化，T2WI呈高-等混雜信號，DWI輕度受限，DSC呈“低灌注”，符合淋巴瘤的特征。

     這些有意思的臨床病例是怎樣做出來的呢？我們下面將會一步一步和大家一起來看看如何進行頭顱DSC掃描，包括：

*線圈選擇

*掃描序列

*定位方法

*掃描方法及注意事項

*后處理

*灌注相關(guān)參數(shù)

1.8通道頭線圈（Sense-Head 8，Achieva）;

2.8或16通道神經(jīng)血管線圈

（Sense NV 8/16，Achieva）;                    

3.HST頭線圈（Sense HST，Multiva）;         

4.dStream頭線圈

（dS Head，Ingenia/Ingenia CX）             

掃描卡片位置：

原始卡片(Philips)→Head→Brain→Perfusion；

文件夾內(nèi)包含了對比劑增強灌注及非對比劑增強灌注，紅色框內(nèi)的序列均可適用于對比劑增強灌注，最常用的為FE_EPI。    

      對于成像過程，我們使用對T2*非常敏感的脈沖序列，例如FE-EPI or PRESTO由于血流速度快，血液通道短，動態(tài)序列需要具有小于2秒的高時間分辨率。     

      對比劑具有順磁性，導(dǎo)致T2*信號衰減增加，從而使得FE-EPIor PRESTO圖像上的信號丟失。

       我們以FE_EPI為例，來看看掃描的相關(guān)參數(shù):

       ①FE_EPI是一個動態(tài) T2* 2D 梯度回波 EPI single-shot序列

       ②Single shot EPI可以減少掃描時間，提高對T2*效應(yīng)的敏感度 

       ③最短TR提高時間分辨率；但也需要適當長的時間來減少T1效應(yīng) 

       ④TE足夠長采集T2*-weighting: 

          ?25-35 ms at 3.0T 

          ?40-45 ms at 1.5T 

       ⑤大的EPI factor 引起明顯 water fat shift (WFS) 

       ⑥SPIR 壓脂減少WFS

      ⑦40 dynamics動態(tài)采集總掃描時間足夠長，可以測量' wash-in' 和 'wash-out'

擺位注意事項：

*必須佩帶防噪耳塞或耳機，以保護聽力； 

*體位：仰臥位、頭先進； 

*擺位時肩部緊貼線圈，左右居中，頭部正對前方，勿左右旋轉(zhuǎn)；同時使用防噪耳機或楔形軟墊固定頭部，必要時加放海綿墊； 

*定位中心位于眉心，激光定位燈通過眼睛時必須閉眼； 

*建議掃描時患者下頜內(nèi)收，全程閉眼； 

*由于灌注掃描造影劑注射速度較快，建議選擇肘靜脈注射給藥。

頭顱灌注掃描定位說明：

1. 顱腦灌注采用橫斷面掃描，在正中矢狀面圖像中，定位線平行于胼胝體前后角；在冠狀面和橫斷面調(diào)整位置和角度，使圖像居中對稱；

2. 灌注掃描對于磁敏感偽影非常敏感，請?zhí)崆叭コ傺馈㈨楁湹冉饘傥锲?

3. 相位編碼方向采用左右方向，以減輕磁敏感偽影。

1. 先啟動掃描，在AutoView窗口觀察，待圖像出現(xiàn)后，根據(jù)圖像質(zhì)量決定是否開始注射，如無問題，通常第3-5期開始注射造影劑；

   
   

2. 造影劑速度要求4-5ml/s，劑量0.2ml/kg，等量生理鹽水沖管；

3. 灌注對時間分辨率要求較高，每期時間應(yīng)控制在2秒以內(nèi)，即TR<2000，時間越短，分析結(jié)果越準確；

4. 一共掃描40期動態(tài)，總時間大于1分鐘，團注造影劑通過大腦大約需要10秒鐘，通常一分鐘后在體內(nèi)達到平衡。

我們以基于AIF去卷積算法為例進行講解

1.選擇灌注原始數(shù)據(jù)，鼠標右鍵選擇Neuro Perfusion軟件；

進入軟件后，可以看到界面如下圖；

2.將圖像滾動到大血管層面（eg. MCA）；

3.啟動AIF，并將AIF框放置于大血管位置，右下角將會顯示AIF內(nèi)各體素的動態(tài)曲線；

4.選擇3-6個合適的AIF曲線，右鍵選擇 Proceed；

那么問題來了，那么多的曲線，合適的AIF曲線長什么樣子呢？

AIF應(yīng)根據(jù)到達時間最早，波峰最窄，波峰兩側(cè)水平相近的標準選取，AIF越準確，分析結(jié)果越準確。

5.畫感興趣區(qū)：

右鍵選擇ROI工具，在患側(cè)病灶及對側(cè)同區(qū)域分別圈選ROI，參數(shù)結(jié)果與時間信號強度曲線實時顯示。

6.保存結(jié)果：

①截圖：Viewing→Capture；

②工具欄→Generate Series：

完成后處理，我們可以得到一些彩圖和數(shù)據(jù)，分別是：

①relCBV/NI：relative Cerebral Blood Volume or NI: Negative Integral

（相對腦血容量）：組織中的血容量，由毛細血管床的靜脈和動脈的大小控制；             

②relCBF/Index：relative Cerebral Blood Flow or Index

（相對腦血流量）：血流是指在特定時間段內(nèi)輸送到腦組織的動脈血量。 

 relCBF=  relCBV/MTT

③MTT：MeanTransitTime（血液通過一個區(qū)域的平均時間）：指對比劑隨著血流通過灌注區(qū)域的時間；

④T0：time to bolus arrival (團注到達時間)：指對比劑團注開始到到達下坡的這段時間；

⑤TTP：time to peak（達峰時間）：指從對比劑注射到引起信號強度最低點的時間；

    本期關(guān)于MR頭顱DSC的分享，如果大家有任何疑問的可以和我們一起討論喔！同時也歡迎大家給我們提出寶貴意見，謝謝大家！