Znakowanie spinu tętniczego

Znakowanie spinów tętnic (ASL), znane również jako znakowanie spinów tętnic , jest techniką obrazowania metodą rezonansu magnetycznego stosowaną do ilościowego określania perfuzji krwi mózgowej poprzez oznaczanie wody we krwi przepływającej przez mózg. ASL w szczególności odnosi się do magnetycznego znakowania krwi tętniczej poniżej lub w płytce obrazowej, bez konieczności stosowania kontrastu gadolinowego . Możliwych jest wiele schematów ASL, z których najprostszy to odzyskiwanie naprzemiennej inwersji przepływu (FAIR), które wymaga dwóch akwizycji identycznych parametrów, z wyjątkiem nasycenia poza plasterkiem; różnica między dwoma obrazami wynika teoretycznie tylko z napływających obrotów i może być uważana za „ mapę perfuzji ”. Technika ASL została opracowana przez Alana P. Koretsky'ego, Donalda S. Williamsa, Johna A. Detre i Johna S. Leigh Jr w 1992 roku.

Fizyka

Znakowanie wirowania tętnic wykorzystuje cząsteczki wody krążące w mózgu i za pomocą impulsu o częstotliwości radiowej śledzi krążenie wody we krwi w mózgu. Po pewnym czasie w mikrosekundach (wystarczającym, aby krew mogła krążyć w mózgu) rejestrowany jest obraz „etykiety”. Obraz „kontrolny” uzyskuje się również przed oznaczeniem wody we krwi. Technika odejmowania daje pomiar perfuzji. W celu zwiększenia SNR można uśrednić kolekcje obrazów kontrolnych i etykiet. Istnieją również inne specyfikacje w MRI, które mogą zwiększyć SNR, takie jak liczba cewek na głowę w MRI lub silniejsze natężenie pola (3 T jest standardem, ale 1,5 T jest zadowalające). W celu prawidłowego przeskalowania wartości perfuzji do jednostek mózgowego przepływu krwi (CBF, ml/100 g/1 min), zaleca się pozyskanie oddzielnej mapy gęstości protonowej z tymi samymi parametrami (ale dłuższym TR, aby w pełni rozluźnić wirowanie krwi) jako Dobrze. Alternatywnie, średni obraz kontrolny można wykorzystać do wygenerowania CBF, co ma miejsce w przypadku Phillips pCASL. Zwykle stosuje się również tłumienie tła w celu zwiększenia SNR. Ze względu na różne warianty każdej implementacji, zaleca się, aby duże badanie obejmujące wiele skanerów zaprojektowało protokół minimalizujący różnorodność metod odczytu używanych przez każdy skaner.

Jedno z badań wykazało, że chociaż istnieją różnice w wokselach, gdy stosowane są różne metody odczytu, średnie CBF istoty szarej są nadal porównywalne. Różnice w SNR są widoczne przy porównaniu każdego woksela, ale łącznie są nieistotne.

Ciągłe znakowanie wirowania tętniczego

W ciągłym znakowaniu wirowania tętniczego (CASL) woda we krwi jest odwracana, gdy przepływa przez mózg w jednej płaszczyźnie. CASL charakteryzuje się pojedynczym długim impulsem (około 1-3) sekund. Może to być niekorzystne w przypadku niektórych skanerów, które nie są zaprojektowane do utrzymywania tak długiego impulsu o częstotliwości radiowej i dlatego wymagałyby regulacji wzmacniacza RF . Zostało to naprawione w pseudociągłym znakowaniu wirowania tętniczego (pCASL), w którym pojedynczy długi impuls jest zastępowany wieloma (do tysiąca) impulsów milisekundowych. Prowadzi to do wyższej wydajności etykietowania. pCASL jest preferowaną implementacją ASL. Istnieją różne moduły odczytu dla pCASL, w zależności od używanego skanera, przy czym 2D pCASL jest zwykle implementowany dla wszystkich skanerów, a stos spiral 3D pCASL jest wdrażany w skanerach GE .

Pulsacyjne znakowanie wirowania tętniczego

W znakowaniu wirowania tętna (PASL) woda we krwi jest odwracana, gdy przechodzi przez płytkę do etykietowania (od 15 do 20 cm) zamiast przez płaszczyznę. Istnieją różne odmiany tej implementacji, w tym EPISTAR i PICORE oraz PULSAR. Większość skanerów została zaprojektowana tak, aby obsługiwać PASL od razu po wyjęciu z pudełka do użytku badawczego.

Selektywne pod względem prędkości znakowanie wirowania tętniczego

Selektywne pod względem prędkości znakowanie wirowania tętniczego jest strategią, która wciąż wymaga walidacji. Selektywne pod względem prędkości znakowanie wirowania tętniczego jest korzystne w populacji, w której przepływ krwi może być utrudniony (np. udar), ponieważ znakowanie zachodzi bliżej naczyń włosowatych. Pozwala to na krótsze zanikanie po etykietowaniu.

Analiza obrazów ASL

Mapy ASL można analizować głównie przy użyciu tych samych narzędzi do analizy fMRI i VBM . Opracowano wiele zestawów narzędzi specyficznych dla ASL, aby pomóc w analizie ASL, takich jak BASIL (wnioskowanie bayesowskie dla znakowania spinów tętniczych MRI), część pakietu FSL , a także zestaw narzędzi ASL Ze Wanga (przy użyciu MATLAB), aby pomóc w odejmowaniu i uśrednianiu par znakowanych/kontrolnych. Często konieczna jest wizualna kontrola jakości, aby upewnić się, że mapa perfuzji jest prawidłowa (np. prawidłowa rejestracja lub prawidłowa segmentacja materiałów innych niż mózgowe, takich jak opona twarda ) . Podejście obejmujące cały mózg / woksel można przeanalizować, rejestrując mapę ASL w przestrzeni MNI w celu porównań grupowych. Podejście do regionu zainteresowania można przeanalizować, rejestrując mapę ASL w wybranym klastrze lub atlasie , takim jak standard (taki jak atlas korowy Harvard-Oxford) lub indywidualny atlas opracowany przez oprogramowanie, takie jak FreeSurfer . Zalecaną procedurą rejestracji ASL do analizy wokselowej jest rejestracja mapy perfuzji do segmentacji istoty szarej każdego osobnika w niesztywnej procedurze.

Istota szara często wymaga większego natlenienia i jest źródłem większej aktywności mózgu w porównaniu z istotą białą . Dlatego CBF istoty szarej jest często wyższe niż CBF istoty białej. Pojedyncza wartość istoty szarej CBF jest często izolowana, aby dać szeroki przegląd różnic CBF. Istotę szarą i istotę białą CBF można zlokalizować za pomocą atlasów lub Freesurfera .

Łączność funkcjonalna ASL może być zaprojektowana z parametrami sprzyjającymi długiemu czasowi skanowania. Badania sugerują, że ASL dobrze uzupełnia wyniki fMRI stanu spoczynku, ale może mniej różnicować spoczynkowe sieci mózgowe (takie jak sieć w trybie domyślnym ).

Porównanie z fMRI

Funkcjonalny MRI (fMRI) był metodą z wyboru do wizualizacji aktywności mózgu i wykorzystuje szereg technik, które można wykorzystać do jej interpretacji. Jednak sygnał, który uzyskuje fMRI, to BOLD , który nie koreluje bezpośrednio z przepływem krwi. Z drugiej strony mózgowy przepływ krwi pozwala na chorób sercowo-naczyniowych (CVD) i zapalnych czynników ryzyka oraz zaburzeń (takich jak schizofrenia i choroba afektywna dwubiegunowa ), które mają współistniejące skutki z CVD. Obrazowanie ASL może być użytecznym narzędziem uzupełniającym fMRI i odwrotnie.

Zastosowanie kliniczne

W zawale mózgu półcień ma zmniejszoną perfuzję. Poza ostrymi i przewlekłymi chorobami nerwowo-naczyniowymi wykazano wartość ASL w guzach mózgu , epilepsji i chorobach neurodegeneracyjnych , takich jak choroba Alzheimera , otępienie czołowo-skroniowe i choroba Parkinsona .

Chociaż podstawowa forma fMRI wykorzystuje kontrast zależny od poziomu tlenu we krwi (BOLD), ASL jest inną metodą uzyskiwania kontrastu.

Przeprowadzono badania mające na celu zastosowanie ASL do obrazowania nerek, obrazowania trzustki i obrazowania łożyska. Wyzwaniem dla tego rodzaju perfuzji pozamózgowej jest ruch spowodowany oddychaniem. Ponadto segmentacja tych konkretnych narządów jest znacznie mniej rozwinięta, więc badania są prowadzone na stosunkowo małą skalę.

Bezpieczeństwo

ASL jest na ogół bezpieczną techniką, chociaż urazy mogą wystąpić w wyniku nieudanych procedur bezpieczeństwa lub błędu ludzkiego, podobnie jak w przypadku innych technik MRI.

ASL, podobnie jak inne metody MRI, generuje znaczną ilość hałasu akustycznego podczas skanowania, dlatego zaleca się stosowanie zatyczek do uszu.

Linki zewnętrzne

• mriquestions.com [1]