Диссертация (Бесконтрастная ASL-перфузия в диагностике и определении тактики лечения глиом головного мозга), страница 4

Для построения CBF-карт используют несколько маркированных иконтрольных серий и усредняют сигнал от них.ASL-перфузия имеет низкое временное разрешение, которое в сочетании снизкимSNRформируетнизкийкоэффициентконтраст/шум(CNR).Вбольшинстве экспериментов использовалось время повторения (TR) равное 2секундам. Таким образом, получение одной контрольной и одной маркированнойсерии происходит каждые 4 секунды. Обычно сбор данных длится от 5 до 10минут. Для улучшения временного разрешения используют методы turbo-ASL[116] и single-shot ASL [32]. Turbo-ASl использует более короткое TR снебольшимуменьшениемВASL-сигнала.single-shotASLиспользуетсяподавление фона для исключения сигнала от статичной ткани, при этом отпадаетнеобходимость в получении контрольных изображений.

Эти техники позволяютулучшить временное разрешение, но количественное получение сигнала являетсяболеесложным[48].ВбольшинствеслучаевиспользуетсяEPIпоследовательность из-за высокого SNR и короткого времени сканирования.ОднакоEPIподверженаартефактамвзонахповышенноймагнитнойвосприимчивости тканей, особенно в проекции основания черепа [113]. Недавно в20ASL-методику были введены быстрые трехмерные методики сбора информациидля улучшения качества получаемого изображения, обеспечения более высокогоотношения сигнал/шум и уменьшения количества артефактов.ДругимподходомдляповышенияSNRявляетсяиспользованиемногоканальной катушки для параллельного сбора изображений, что сокращаетвремя сканирования.

Хотя при параллельном сборе изображений отмечаетсяснижение SNR. В ASL-перфузии этот показатель может быть повышен прииспользовании укороченного TE в комбинации со снижением чувствительности квозникновению артефактов [113].Высокая напряженность магнитного поля улучшает не только SNR, но и Т1сигнал, что позволяет дольше измерять сигнал маркированных протонов [113].Недостатком высокой напряженности магнитного поля является высокаячувствительность к неоднородностям магнитного поля при проведении ASLперфузии [44].ПосколькуASLявляетсясубстракционнойметодикой,онаоченьчувствительна к двигательным артефактам. Были разработаны фильтры дляисключения некачественных субстракционных пар, связанных с выраженнымидвижениями или нестабильными аппаратными градиентами.Однако лучшимспособом избежать двигательных артефактов является использование быстрыхметодов сбора данных, таких как спиральное или EPI сканирование.Основным источником ошибок при количественном измерении кровотокаявляется неоднозначность времени прохождения крови по артериям от зонымаркирования до области сканирования.

Величина задержки должна подбиратьсяс учетом состояния сосудов объекта исследования, например, у пациентов сцереброваскулярнымидлительные задержки.заболеванияминеобходимоиспользоватьболее21Другой разновидностью артефактов, влияющих на точность измеренияCBF, является остаточная маркированная кровь в крупных сосудах. Этот артефактможет дать искусственно повышенные значения CBF.

Применяя биполярныеградиенты до визуализации паренхимы, можно подавить сигнал от движущейся всосудах крови. Однако из-за низкого SNR ASL-перфузии удаление любогоэлемента изображения (даже если оно находится в сосуде) может привести кснижению качества изображения. Согласно Buxton RB et al. (1998) сигнал открупных артерий можно подавить, используя EPI без необходимости применениябиполярных градиентов [18].За последние несколько лет были сделаны значительные шаги в улучшенииметодов получения изображений.

Теперь можно провести сканирование всегообъема головного мозга с использованием техники single-shot с применениемрадиочастотного возбуждения, используя сверхбыстрые 3D последовательности,такие как комбинированная последовательность градиентного и спинового эхо(GRASE) [38]. Подавление фона при помощи серии подходящих инвертирующихимпульсов позволяет увеличить сигнал маркирования в ASL-перфузии с 1% до100%, значительно увеличивая чувствительность при определении динамическихизменений кровотока [37].1.1.3. Разновидности методик ASL-перфузииНа данный момент существует 4 типа методик ASL-перфузии, которые,главным образом, отличаются способом маркирования.

CASL (непрерывноемаркирование) была первой методикой ASL-перфузии [112]. Для устраненияограничения и различных технических проблем позднее были разработаныпсевдонепрерывная ASL (pCASL), PASL (импульсное маркирование) и скоростьселективная ASL (VS-ASL) [67,81].221.1.3.1. CASL – непрерывное маркированиеCASL использует длинные РЧ-импульсы (2-4 секунды) в сочетании со срезселективным градиентом для создания намагниченности спинов артериальнойкрови, которое проводится в тонком слое немного ниже области сканирования[43,67,79,81].Эффективность маркирования CASL может зависеть от изменений скоростидвижения крови [120], что делает среднюю эффективность CASL ниже, чем PASL– 80-95% против 95%. Однако более близкое расположение области инверсии кплоскости сканирования минимизирует потерю сигнала перфузии, вызванную Т1релаксацией и незначительно компенсирует более низкую эффективностьинверсии.

CASL более чувствительна к времени транзита, однако эффективностьколичественного измерения перфузии у данной методики ниже, чем у PASL [79].Другим ограничением является необходимость дополнительного аппаратногообеспечения для передачи непрерывных радиоимпульсов, которое обычно непредоставляется с коммерческими томографами [81].1.1.3.2. PASL – импульсное маркирование в толстом слоеВ 1994 году Edelman et al. разработали первую схему PASL [33]. Вместомаркирования спинов артериальной крови при прохождении через плоскость(используется в CASL) PASL использует короткие РЧ-импульсы (5-20 мс) дляинвертирования или насыщения слоя толщиной 10-15 см – область мечения,расположеннаяпроксимальнееобластисканирования.Адиабатические23импульсы, как правило, используются для получения толстых инверсионныхслоев с острыми углами [12].

Для техники PASL также нужно учитывать наличиеMT-эффектов (эффекты переноса намагниченности), однако они значительноменьше выражены при сравнении с CASL. В первой версии PASL сиспользованием эхопланарной МР-томографии и сигнальной радиочастотнойпоследовательности (EPISTAR) инверсия была выполнена дистальнее областисканированиявконтрольнойсерии,чтовызвалоодинаковыеэффектынамагниченности в маркированной и контрольной сериях. Затем Kwong et al.(1995) [60] и Kim et al.

(1995) [58] независимо друг от друга предложилиальтернативу этому асимметричному методу маркирования. Метод получилназвание “поток с переменной инверсией-восстановлением” (FAIR). При этомподходе маркирование осуществляется с использованием неизбирательногоимпульса инверсии, а в контрольной серии используется импульс селективногоградиента.

Симметричный характер этой методики автоматически компенсируетMT-эффекты. Разработаны различные методы маркирования, которые отличаютсяпо расположению плоскости маркирования и выбору магнитно-маркированногосостояния крови в контрольных и маркированных сериях [81,113].Длябольшинства методов PASL эффективность маркирования превышает 95% [118].Из-за несовершенства краевых зон маркирующих импульсов в PASLнеобходимо обеспечивать пространственный зазор между дистальным краеммаркирующей области и плоскостью сканирования.

Это приводит образованиюзадержки – время, за которое кровь проходит данный промежуток [12,118]. Этазадержка является локальной и неизвестной величиной и может вноситьсущественный вклад в TI. Ошибки, связанные с временем задержки, могутвызывать сложности количественного определения CBF методом PASL [118].Были разработаны последовательности для снижения чувствительности ASLперфузии к времени задержки – QUIPSS II (количественное отображениеперфузии с использованием одного вычитания) и Q2TIPS (QUIPSS II с тонким Т1срезом периодической сатурации) [79].24Разработано несколько модульных модификаций последовательностей дляулучшения профиля маркирования (частотная коррекция инверсии со смещением(FOCI), скорость селективное возбуждение (VERSE)) и SNR (внутриплоскостнаяпресатурация или подавление фона) [118].1.1.3.3. pCASL – псевдонепрерывное маркированиеpCASL была введена в качестве промежуточной методики, котораяпозволяет проводить исследования с высоким SNR CASL и с более высокойэффективностью мечения PASL [120].