관류 MRI

Perfusion MRI
관류 MRI
Tmax by MRI perfusion in cerebral artery occlusion.jpg
왼쪽 중뇌동맥이 막힌 경우 페넘브라에서 최대까지의 시간 흐름(Tmax)이 지연되는 MRI 관류.
목적MRI를 통한 관류 스캔

관류 MRI 또는 관류 가중 영상촬영(PWI)은 특정 MRI 시퀀스를[which?] 사용하여 관류 스캔을 하는 것이다. 그런 다음 획득한 데이터를 후처리하여 BV(혈액량), BF(혈류량), MTT(평균 전달 시간), TTP(피크 시간)와 같이 서로 다른 파라미터를 가진 관류 지도를 얻는다.

임상용도

뇌경색에서는 페넘브라가 관류를 감소시켰다.[1] 다른 MRI 염기서열인 확산가중 MRI는 이미 괴사된 조직의 양을 추정하며, 따라서 이 염기서열의 조합은 혈전분해 및/또는 혈전절제술에 의해 회복 가능한 뇌 조직의 양을 추정하는 데 사용될 수 있다.[1]

시퀀스

관류 MRI에는 다음과 같은 3가지 주요 기술이 있다.

또한 인트라복셀의 일관성 없는 움직임과 같은 확산 MRI 모델도 관류 포획을 시도한다고 주장할 수 있다.

동적 민감도 대비

동적 감수성 대비 MR 영상(DSC-MRI 또는 단순 DSC)에서는 가돌리늄 조영제(GD)를 주입(대개 정맥주사)하고 고속 T2* 가중치 영상의 시계열을 획득한다. 가돌리늄은 조직을 통과함에 따라 인근 양자의 T2* 감소를 유도한다. 관측된 신호 강도의 감소는 국소 Gd 농도에 따라 달라지며, 관류 대용물로 간주될 수 있다. 그런 다음 획득한 시계열 데이터를 후처리하여 BV(혈액량), BF(혈류량), MTT(평균 전달 시간), TTP(피크 시간)와 같이 서로 다른 파라미터를 가진 관류 지도를 얻는다.

동적 조영 증강 이미지

DCE(Dynamic Contrast-Enhanced) 영상은 혈액에서 조직 및 혈액 볼륨으로의 이동과 같은 생리학적 조직 특성에 대한 정보를 제공한다. 이것은 일반적으로 혈액에서 조직으로 조영제가 어떻게 이동하는지를 측정하는 데 사용된다. 조영제의 농도는 혈관에서 조직의 세포외 공간(세포막을 통과하지 않음)으로 지나가고 혈관으로 돌아갈 때 측정된다.[5][6]

DCE-MRI에 사용되는 조영제는 가돌리늄 기반인 경우가 많다. 가돌리늄(Gd) 조영제(일반적으로 가돌리늄 이온 첼레이트)와의 상호작용은 물 양성자의 이완 시간을 감소시키므로 가돌리늄 주입 후 획득한 영상은 T1 가중치 영상에 더 높은 신호를 표시하여 해당 물질의 존재를 나타낸다. PET 영상촬영과 같은 일부 기법과는 달리 조영제가 직접 영상화되는 것이 아니라 물 양성자에 대한 간접적인 효과에 의해 발생한다는 점에 유의해야 한다. DCE-MRI 검사의 일반적인 절차는 T1-가중 MRI 스캔(가돌리늄 없음)을 획득한 다음 추가 T1가중치 스캔 전에 가돌리늄을 주입(일반적으로 0.05–0.1 mmol/kg 용량으로 정맥 볼루스로서)하는 것이다. DCE-MRI는 조영제 주입을 위해 일시 중지 또는 중단 없이 획득할 수 있으며 선호도에 따라 시간 분해능이 다를 수 있다. 즉, 더 빠른 영상촬영(이미징 볼륨당 10초 미만)은 조영제의 약동학(PK) 모델링은 가능하지만 가능한 영상 분해능은 제한할 수 있다. 느린 시간 분해능은 보다 상세한 영상을 허용하지만, 신호 강도 곡선 형태만 보는 것으로 해석이 제한될 수 있다. 일반적으로 DCE-MRI 영상 복셀에서 지속적으로 증가된 신호 강도(T1 감소와 Gd 상호작용 증가에 대응함)는 Gd가 혈관 외 공간으로 누출된 종양 조직의 투과성 혈관 특성을 나타낸다. 건강한 세포나 세포 밀도가 높은 조직에서는 가돌리늄이 세포막을 통과할 수 없기 때문에 혈관을 빠르게 재진입한다. 세포 밀도가 낮은 손상된 조직이나 조직에서 가돌리늄은 세포외 공간에 더 오래 머무른다.

DCE-MRI에서 가돌리늄의 약동학적 모델링은 복잡하며 모델을 선택해야 한다. 플라즈마 분수의 크기와 구조, 혈관 외 공간, 투과성, 표면적, 전달 상수와 관련된 결과 파라미터 등 조직 구조를 다르게 설명하는 다양한 모델이 있다.[7] DCE-MRI는 또한 T1(기술적으로 조영 스캔의 일부가 아니며 독립적으로 획득할 수 있음)과 가돌리늄 곡선 아래 (IAGUC, 주입부터의 시간(초기) 영역(즉, IAGC60)과 같은 모델 독립적 매개변수를 제공할 수 있으며, 이는 보다 재현 가능한 것일 수 있다.[8] 일부 약동학 모델에는 T1의 정확한 측정이 필요하며,[9] 이 방법은 본질적으로 정량적이지는 않지만, 다양한 흥분 펄스 플립 각도의 2개 사전 가돌리늄 영상에서 추정할 수 있다.[10] 일부 모델에는 동맥 입력 기능에 대한 지식이 필요하며, 이는 환자별로 측정하거나 문헌에서 모집단 함수로 취할 수 있으며, 모델링에 중요한 변수가 될 수 있다.[11]

동맥 스핀 라벨 표시

동맥 스핀 라벨링(ASL)은 주입된 조영제에 의존하지 않는 대신 선택적으로 반전되거나 포화 상태에 이른 스핀 유입에서 발생하는 영상 슬라이스에서 관측된 신호 강하로부터 관류를 유추할 수 있는 장점이 있다. 여러 개의 ASL 체계가 가능하며, 이 체계는 교차 역회전 복구(FAIR)가 가장 간단하며, 이는 슬라이스 역전을 제외하고 동일한 파라미터를 두 번 획득해야 하는 것이다. 두 영상의 차이는 이론적으로 스핀 유입에서만 발생하며, '퍼퓨전 맵'으로 간주될 수 있다.

참조

  1. ^ a b Chen, Feng (2012). "Magnetic resonance diffusion-perfusion mismatch in acute ischemic stroke: An update". World Journal of Radiology. 4 (3): 63–74. doi:10.4329/wjr.v4.i3.63. ISSN 1949-8470. PMC 3314930. PMID 22468186.
  2. ^ Frank Gaillard; et al. "Dynamic susceptibility contrast (DSC) MR perfusion". Radiopaedia. Retrieved 2017-10-14.
  3. ^ Frank Gaillard; et al. "Dynamic contrast enhanced (DCE) MR perfusion". Radiopaedia. Retrieved 2017-10-15.
  4. ^ Frank Gaillard; et al. "Arterial spin labelling (ASL) MR perfusion". Radiopaedia. Retrieved 2017-10-15.
  5. ^ Paul S. Tofts. "T1-weighted DCE Imaging Concepts: Modelling, Acquisition and Analysis" (PDF). paul-tofts-phd.org.uk. Retrieved 22 June 2013.
  6. ^ Buckley, D.L., Sourbron, S.P. (2013). "Classic models for dynamic contrast enhanced MRI". NMR in Biomedicine. 26 (8): 1004–27. doi:10.1002/nbm.2940. PMID 23674304. S2CID 20718331.
  7. ^ Tofts, PS; Buckley, DL (1997). "Modeling tracer kinetics in dynamic Gd-DTPA MR imaging". Journal of Magnetic Resonance Imaging. 7 (1): 91–101. doi:10.1002/nbm.2940. PMID 9039598. S2CID 20718331.
  8. ^ Miyazaki, Keiko; Jerome, Neil P.; Collins, David J.; Orton, Matthew R.; d’Arcy, James A.; Wallace, Toni; Moreno, Lucas; Pearson, Andrew D. J.; Marshall, Lynley V.; Carceller, Fernando; Leach, Martin O.; Zacharoulis, Stergios; Koh, Dow-Mu (15 March 2015). "Demonstration of the reproducibility of free-breathing diffusion-weighted MRI and dynamic contrast enhanced MRI in children with solid tumours: a pilot study". European Radiology. 25 (9): 2641–50. doi:10.1007/s00330-015-3666-7. PMC 4529450. PMID 25773937.
  9. ^ Fram, EK; Herfkens, RJ; Johnson, GA; Glover, GH; Karis, JP; Shimakawa, A; Perkins, TG; Pelc, NJ (1987). "Rapid calculation of T1 using variable flip angle gradient refocused imaging". Magnetic Resonance Imaging. 5 (3): 201–08. doi:10.1016/0730-725X(87)90021-X. PMID 3626789.
  10. ^ Cheng, K; Koeck, PJ; Elmlund, H; Idakieva, K; Parvanova, K; Schwarz, H; Ternström, T; Hebert, H (2006). "Rapana thomasiana hemocyanin (RtH): comparison of the two isoforms, RtH1 and RtH2, at 19A and 16A resolution". Micron (Oxford, England : 1993). 37 (6): 566–76. doi:10.1016/j.micron.2005.11.014. PMID 16466927.
  11. ^ Calamante, Fernando (October 2013). "Arterial input function in perfusion MRI: A comprehensive review". Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. 74: 1–32. doi:10.1016/j.pnmrs.2013.04.002. PMID 24083460.