Etiquetage du spin artériel - Arterial spin labelling

L'étiquetage du spin artériel (ASL), également connu sous le nom de marquage du spin artériel , est une technique d' imagerie par résonance magnétique utilisée pour quantifier la perfusion sanguine cérébrale en marquant l'eau du sang lorsqu'elle circule dans le cerveau. L'ASL fait spécifiquement référence au marquage magnétique du sang artériel sous la dalle d'imagerie, sans avoir besoin de contraste au gadolinium , qui est le premier du genre en termes d'imagerie de perfusion. Plusieurs schémas d'ASL sont possibles, le plus simple étant la récupération d'inversion alternée de flux (FAIR) qui nécessite deux acquisitions de paramètres identiques à l'exception de la saturation hors tranche ; la différence entre les deux images provient théoriquement uniquement des spins entrants, et peut être considérée comme une « carte de perfusion ». La technique a été développée par John Detre, Alan P. Koretsky et ses collègues en 1992.

La physique

Le marquage du spin artériel utilise les molécules d'eau circulant avec le cerveau et, à l'aide d'une impulsion radiofréquence, suit l'eau du sang lorsqu'elle circule dans le cerveau. Après un laps de temps en microsecondes (suffisamment pour permettre au sang de circuler dans le cerveau), une image « étiquette » est capturée. Une image « témoin » est également acquise avant le marquage de l'eau du sang. Une technique de soustraction donne une mesure de la perfusion. Afin d'augmenter le SNR , des collections d'images de contrôle et d'étiquettes peuvent être moyennées. Il existe également d'autres spécifications dans l'IRM qui peuvent augmenter le SNR, comme le nombre de bobines de tête de l'IRM, ou une intensité de champ plus forte (3 T est standard, mais 1,5 T est satisfaisant). Afin d'adapter correctement les valeurs de perfusion en unités de débit sanguin cérébral (CBF, ml/100g/1 min), il est recommandé d'acquérir une carte de densité de protons distincte avec les mêmes paramètres (mais un TR plus long pour détendre complètement les spins sanguins) bien. Alternativement, l'image de contrôle moyenne peut être utilisée pour générer un CBF, ce qui est le cas pour les lectures Phillips pCASL. Habituellement, la suppression de l'arrière-plan est également appliquée pour augmenter le SNR. En raison des différentes variations de chaque implémentation, il est recommandé qu'une grande étude multi-scanner conçoive un protocole minimisant la variété des méthodes de lecture utilisées par chaque scanner.

Une étude a montré que, bien qu'il existe des différences de voxels lorsque différentes méthodes de lecture sont utilisées, les CBF moyens de matière grise sont toujours comparables. Les différences de SNR sont apparentes lorsque chaque voxel est comparé, mais collectivement, elles sont négligeables.

Étiquetage de spin artériel continu

Dans le marquage de spin artériel continu (CASL), l'eau du sang est inversée lorsqu'elle traverse le cerveau dans un seul plan. CASL est caractérisé par une seule impulsion longue (environ 1-3) secondes. Cela peut être désavantageux pour certains scanners qui ne sont pas conçus pour maintenir une impulsion radiofréquence aussi longue et nécessiterait donc des ajustements sur un amplificateur RF . Ceci est rectifié dans le marquage de spin artériel pseudo-continu (pCASL), où une seule impulsion longue est remplacée par plusieurs (jusqu'à mille) impulsions millisecondes. Cela conduit à une efficacité d'étiquetage plus élevée. pCASL est la mise en œuvre préférée de l'ASL. Il existe différents modules de lecture pour pCASL, en fonction du scanner utilisé, le pCASL 2D étant généralement implémenté pour tous les scanners et la pile de spirales pCASL 3D implémentée dans les scanners GE .

Marquage de spin artériel pulsé

Dans le marquage de spin artériel pulsé (PASL), l'eau du sang est inversée lorsqu'elle traverse une plaque de marquage (de 15 à 20 cm) au lieu d'un plan. Il existe différentes variantes de ces implémentations, notamment EPISTAR, PICORE et PULSAR. La plupart des scanners ont été conçus pour avoir le PASL prêt à l'emploi à des fins de recherche.

Marquage de spin artériel sélectif selon la vitesse

Le marquage de spin artériel sélectif en vitesse est une stratégie qui nécessite encore une validation. Le marquage de spin artériel sélectif en vitesse est avantageux dans une population où le flux sanguin peut être entravé (par exemple, un accident vasculaire cérébral), car le marquage se produit plus près des capillaires. Cela permet à la décroissance après étiquetage d'être plus courte.

Analyse des images ASL

Les cartes ASL peuvent principalement être analysées en utilisant les mêmes outils pour analyser l' IRMf et le VBM . De nombreuses boîtes à outils spécifiques à l'ASL ont été développées pour faciliter l'analyse de l'ASL, telles que BASIL (inférence bayésienne pour l'IRM de marquage du spin artériel), qui fait partie du package de neuroimagerie FSL et également la boîte à outils ASL de Ze Wang (utilisant MATLAB) pour aider à la soustraction et à la moyenne des paires marquées/contrôle. Un contrôle visuel de la qualité est souvent nécessaire pour s'assurer que la carte de perfusion est valide (comme un enregistrement correct ou une segmentation correcte de matériaux non cérébraux comme la dure-mère ). Une approche globale du cerveau/voxel peut être analysée en enregistrant la carte ASL dans l' espace MNI pour des comparaisons de groupe. Une approche par région d'intérêt peut être analysée en enregistrant la carte ASL dans un cluster sélectionné, ou un atlas , comme un standard (comme l'atlas Harvard-Oxford Cortical) ou un atlas individuel développé par un logiciel comme FreeSurfer . La procédure recommandée d'enregistrement ASL pour l'analyse par voxel consiste à enregistrer la carte de perfusion sur une segmentation de la matière grise de chaque individu dans une procédure non rigide.

La matière grise nécessite souvent plus d'oxygénation et est à l'origine de plus d'activité cérébrale que la matière blanche . Par conséquent, le CBF de la matière grise est souvent plus élevé que le CBF de la matière blanche. La valeur unique de la matière grise CBF est souvent isolée afin de donner un large aperçu des différences de CBF. La matière grise et la matière blanche CBF peuvent être localisées à l'aide d'atlas ou de Freesurfer .

La connectivité fonctionnelle ASL peut être conçue avec des paramètres propices à une longue durée de balayage. Des études suggèrent que l'ASL complète bien les résultats de l'IRMf à l'état de repos, mais peut moins différencier les réseaux cérébraux au repos (tels que le réseau en mode par défaut ).

Comparaison avec l'IRMf

L'IRM fonctionnelle (IRMf) a été la modalité de choix pour visualiser l'activité cérébrale et tire parti d'une gamme de techniques qui peuvent être utilisées pour l'interpréter. Cependant, le signal que l'IRMf acquiert est un signal BOLD , qui n'est pas directement corrélé avec le flux sanguin. Par contre, le flux sanguin cérébral le fait, ce qui permet l' analyse des maladies cardiovasculaires (MCV) et des facteurs de risque inflammatoires , ainsi que des troubles (tels que la schizophrénie et le trouble bipolaire ) qui ont des effets comorbides avec les MCV. L'imagerie ASL peut être un outil utile pour compléter l'IRMf et vice versa.

Utilisation clinique

Dans l'infarctus cérébral , la pénombre a diminué la perfusion. Outre les maladies neurovasculaires aiguës et chroniques, l'intérêt de l'ASL a été démontré dans les tumeurs cérébrales , l' épilepsie et les maladies neurodégénératives , telles que la maladie d'Alzheimer , la démence frontotemporale et la maladie de Parkinson .

Bien que la forme principale de l' IRMf utilise le contraste dépendant du niveau d'oxygène dans le sang (BOLD), l'ASL est une autre méthode d'obtention du contraste.

Des recherches ont été menées pour appliquer l'ASL à l'imagerie rénale, à l'imagerie du pancréas et à l'imagerie du placenta. Un défi à ce type de perfusion non cérébrale est le mouvement dû à la respiration. De plus, il y a beaucoup moins de développement sur la segmentation de ces organes spécifiques, donc les études sont à relativement petite échelle.

Sécurité

L'ASL est en général une technique sûre, bien que des blessures puissent survenir à la suite d'échecs de procédures de sécurité ou d'une erreur humaine comme les autres techniques d'IRM.

L'ASL, comme les autres modalités d'IRM, génère une bonne quantité de bruit pendant l'examen, il est donc conseillé de porter des bouchons d'oreille.

Les références

Liens externes

• mriquestions.com [1]