MR灌注动力学模型的研究进展.pdf

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1、·702中华放射学杂志2014年8月第48卷第8期ChinJRadiol，August2014，Vo1．48，No．8．综述．MR灌注动力学模型的研究进展张晖王勇张海龙韩鸿宾MR灌注技术以其高时间分辨率、无电离辐射、多层数表1模型中常用变量含义和单位据采集及操作方便而成为基础和临床研究中重要的在体血变量含义单位流动力学研究技术，并且还随着高场强MR设备的不断升级C组织平均对比剂浓度mmol·L-逐步完善。这一技术的核心是建立灌注的动力学模型并重C。血浆对比剂浓度mmol·L建参数图。CECS中的对比剂浓度mmo

2、·L-灌注动力学模型是在微循环水平上通过血液中对比剂V单位体积组织中血管体积无量纲

3、分布的时间变化规律及血管内外对比剂的交换过程从而定V单位体积组织中ECS体积无量纲量描述血流动力学的理论。近年来相关文献对此报道较P通透系数(血浆向ECS)cm·rain多n，但各文献报道模型的具体形式及适用条件并不完全通透系数(ECS向血浆)cm·rain。。相同。笔者对常用的几个模型进行简要介绍，并从生理学S单位质量组织中滤过膜面积cm·g-角度加以总结，明确各自适用条件，以期在临床实际应用和P组织平均密度g·cm科学研究中发挥各模型的最大优势。V组织体积cm’一、概述M组织质量g微观循环水平的物质交换(灌注)是组织和器官进行新k血浆中对比剂经由肾脏排除的相对速率s或min陈代谢必不可少的

4、内容，为组织细胞提供营养物质并带走其产生的废物，因而对维系各组织器官的生理功能起重要k。对比剂由ECS向血浆的流动的相对速率(流出率)s或min作用。许多疾病的病理生理过程直接影响到微观的物质交k对比剂由血浆向ECS的流动的相对速率(流人率)s或min换，其中毛细血管破损或通透性增高造成的血管内物质外注：ECS：细胞外间隙流存积在细胞外间隙(extracellularspace，ECS)是其中的一个重要环节n。因此对灌注的定量研究不仅可以使我们更的溶质转运还可能存在多种转运机制，包括易化扩散、主动深刻地认识疾病在细胞水平的发展演进过程，而且也为临转运及胞吞胞饮机制。因此在理论化模型中，将对比剂

5、从床的疾病诊断提供新的定量依据。关于微观物质交换的研血浆向ECS和从ECS向血浆的通透系数分别设为P。和P，究国外开展较久并取得了长足的进步，通过对血浆与组织以单位时间内ECS中对比剂的增加量『d(vxVxC)／dt]表示内对比剂的浓度测量，以及对对比剂通过时的时间．信号曲对比剂在血管壁两侧流动的速度，且CvC+v⋯C考虑到线的分析，并借助不同的数学模型可得出有关灌注的各种C和c均为时间t的函数，初始时刻t=O时ECS中对比剂浓参数(如血管相对容量，通透系数等)来达到上述目的。各度C(O)=0，团注的对比剂进入循环的时间为T，故可将(1)模型中通用的变量含义及单位见表1。式写为：二、灌注动力学

6、的理论化模型[1-3,5~6微观状态下，可以将组织分为3个房室：血管腔、细胞c(f)=P

7、n×s×p×’c(T)×。dT+VpxC(2)。内和细胞外血管外间隙。由于灌注动力学研究中所采用的(2)式反映了组织平均对比剂浓度c随时间的变化关系。其对比剂在生理状态下一般不被细胞摄取，故仅考虑血管腔变化可通过动态强化的核医学、CT和MR的时间．信号曲线和细胞外间隙两个房室，二者之间由血管壁分隔。进行变换求得。血浆中对比剂的浓度变化情况可通过对血根据Fick定律，膜两侧溶质流动速度(0)等于膜的通样的直接测定或用一定的模型对血液中对比剂的时间．浓度透系数(P)、单位质量组织中滤过膜面积(s)、组织质量(

8、M)曲线拟合得到。但由于上述模型参数过多，且方程的形式过和膜两侧的溶质浓度差(z3c)四者的乘积，即于复杂而导致了拟合困难，从而限制了它的直接应用。实际Q=P×c×s×M(1)使用的各个模型均是在上述模型的基础上附加了部分假设但上述定律是建立在简单扩散的基础上的，实际上膜两侧条件而成。这些假设的提出一方面是为了简化计算；另一方面也符合各模型提出者最初研究的对象的生理学特性。目DOI：IO．3760／cma．j．issn．1005—1201．2014．08．022前使用较多的各种简化模型将在下文中分别加以介绍。作者单位：050051石家庄，河北省人民医院医学影像科(张晖)；三、实际应用模型河北医

9、科大学第二医院医学影像科(王勇)；磁共振成像设备与技术文献报道的模型均基于膜的通透理论(Fick定律)和房北京市重点实验室北京大学第三医院放射科(张海龙、韩鸿宾)室模型，但又根据实际问题的不同附加特定的假设，因而数通信作者：韩鸿宾，Email：hanhongbin@bjmu．edu．cn学表达形式迥异。目前所用的模型可根据是否需要测量主堡学杂2014年8YJ第48卷第8期ChinJRadiol，A