太字MRIを使用した誘導された過渡性低酸素を使用した定量的灌流マッピング

目的：ガドリニウムベースの動的感受性コントラスト（DSC）は、脳卒中と脳腫瘍の患者の血流を特徴付けるために一般的に使用されます。残念ながら、ガドリニウム造影投与は、組織の副作用と長期的な蓄積と関連しています。この作業では、過渡性低酸素ガスパラダイムを使用して常磁性デオキシゲン化ヘモグロビンのボーラスを灌流イメージングのために大脳血管系に供給する代替デオキシゲン化ベースのDSC（DDSC）メソッドを提案します。 方法：従来のDSCトレーサー運動モデリングを通じて、この低酸素ボーラスによって誘発されるMRシグナルの変化を使用して、脳の血流、脳血液量、平均輸送時間の局所的な灌流マップを生成できます。このガスパラダイムと血液酸素レベル依存性（BOLD）-MRIは、66人の健康および慢性貧血被験者のコホートで同時に行われました（23.5±9.7歳、女性64％）。 結果：私たちの結果は、DDSCと他のフロー技術との間の合理的なグローバルおよび地域の合意を示しました。 結論：この概念実証研究では、一時的な低酸素症を使用してガドリニウムの効果を模倣し、合理的な灌流推定値をもたらすコントラストボーラスを生成する可能性を実証しました。楽しみにして、DDSCの精度を向上させるには、低酸素ボーラスの最適化と動脈入力関数の測定が必要です。さらに、このアプローチの臨床診断ユーティリティを評価するために、脳腫瘍および虚血性脳卒中の被験者におけるDDSCおよびDSCの交差検証研究が保証されています。

PURPOSE: Gadolinium-based dynamic susceptibility contrast (DSC) is commonly used to characterize blood flow in patients with stroke and brain tumors. Unfortunately, gadolinium contrast administration has been associated with adverse reactions and long-term accumulation in tissues. In this work, we propose an alternative deoxygenation-based DSC (dDSC) method that uses a transient hypoxia gas paradigm to deliver a bolus of paramagnetic deoxygenated hemoglobin to the cerebral vasculature for perfusion imaging. METHODS: Through traditional DSC tracer kinetic modeling, the MR signal change induced by this hypoxic bolus can be used to generate regional perfusion maps of cerebral blood flow, cerebral blood volume, and mean transit time. This gas paradigm and blood-oxygen-level-dependent (BOLD)-MRI were performed concurrently on a cohort of 66 healthy and chronically anemic subjects (age 23.5 ± 9.7, female 64%). RESULTS: Our results showed reasonable global and regional agreement between dDSC and other flow techniques, such as phase contrast and arterial spin labeling. CONCLUSION: In this proof-of-concept study, we demonstrated the feasibility of using transient hypoxia to generate a contrast bolus that mimics the effect of gadolinium and yields reasonable perfusion estimates. Looking forward, optimization of the hypoxia boluses and measurement of the arterial-input function is necessary to improve the accuracy of dDSC. Additionally, a cross-validation study of dDSC and DSC in brain tumor and ischemic stroke subjects is warranted to evaluate the clinical diagnostic utility of this approach.