Improvement of ASL based mr angiography for novel applications

Abstract

Bu çalışmada yeni bir 4D ASL (Arterial Spin Labeling) anjiyografi sekansı geliştirilmiştir. Bu sekansla alınan datanın rutin görüntülemede kullanılması için bir yazılım aracı da geliştirilmiştir.AVM hastalarının stereotactic cerrahi ile tedavisi oldukça yaygındır. AVM nidus'unun doğru belirlenmesi tedavi sonucunu primer olarak etkilemektedir. Bunun için hem uzaysal hem de zamansal çözünürlüğü yüksek anjiografi uygulamaları geliştirilmelidir. Bu çalışmada, mevcut rutinde kullanılan DSA'ya (Digital Subtraction Angiography) alternatif olabilecek MR görüntüleme tabanlı 4D ASL ve 4D CE-MRA teknikleri sunulmuş ve test edilmiştir.Sonuçlar, sırasıyla yüksek zamansal ve uzaysal çözünürlükleri ile 4D ASL ve 4D CE-MRA tekniklerinin, nidus tanımlarını, DSA ile çok benzer olarak oluşturabildiğini göstermiştir.4D ASL'nin başka bir uygulaması da, perfüzyon çalışmalarında kan akımının nicel olarak belirlenmesi için kullanılan modellerin test edilmesidir. Bu amaçla ASL anjiyografi sinyaliyle ifade edilebilen, kanın akışı sırasındaki dispersiyonunu da tanımlayan bir model geliştirilmiştir.

In this study, a custom four dimensional arterial spin labeling angiography (4D ASL) sequence and a proof-of-concept software tool to integrate 4D ASL data to routine scanning were implemented.One of the aims of this study was to test whether the combined use of 4D ASL and contrast-enhanced MR angiography (4D CE-MRA) can work as a prospective alternative to digital subtraction angiography (DSA) for the delineation of the AVM nidus in stereotactic radiosurgery (SRS) planning.Our results indicate that high reproducibility and agreement with experts are achievable without using DSA. The combined use of high temporal resolution 4D ASL and high spatial resolution and vessel-to-background contrast 4D CE-MRA provided sufficient spatiotemporal angiographic information for the delineation of AVM niduses.Another application of 4D ASL is the testing of arterial input models which are used for blood flow quantification in ASL perfusion studies. The accuracy of quantified parameters (blood flow, arterial transit times etc.) is significantly effected by the model choice. For this purpose, we have derived analytical solutions of a more realistic model describing the time evolution of the labeled blood. The effects of varying arterial input parameters on the theoretical ASL signal have been investigated.