The arterial spin labeling (ASL) is a magnetic resonance imaging (MRI) method that can evaluate tissue perfusion using blood in the body. The characteristic of non-invasive examinations without contrast agents and the quantitative measurement of perfusion volume is possible, which are increasingly being used for clinical and research purposes. Up to the present, The ASL method has lower SNR than the perfusion imaging method using contrast agent and because optimization of various parameter in the imaging process is difficult, Which may result in measurement errors. To improve this, ASL methods using various technologies are introduced. This paper briefly introduces the outline of ASL, its features in imaging process, various techniques, and clinical application.
Kim, Ju Ho;Choi, Dae Seob;Park, Sung Eun;Choi, Ho Cheol;Kim, Seong Hu
Investigative Magnetic Resonance Imaging
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v.21
no.2
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pp.91-96
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2017
Purpose: To describe technical methods for functional magnetic resonance imaging (fMRI) study with arterial spin labeling (ASL) compared to blood oxygenation level-dependent (BOLD) technique and discuss the potential of ASL for research and clinical practice. Materials and Methods: Task-based (n = 1) and resting-state fMRI (rs-fMRI) (n = 20) were performed using ASL and BOLD techniques. Results of both techniques were compared. Results: For task-based fMRI with finger-tapping, the primary motor cortex of the contralateral frontal lobe and the ipsilateral cerebellum were activated by both BOLD and ASL fMRI. For rs-fMRI of sensorimotor network, functional connectivity showed similar results between BOLD and ASL. Conclusion: ASL technique has potential application in clinical and research fields because all brain perfusion imaging, CBF measurement, and rs-fMRI study can be performed in a single acquisition.
Seul Bi Lee;Seunghyun Lee;Yeon Jin Cho;Young Hun Choi;Jung-Eun Cheon;Woo Sun Kim
Korean Journal of Radiology
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v.22
no.9
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pp.1537-1546
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2021
Objective: To assess the role of arterial spin-labeling (ASL) perfusion MRI in identifying cerebral perfusion changes after indirect revascularization in children with moyamoya disease. Materials and Methods: We included pre- and postoperative perfusion MRI data of 30 children with moyamoya disease (13 boys and 17 girls; mean age ± standard deviation, 6.3± 3.0 years) who underwent indirect revascularization between June 2016 and August 2017. Relative cerebral blood flow (rCBF) and qualitative perfusion scores for arterial transit time (ATT) effects were evaluated in the middle cerebral artery (MCA) territory on ASL perfusion MRI. The rCBF and relative time-to-peak (rTTP) values were also measured using dynamic susceptibility contrast (DSC) perfusion MRI. Each perfusion change on ASL and DSC perfusion MRI was analyzed using the paired t test. We analyzed the correlation between perfusion changes on ASL and DSC images using Spearman's correlation coefficient. Results: The ASL rCBF values improved at both the ganglionic and supraganglionic levels of the MCA territory after surgery (p = 0.040 and p = 0.003, respectively). The ATT perfusion scores also improved at both levels (p < 0.001 and p < 0.001, respectively). The rCBF and rTTP values on DSC MRI showed significant improvement at both levels of the MCA territory of the operated side (all p < 0.05). There was no significant correlation between the improvements in rCBF values on the two perfusion images (r = 0.195, p = 0.303); however, there was a correlation between the change in perfusion scores on ASL and rTTP on DSC MRI (r = 0.701, p < 0.001). Conclusion: Recognizing the effects of ATT on ASL perfusion MRI may help monitor cerebral perfusion changes and complement quantitative rCBF assessment using ASL perfusion MRI in patients with moyamoya disease after indirect revascularization.
Ji Young Ha;Young Hun Choi;Seunghyun Lee;Yeon Jin Cho;Jung-Eun Cheon;In-One Kim;Woo Sun Kim
Korean Journal of Radiology
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v.20
no.6
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pp.985-996
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2019
Objective: To determine the correlation between cerebral blood flow (CBF) on arterial spin labeling (ASL) MRI and the degree of postoperative revascularization assessed on digital subtraction angiography in children with moyamoya disease (MMD). Materials and Methods: Twenty-one children (9 boys and 12 girls; mean age, 8.4 ± 3.6 years; age range, 3-16 years) with MMD who underwent both pseudocontinuous ASL MRI at 1.5T and catheter angiography before and after superficial temporal artery encephaloduroarteriosynangiosis were included in this retrospective study. The degree of revascularization in the middle cerebral artery (MCA) territory was evaluated on external carotid angiography and was graded on a 3-point scale. On ASL CBF maps, regions of interest were manually drawn over the MCA territory of the operated side at the level of the centrum semi-ovale and over the cerebellum. The normalized CBF (nCBF) was calculated by dividing the CBF of the MCA territory by the CBF of the cerebellum. Changes in nCBFs were calculated by subtracting the preoperative nCBF values from the postoperative nCBF values. The correlation between nCBF changes measured with ASL and the revascularization grade from direct angiography was evaluated. Results: The nCBF value on the operated side increased after the operation (p = 0.001). The higher the degree of revascularization, the greater the nCBF change was: poor revascularization (grade 1), -0.043 ± 0.212; fair revascularization (grade 2), 0.345 ± 0.176; good revascularization (grade 3), 0.453 ± 0.182 (p = 0.005, Jockheere-Terpstra test). The interobserver agreement was excellent for the measured CBF values of the three readers (0.91-0.97). Conclusion: The nCBF values of the MCA territory obtained from ASL MRI increased after the revascularization procedure in children with MMD, and the degree of nCBF change showed a significant correlation with the degree of collateral formation evaluated via catheter angiography.
To report problems found in a patient who has implemented stent implantation and then conducted a perfusion MRI using ASL(Arterial Spin Labeling), in order to suggest a solution to them. The perfusion MRI was conducted, using pCASL among ASL methods. Data from pCASL(Pseudo Continuous Arterial Spin Labeling) was acquired together with the structural image simply by changing position(labeling gap 15 mm, 170 mm) of the labeling pulse to avoid stent. Data was processed through the ASLtbx. When perfusion MRI was acquired using pCASL, it showed that the position of the conventional labeling pulse (labeling gap 24 mm) was overlapped with that of stent, which made signal intensity in right brain tissue appear as if it were void. When the labeling pulse was positioned (labeling gap 15 mm) to avoid stent, high signal intensity images were acquired. In labeling pulse (labeling gap 170 mm), the signal intensity was more reduced due to relaxation before labeled blood arrived at the imaging slice. pCASL can be stably repeated measurements because it does not use a contrast agent. And it should be selected with the appropriate image acquisition parameters for the high quality image.
Proceedings of the Korean Society of Medical Physics Conference
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2002.09a
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pp.341-344
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2002
Neurodegenerative disorders, like Alzheimer's disease, are often accompanied by reduced brain perfusion (cerebral blood flow). Using the intrinsic magnetic properties of water, arterial spin labeling magnetic resonance imaging (ASLMRI) can map brain perfusion without injection of radioactive tracers or contrast agents. However, accuracy in measuring perfusion with ASL-MRI can be limited because of contributions to the signal from stationary spins and because of signal modulations due to transient magnetic field effects. The goal was to optimize ASL-MRI for perfusion measurements in the aging human brain, including brains with Alzheimer's disease. A new ASL-MRI sequence was designed and evaluated on phantom and humans. Image texture analysis was performed to test quantitatively improvements. Compared to other ASL-MRI methods, the newly designed sequence provided improved signal to noise ratio improved signal uniformity across slices, and thus, increased measurement reliability. This new ASL-MRI sequence should therefore provide improved measurements of regional changes of brain perfusion in normal aging and neurodegenerative disorders.
Currently, an arterial spin labeling (ASL) magnetic resonance imaging (MRI) technique does not routinely used in clinical studies to measure perfusion in brain because optimization of imaging protocol is required to obtain optimal perfusion signals. Therefore, the objective of this study was to investigate changes of perfusion-weighed signal intensities with varying several parameters on a pulsed arterial spin labeling MRI technique obtained from a 3T MRI system. We especially evaluated alternations of ASL-MRI signal intensities on special brain areas, including in brain tissues and lobes. The signal targeting with alternating radiofrequency (STAR) pulsed ASL method was scanned on five normal subjects (mean age: 36 years, range: 29~41 years) on a 3T MRI system. Four parameters were evaluated with varying: 1) the labeling gap, 2) the labeling delay time, 3) the labeling thickness, and 4) the slice scan order. Signal intensities were obtained from the perfusion-weighted imaging on the gray and white matters and brain lobes of the frontal, parietal, temporal, and occipital areas. The results of this study were summarized: 1) Perfusion-weighted signal intensities were decreased with increasing the labeling gap in the bilateral gray matter areas and were least affected on the parietal lobe, but most affected on the occipital lobe. 2) Perfusion-weighted signal intensities were decreased with increasing the labeling delay time until 400 ms, but increased up to 1,000 ms in the bilateral gray matter areas. 3) Perfusion-weighted signal intensities were increased with increasing the labeling thickness until 120 mm in both the gray and white matter. 4) Perfusion-weighted signal intensities were higher descending scans than asending scans in both the gray and white matter. We investigated changes of perfusion-weighted signal intensities with varying several parameters in the STAR ASL method. It should require having protocol optimization processing before applying in patients. It has limitations to apply the ASL method in the white matter on a 3T MRI system.
Inpyeong Hwang;Chul-Ho Sohn;Keun-Hwa Jung;Eung Koo Yeon;Ji Ye Lee;Roh-Eul Yoo;Koung Mi Kang;Tae Jin Yun;Seung Hong Choi;Ji-hoon Kim
Journal of the Korean Society of Radiology
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v.82
no.3
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pp.626-637
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2021
Purpose To explore cerebrovascular reservoir (CVR) and arterial transit time (ATT) changes using acetazolamide-challenged multi-phase arterial spin labeling (MP-ASL) perfusion-weighted MRI in chronic cerebrovascular steno-occlusive disease. Materials and Methods This retrospective study enrolled patients with chronic steno-occlusion who underwent acetazolamide-challenged MP-ASL between June 2019 and October 2020. Cerebral blood flow, CVR, basal ATT, and ATT changes associated with severe stenosis, total occlusion, and chronic infarction lesions were compared. Results There were 32 patients (5 with bilateral steno-occlusion) in our study sample. The CVR was significantly reduced during total occlusion compared with severe stenosis (26.2% ± 28.8% vs. 41.4% ± 34.1%, respectively, p = 0.004). The ATT changes were not significantly different (p = 0.717). The CVR was marginally lower in patients with chronic infarction (29.6% ± 39.1% vs. 38.9% ± 28.7%, respectively, p = 0.076). However, the ATT was less shortened in patients with chronic infarction (-54 ± 135 vs. -117 ± 128 ms, respectively, p = 0.013). Conclusion Acetazolamide-challenged MP-ASL provides an MRI-based CVR evaluation tool for chronic steno-occlusive disease.
Objective: To compare and correlate the findings of intravoxel incoherent motion (IVIM) magnetic resonance (MR) imaging and arterial spin labeling (ASL) imaging in characterizing parotid gland tumors. Materials and Methods: We retrospectively reviewed 56 patients with parotid gland tumors evaluated by MR imaging. The true diffusion coefficient (D), pseudo-diffusion coefficient (D*), and fraction of perfusion (f) values of IVIM imaging and tumor-to-parotid gland signal intensity ratio (SIR) on ASL imaging were calculated. Spearman rank correlation coefficient, chi-squared, Mann-Whitney U, and Kruskal-Wallis tests with the post-hoc Dunn-Bonferroni method and receiver operating characteristic curve assessments were used for statistical analysis. Results: Malignant parotid gland tumors showed significantly lower D than benign tumors (p = 0.019). Within subgroup analyses, pleomorphic adenomas (PAs) showed significantly higher D than malignant tumors (MTs) and Warthin's tumors (WTs) (p < 0.001). The D* of WTs was significantly higher than that of PAs (p = 0.031). The f and SIR on ASL imaging of WTs were significantly higher than those of MTs and PAs (p < 0.05). Significantly positive correlation was found between SIR on ASL imaging and f (r = 0.446, p = 0.001). In comparison with f, SIR on ASL imaging showed a higher area under curve (0.853 vs. 0.891) in discriminating MTs from WTs, although the difference was not significant (p = 0.720). Conclusion: IVIM and ASL imaging could help differentiate parotid gland tumors. SIR on ASL imaging showed a significantly positive correlation with f. ASL imaging might hold potential to improve the ability to discriminate MTs from WTs.
Purpose : The purpose of this study was to describe arterial spin labeling MR image findings of status epilepticus. Materials and Methods: A retrospective chart review within our institute revealed six patients who had been clinically diagnosed as status epilepticus and had also undergone MR imaging that included ASL in addition to routine sequences. Results: Six patients with status epilepticus were studied by conventional MR and arterial spin labeling imaging. All patients showed increased regional CBF correlating with EEG pathology. Notably, in two patients, conventional MRI and DWI showed no abnormal findings whereas pCASL demonstrated regional increased CBF in both patients. Conclusion: Arterial spin labeling might offer additional diagnostic capabilities in the evaluation of patients with status epilepticus.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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