動脈スピンラベリングMRイメージングにおけるラベリング後の遅延が局所的な脳血流に及ぼす影響

Effect of post-labeling delay on regional cerebral blood flow in arterial spin-labeling MR imaging.

• Ying Hu
• Fajin Lv
• Qi Li
• Rongbo Liu

抄録

背景:

成人の局所脳血流（CBF）に対するラベリング後遅延（PLD）の影響を調査し、動脈スピンラベリング（ASL）磁気共鳴（MR）イメージングのためにPLDを最適化することが重要である。

BACKGROUND: Investigating the effect of post-labeling delay (PLD) on regional cerebral blood flow (CBF) in adults and optimizing the PLD for arterial spin-labeling (ASL) magnetic resonance (MR) imaging are important.

方法:

健康な成人ボランティア90名を対象に、2018年1月から2019年2月までの期間に、3つのPLDプロトコルを用いた疑似連続ASLイメージングを実施した。健康な被験者を、若年群（平均年齢30.63歳、年齢範囲20～44歳）、中年群（平均年齢52.16歳、年齢範囲45～59歳）、高齢者群（平均年齢66.07歳、年齢範囲60～77歳）に分けた。前処理後、分散分析（ANOVA）とボリュームオブインタレスト（VOI）を行い、各脳領域のCBFを比較した。PLDによるCBFの変化の傾向とANOVAの結果をもとに、脳領域や年齢層ごとにASL画像化のためのPLDを最適化した。

METHODS: Pseudo-continuous ASL imaging with a three PLDs protocol was performed in 90 healthy adult volunteers from January 2018 to February 2019. Healthy subjects were divided into youth group (mean age, 30.63 years; age range, 20-44 years), middle-aged group (mean age, 52.16 years; age range 45-59 years) and elderly group (mean age, 66.07 years; age range, 60-77 years). After preprocessing, analyses of variance (ANOVA) and volume-of-interest (VOI) were conducted to compare the CBF in each brain region. According to the trends of CBF changing with PLD and the results of ANOVA, we optimized the PLD for ASL imaging in different brain regions and age groups.

結果:

各被験者の87個のVOI[グローバルグレーマター(グローバルGM)とその他86個のVOI]のCBF値を求めた。若年者は中高年者に比べて統計的に有意なVOIが少なかった［ANOVA解析で統計的に有意（P"Zs_200A"<"Zs_200A".05）を示したVOIの数：42（若年者群）、79（中高年群）、71（高齢者群）］。青年群では、大脳辺縁系、前頭葉、頭頂葉よりも深部GM、後頭葉、側頭葉の方がPLDの影響を受けていた[統計的有意性のあるVOI(P"Zs_200A"<"Zs_200A".05)/全VOI:統計的有意性のあるVOI(P"Zs_200A".05)/全VOI。8/8(深部GM)"Zs_200A">"Zs_200A"8/12(後頭葉)"Zs_200A">"Zs_200A"(8/14) (側頭葉)"Zs_200A"＞の場合"Zs_200A"5/12(大脳辺縁系)"Zs_200A">"Zs_200A"11/28(前頭葉)"Zs_200A">"Zs_200A"(2/12)頭頂葉].中年群では、頭頂葉、前頭葉、後頭葉よりも大脳辺縁系、深部GM、側頭葉の方がPLDの影響を受けていた[統計的に有意なVOI(P"Zs_200A"<"Zs_200A"0.05)/全VOI:統計的に有意なVOI(P"Zs_200A"0.05)/全VOI:統計的に有意なVOI(P"Zs_200A"0.05)/全VOI:統計的に有意なVOI(P"Zs_200A"0.05)/全VOI:統計的に有意なVOI(P"Zs_200A"0.05)05）／VOI全体。12/12(大脳辺縁系)"Zs_200A"="Zs_200A"8/8(深部GM)"Zs_200A">"Zs_200A"(13/14) (側頭葉)"Zs_200A"Zs_200A"(11/12)頭頂葉"Zs_200A">"Zs_200A"25/28(前頭葉)"Zs_200A">"Zs_200A"9/12(後頭葉)】。]高齢者群では、後頭葉、大脳辺縁系、深部GMよりも側頭葉、頭頂葉、前頭葉の方がPLDの影響を受けていた[統計的に有意なVOI(P"Zs_200A"<"Zs_200A".05）／VOI全体。14/14（側頭葉）"Zs_200A">"Zs_200A"12/12（頭頂葉）"Zs_200A">"Zs_200A"22/28（前頭葉）"Zs_200A>"Zs_200A"9/12(後頭葉)"Zs_200A">"Zs_200A"8/12(大脳辺縁系)"Zs_200A">"Zs_200A"5/8(深部GM)】。]青年群のほとんどのVOIに最適なPLDは1525"Zs_200A"msであった。しかし、中高年群では、ほとんどのVOIに対する最適PLDは2525"Zs_200A"msであった。

RESULTS: The CBF values of 87 VOIs [global gray matter (global GM) and other 86 VOIs] for each subject were obtained. Young people had less statistically significant VOIs than middle-aged and elderly people [Numbers of VOIs which had statistical significance (P < .05) in the analysis of ANOVA: 42 (youth group), 79 (middle-aged group), and 71 (elderly group)]. In youth group, the deep GM, occipital lobe and temporal lobe were more affected by PLDs than limbic system, frontal lobe and parietal lobe [VOIs with statistical significance (P < .05)/total VOIs: 8/8 (deep GM) > 8/12 (occipital lobe) > (8/14) (temporal lobe) > 5/12 (limbic system) > 11/28 (frontal lobe) > (2/12) parietal lobe]. In middle-aged group, the limbic system, deep GM and temporal lobe were more affected by PLDs than parietal lobe, frontal lobe and occipital lobe [VOIs with statistical significance (P < 0.05)/total VOIs: 12/12 (limbic system) = 8/8 (deep GM) > (13/14) (temporal lobe) > (11/12) parietal lobe > 25/28 (frontal lobe) > 9/12 (occipital lobe)]. In elderly group, the temporal lobe, parietal lobe, and frontal lobe were more affected by PLDs than occipital lobe, limbic system, and deep GM [VOIs with statistical significance (P < .05)/total VOIs: 14/14 (temporal lobe) > 12/12 (parietal lobe) > 22/28 (frontal lobe) > 9/12 (occipital lobe) > 8/12 (limbic system) > 5/8 (deep GM)]. The optimal PLD for most VOIs in youth group was 1525 ms. However, for middle-aged and elderly group, the optimal PLD for most VOIs was 2525 ms.

結論:

若年者は中高年者に比べてPLDの影響が少ない。中高年はPLDの影響を最も受けている。また、PLDの影響の空間分布は3つの年齢層で異なっていた。年齢や脳領域に応じてASLイメージングのPLDを最適化することで、より正確で信頼性の高いCBF値を得ることができる。

CONCLUSION: Young people are less affected by PLDs than middle-aged and elderly people. The middle-aged people are most affected by PLDs. In addition, the spatial distributions of PLD effect were different among the three age groups. Optimizing the PLD for ASL imaging according to age and brain regions can obtain more accurate and reliable CBF values.