灌流MRI

動的感受性コントラストMRI（DSC-MRI、または単にDSC）では、ガドリニウム造影剤（Gd）を（通常は静脈内）投与し、高速T2*強調画像の時系列を取得します。ガドリニウムが組織を通過すると、近傍の水プロトンのT2*値が低下します。観察される信号強度の低下は、局所的なGd濃度に依存し、これは灌流の指標とみなすことができます。取得した時系列データは、BV（血液量）、BF（血流）、MTT（平均通過時間）、TTP（ピーク到達時間）などのさまざまなパラメータを持つ灌流マップを得るために後処理されます。

動的造影増強（DCE）イメージングは​​、血液から組織への輸送や血液量などの生理学的組織特性に関する情報を提供します。これは通常、造影剤が血液から組織へどのように移動するかを測定するために使用されます。造影剤の濃度は、血管から組織の細胞外空間へ移動するとき（細胞膜は通過しません）、および血管に戻るときに測定されます。^{[ 5 ] [ 6 ]}

DCE-MRIで使用される造影剤は、多くの場合ガドリニウム系です。ガドリニウム（Gd）造影剤（一般的にはガドリニウムイオンキレート）との相互作用により、水プロトンの緩和時間が短縮されるため、ガドリニウム投与後に取得した画像は、T1強調画像でより高い信号を示し、造影剤の存在を示します。PETイメージングなどの一部の技術とは異なり、造影剤は直接画像化されるのではなく、水プロトンへの間接的な影響によって画像化されます。DCE-MRI検査の一般的な手順は、通常のT1強調MRIスキャン（ガドリニウムなし）を取得し、その後、ガドリニウムを投与（通常は0.05～0.1  mmol/kgの用量で静脈内ボーラス投与）してから、さらにT1強調スキャンを行うことです。 DCE-MRIは、造影剤注入のための一時停止の有無にかかわらず取得でき、好みに応じて時間分解能が異なる場合があります。高速イメージング（イメージングボリュームあたり10秒未満）は、造影剤の薬物動態（PK）モデリングを可能にしますが、可能な画像解像度を制限する可能性があります。低速の時間分解能は、より詳細な画像を取得できますが、解釈は信号強度曲線の形状を見るだけに限定される可能性があります。一般的に、DCE-MRI画像ボクセルにおける持続的な信号強度の増加（T1の低下、したがってGd相互作用の増加に対応）は、腫瘍組織に特徴的な透過性血管を示しており、Gdが血管外細胞外空間に漏れ出しています。健康な細胞または細胞密度が高い組織では、ガドリニウムは細胞膜​​を通過できないため、より速く血管に戻ります。損傷した組織または細胞密度が低い組織では、ガドリニウムは細胞外空間に長く留まります。

DCE-MRIにおけるガドリニウムの薬物動態モデリングは複雑であり、モデルの選択が必要です。血漿分画のサイズと構造、血管外細胞外空間、透過性、表面積、および伝達定数に関連する結果パラメータなど、組織構造を異なる方法で記述するさまざまなモデルがあります。^{[ 7 ]} DCE-MRIは、T1（技術的には造影スキャンの一部ではなく、独立して取得できます）やガドリニウム曲線下の（初期）面積（IAUGC、多くの場合、注入からの秒数で示されます - つまり、IAUGC60）など、モデルに依存しないパラメータも提供でき、これらはより再現性が高い可能性があります。^{[ 8 ]}一部の薬物動態モデルでは、T1の正確な測定が必要であり、これはさまざまな励起パルスフリップ角の2つのガドリニウム前画像から推定できますが、この方法は本質的に定量的ではありません。^{[ 9 ] [ 10 ]}一部のモデルでは動脈入力関数の知識が必要であり、これは患者ごとに測定することも、文献から集団関数として取得することもでき、モデリングの重要な変数になり得る。^{[ 11 ]}

動脈スピンラベリング（ASL）の利点は、造影剤を注入する必要がなく、画像スライス外の流入スピンが選択的に反転または飽和することによって生じる、画像スライスで観察される信号の低下から灌流を推測できる点です。ASLにはいくつかの方式がありますが、最も単純なのはフロー交互反転回復（FAIR）で、スライス外反転を除いて同一のパラメータで2回取得する必要があります。2つの画像の差は理論的には流入スピンのみによるものであり、「灌流マップ」とみなすことができます。