血管大小指数测量是一种用于无创获取血管信息的技术。尽管VSI具有有价值的功能，但由于其理论上的复杂性，所需MR序列的不可用以及数据采集和后处理中缺乏标准化的方法，VSI尚未渗透到临床程序中。已经基于比率建立了VSI估计。给予血管内顺磁性CA后，分别通过梯度回波自旋回波获得的弛豫率。血管封闭的顺磁性剂通过不均匀的磁场影响附近组织的MR信号。SE和GE弛豫率的变化可以使用动态磁化率对比MRI进行测量。VSI的实际测量可以通过双重对比序列或在两个单独的采集中通过双重CA注入进行。VSI近似值的准确性取决于各种参数，例如主磁场强度，回波时间，CA的剂量以及扩散系数值。已经证实减少CA剂量会损害VSI估计的准确性，但是此问题尚未经过临床检查。全脑假设为恒定值，而假设脑组织中的扩散系数采用不同的值，尤其是在诸如肿瘤等并发症中，这些定量值破坏了VSI估计的准确性。
　　 这项研究的目的是检查CA剂量和扩散系数对VSI估计的影响。为此，将八名健康受试者分为两组，分别使用不同的CA剂量，然后进行DSC-MRI图像采集。此外，招募了四名患者，通过研究颅内平均弥散度图来评估正常受试者和颅内肿瘤病例中扩散系数对VSI估计的影响。在实践中，使用MR成像测量横向弛豫速率会遇到两种主要的相移机制：由于自旋-自旋相互作用而产生的微观弛豫；并且由于磁场的局部不均匀介观松弛。在不存在扩散运动，旋去相位由于静磁场不均匀性是使用SE序列再聚焦RF脉冲主要是可逆的。然而，由于水的扩散，SE不能重新聚焦位移的自旋，因为位移前后梯度诱发的相之间不匹配。在整个扩散长度在这样的微血管附近最大，这导致由所述血管大小强烈松弛降。就扩散长度尺度而言，较大血管附近的不均匀区域占主导地位。通过增加血管半径，相移减小。其中是由血管内和血管外空间的磁化率差异引起的拉莫尔频率的偏移，D是扩散系数，CBV是脑血容量分数，R是血管半径。另一方面，梯度回波弛豫率对特定的血管半径范围没有任何敏感性。它通过增加半径来增加，最终由于TE限制而达到稳定水平，从而可以在较大的容器中重新调整场扰动。在围绕可通过两种机理进行说明含有顺磁性CA血管网络磁性不均匀组织NMR信号的行为，静电移相机制和收窄扩散制度。先前针对VSI提出的模型假设SDR条件发生在微血管环境组织中。存在一些先决条件，例如强大的主磁场强度和高浓度的CA。它已经证明VHL的形状和方向性可以分化脑健康组织从肿瘤组织。在肿瘤组织中导致这种结果的主要原因是其较高的动脉血分数。
　　 这项研究包括的参与者包括三组，每组四个人。两个健康个体组使用两种不同剂量的CA，每组接受其特定剂量。此处使用的CA剂量为0.1mmol/kg和0.05mmol/kg。为了就扩散系数对VSI的影响进行第二次评估，招募了第三组，其中包括高级别神经胶质瘤患者。所有患者组均使用标准剂量注射。所有图像均在3-T临床MRI扫描仪上获取。进行了一次SEDSC和一次GEDSC检查，重复了60次，对GESE进行了TE：25/80ms；TR：1500毫秒；视野：240毫米;矩阵尺寸：128×128;切片厚度：5毫米。由于自旋回波DSC到T1-泄漏效应的低灵敏度，SE图像被第一次获得。在两次DSC采集之间，以大约10分钟的长度采集了DTI。使用20个非共线梯度向量，使用四个不同的b值执行DTI采集。其他参数如下：TR：8000ms；TE：128毫秒；视野：260毫米;矩阵大小：256×256;切片厚度：3.6毫米。在两个DSC-MRI采集中，选择切片位置的几何形状相似。对于DTI数据采集，要考虑全脑覆盖。结构图像包括3DT1加权数据集，由快速损坏的梯度回波得出，TR：8.4毫秒；TE：3.2毫秒；FA：12°；TI：450毫秒；视野：256毫米;切片厚度：1毫米。另外，获得FLAIR图像以提取在肿瘤区域中的ROI，其中通过以下参数识别出未增强的肿瘤：TR：7000ms；t：7000ms。TE：140毫秒；FA：160°；TI：2200毫秒；视野：220毫米;矩阵尺寸：320×224;切片厚度：5毫米。特别注意在成像之前适当固定头部，以最大程度地减少扫描过程中头部可能发生的运动。
　　 新一代CA中使用，由于其高摩尔浓度和体面浓度后静脉内注射。使用MR兼容注射器以5ml/s的速率自动进行注射，然后以相同的速率用20ml盐水冲洗。为了补偿任何T1污染由于破坏BBB的情况下CA泄漏，注射液包括0.025毫摩尔/千克作为大丸剂预5分钟第一DSC-MRI采[前。在开始DSC-MRI采集后，以15秒的延迟执行造影剂注射。两次DSC扫描之间的时间间隔足够长，以允许CA在第二次注射之前达到稳态浓度，并防止对第二次DSC-MRI的再循环影响。
　　 数据预处理和分析使用FSL软件和MatLab进行。对于SE和GE图像，使用MCFLIRTFSL工具分别对其第一个时间点进行了运动校正。使用下注工具实施了头骨剥离，并将脑提取图像用于进一步分析。MD贴图是使用ExploreDTI使用四个不同的b值从DTI模型导出的。为了进一步分析，使用FLIRT工具将MD图和结构图共同注册到平均基线SE图像。使用PMA软件将经过运动校正的GE时间序列用于CBV估计。在心室顶部的M3段中手动选择AIF，并通过将AIF对时间序列进行反卷积进行灌注分析。根据先前的研究，基于组织冲激反应的积分计算出CBV图，并标准化为平均正常脑组织的3％。
　　 共配准的对比后用于WM和GM的分割。为此，应用了FAST工具。对于病人来说，被用于WM和GM分割和VSI值在这些感兴趣区刚刚正常半球用作与肿瘤VSI值进行比较的基准。对于每位患者，由专家神经放射科医生根据注射后对比增强的边缘手动绘制肿瘤口罩在非增强型肿瘤的情况下，在FLAIR图像上信号强度较高的区域。如果将肿瘤扩散成几个切片，则将整个体积视为ROI。在两个正常组中，全脑用于分割目的。使用MD图和WM，GM和肿瘤的三个ROI中的恒定扩散提取VSI值。
　　 海外医疗网研究人员比较了使用两个不同剂量的CA和两个ROI中四个不同b值获得的扩散系数对正常受试者的VSI估计。与标准剂量相比，半剂量的WM和GM中的CBV之间没有发现任何显着差异。患者组中正常出现的组织中CBV值在相同范围内。MD值也分别在在标准剂量和半剂量组VSI值在正常表现组织的范围与标准剂量组的范围相同。尽管标准剂量和半剂量组的CBV值大致相同，但使用标准剂量CA的一半的VSI估算值比标准应用的值更高，WM为2，GM为1.5。使用半剂量注射的VSI标准偏差大于标准剂量。除了半剂量获取中的CNR低外，较高的标准偏差可能源于静态相移的偏差以及在低剂量的CA中CA浓度与弛豫率之间缺乏线性关系。
　　 为了评估扩散系数对VSI的影响，研究人员通过应用四个不同的b值计算了MD图。此外，恒定的扩散系数在VSI估计被用于比较目的。尽管基于恒定扩散的VSI估计是可能的，但是与基于测得的平均扩散率的估计相比，这导致正常组织和肿瘤之间的区别较小，但如果使用半剂量注射进行VSI估计，则这种区分可能会更糟。为0.8um的恒定扩散系数更适合WM，所以当研究人员使用这个恒定的值，而不是测量的平均扩散，没有在WM的VSI观察到任何差别。当等式中使用恒定扩散假设时，肿瘤组织中的VSI值降低。与测量MD时，指示颅内肿瘤的情况下。与对侧正常外观的WM和正常外观的GM相比，肿瘤组织的VSI估计值要高得多。此外，作为形态和生理异质性的特征，在肿瘤区域，血管半径在15至50um的宽范围内显示出更加异质的模式。与正常的对侧正常组织相比，肿瘤ROI中的CBV要高得多。
　　 在这项研究中，比较了正常受试者和颅内肿瘤患者的VSI估计值。对于这两者，评估通过应用不同的b值获得的扩散系数的影响。对于两个正常组，研究人员分别使用不同剂量的CA，而对于肿瘤患者，则采用标准CA剂量，假设采用恒定扩散以与基于DTI模型的扩散系数测量的VSI值进行比较。由于自旋回波弛豫率的降低幅度更大，使用标准CA标准剂量的一半进行的VSI估算显示出较高的值。使用MD图和正常受试者的CA标准剂量计算的VSI值与给出的理论值非常接近。与以前的MR-VSI研究相比，结果在正常WM和GM中均降低了两倍。该观察的主要原因源自用于计算之比的不同方法。建议的在推注动脉阶段排除自然血液顺磁性的方法可降低VSI与VHL的两个分支的拟合相比，正常组织中的VSI值和肿瘤组织中的VSI值更高。使用上升分支时，不同的环向会导致正常组织和肿瘤组织之间的对比度更高。研究中获得的血管大小的多样性将源于不同的数据采集方案和不同的分析方法。
　　 在这项研究中，VSI定量使用双重进样方案进行。研究证实了这种用于临床VSI定量的方法的可行性。例如两条DSC时间曲线之间的时间重合失调和患者运动，如果没有适当补偿，可能会给VSI估计增加误差。通过匹配两个DSC数据中的轮廓，在两个经过运动校正的时间序列中没有看到任何明显的位移，因此研究人员没有在它们之间应用配准。时间错误配准对VSI的影响,这表明两次DSC采集之间的峰时间差异长达1s导致定量误差在5％之内。但是，由于研究人员对动态EPI采集非常关注，并且在两次DSC采集中都在第十个时间点后开始进样，因此在第一次推注过程中，时间偏移在1s内最小化。与先前研究中使用的单注入双回波协议相比，双注入的优势可以列为SNR的改进，在相同TR期间能够获取更多条带的能力以及应用去卷积的可行性方案TR变长，去卷积与一些潜在的错误面。但是，除了上述研究中VSI结果不一致的原因外，接下来的采集方案和分析模型也有一些限制。
　　 改进VSI背后的分析模型可以更好地说明基础生理，特别是在肿瘤病例中，血液体积分数可能超过建模中假定的极限。此外，考虑相对于容器方向可能会有所帮助。总而言之，这项初步研究表明，在肿瘤组织中使用恒定扩散系数假设进行VSI估计可减少对肿瘤组织和正常组织的区分。同样，使用半剂量注射可获得具有更高标准偏差的更高VSI值。因此，使用标准CA剂量和扩散系数测量进行VSI估计的数据采集似乎对于肿瘤评估至关重要。尊重这些协变量，VSI可以作为诊断脑肿瘤患者的有效工具，并在治疗方法以及活检指导后进行指导和反应评估。