Abstract Background To investigate patients with disorders of consciousness (DoC) for residual awareness, guidelines recommend quantifying glucose brain metabolism using positron emission tomography. However, this is not feasible in the intensive care unit (ICU). Cerebral blood flow (CBF) assessed by arterial spin labeling magnetic resonance imaging (ASL-MRI) could serve as a proxy for brain metabolism and reflect consciousness levels in acute DoC. We hypothesized that ASL-MRI would show compromised CBF in coma and unresponsive wakefulness states (UWS) but relatively preserved CBF in minimally conscious states (MCS) or better. Methods We consecutively enrolled ICU patients with acute DoC and categorized them as being clinically unresponsive (i.e., coma or UWS [≤ UWS]) or low responsive (i.e., MCS or better [≥ MCS]). ASL-MRI was then acquired on 1.5 T or 3 T. Healthy controls were investigated with both 1.5 T and 3 T ASL-MRI. Results We obtained 84 ASL-MRI scans from 59 participants, comprising 36 scans from 35 patients (11 women [31.4%]; median age 56 years, range 18–82 years; 24 ≤ UWS patients, 12 ≥ MCS patients; 32 nontraumatic brain injuries) and 48 scans from 24 healthy controls (12 women [50%]; median age 50 years, range 21–77 years). In linear mixed-effects models of whole-brain cortical CBF, patients had 16.2 mL/100 g/min lower CBF than healthy controls ( p = 0.0041). However, ASL-MRI was unable to discriminate between ≤ UWS and ≥ MCS patients (whole-brain cortical CBF: p = 0.33; best hemisphere cortical CBF: p = 0.41). Numerical differences of regional CBF in the thalamus, amygdala, and brainstem in the two patient groups were statistically nonsignificant. Conclusions CBF measurement in ICU patients using ASL-MRI is feasible but cannot distinguish between the lower and the upper ends of the acute DoC spectrum. We suggest that pilot testing of diagnostic interventions at the extremes of this spectrum is a time-efficient approach in the continued quest to develop DoC neuroimaging markers in the ICU.

Abstract Background MRI cerebral blood volume (CBV) measurements improves diagnosis of recurrent gliomas. The study investigated the prognostic value of dynamic contrast enhanced (DCE) CBV imaging in treated IDH wildtype glioblastoma when added to MRI or amino acid PET. Methods Hybrid [18F]FET PET/MRI with 2CXM (2-compartment exchange model) DCE from 86 adult patients with suspected recurrent or residual glioblastoma were retrospectively analysed. High CBV tumour volume (VOLCBV), and contrast enhancing (VOLCE) and [18F]FET active tumour (VOLFET) volumes were delineated. Absolute and fractional high CBV subvolumes within VOLCE and VOLFET were determined. Associations with overall survival (OS) were assessed by Cox analysis. Results Adjusted for MGMT status and steroid all total tumour volumes were individually associated with shorter OS. Adding VOLCBV to VOLCE, or VOLFET only the effect of VOLCBV was prognostic of OS (HR 1.327, p=0.042 and 1.352, p=0.011, respectively). High CBV subvolume within both VOLCE and VOLFET, were associated with shorter survival (HR 1.448, p=0.042 and 1.416, p=0011, respectively), and the low CBV subvolumes with longer survival (HR 0.504, p=0.002 and 0.365, p=0.001, respectively). The fraction of VOLCE and VOLFET with high CBV was a strong predictor of OS with shorter median OS in upper vs lower tertiles (8.3 vs 14.5 months and 7.1 vs 15.6 months, respectively, both p<0.001). Conclusions The high CBV tumour volume was a strong prognosticator of survival and allowed for separation of high and low risk subvolumes underlining the heterogeneous physiological environment represented in the contrast enhancing or metabolically active tumour volumes of treated glioblastoma.

Accumulation of β-amyloid (Aβ) in the brain is a hallmark of Alzheimer's Disease (AD). Cerebral deposition of Aβ initiates deteriorating pathways which eventually can lead to AD. However, the exact mechanisms are not known. A possible pathway could be that Aβ affects the cerebral vessels, causing inadequate cerebrovascular function. In the present study, we examined if Aβ accumulation is associated with a reduced cerebral blood flow response (CBF) to neuronal activation by visual stimulation (ΔCBFVis.Act.) in cognitively normal subjects from the Metropolit Danish Male Birth Cohort. 64 subjects participated in the present study. ΔCBFVis.Act. was measured using arterial spin labelling (ASL) combined with blood-oxygen-level-dependent (BOLD) MRI. Neuronal activation was obtained by visual stimulation by a flickering checkerboard presented on a screen in the MRI-scanner. Brain Aβ accumulation and cerebral glucose metabolism were assessed by PET imaging using the radiotracers [11C]Pittsburgh Compound-B (PiB) and [18F]Fluorodeoxyglucose (FDG), respectively. Cortical thickness was measured from structural MRI. ΔCBFVis.Act. correlated negatively ( $$\beta$$ = -32.1 [95% confidence interval (CI): -60.2; -4.1], r = -0.30, p = 0.025) with PiB standardized uptake value ratio (SUVr) in the brain regions activated by visual stimulation. ΔCBFVis.Act. did not correlate with FDG SUVr ( $$\beta$$ = 1.9 [CI: -23.8; 27.6], r = 0.02, p = 0.88) or cortical thickness ( $$\beta$$ = 10.3 [CI: -8.4; 29.0], r = 0.15, p = 0.27) in the activated brain regions. Resting CBF did not correlate with PiB SUVr neither in the regions activated by visual stimulation ( $$\beta$$ = -17.8 [CI:-71.9; 36.2], r =- 0.09, p = 0.51) nor in the remaining cortex ( $$\beta$$ = 5.2 [CI:-3.9; 14.2], r = 0.15, p = 0.26). We found a correlation between high PiB SUVr and reduced CBF response to neuronal activation, indicating a link between Aβ accumulation and impaired cerebrovascular function. The impairment was not associated with cortical thinning or hypometabolism, suggesting that Aβ accumulation affecting brain vessel function could be a very early pathology leading to neurodegenerative disease.