學(xué)齡前兒童三維動脈自旋標記腦血流灌注中的最佳標記后延遲時間

唐世龍，何 玲，劉 波，周 瑜，劉先凡

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院放射科 兒童發(fā)育疾病研究教育部重點實驗室 兒科學(xué)重慶市重點實驗室 重慶市兒童發(fā)育重大疾病診治與預(yù)防國際科技合作基地，重慶 400014)

三維動脈自旋標記(3D-arterial spin labeling， 3D-ASL)腦灌注成像是對流入腦的動脈血進行連續(xù)標記，待標記血液流入腦組織后進行全腦三維快速成像，并測量腦血流量(cerebral blood flow， CBF)變化的技術(shù)。該技術(shù)具有無創(chuàng)、無需注射對比劑的優(yōu)勢，可重復(fù)多次對全腦進行功能成像和評價，已廣泛應(yīng)用于臨床[1-2]。目前有關(guān)3D-ASL技術(shù)價值的研究[1-2]多見于成人，應(yīng)用于兒童者較少，特別是對學(xué)齡前兒童，且均未考慮3D-ASL參數(shù)標記后延遲時間(post label delay, PLD)對不同年齡段兒童腦血流灌注的影響。本研究探討最佳PLD值在學(xué)齡前兒童腦部3D-ASL血流灌注成像中的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017年3月—12月于我院因其他疾病而接受顱腦MR平掃及3D-ASL腦血流灌注掃描的250例患兒，男127例，女123例，年齡5天～6歲，平均(1.5±1.8)歲；根據(jù)年齡分為5組，各50例，其中<1個月組，男27例，女23例，平均(13.9±5.2)天；1～6個月組，男22例，女28例，平均(3.9±2.1)個月；>6～12個月組，男24例，女26例，平均(8.1±2.8)個月；>1～3歲組，男32例，女18例，平均 (1.7±0.5)歲；>3～6歲組，男22例，女28例，平均 (4.9±0.8)歲；顱腦MR平掃均未見異常。本研究通過本院倫理委員會批準，檢查前患兒家屬或監(jiān)護人均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery MR750 3.0T MR掃描儀，8通道頭頸聯(lián)合線圈行顱腦MR平掃及3D-ASL腦血流灌注掃描，對不配合的患兒給予鎮(zhèn)靜。平掃序列為軸位T1W、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(fluid attenuated inversion recovery， FLAIR)、T2W等；3D-ASL序列采集3次，PLD分別為1 025 ms、1 525 ms和2 025 ms。<1個月組患兒3D-ASL成像參數(shù)：TR 4 387 ms (PLD 1 025 ms)、4 630 ms (PLD 1 525 ms)、4 842 ms (PLD 2 025 ms)，F(xiàn)OV 21 cm×21 cm，TE 10.5 ms，NEX 5，層厚4.2 mm，采集層數(shù)30層，采集時間 6 min 35 s (PLD 1 025 ms)、6 min 57 s (PLD 1 525 ms)、7 min 16 s (PLD 2 025 ms)；其余4組患兒3D-ASL成像參數(shù)：NEX 3，其他參數(shù)與<1個月組相同，采集時間為4 min 15 s (PLD 1 025 ms)、4 min 29 s (PLD 1 525 ms)、4 min 41 s (PLD 2 025 ms)。

1.3 圖像評價

1.3.1 主觀評價 由2名有8年及以上工作經(jīng)驗的影像科主治醫(yī)師以盲法對3D-ASL原始質(zhì)子圖像進行評價，如有分歧，與第3名放射科副主任醫(yī)師協(xié)商確定。3D-ASL原始質(zhì)子圖像主觀評價標準[3-4]：甲級，圖像SNR高，無偽影，腦溝無信號；乙級，圖像SNR高，無偽影，腦溝為高信號或低信號；丙級，圖像SNR低，無偽影，腦溝為高信號或低信號。

1.3.2 客觀評價 于3D-ASL原始質(zhì)子圖像第三腦室層面基底核區(qū)勾畫圓形ROI，大小為(100±2)mm2，記錄其信號平均值和標準差，并計算SNR，SNR=信號平均值/標準差。

1.4 CBF測量 采用GE AW 4.6工作站和Functool軟件獲得CBF圖，于雙側(cè)小腦、丘腦、枕葉、顳葉、頂葉、額葉勾畫圓形ROI，大小為(55±2)mm2，所有患兒的ROI大小、位置、層面盡量保持一致，測量其CBF值，并取所有腦區(qū)的平均值。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示。對相同年齡段患兒以不同PLD 3D-ASL圖像測得的CBF值和SNR值采用重復(fù)測量的方差分析進行比較，兩兩比較采用Bonferroni法。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 主觀評價 <1個月組和1～6個月組中，PLD值為1 025 ms時，圖像以甲級為主，分別有43例和46例；PLD值為 1 525 ms時，圖像以中級為主，分別有40例和41例；PLD值為2 025 ms時，圖像以丙級為主，分別有37例和39例。>6～12個月組、>1～3歲組和>3～6歲組中，PLD值為1 525 ms時，圖像以甲級為主，分別有43、45和43例；PLD值為1 025 ms時，圖像以乙級為主，分別有41、42和45例；PLD值為2 025 ms時，圖像以乙級、丙級為主，無甲級圖像；見表1。

圖1 患兒男，16天，CBF圖 A～C.分別為PLD值為1 025 ms、1 525 ms和2 025 ms的圖像 圖2 患兒女，3個月，CBF圖 A～C.分別為PLD值為1 025 ms、1 525 ms和2 025 ms的圖像 圖3 患兒女，8個月，CBF圖 A～C.分別為PLD值為1 025 ms、1 525 ms和2 025 ms的圖像 圖4 患兒男，2歲，CBF圖 A～C.分別為PLD值為1 025 ms、1 525 ms和2 025 ms的圖像 圖5 患兒男，4歲，CBF圖 A～C.分別為PLD值為1 025 ms、1 525 ms和2 025 ms的圖像

2.2 客觀評價 各年齡組患兒不同PLD值3D-ASL原始質(zhì)子圖像SNR總體差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)；<1個月組、1～6個月組中，隨PLD延長，SNR降低，PLD為1 025 ms時圖像SNR最高，兩兩比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)；>6～12個月組、>1～3歲組和>3～6歲組中，PLD值為 1 525 ms時圖像SNR最高，1 025 ms時其次，2 025 ms圖像SNR最低，兩兩比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)；見表2。

2.3 CBF 各年齡組患兒不同PLD值3D-ASL的CBF值總體差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)；<1個月組、1～6個月組中，隨PLD延長，CBF降低，PLD為 1 025 ms時測量圖像CBF最高，兩兩比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)；>6～12個月組、>1～3歲組和>3～6歲組中，PLD值為1 525 ms時圖像所測得CBF值最高，1 025 ms時其次，PLD值為2 025 ms時圖像CBF最低，兩兩比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)；見表3、圖1～5。

3 討論

3D-ASL是一種無需對比劑、無輻射、可多次重復(fù)測量的MR灌注成像技術(shù)，以動脈內(nèi)血液水分子作為內(nèi)源性對比劑進行血管灌注成像，分別采集被標記前后的血液水分子到達目標成像層面的圖像，將兩次圖像進行減影，最終得到包含血液灌注信息的圖像[5-6]。與常規(guī)靜脈團注對比劑的灌注成像相比，ASL血管灌注成像的優(yōu)勢是無侵襲性，無需注射對比劑即可反復(fù)測量相應(yīng)部位的CBF值，可重復(fù)性強，且僅需數(shù)分鐘即可完成掃描[7-8]。

表1 5組患兒不同PLD值3D-ASL原始質(zhì)子圖像主觀評價結(jié)果(例)

表2 5組患兒不同PLD值3D-ASL原始質(zhì)子圖像SNR比較(±s)

表2 5組患兒不同PLD值3D-ASL原始質(zhì)子圖像SNR比較(±s)

組別1 025 ms1 525 ms2 025 msF值P值<1個月組4.13±0.393.49±0.371.56±0.246.373<0.0011～6個月組4.66±0.333.96±0.193.23±0.4111.541<0.001>6～12個月組5.03±0.375.27±0.483.55±0.449.352<0.001>1～3歲組5.67±0.436.51±0.573.64±0.5213.143<0.001>3～6歲組5.97±0.476.54±0.553.89±0.436.036<0.001

表3 5組患兒不同PLD值3D-ASL原始質(zhì)子圖像CBF比較[ml/(min·100 g)，±s]

表3 5組患兒不同PLD值3D-ASL原始質(zhì)子圖像CBF比較[ml/(min·100 g)，±s]

組別1 025 ms1 525 ms2 025 msF值P值<1個月組21.89±3.2417.80±2.8917.07±3.7621.032<0.0011～6個月組32.84±5.6327.02±4.4622.30±3.8811.563<0.001>6～12個月組43.55±4.8749.12±5.0136.85±4.7234.971<0.001>1～3歲組60.08±6.3169.01±7.8254.28±5.2319.823<0.001>3～6歲組63.19±5.2875.72±6.6959.74±4.426.379<0.001

PLD是標記動脈內(nèi)血液水分子的時間到采集成像層面MR信號的時間；動脈內(nèi)血液通過時間(arterial transit time, ATT)是動脈血管內(nèi)血液水分子從標記層面到達采集層面的時間[9-10]。PLD是3D-ASL掃描技術(shù)的重要參數(shù)，PLD值選擇是否適當，直接決定CBF值的準確與否。如PLDATT，采集影像時標記的動脈內(nèi)血液弛豫過度，采集到的MR信號亦較低，所得的CBF值低于真實的灌注值；如PLD=ATT，采集影像時標記動脈內(nèi)血液剛好到達成像層面，采集的MR信號高，所得CBF值可反映真實的灌注值[10-12]。因此，在3D-ASL腦血流灌注掃描中，最接近ATT的PLD值才是最佳值，所測得的CBF值才最接近真實CBF值。學(xué)齡前兒童生長發(fā)育較快，不同年齡段組織發(fā)育差異較大，動脈內(nèi)血液的流動速度也不盡相同。為盡量減少生長發(fā)育帶來的影響，本研究將學(xué)齡前兒童按年齡分為5組進行研究，并根據(jù)學(xué)齡前兒童腦部動脈血流速度，將PLD值設(shè)置為 1 025 ms、1 525 ms和2 025 ms。

本研究對3D-ASL原始質(zhì)子圖像的主觀評價結(jié)果顯示，<1個月組和1～6個月組中，PLD值為1 025 ms時圖像質(zhì)量最佳，SNR較高，腦溝內(nèi)無明顯偽影；而>6～12個月組、>1～3歲組和>3～6歲組中，PLD值為 1 525 ms時，圖像質(zhì)量最佳，多為甲級圖像，且SNR較高。不同年齡段患兒腦區(qū)CBF值分析結(jié)果顯示，<1個月組和1～6個月組中，PLD值為1 025 ms時，各腦區(qū)CBF值最高，隨著PLD值逐漸增加，各腦區(qū)CBF值逐漸下降；>6～12個月組、>1～3歲組和>3～6歲組中，PLD值為1 525 ms時，腦區(qū)CBF值最高，PLD值為2 025 ms時，CBF值最低。上述結(jié)果提示，對<1～6個月患兒，PLD值為1 025 ms時最接近ATT時間；而對>6個月～6歲患兒，PLD值為1 525 ms時最接近腦部ATT時間，PLD值為1 025 ms時低于腦部ATT時間，故腦溝呈高信號，PLD值為2 025 ms時高于腦部ATT時間，故腦溝呈低信號。

綜上所述，3D-ASL可無創(chuàng)測量CBF，PLD值是3D-ASL腦血流灌注掃描技術(shù)的重要參數(shù)。學(xué)齡前兒童動脈血流速度變化較大。對≤6個月嬰幼兒，PLD值選用1 025 ms為最佳，>6個月～6歲兒童PLD值宜選用1525 ms。