動(dòng)脈自旋標(biāo)記灌注成像技術(shù)在神經(jīng)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)展

李婭銘，姜興岳（通訊作者）

( 濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科 山東 濱州 256600）

1 ASL 基本原理

ASL是通過(guò)180°翻轉(zhuǎn)脈沖標(biāo)記頸內(nèi)動(dòng)脈血液中的質(zhì)子，讓頸內(nèi)動(dòng)脈血液中的質(zhì)子磁化矢量翻轉(zhuǎn)到180°，經(jīng)過(guò)一定延遲時(shí)間，標(biāo)記質(zhì)子進(jìn)入信號(hào)采集區(qū)域，通過(guò)信號(hào)采集得到標(biāo)記像（Label像）。繼續(xù)對(duì)血液中的質(zhì)子發(fā)射第二次180°脈沖，經(jīng)過(guò)一定延遲時(shí)間得到控制像（Control 像），用控制像減去標(biāo)記像即得到腦灌注圖像。vsASL，即基于流速ASL，利用射頻脈沖結(jié)合流動(dòng)敏感性梯度將超過(guò)一定速度（cutoff velocity,Vc）的動(dòng)脈血進(jìn)行標(biāo)記，這樣得到的ASL 信號(hào)僅是標(biāo)記時(shí)超過(guò)Vc 而到達(dá)成像區(qū)域低于Vc 的血液，因此有效避免了血流緩慢、血流時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致的信號(hào)丟失[1]。

2 ASL 的衍生技術(shù)

ASL 的衍生技術(shù)包括供血區(qū)ASL（territory ASL,TASL）、3D-ASL、4D-ASL、多延遲ASL（multi-PLD ASL,mPASL）。TASL 是在ASL 的基礎(chǔ)上分別選擇單支或多支動(dòng)脈進(jìn)行標(biāo)記，進(jìn)而得到該動(dòng)脈供血區(qū)域的灌注圖像，還可以測(cè)量感興趣腦區(qū)的CBF 等。有研究顯示[2]，使用T A SL 技術(shù)評(píng)估慢性腦血管疾病患者的側(cè)支循環(huán)代償程度與DSA 具有良好的一致性。mPASL 通過(guò)設(shè)置多個(gè)PLD 時(shí)間進(jìn)行多次信號(hào)采集，生成不同PLD 時(shí)間的灌注圖像，再利用特定模型定量A T T，計(jì)算特定血管區(qū)域的最佳PLD 時(shí)間。對(duì)于正常人腦灌注最佳標(biāo)記后延遲時(shí)間，研究顯示[3]青少年最佳PLD 為1525ms，中年、老年最佳PLD 為3025ms。mPASL 也與MRA 聯(lián)合應(yīng)用于判斷TIA后腦梗死的價(jià)值研究[4]等。

3 ASL 相關(guān)參數(shù)

研究顯示，標(biāo)記后延遲（post-labeling delay,PLD）時(shí)間應(yīng)盡量與動(dòng)脈通過(guò)時(shí)間（arterial transit time,ATT）保持一致。當(dāng)ATT ＞PLD 時(shí)，被標(biāo)記的血液還未到達(dá)成像區(qū)域就進(jìn)行信號(hào)采集，所得的CBF 將低估真實(shí)灌注量。然而當(dāng)PLD 過(guò)長(zhǎng)時(shí)，標(biāo)記血液的質(zhì)子信號(hào)會(huì)發(fā)生明顯衰減，所得的CBF 也將低估真實(shí)灌注量[3]。當(dāng)局部血流速度緩慢，即ATT ＞PLD，在ASL圖像上會(huì)出現(xiàn)血管內(nèi)高信號(hào)，即動(dòng)脈內(nèi)穿行偽影（ATA），研究顯示[1]當(dāng)梗死核心區(qū)周?chē)霈F(xiàn)ATA 時(shí)，提示側(cè)支循環(huán)建立良好。因此3D-ASL 與MRA 聯(lián)合可以診斷DWI 結(jié)果陰性的短暫性腦缺血發(fā)作（TIA）。3D-ASL 對(duì)表現(xiàn)為孤立性眩暈的后循環(huán)缺血也有一定價(jià)值[5]。

研究認(rèn)為[6]，延遲血管內(nèi)標(biāo)記反映在ASL 信號(hào)的空間方差中，因此ASL 信號(hào)的空間變異系數(shù)（Spatial coefficient of variation，SCOV）可以作為ATT 的代理參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)[6]，SCOV 聯(lián)合CBF 可擴(kuò)大ASL 作為頸動(dòng)脈閉塞性疾病的腦血管標(biāo)志的臨床效用。同時(shí)使用SCoV 也可能有助于評(píng)估代償側(cè)支血管的程度，較高的SCOV 可能表明有更好的側(cè)支血管形成，可以納入顱內(nèi)外血管狹窄的篩查。

4 ASL 臨床應(yīng)用

4.1 新生兒、兒童中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病

ASL 的不注射造影劑、安全性高的特點(diǎn)，在新生兒及兒童的腦灌注成像應(yīng)用中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。3D-ASL 可定量足月健康新生兒腦血流動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)基底節(jié)區(qū)和放射冠區(qū)的CBF 隨著新生兒日均年齡的增加而增加，新生兒的基底節(jié)、腦干、丘腦和放射冠的CBF 值高于額葉和頂葉白質(zhì)的CBF 值[7]。煙霧?。∕oyamoya disease，MMD）是一種以雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈末端及大腦前、中動(dòng)脈起始部進(jìn)行性狹窄或閉塞為特征的腦血管疾病。jiaxi Li等[8]將ASL 和認(rèn)知功能研究結(jié)合在一起對(duì)兒童MMD 患者進(jìn)行研究，顯示MMD 導(dǎo)致CBF 降低可能是兒童認(rèn)知功能低下的潛在原因。另一研究[9]通過(guò)使用mPASL 測(cè)得自閉癥（autism speCTrum disorder，ASD）兒童患者的CBF下降。

4.2 缺血性腦病

目前對(duì)于急性缺血性腦病，一般選用DSC 或CT灌注技術(shù)。DSC 需要注射造影劑，有電離輻射風(fēng)險(xiǎn)，而近來(lái)新興的3D-ASL 技術(shù)無(wú)造影劑和電離輻射，同時(shí)可反映缺血性腦病的血流灌注狀態(tài)，有利于指導(dǎo)和預(yù)測(cè)預(yù)后。研究表明[10]，在缺血性腦病中，3D-ASL 診斷敏感性、特異性均高于MRA。3D-ASL 能夠清楚地顯示急性腦卒中（CIS）局部腦組織梗死病灶的血流動(dòng)力學(xué)改變，結(jié)合CBF 更能客觀的反映腦組織缺血梗死的情況[11]。ASL 與DWI 在大面積腦梗診斷上具有一致性[12]，DWI 顯示的高信號(hào)區(qū)為梗塞核心區(qū)域，而ASL 能夠檢測(cè)梗塞核心及周邊范圍的血流動(dòng)力學(xué)改變。3D-ASL 所顯示的CBF 降低的區(qū)域比DWI 范圍大，說(shuō)明有缺血半暗帶的存在，半暗帶面積較大者溶栓治療后的出血率及再發(fā)率均明顯增高[13]。在缺氧腦損傷患者中[13]，ASL 顯示CBF 整體的增加，與DWI 之間存在正相關(guān)關(guān)系。HR MRI 聯(lián)合pCASL 可以對(duì)煙霧?。∕MD）與顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄（IAS）進(jìn)行鑒別[14]。HR MRI 聯(lián)合ASL 也可以對(duì)缺血性腦血管疾病患者頭頸部動(dòng)脈斑塊的性質(zhì)和缺血區(qū)動(dòng)脈灌流狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究顯示斑塊穩(wěn)定性與腦組織血流灌注情況密切相關(guān)，提示動(dòng)脈斑塊的穩(wěn)定性可能對(duì)改善腦血流灌注情況起積極作用[15]。另一研究[16]發(fā)現(xiàn)高血壓患者有較高的逆行性腦靜脈血流量，并伴有局部低灌注和低組織體積，其可以對(duì)相應(yīng)低灌注的血管進(jìn)行評(píng)估，提高因血管狹窄造成的供血不足的原因檢出，提高了檢查的敏感性和特異性。[17]

4.3 神經(jīng)退行性疾病

神經(jīng)退行性疾病是指神經(jīng)元和（或）其髓鞘喪失，逐漸出現(xiàn)功能障礙。利用長(zhǎng)反轉(zhuǎn)時(shí)間的3D TGSE PASL對(duì)評(píng)價(jià)正常人與阿爾茨海默病（AD）患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)灌注清除率具有一定的潛力。研究發(fā)現(xiàn)[18]AD 患者的信號(hào)清除率明顯減少。輕度認(rèn)知障礙（MCI）被認(rèn)為是AD 的起始階段。對(duì)MCI 患者的準(zhǔn)確診斷和及時(shí)干預(yù)可降低AD的轉(zhuǎn)歸率。采用PASL 技術(shù)，觀察到MCI 患者右側(cè)顳中回、右顳極均出現(xiàn)低灌注現(xiàn)象，而左顳中回、雙側(cè)楔前葉等均出現(xiàn)高灌注，這可能是維持高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)的代償活動(dòng)所致。

4.4 腦腫瘤

腦腫瘤通常是異質(zhì)性病變，瘤內(nèi)可能包括出血和鈣化?；颊咝g(shù)后經(jīng)常出現(xiàn)出血?dú)堄辔锶绾F血黃素。含鐵血黃素和鈣含量干擾磁場(chǎng)的均勻性，引起敏感性偽影降低灌注敏感性。研究表明[19]，與DSC 灌注成像相比，ASL 更不容易受到敏感性偽影的影響。mPASL 相比于DSC在診斷顱內(nèi)腫瘤可靠性及的敏感性更高。因此，我們認(rèn)為mpASL 可以代替DSC 用于原發(fā)性顱內(nèi)腫瘤的診斷和隨訪。然而，對(duì)于膠質(zhì)瘤分級(jí)和生存預(yù)測(cè)中的價(jià)值，DCEMRI 的表現(xiàn)優(yōu)于3D-ASL 或IVIM-DWI。橋小腦角區(qū)（CPA）血管母細(xì)胞瘤的影像學(xué)表現(xiàn)與前庭神經(jīng)鞘瘤和腦膜瘤相似，同時(shí)發(fā)現(xiàn)pCASL 的高CBF 為CPA 腫瘤的鑒別診斷提供了更多有用的信息。

4.5 腦白質(zhì)病變

腦白質(zhì)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分，腦白質(zhì)中的中樞神經(jīng)細(xì)胞的髓鞘損害會(huì)引起腦白質(zhì)病變，在MRI的T2WI 或FLAIR 圖像表現(xiàn)為異常高信號(hào)。這種異常高信號(hào)大多被認(rèn)為是由于慢性缺血，包括微血管病變引起的慢性缺血性腦損害。腦缺血程度所致的白質(zhì)損害可能導(dǎo)致血腦屏障系統(tǒng)的損傷，最終導(dǎo)致白質(zhì)脫髓鞘和血管源性水腫。研究發(fā)現(xiàn)，基于彌散加權(quán)動(dòng)脈自旋（DW-ASL）的磁共振成像新方法可以定量血腦屏障的水交換速率（Kw），從而對(duì)血腦屏障功能進(jìn)行間接評(píng)價(jià)。

5 小結(jié)

綜上所述，動(dòng)脈自旋標(biāo)記（ASL）具有重復(fù)性好、成本低、無(wú)創(chuàng)性、無(wú)需外源對(duì)比劑等優(yōu)點(diǎn)。隨著ASL技術(shù)的不斷進(jìn)步，其衍生技術(shù)在科研和臨床的應(yīng)用也顯示出廣泛的前景，例如T ASL 技術(shù)可以對(duì)一定的血管進(jìn)行標(biāo)記從而得到感興趣區(qū)域的灌注圖像，這為腦血管甚至其他臟器的灌注評(píng)價(jià)提供了新的思路和方法。但是ASL本身尚有一些不足，例如易受運(yùn)動(dòng)偽影和磁敏感性偽影的影響；易受不同PLD 對(duì)CBF 測(cè)定結(jié)果的影響等。隨著高場(chǎng)強(qiáng)M R 設(shè)備出現(xiàn)，ASL 作為一種新的功能標(biāo)記技術(shù)會(huì)在一些疾病中逐漸代替侵入性檢查，發(fā)揮更重要的作用。