動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)在急性腦梗死中的應(yīng)用進(jìn)展

侯 聰，侯?yuàn)檴櫍瑥?俊，李啟霖，劉新疆，3

1濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，山東 濱州 256603；2濰坊醫(yī)學(xué)院，山東 濰坊 261000；3上海市浦東醫(yī)院（復(fù)旦大學(xué)附屬浦東醫(yī)院）放射科，上海 201399

急性腦梗死（ACI）又稱急性缺血性腦卒中，是指腦血供突然中斷后而導(dǎo)致的腦組織缺血、缺氧繼而出現(xiàn)壞死，一般是由于腦部主要供血?jiǎng)用}出現(xiàn)粥樣硬化和血栓形成，導(dǎo)致局灶性急性腦供血不足，出現(xiàn)相應(yīng)支配區(qū)域的腦細(xì)胞壞死。目前臨床上常使用擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)來評估超早期腦梗死。2018年9月，我國發(fā)布了最新的《中國急性缺血性腦卒中診治指南2018》[1]，其中指出，新增發(fā)病3～4.5 h時(shí)間窗內(nèi)、年齡＞80歲的患者，經(jīng)詳細(xì)評估風(fēng)險(xiǎn)與獲益后，在做好醫(yī)患溝通的情況下，推薦靜脈溶栓治療，這在2014版指南中是禁忌癥[2]。確定了對超靜脈溶栓時(shí)間窗的治療建議，超靜脈溶栓時(shí)間窗的患者如果符合血管內(nèi)治療條件，應(yīng)盡快施行血管內(nèi)治療，希望通過評估（包括多模態(tài)影像學(xué)）能夠擴(kuò)大血管內(nèi)治療時(shí)間窗，挽救更多腦組織[3]。既往研究顯示，超時(shí)間窗ACI患者血管內(nèi)治療可以取得較好的預(yù)后[4]；如果不符合血管內(nèi)治療條件者，則應(yīng)結(jié)合多模態(tài)影像學(xué)（利用不同成像原理、設(shè)備得到圖像，如CT、MRI、PET等）的檢查結(jié)果，判斷是否能夠進(jìn)行靜脈溶栓治療。能夠進(jìn)行動(dòng)脈穿刺的頸內(nèi)動(dòng)脈和大腦中動(dòng)脈M1段閉塞患者，經(jīng)規(guī)范嚴(yán)格的臨床和影像學(xué)評估后，進(jìn)行血管內(nèi)機(jī)械取栓治療的時(shí)間窗由原來的6 h延長至24 h，而在2014版指南中僅限于6 h以內(nèi)的患者。在這種背景下，對急性缺血性腦卒中的多模態(tài)影像學(xué)檢查提出了更高的要求。主要包括更早期發(fā)現(xiàn)異常腦血流灌注，評估灌注減低程度、范圍及病變血管；對低灌注區(qū)的相應(yīng)的責(zé)任動(dòng)脈血管進(jìn)行評估；判斷病變區(qū)側(cè)支循環(huán)是否有效建立，獲得血管選擇性診斷信息；界定核心梗死區(qū)與缺血半暗帶的存在；定量得出灌注的特征性參數(shù)，即腦血流量（CBF）；預(yù)測ACI患者的臨床預(yù)后；觀察ACI患者在溶栓治療缺血梗死區(qū)域的血流再灌注恢復(fù)情況等。

動(dòng)脈自旋標(biāo)記(ASL)作為一種非侵入性測量CBF的MRI技術(shù)，是在BOLD效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)的同時(shí)被發(fā)現(xiàn)的。1992年研究者首次應(yīng)用基于內(nèi)源性對比劑的ASL技術(shù)測得了小鼠的腦血CBF[5]，但直至近期，ASL才被神經(jīng)影像學(xué)界廣泛采用和認(rèn)可，這在很大程度上歸功于MRI技術(shù)的進(jìn)步。該技術(shù)發(fā)展早期受到其固有的低信噪比和緩慢的時(shí)間分辨率的影響，而隨著平行成像的出現(xiàn)[6]，偽連續(xù)標(biāo)記和背景抑制方案的發(fā)展，可以以足夠的速度和質(zhì)量采集ASL圖像，成為一種成熟的定性、定量成像工具[7]。隨著美國GE DISCOVERYMR 750 3.0 T全身磁共振掃描儀的普及和Functool 4.6后處理工作站的應(yīng)用，能夠非常簡單地完成DWI和ASL圖像的后處理，得到興趣區(qū)的CBF值[8-9]。

本綜述為ASL在ACI中的臨床應(yīng)用。在腦血管疾病中，ASL由于其定量性質(zhì)和確定腦動(dòng)脈區(qū)域的能力而特別引人關(guān)注。在ACI時(shí)，可觀察到半暗帶側(cè)支供血的來源，并能夠基于ASL序列的精確的絕對和相對臨界CBF值用于指導(dǎo)臨床治療或預(yù)防性干預(yù)[10]，有利于ACI患者的預(yù)后判斷。

1 ASL灌注技術(shù)成像原理及衍生技術(shù)

ASL技術(shù)從本質(zhì)上講與外源性示蹤劑灌注成像（如團(tuán)注追蹤MRI、放射自顯影、PET等）原理是一致的，只是不是將外源性示蹤劑（如一些順磁性對比劑：GDDTPA或SPIO等）通過靜脈注入血流，追蹤其在組織中的蓄積，ASL示蹤劑由動(dòng)脈本身的血液水（即氫質(zhì)子）組成，ASL技術(shù)將動(dòng)脈血中的氫質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑，利用反轉(zhuǎn)脈沖對氫質(zhì)子進(jìn)行標(biāo)記，延遲后進(jìn)行成像，得到同時(shí)包含被標(biāo)記氫質(zhì)子（即內(nèi)源性示蹤劑）的血液信號(hào)和靜態(tài)組織信號(hào)的標(biāo)記像；不額外施加反轉(zhuǎn)脈沖再次成像，得到僅包含靜態(tài)組織信號(hào)的對照像；將對照像和標(biāo)記像相減則得到血流灌注圖像[11]。

根據(jù)標(biāo)記方法不同可將ASL分為4類，包括連續(xù)式ASL、脈沖式ASL、準(zhǔn)連續(xù)式ASL及基于流速ASL。準(zhǔn)連續(xù)式ASL融合了連續(xù)式ASL的高信噪比和脈沖式ASL的高標(biāo)記效率，能夠顯著有效的降低磁化傳遞效應(yīng)；同時(shí)對硬件無特殊要求，擁有較低的射頻能量沉積，當(dāng)前已成為臨床上最值得推薦的ASL標(biāo)記方法[12]。3D-ASL具備快速成像、灌注均勻、高信噪比、低SAR值等特質(zhì)，是目前ASL白皮書中最推薦使用的灌注技術(shù)[12]。供血區(qū)ASL（TASL）是在ASL的基礎(chǔ)上分別選擇興趣動(dòng)脈進(jìn)行標(biāo)記，得到興趣動(dòng)脈供血區(qū)域的灌注圖像，獲得感興趣腦區(qū)的CBF值[13]。有研究顯示，TASL技術(shù)在評估腦血管疾病患者的側(cè)支循環(huán)建立情況與數(shù)字減影血管造影結(jié)果具有良好的一致性[14]。

ASL通過特定標(biāo)記動(dòng)脈血中的氫質(zhì)子來反映腦組織血液的灌注情況，是一種絕對定量灌注技術(shù)，不但可以生成灌注圖像進(jìn)行定性判斷，還可定量計(jì)算出灌注的特征性參數(shù)，即CBF。盡管CBF是一個(gè)絕對定量值，但也會(huì)受到標(biāo)記后延遲（PLD）或TI的影響，PLD或TI與動(dòng)脈通過時(shí)間（ATT）的一致性越高，測得的CBF值越準(zhǔn)確[15]。與其他灌注技術(shù)比較，ASL無需使用外源性對比劑，且無電離輻射，可在短期內(nèi)多次進(jìn)行評價(jià)。

2 ASL灌注技術(shù)在ACI的應(yīng)用進(jìn)展

ACI又稱急性缺血性腦卒中，占全部腦卒中的60%～80%。目前臨床上對存在突發(fā)神經(jīng)功能缺損癥狀（如肢體運(yùn)動(dòng)動(dòng)能不同程度的障礙，感覺、知覺、痛覺等不全等）在急診頭顱CT排除腦出血的診斷患者可初步診斷ACI，顱腦MRI對于指導(dǎo)ACI的再灌注治療至關(guān)重要，其中DWI和灌注加權(quán)成像（PWI）作為一種成熟的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于臨床來評估超早期腦缺血（即ACI）[16]。研究顯示，ASL較DWI能夠更早期發(fā)現(xiàn)異常腦血流灌注[17]，并且準(zhǔn)確評估灌注減低程度、范圍及病變血管，與DSCPWI技術(shù)具有較好一致性[18-19]。另有研究表明，在ACI的診斷中，3D-ASL在顯示梗死病灶范圍和灌注特點(diǎn)方面效果更優(yōu)[20-21]。3D-ASL與DWI聯(lián)合應(yīng)用較僅僅單一使用DWI更能明確腦梗死患者梗死部位、缺血程度和腦組織灌注情況，在診斷ACI中具有更高的特異性和敏感性[22]。ASL灌注技術(shù)與MRA聯(lián)合應(yīng)用可以對低灌注區(qū)的相應(yīng)的責(zé)任動(dòng)脈血管進(jìn)行評估，找出相應(yīng)病變區(qū)域腦組織供血不足的可能原因，兩者聯(lián)合應(yīng)用大大提高了檢出的敏感性及特異性[9,23]。若MRA檢查中顯示部分腦血管主干出現(xiàn)重度狹窄或者閉塞，而ASL檢查中并未出現(xiàn)低灌注現(xiàn)象，提示該區(qū)域存在較好的側(cè)支循環(huán)，則無需介入處理治療[9]。反之，如果MRA顯示血管狹窄所影響的區(qū)域與低灌注較一致，則表明該區(qū)域無有效的側(cè)支循環(huán)建立，存在有可能發(fā)展為梗死的低灌注組織，需要相應(yīng)積極的治療，以避免發(fā)生腦梗死及梗死范圍的進(jìn)一步加重[24]。ASL灌注成像中動(dòng)脈內(nèi)穿行偽影的出現(xiàn)主要是由于局部動(dòng)脈血流速度減慢，當(dāng)ATT大于PLD，被標(biāo)記的動(dòng)脈血在成像時(shí)仍滯留于血管內(nèi)，ASL影像上表現(xiàn)為血管內(nèi)高信號(hào)。動(dòng)脈內(nèi)穿行偽影的出現(xiàn)往往能提示側(cè)支循環(huán)建立良好，具有較高的臨床意義。ASL可對單支感興趣血管進(jìn)行標(biāo)記，由此直接得到某一供血?jiǎng)用}的供血區(qū)，更直觀地掌握是否存在交通動(dòng)脈的開通和二級(jí)側(cè)支循環(huán)建立，得到類似數(shù)字減影血管造影獲得的血管選擇性診斷信息[25]。

近年來，臨床對于急性大面積腦梗死討論較多的就是如何界定核心梗死區(qū)與缺血半暗帶的界限。Astrup等[26]于1977年提出IP的定義，梗死中心即核心梗死區(qū)周圍的缺血性腦組織雖然電活動(dòng)中止，但腦組織細(xì)胞可以維持自身跨膜電位與膜電壓，IP與發(fā)病時(shí)間緊密相關(guān)，如果能夠及時(shí)再灌注治療，改善缺血、缺氧，IP腦組織可得以存活。因此在對ACI再灌注治療中，能夠快速和準(zhǔn)確地判斷IP范圍及相關(guān)支配血管是治療的關(guān)鍵所在。腦組織血流灌注狀態(tài)可以指導(dǎo)臨床醫(yī)生及時(shí)調(diào)整治療方案，對于改善患者預(yù)后具有重大意義[27]。對于判斷是否存在缺血半暗帶，劉洋等[28]在研究中發(fā)現(xiàn)利用ASL技術(shù)得到的異常灌注區(qū)與DWI所顯示的梗死區(qū)，如果兩者面積相差大于10%，考慮存在缺血半暗帶可能。有研究顯示，ASL技術(shù)能有效檢測ACI患者缺血半暗帶，可在臨床懷疑ACI的患者中推廣應(yīng)用[29]。最新研究亦顯示ASL灌注技術(shù)獲得的aCBF與rCBF值與ACI患者的臨床預(yù)后具有較大的相關(guān)性[10]，已有相關(guān)研究結(jié)果證明存在aCBF與rCBF的臨界值，在臨界值以上，受損腦組織恢復(fù)功能的可能性較大，即存在的缺血半暗帶，反之即核心梗死區(qū)。楊清等[30]研究表明，ACI患者rCBF與其預(yù)后具有緊密聯(lián)系，3D-ASL技術(shù)在其預(yù)后方面具有重要價(jià)值。

動(dòng)態(tài)磁敏感對比成像（DSC）近些年來一直作為灌注成像的最常用手段，有研究顯示腦梗死低灌注區(qū)ASL-CBF值與DSC-CBF及峰值時(shí)間（TTP）在前循環(huán)的ACI患者中相關(guān)性最高[31]，同時(shí)TTP也是DSC中反映缺血性腦梗死最敏感的指標(biāo)，主要反映病灶區(qū)血流達(dá)峰時(shí)間延遲，所以在一定程度上ASL-CBF與DSC-TTP在ACI的診斷中有更好的關(guān)聯(lián)性[19]。DSC的缺點(diǎn)包括對比劑不能自由通過血腦屏障進(jìn)入幕上腦實(shí)質(zhì)，當(dāng)注射速率過高可導(dǎo)致對比劑外滲出血管及釓對比劑可誘發(fā)腎源性纖維化等并發(fā)癥[32]（腎功能不全患者不適用），相比之下，對于有相應(yīng)禁忌癥或者需要長期隨訪復(fù)查的患者可采用3D-ASL技術(shù)。因此即使3D-ASL在ASLDWI不匹配區(qū)的IP具有一定局限性[17]，但是對于檢查受限的患者和需要多次隨訪復(fù)查的患者，3D-ASL在一定程度上可取代DSC[11]。同時(shí)，對于ACI患者在溶栓治療之后，3D-ASL序列還可以及時(shí)反映缺血梗死區(qū)域的血流再灌注恢復(fù)情況，發(fā)現(xiàn)有無異常高灌注的區(qū)域，有利于全面評估腦組織的血流灌注信息[31]，預(yù)測缺血再灌注損傷的發(fā)生[33]。研究顯示，在核心梗死區(qū)出現(xiàn)高灌注的患者發(fā)生出血性轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)明顯高于沒有出現(xiàn)高灌注的患者[34]。同時(shí)，異常高灌注區(qū)域與血管再通治療后的血腦屏障破壞和出血性轉(zhuǎn)化的位置存在相關(guān)性。

因此，ASL作為新興的磁共振功能成像技術(shù)，在更早期發(fā)現(xiàn)異常腦血流灌注，并且準(zhǔn)確評估灌注減低程度、范圍及病變血管；與MRA聯(lián)合應(yīng)用對低灌注區(qū)的相應(yīng)的責(zé)任動(dòng)脈血管進(jìn)行評估；在判斷病變區(qū)側(cè)支循環(huán)是否有效建立，獲得血管選擇性診斷信息[35]；在如何界定核心梗死區(qū)與缺血半暗帶的界限；在預(yù)測ACI患者的臨床預(yù)后；在ACI患者在溶栓治療缺血梗死區(qū)域的血流再灌注恢復(fù)情況等諸多方面體現(xiàn)出積極地臨床意義和廣闊的前景。

3 ASL灌注技術(shù)在ACI應(yīng)用的優(yōu)勢及不足

3.1 ASL在ACI應(yīng)用的優(yōu)勢

ASL標(biāo)記技術(shù)效率高、掃描范圍廣，無需注射對比劑幫助顯影，短期內(nèi)可進(jìn)行多次復(fù)查，尤其是近些年出現(xiàn)的3D-ASL技術(shù)克服了回波平面成像所形成的磁敏感偽影，增加了圖像信噪比，灌注成像更為清晰[36]。隨著計(jì)算機(jī)智能技術(shù)發(fā)展和后處理軟件的升級(jí)，ASL后處理變得更加簡單，所得的CBF圖可以與MRI解剖圖像融合，使異常灌注信息的顯示更加準(zhǔn)確。

ASL可以準(zhǔn)確定量地得出CBF值，ASL灌注序列的aCBF值是通過將感興趣區(qū)放在缺血損傷處來確定的，不需要額外的后處理。在ASL灌注序列上，通過將軸穿過前后平面，并將感興趣區(qū)置于病變處，計(jì)算CBF的相對值。通過自動(dòng)選擇等表面對稱測量軟件功能，獲得未受影響的對側(cè)值。rCBF值是通過確定被測變量的比率得到的，并以百分比表示；準(zhǔn)確獲得aCBF與rCBF值評估ACI的預(yù)后[10]。

近年來，隨著ASL技術(shù)地迅速發(fā)展，已能夠非常成熟地用于評估腦血流灌注，并且在預(yù)測顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄、閉塞及腦梗死區(qū)出血轉(zhuǎn)化具有重要價(jià)值。多模態(tài)磁共振技術(shù)的綜合應(yīng)用有助于評估IP、指導(dǎo)溶栓治療、推動(dòng)重組組織型纖溶酶原激活劑的應(yīng)用，對發(fā)現(xiàn)更多適合再灌注治療的ACI患者，降低ACI患者溶栓后的出血風(fēng)險(xiǎn)，延長溶栓治療時(shí)間窗具有重要意義[16]。

3.2 ASL在ACI應(yīng)用的不足

盡管ASL腦卒中有一定臨床應(yīng)用價(jià)值和非常廣闊的發(fā)展前景，但也存在著許多局限性。其中最重要的就是對PLD[37]和ATT的敏感性。在大動(dòng)脈狹窄或閉塞的情況下，rCBF圖會(huì)出現(xiàn)過度灌注，選擇較長的PLD雖然會(huì)減輕過度灌注，但因?yàn)槠渫ㄟ^時(shí)間過長，降低了圖像的信噪比[11,13]。ASL對大面積腦梗死血流灌注敏感，但是在于對低血流灌注區(qū)域或小梗死灶DWI的敏感性優(yōu)于ASL[38]。另外，磁共振的絕對禁忌癥，金屬偽影的干擾會(huì)嚴(yán)重影響磁場的均勻性，動(dòng)脈的標(biāo)記被影響，形成與大動(dòng)脈閉塞一致的影像學(xué)表現(xiàn)[39]。盡管隨著磁共振技術(shù)的發(fā)展，有糾正運(yùn)動(dòng)偽影的技術(shù)手段，但掃描時(shí)間較長會(huì)增加患者運(yùn)動(dòng)偽影出現(xiàn)的概率[40]。

4 ASL灌注技術(shù)的前景與展望

ASL技術(shù)是一種無創(chuàng)檢查技術(shù)，無需靜脈注入對比劑，ASL較DWI能夠更早期發(fā)現(xiàn)異常腦血流灌注，并且準(zhǔn)確評估灌注減低程度、范圍及病變血管，與DSCPWI技術(shù)具有較好一致性；與MRA聯(lián)合應(yīng)用對低灌注區(qū)的相應(yīng)的責(zé)任動(dòng)脈血管進(jìn)行評估；在判斷病變區(qū)側(cè)支循環(huán)是否有效建立，獲得血管選擇性診斷信息；能夠初步界定核心梗死區(qū)與缺血半暗帶的存在；ASL可以生成灌注圖像進(jìn)行定性診斷，還可定量得出灌注的特征性參數(shù)（即CBF），能夠初步預(yù)測ACI患者的臨床預(yù)后；TASL有助于評估腦血管疾病患者的側(cè)支循環(huán)建立情況，在評估ACI患者溶栓治療后缺血梗死區(qū)域的血流再灌注恢復(fù)情況等諸多方面體現(xiàn)出積極地臨床意義和廣闊的應(yīng)用前景。

ASL作為一種新興的檢查技術(shù)，有著禁忌癥較少、后處理操作簡便等諸多優(yōu)點(diǎn)，諸多研究證明了其在ACI早期診治及預(yù)測預(yù)后方面的巨大意義，隨著ASL技術(shù)的發(fā)展，將來可能會(huì)在更多的疾病診斷及預(yù)后評價(jià)中發(fā)揮更大作用。