李曉滿，王澤穎

(1濰坊醫(yī)學院，山東濰坊261053；2 濰坊市中醫(yī)院)

磁共振動脈自旋標記灌注成像在中樞神經系統(tǒng)疾病診斷中應用的研究進展

李曉滿1，王澤穎2

(1濰坊醫(yī)學院，山東濰坊261053；2 濰坊市中醫(yī)院)

動脈自旋標記灌注成像(ASL)技術是一種新興的磁共振影像技術，可通過標記內源性示蹤劑進行磁共振灌注成像，不需要造影劑，安全無害，能準確反映腦組織的灌注情況。近年來，ASL在缺血性腦血管病、血管性癡呆、煙霧病、腦動靜脈畸形、腦腫瘤等診斷方面發(fā)揮了重要作用。

磁共振動脈；動脈自旋標記；中樞神經系統(tǒng)；診斷

動脈自旋標記灌注成像(ASL)是通過標記內源性示蹤劑的磁共振灌注成像方法，與CT灌注成像、磁敏感灌注成像(DSC-PWI)相比，ASL不需要造影劑，安全無害，能準確反映大腦灌注量。因ASL以內源性水分子為示蹤劑，無過敏反應、無輻射、無腎毒性損害，其適應范圍較廣。本文對近年來ASL在中樞神經系統(tǒng)疾病診斷中的應用情況進行綜述。

1 ASL基本原理

ASL在灌注成像過程中使用特殊的射頻脈沖技術標記動脈血水分子，在興趣區(qū)的血流上游層面(標記層)對流入血進行標記，待被標記的血流進入興趣區(qū)血管后再進行磁共振圖像采集，通過對標記前后的興趣區(qū)圖像進行減影，即可獲得興趣區(qū)的血管影像。如果被標記的血流進入組織并與組織中的水進行交換，組織的T1值會發(fā)生變化，因此將標記前后興趣區(qū)組織的T1信號相減即可獲得興趣區(qū)腦血流量(CBF)的灌注信息，從而評估血管灌注情況，指導臨床診斷治療。因ASL通過標記內源性水質子，其測定的腦血流量不受血腦屏障的影響，因此能夠更加準確地反映腦血流量。此外，ASL不需要造影劑，不受造影劑代謝時間限制，可根據(jù)病情重復掃描，掃描過程簡單、方便、安全。

ASL成像序列包括連續(xù)動脈自旋標記(CASL)、脈沖動脈自旋標記(pASL)、偽連續(xù)動脈自旋標記(pCASL)、流速選擇動脈自旋標記(VS-ASL)、血管編碼動脈自旋標記(VEASL)等。CASL利用長時間連續(xù)射頻脈沖對動脈血內水分子進行標記，信噪比高于pASL，但進行掃描時需要專用線圈，易受設備的限制，臨床應用較少。pASL則使用多個短脈沖對動脈血水分子進行標記，不受磁共振設備限制，但受檢者的能量吸收效率低且磁化轉移效應可導致信噪比低，臨床應用也較少[1]。pCASL通過切換梯度場、組合多個短脈沖，減輕了磁化轉移效應，摒棄了CASL、pASL兩者的缺點，臨床應用較廣泛[2]。后兩種是近年來新興的ASL成像技術，VSASL只對特定的慢速血流流速進行標記,易受靜脈、腦脊液等其他流體的干擾，信噪比低[3]。VEASL在ASL成像原理的基礎上施加橫向梯度場進行編碼，實現(xiàn)對流速和空間選擇的不同標記，不僅可以顯示單一血管的遠端分支或灌注影像，而且可以同時顯示多支血管的血流灌注情況。研究表明，pCASL與VEASL結合可顯示深穿支小血管[4]。

2 ASL在中樞神經系統(tǒng)疾病診斷中的應用

2.1 ASL在缺血性腦血管病的應用 缺血性腦血管病由于組織有效血容量不足，使相應血管供應的腦組織區(qū)域損傷，出現(xiàn)相應的臨床癥狀體征。腦組織血流中斷超過2 min時腦電活動即停止，超過5 min時則出現(xiàn)不可逆的損傷。在腦組織損傷早期行常規(guī)顱腦磁共振彌散加權成像(MRI-DWI)序列掃描時，不能顯示相應的腦缺血病灶，且腦梗死患者行DWI掃描存在約30%的假陰性率，因此需要有效的輔助檢查方法彌補其不足，以提高早期診斷率。徐敏等[5]研究發(fā)現(xiàn)，短暫性腦缺血發(fā)作(TIA)患者行ASL掃描可以在DWI顯示病灶之前顯示責任病灶的低灌注表現(xiàn)，表明ASL對TIA的早期診斷價值優(yōu)于DWI；如DWI掃描結合ASL，則可以確定腦梗死患者缺血半暗帶的范圍，從而為確定缺血半暗帶提供一種安全、無創(chuàng)的檢查方法。此外，國外學者同樣認為，ASL技術可以與DWI結合，進而確定灌注失匹配情況[6～8]，從而為早期確診急性缺血性腦血管病提供依據(jù)。張永霞等[9]分別用ASL、DSC-PWI研究32例缺血性腦梗死患者梗塞部位腦灌注的情況，發(fā)現(xiàn)ASL顯示28例腦梗死患者灌注異常，DSC-PWI各參考指標中顯示PWI-CBF、PWI-CBV、PWI-MTT及PWI-TTP灌注異常者分別為18、18、19和21例，表明ASL在臨床應用中能夠較真實可靠地反映缺血性腦梗死的低灌注狀態(tài)。此外，ASL作為篩查大腦血流量異常的一種手段，可使處于亞健康的人群最大程度受益。

ASL血流灌注圖是由磁共振儀器自帶的軟件對ASL原始圖像進行加工處理得到，在灌注圖上可以根據(jù)顏色的深淺判斷腦組織供血情況。另外，在ASL原始圖像上可以根據(jù)明亮血管征像，判斷有無血管閉塞或狹窄。當血管閉塞或狹窄時，在ASL原始圖像閉塞或狹窄血管的走形區(qū)呈高信號，呈圓形、斑點狀或條索狀的明亮血管征。Tada等[10]以34例大腦中動脈閉塞患者為研究對象，發(fā)現(xiàn)ASL明亮血管征顯示血管閉塞敏感度、特異度比MRI-T2WI序列上的大腦中動脈走形區(qū)域內的低信號影即磁敏感血管征高，但與MRA相比存在假陰性率，表明ASL明亮血管征象在診斷血管閉塞時比T2WI序列的磁敏感血管征準確率高,在缺少MRA時,可以通過ASL明亮血管征評估血管。Majer等[11]以90例腦梗死患者為研究對象，研究磁共振序列(ASL、TOF-MRA、EPI T2、FLAIR)在診斷腦梗死的價值，結果為ASL明亮血管征診斷腦梗死的敏感度(89%)、特異度(97%)最高，提示ASL原始圖像明亮血管征與腦梗死密切相關。Okazaki等[12]研究發(fā)現(xiàn)，ASL明亮血管征可對急性腦梗死溶栓患者進行評估，提供血管是否再通的證據(jù)。

ASL結合乙酰唑胺腦血流負荷試驗觀察腦血流儲備能力，應用此方法可盡早發(fā)現(xiàn)隱匿性腦血容量不足，顯示腦組織低灌注狀態(tài)，從而利于腦血管疾病的一級預防[13]。ASL也可用于急性腦梗死與其他疾病的鑒別診斷，如急性期腦梗死與病毒性腦炎在DWI序列上均表現(xiàn)為高信號且彌散受限，但前者在ASL灌注圖上顯示為低灌注，腦炎患者因炎癥反應、血管擴張充血，在ASL上顯示為不均勻的等或高灌注信號[14]。

2.2 ASL在腦梗死后出血性轉化評估中的應用 由于腦梗死部位能量代謝異常、血腦屏障的損傷，梗死部位失去了血管自動調節(jié)功能，易發(fā)生出血性轉化，導致病情進一步進展。目前，腦梗死后出血性轉化的評估指標較少，大多只能根據(jù)患者的癥狀、體征進行評估。近年來，有學者把ASL應用到梗死后出血性轉化領域，有了較新的研究發(fā)現(xiàn)。bIVARD等[15]研究發(fā)現(xiàn)，腦梗死部位或責任血管區(qū)域如ASL顯示高灌注，預示患者24 h內較少從組織缺血半暗帶進展為梗塞，提示臨床預后良好。但Yu等[16]提出相反的觀點，認為梗塞部位再灌注是腦梗死后出血轉化的危險因素，卒中后任意時間內發(fā)生的再灌注均與梗死后出血呈正相關，DWI損傷區(qū)域再灌注出血的概率比無灌注異常的患者高3倍。因國內外在ASL腦梗死出血性轉化領域研究較少，ASL在其中的作用尚待進一步研究。

2.3 ASL在其他腦血管疾病診斷中的應用 ASL可全面反映缺血性腦血管病的血流灌注狀態(tài)，動態(tài)觀察血流灌注恢復情況。研究發(fā)現(xiàn)，血管性癡呆患者ASL腦灌注圖中，左額葉、顳葉白質區(qū)域顯示低灌注可與其他類型的癡呆鑒別診斷[17]。ASL可以用于評估煙霧病患者的血管儲備能力，檢測煙霧病顳淺動脈-大腦中動脈旁路手術后的血管高灌注狀態(tài)[18]。此外，基于ASL的新興腦血管成像技術ASL-4D MRA可監(jiān)測煙霧病進展，評估手術再灌通治療后的效果[19]。利用ASL圖像對腦動靜脈畸形患者行掃描時出現(xiàn)的“竊取征象”，可監(jiān)測動靜脈畸形患者的預后，測定腦動靜脈畸形介入栓塞術后分流血管的減少情況[20,21]。此外，ASL也可以用于診斷蛛網膜下腔出血后的痙攣狀態(tài)[22]。

2.4 ASL在腦腫瘤診斷中的應用 車英玉等[23]以手術病理證實腦腫瘤患者16例為研究對象，對比研究ASL與DSC灌注技術在腦腫瘤的應用，結果發(fā)現(xiàn)ASL與DSC所測的腦血流量間有顯著相關性，ASL評價腫瘤供血的敏感性優(yōu)于DSC。周欣等[24]研究發(fā)現(xiàn)，ASL對腦腫瘤腦血流量測定的敏感性優(yōu)于DSC。星形膠質細胞瘤是最常見的神經上皮腫瘤，生存率低，預后差，因不同級別腫瘤治療方式不同，因此對星形細胞瘤進行分級對臨床具有非常重要的意義。江晶晶等[25]對10例低級別星形細胞瘤和13例高級別星形細胞瘤行ASL灌注成像,結果發(fā)現(xiàn)，低級別與高級別腫瘤腦血流量存在差異，且ASL測定的腦腫瘤血流量與腫瘤級別顯著正相關，提示可以根據(jù)腦血流量對星形細胞瘤進行分級。李勇等[26]研究發(fā)現(xiàn)，ASL可以用于低級別與高級別腦腫瘤的鑒別診斷，ASL結合磁共振常規(guī)掃描可提高對腫瘤的診斷率。

綜上所述，ASL是新興的腦灌注成像技術，與DSC-PWI、CTP、正電子發(fā)射斷層成像(PET)相比有自己的優(yōu)點，不僅可提供腦組織的血流灌注信息，而且可提供血管閉塞的信息。ASL可以作為臨床腦血流量測量方法，在TIA、缺血半暗帶及腦梗死后再出血的評估中作為首選，在腦腫瘤分級評估中可作為輔助檢查方法，結合DWI可用于早期對腦梗死的診斷。

[1] Ishimori Y, Monma M, Kawamura H, et al. Time spatial labeling inversion pulse cerebral MR angiography without subtraction by use of dual inversion recovery background suppression[J]. Radiol Phys Technol, 2011,4(2):78-83.

[2] Wu WC, Fernandez-Seara M, Detre JA, et al. A theoretical and experimental investigation of the tagging efficiency of pseudo continuous arterial spin labeling [J]. Magn Reson Med, 2007,5(58):1020-1027.

[3] Zaharchuk G. Arterial spin label imaging of acute ischemic stroke and transient ischemic attack[J]. Neuroimaging Clin N Am, 2011,2(21):285-301.

[4] Okell TW, Chappell MA, Woolrich MW, et al. Vessel -encoded dynamic magnetic resonance angiography using arterial spin labeling [J]. Magn Reson Med, 2010,64(2):430-438.

[5] 徐敏，楊軍樂，鄔小平，等.ASL與DWI在急性缺血性腦血管病中的診斷價值[J].現(xiàn)代醫(yī)用影像學，2014，5(23):461-465.

[6] Hsu CY, Cheng CY, Tsai YH, et al. Perfusion-diffusion mismatch predicts early neurological deterioration in anterior circulation infarction without thrombolysis [J]. Curr Neurovasc Res, 2015,12(3):277-282.

[7] Wang DJ, Alger J, Qiao JX, et al. The value of arterial spin -labeled perfusion imaging in acute ischemic stroke: comparison with dynamic susceptibility contrast enhanced MRI[J]. Stroke, 2012,43(4):1018-1024.

[8] Kamano H， Yoshiura T， Hiwatashi A， et al. Arterial spin labeling in patients with chronic cerebral artery steno-occlusive disease: correlation with (15) O-PET [J]. Acta Radiol, 2013,54(1):99-106.

[9] 張永霞，張順，姚義好，等.3D-ASL與DSC-PWI在缺血性腦梗死患者中的對比研究放[J].放射學實踐，2014,8(29):901-905.

[10] Tada Y, Satomi J, Abe T, et al. Intra-arterial signal on arterial spin labeling perfusion MRI to identify the presence of acute middle cerebral artery occlusion[J].Cerebro vasc Dis, 2014,38(3):191-196.

[11] Majer M, Mejdoubi M, Schertz M, et al. Raw arterial spin labeling data can help identify arterial occlusion in acute ischemic stroke [J]. Stroke, 2015,46(6):141-144.

[12] Okazaki S, Griebe M, Gregori J. Prediction of early reperfusion from repeated arterial spin labeling perfusion magnetic resonance imaging during intravenous thrombolysis[J]. Stroke, 2016,47(1):247-250.

[13] Bokkers RP, Osch MP, Klijn CM, et al. Cerebrovascular reactivity within perfusion territories in patients with an internal carotid artery occlusion[J]. Neurosurg Psy, 2011,82(9):1011-1016

[14] 毛傳萬，付玉川，葉信健，等.磁共振3D-pcASL灌注成像在鑒別急性腦梗死和腦炎的應用價值[J].中華醫(yī)學雜志，2015,6(95):1846-1848.

[15] Bivard A, Stanwell P, Levi C, et al. Arterial spin labeling identifies tissue salvage and good clinical recovery after acute ischemic stroke [J]. Neuroimaging, 2013,23(3):391-396.

[16] Yu S, Liebeskind DS, Dua S, et al. Post ischemic hyper perfusion on arterial spin labeled perfusion MRI is linked to hemorrhagic transformation in stroke[J]. Cereb Blood Flow Metab, 2015,35(4):630-637.

[17] Gao YZ, Zhang JJ, Liu H, et al. Regional cerebral blood flow and cerebrovascular reactivity in Alzheimer′s disease and vascular dementia assessed by arterial spin labeling magnetic resonance imaging[J]. Curr Neurovasc Res, 2013,10(1):49-53.

[18] Zhao WG, Luo Q, Jia JB, et al. Cerebral hyper perfusion syndrome after revascularization surgery in patients with moyamoya disease[J] . Br J Neurosurg, 2013,27(3):321-325.

[19] Uchino H, Ito M, Fujima N, et al. A novel application of four-dimensional magnetic resonance angiography using an arterial spin labeling technique for noninvasive diagnosis of Moyamoya disease[J]. Clin Neurol Neurosurg, 2015,137:105-111.

[20] Fiehler J, Illies T, Piening M, et al. Territorial and microvascular perfusion impairment in brain arteriovenous malformations[J]. Neuroradiol, 2009,30(2):356-361.

[21] Suazo L, Foerster B, Fermin R, et al. Measurement of blood flow in arteriovenous malformations before and after embolization using arterial spin labeling[J]. Interv Neuroradiol, 2012,18(1):42-48.

[22] Aoyama K, Fushimi Y, Okada T, et al. Detection of symptomatic vasospasm after subarachnoid hemorrhage: initial findings from single time-point and serial measurements with arterial spin labeling[J]. Eur Radiol, 2012,22(11):2382-2391.

[23] 車玉英,楊子濤,程敬亮,等.3D ASL與DSC灌注技術在腦腫瘤的對比研究[J].臨床放射學雜志,2014,33(5):770-773.

[24] 周欣,張華文,周琳,等.動脈自旋標記成像與動態(tài)磁敏感增強在腦腫瘤中的對比應用[J].實用醫(yī)學影像雜志,2016,17(1):21-23.

[25] 江晶晶，趙凌云，姚義好,等.三維動脈自旋標記灌注成像在星形細胞瘤術前分級中的應用[J].放射學實踐,2014,29(8):896-900.

[26] 李勇，喬飛，孔祥泉, 等.3D-ASL 全腦灌注成像在腦腫瘤術前診斷與分級中的應用價值[J].臨床放射學雜志,2015,34(6):871-875.

·個案報告·

王澤穎(E-mail: wshan63@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.46.035

R816.1

A

1002-266X(2016)46-0111-03

2016-03-29)