動(dòng)脈自旋標(biāo)記在小兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)檢查中的應(yīng)用

霍英松，周海燕

（海軍指揮學(xué)院浦口分院管理處醫(yī)療所，南京 210000）

動(dòng)脈自旋標(biāo)記（ASL）技術(shù)是一種利用磁性標(biāo)記的動(dòng)脈血作為一種內(nèi)源性示蹤劑，對(duì)腦部微血管灌注進(jìn)行定量測(cè)量，與動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)的磁共振灌注成像不同，它無須對(duì)比劑，是一種可重復(fù)使用且無創(chuàng)的影像學(xué)檢查手段［1］。動(dòng)脈自旋標(biāo)記大體上主要有2種脈沖方式:連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記（CASL）和脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記（PASL）。連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記能降低動(dòng)脈通過時(shí)間對(duì)灌注的影響，圖像信噪比高，但比較難以實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)槟壳芭R床磁共振成像（MRI）系統(tǒng)發(fā)射射頻的硬件不能提供持久的微型射頻(RF)脈沖［2］；而脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記對(duì)設(shè)備要求較低，射頻能量也較低，但對(duì)動(dòng)脈通過時(shí)間敏感，血液標(biāo)記一致性較差，信噪比也較低。而最近幾年出現(xiàn)的準(zhǔn)連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記（pCASL），則結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，在臨床上應(yīng)用逐漸廣泛［3-4］。

目前，在臨床上使用的大多數(shù)磁共振設(shè)備都可使用動(dòng)脈自旋標(biāo)記序列。雖然實(shí)際應(yīng)用中這些設(shè)備在標(biāo)記、成像以及定量等方面均具有著很大的不同，但它們都能為臨床提供一個(gè)完整的灌注圖像。因此，動(dòng)脈自旋標(biāo)記被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床神經(jīng)病學(xué)的研究，用以評(píng)估腦部疾病不同階段血流灌注情況，并可以監(jiān)測(cè)局部區(qū)域腦血流量與該區(qū)域神經(jīng)活動(dòng)的關(guān)系，同時(shí)提供了大量的病變特征和治療后組織灌注情況。如今動(dòng)脈自旋標(biāo)記已被作為觀察腦血流灌注的必要影像學(xué)手段。

1 動(dòng)脈自旋標(biāo)記在小兒腦部神經(jīng)發(fā)育中的應(yīng)用

目前，動(dòng)脈自旋標(biāo)記作為觀察腦功能的一種生物標(biāo)記物正逐漸應(yīng)用于健康人群的篩查和腦發(fā)育障礙的檢查，而動(dòng)脈自旋標(biāo)記的特點(diǎn)決定了其可被應(yīng)用于小兒腦部生理發(fā)育的觀察。除新生兒外兒童的腦部血液流速一般明顯高于成人，而與高灌注相反的是，兒童大腦的含水量較成人高，因此這將有利于用血液中的水產(chǎn)生一個(gè)更大的濃度和更長半衰期的示蹤劑。此外，動(dòng)脈自旋標(biāo)記在測(cè)量基礎(chǔ)腦血流量時(shí)不需要外源性對(duì)比劑，這將更加方便對(duì)嬰幼兒進(jìn)行檢查，特別是比需要進(jìn)行腦部區(qū)域激活的功能磁共振更具優(yōu)勢(shì)。

第1個(gè)在1.5 T設(shè)備上采用脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記對(duì)小兒展開可行性研究［5］顯示，與70%的健康成人相比，小兒腦部灌注圖像具有更高的信噪比。最近有學(xué)者［6-7］在1.5 T和3.0 T設(shè)備上利用連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記或脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記對(duì)兒童腦部血流灌注變化進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查，對(duì)一組年齡為4～5歲兒童的腦部灌注觀察發(fā)現(xiàn)，腦部血流量隨著年齡的增長和灰質(zhì)、白質(zhì)的發(fā)育成熟而減少，這與現(xiàn)有已發(fā)表的相關(guān)核醫(yī)學(xué)研究［8］所得出的結(jié)論相一致。從局部腦血流量的變化軌跡來看，隨著年齡的增加，局部腦血流量也相對(duì)隨之增加，特別是在額葉皮層、角回、扣帶皮層和海馬等區(qū)域更為明顯，這可能是由于這些皮質(zhì)區(qū)域的成熟以及大腦的執(zhí)行功能、認(rèn)知控制功能、綜合分析功能和記憶功能的逐漸完善［9］所致。 Taki等［10］針對(duì) 202 名年齡為 5～18 歲的健康兒童進(jìn)行研究，在大腦22個(gè)區(qū)域分別計(jì)算灰質(zhì)密度和腦部灌注來觀察大腦結(jié)構(gòu)發(fā)育和灌注變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增加，主要腦葉區(qū)域灰質(zhì)密度達(dá)到最大值，依次為枕葉、額葉、顳葉和頂葉，灰質(zhì)密度與年齡之間的相關(guān)性呈倒U形軌跡，而灌注卻呈一個(gè)正U形軌跡。

動(dòng)脈自旋標(biāo)記也被逐漸應(yīng)用于新生兒和嬰幼兒，在一項(xiàng)利用動(dòng)脈自旋標(biāo)記對(duì)未使用鎮(zhèn)靜劑的新生兒腦部進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，新生兒皮質(zhì)灌注水平比成年人低，但基底節(jié)區(qū)的灌注顯著高于灰質(zhì)和白質(zhì)，這與該年齡組的PET成像所得出的結(jié)果具有一致性［11］。 最近的一項(xiàng)研究［12］比較了 7～13 個(gè)月發(fā)育正常的嬰兒睡覺時(shí)的腦部灌注圖像，所有嬰兒均未使用鎮(zhèn)靜劑，結(jié)果顯示，13個(gè)月的嬰兒組相對(duì)腦血流量與其他組均有增加，尤其是在海馬、前扣帶回、杏仁、枕葉以及聽覺皮層增加最明顯。 de Vis等［13］利用脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記對(duì)33位早產(chǎn) （胎齡為30周）及足月（出生3個(gè)月）的新生兒進(jìn)行了檢查，通過評(píng)估腦部灌注進(jìn)而觀察其腦部發(fā)育情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)足月兒腦部灌注明顯高于早產(chǎn)兒，尤其在枕葉和額葉皮質(zhì)區(qū)域灌注差距更為明顯，而基底節(jié)和丘腦區(qū)域則為個(gè)體特別是足月兒腦部灌注最高區(qū)域。實(shí)驗(yàn)表明，動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)是一種有效的測(cè)量腦部灌注變化并且評(píng)估新生兒大腦發(fā)育的非侵入性檢查手段。

2 動(dòng)脈自旋標(biāo)記在小兒腦部疾病中的應(yīng)用

動(dòng)脈自旋標(biāo)記由于為非侵入式檢查，因此其在對(duì)兒童的檢查中具有很大的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已被應(yīng)用于評(píng)估鐮狀細(xì)胞疾病兒童的腦部組織灌注，可以明確地顯示出動(dòng)脈分支區(qū)腦組織的高灌注，其檢查結(jié)果與以往 PET 檢查結(jié)果相一致［14］。Strouse 等［15］利用連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記對(duì)24例鐮狀細(xì)胞貧血患兒進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈自旋標(biāo)記可在無需鎮(zhèn)靜的情況下更敏感地發(fā)現(xiàn)灌注增高的腦組織區(qū)域，并可以為神經(jīng)功能損害的治療提供可靠的評(píng)估依據(jù)，同時(shí)還得到了患兒腦部灌注和智商成反比這樣一個(gè)意外的結(jié)果。但van den Tweel等［16］利用動(dòng)脈自旋標(biāo)記觀察鐮狀細(xì)胞貧血患兒腦部，發(fā)現(xiàn)患兒腦血流量和對(duì)照組之間沒有明顯差異，出現(xiàn)心源性猝死的患兒腦部存在左右半球血流灌注不對(duì)稱的現(xiàn)象，而健康的對(duì)照組就不存在這種現(xiàn)象。

在對(duì)小兒動(dòng)脈缺血性腦卒中的檢查中，動(dòng)脈自旋標(biāo)記觀察到腦血流灌注不足與血管狹窄、病變擴(kuò)散程度以及梗死體積有密切的聯(lián)系，同時(shí)也觀察到灌注和擴(kuò)散病變之間有時(shí)存在不匹配［17］。這項(xiàng)研究表明，動(dòng)脈自旋標(biāo)記在診斷小兒動(dòng)脈缺血性腦卒中方面有很大的臨床實(shí)用價(jià)值。 Licht等［18］利用動(dòng)脈自旋標(biāo)記對(duì)先天性心臟病患兒腦部灌注情況進(jìn)行觀察，認(rèn)為動(dòng)脈自旋標(biāo)記可以有效地評(píng)估先天性心臟病患兒腦部基礎(chǔ)灌注的下降，并能反應(yīng)腦室周圍軟化白質(zhì)的灌注下降和與高碳酸血癥引起的血液流動(dòng)反應(yīng)的缺乏。Wang等［19］使用脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記測(cè)量先天性心臟病患兒腦部血流量，發(fā)現(xiàn)患兒腦部灌注明顯降低，并且腦部發(fā)育滯后。動(dòng)脈自旋標(biāo)記可用于對(duì)動(dòng)靜脈畸形的診斷和隨訪中，用以更加清晰的顯示更多潛在的動(dòng)靜脈血管分流［20］。Winter mark等［21］利用動(dòng)脈自旋標(biāo)記評(píng)估了4名患有缺血性腦卒中的新生兒（出生1個(gè)月）腦部灌注情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有患兒腦部對(duì)應(yīng)卒中區(qū)域均出現(xiàn)灌注異常，其中1名患兒卒中區(qū)域灌注增加，而另外3名患兒卒中區(qū)域的中心灌注增加而外周灌注減少。筆者認(rèn)為，動(dòng)脈自旋標(biāo)記可以有效地評(píng)估新生兒缺血性腦卒中的灌注改變，為制定有效的治療方案和預(yù)防策略，明確卒中發(fā)病機(jī)制提供了客觀依據(jù)。

新生兒缺血缺氧性腦病是導(dǎo)致兒童神經(jīng)系統(tǒng)損傷的常見原因之一。腦血流量的改變?cè)谀X損傷發(fā)生方面起著非常重要的作用，動(dòng)脈自旋標(biāo)記可以為新生兒缺血缺氧性腦病的腦部灌注異常提供診斷依據(jù)。Miranda等［22］利用動(dòng)脈自旋標(biāo)記對(duì)通過相同校正胎齡的正常早產(chǎn)兒與足月兒局部腦灌注進(jìn)行了可行性研究，結(jié)果顯示，足月兒灌注值較早產(chǎn)兒顯著下降，同時(shí)2組不同腦區(qū)間的灌注量也存在明顯差異，這與以往PET檢查結(jié)果一致。Wintermark等［23］認(rèn)為，動(dòng)脈自旋標(biāo)記可以有效地篩選需要接受低溫治療的出生時(shí)發(fā)生窒息的新生兒，這些患兒將接受低溫治療，以避免腦部組織在治療后出現(xiàn)缺血再灌注損傷。

冀旭等［24］應(yīng)用連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記對(duì)足月缺血缺氧性腦病患兒腦血流量進(jìn)行定量測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在正常對(duì)照組，足月兒頂葉皮層的CBF比基底節(jié)區(qū)低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；白質(zhì)血流量（CBF）較灰質(zhì)低（P＜0.01）。 實(shí)驗(yàn)組各感興趣區(qū) 8～24 h CBF值與正常對(duì)照組水平相比明顯降低（P＜0.05）；在缺血缺氧后48 h，實(shí)驗(yàn)組白質(zhì)CBF值與正常對(duì)照組無明顯差異，基底節(jié)區(qū)和頂葉皮層的CBF顯著高于正常對(duì)照組 （P＜0.05）；7～12 d實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組各感興趣區(qū)CBF無明顯差異。在生后48 h，實(shí)驗(yàn)組頂葉皮層和基底節(jié)區(qū)出現(xiàn)充血現(xiàn)象（P＜0.05），證實(shí)了動(dòng)脈自旋標(biāo)記對(duì)新生兒缺血缺氧性腦病早期診斷具有重要的價(jià)值。Pienaar等［25］認(rèn)為，缺血性損傷的腦組織的表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）會(huì)出現(xiàn)降低，而降低的程度與灌注的改變密切相關(guān)。他們研究了7例腦部缺血缺氧的患兒以及2例局灶性動(dòng)脈缺血性卒中患兒（出生0～3 d）的ADC值下降程度及灌注的改變，同時(shí)利用了6例正常的新生兒（出生1 d～4周）作為對(duì)比，通過彌散加權(quán)成像和動(dòng)脈自旋標(biāo)記檢查后發(fā)現(xiàn)ADC降低的區(qū)域灌注增高，同時(shí)灌注異常增高的范圍大于ADC異常范圍。

綜上所述，隨著MRI成像技術(shù)的不斷完善，動(dòng)脈自旋標(biāo)記正逐漸受到重視。作為一種完全無創(chuàng)性的新型灌注成像方法，動(dòng)脈自旋標(biāo)記采用磁性標(biāo)記的動(dòng)脈血作為內(nèi)源性造影劑進(jìn)行局部腦組織灌注的測(cè)量，觀察灌注改變，在發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要的作用，這一影像技術(shù)對(duì)于腦部疾病的檢測(cè)具有很大的實(shí)用價(jià)值，并為今后對(duì)腦部疾病的治療、隨訪及科研等活動(dòng)提供重要的影像學(xué)依據(jù)。

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