3D-ASL在急性腦梗死模型評(píng)估中的研究進(jìn)展

黃海濤，林　敏，錢　琦

3D-ASL在急性腦梗死模型評(píng)估中的研究進(jìn)展

黃海濤，林敏，錢琦

浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第三醫(yī)院(杭州 310000)

摘要：急性腦梗死又稱急性缺血性腦卒中，是指因各種因素引起腦內(nèi)動(dòng)脈狹窄、閉塞，進(jìn)而造成腦血液循環(huán)障礙，導(dǎo)致局部腦組織因缺血、缺氧而發(fā)生軟化壞死，臨床上表現(xiàn)為一次性或永久性腦功能障礙的癥狀和體征的急性腦血管性疾病，具有高發(fā)病率、高死亡率、高致殘率、高復(fù)發(fā)率及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)重的特點(diǎn)，是我國(guó)成年人致殘的首位原因；針對(duì)腦梗死機(jī)制方面的研究需要有科學(xué)的研究手段、完善的檢測(cè)方法以及能反映腦梗死機(jī)制的動(dòng)物研究模型。動(dòng)脈自旋標(biāo)記灌注成像(ASL)能夠很好地顯示大腦血流灌注改變異常，實(shí)現(xiàn)對(duì)腦灌注的定量分析，相對(duì)于其他灌注成像手段，ASL有無(wú)創(chuàng)、直接、量化、可重復(fù)等優(yōu)勢(shì)，可作為一項(xiàng)客觀的評(píng)價(jià)指標(biāo)用于對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的持續(xù)觀察，研究腦梗死的演變發(fā)展，在急性腦梗死模型評(píng)估及腦梗死機(jī)制研究中具有十分重要的作用。

關(guān)鍵詞：急性腦梗死；動(dòng)脈自旋標(biāo)記；腦灌注

為了深入探索缺血性腦梗死的演變過(guò)程和臨床療效及其預(yù)后的評(píng)估，既往的研究多通過(guò)制作最接近人類腦梗死的理想動(dòng)物模型，采用多種方法進(jìn)行判定，如氯化三苯基四氮唑(triphenyltetrazolium chloride，TTC)染色、行為學(xué)量表評(píng)分以及影像學(xué)檢查評(píng)定等，但是TTC法和量表評(píng)分法均有其不足之處，影響結(jié)果可靠性。磁共振灌注成像(MRI-PWI)可反映組織的微血管分布及血流灌注情況，提供血流動(dòng)力學(xué)方面的信息，MRI-PWI主要分為動(dòng)脈自旋標(biāo)記灌注成像(arterial spin labeling，ASL)和動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)成像，其中ASL是將反轉(zhuǎn)脈沖標(biāo)記的動(dòng)脈血質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑，不需要注射造影劑的無(wú)創(chuàng)的MRI灌注新技術(shù)，對(duì)活體動(dòng)物在無(wú)創(chuàng)下觀察缺血性病變及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮u(píng)估中具有其他方法無(wú)法比擬的直觀性和可靠性，較常規(guī)MRI更加敏感，可以更早發(fā)現(xiàn)急性腦梗死的異常改變。且其可重復(fù)、簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)性有利于建立理想的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并為研究預(yù)后、檢測(cè)和評(píng)估治療的療效提供前提。

1急性期腦缺血的實(shí)驗(yàn)研究

目前評(píng)價(jià)腦缺血的影像學(xué)檢查手段主要有：應(yīng)用血管造影術(shù)觀察大血管病變，應(yīng)用核醫(yī)學(xué)觀察毛細(xì)血管的病變，應(yīng)用功能磁共振灌注成像(fMRI-PWI)快速、準(zhǔn)確、無(wú)創(chuàng)的評(píng)價(jià)腦缺血的血流動(dòng)力學(xué)改變，并提供血管再通灌注信息，指導(dǎo)下一步治療。目前已有許多研究在臨床上及實(shí)驗(yàn)中證實(shí)PWI-ASL可用于急性腦缺血的診斷。Baskerville等[1]通過(guò)99mTcHMPAO CBF放射自顯影術(shù)評(píng)估ASL-CBF在大鼠急性腦梗死模型中的可行性，發(fā)現(xiàn)ASL與好的相關(guān)性。證實(shí)ASL可用來(lái)顯示動(dòng)物腦缺血后血流的低灌注情況。Shen等[2]結(jié)合ASL、彌散成像(DWI)及BOLD成像對(duì)暫時(shí)性及永久性急性腦缺血大鼠模型進(jìn)行比較觀察，認(rèn)為三種方法均可以提供有效的病變信息，結(jié)合應(yīng)用可以觀察腦組織可恢復(fù)性、血管關(guān)聯(lián)及功能完整性，而CBF定量有十分重要的研究意義。這表明在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中ASL可以反映局部腦組織灌注情況，并在早期發(fā)現(xiàn)病灶腦組織區(qū)域血流動(dòng)力學(xué)異常，為腦缺血的診斷、治療及預(yù)后實(shí)驗(yàn)研究提供重要參考信息。Lythgoe等[3]在部分栓塞動(dòng)脈后也有類似的ASL測(cè)量腦血流量(ASL-CBF)發(fā)現(xiàn)。

多個(gè)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)ASL在潛伏期腦梗死動(dòng)物模型評(píng)估中是十分有效的，同時(shí)臨床上多認(rèn)同PWI-CASL和DWI可以迅速地發(fā)現(xiàn)急性腦梗死病人的病灶，并且急性期PWI下病灶體積大于DWI下體積即為不匹配區(qū)，即缺血半暗帶，缺血半暗帶是急性腦梗死緊急治療的首要目標(biāo)。為進(jìn)一步研究理解缺血半暗帶，Meng等[4-5]觀察永久性和60 min暫時(shí)性大鼠急性腦梗死模型的缺血半暗帶發(fā)展演變，在模型制備后定點(diǎn)DWI和ASL掃描并計(jì)算病灶體積，同時(shí)結(jié)合PTT染色驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)ASL-CBF改變與DWI異常及PTT染色表現(xiàn)有相關(guān)性，表明CASL在急性腦缺血發(fā)作中提供了一個(gè)快速無(wú)創(chuàng)的多層面成像方法，描述了低灌注情況和缺血半暗帶。對(duì)動(dòng)物模型缺血半暗帶的評(píng)估，可以指導(dǎo)溶栓治療及評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)和療效，有利于加深對(duì)治療手段的研究。

2急性腦缺血?jiǎng)討B(tài)觀察的實(shí)驗(yàn)研究

研究急性腦梗死后病變隨時(shí)間變化的演變規(guī)律對(duì)指導(dǎo)針對(duì)性治療方案具有重要意義，ASL灌注成像無(wú)需注射對(duì)比劑，操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)安全，在急性腦梗死臨床療效評(píng)估及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯恐心軌蛱峁┲庇^的、系統(tǒng)的、可重復(fù)的觀察指標(biāo)，為長(zhǎng)期的、客觀的觀察病變提供保證。王建偉[6]通過(guò)研究ASL灌注成像動(dòng)態(tài)觀察和分析犬急性腦梗死模型后，發(fā)現(xiàn)ASL可早期有效發(fā)現(xiàn)灌注異常及缺血半暗帶(結(jié)合DWI)，并且ASL與動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比成像(DSC)兩種磁共振灌注方法評(píng)估結(jié)果具有一致性。Bardutzky等[7]在實(shí)驗(yàn)研究中探討再灌注對(duì)預(yù)后的影像，通過(guò)ASL觀察不同再灌注時(shí)間在不同短暫腦缺血大鼠預(yù)后中的影響以及病灶中心ADC-CBF的動(dòng)態(tài)改變和不匹配區(qū)的變化，研究結(jié)果表明85%缺血半暗帶的恢復(fù)與缺血時(shí)間無(wú)關(guān)，而與持續(xù)增高的CBF有關(guān)。ASL對(duì)腦梗死的發(fā)展演變觀察作用也可用于評(píng)估制備實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型方法。Henninger等[8]利用DWI、ASL對(duì)比血栓栓塞模型(eMCAO)與線栓栓塞模型(sMCAO)的腦梗死發(fā)展演變，發(fā)現(xiàn)eMCAO組的CBF病灶體積持續(xù)明顯大于sMCAO組，DWI-CBF不匹配區(qū)在eMCAO組中面積更大，認(rèn)為兩種方法具有明顯差異，這在另一方面也說(shuō)明了ASL在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的重要性，可考慮作為傳統(tǒng)對(duì)比劑灌注成像技術(shù)的重要補(bǔ)充，甚至在長(zhǎng)期研究中替代對(duì)比劑增強(qiáng)作為一項(xiàng)灌注指標(biāo)。

3對(duì)急性腦缺血預(yù)后評(píng)價(jià)及影響因素的探索

治療方法上新的嘗試需要經(jīng)過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)有效性及安全性，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是新構(gòu)思想法的實(shí)踐證明載體。關(guān)于急性腦缺血梗死的治療中，常壓氧(NBO)是治療急性腦梗的可靠的、簡(jiǎn)便的無(wú)創(chuàng)方法，可以持續(xù)治療并且維持缺血半暗帶的體積不增大，為進(jìn)一步治療創(chuàng)造機(jī)會(huì)。重組組織型纖維蛋白酶原激活劑(recombinant tissue plasminogen activator，tPA)已經(jīng)證實(shí)是溶栓的有效的手段，但是兩者的結(jié)合是否安全有效尚未明確。Henninger等[9]應(yīng)用DWI、ASL持續(xù)觀察腦缺血病灶大小，評(píng)估100% NBO和tPA聯(lián)合治療大鼠大腦中動(dòng)脈栓塞模型的效果及安全性，實(shí)驗(yàn)中顯示早期的NBO治療結(jié)合延遲的tPA治療可能是治療急性腦梗的安全、可靠的方法。

此外，作為腦卒中高危因素的高血壓，一直是研究腦卒中發(fā)病諸多因素中的熱點(diǎn)。Henning等[10]通過(guò)ASL和DWI觀察自發(fā)性腦梗死大鼠的病程發(fā)展及腦血流灌注的影響，探索高血壓腦卒中大鼠模型的發(fā)病與高血壓的關(guān)系，認(rèn)為高血壓引起的血管重建和持續(xù)低灌注增加患病的幾率。這在探索高血壓病因的研究中有重要作用，ASL的可重復(fù)無(wú)創(chuàng)特點(diǎn)能夠滿足對(duì)這個(gè)長(zhǎng)期病變的觀察，研究慢性高血壓和繼發(fā)腦卒中的關(guān)系并指導(dǎo)一級(jí)及二級(jí)預(yù)防。

缺血預(yù)適應(yīng)(ischemic preconditioning，IPC)可以誘導(dǎo)腦組織在梗死發(fā)生時(shí)起保護(hù)作用，Hoyte等[11]應(yīng)用ASL研究相對(duì)腦血流量(rCBF)在其中的影響，表明ASL可用于急性腦缺血的預(yù)后的實(shí)驗(yàn)研究。

4問(wèn)題與展望

既往的相關(guān)研究已經(jīng)嘗試應(yīng)用動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)評(píng)估急性腦梗死模型，但是由于檢查技術(shù)以及分析手段的局限，有關(guān)ASL的定量CBF值作為同種動(dòng)物急性腦缺血模型評(píng)估的量化標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道很少，主要集中于研究與癥狀相關(guān)的局部CBF改變，而忽略了實(shí)驗(yàn)中缺血程度的差異對(duì)結(jié)果的影響，不利于研究成果間的比較分析。因此，探索定量CBF在動(dòng)物模型制備中的應(yīng)用顯得尤為必要；在既往對(duì)動(dòng)物模型缺血半暗帶的評(píng)估中，ASL結(jié)合DWI為研究缺血半暗帶提供便利、快速的觀察方法，然而，ASL-DWI有其局限性，主要表現(xiàn)在不能夠準(zhǔn)確反映缺血半暗帶的大小，其原因主要是PWI-ASL與DWI的成像原理不同(PWI基于血流灌注，DWI基于病理狀態(tài))，ASL受T1弛豫時(shí)間和/或血腦屏障的影響，在腦缺血狀態(tài)下所得的CBF值會(huì)系統(tǒng)的增高[12-13]，進(jìn)而影響測(cè)定結(jié)果，因此，在今后的實(shí)驗(yàn)研究中需要注意上述因素的影響，并進(jìn)一步探索ASL技術(shù)在病理狀態(tài)下的結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，發(fā)現(xiàn)部分采用ASL技術(shù)對(duì)大鼠急性腦缺血模型的研究結(jié)論并不統(tǒng)一，這可能與大鼠的腦體積過(guò)小、ASL空間分辨率和信噪比相對(duì)較低、對(duì)腦白質(zhì)灌注定量的限制[14]、治療后腦灌注的急劇改變等諸多因素，導(dǎo)致應(yīng)用ASL檢查大鼠CBF改變時(shí)可能出現(xiàn)類似多個(gè)組織灌注信號(hào)的表現(xiàn)有關(guān)，從而不能充分保證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。

以上種種跡象，提示需要制作理想的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并通過(guò)更多的研究來(lái)探索ASL作為一項(xiàng)檢查評(píng)價(jià)技術(shù)、CBF作為一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)在急性腦缺血實(shí)驗(yàn)研究中的重要價(jià)值，幫助研究者及臨床醫(yī)生更直接、更客觀地分析腦梗死的各種影響因素，判斷各個(gè)因素在病情演變中的地位，進(jìn)一步發(fā)揮其在腦梗死機(jī)制研究和臨床療效評(píng)估中的作用。

隨著MR技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，ASL作為一項(xiàng)檢查評(píng)價(jià)技術(shù)，以其無(wú)創(chuàng)、直接、量化、可重復(fù)的優(yōu)勢(shì)，尤其是通過(guò)與DWI、活動(dòng)量表評(píng)分、組織病理學(xué)等聯(lián)合應(yīng)用，可以在一定程度上替代其他方法，在腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ偷闹苽浼霸u(píng)估、腦缺血性梗死機(jī)制研究及療效評(píng)定中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

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(本文編輯郭懷印)

通訊作者：林敏，E-mail:lmdy1027@163.com

中圖分類號(hào)：R743R255.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10．3969/j．issn．1672-1349．2016．02．013

文章編號(hào)：1672-1349(2016)02-0150-03

(收稿日期：2015-06-19)