三維偽連續(xù)式動脈自旋標(biāo)記技術(shù)評估大腦中動脈狹窄后側(cè)支循環(huán)的初步研究

田 沖，明 星，劉遠成，曾憲春，王 濤，李武超，王榮品

（貴州省人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 貴州省智能醫(yī)學(xué)影像分析與精準(zhǔn)診斷重點實驗室 精準(zhǔn)影像診療示范型國際科技合作基地，貴州 貴陽 550002）

腦血管狹窄是導(dǎo)致缺血性腦卒中最常見的原因［1］，腦血流量（brain cerebral blood flow，CBF）是評價腦組織血流灌注狀態(tài)最常用且最敏感的參數(shù)。腦血管狹窄患者常有不同程度側(cè)支循環(huán)建立，這在保證腦血流動力學(xué)平衡中起著重要作用［2-3］。因此，早期快速評估腦動脈狹窄后是否建立良好側(cè)支循環(huán)代償，可為臨床醫(yī)師評估病情及預(yù)后或干預(yù)治療提供可靠依據(jù)。DSA 是目前評估側(cè)支循環(huán)的金標(biāo)準(zhǔn)，但因其為有創(chuàng)性檢查、有輻射損傷及費用高等原因，臨床推廣應(yīng)用受限。本文擬通過無創(chuàng)性三維偽連續(xù)式動脈自旋標(biāo)記（3D pseudo-continuous arterial spin labeling，3D-pcASL）雙后標(biāo)記延遲（postlabeling delay，PLD）時間技術(shù)定量評估單側(cè)大腦中動脈狹窄后CBF 變化及側(cè)支血流量，以探討該技術(shù)的臨床應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2019 年1 月至2020 年2 月經(jīng)CTA 或MRA 檢查提示一側(cè)大腦中動脈狹窄患者（狹窄程度≥50%）46 例，其中有癥狀31 例，男18 例，女13 例；年齡40～80 歲，平均（58.2±6.7）歲；主要表現(xiàn)為頭痛、頭暈、肢體乏力，發(fā)病時間1 d～1 個月。無癥狀15 例，男9 例，女6 例；年齡36～72 歲，平均（53.0±7.2）歲。8 例治療后14～30 d 內(nèi)復(fù)查。納入標(biāo)準(zhǔn)：①CTA 或MRA 提示單側(cè)大腦中動脈狹窄（狹窄程度≥50%）；②DWI 示顱內(nèi)無急性大面積腦梗死、出血或軟化灶；③年齡>30 歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：①大面積腦梗死；②伴風(fēng)濕性心臟病、房顫、下肢靜脈血栓等血栓性卒中風(fēng)險因素的基礎(chǔ)疾病；③MRI 檢查禁忌證。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery 750 W 3.0 T超導(dǎo)MRI 掃描儀，24 通道頭頸聯(lián)合線圈，行常規(guī)T1WI、T2WI、FLAIR、DWI 及ASL 檢查。T1WI 參數(shù)：TR/TE 1 551 ms/32 ms，矩陣288×288，視野24 cm×24 cm，激勵次數(shù)1.5，層厚、層距分別為6、2 mm，層數(shù)17 層，時間1 min 4 s。T2WI 參數(shù)：TR/TE 4 139 ms/113 ms，矩陣416×416，視野24 cm×24 cm，激勵次數(shù)1.5，層厚和層距分別為6、2 mm，層數(shù)17，掃描時間49 s。FLAIR 參數(shù)：TR/TE 8 000 ms/120 ms，矩陣256×256，視野24 cm×24 cm，激勵次數(shù)1，層厚、層距分別為6、2 mm，層數(shù)17，掃描時間1 min 44 s。DWI 參數(shù)：b 值為0 和1 000 s/mm2，TR/TE 4 880 ms/78 ms，矩陣128×128，視野24 cm×24 cm，激勵次數(shù)1，層厚、層距分別為6、2 mm，掃描時間39 s。ASL 參數(shù)：采用3D-pcASL 方式、快速自旋回波序列信號讀取，掃描參數(shù)：8 個螺旋、512 個采樣點，TR 4 640 ms（PLD 1.5 s）/5 335 ms（PLD 2.5 s），TE 10.7 ms，帶寬62.5 kHz，視野24 cm×24 cm，激勵次數(shù)3，層厚4 mm、無間隔，層數(shù)36，掃描時間4 min 29 s（PLD 1.5 s）/5 min 10 s（PLD 2.5 s）。

1.3 圖像分析 使用GE AW 4.5 工作站Function-Tool 軟件中自帶3D pCASL 后處理軟件，選擇閾值后分別生成PLD=1.5 s 及PLD=2.5 s CBF 圖及偽彩圖；通過工作站減法工具用PLD 2.5 s CBF 圖減去PLD 1.5 s CBF 圖獲取減影圖像。由2 名高年資神經(jīng)放射科主治醫(yī)師對圖像進行判讀，手動勾畫患側(cè)偽彩圖中灌注減低最顯著層面作為ROI，并復(fù)制相應(yīng)ROI 至健側(cè)鏡面對照腦區(qū)，以獲得2 個ROI 的CBF值，取兩者測量值的平均值，比較血管狹窄側(cè)與鏡面對照腦區(qū)CBF 值差異；同時勾畫灌注減影圖中升高區(qū)域面積，分析有癥狀組與無癥狀組減影圖差異。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 19.0 軟件進行數(shù)據(jù)分析。計量資料以表示。采用配對t 檢驗比較兩側(cè)腦區(qū)CBF 差異。對有癥狀組與無癥狀組減影圖中升高區(qū)域面積行配對t 檢驗。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 腦血管狹窄情況 所有患者單側(cè)大腦中動脈狹窄程度均≥50%（圖1a），其中有癥狀組血管狹窄程度及長度多重于無癥狀組。有癥狀組31 例中，19 例DWI 高b 值圖像見小灶性高信號，代表腔隙性腦梗死；無癥狀組DWI 高b 值圖像均未見明顯高信號（圖1b）。

2.2 不同PLD 所得CBF 值 2 組兩側(cè)腦區(qū)PLD 1.5 s及2.5 s 的3D-pcASL 檢查的CBF 值見表1，2。PLD=1.5 s 時，2 組血管狹窄側(cè)腦區(qū)的CBF 值均顯著低于健側(cè)相應(yīng)腦區(qū)（均P＜0.01）。當(dāng)PLD=2.5 s時，血管狹窄側(cè)腦區(qū)CBF 值較PLD=1.5 s 時升高（19.84±2.73）mL/（100 g·min），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）；健側(cè)相應(yīng)腦區(qū)CBF 值升高輻度不顯著（P>0.05）；2 組血管狹窄側(cè)腦區(qū)的CBF 值均顯著低于健側(cè)相應(yīng)腦區(qū)（均P＜0.01）。血管狹窄側(cè)腦區(qū)與健側(cè)相應(yīng)腦區(qū)在CBF 灌注偽彩圖有可視化差異（圖1c、1d）。

表1 有癥狀組（31 例)3D-pcASL 血管狹窄側(cè)腦區(qū)與對側(cè)腦區(qū)CBF 的比較結(jié)果［mL/（100 g·min），］

表1 有癥狀組（31 例)3D-pcASL 血管狹窄側(cè)腦區(qū)與對側(cè)腦區(qū)CBF 的比較結(jié)果［mL/（100 g·min），］

注：3D-pcASL，三維偽連續(xù)式動脈自旋標(biāo)記；CBF，腦血流量；PLD，標(biāo)記后延遲。

表2 無癥狀組（15 例)3D-pcASL 血管狹窄側(cè)腦區(qū)與對照側(cè)腦區(qū)的CBF 比較結(jié)果［mL/（100 g·min），］

表2 無癥狀組（15 例)3D-pcASL 血管狹窄側(cè)腦區(qū)與對照側(cè)腦區(qū)的CBF 比較結(jié)果［mL/（100 g·min），］

2.3 側(cè)支血流量的估算 有癥狀組2 個PLD 減影圖殘影面積為（43.42±7.98）mm2（圖1e），無癥狀組為（57.97±9.88）mm2，兩者差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=12.83，P>0.05）。

2.4 治療后隨訪 8 例在改善腦循環(huán)治療后1 個月內(nèi)進行復(fù)查，治療后2 個PLD 所得血管狹窄側(cè)腦區(qū)的CBF 值均較治療前明顯升高，2 個PLD 減影圖殘影面積亦較治療前增加（圖1f～1h）。

圖1 女，62 歲，反復(fù)左側(cè)肢體乏力6 個月 圖1a CTA 示右側(cè)大腦中動脈M1 段重度狹窄 圖1b DWI 未見明顯高信號 圖1c～1e 首次動脈自旋標(biāo)記（ASL）檢查 圖1c 雙后標(biāo)記延遲（PLD）1.5 s 時，右側(cè)大腦中動脈供血區(qū)域灌注明顯降低 圖1d PLD 2.5 s 時，對應(yīng)區(qū)域腦血流量（CBF）升高 圖1e 減影圖殘影面積為44.27 mm2 圖1f～1h 臨床內(nèi)科藥物治療1 個月后復(fù)查 圖1f PLD 1.5 s 時，右側(cè)大腦中動脈供血區(qū)域灌注降低，但較第1 次升高 圖1g PLD 2.5 s 時，對應(yīng)區(qū)域CBF 升高 圖1h 減影圖殘影面積為56.46 mm2，明顯高于第1 次，間接提示藥物治療有效，側(cè)支循環(huán)建立良好

3 討論

側(cè)支循環(huán)的評價對缺血性腦血管病的治療及預(yù)后判斷具有重要意義。3D-ASL 因其無創(chuàng)、簡便等優(yōu)勢，近年來已成為腦血管疾病的應(yīng)用研究熱點。DANNY 等［4］采用多參數(shù)ASL（4 個PLD）與DSC-PWI對比，證明多參數(shù)ASL 灌注成像在急性腦卒中應(yīng)用中的可行性。LOU 等［5］采用2 個PLD 3D-pcASL 技術(shù)證實該方法可用于量化評估單側(cè)大腦中動脈狹窄患者的順應(yīng)性和側(cè)支血流，為評估顱內(nèi)動脈粥樣硬化性狹窄的側(cè)支循環(huán)形成提供了經(jīng)驗性方法。

腦動脈粥樣硬化是導(dǎo)致腦血管狹窄的主要原因，且常呈慢性改變，臨床上以腦組織慢性缺血或腔隙性梗死為主要癥狀，多以藥物保守治療為主。因此，有效監(jiān)測腦動脈粥樣硬化性狹窄腦組織缺血情況，以及側(cè)支循環(huán)形成和代償能力，對治療及預(yù)后評估具有重要意義［6-7］。本研究采用2 個PLD 3D-pcASL 技術(shù)，發(fā)現(xiàn)PLD 1.5 s 能敏感檢出血管狹窄側(cè)缺血腦組織及其范圍，PLD 2.5 s 能間接反映側(cè)支循環(huán)建立情況，2 個PLD 灌注減影圖殘影面積能反映側(cè)支循環(huán)代償能力，且可進行定量分析。與無癥狀組比較，有癥狀組2 個PLD 減影圖殘影面積明顯低于無癥狀組，提示無癥狀組總體側(cè)支循環(huán)代償能力高于有癥狀組，反映了腦側(cè)支循環(huán)形成機制，也可解釋ASL 成像原理。

側(cè)支循環(huán)建立是維持供血動脈狹窄或閉塞后供血腦區(qū)神經(jīng)功能正?；顒拥幕A(chǔ)［8］。顱內(nèi)動脈側(cè)支循環(huán)主要有3 條通路：一級循環(huán)通路由Willis 環(huán)組成，二級循環(huán)通路由顱內(nèi)外動脈吻合支及軟腦膜側(cè)支組成，三級循環(huán)通路為新生血管［9］。大腦中動脈位于Willis 環(huán)之外，發(fā)生狹窄或閉塞后通常經(jīng)過二、三級側(cè)支循環(huán)代償，與正常側(cè)血管相比，同一時間供應(yīng)腦區(qū)的CBF 狹窄側(cè)血管低于正常側(cè)，呈低灌注改變。側(cè)支血管越豐富，則側(cè)支循環(huán)越好。DSA 雖能顯示側(cè)支血管情況，但無法定量其血流量。ASL 是一種MRI灌注成像技術(shù)，是以血管內(nèi)水分子作為天然示蹤劑，可在組織水平上對全腦灌注進行可視化觀察并定量測量血流量，無需外源性對比劑，與血-腦脊液屏障是否完整無關(guān)。PLD 指的是從標(biāo)記脈沖結(jié)束到ROI圖像采集開始等待的時間，是ASL 成像的重要參數(shù)［10］。PLD 的選擇對ASL 灌注結(jié)果有重要影響和臨床意義，不同PLD 反映不同血流灌注信息［11］。較短PLD 時間（如1.5 s）反映的是前向性供血的灌注行為，如灌注責(zé)任血管（供血動脈）的粗細、路徑長短等信息［12］。二、三級側(cè)支循環(huán)通常血管管徑細小、通路較長，因此在短PLD（1.5 s）時能敏感且精確檢出血流灌注降低腦區(qū)及其范圍，可反映供血動脈狹窄的灌注信息；延長PLD 時間，側(cè)支循環(huán)建立良好的患者通常能達到正常灌注水平，因此長PLD 時間（2.5 s）更能反映灌注的真實結(jié)果，間接反映側(cè)支血流情況，與LOU 等［5］研究結(jié)果相似。本研究中與無癥狀組相比較，有癥狀組血管狹窄側(cè)2 個PLD 的CBF 值均明顯降低，尤以短PLD 降低為著，且有癥狀組2 個PLD減影圖殘影面積明顯減小，反映了無癥狀組側(cè)支血流量明顯優(yōu)于有癥狀組。因此，2 個PLD 減影圖殘影面積反映了側(cè)支血流量，可用于評價側(cè)支血流量和評估患者預(yù)后。

本研究不足之處：①通過2 個PLD 所示缺血最大層面減影圖殘影面積計算側(cè)支血流量，理論上側(cè)支血流量的定量應(yīng)為容積，需將各層面殘影面積與層厚的乘積累加才能獲得，故殘影面積僅能反映相對側(cè)支血流量的大小和代償能力，而無法真實反映側(cè)支血流量。②手動選取ROI 定量測量CBF 值，在CBF 偽彩圖視覺差異不顯著時，可能存在一定主觀偏倚。③樣本量較小。通過對多中心大樣本數(shù)據(jù)的收集、多因素的總結(jié)及更精細的計算和分析方法，有望彌補上述不足。

總之，ASL 作為一種無創(chuàng)性MRI 檢查技術(shù)，能在生理狀態(tài)下真實反映腦血管狹窄后腦組織缺血情況，以及側(cè)支循環(huán)形成和代償能力，可用于腦血管狹窄患者動態(tài)隨訪和治療后療效監(jiān)測，同時為臨床治療方案選擇提供可靠依據(jù)。