區(qū)域性動脈自旋標記在缺血性腦血管病中的應(yīng)用進展

幸章力，薛蘊菁

腦血管病是導(dǎo)致人類死亡的三大疾病之一，其中缺血性腦血管病比例高達70%[1]，尤其腦供血動脈狹窄/閉塞所致的缺血性卒中因發(fā)病率高、致殘率高和并發(fā)癥多，在缺血性腦血管病中備受關(guān)注[2-3]。因此，了解單支供血動脈的血流灌注情況，對于判斷缺血性卒中責任血管及側(cè)支血管的開放情況具有重要價值。目前，DSA是判斷腦血管病責任血管和觀察側(cè)支血管的金標準，但對操作者和設(shè)備的要求較高，且因其有創(chuàng)和潛在的腎毒性而使很多患者無法接受該項檢查[4]。CTA和CTP具有高時間分辨率，但不足之處是有電離輻射和需注射外源性造影劑[5]。傳統(tǒng)的磁共振灌注技術(shù)PWI僅能反映全腦血流灌注狀態(tài)，不能顯示單支動脈的供血情況，此外，PWI也需注射外源性造影劑，部分患者無法進行該項檢查。

區(qū)域性動脈自旋標記技術(shù)（territorial ASL，t-ASL）是一種無創(chuàng)、無電離輻射、無需注射外源性造影劑、能顯示單支動脈供血區(qū)域的新型磁共振灌注技術(shù)，近年來發(fā)展迅速，在缺血性腦血管病中具有廣泛的應(yīng)用前景，本文對t-ASL在缺血性腦血管病的應(yīng)用研究現(xiàn)狀予以綜述。

1 動脈自旋標記

ASL由Williams等[6]于1992年首次提出，是非造影劑增強的磁共振灌注技術(shù)，可用于觀察全腦血流灌注情況，并能定量測量腦血流量（cerebral blood flow，CBF）值。ASL技術(shù)通過射頻脈沖和梯度場的結(jié)合，以反轉(zhuǎn)血液中的氫質(zhì)子進行縱向磁化（T1），被標記的血液充當一種內(nèi)源性造影劑，經(jīng)過一段時間后到達感興趣區(qū)進行信號采集獲取標記相，在成像參數(shù)相同情況下獲取同一層面動脈血標記前的圖像作為參照相，參照圖像和標記圖像相減，可獲得腦血流灌注圖像[7]。ASL具有定量評估腦血流量、無需注射外源性造影劑、無電離輻射、能連續(xù)采集圖像等諸多優(yōu)勢，相比SPECT和傳統(tǒng)磁共振影像灌注技術(shù)，ASL不僅能直觀測量CBF值，還能反映腦血管儲備（cerebrovascular reserve，CVR）情況，多時相ASL能定量計算動脈血流通過時間（arterial transit time，ATT），比SPECT更能反映腦血流動力學(xué)狀態(tài)，也能反映潛在的側(cè)支血流供應(yīng)[8-10]。

ASL根據(jù)標記方法分為連續(xù)式動脈自旋標記（continous ASL，CASL）和脈沖式動脈自旋標記（pulsed ASL，PASL）。CASL技術(shù)具有較高的信噪比，且能量吸收率高，導(dǎo)致射頻特殊吸收率（specific absorption rate，SAR）偏高，同時對設(shè)備要求較高，因此目前應(yīng)用較少；PASL技術(shù)使用短射頻脈沖，具有較高的標記效率[11-12]。Wu等[13]于2007年提出了偽連續(xù)式動脈自旋標記（pseudocontinuous ASL，pCASL），結(jié)合了CASL技術(shù)的高信噪比和PSAL技術(shù)的高標記效率，目前臨床應(yīng)用最為廣泛。

2 區(qū)域性動脈自旋標記

t-ASL能在各種ASL技術(shù)（CASL、PASL、pCASL）基礎(chǔ)上進行單支血管的選擇性標記，目前常用的t-ASL多是基于pCASL技術(shù)，主要有血管編碼動脈自旋標記和超選擇性動脈自旋標記。

血管編碼動脈自旋標記（vessel encoded ASL，VE-ASL）基于傳統(tǒng)的pCASL技術(shù)，能同時標記多根血管，其標記效率較高。VE-ASL使平面內(nèi)梯度場沿著梯度方向產(chǎn)生線性相位變化，從而在整個標記層面產(chǎn)生類似于正弦波的反轉(zhuǎn)輪廓，通過計算線性方程或使用K-means聚類法來計算各支動脈的灌注區(qū)域，已有研究證實VE-ASL與K-means相結(jié)合，對不同的腦血流灌注區(qū)域進行分割是有效的[14-15]。此外，VE-ASL通過對標記層面的標準定位實現(xiàn)了多根標記血管的相對獨立性，但仍不可避免血管之間互相污染，導(dǎo)致某些區(qū)域的血流灌注缺失[16]。VEASL的缺點主要是圖像后處理較為復(fù)雜，目前VE-ASL圖像的分析方法主要基于線性分析及貝葉斯公式推理框架[17-18]。

超選擇性動脈自旋標記（super-selective ASL，ss-ASL）也是基于傳統(tǒng)的pCASL技術(shù)，將與血流方向一致的梯度場與一組選擇性射頻脈沖相結(jié)合，并施加一個額外的橫向梯度場將標記平面縮小至一個標記焦點，以實現(xiàn)對感興趣的單根血管的選擇性標記[19-20]。同時，ss-ASL技術(shù)引入一個垂直于血流方向的附加梯度以調(diào)節(jié)標記效率；改變橫向梯度的零坐標可以調(diào)整標記焦點的大小，以能夠適應(yīng)彼此臨近的血管結(jié)構(gòu)[21]。ss-ASL技術(shù)的優(yōu)點是可以對血管任意位置和角度進行標記，且標記點的大小可以根據(jù)感興趣血管的直徑進行調(diào)整，此外，也能同時進行多根動脈的選擇性標記，同時顯示不同的灌注區(qū)域[16]。

3 t-ASL在缺血性卒中診斷評估中的應(yīng)用

在缺血性卒中診斷評估中，根據(jù)腦灌注缺血域判斷責任動脈系統(tǒng)（腦梗死位置）及評估缺血后側(cè)支等血供代償，對于臨床治療決策及預(yù)后評估非常重要。Hendrikse等[22]探討了使用t-ASL和DWI顯示的腦灌注情況來判斷腦梗死位置（腦責任動脈系統(tǒng)）的診斷價值，結(jié)果顯示相比DWI影像診斷，在皮質(zhì)及分水嶺區(qū)梗死中，t-ASL改變了其11%的腦梗死部位定位（責任動脈系統(tǒng)），而在其他類型的梗死（腔隙性梗死、腦室周圍、小腦及腦干梗死）與DWI影像診斷一致，認為選擇性ASL技術(shù)可以更準確地描述單根血管供血區(qū)域的腦血流分布，有助于判斷栓子的來源。Hartkamp等[23]使用VE-ASL對87例患者149個梗死灶進行研究，比較由MRA的標準圖譜與VE-ASL血流灌注圖所產(chǎn)生的不匹配情況，認為MRA與VE-ASL存在兩種錯配情況：一種是部分錯配，共計15個梗死灶，通過MRA判斷為單支動脈所引起的梗死，但VE-ASL顯示為分水嶺區(qū)梗死；另一種為完全錯配，共計12個梗死灶，VE-ASL判斷梗死灶完全由另外的責任血管引起，提示在臨床中，僅僅依靠MRA來判斷責任動脈情況仍存在不足，t-ASL可提供重要的補充信息。

腦供血動脈在長期狹窄或閉塞的情況下，病變側(cè)的腦血流灌注不足，顱腦會形成多發(fā)的側(cè)支循環(huán)。Wu等[24]使用VE-ASL探究頸動脈/大腦中動脈狹窄患者的側(cè)支循環(huán)，將TOF MRA和二維相位對比法MRA與VE-ASL比較，判斷經(jīng)Willis環(huán)的側(cè)支循環(huán)通路，將DSA與VE-ASL進行比較，判斷遠端側(cè)支存在的程度，結(jié)果顯示VE-ASL顯示的經(jīng)Willis環(huán)側(cè)支通路及遠端側(cè)支程度與MRA和DSA的匹配性良好。Van Laar等[25]使用選擇性ASL標記頸內(nèi)動脈狹窄患者的雙側(cè)頸內(nèi)動脈及基底動脈，發(fā)現(xiàn)其狹窄側(cè)的大腦前動脈區(qū)域主要由對側(cè)頸內(nèi)動脈系統(tǒng)通過前交通動脈供血，大腦中動脈區(qū)域主要由基底動脈通過后交通動脈供血，證實t-ASL能揭示腦動脈慢性閉塞下的顱腦交通支的開放情況。

Hartkamp等[26]使用VE-ASL研究有癥狀和無癥狀的頸動脈閉塞患者深部腦白質(zhì)的血流分布改變，提示在有癥狀的頸內(nèi)動脈閉塞患者中，尾狀核可能更多地由對側(cè)頸內(nèi)動脈供血，而豆狀核及丘腦的供血在頸內(nèi)動脈狹窄/閉塞患者及正常組中無明顯變化，提示t-ASL或許能將顱腦在慢性缺血狀態(tài)下深部腦白質(zhì)的病理變化以血流動力學(xué)的形式展現(xiàn)，為進一步臨床干預(yù)提供可靠的證據(jù)支持。

目前，t-ASL較少應(yīng)用于急性卒中患者，一定程度上與成像時間較長有關(guān)，隨著t-ASL技術(shù)的發(fā)展，成像時間縮短，將有助于一站式評估急性卒中患者的缺血核心、缺血半暗帶等影像學(xué)信息，為臨床的治療決策提供有力的影像學(xué)證據(jù)支持。

4 t-ASL在缺血性卒中圍手術(shù)期中的應(yīng)用

對于頸動脈狹窄/閉塞的患者，常見的手術(shù)方式有頸動脈內(nèi)膜剝脫術(shù)（carotid endarterectomy，CEA）、頸動脈支架置入術(shù)（carotid artery stenting，CAS）以及動脈搭橋術(shù)，手術(shù)前后使用t-ASL可以評估患者顱腦血流灌注狀態(tài)，判斷手術(shù)療效情況等。Lin等[27-28]將行CEA的頸動脈狹窄患者作為研究對象，術(shù)前通過ASL-動脈穿行偽影征象（artery transmit artifact，ATA）判斷側(cè)支循環(huán)，術(shù)后行t-ASL判斷顱腦灌注恢復(fù)狀況，結(jié)果顯示CEA術(shù)后正常灌注組患者的術(shù)前側(cè)支循環(huán)ATA評分更高，而術(shù)后發(fā)生高灌注綜合征的患者具有術(shù)前腦血流量空間變異系數(shù)較高、全腦灌注體積較低等一系列特征，提示t-ASL不僅能顯示行CEA患者手術(shù)前后顱腦血流灌注情況，還能根據(jù)術(shù)前腦灌注情況判斷患者是否存在術(shù)后腦高灌注綜合征等并發(fā)癥風(fēng)險。Helle等[21]通過ss-ASL評估頸外-頸內(nèi)動脈搭橋術(shù)后的腦灌注改變，標記頸外動脈的顳淺動脈分支及腦膜內(nèi)動脈分支，可清晰觀察到頸外動脈系統(tǒng)血液供應(yīng)至顱內(nèi)，證實t-ASL可顯示搭橋手術(shù)前后不同的血流動力學(xué)狀態(tài)，能準確評估手術(shù)的療效情況。

Hosoda等[29]應(yīng)用t-ASL評估頸動脈狹窄患者CEA/CAS圍手術(shù)期的大腦灌注變化，t-ASL能清楚顯示CEA和CAS術(shù)后狹窄側(cè)頸內(nèi)動脈的灌注量增加，在CBF升高患者，盡管頸內(nèi)動脈血流量顯著增加，但其灌注量腦血容量（cerebral blood volume，CBV）僅輕微增加，這些發(fā)現(xiàn)表明血流動力學(xué)參數(shù)之間的不平衡性可能在術(shù)后高灌注的病理生理中發(fā)揮重要作用。Yamamoto等[30]也同樣發(fā)現(xiàn)頸內(nèi)動脈狹窄或閉塞患者行CEA或CAS后，頸內(nèi)動脈灌注體積CBV增量與CBF增量的不平衡性在頸動脈術(shù)后發(fā)生高灌注綜合征的過程中發(fā)揮重要作用，t-ASL技術(shù)是連接CBV與CBF之間的橋梁，對于預(yù)測CEA/CAS術(shù)后高灌注綜合征具有重要的臨床價值。

5 總結(jié)

t-ASL技術(shù)能選擇性標記感興趣的單支供血動脈的血流灌注情況，在缺血性腦血管病的診斷評估、療效評價、并發(fā)癥風(fēng)險評估等臨床管理中具有重要價值。但目前t-ASL仍存在成像原理復(fù)雜、成像時間較長、圖像處理較難、無法對CBF及CBV定量計算等諸多問題，在臨床應(yīng)用受到一定限制。隨著t-ASL技術(shù)的不斷發(fā)展，有望克服這些局限性，實現(xiàn)單支動脈供血域的CBF、CBV的精準評估，而多個標記后延遲時間的應(yīng)用能進一步實現(xiàn)單支動脈在不同標記后延遲時間下CBF、CBV的可視化動態(tài)變化顯示，對替代PWI及傳統(tǒng)的3D-ASL有著潛在的優(yōu)勢。此外，脈沖序列的進一步發(fā)展將能使t-ASL更為精細地標記顱腦分支動脈，從而可能顯示各分支動脈間軟腦膜吻合的血流動力學(xué)信息，而非僅局限于頸部大動脈的標記。

【點睛】本文闡述了t-ASL能展現(xiàn)單支動脈在病理狀態(tài)下的血流灌注變化，旨在為缺血性腦血管病的影像學(xué)評估及個體化干預(yù)提供更多的參考。