4D-ASL在顱腦動靜脈畸形、動靜脈瘺和煙霧病中的應(yīng)用研究進(jìn)展

趙永超，王梅云，王嫣，李寒寒，竇社偉*

作者單位：

1. 河南大學(xué)人民醫(yī)院，鄭州 450003

2. 河南省人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，鄭州 450003

四維動脈自旋標(biāo)記(four dimensional arterial spin labeling，4D-ASL)是一種類似數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)的技術(shù)，可提供血管類疾病血液動力學(xué)的信息。筆者將解釋4D-ASL灌注成像的原理，在動靜脈畸形(arteriovenous malformation，AVM)、動靜脈瘺(arteriovenous malformation，AVF)、煙霧病(moyamoya disease，MMD)及血管狹窄中的臨床應(yīng)用價值，4D-ASL結(jié)合其他輔助技術(shù)而產(chǎn)生的新技術(shù)以及未來的研究和發(fā)展。

1 4D-ASL介紹

4D-ASL是一種可以在高時間和空間分辨率下研究腦血管系統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)和血流的非侵入性醫(yī)學(xué)成像方式，4D-ASL在腦血管疾病(如動靜脈畸形、煙霧病和動脈狹窄等)的診斷、治療計劃和隨訪評估方面具有很大的作用[1-6]。4D-ASL不需要置管和使用外源性對比劑，且無輻射暴露，是以患者的磁性標(biāo)記血液作為本征對比劑，可用于腎功能不全者，是一種無創(chuàng)的磁共振檢查新技術(shù)[7]。4D-ASL使用準(zhǔn)連續(xù)動脈自旋標(biāo)記(pseudo continuous arterial spin labeling，PCASL)為成像基礎(chǔ)[8-10]，先施加標(biāo)記脈沖，然后通過連續(xù)射頻(radio frequency，RF)和梯度衰減縱向弛豫時間增強(qiáng)型渦輪場回波獲取數(shù)據(jù)，流入動態(tài)數(shù)據(jù)通過改變標(biāo)記脈沖的持續(xù)時間進(jìn)行多次獲取，每個標(biāo)記脈沖使用單個時間點數(shù)據(jù)采集。由于pCASL有更高的動脈信號以及使用單時間點采集，降低了射頻飽和效應(yīng)，使得4D-ASL可以獲得更高的動脈血管空間分辨率[11-13]。4D-ASL與其他輔助技術(shù)結(jié)合的新技術(shù)可以更好地觀察到側(cè)支動脈或引流靜脈的動態(tài)血流情況[14-19]。現(xiàn)介紹4D-ASL的臨床應(yīng)用以及未來的研究和發(fā)展。

2 臨床應(yīng)用

2.1 動靜脈畸形

動靜脈畸形是常在年輕人中觀察到的一種先天性疾病，可導(dǎo)致腦出血、蛛網(wǎng)膜下腔出血或出血性中風(fēng)。動靜脈畸形由異常血管組成，腦內(nèi)動脈與靜脈直接相連，無正常毛細(xì)血管網(wǎng)。動靜脈畸形病例的解剖學(xué)和血流動力學(xué)特征(如大小、供血動脈和引流靜脈)等詳細(xì)信息是評估動靜脈畸形的必要條件，4D-ASL可以觀察病灶血管團(tuán)的大小、供血動脈和引流靜脈的血管形態(tài)和動態(tài)血流情況。用于無創(chuàng)評估腦動靜脈畸形的血管結(jié)構(gòu)和血液動力學(xué)，是一種有巨大發(fā)展?jié)摿Φ挠跋駥W(xué)檢查方法[20]。研究對12例動靜脈畸形患者進(jìn)行回顧性評估，結(jié)果顯示血管選擇性4D-MRA (vessel-selective 4D-MRA，VS-4D-MRA)(12和11例)對動脈的可檢測性均顯著高于時間飛躍法血管造影(time-of-flight MRA，TOF-MRA)(7和6例)和非血管選擇性4D-MRA (nonvessel-selective 4D-MRA，NS-4D-MRA)(8和7例)[14]。研究在5個高流量動靜脈畸形中，用顏色編碼的到達(dá)時間(time of Advent，TOA)可以識別供血動脈和引流靜脈。帶有彩色編碼的到達(dá)時間圖的4D-ASL磁共振血管造影(four-dimensional arterial spin labeling magnetic resonance angiography，4D-ASL MRA)也可用于評估顱內(nèi)動靜脈畸形的總體血管造影特征[21]。用四維動態(tài)磁共振血管造影(4D dynamic magnetic resonance angiography，4D-MRA)、TOF-MRA和DSA檢查了19例顱內(nèi)動靜脈畸形患者，4D-MRA提供了50～100 ms的時間分辨率的血液動力學(xué)信息，用于評估動靜脈畸形，并且可以補(bǔ)充現(xiàn)有的方法，例如DSA和TOF MRA[22]。

研究4D-ASL血管造影術(shù)和對比增強(qiáng)磁共振血管造影術(shù)的組合使用，可以作為DSA在立體定向放射外科規(guī)劃中描繪動靜脈畸形病灶的一個有前景的替代方法。高時間分辨率4D-ASL和高空間分辨率四維對比增強(qiáng)磁共振血管造影術(shù)的結(jié)合使用可提供足夠的時空血管造影信息來描繪動靜脈畸形病灶特征[23]。

2.2 動靜脈瘺

4D-ASL在動靜脈瘺中可準(zhǔn)確顯示病灶位置、瘺點范圍及動脈或靜脈血流的信息。Iryo等[24]研究者評估基于3.0 T 4D-ASL的磁共振血管造影術(shù)是否可用于評估顱內(nèi)硬腦膜動靜脈瘺患者的血液分流情況，九例顱內(nèi)動靜脈瘺患者在3.0 T磁共振接受了4D-ASL磁共振血管造影和DSA檢查。3.0 T 4D-ASL磁共振血管造影與DSA結(jié)果之間的良好一致性表明，3.0 T 4D-ASL磁共振血管造影是評價顱內(nèi)硬腦膜動靜脈瘺有用的影像學(xué)檢查方法。

2.3 煙霧病

4D-ASL可以評估煙霧病患者的狹窄或閉塞性的血管變化，也可評價側(cè)支代償血流并為臨床提供是否進(jìn)行旁路手術(shù)及治療策略。在煙霧病中，側(cè)支循環(huán)的發(fā)生有多種來源：煙霧病血管，軟腦膜吻合(leptomeningeal anastomosis，LMA)和硬膜穿刺吻合。特別是來自后循環(huán)的LMA側(cè)支血管在維持腦血流量和灌注壓力中起著至關(guān)重要的作用[25]。

當(dāng)在臨床上用于兩個煙霧病和一個動靜脈畸形病例時，與對比固有流入增強(qiáng)型多相血管造影(contrast inherent inflow enhanced multiphase angiography，CINEMA)相比，在使用CENTRA-Keyhole和視圖共享的基于pCASL的四維血管造影(four-dimensional pseudo-continuous arterial spin labelingbased angiography using CENTRA-keyhole and view sharing，4D-PACK)中可以更好地看到側(cè)支循環(huán)。與CINEMA相比，該疾病患者的4D-PACK能提供更好的可視化效果，并能改善遠(yuǎn)端大腦動脈和LMA側(cè)支的對比度噪聲比。4D-PACK可以很好地顯示煙霧病中遠(yuǎn)側(cè)腦動脈的圖像和軟腦膜側(cè)支血管，通過4D-PACK進(jìn)行的血管可視化可用于評估腦血流動力學(xué)[18]。Togao等[26]對22例煙霧病患者的36個大腦半球進(jìn)行了TOF MRA、加速選擇動脈自旋標(biāo)記(accelerated selective arterial spin marking，AccASL) MR血管造影和DSA的檢查，結(jié)果顯示與TOF MR血管造影相比，AccASL MR血管造影可更好地顯示煙霧病患者的遠(yuǎn)端大腦動脈和側(cè)支血管。

Uchino等[7]招募了11例接受DSA診斷為煙霧病的患者。22個半球中的9個進(jìn)行了手術(shù)血運(yùn)重建，術(shù)后重復(fù)進(jìn)行ASL-4D MRA。重復(fù)進(jìn)行的ASL-4D MRA清楚地顯示了在手術(shù)血運(yùn)重建后所有9個半球的旁路動脈和腦動脈動態(tài)流動模式的變化。無創(chuàng)ASL-4D MRA可用于煙霧病分期的診斷。這種下一代血管造影術(shù)可能可用于監(jiān)測煙霧病血管重建手術(shù)后腦動脈的疾病進(jìn)展和治療反應(yīng)。

2.4 其他

Iryo等[27]研究13例患有頸動脈狹窄閉塞性疾病的患者，在DSA上觀察到6例患者通過前交通動脈(anterior communicating artery，AcomA)的側(cè)支血流，四名患者通過后交通動脈(posterior communicating artery，PcomA)的側(cè)流，三名患者同時通過AcomA和PcomA。13例患者中有10例(77%)在4D-ASL MRA觀察到的側(cè)支血流類型與DSA觀察到的側(cè)支血流類型相符。研究表明4D-ASL MRA是評估頸動脈狹窄閉塞性疾病患者側(cè)支循環(huán)的有用檢查方法。

3 總結(jié)和展望

4D-ASL是一種類似DSA的血管MRI檢查技術(shù)，具有以下優(yōu)點：(1)更高的時間和空間分辨率，除了常規(guī)MRA顯示血管形態(tài)、分布外，還可提供血管類疾病的血液動力學(xué)信息；(2)無需對比劑，適用于腎功能不全或?qū)Ρ葎┻^敏的患者、兒科患者和需重復(fù)性隨訪的患者。4D-ASL正在成為下一代血管造影新的檢查方法，特別對神經(jīng)血管疾病，如動靜脈畸形、動靜脈瘺、煙霧病等疾病的診斷。4D-ASL在動靜脈畸形疾病中可準(zhǔn)確顯示動態(tài)血流信息并可完整評價畸形血管團(tuán)，為臨床制定治療方案提供精準(zhǔn)依據(jù)；在動靜脈瘺中可準(zhǔn)確顯示瘺點的位置、范圍及相應(yīng)動脈或靜脈的血流信息；在煙霧病中4D-ASL有助于疾病準(zhǔn)確分型、側(cè)支代償血流信息及術(shù)后血流重建評價，因動脈狹窄或閉塞引起時還可準(zhǔn)確評價狹窄或閉塞血管的形態(tài)、血流變化信息，為臨床提供是否進(jìn)行旁路手術(shù)及治療策略。

超高場強(qiáng)磁共振(＞3.0 T)已獲批準(zhǔn)將逐步進(jìn)入臨床應(yīng)用，超高場有益于進(jìn)一步提高ASL信號，具有更高的固有信噪比和更長的血液T1，提供更加真實的脈管系統(tǒng)輪廓和準(zhǔn)確的血流信息。特別是7.0 T磁共振的應(yīng)用，4D-ASL將更好地描繪動靜脈畸形病變特征，尤其是靜脈的引流信息的精準(zhǔn)顯示，為臨床提供更加準(zhǔn)確的血管及病變的位置、形態(tài)及血流動力學(xué)信息，為血管疾病方面的臨床和影像學(xué)科學(xué)研究提供了更大的空間[28]。隨著高場強(qiáng)磁共振的臨床應(yīng)用和顱內(nèi)血管性疾病4D-ASL檢查技術(shù)的日趨成熟，此項技術(shù)對于其他血管性病變及組織器官血流灌注信息的檢測有了可能。隨著磁共振設(shè)備硬件和軟件的進(jìn)一步提高，4D-ASL技術(shù)將會成為未來血管影像學(xué)檢查的常規(guī)手段。

利益沖突：無。