區(qū)域性動(dòng)脈自旋標(biāo)記在缺血性腦血管病中的應(yīng)用進(jìn)展

幸章力，薛蘊(yùn)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(dá)70%[1]，尤其腦供血?jiǎng)用}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?jiǎng)用}的血流灌注情況，對(duì)于判斷缺血性卒中責(zé)任血管及側(cè)支血管的開放情況具有重要價(jià)值。目前，DSA是判斷腦血管病責(zé)任血管和觀察側(cè)支血管的金標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)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(xiàng)檢查[4]。CTA和CTP具有高時(shí)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(dòng)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(jìn)行該項(xiàng)檢查。

區(qū)域性動(dòng)脈自旋標(biāo)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(dòng)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(duì)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(dòng)脈自旋標(biāo)記

ASL由Williams等[6]于1992年首次提出，是非造影劑增強(qiáng)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(cè)量腦血流量（cerebral blood flow，CBF）值。ASL技術(shù)通過射頻脈沖和梯度場(chǎng)的結(jié)合，以反轉(zhuǎn)血液中的氫質(zhì)子進(jìn)行縱向磁化（T1），被標(biāo)記的血液充當(dāng)一種內(nèi)源性造影劑，經(jīng)過一段時(shí)間后到達(dá)感興趣區(qū)進(jìn)行信號(hào)采集獲取標(biāo)記相，在成像參數(shù)相同情況下獲取同一層面動(dòng)脈血標(biāo)記前的圖像作為參照相，參照?qǐng)D像和標(biāo)記圖像相減，可獲得腦血流灌注圖像[7]。ASL具有定量評(píng)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(shì)，相比SPECT和傳統(tǒng)磁共振影像灌注技術(shù)，ASL不僅能直觀測(cè)量CBF值，還能反映腦血管儲(chǔ)備（cerebrovascular reserve，CVR）情況，多時(shí)相ASL能定量計(jì)算動(dòng)脈血流通過時(shí)間（arterial transit time，ATT），比SPECT更能反映腦血流動(dòng)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(biāo)記方法分為連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記（continous ASL，CASL）和脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)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(shí)對(duì)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(biāo)記效率[11-12]。Wu等[13]于2007年提出了偽連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)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(biāo)記效率，目前臨床應(yīng)用最為廣泛。

2 區(qū)域性動(dòng)脈自旋標(biāo)記

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

血管編碼動(dòng)脈自旋標(biāo)記（vessel encoded ASL，VE-ASL）基于傳統(tǒng)的pCASL技術(shù)，能同時(shí)標(biāo)記多根血管，其標(biāo)記效率較高。VE-ASL使平面內(nèi)梯度場(chǎng)沿著梯度方向產(chǎn)生線性相位變化，從而在整個(gè)標(biāo)記層面產(chǎn)生類似于正弦波的反轉(zhuǎn)輪廓，通過計(jì)算線性方程或使用K-means聚類法來計(jì)算各支動(dòng)脈的灌注區(qū)域，已有研究證實(shí)VE-ASL與K-means相結(jié)合，對(duì)不同的腦血流灌注區(qū)域進(jìn)行分割是有效的[14-15]。此外，VE-ASL通過對(duì)標(biāo)記層面的標(biāo)準(zhǔn)定位實(shí)現(xiàn)了多根標(biāo)記血管的相對(duì)獨(dú)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(diǎn)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(dòng)脈自旋標(biāo)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(chǎng)與一組選擇性射頻脈沖相結(jié)合，并施加一個(gè)額外的橫向梯度場(chǎng)將標(biāo)記平面縮小至一個(gè)標(biāo)記焦點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)感興趣的單根血管的選擇性標(biāo)記[19-20]。同時(shí)，ss-ASL技術(shù)引入一個(gè)垂直于血流方向的附加梯度以調(diào)節(jié)標(biāo)記效率；改變橫向梯度的零坐標(biāo)可以調(diào)整標(biāo)記焦點(diǎn)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(diǎn)是可以對(duì)血管任意位置和角度進(jìn)行標(biāo)記，且標(biāo)記點(diǎn)的大小可以根據(jù)感興趣血管的直徑進(jìn)行調(diào)整，此外，也能同時(shí)進(jìn)行多根動(dòng)脈的選擇性標(biāo)記，同時(shí)顯示不同的灌注區(qū)域[16]。

3 t-ASL在缺血性卒中診斷評(píng)估中的應(yīng)用

在缺血性卒中診斷評(píng)估中，根據(jù)腦灌注缺血域判斷責(zé)任動(dòng)脈系統(tǒng)（腦梗死位置）及評(píng)估缺血后側(cè)支等血供代償，對(duì)于臨床治療決策及預(yù)后評(píng)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(zé)任動(dòng)脈系統(tǒng)）的診斷價(jià)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(zé)任動(dòng)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(rèn)為選擇性ASL技術(shù)可以更準(zhǔn)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(duì)87例患者149個(gè)梗死灶進(jìn)行研究，比較由MRA的標(biāo)準(zhǔn)圖譜與VE-ASL血流灌注圖所產(chǎn)生的不匹配情況，認(rèn)為MRA與VE-ASL存在兩種錯(cuò)配情況：一種是部分錯(cuò)配，共計(jì)15個(gè)梗死灶，通過MRA判斷為單支動(dòng)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(cuò)配，共計(jì)12個(gè)梗死灶，VE-ASL判斷梗死灶完全由另外的責(zé)任血管引起，提示在臨床中，僅僅依靠MRA來判斷責(zé)任動(dòng)脈情況仍存在不足，t-ASL可提供重要的補(bǔ)充信息。

腦供血?jiǎng)用}在長(zhǎng)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(huì)形成多發(fā)的側(cè)支循環(huán)。Wu等[24]使用VE-ASL探究頸動(dòng)脈/大腦中動(dòng)脈狹窄患者的側(cè)支循環(huán)，將TOF MRA和二維相位對(duì)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(jìn)行比較，判斷遠(yuǎn)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(yuǎn)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(biāo)記頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄患者的雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈及基底動(dòng)脈，發(fā)現(xiàn)其狹窄側(cè)的大腦前動(dòng)脈區(qū)域主要由對(duì)側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)通過前交通動(dòng)脈供血，大腦中動(dòng)脈區(qū)域主要由基底動(dòng)脈通過后交通動(dòng)脈供血，證實(shí)t-ASL能揭示腦動(dòng)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(dòng)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(dòng)脈閉塞患者中，尾狀核可能更多地由對(duì)側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈供血，而豆?fàn)詈思扒鹉X的供血在頸內(nèi)動(dòng)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(dòng)力學(xué)的形式展現(xiàn)，為進(jìn)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(shí)間較長(zhǎng)有關(guān)，隨著t-ASL技術(shù)的發(fā)展，成像時(shí)間縮短，將有助于一站式評(píng)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(duì)于頸動(dòng)脈狹窄/閉塞的患者，常見的手術(shù)方式有頸動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù)（carotid endarterectomy，CEA）、頸動(dòng)脈支架置入術(shù)（carotid artery stenting，CAS）以及動(dòng)脈搭橋術(shù)，手術(shù)前后使用t-ASL可以評(píng)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(dòng)脈狹窄患者作為研究對(duì)象，術(shù)前通過ASL-動(dòng)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(píng)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(xiǎn)。Helle等[21]通過ss-ASL評(píng)估頸外-頸內(nèi)動(dòng)脈搭橋術(shù)后的腦灌注改變，標(biāo)記頸外動(dòng)脈的顳淺動(dòng)脈分支及腦膜內(nèi)動(dòng)脈分支，可清晰觀察到頸外動(dòng)脈系統(tǒng)血液供應(yīng)至顱內(nèi)，證實(shí)t-ASL可顯示搭橋手術(shù)前后不同的血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，能準(zhǔn)確評(píng)估手術(shù)的療效情況。

Hosoda等[29]應(yīng)用t-ASL評(píng)估頸動(dòng)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(dòng)脈的灌注量增加，在CBF升高患者，盡管頸內(nèi)動(dòng)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(dòng)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(dòng)脈狹窄或閉塞患者行CEA或CAS后，頸內(nèi)動(dòng)脈灌注體積CBV增量與CBF增量的不平衡性在頸動(dòng)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(duì)于預(yù)測(cè)CEA/CAS術(shù)后高灌注綜合征具有重要的臨床價(jià)值。

5 總結(jié)

t-ASL技術(shù)能選擇性標(biāo)記感興趣的單支供血?jiǎng)用}的血流灌注情況，在缺血性腦血管病的診斷評(píng)估、療效評(píng)價(jià)、并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等臨床管理中具有重要價(jià)值。但目前t-ASL仍存在成像原理復(fù)雜、成像時(shí)間較長(zhǎng)、圖像處理較難、無法對(duì)CBF及CBV定量計(jì)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(shí)現(xiàn)單支動(dòng)脈供血域的CBF、CBV的精準(zhǔn)評(píng)估，而多個(gè)標(biāo)記后延遲時(shí)間的應(yīng)用能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)單支動(dòng)脈在不同標(biāo)記后延遲時(shí)間下CBF、CBV的可視化動(dòng)態(tài)變化顯示，對(duì)替代PWI及傳統(tǒng)的3D-ASL有著潛在的優(yōu)勢(shì)。此外，脈沖序列的進(jìn)一步發(fā)展將能使t-ASL更為精細(xì)地標(biāo)記顱腦分支動(dòng)脈，從而可能顯示各分支動(dòng)脈間軟腦膜吻合的血流動(dòng)力學(xué)信息，而非僅局限于頸部大動(dòng)脈的標(biāo)記。

【點(diǎn)睛】本文闡述了t-ASL能展現(xiàn)單支動(dòng)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(píng)估及個(gè)體化干預(yù)提供更多的參考。