磁共振ASL技術(shù)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀

磁共振ASL技術(shù)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀〔〕:

摘要：近年隨著磁共振各種新技術(shù)的迅速開(kāi)展，使得無(wú)創(chuàng)在體探究腦組織微循環(huán)灌注、微循環(huán)構(gòu)造及腦功能改變成為可能。動(dòng)脈自旋標(biāo)記〔arterialspinlabeling，ASL〕作為新興磁共振功能成像方法之一，因無(wú)需打藥、能定量測(cè)量、可重復(fù)檢查等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為探究腦組織病理、生理狀態(tài)下血流動(dòng)力學(xué)改變的重要功能成像方法。本文就ASL技術(shù)的根本原理、開(kāi)展及在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀予以綜述。

關(guān)鍵詞：動(dòng)脈自旋標(biāo)記；中樞神經(jīng)系統(tǒng)；研究現(xiàn)狀

本文引用格式：高雅,鮑海華.磁共振ASL技術(shù)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀[J].世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘,2022,19(61):55,57.

1ASL的根本原理及分類(lèi)

1.1ASL的根本原理

ASL最早于1992年由JohnAdetre【1】提出，它是一種采用射頻脈沖來(lái)標(biāo)記動(dòng)脈血中可自由擴(kuò)散的水分子的新型MR灌注成像技術(shù)，一般只需要采集兩組圖像：標(biāo)記像和控制像。標(biāo)記像是采用反轉(zhuǎn)脈沖對(duì)流入的動(dòng)脈血標(biāo)記；控制像是在同一層面進(jìn)展2次反轉(zhuǎn)標(biāo)記，效果相對(duì)于沒(méi)有標(biāo)記。然后用標(biāo)記像減去控制像，經(jīng)過(guò)屢次采集取平均值后便可獲得腦組織血流信息。

1.2ASL的分類(lèi)

目前ASL根據(jù)標(biāo)記方式不同可分為3種：連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記〔continuousarterialspinlabeling，CASL〕、脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記〔pulsedarterialspinlabeling，PASL〕和流速選擇動(dòng)脈自旋標(biāo)記〔velocity-selectivearterialspinlabeling，VSASL〕，后者由于尚不成熟，未廣泛用于臨床。CASL結(jié)合層面選擇梯度場(chǎng)，使用較長(zhǎng)的連續(xù)射頻脈沖對(duì)動(dòng)脈血標(biāo)記，所得圖像信噪比高，但組織磁化傳遞效應(yīng)大，射頻能量沉積多，且需要專(zhuān)用線(xiàn)圈，多局限于研究機(jī)構(gòu)使用。PASL使用多個(gè)短射頻脈沖，采用容積標(biāo)記方式高效標(biāo)記動(dòng)脈血的水分子，不需要專(zhuān)用線(xiàn)圈，磁化傳遞效應(yīng)小，能量沉積少，臨床應(yīng)用相對(duì)廣泛，但所得圖像信噪比低；其次容積標(biāo)記的選擇應(yīng)當(dāng)適中，目前推薦標(biāo)記厚度為15-20cm，標(biāo)記位置為間隔成像區(qū)域下緣1-2cm【2】。偽連續(xù)性動(dòng)脈自旋標(biāo)記〔pCASL〕是由前兩種衍生而來(lái)，通過(guò)連串的短脈沖組合和切換梯度場(chǎng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了CASL和PASL的優(yōu)點(diǎn)，為目前最受推崇的技術(shù)。研究說(shuō)明，PCASL比PASL的信噪比進(jìn)步50%，比CASL的標(biāo)記效率進(jìn)步12%【3】，且可重復(fù)性好【4】。

2ASL的開(kāi)展

2.1三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記〔3D-ASL〕

最初，ASL是基于回波平面成像序列信號(hào)采集的2D成像，磁敏感偽影和運(yùn)動(dòng)偽影大，所得圖像信噪比低。后來(lái)基于快速自旋回波信號(hào)讀取、采用螺旋K空間采集，同時(shí)添加背景抑制和頭動(dòng)自動(dòng)校正技術(shù)的3D-ASL序列的出現(xiàn)，成功解決了上述問(wèn)題，其信號(hào)定位更準(zhǔn)確，采集速度更快，成像范圍更廣，所得圖像更優(yōu)質(zhì)。

2.2區(qū)域性動(dòng)脈自旋標(biāo)記〔territoryarterialspinlabeling，TASL〕

TASL又稱(chēng)選擇式動(dòng)脈自旋標(biāo)記〔selectivearterialspinlabeling，SASL〕、血管編碼動(dòng)脈自旋標(biāo)記〔vesselencodedarterialspinlabeling，VEASL〕，它以CASL、PASL或pCASL為根底，通過(guò)對(duì)一支或多支感興趣動(dòng)脈標(biāo)記，可展現(xiàn)每支供血?jiǎng)用}的腦灌注區(qū)域，并定量測(cè)量相應(yīng)區(qū)域的腦血流量。此外，VEASL技術(shù)還可用于ASL-MRA的成像，研究【5】說(shuō)明其顯示血管效果類(lèi)似甚至優(yōu)于3D-TOF-MRA，可顯示遠(yuǎn)端的小血管。近年，GE公司還推出了一種新的血管成像方法4DTRANCE，即采用非打藥的4D-ASL做多相位的血管動(dòng)態(tài)成像，無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)單、可動(dòng)態(tài)顯示血管供血情況及分布，但目前尚未廣泛用于臨床。

2.3多反轉(zhuǎn)時(shí)間動(dòng)脈自旋標(biāo)記〔mTI-ASL〕

施加反轉(zhuǎn)標(biāo)記脈沖到采集圖像的時(shí)間在PASL用反轉(zhuǎn)時(shí)間〔TI〕表示，在CASL和pCASL中叫做標(biāo)記后延遲〔PLD〕。TI或PLD的選擇對(duì)于ASL的成像結(jié)果有著很大的影響，目前臨床應(yīng)用中多只設(shè)置一個(gè)PLD或單TI〔sTI〕，且需要根據(jù)掃描個(gè)體的不同進(jìn)展調(diào)整。mTI-ASL是在常規(guī)ASL根底上設(shè)置多個(gè)TI，可以同時(shí)獲得腦血流〔CBF〕和動(dòng)脈時(shí)間〔ATT〕兩個(gè)參數(shù)，從而獲得最正確TI，對(duì)CBF的評(píng)估更加準(zhǔn)確，且能反響側(cè)枝代償信息【6】。

3ASL在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀

3.1探究生理狀態(tài)下的腦血流

彭秀華【7】利用ASL技術(shù)探究年齡、性別等因素對(duì)人腦血流量的影響，將63例安康體檢者以60歲為界分為兩組，發(fā)現(xiàn)腦血流量隨年齡增加而減小，不同腦區(qū)的血流量存在差異，而女性的全腦血流量高于男性，同時(shí)也說(shuō)明ASL可以反映腦灌注情況。通過(guò)對(duì)正常人的腦組織微循環(huán)灌注的理解，我們可以利用ASL技術(shù)對(duì)處于代償期的腦血流動(dòng)力學(xué)發(fā)生改變的患者進(jìn)展篩查，從而預(yù)防疾病的發(fā)生。劉文佳[8]用3D-pCASL技術(shù)探究高原低壓缺氧環(huán)境下腦血流量的變化，發(fā)現(xiàn)平原人快速進(jìn)入高原后，腦血流量會(huì)有一定程度的增加，當(dāng)對(duì)高原缺氧環(huán)境產(chǎn)生適應(yīng)后，其腦血流量會(huì)逐漸降低至低于平原腦血流量程度。通過(guò)該研究我們對(duì)高海拔低氧環(huán)境下腦血流改變的有了更深地認(rèn)識(shí)，對(duì)進(jìn)一步討論腦組織適應(yīng)高海拔缺氧環(huán)境的過(guò)程、腦灌注、腦功能發(fā)生改變的機(jī)制等具有重要意義，同時(shí)也可為高原病的研究提供一種新的方法。

3.2在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用

3.2.1腦腫瘤分級(jí)

膠質(zhì)瘤是腦內(nèi)最常見(jiàn)的腫瘤，級(jí)別越高，腫瘤血供越豐富，惡性程度越高。常規(guī)平掃及增強(qiáng)掃描可以根據(jù)腫瘤強(qiáng)化幅度、侵襲程度作出定性判斷，但不能顯示腫瘤內(nèi)部的灌注情況，因此很難準(zhǔn)確分級(jí)，而ASL可以通過(guò)顯示腫瘤的異常灌注區(qū)來(lái)明晰顯示腫瘤侵襲范圍，且能通過(guò)定量測(cè)量病變區(qū)的血流值反映腫瘤的生長(zhǎng)特性。林園凱等[9]對(duì)24例不同級(jí)別的膠質(zhì)瘤患者術(shù)前行3D-pCASL檢查進(jìn)展分析，結(jié)果顯示高級(jí)別膠質(zhì)瘤實(shí)性區(qū)域表現(xiàn)為明顯高灌注，低級(jí)別膠質(zhì)瘤腫瘤實(shí)性區(qū)域表現(xiàn)為稍高、等或稍低灌注，高級(jí)別膠質(zhì)瘤腫瘤組平均TBF(腫瘤最大血流量)和平均CBF均明顯高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤組，說(shuō)明ASL技術(shù)可以對(duì)膠質(zhì)瘤進(jìn)展分級(jí)。楊雙[10]在對(duì)mTI-ASL在腦星形細(xì)胞瘤中的價(jià)值做了較為系統(tǒng)地研究后，說(shuō)明mTI-ASL技術(shù)可以得到更為準(zhǔn)確的CBF值，不僅可以評(píng)估組織血流量灌注情況，還能檢測(cè)時(shí)間灌注變化，是一種較為可靠的灌注成像方法，將mTI-ASL與傳統(tǒng)MR結(jié)合可以顯著進(jìn)步星型細(xì)胞瘤的分級(jí)準(zhǔn)確率。

3.2.2腦血管病

缺血性腦血管病變是由于腦組織缺血缺氧而出現(xiàn)一系列臨床病癥，通常表現(xiàn)為頭痛、頭暈，重者偏癱、失語(yǔ)、肢體障礙，如假設(shè)不及早干預(yù)那么可發(fā)生不可逆性腦損害。常規(guī)影像學(xué)檢查往往只能顯示病變的范圍，無(wú)法理解病變區(qū)內(nèi)部的微循環(huán)情況，還有局部早期病變?nèi)菀茁┰\，而灌注成像那么可彌補(bǔ)上述缺陷，可及早發(fā)現(xiàn)病變區(qū)的低灌注并定量分析是否存在缺血半暗帶，為臨床治療提供更多的信息。ASL技術(shù)因其平安、無(wú)創(chuàng)、無(wú)需注射比照劑、可重復(fù)檢查等優(yōu)勢(shì)現(xiàn)已廣泛用于缺血性腦血管病變的早期診斷、預(yù)后評(píng)估、療效評(píng)價(jià)與病情監(jiān)測(cè)等多個(gè)方面。腦堵塞和短暫性腦缺血發(fā)作〔Transientischemicattack，TIA〕是兩種較常見(jiàn)的缺血性腦血管病變，研究[11]說(shuō)明40%的TIA患者可開(kāi)展為腦梗死，假設(shè)及早發(fā)現(xiàn)并給予干預(yù)治療，那么腦梗死發(fā)病率可減少80%，因此早期診斷非常重要。有學(xué)者[12]對(duì)24例TIA患者做雙時(shí)相ASL檢查，發(fā)現(xiàn)3D-ASL較DWI檢查率高，且短PLD〔1525ms〕較長(zhǎng)PLD〔2525ms〕更敏感。黃理金[13]對(duì)88例缺血性腦血管病患者分別行3D-pCASL、3D-TOF-MRA和DSA檢查，得出在對(duì)缺血性腦血管疾病的血管評(píng)估中，pCASL與DSA有著較高的吻合度，比3D-TOF-MRA高。

3.3其他

線(xiàn)粒體腦肌病伴高乳酸血癥和腦卒中樣發(fā)作〔Mitochondrialencephalopathywithlacticacidosisandstroke-likeepisodes，MELAS〕綜合征是線(xiàn)粒體基因或細(xì)胞核基因突變導(dǎo)致線(xiàn)粒體構(gòu)造和功能異常，引起神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的線(xiàn)粒體呼吸鏈缺陷和氧化磷酸化障礙，ATP生成減少造成多器官能量供給障礙，以腦和肌肉損害最嚴(yán)重。在常規(guī)頭顱MR中的表現(xiàn)與急性腦堵塞很難鑒別，然而MELAS病在ASL中表現(xiàn)為高灌注[14]，而急性腦堵塞表現(xiàn)為低灌注，因此ASL可用于二者的鑒別診斷。此外，還有不少學(xué)者利用探究癡呆、認(rèn)知障礙患者的腦微循環(huán)改變情況以及糖尿病腦損害等[15-16]的研究。

綜上，ASL技術(shù)因其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)已在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用及認(rèn)可，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷開(kāi)展與完善，ASL將會(huì)應(yīng)用到其他系統(tǒng)，有著更為廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)

【1】DetreJA,ZhangW,RobertsDAetal.Tissuespecificperfusionimagingusingarterialspinlabeling[J].NMRBiomed,1994,7:75-82.

【2】中華醫(yī)學(xué)會(huì)放射學(xué)分會(huì)質(zhì)量管理與平安管理學(xué)組中華醫(yī)學(xué)會(huì)放射學(xué)分會(huì)磁共振學(xué)組.動(dòng)脈自旋標(biāo)記腦灌注MRI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用專(zhuān)家共識(shí)[J].中華放射學(xué)雜志,2022,50(11):817-824.

【3】WuWen-Chau,Fernaacute;ndez-SearaMariacute;a,DetreJohnAetal.Atheoreticalandexperimentalinvestigationofthetaggingefficiencyofpseudocontinuousarterialspinlabeling[J].MagnResonMed,2022,58:1020-7.

【4】劉夢(mèng)琦,陳志曄,馬林.正常成人腦部皮層下灰質(zhì)構(gòu)造的3Dpc-ASL灌注成像的可重復(fù)性[J].南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2022,37(09):1242-1247.

【5】OkellThomasW,ChappellMichaelA,WoolrichMarkWetal.Vessel-encodeddynamicmagneticresonanceangiographyusingarterialspinlabeling[J].MagnResonMed,2022,64:430-8.

【6】王箏,傅雪梅,曾祥柱,等.基于3D動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)核磁灌注成像中動(dòng)脈通過(guò)時(shí)間的研究[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2022,30(09):24-26+5.

【7】彭秀華,顧曉麗,張士玉,等.三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)評(píng)估正常人腦血流量的研究[J].CT理論與應(yīng)用研究,2022,27(02):241-248.

[8]劉文佳,劉潔,婁昕,等.腦血流在平原及高海拔地區(qū)動(dòng)態(tài)變化的動(dòng)脈自旋標(biāo)記灌注成像研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2022,23(12):881-883+891.

[9]林園凱,李建瑞,張志強(qiáng),等.體素不相干運(yùn)動(dòng)與三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記在膠質(zhì)瘤中的對(duì)照研究[J].臨床放射學(xué)雜志,2022,34(01):8-13.

[10]楊雙.多參數(shù)多相位動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像技術(shù)在腦星形細(xì)胞瘤中的應(yīng)用[D].山東大學(xué),2022.

[11]Lav