动脉自旋标记在小儿中枢神经系统检查中的应用

霍英松，周海燕

（海军指挥学院浦口分院管理处医疗所，南京 210000）

动脉自旋标记（ASL）技术是一种利用磁性标记的动脉血作为一种内源性示踪剂，对脑部微血管灌注进行定量测量，与动态对比增强的磁共振灌注成像不同，它无须对比剂，是一种可重复使用且无创的影像学检查手段［1］。动脉自旋标记大体上主要有2种脉冲方式:连续式动脉自旋标记（CASL）和脉冲式动脉自旋标记（PASL）。连续式动脉自旋标记能降低动脉通过时间对灌注的影响，图像信噪比高，但比较难以实际应用，因为目前临床磁共振成像（MRI）系统发射射频的硬件不能提供持久的微型射频(RF)脉冲［2］；而脉冲式动脉自旋标记对设备要求较低，射频能量也较低，但对动脉通过时间敏感，血液标记一致性较差，信噪比也较低。而最近几年出现的准连续式动脉自旋标记（pCASL），则结合了两者的优点，在临床上应用逐渐广泛［3-4］。

目前，在临床上使用的大多数磁共振设备都可使用动脉自旋标记序列。虽然实际应用中这些设备在标记、成像以及定量等方面均具有着很大的不同，但它们都能为临床提供一个完整的灌注图像。因此，动脉自旋标记被广泛应用于基础医学和临床神经病学的研究，用以评估脑部疾病不同阶段血流灌注情况，并可以监测局部区域脑血流量与该区域神经活动的关系，同时提供了大量的病变特征和治疗后组织灌注情况。如今动脉自旋标记已被作为观察脑血流灌注的必要影像学手段。

1 动脉自旋标记在小儿脑部神经发育中的应用

目前，动脉自旋标记作为观察脑功能的一种生物标记物正逐渐应用于健康人群的筛查和脑发育障碍的检查，而动脉自旋标记的特点决定了其可被应用于小儿脑部生理发育的观察。除新生儿外儿童的脑部血液流速一般明显高于成人，而与高灌注相反的是，儿童大脑的含水量较成人高，因此这将有利于用血液中的水产生一个更大的浓度和更长半衰期的示踪剂。此外，动脉自旋标记在测量基础脑血流量时不需要外源性对比剂，这将更加方便对婴幼儿进行检查，特别是比需要进行脑部区域激活的功能磁共振更具优势。

第1个在1.5 T设备上采用脉冲式动脉自旋标记对小儿展开可行性研究［5］显示，与70%的健康成人相比，小儿脑部灌注图像具有更高的信噪比。最近有学者［6-7］在1.5 T和3.0 T设备上利用连续式动脉自旋标记或脉冲式动脉自旋标记对儿童脑部血流灌注变化进行了系统的调查，对一组年龄为4～5岁儿童的脑部灌注观察发现，脑部血流量随着年龄的增长和灰质、白质的发育成熟而减少，这与现有已发表的相关核医学研究［8］所得出的结论相一致。从局部脑血流量的变化轨迹来看，随着年龄的增加，局部脑血流量也相对随之增加，特别是在额叶皮层、角回、扣带皮层和海马等区域更为明显，这可能是由于这些皮质区域的成熟以及大脑的执行功能、认知控制功能、综合分析功能和记忆功能的逐渐完善［9］所致。 Taki等［10］针对 202 名年龄为 5～18 岁的健康儿童进行研究，在大脑22个区域分别计算灰质密度和脑部灌注来观察大脑结构发育和灌注变化，结果发现，随着年龄的增加，主要脑叶区域灰质密度达到最大值，依次为枕叶、额叶、颞叶和顶叶，灰质密度与年龄之间的相关性呈倒U形轨迹，而灌注却呈一个正U形轨迹。

动脉自旋标记也被逐渐应用于新生儿和婴幼儿，在一项利用动脉自旋标记对未使用镇静剂的新生儿脑部进行观察发现，新生儿皮质灌注水平比成年人低，但基底节区的灌注显著高于灰质和白质，这与该年龄组的PET成像所得出的结果具有一致性［11］。 最近的一项研究［12］比较了 7～13 个月发育正常的婴儿睡觉时的脑部灌注图像，所有婴儿均未使用镇静剂，结果显示，13个月的婴儿组相对脑血流量与其他组均有增加，尤其是在海马、前扣带回、杏仁、枕叶以及听觉皮层增加最明显。 de Vis等［13］利用脉冲式动脉自旋标记对33位早产 （胎龄为30周）及足月（出生3个月）的新生儿进行了检查，通过评估脑部灌注进而观察其脑部发育情况。结果发现足月儿脑部灌注明显高于早产儿，尤其在枕叶和额叶皮质区域灌注差距更为明显，而基底节和丘脑区域则为个体特别是足月儿脑部灌注最高区域。实验表明，动脉自旋标记技术是一种有效的测量脑部灌注变化并且评估新生儿大脑发育的非侵入性检查手段。

2 动脉自旋标记在小儿脑部疾病中的应用

动脉自旋标记由于为非侵入式检查，因此其在对儿童的检查中具有很大的优势，现已被应用于评估镰状细胞疾病儿童的脑部组织灌注，可以明确地显示出动脉分支区脑组织的高灌注，其检查结果与以往 PET 检查结果相一致［14］。Strouse 等［15］利用连续式动脉自旋标记对24例镰状细胞贫血患儿进行检查后发现，动脉自旋标记可在无需镇静的情况下更敏感地发现灌注增高的脑组织区域，并可以为神经功能损害的治疗提供可靠的评估依据，同时还得到了患儿脑部灌注和智商成反比这样一个意外的结果。但van den Tweel等［16］利用动脉自旋标记观察镰状细胞贫血患儿脑部，发现患儿脑血流量和对照组之间没有明显差异，出现心源性猝死的患儿脑部存在左右半球血流灌注不对称的现象，而健康的对照组就不存在这种现象。

在对小儿动脉缺血性脑卒中的检查中，动脉自旋标记观察到脑血流灌注不足与血管狭窄、病变扩散程度以及梗死体积有密切的联系，同时也观察到灌注和扩散病变之间有时存在不匹配［17］。这项研究表明，动脉自旋标记在诊断小儿动脉缺血性脑卒中方面有很大的临床实用价值。 Licht等［18］利用动脉自旋标记对先天性心脏病患儿脑部灌注情况进行观察，认为动脉自旋标记可以有效地评估先天性心脏病患儿脑部基础灌注的下降，并能反应脑室周围软化白质的灌注下降和与高碳酸血症引起的血液流动反应的缺乏。Wang等［19］使用脉冲式动脉自旋标记测量先天性心脏病患儿脑部血流量，发现患儿脑部灌注明显降低，并且脑部发育滞后。动脉自旋标记可用于对动静脉畸形的诊断和随访中，用以更加清晰的显示更多潜在的动静脉血管分流［20］。Winter mark等［21］利用动脉自旋标记评估了4名患有缺血性脑卒中的新生儿（出生1个月）脑部灌注情况。结果发现，所有患儿脑部对应卒中区域均出现灌注异常，其中1名患儿卒中区域灌注增加，而另外3名患儿卒中区域的中心灌注增加而外周灌注减少。笔者认为，动脉自旋标记可以有效地评估新生儿缺血性脑卒中的灌注改变，为制定有效的治疗方案和预防策略，明确卒中发病机制提供了客观依据。

新生儿缺血缺氧性脑病是导致儿童神经系统损伤的常见原因之一。脑血流量的改变在脑损伤发生方面起着非常重要的作用，动脉自旋标记可以为新生儿缺血缺氧性脑病的脑部灌注异常提供诊断依据。Miranda等［22］利用动脉自旋标记对通过相同校正胎龄的正常早产儿与足月儿局部脑灌注进行了可行性研究，结果显示，足月儿灌注值较早产儿显著下降，同时2组不同脑区间的灌注量也存在明显差异，这与以往PET检查结果一致。Wintermark等［23］认为，动脉自旋标记可以有效地筛选需要接受低温治疗的出生时发生窒息的新生儿，这些患儿将接受低温治疗，以避免脑部组织在治疗后出现缺血再灌注损伤。

冀旭等［24］应用连续式动脉自旋标记对足月缺血缺氧性脑病患儿脑血流量进行定量测量，结果发现，在正常对照组，足月儿顶叶皮层的CBF比基底节区低，差异有统计学意义（P＜0.01）；白质血流量（CBF）较灰质低（P＜0.01）。 实验组各感兴趣区 8～24 h CBF值与正常对照组水平相比明显降低（P＜0.05）；在缺血缺氧后48 h，实验组白质CBF值与正常对照组无明显差异，基底节区和顶叶皮层的CBF显著高于正常对照组 （P＜0.05）；7～12 d实验组与对照组各感兴趣区CBF无明显差异。在生后48 h，实验组顶叶皮层和基底节区出现充血现象（P＜0.05），证实了动脉自旋标记对新生儿缺血缺氧性脑病早期诊断具有重要的价值。Pienaar等［25］认为，缺血性损伤的脑组织的表观扩散系数（ADC）会出现降低，而降低的程度与灌注的改变密切相关。他们研究了7例脑部缺血缺氧的患儿以及2例局灶性动脉缺血性卒中患儿（出生0～3 d）的ADC值下降程度及灌注的改变，同时利用了6例正常的新生儿（出生1 d～4周）作为对比，通过弥散加权成像和动脉自旋标记检查后发现ADC降低的区域灌注增高，同时灌注异常增高的范围大于ADC异常范围。

综上所述，随着MRI成像技术的不断完善，动脉自旋标记正逐渐受到重视。作为一种完全无创性的新型灌注成像方法，动脉自旋标记采用磁性标记的动脉血作为内源性造影剂进行局部脑组织灌注的测量，观察灌注改变，在发病机制中发挥着重要的作用，这一影像技术对于脑部疾病的检测具有很大的实用价值，并为今后对脑部疾病的治疗、随访及科研等活动提供重要的影像学依据。

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