动脉自旋标记技术评估TIA的研究进展

李璇，吴江

2009年6月，美国卒中协会修订了短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack，TIA)的定义：“脑、脊髓或视网膜局灶性缺血所致的、不伴急性梗死的短暂性神经功能障碍”[1]。其强调了TIA的组织学损伤，有无脑梗死成为诊断TIA或者脑梗死的唯一鉴别点，症状持续时间不再是重点。有研究表明，人群中45岁以上的人，18%至少有过一次TIA发作，可见TIA非常常见[2]，而且TIA患者早期发生卒中的风险很高，7 d内卒中风险高至12%，90 d卒中风险则为10%～20%，发生严重事件(如死亡、无症状脑梗死等)的可能性为25.1%[3]。因此，正确诊断TIA，早期评估TIA后短期卒中风险，识别高卒中风险的TIA患者，积极采取有效措施，可以减少卒中发生[4]。

根据美国心脏协会指南，TIA的临床诊断标准包括：(1)突然起病。(2)脑或视网膜的局灶性缺血症状：不能只理解为“脑缺血”，视网膜缺血也属于TIA的范畴。(3)持续时间短暂：持续不超过1 h。颈动脉系统TIA的平均发作时间为14 min，椎-基底动脉系统TIA平均为8 min。(4)完全恢复：不遗留任何后遗症。(5)反复发作。如果患者具备上述5个特点，就可作出TIA的临床诊断[1]。TIA的病理学基础是脑血流灌注减低，而常规影像检查无法探测脑血流量。而且持续时间短暂的脑缺血不足以引起脑组织的永久损害，扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)阳性常提示急性脑梗死，所以DWI也无法评估TIA患者脑组织血流灌注状况，无法准确做出TIA的诊断[5-6]。

目前可以评估脑组织血流灌注的磁共振技术分为两种：(1)动态磁敏感对比增强灌注加权成像(dynamic susceptibility contrast-perfusion weighted imaging，DSCPWI)，是目前临床比较常用的灌注技术，后处理技术得到平均通过时间(mean transit time，MTT)、达峰时间(time to the maximum，Tmax)、相对脑血流量(relative cerebral blood flow，rCBF)、相对脑血容量(relative cerebral blood volume，rCBV)等血流灌注参数，评估脑血流的灌注信息，但由于需注入钆对比剂，有肾源性系统纤维化风险，对肾功能不全患者或儿童有一定的局限性，临床很少用于TIA的诊断[7]。(2)动脉自旋标记(arterial spin labeling，ASL)技术的灌注评价指标是CBF，其不需要注射对比剂，无侵袭性，无放射性，简单方便，可无创测量器官或组织的血流灌注情况，具有极大的临床应用价值。

1 ASL技术原理

动脉自旋标记技术是以动脉血液中的水分子作为内源性示踪剂，在标记层使用射频脉冲对血流进行标记，标记的水分子到达成像层面获得标记像，再对未施加反转脉冲同一层面进行信号采集，获得未标记像，二者相减的信号强度差异与局部脑血流量成正比，从而获得脑组织的灌注信息[8]。根据标记方式不同，ASL分为连续式ASL (continuous ASL，CASL)、脉冲式ASL (pulsed ASL，PASL)和伪连续式动脉自旋标记(pseudo-continuous ASL，pCASL)。CASL是利用连续快速反转射频脉冲对即将流入图像采集区的动脉血进行标记，具有较高的信噪比，成像范围大，但易导致高射频能量蓄积，扫描仪硬件设施要求高[9]。PASL对硬件设备要求低，但信噪比比CASL低，扫描范围小，而且对传输时间的敏感性高。早期ASL多为二维采集方式，采用平面回波成像(echo planar imaging，EPI)，成像时间长，信噪比低，覆盖范围有限；而3D-pCASL在持续长时间可以使用多个短时间的射频脉冲来有效标记动脉血中的水分子，磁化传递效应轻，标记效率高，图像信噪比高，能量吸收率低，硬件设备要求不高，可重复性好，在临床得到广泛应用[10]。

被标记之后的血液经一段时间后到达毛细血管，此时即可进行图像采集，从标记到采集的时间间隔即为标记后延迟(posted labeling delay，PLD)时间[11]，是ASL的一个重要参数。PLD时间较短，标记血液尚未到达成像层面，则无法产生信号；PLD时间过长，标记水分子发生衰减，采集的信号就会减低，同样也无法测得真实灌注值。目前大多选择1.5 s和2.5 s两个时间，或者多个PLD计算出动脉通过时间(arterial transit time，ATT)参数图，其结果更加准确，但缺点是扫描时间过长[12]。

ATT即被标记血液从标记层面到达采集层面的时间。延迟时间与动脉通过时间决定了脑血流量测量的真实性，ATT与PLD的一致性越高，则越接近于真实的CBF值[13]。目前PLD是固定参数，而ATT为个体化变量，相对ATT较短的PLD时间虽然对提高缺血灶的检出率有利，但可能会高估缺血面积。血液经侧支循环给脑组织供血，比正常的动脉直接供血途径所需时间长，ATT就会延长。多项研究表明[14-15]，对于无明显动脉狭窄患者，较短的PLD时间对低灌注有更高的敏感性；对于老年人及中重度颅内动脉狭窄TIA患者，长PLD时间可以提高对脑组织低灌注检出的准确性，充分反映了侧支循环的代偿作用。而且Lyu等[16]采用2个PLD的ASL对单侧大脑中动脉狭窄患者的前向血流及侧支血流进行区分，并提出了ASL量化侧支血流的可能性。

2 ASL在TIA中的应用

2.1 ASL在侧支循环中的研究进展

动脉粥样硬化性狭窄是引起TIA的主要原因，大脑的供血动脉严重狭窄或闭塞，不能满足脑组织灌注需求时，血流通过其他血管(潜在或新生的血管吻合)到达缺血区，即为侧支循环。侧支循环的优良与脑血管事件结局有显著关系[17]。目前评价侧支循环的主要方法是数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)。动脉穿行伪影(arterial transit artifact，ATA)指脑表面蔓状匍匐的条状高信号，是由于被标记血液血流速度减缓，尚未到达毛细血管床，残留在血管内所导致的，可对称或不对称。ATA常出现于病理状态所致的脑动脉血流缓慢[18]。Chalela等[19]最先对ATA进行了报道，研究中大约一半的急性脑梗死患者中出现ATA伪影，随访发现ATA区域并未进展为脑梗死，ATA的存在可能与脑梗死的良好预后相关，他们推断ATA可能代表软脑膜形成的侧支循环。周振江等[20]研究了30例大脑中动脉闭塞脑缺血患者，23例发现CBF责任血管区条状高灌注信号，其原因为责任血管管腔狭窄或闭塞所致的血流瘀滞或缓慢。

2.2 ASL对TIA诊断价值的研究进展

ASL技术可以无创性评估脑组织的血流灌注，如急性卒中和大动脉闭塞等缺血性病理状态的临床研究中表现出前景[16，21]。在已发表的研究中[22]，ASL已经证实了对TIA患者微小灌注改变检测的高灵敏度。Zaharchuk等[23]研究了76例TIA患者，进行了DWI、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)、ASL检查，其中48例(62%)患者又进行了DSCPWI检查，发现47例(62%)患者出现ASL灌注异常，18例(24%)患者DWI异常；58例DWI阴性患者中，ASL灌注异常者31例(53%)；在接受DSC-PWI检查的患者中，15例(31%)患者为阳性表现，其中27例(56%)患者ASL灌注异常。症状发作期的61例患者中，16例(26%)患者DWI异常，37例(61%)患者ASL灌注异常，其中39例接受DSC-PWI，12例(31%)有灌注异常。其DWI、ASL与PWI的异常表现位于与临床症状相对应的一侧大脑半球。与PWI或颅内MRA比较，ASL灌注相关的改变更容易被发现，并与责任半球关联密切。对于没有DWI病变或MRA上狭窄-闭塞病变证据的患者，ASL有助于发现其灌注异常。Qiao等[24]对49例TIA患者进行研究，常规MRI、DWI、MRA均为阴性，进行了ASL检查，结果表明ASL的CBF图诊断TIA的敏感性和特异性分别为55.8%、90.7%。ASL低灌注区域与TIA发作时神经功能缺损的大脑区域相一致。ASL显示了相比于其他影像方法检测异常灌注的能力。Kleinman等[25]对93例患者进行研究，其中既行ASL又做DSC-PWI检查的患者共55例。DWI阳性者16例(29%)，ASL阳性者19例(35%)，Tmax阳性共17例(31%)，MTT阳性共5例(9%)，而且MTT可检测到的缺血性病变在Tmax和ASL上均有体现，表明对于TIA患者缺血性病变的检出能力，ASL和Tmax均优于MTT，ASL和Tmax二者无明显差异。16例DWI阳性患者中，ASL和Tmax共检测到灌注减低14例(88%)，DWI阴性患者中，ASL和Tmax共检测到灌注减低9例，55例患者中DWI和/或Tmax和/或ASL阳性者共25例(45%)。Tmax和ASL结合可以提高对低灌注的检出能力，但相比于Tmax，ASL无需注射对比剂，简单方便，可重复性强。

2.3 ASL对DWI及MRA阴性TIA的诊断价值

在临床中，对于TIA患者常常结合DWI及MRA进行辅助诊断，但是该方法仍有很大不足。TIA新定义认为DWI高信号区如果与临床症状相符，则认定为脑梗死。同时仍有部分TIA患者没有明显的动脉狭窄，可能为心源性及动脉源性的微栓子或者脑血管痉挛，造成神经功能缺损。DWI及MRA阴性的可疑TIA患者无明确的影像学证据支持诊断。许洋等[26]对33例DWI阴性的临床诊断为TIA的患者行常规头颅MRI、MRA及灌注成像。MRA显示颅内动脉中重度狭窄患者28例，3D-pCASL (PLD=1.5 s)显示低灌注31例，3D-pCASL(PLD=2.5 s)显示低灌注25例，DSC-PWI Tmax图显示低灌注28例，3D-pCASL (PLD=1.5 s)对低灌注的检出率明显高于DWI与MRA，表明短PLD对脑缺血检出的敏感性更高。10例颅内血管无狭窄的TIA患者，3D-pCASL(PLD=1.5 s)检出9例有低灌注，3D-pCASL (PLD=2.5 s)检出4例，表明灌注成像对于检出非血管狭窄的TIA患者有优势。其结果提示，3D-pCASL对于临床可疑TIA患者具有重要的筛查意义，并且由于较短PLD无法探测侧支循环血流，其更有可能提高对于缺血病变的检出率。

2.4 ASL评估TIA缺血程度范围

TIA发作的频率与程度与脑梗死发生率呈正相关，因此评估TIA患者缺血程度和范围是判断预后及选择治疗方式的重要指标。而灌注成像可以有效显示患者低灌注范围。许洋等[26]对33例DWI阴性TIA患者低灌注面积的比较中发现，在血管重度狭窄患者中两个PLD的低灌注面积基本一致或PLD=2.5 s略小于PLD=1.5 s的低灌注面积。对于颅内动脉重度狭窄患者长PLD更能准确反映其灌注的真实情况。

国内学者张丽娜等[27]对42例TIA患者进行研究，常规MRI及DWI均无阳性发现，MRA提示18例(42.86%)患者有颅内动脉的中重度狭窄，3D-ASL (PLD=1.5 s)检出27例(64.29%)患者有不同程度的灌注减低区，3D-ASL (PLD=2.5s)检出21例(50%)患者有不同程度的灌注减低区，3D-ASL与MRA相比，对检出TIA患者脑灌注异常有明显优势；部分脑动脉狭窄患者PLD=2.5 s的低灌注区范围明显小于PLD=1.5 s的结果，可能反映了侧支代偿能力。周建国等[28]对24例DWI阴性TIA患者行ASL检查，PLD=l.5 s时低灌注检出率为70.8%，PLD=2.5 s低灌注检出率为41.7%，PLD=1.5 sCBF伪彩图低灌注面积大于PLD=2.5 s。二者对低灌注的检出面积差异可能与病变区域侧支循环的建立有关，这对指导临床治疗及判断预后有一定帮助。

2.5 ASL联合MRA评估TIA预后，指导临床治疗

有学者提出ASL低灌注范围与病变血管的位置可能有一定关系。当CBF低灌注区域较大时常提示供血主干病变，CBF低灌注区域范围小或无明显低灌注区时，小血管病变不除外，明确病变血管为临床个体化治疗提供帮助[28]。王树春等[29]研究发现，正常对照组中约9%有颅内动脉重度狭窄，但灌注未见减低；病例组中2例动脉重度狭窄患者灌注在正常范围内，甚至表现为高灌注。ASL与MRA结合可以更加明确责任血管狭窄情况及局部脑组织灌注情况，判断预后。如果MRA提示部分脑血管动脉主干重度狭窄，ASL未见明显灌注减低区，则提示该区域可能存在侧支血流，无需介入处理；如果灌注减低区域与其责任血管狭窄结果相一致，则该区域可能未建立有效的侧支循环，有可能进一步发展为脑梗死，需要及时进行临床治疗。

3 小结和展望

ASL在TIA患者中显示出良好的临床应用前景，无需注入对比剂即可评估脑组织灌注情况，并且对脑血流灌注异常的敏感性及特异性较高。但其仍有很多局限性，比如信噪比较低，白质量化差，易受运动伪影的影响，尤其是PLD的选择影响CBF测量准确性，需要进一步完善ASL对TIA诊断的理论基础，为提高临床诊断TIA的可靠性提供影像依据。近年来，还涌现了多种改良技术，例如选择性动脉自旋标记(selective arterial spin labeling，SASL)、流速选择性动脉自旋标记(velocity-selective arterial spin labeling，VSASL)、加速度选择动脉自旋标记(acceleration selective ASL，AccASL)和血管编码动脉自旋标记(vessel-encoded ASL，VEASL)等[30]，很大程度上拓宽了动脉自旋标记技术的应用范围，为脑血管病的研究提供了更丰富的检查手段。

利益冲突：无。