不同后标记延迟三维动脉自旋标记技术对大脑中动脉狭窄的评估

刘松国，韩 广，于秀英，李 强，孟祥福，牛思梅，袁 明

（山东省临沂市中医医院医学影像科，山东 临沂 276000）

随着高场强MRI的临床应用，动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）成像技术取得了巨大进步，并在大脑中动脉狭窄（middle cerebral artery，MCA）患者中得到广泛应用[1]。但现有ASL研究时大多采用单一的后标记延迟（post label delayed，PLD）时间对脑组织灌注进行估计，当动脉血到达脑组织的时间大于PLD，将导致被标记的动脉血存在于血管内而造成脑组织灌注不足。运用不同的PLD时间采集多次ASL图像，可提高对脑血流量（cerebral blood flow，CBF）值的量化精确度，并评估出 MCA患者侧支血流的代偿能力。为此，本研究探讨不同PLD（1.5 s，2.5 s）3D-ASL 成像技术在 MCA 患者中应用的可行性，并分析脑血流的异常灌注。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2016年1月至2018年1月我院确诊的MCA患者30例，男19例，女11例；年龄44～75岁，平均（55.41±4.42）岁。在症状发作后48 h内行基线MRI常规检查及灌注检查。影像学资料：①MRI常规序列，包括T1WI、T2WI、液体衰减反转恢复（FLAIR）、DWI及 3D-TOF MRA。②PLD 的3D-ASL灌注成像。③确诊为MCA的DSA检查。本研究经医院伦理委员会批准。

1.2 仪器与方法 使用GE Discovery MR750 3.0 T MRI，以及32通道头线圈。扫描范围自颅底至顶叶全部脑实质区。扫描参数：T1WI TR 1 750 ms，TE 20 ms；T2WI TR 5 720 ms，TE 83 ms；T2FLAIR TR 9 000 ms，TE 91 ms，TI 2 468 ms；DWI TR 2 852 ms，TE 62 ms，b 值为 0、1 000 s/mm2；上述序列均为横轴位扫描，FOV 24 mm×24 mm，层厚 5 mm，层距1.5 mm。 3D-TOF MRA，TR 23 ms，TE 6.8 ms，层厚1.4 mm，层距-0.7 mm。ASL扫描协议标记脉冲宽度1.5 s，PLD 1.5 s/2.5 s，TR 4 362 ms/5 327 ms，TE 10.5 ms，FOV 24 cm×24 cm，矩阵 512×128，层厚4 mm，NEX 3，每一个后标记延迟ASL采集8组标记图和参考图，扫描时间为4 min 29 s/5 min 9 s。

1.3 图像分析 全部数据在GE MR750 ADW4.6工作站处理。应用3D-ASL专用的分析软件产生灌注伪彩图，红色代表高灌注，蓝色代表低灌注（图1）。2名影像科副主任医师及1名神经内科副主任医师采用盲法观察ASL图像，选取MCA狭窄侧的ROI，测量CBF值，采用镜像方法，测量对侧镜像区CBF，并计算两者比值，即相对CBF值，比值在0.8～1.2之间为等灌注，＜0.8为低灌注，＞1.2为高灌注。在每例患者MCA狭窄侧及对侧镜像区选取3个不同部位测量，取平均值。

1.4 统计学分析 采用SPSS 19.0统计软件行数据分析。计数资料以例表示，2组间比较采用χ2检验。满足正态分布的计量资料以±s表示，2组间均数比较采用独立样本t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

30例MCA狭窄侧均表现为低或等灌注（图1，2）。其中DWI阳性组18例，PLD 1.5 s时，灌注减低15例，灌注正常3例；PLD 2.5 s时，灌注减低14例，灌注正常4例；DWI阴性组 12例，PLD 1.5 s时，灌注减低10例，灌注正常2例；PLD 2.5 s时，灌注减低4例，灌注正常8例。

不同 PLD（1.5 s，2.5 s）在 MCA 狭窄侧及镜像侧的 CBF 值见表1。 DWI阳性组不同 PLD（1.5 s，2.5 s）在MCA狭窄侧的低灌注比较差异无统计学意义（χ2=1.58，P＞ 0.05）；DWI阴性组不同 PLD（1.5 s，2.5 s）在MCA狭窄侧的低灌注比较差异有统计学意义（χ2=15.32，P＜0.05）。 DWI阴性组，用 PLD 2.5 s测得 MCA狭窄侧相对 CBF值（0.96±0.15）明显高于 PLD 1.5 s测得的（0.78±0.19）（t=6.52，P＜0.05）。

表1 不同PLD（1.5 s，2.5 s）在大脑中动脉狭窄侧及镜像侧的 CBF 值 [mL·（100 g）-1·min-1，±s]

表1 不同PLD（1.5 s，2.5 s）在大脑中动脉狭窄侧及镜像侧的 CBF 值 [mL·（100 g）-1·min-1，±s]

注：PLD，后标记延迟时间；CBF，脑血流量。

组别 PLD 1.5 s PLD 2.5 s狭窄侧 镜像侧 狭窄侧 镜像侧DWI阳性 26.71±5.37 32.07±5.86 28.71±5.87 32.91±4.31 DWI阴性 27.54±5.01 32.91±6.31 29.71±4.75 33.85±6.31

3 讨论

我国每年新发脑卒中约200万例，其中缺血性脑卒中占75%～90%，是人口致残及死亡的首要原因[2-4]。MCA是引起缺血性脑卒中的最常见原因，因此对MCA患者进行评估有非常重要的临床意义。DWI是目前缺血性脑卒中的常规检查，发病短时间内DWI若表现为异常高信号，则提示脑组织细胞中毒性水肿[5]。3D-ASL技术无需注射外源性对比剂即可对脑组织进行灌注成像，但不同PLD对CBF的测量有一定影响[6]，采用多个PLD时间行ASL灌注成像可降低该影响。本研究使用背景抑制的快速自旋回波读出准连续动脉自旋标记（pseudo continuous arterial spin labeling，pCASL），使得扫描时间明显缩短，在可接受的扫描时间内，2个PLD的pCASL法得到校正后的平均CBF比单一PLD得到的CBF有较高的SNR。

大脑中动脉闭塞后，侧支循环的血流能保持数小时脑组织的血流灌注，因此对侧支循环的评估在临床中有重要价值[7-8]。不同PLD ASL技术评估颅内动脉狭窄患者的侧支血流时，较短PLD的CBF主要反映了在狭窄的动脉顺行灌注血流，即穿过较短的路径到狭窄血管目标供血区域的前向血流；较长PLD的CBF反映逆行通过软脑膜吻合侧支循环灌注和一些可能缓慢顺行血流的组合[9]，这部分血流经过相对较长且迂回的线路。因此，较长PLD与较短PLD得到的灌注差异性很可能反映侧支循环的逆向血流和较缓慢逆的前行血流的贡献。

本研究通过定量测量不同的PLD时MCA狭窄侧的CBF值评估侧支循环灌注的程度。与DWI阴性组相比，DWI阳性组的MCA狭窄侧CBF较低，在PLD 1.5 s与PLD 2.5 s间减影图像的侧支灌注区也较小。这表明DWI阴性患者侧支循环比DWI阳性患者更丰富。所有患者MCA狭窄侧表现出前向血流减低，而DWI阴性组PLD较长时，从同侧大脑前动脉或大脑后动脉经软脑膜动脉来的逆行血流可使灌注状态得到补偿。在DWI阴性组，PLD从1.5 s到2.5 s的延迟灌注可能包含更慢的前向血流，表明无症状患者定量到的侧支循环灌注更强大。在ASL图像上，以局部血管内信号和组织低灌注为特点的动脉血流传输的延迟，很可能表明了侧支循环灌注状况[10-12]。

在临床应用中，有许多成像方法评估MCA后侧支循环的血流。CTA可直接动态观察的侧支循环，但对较远端动脉血管闭塞后形成的侧支循环的观察存在困难[13-14]。DSA能提供侧支循环的解剖学标准，但具有侵入性[15-16]。此外，CTA与DSA均对碘对比剂和电离辐射有依赖。与这些成像方式相比，不同PLD的ASL技术可避免侵入性和电离辐射，为MCA患者侧支循环的评估提供了有价值的方法。

本研究的局限性：①样本量相对较小，DWI阳性及阴性分组基于影像学证据，缺乏临床检查和病史资料。②对于PLD的选择是根据MCA患者标记动脉血通过时间＞1.5 s且＜2.5 s，如果动脉血到达时间＞2.5 s时灌注无法准确评估。③血液的T1值显著影响ASL脑血流定量的参数，随着PLD的延长，标记血液T1值衰减越明显，影响CBF定量测量的准确性。④由较长的PLD获得的CBF反映缓慢的顺行血流与吻合侧支血流量的灌注，在本研究中无法有效区分。

总之，不同PLD 3D-ASL技术对MCA的评估是可行的，能充分评估MCA狭窄侧脑血流灌注的异常行为。

图1 女，71岁，左上肢及右下肢不自主颤动，DSA及MRA示右侧大脑中动脉狭窄 图1a，1b DWI及ADC图未见明显异常信号 图1c 后标记延迟时间（PLD）=1.5 s的三维动脉自旋标记（3D-ASL）图像上可见右侧额顶叶大片灌注减低区 图1d PLD=2.5 s的3D-ASL图像上右侧额顶叶低灌注区减少，与对侧镜像区比较基本呈等或稍低灌注 图2 男，58岁，右侧肢体活动不利5 h，伴言语不清，口角歪斜。DSA及MRA示右侧大脑中动脉狭窄、闭塞 图2a，2b DWI及ADC图可见左侧外囊区弥散受限 图2c PLD=1.5 s的3D-ASL图像上可见左侧额顶叶大片灌注减低区 图2d PLD=2.5 s的3D-ASL图像上右侧额顶叶灌注仍减低，与对侧镜像区比较呈低灌注