ASL 灌注成像技术基本原理及在脑小血管疾病的研究进展

曲正伟，姜兴岳（通讯作者）

（滨州医学院附属医院放射科 山东 滨州 256600）

脑组织的血流灌注在脑的正常生理代谢中具有关键作用，当血管闭塞或血栓形成，因脑组织对缺血缺氧敏感性高，会发生脑缺血改变，同时引起脑灌注异常的影像表现。近年来，随着脑灌注成像的发展，其评价CSVD 的血流及功能情况，在临床诊断及评估预后有着重要的意义[1-2]。最常用来反映颅脑MR 灌注有三种方式：一种是使用外源性对比剂的动态磁敏感对比增强技术，经静脉团注的方法，具有一定创伤。另一种是Bold-fMRI，主要用于脑的功能成像[3]。最后一种MR 灌注技术是ASL，其具备无创、无需对比剂、成本低廉等优势测量脑内血流灌注。

1 ASL技术概述

1.1 技术原理

ASL 基本原理是选择血液中水质子作示踪剂，用特定射频脉冲，对供血动脉进行标记，经过延迟时间，当标记血流进入成像层面图像被采集。标记像是包含组织信号及部分流入组织血液信号，因为大部分血液信号被饱和，没有恢复。对照像包括组织固有信号和流入组织血流信息，为消除组织固有信号，用控制像减标记像可得灌注图像[4]。ASL 依靠减影成像导致其信噪比低，为获得更高信噪比[5]，通常使用单发射3D 采集图像方式，或多次采集信号取平均值等。ASL仅有脑血流量（cerebralblood flow，CBF）值这一个灌注参数，且CBF 为最多使用的评估参数。目前，ASL 主要用于颅脑临床诊断及功能研究，如脑肿瘤、脑血管疾病等。

1.2 技术分类

Williams 和Detre 在1992 年首次提出ASL 技术[6]，根据标记质子方法差异，将ASL 技术分三种：脉冲式ASL、连续式ASL 和伪连续ASL；随着MR 技术的发展，为了更高的信噪比，产生了许多新型的标记和成像技术，例如选择性动脉自旋标记（selective ASL，SASL）、多模态场强联合ASL 等，这些新技术拓宽了ASL 的应用范围，为中枢神经系统疾病的发展提供了保障。

1.3 图像采集及进展

pCASL 采用多元化采集，将螺旋 K 空间技术完美应用，同时把高磁化率梯度自旋回波和稳态自由进动等采集方式结合，是成像更加清晰。临床使用3D 全脑容积成像，提高血管标记效率，增强图像信噪比[7]，同时弱化磁化传递效应[8]。

2 脑小血管病概述

2.1 脑小血管病的定义及其分类：

“CSVD” 是根据中枢影像、病理及其相关临床认知及症状的综合征[9]。CSVD 指由脑穿支动脉、毛细血管血栓等引起脑组织低灌注状态下缺血缺氧而引发的一系列疾病，主要包括短暂性脑缺血发作、脑梗死、脑微出血及萎缩、血管源性白质旁高信号及血管周围间隙的扩大等[10]。

2.2 脑小血管病发病机制

主要研究发病机制如下：（1）缺血：小动脉的血栓或狭窄、闭塞，例如血管管壁硬化，自主调节机制损坏等。（2）脑血管内皮细胞弥漫性破坏（主要是指脑内血脑屏障失调），引起外来物质进入血管，使血管壁完整性得到破坏[11]。炎症、胶质增生等破坏了血管壁自主调节系统。在病变后期，血管管腔狭窄或闭塞，导致脑组织缺血改变。

3 ASL技术在脑小血管病中应用

3.1 急性脑缺血、梗死

脑缺血发生后，缺血半暗带（ischemic penumbra，IP）的发现及检出对脑梗死的诊疗及预后有重要作用[12]。Chalela 等[13]对15 例急性脑梗病人行ASL 检查，发现ASL 可反映急性脑缺血区低灌注，且低灌注与临床表现及DWI 的异常表现是一致的。Huang 等[14]学者对39 例脑梗病人行ASL 及DSC 检查，发现ASL 与DSC 灌注成像参数对CSVD 患者，血流异常灌注范围基本一致。Bivard 等[15]将58 例超急性脑梗病人（时间小于6h）进行研究，证实ASL能够更好的反映IP 的存在。

3.2 短暂性脑缺血发作

短暂性脑缺血发作（Transient ischemic attack，TIA）是脑梗死主要危险因素之一。如果不紧急干预，超过30%TIA 病人将会进展为脑梗，所以TIA 早期诊断对预防脑梗死具有重要意义。研究发现通过MR 灌注成像发现TIA 患者均存在脑组织灌注异常[16]。Zaharchuk 等[17]对78 例TIA 患者行影像检查，发现ASL 阳性率为62%，DWI 为24%，MRA 为13%。对48 例TIA 患者行DSC 检查阳性率约31%，且93% DSC 异常灌注者ASL 也灌注异常。因此ASL 诊断局部脑组织血流灌注，其敏感性高于MRA 和DWI，和DSC 有较好一致性，且ASL 发现异常的敏感度和特异度明显优于DWI 和 MRA 检查。研究表明，ASL 对血流灌注异常更敏感，可为没有临床症状且影像学检查阴性TIA 病人提供诊断。

3.3 微出血以及脑萎缩

以往观点认为，CSVD 病程是一种渐进性过程。Gouw等[18]共选取639 例老年人，经横纵比较及影像学评估，进行常规影像及ASL 检查，对老年CSVD 患者进行随访，对受试者脑容积进行比较同时计算其脑实质萎缩百分比，结果表明正常受试对象脑萎缩比例明显比CSVD 患者低，并且ASL 检出率明显高于常规影像检查。对脑微出血患者动态观察也出现相似的结果，急性脑卒中或TIA 患者发病后随访复查，MRI 可见约15% 患者脑微出血数目减少，而出血增多者仅占7%。vaLeijsen 等[19]对CSVD 患者进行随访，发现ASL 较常规检查能更好反映微出血的存在。

3.4 血管源性白质旁高信号

研究学者Brickman 等[20]应用ASL 技术对19 名无明显临床症状志愿者脑血流量进行了检测。根据常规影像学检查结果分为白质正常组、灰质正常组及脑白质异常高信号组。得到结论是正常脑灰质灌注量大于正常脑白质，且都大于脑白质异常高信号组。

Crane 等[21]应用常规检测筛选26 例不同程度白质病变患者，使用ASL 分析脑白质高信号病变范围与脑血流量的关系，发现病脑白质高信号范围与血流量成反比。同时用ASL 验证脑白质高信号周围的正常灰质和白质血流量，发现正常白质与灰质血流量并无改变。提示脑白质高信号并不会引起全脑灌注的异常[22]。

3.5 血管性认知障碍

CSVD 是导致血管性认知障碍（vascular cognitive impairment，VCI）的重要血管源性因素。VCI 向痴呆发展的进程中，有学者认为脑血流动力学的改变即CSVD 是认知功能障碍的重要原因。

Birdsill 等[23]采ASL 研究认知功能障碍的患者发现在基底节区CBF 值较正常对照者降低。通过对健康志愿者、轻度VCI 患者及血管性痴呆（vascular dementia，VD）病人行ASL 检查发现，

VD 患者左侧额顶叶CBF 较健康对照者和轻度VCI 患者明显下降，但扣带回CBF 增加，可能与VD 病人侧枝循环早期代偿性增加有关联。ASL 评估VD 病人CBF，得出病人颅脑灌注CBF 与脑结构及功能有密切的关联。ASL 是一种研究VD 的常用方法，它可以探究VD 的诊断、治疗及预后评估。

4 ASL的不足及展望

ASL 作为一种目前测量颅脑区域灌注完全无创的MR 成像方法，如今已有很大进展。目前ASL 技术研究结果表明，ASL 可以提供 CSVD 患者脑灌注CBF，其下降与CSVD 有必然联系，然而CBF 与CSVD 的因果关系，目前尚无确切定论。随着时间推移，ASL 技术逐渐在临床中展露头角，但ASL 技术本身尚存在一些不足。例如信噪比低；易受检测者运动或磁敏感伪影影响；易受人体静脉血、脑脊液等影响。随着高场强设备MR 不断出现，在研究CSVD 进程中，ASL 技术得到更进一步发展，新序列不断产生，开展大样本、全方面的疾病探索，联合应用多模态ASL 技术，结合神经心理学等方法，提高临床诊断率。随着ASL 技术及理论不断发展，ASL 存在的不足正逐步解决。今后将有可能取代有创灌注技术来测量颅脑区域灌注CBF，未来指导临床工作将发挥更重要的价值。