动脉自旋标记成像评估颈内动脉狭窄患者脑血流量

时彤彤，徐加焕，谢元忠，李秀娟，张立涛，翟亚伟，姚志杰

(1.山东第一医科大学 山东省医学科学院研究生院，山东 泰安 271000；2.泰安市中心医院医学影像部，山东 泰安 271000)

缺血性脑卒中发病率及病死率均较高，其主要发病原因为颅内外血管动脉粥样硬化，硬化斑块导致血管狭窄、器官缺血，引起头晕、肢体无力、视力障碍及偏瘫等症状[1]。美国2018年缺血性脑卒中诊治指南[2]明确指出，MR灌注成像可用于缺血性脑卒中。目前常用MR灌注成像技术有2种，其一为动态磁敏感对比增强(dynamic susceptibility weighted contrast enhanced， DSC)成像，需要体外注射对比剂，有可能导致肾源性系统性纤维化，尚未广泛使用；另一种技术是动脉自旋标记(arterial spin labeling， ASL)成像，其基本工作原理是以反转脉冲标记流动的血液，经过短暂的后标记延迟(post label delay， PLD)进行颅内转运，已“标记”的血液质子在脑实质交换过程中被采集成像，将“非标记”和“标记”图像相减，即可得到脑灌注图像，此法尤其适用于儿童[3-4]。本研究探讨ASL评估颈内动脉狭窄患者脑血流量(cerebral blood flow， CBF)的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2018年12月—2019年7月30例于泰安市中心医院就诊的一侧颈内动脉狭窄患者，男19例，女11例，年龄49～89岁，平均(65.0±8.7)岁。纳入标准：经颈动脉超声及颈动脉造影确诊一侧颈内动脉狭窄，其余脑内大动脉无明显狭窄。排除脑出血、颅内占位及动静脉畸形等。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Skyra 3.0T MR扫描仪，分别行常规平扫、DWI、三维时间飞跃(three dimensional time of flight， 3D-TOF)及ASL序列扫描。采用最大强度投影(maximum intensity projection， MIP)进行图像重建及后处理。用脉冲连续动脉自旋标记(pulsed continuous arterial spin labeling， PCASL)技术采集ASL序列图像。参数：3D-ASL，TR 5 000 ms，TE 36.34 ms，层厚3.0 mm，层间距1.5 mm，FOV 192 mm×192 mm，矩阵512×8，翻转角度180°，体素3.0 mm×3.0 mm×3.0 mm；3D-TOF，TR 21.0 ms，TE 3.43 ms，层厚0.6 mm，层间距0.12 mm，FOV 220 mm×220 mm，矩阵512×8，翻转角度18°，体素3.0 mm×3.0 mm×0.06 mm，标记后延迟时间(post-labeling delay, PLD)1.5 s。

利用3D-TOF图像对颈内动脉狭窄程度进行分级，根据北美症状性颈内动脉内膜剥脱标准[5]判断狭窄程度。狭窄百分比=[1-(D狭窄/D正常)]×100%，D狭窄为动脉最狭窄处直径，D正常为狭窄远端正常动脉直径[6]。狭窄百分比<30%为轻度狭窄、30%～70%为中度狭窄，>70%为重度狭窄。

1.3 图像分析 将图像传入工作站，手动调节窗宽、窗位重建伪彩图，以Matlab2008、ASL-Toolbox软件对ASL原始图像进行去骨、配准及平滑等处理，形成标准全脑图像。基于Brodmann脑区分类法，分别于基底核区、半卵圆中心、前分水岭区、额叶皮质、颞叶皮质勾画ROI，测量并计算CBF。

1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0统计分析软件。计量资料以±s表示。采用单因素方差分析比较轻度、中度及重度狭窄患者的CBF，以配对t检验比较患侧与健侧CBF。采用Pearson分析观察狭窄程度与CBF的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

3D-TOF图像示轻度狭窄11例(图1)、中度狭窄9例、重度狭窄10例(图2)。轻度及中度狭窄患者大脑半球伪彩图未见异常颜色改变，重度狭窄患者双侧大脑半球明显不对称。

轻度及中度狭窄患者健侧与患侧基底核区、半卵圆中心、前分水岭区、额叶皮质、颞叶皮质CBF差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1、2；重度狭窄患者健侧脑区CBF均高于患侧(P均<0.01)，见表3。

表1 轻度狭窄患者健侧、患侧脑区CBF比较[ml/(100 g·min)，±s，n=11]

表1 轻度狭窄患者健侧、患侧脑区CBF比较[ml/(100 g·min)，±s，n=11]

侧别基底核区半卵圆中心前分水岭区额叶皮质颞叶皮质患侧51.60±3.1217.92±2.2447.54±7.2145.51±2.8941.45±3.56健侧55.31±2.5318.22±1.3348.43±8.1246.53±3.4343.36±4.32t值2.062.242.122.222.05P值0.120.090.100.090.12

表2 中度狭窄患者健侧、患侧CBF比较[ml/(100 g·min)，±s，n=9]

表2 中度狭窄患者健侧、患侧CBF比较[ml/(100 g·min)，±s，n=9]

侧别基底核区半卵圆中心前分水岭区额叶皮质颞叶皮质患侧47.56±4.3215.52±2.4342.42±4.3444.34±4.5640.41±2.31健侧48.53±5.3416.53±2.1243.56±3.4345.46±3.4343.67±3.45t值2.211.982.172.111.87P值0.090.140.110.100.16

表3 重度狭窄患者健侧、患侧CBF比较[ml/(100 g·min)，±s，n=10]

表3 重度狭窄患者健侧、患侧CBF比较[ml/(100 g·min)，±s，n=10]

侧别基底核区半卵圆中心前分水岭区额叶皮质颞叶皮质患侧27.54±4.3410.12±1.2528.31±3.2627.12±4.2420.32±1.23健侧40.34±3.4516.34±3.2347.64±3.2443.54±3.2440.23±2.48t值7.1810.8310.0111.7111.18P值<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01

轻度、中度及重度狭窄患者相同脑区患侧CBF差异均有统计学意义(P均<0.01)，重度狭窄患者CBF值均低于轻度狭窄及中度狭窄患者(P均<0.05)，见表4。

图1 患者男，63岁，左侧ICA轻度狭窄 A.3D-TOF图示左侧ICA轻度狭窄(箭)，狭窄程度约27%； B.T2-FLAIR图未见异常信号； C.DWI未见明显受限； D.ASL示脑实质未见明显异常灌注 图2 患者男，52岁，左侧ICA重度狭窄 A.T2-FLAIR图示左侧顶叶及侧脑室后脚旁多发斑片状高信号； B. DSA示左侧ICA重度狭窄(箭)，狭窄程度约90%； C.MRA示左侧ICA虹吸段狭窄(箭)； D.ASL示双侧大脑半球颜色不对称，左侧大脑半球灌注减低

表4 不同狭窄程度患者患侧各脑区CBF比较[ml/(100 g·min)，±s]

表4 不同狭窄程度患者患侧各脑区CBF比较[ml/(100 g·min)，±s]

组别基底核区半卵圆中心前分水岭区额叶皮质颞叶皮质轻度狭窄(n=11)51.62±3.1217.92±2.2447.54±7.2145.51±2.8941.45±3.56中度狭窄(n=9)47.56±4.3215.52±2.4342.42±4.3444.34±4.5640.41±2.31重度狭窄(n=10)27.54±4.34∗#10.12±1.25∗#28.31±3.26∗#27.12±4.24∗#20.32±1.23∗#F值16.1717.1211.3421.7516.45P值0.01<0.010.01<0.01<0.01

注:*：与轻度狭窄比较，P<0.05；#：与中度狭窄比较，P<0.05

Pearson分析结果显示颈内动脉狭窄程度与患侧大脑半球CBF呈高度负相关(r=-0.966，P<0.001，图3)。

图3 颈内动脉狭窄程度与患侧大脑半球CBF的关系

3 讨论

全球每年约1 500万人发生脑卒中，其中约500万人死亡，另约500万人终身残疾，给家庭和社会造成巨大负担[7-8]。引发脑卒中的因素较多，其中颈内动脉狭窄或闭塞与其关系密切[9-10]。近年来，ASL临床应用日益增多。WANG等[11]将急性缺血性脑卒中患者的ASL与DSC图像进行对比，认为ASL和DSC在描述低灌注方面基本相同。LI等[12]发现无症状性重度颈内动脉狭窄患者患侧皮层区CBF与健侧相比明显减低。LIN等[13]及BOKKERS等[14]采用ASL技术评价颈内动脉狭窄患者脑血流灌注改变，发现患侧CBF较健侧显著降低。由此推测，ASL可以通过测量CBF反映脑血流灌注，从而间接反映大脑侧支循环代偿情况。

颈内动脉在颅内的供血部位广泛，选取多个脑区能更准确评估灌注情况。本研究于额叶皮质、颞叶皮质、半卵圆中心、基底核区及前分水岭区选取ROI，上述部位神经元含量丰富，代谢旺盛，需氧量多，尤其前分水岭区对血流减少敏感，原因可能为其位于脑内两条供血大动脉即大脑前动脉及大脑中动脉的交界处，血管分支少且纤细。本研究结果显示，轻度及中度颈内动脉狭窄患者患侧上述各脑区CBF与健侧差异均无统计学意义，而重度狭窄患者患侧各脑区CBF与健侧相比显著减低，与贾慧娟等[15]研究结果基本相符。颈内动脉轻度及中度狭窄时，脑组织可通过侧支循环增加狭窄侧的血流灌注而发挥代偿作用，满足大脑基本CBF要求。重度狭窄患者患侧较健侧CBF降低可能与以下两方面有关：①所建立的侧支循环不能完全代偿患侧脑血流减少带来的影响；②侧支循环功能不足，尚存在微循环障碍。

目前针对轻度、中度及重度狭窄患者同一脑区CBF的比较研究较少。本组轻度、中度及重度狭窄患者患侧基底核区、半卵圆中心、前分水岭区、额叶皮质、颞叶皮质CBF差异均有统计学意义；而饶钦盼等[16]认为轻度、中度及重度颈内动脉狭窄患者仅患侧基底核区及半卵圆中心CBF差异有统计学意义。结果不同的原因可能在于不同研究间CBF测量方法及对狭窄程度的定义及分组存在差异，尚需进一步观察。

既往研究[17]显示大脑半球灌注水平与颈内动脉狭窄程度呈负相关，即CBF随狭窄程度增加而逐渐减低，本研究也得到相同结论；但也有研究[18]认为大脑半球灌注水平与血管狭窄程度无直接联系。LIU等[19]发现，侧支循环水平存在个体差异，随着颈内动脉狭窄程度增加，患侧大脑半球灌注情况亦表现多样。

本研究的局限性：①利用3D-TOF图像判断颈内动脉狭窄程度在一定程度上存在主观性和偶然性；②未能完全排除脑内其余大动脉轻微狭窄患者；③未对患者进行随访研究。

综上所述，ASL可无创准确评估颈内动脉狭窄患者CBF，对预防脑梗死、指导临床治疗和评估疗效具有重要意义。