三维准连续动脉自旋标记技术对偏头痛的诊断价值

马鹏程 万 文 王 晋 邬 刚 彭桂兰 李青芸 董小林

马立柔昆明市延安医院，云南 昆明 650051

偏头痛(migraine)是一种临床常见的以反复发作伴恶心、呕吐、畏光、声等自主神经功能障碍症状的慢性神经血管功能障碍性疾病，至少持续30 min，一般持续4～72 h，安静环境、休息可以缓解头痛，是神经科最常见的原发性头痛，全球发病率可达12%[1-3]，约30%的患者发病前会有视觉、嗅觉、听觉等异常先兆症状。2013年世卫组织调查结果显示，人类常见疾病中，偏头痛已经位列第3位[4]。偏头痛发作的典型特征是单侧、搏动性头痛，程度为中重度，严重影响日常工作生活，加重家庭及社会负担。偏头痛的发病机制尚不明确，目前存在血管学说、神经学说及神经血管学说，但其作为多因素共同作用的复杂性疾病，发病机制复杂，涉及多个系统，发病机制仍是研究热点。脑干被认为在偏头痛发作的第一阶段起着关键作用，边缘通路和认知加工网络参与了偏头痛的加工过程，视皮质和丘脑高度兴奋性可能分别与畏光和异痛有关。偏头痛分为两种类型：先兆性偏头痛(migraine with aura，MA)和无先兆偏头痛(migraine without aura，MO)，实际工作中诊断依据主要靠患者主观临床症状描述，没有明确的客观辅助检查将其与其他类型头痛区别。因此，研究偏头痛的发病机制，寻找特异性的辅助检查成为研究的热点。先进的影像学研究为偏头痛的病理生理学和与偏头痛相关的功能障碍提供了更多的见解。核医学、CT和动态磁化率对比磁共振灌注研究已经证实了灌注异常与偏头痛发作有关[5]。常规MRI扫描可能无法发现阳性表现，易造成漏诊、误诊。动脉自旋标记(arterial spin labeling，ASL)是一种无创MRI方法，可用于监测全脑灌注[6]。ASL在各种中枢神经系统疾病，如后部可逆性脑病综合征[7]、颅脑动静脉瘘[8]和癫痫[9]中的作用已被报道。因此，本研究通过磁共振三维准连续动脉自旋标记技术(3-dimensional pulsed continuous arterial spin labeling，3D-PCASL)监测研究对象的全脑血流灌注情况，探讨偏头痛患者脑常规MRI、3D-PCASL影像学特点。

1 资料和方法

1．1研究对象患病组：收集2019-01-05在昆明市延安医院就诊的20例偏头痛患者，其中男9例，女11例；年龄14～42(32.26±8.75)岁；智力正常，无其他疾病。纳入病例均符合国际头痛疾病分类第3版偏头痛的诊断标准[5]，所有对象未接受过药物治疗，发病1 h内采用3D-PCASL进行脑灌注扫描。健康组：收集昆明市延安医院体检中心志愿者20例，男10例，女10例；年龄16～40(29.85±7.7)岁。所选志愿者经过临床医生检查，影像医生分析无颅内器质性疾病，女性患者检查时间段不处于生理期。

1．2数据采集及扫描方法采用德国西门子Avanto1.5T MR扫描仪，8通道头颈联合线圈，所有对象取仰卧位，头部两侧固定。MR先进行常规序列扫描，最后进行3D-ASL扫描。扫描参数：(1)常规扫描参数T1WI横断面扫描参数：TR 540 ms，TE 11 ms，层厚6 mm，层间距0.6 mm，FOV 23 cm×23 cm，激励次数2，T2WI横断扫描参数TR 3 400 ms，TE 67 ms，层厚6 mm，层间距0.6 mm，FOV 23 cm×23 cm，激励次数2；(2)ASL扫描参数：TR 4000，TE 21，激励次数1，FOV 19 cm×19 cm，层厚3 mm，扫描时间3 min 12 s。

1．3图像后处理将所得图像传输到MMWP工作站进行后处理，获得全脑血流灌注图像。由2名具有8年影像工作经验的医师进行图像分析。在低灌注区域手工绘制感兴趣区，在对侧相应区域绘制相同面积的感兴趣区，测量并记录CBF值。

2 结果

病例组15例存在颞叶脑血流量灌注减低现象(图1A～C)，2例脑血流灌注及常规序列未见异常(图2D～F)，15例脑血流灌注减低的患者均为头痛侧，患侧颞叶CBF值[(53.14±3) mL/(100 g·min)]明显低于健侧[(54.99±3.18) mL/(100 g·min)，t=-2.125，P<0.05](表1)。病例组颞叶CBF灌注值较健康对照组相应区域CBF值[(55.99±2.44) mL/(100 g·min)，t=-3.308，P<0.05]减低(表2)，余脑叶脑血流灌注值未见明显差异。

表2 病例组与健康对照组颞叶脑灌注情况比较

表1 病例组双颞叶脑灌注情况比较

图1 A～C：男，56岁，左侧头痛3 a，伴恶心，ASL显示左侧颞叶脑血流灌注较对侧减低，常规扫描序列未见明显异常；D～F：男，52岁，左侧头痛3 a，ASL及常规序列显示双侧脑实质未见明显差异Figure 1 A-C：Male，56 years old，left headache for 3 years，accompanied with nausea．ASL shows that cerebral blood flow perfusion in left temporal lobe is lower than that in the opposite side，and no obvious abnormality is found in routine scanning sequence；D-F：Male，52 years old，left headache for 3 years，ASL and conventional sequence showed no significant difference in bilateral brain parenchyma

病例组常规MRI扫描未见明显异常，健康对照组常规MRI扫描未见异常改变，ASL扫描所得大脑双侧灌注值未见明显差异。

3 讨论

本研究采用3D-PCASL技术对20例患者进行脑灌注扫描，表现为患侧颞叶的低血流灌注。ASL灌注扫描技术与传统的灌注技术相比，避免了注射对比剂带来的药物过敏风险，可多次重复检查。其基本成像原理是将水作为自由弥散的内在示踪剂，采用反转脉冲标记动脉血中的质子，并将标记前后采集的图像进行对比，从而获得能够反映组织的灌注情况。3D-ASL技术的分类根据磁标记过程的不同，主要分为传统连续性动脉自旋标记(continuous arterial spin labeling，CASL)、脉冲动脉自旋标记(pulsed arterial spin labeling，PASL)、PCASL等技术。三维准连续动脉自旋标记是一种全新容积灌注成像技术，其结合了CASL和PASL的优点，通过切换梯度场和多个短脉冲组合实现ASL的长脉冲的效果，不需要专用线圈。本研究全部使用了8通道常规头颈联合线圈，突破了传统2D-ASL的各种局限，采集时间更短，能有效克服磁敏感伪影、减轻运动伪影，提高了图像信噪比和标记效率，灌注图像更均匀，而更高的空间分辨率和覆盖范围，对颅内额、顶、颞叶及小脑区域信号采集时更稳定[10-11]，能够实现全脑脑灌注成像。本研究所有研究对象全部使用3D-PCASL技术扫描，所得图像均无干扰伪影。

偏头痛临床表现明显而又未及时干预，严重影响患者生活、工作质量，好发于儿童及青年女性，有家族遗传性[12]。病例组20患者中1例存在家族遗传性。临床对于这类疾病的诊断主要靠患者的主诉及长期、反复发作的临床症状，并无其他客观诊断依据。但本研究收集病例过程中部分患者以其他慢性疾病引发的多次急性头痛就诊，很容易误诊为偏头痛，儿童就诊时可能也因主诉不清而造成误诊、漏诊。既往也有很多学者提出多种检查方法，脑电图监测对偏头痛无特异性，仅能够监测脑功能，且监测时间较长(24 h)，对患者要求高[13]。经颅彩色多普勒(TCD)对偏头痛有一定的诊断价值[14-16]，但只能获取颅内血管流速情况，对脑实质及全脑灌注情况无法获知。近年来基因研究越来越广泛，多位学者研究发现，偏头痛与FHM、5-羟色胺系统相关基因有关联，ASGEIR等[17]研究表明，偏头痛一个连锁位点位于染色体4q21。同年，与SORAGN等[18]也进行了连锁分析，发现14q21.2-q22.3也是一个易感位点。但基因检查耗时长，需要有相关的设备、实验室等，在实际临床工作中并不适用。SPECT脑血流灌注显像的研究也对本病的诊断提供了一定帮助，偏头痛的患者也存在脑血流量灌注减低[19]，但SPECT的检查需要将患者作为射线放射源，患者需要静脉快速注射99mTc-ECD，注药后30～90 min后才能够显像，检查时间长，且存在一定的用药风险。

目前关于偏头痛的发病机制主要涉及以下几方面。(1)血管学说：偏头痛是原发性血管疾病，是由血管舒缩功能障碍引起；(2)神经学说：该学说认为偏头痛是原发性祌经功能紊乱性疾病，偏头痛先兆是由皮质扩展性抑制引起；(3)神经血管学说：该学说近年来受到广泛重视。颅内痛觉敏感组织的周围神经纤维随三叉神经眼支进入叉神经，或入第1、2 颈神经(C1、C2)后根至C1、C2脊神经节，然后发出神经纤维至三叉神经复合体，换元后发出神经纤维，经脑干交叉后投射至丘脑。当三叉神经受刺激后，可引起P物质、降钙素基因相关肽的释放，并作用于临近脑血管壁，引起血管扩张而导致头痛，也可能与脑血流变化有直接或间接关系。以往研究表明[20]，对于无先兆偏头痛患者，发作期与发作期间脑血流量无明显变化，在间歇期血流又无明显差异。而WOLF等[21]研究证实，行3D-PCASL技术可以动态观察到有先兆偏头痛血流灌注情况，为偏头痛提供了客观的影像学依据。不仅如此，还有研究证实对于先兆性偏头痛发作期间主表现为灌注减低，且累及前后循环[22-23]。本研究15例患者均为患侧颞叶发生低灌注，枕叶未见异常，与既往研究结果一致，因此检测局部脑血流可以为治疗的有效性提供客观的影像学依据。另外5例患者双侧脑灌注无明显改变，可能与发作形式有关[18]。还有学者对发作间歇期患者进行PCASL灌注成像检查发现，初级皮层感觉血流减低，且与发作频率呈正相关[24]。

偏头痛的发作期主要与局部脑血流灌注存在关系[25-28]，认识偏头痛的ASL影像特征从影像的角度阐述了患者大脑结果与功能的变化，为偏头痛的机制研究奠定了一定基础。目前对于偏头痛患者的影像学表现没有特异性，因此需要更多的研究将偏头痛与其他类型头痛区分开，为临床的诊断和治疗提供客观依据。

作者贡献：马鹏程、董小林进行文章的构思和和设计，搜集数据，对数据进行统计分析，对文章整体负责；王晋进行可行性分析；邬刚、李青芸进行病例搜集；万文、彭桂兰、马立柔进行影像资料采集。