三维伪连续动脉自旋标记评价症状性大脑中动脉慢性闭塞后脑灌注状态的临床价值

姚卫宏 姚辉富 刘聪 冯泽川

[摘要] 目的 探討三维伪连续动脉自旋标记（3D-pCASL）在症状性大脑中动脉（MCA）慢性闭塞后脑灌注状态的评价价值。 方法 前瞻性选择收集我院2017年8月至2020年3月具有临床症状而就诊的MCA慢性闭塞患者42例，进行常规MRI、MRA及3D-pCASL检查，3D-pCASL采用两个标记延迟时间（PLD=1.5 s、2.5 s）。分别测量患侧、镜像侧MCA感兴趣区（ROI）脑白质血流量（CBF），并计算患侧与镜像侧比值，比较分析患侧与镜像侧双时相脑灌注CBF值的差异。 结果 42例单侧MCA慢性狭窄患者，脑内DWI均未见扩散受限信号灶。患侧和镜像侧PLD=1.5 s时CBF为[（32.94±9.99）/（41.72±8.46）]，均较PLD 2.5 s[（40.29±8.97）/（45.69±9.09）]降低，且患侧PLD较镜像侧降低更明显，差异有统计学意义（P<0.05）。患侧CBF较镜像侧呈低灌注状态31例（73.81%），其中严重缺血后失代偿5例（11.90%），CBF正常灌注7例（16.67%），CBF高灌注4例（9.52%），患侧侧支循环完全代偿。 结论 全脑3D-pCASL评估症状性大脑中动脉慢性闭塞患者脑白质CBF可信度高，可作为常规序列，为临床诊疗提供量化依据。

[关键词] 三维伪连续动脉自旋标记;大脑中动脉;脑血流量;脑灌注

[中图分类号] R743.31;R445.2          [文献标识码] B          [文章编号] 1673-9701（2021）03-0122-04

Clinical value of three-dimensional pseudocontinuous artery spins labeling in evaluating cerebral perfusion after symptomatic chronic middle cerebral artery occlusion

YAO Weihong   YAO Huifu   LIU Cong   FENG Zechuan

Department of Radiology， Liaocheng Maternal and Child Health Care Hospital in Shandong Province， Liaocheng   252000， China

[Abstract] Objective To investigate the value of three-dimensional pseudocontinuous artery spin labeling （3D-pCASL） in evaluating cerebral perfusion after symptomatic chronic middle cerebral artery（MCA） occlusion. Methods A total of 42 patients with chronic MCA occlusion who presented with clinical symptoms in our hospital from August 2017 to March 2020 were prospectively selected for conventional MRI， MRA and 3D-pCASL examinations. The delay time after the use of two markers for 3D-pCASL（PLD=1.5 s and 2.5 s） was analyzed. The cerebral white matter blood flow（CBF） in the region of interest （ROI） of the affected side and the mirrored side of the MCA was measured respectively， and the ratio of the affected side to the mirrored side was calculated. The CBF values of the bi-temporal cerebral perfusion on the affected side and the mirrored side were compared and analyzed. Results In 42 patients with unilateral MCA chronic stenosis， no diffusion-limited signal foci were found on DWI in the brain. The CBF values of the affected side and mirrored side with PLD of 1.5 s（32.94±9.99）/（41.72±8.46） was lower than that of PLD of 2.5 s （40.29±8.97）/（45.69±9.09）， and the PLD on the affected side decreased more significantly than that of mirrored side（P<0.05）. There were 31 cases（73.81%） with hypoperfusion on the affected side of CBF compared with the mirrored side， including 5 cases（11.90%） with severe ischemic decompensation， 7 cases（16.67%） with normal CBF perfusion， and 4 cases（9.52%） with high CBF perfusion， with complete compensation of the collateral circulation on the affected side. Conclusion The whole-brain 3D-pCASL has high reliability in evaluating CBF of white matter in patients with symptomatic chronic MCA occlusion， and can be used as a conventional sequence to provide a quantitative basis for clinical diagnosis and treatment.

[Key words] Three-dimensional pseudo-continuous arterial spin labeling; Middle cerebral artery; Cerebral blood flow; Cerebral perfusion

大脑中动脉（Middle cerebral artery，MCA）慢性闭塞是导致脑灌注不足而引起缺血事件的主要原因，在灌注图上多表现为低灌注，而良好的血流储备状态及侧支代偿能够在一定程度上改善灌注的贫乏状态，甚至表现为过度灌注，由慢性闭塞后引起的缺血损伤程度不同，患者的临床症状也会出现较大差异，因此对慢性闭塞后脑灌注水平的准确评估就显得尤为重要。三维伪连续动脉自旋标记（Three-dimensional pseudo-continuous arterial spin labeling，3D-pCASL）利用水分子作为内源性示踪剂[1]，根据不同标记后延迟时间（Post label delay，PLD）能够无创定量反映全脑灌注水平，近年来在评估缺血性脑血管病方面得到广泛关注。本研究旨在探讨3D-pCASL对症状性MCA慢性闭塞后脑组织灌注的临床评估价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

前瞻性收集2017年8月至2020年3月我院收治的症状性MCA慢性闭塞患者42例的影像资料，其中男24例，女18例，年龄53～81岁，平均（61.34±3.52）岁，病程2 h～6年。本研究经医院医学伦理委员会批准，患者签署知情同意书。

纳入标准[2]：症状性定义为3个月内有责任血管相关性短暂脑缺血发作（Transient ischemic attack，TIA）或其他神经系统症状者，MRA显示单侧MCA慢性闭塞（70%～99%）且DWI阴性;末次发病时间至检查时间<1个月，能够接受抗凝治疗。

排除标准[3]：急性脑梗死、脑出血或患有肿瘤、炎症等脑内疾病者，不能配合MRI检查的危重症者或存在磁共振检查禁忌证者。

1.2 方法

采用GE signa 1.5 T超导磁共振扫描仪，8通道相控阵表面线圈，扫描基线平行于胼胝体前后联合连线。扫描序列包括常规T2WI、T1WI、FLAIR、DWI，MRA采用三维时间飞跃法（3 dimensional time of flight，3D TOF）MRA。3D-pCASL序列参数：TR4261（1.5 ms），TR5326（2.5 ms），TE10.5 ms，层厚4.0 mm，层数36，FOV24 cm，矩阵512×512，带宽62.5 Hz，扫描时间4分29秒（1.5 ms）、5分09秒（2.5 ms），容積扫描范围覆盖全脑。

1.3 观察指标及评价标准

将3D-pCASL原始数据传输到ADW 4.7工作站，3D-pCASL由ReadyView软件获得脑血流量（Cerebral blood flow，CBF）伪彩图，之后与FLAIR结构图融合并测量MCA感兴趣区域（Region of interest，ROI）脑白质CBF值，标记延迟时间（Post labeling delay time，PLD）分别为1.5 s、2.5 s。于灌注异常区最大层面人工勾画ROI，通过镜像技术勾画并测量镜像区域CBF值，计算相对血流量rCBF（患侧/镜像侧），rCBF<0.9为低灌注（<0.5为严重缺血），在0.9～1.1之间为正常灌注，>1.1为高灌注。由两名经验丰富的影像科神经系统医师采用双盲法进行数据测量，测量时避开脑沟脑裂、梗死灶或软化灶，ROI为40 mm2。

1.4 统计学方法

应用SPSS 19.0统计学软件分析和处理数据，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，采用配对t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 软化灶及镜像侧血管情况

5例患侧基底节区出现大小不等软化灶，健侧有软化灶4例，健侧MCA 轻度狭窄4例，中度狭窄2例。

2.2 双期PLD灌注状态

2.2.1 单侧MCA慢性闭塞不同PLD（1.5 s/2.5 s）患侧、镜像侧CBF比较  42例患者MRA均显示单侧MCA M1段闭塞，远段未见血流信号，且脑内DWI未见急性梗死灶。见图1。左侧23例，右侧19例，男性比例高于女性（25/17）。患侧和镜像侧PLD=1.5 s时CBF为（32.94±9.99）/（41.72±8.46）]，均较2.5 s[（40.29±8.97）/（45.69±9.09）]降低，且患侧PLD较镜像侧降低更明显，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1、图2。

2.2.2 MCA慢性闭塞后不同PLD（1.5 s/2.5 s）灌注状态比较  31例（73.81%）患者患侧CBF较镜像侧显著降低，rCBF为低灌注，严重缺血后失代偿5例，差异有统计学意义（P<0.05）。rCBF正常灌注7例（16.67%），在ASL图像上表现为患侧线状高灌注信号，CBF值恢复，与镜像侧基本一致[4]。rCBF高灌注4例（9.52%），患侧侧支循环完全代偿，高灌注状态不同PLD之间CBF比较，差异无统计学意义（P>0.05）。见表2。

3 讨论

3.1 ASL技术

3D-pCASL是利用反转脉冲标记动脉血中水分子进行在体灌注成像技术，是一种无需注射对比剂、无辐射、无创伤的多相位脉冲式成像方式，空间分辨率和信噪比高，且可重复性好[1，5-6]，能够获得可量化及可视化全脑灌注图。脑灌注体现了单位时间内输送到单位组织的血流量，是一个公认反映组织代谢和功能的可靠指标[7]。

3.2 闭塞后侧支循环

侧支循环是在脑内动脉发生狭窄或闭塞后，为维持灌注水平而生成的内源性吻合小通路，其形成对缺血后组织恢复灌注起到关键性作用，可以减轻缺血对脑组织的损伤程度。有研究发现，脑血管慢性闭塞后，症状性患者脑基础血流量及血流储备（Cerebrovascular reserve， CVR）均有所下降，且CVR的减低与侧支循环的不同类型有关[8]，其中二级侧支循环主要由软脑膜动脉（Leptomeningeal anastomoses，LMA）吻合支完成。周建国等[9]证实， ASL能够较为客观反映单侧MCA閉塞患者的软脑膜侧支代偿建立状态。

3.3 ASL不同延迟时间与CBF的关系

PLD是ASL灌注成像结果分析非常重要的参数，短PLD主要反映的是脑血管灌注行为特征，提示供血区血管路径长短及粗细纡曲状况，长PLD反映最后灌注结果，对血流储备及侧支循环能力显示更理想，所以对PLD的选择非常关键，不然会高估或低估CBF的真实水平。有学者[10-11]应用3D-pCASL技术对慢性闭塞后脑灌注状态研究进一步证实，PLD为1.5 s时反映顺行早到血流水平，PLD为2.5 s反映顺行晚到血流和逆向血流状态。因此，研究者多采用2个PLD（1.5 s、2.5 s）来观察责任区灌注状态，应用长PLD评估血流速度较慢的侧支循环[12]，更能反映灌注的真实情况。

3.4 ASL临床应用

在具体应用方面，有研究证实CBF在大脑皮质下白质具有可靠性与准确性[13]。本研究选择责任区脑白质应用不同PLD（1.5 s、2.5 s）评估后表明，患侧CBF低于镜像侧，PLD为1.5 s时患侧CBF为（32.94±9.99）mL/（100 g·min），PLD为2.5 s时为（40.29±8.97）mL/（100 g·min），PLD越长CBF越高，说明顺行血流通过较短路径到达靶区域，而PLD为2.5 s时，血流有充分时间流入到供血区，可能包含了更多的慢性顺行血流和逆行血流，逆行血流则要通过冗长纡曲的侧支循环才能到达，而这部分能够提高灌注量且具有代偿功能的逆行血流主要来自于同侧大脑前动脉或大脑后动脉的软脑膜动脉。Akiyama等[14]认为，PLD 为1.5 s时低灌注区域，在 PLD为 2.5 s时灌注CBF得到改善，两个不同 PLD中出现的动脉内穿行伪影（Arterial transit artifact，ATA）均来源于MCA停滞的血流，同时将PLD为1.5 s、2.5 s 的 3D-pCASL与DSA进行对比后认为，DSA显示的缺血区域在1.5 s时通过侧支血管得到了改善，在 2.5 s时延迟了顺行血流，提示该区域有侧支循环形成。卢瑞沾等[15]也认为，当3D-pCASL 的 PLD 增大，检测出侧支血管供血的量就会增大，与本研究结果一致。本研究42例患者中31例rCBF为低灌注（占73.81%），严重缺血后失代偿5例（占11.90%），责任区血氧依赖水平降低，脑细胞出现损害，PLD为1.5 s和2.5 s时CBF均下降，在CBF图上表现为明显低灌注区，提示侧支循环代偿未能充分开放[16]，一级、二级侧支循环尚未建立，发生完全性脑梗死的风险显著提高。其中1例患者CBF为18.34 mL/（100 g·min），呈现显著失代偿状态，细胞水肿，处于发生即时性脑缺血事件的高危期。正常灌注和高灌注患者（16.67%、9.52%）PLD为1.5 s时CBF降低，2.5 s时可正常或升高，则提示侧支循环代偿良好，预后较好，与Akiyama[14]的研究结果相符，同时该研究者应用DSA进一步证实该责任区有初级或次级侧支循环形成，但高灌注区出血转化风险同时会增大[17]，出现动脉匐行高信号（ATA）。本研究结果显示，责任区高灌注状态不同PLD之间CBF比较，差异无统计学意义（P>0.05），主要考虑与样本量较少有关。

3.5 本研究不足与展望

3D-pCASL评估慢性闭塞责任区灌注状态有一定的局限性，本研究采用患侧与镜像侧对比来观察血流灌注变化，然而患侧组织的慢性闭塞并非完全基于血管性病变异常所致，也可能与Willis环即一级侧支循环的解剖结构变异有关，本研究未考虑这一顺行血流因素，另外也未能探讨脑灰质的灌注区域性差异，在今后的研究中将进一步完善。

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（收稿日期：2020-08-12）