推动基于动脉自旋标记MR脑灌注加权成像的规范应用

脑灌注是反映脑功能情况的重要生理指标，多种MRI方法均可提供丰富的脑灌注信息，尤其是近年来发展和应用的基于动脉自旋标记（arterial spinlabeling, ASL）技术。相比其他灌注成像技术，ASL技术具有简便、无创及可多次重复采集的优点。鉴于ASL存在多种成像方法及参数，需恰当地进行设置以达到最优化，当前有必要对该技术的应用进行规范化指导。

一、脑灌注成像及ASL的技术优势

与脑电活动、脑代谢一样，脑血流灌注也是反映脑功能的重要生理指标。脑血流量（cerebral blood flow, CBF）是最核心的测量指标，其与脑代谢、血压自动调节、氧代谢和神经控制等诸多生理因素相关，所以，测量脑血流灌注在临床脑疾病的诊断及脑科学研究领域都有重要的意义。

测量脑血流灌注的影像学方法始于20世纪40年代的放射自显影技术，单光子发射计算机体层成像（SPECT）及正电子发射计算机体层成像（PET）等核医学技术使脑血流灌注测量广泛开展成为可能，基于碘对比剂的CT灌注成像目前已成为脑血管病常规临床诊断项目。

以上技术都需使用外源性示踪剂或对比剂，且均有辐射损伤。多种MRI技术可测量脑血流灌注，如动态磁敏感对比（dynamic susceptibility contrast, DSC）及动态对比增强（dynamic contrast enhancement, DCE）MR 灌注加权技术也需要注射外源性对比剂。

ASL技术起源于20世纪90年代初，其基于动脉血中水质子标记后自由扩散引起组织磁化率改变的原理，利用标记前与标记扩散后图像减影的方式得到CBF 图像。近年来出现的伪连续ASL（pseudo-continuous ASL, pCASL）技术，具有全脑成像、信噪比和标记有效率高、人体组织能量吸收及磁转移效应低的优点，尤以3D-ASL为代表，成为促进ASL广泛临床应用的契机。

相比DSC及DCE的MR灌注成像技术，ASL的主要技术优势是：无需外源性对比剂、无创、便于重复检查，尤其适用于儿童、肾功能不全等患者；且可进行大范围全脑成像；此外，ASL还可以记录脑活动动态时间序列，与血氧水平依赖fMRI类似，用来反映动态脑活动变化；相比fMRI，ASL测量的是脑生理参数，在脑活动底层生理机制的解释方面更有优势。

ASL技术可扩展性好，近年涌现出许多具有独特优势的新技术，如特异供血区ASL（territorial ASL, TASL）对特定脑血管区域进行更精确的成像；增强型多标记后延迟ASL（enhancedASL, eASL）技术，通过多次测量不同标记后延迟（post-labeling delay, PLD）时间计算动脉到达时间，用于修正CBF图像，使结果更具有定量化意义；ASL可以进行血管成像（ASL-MRA），得到比时间飞跃法更精确的MRA效果；此外，ASL技术还衍生出标记静脉血的T2自旋标记技术，测量静脉血液氧饱和度，从而可望无创测量脑氧代谢率，为ASL相关研究提供了新的方向。

二、ASL的应用优势

基于以上技术优势，ASL目前在脑疾病临床诊断及研究中得到广泛应用。应用最多的是脑血管病领域，包括脑卒中一、二、三级各阶段的诊断；发现短暂性脑缺血发作中其他MRI技术检测不出的功能异常；代替DSC技术快速评估急性脑梗死的低灌注情况，评价脑血流储备、配合DWI探测缺血半暗带存在；ASL还能反映急性脑卒中治疗后出血转化；TASL可以特异性评估不同侧支血管的代偿情况；在急性缺血性脑卒中的MRI评价中，ASL有望被推荐与T1WI、T2WI、液体衰减反转恢复（FLAIR）序列T2WI、DWI、MRA一起，作为必需的采集序列。此外，ASL还用于烟雾病与动静脉畸形的检出及疾病严重程度的评价。

在颅内肿瘤方面，ASL所测的CBF与DSC所测的CBF具有高度相关性，可评估肿瘤血供情况，用于胶质瘤分级诊断、疗效评估以及脑内外肿瘤的鉴别诊断。全脑扫描的特点使其在较大及多发肿瘤灌注的评估方面占有优势。在功能性及代谢性脑病的应用中，目前ASL多用于病理生理机制方面的研究。ASL可用于鉴别不同痴呆类型及评估轻度认知障碍向阿尔茨海默病转化风险。对于颞叶癫痫，ASL可以观察到病变侧颞叶组织的低灌注；此外，还有研究揭示了肝性脑病、心境障碍及精神分裂症的异常脑灌注模式。

三、ASL的限度与应对策略

ASL也存在一定的不足，因而限制了其应用。

（1）根据成像原理，ASL测量指标单一，仅能反映脑血流灌注的CBF指标，且图像的信噪比相对较低；而基于DSC的MR灌注成像利用系列采集方式记录血流灌注的整个过程，在获得CBF的同时，还可获得脑血容量、平均通过时间以及反映血管壁通透性的多项指标，可得到更为丰富的病理生理信息。

（2）在技术层面，ASL空间分辨率低，在所有灌注影像技术中，仅略优于SPECT。如在癫痫应用中，虽然可以观察到颞叶癫痫患侧的低灌注，但目前对癫痫的定位诊断缺乏实际诊断效能。

（3）在应用层面，需要根据不同人群颈动脉血流的特征选择反转时间（对于PASL）或标记后延迟时间（对于CASL），如儿童、颈动脉狭窄的老年人群；参数的不同可能造成不同人群应用时缺乏可比性。

（4）在脑科学研究上，PASL虽然可以采集时间序列，但相比血氧水平依赖fMRI敏感度和时间分辨率都低，故在脑认知功能研究方面也应用较少。针对这些存在的问题，有的可以随着技术的进步得到解决，如新发展的eASL技术通过测量不同标记后延迟时间修正CBF。其次，可以通过规范化应用程序，合理配置ASL扫描参数设置，提高数据质量；比如根据不同的疾病选择恰当技术、根据不同的受试者特征选择最优的PLD时间。再者，通过多模态影像联合技术，达到技术优势互补。

总之，ASL是一种无需外源性对比剂、便于重复检查的无创性脑血流灌注测量影像技术，在脑血管疾病、颅内肿瘤的诊断及脑功能性疾病的研究方面具有较大价值，特别是在疾病的纵向研究方面。而对于该技术中存在的不足，随着MRI设备的不断改进及相关新技术发展有望部分得到解决；多模态影像联合策略则是另一途径。需强调的是，ASL技术应用的规范化对确保结果的可靠性相当重要。可以相信，在不远的将来，ASL及其衍生技术在脑疾病的临床诊断与研究方面将发挥更大的作用。

来源：中华放射学杂志2016 年11月第50 卷第11期

本文经《中华医学杂志》社有限责任公司授权，仅限于非商业应用。