劉夢琦，陳志曄，馬林

1. 解放軍總醫(yī)院海南分院放射科，海南三亞 572013；2.解放軍總醫(yī)院放射科，北京 100853；

動脈自旋標記（arterial spin labeling，ASL）是一種非對比劑標記的無創(chuàng)性腦灌注成像技術(shù)，可用于定量評估腦灌注狀態(tài)。3D偽連續(xù)動脈自旋標記（threedimensional pseudo-continuous arterial spin labeling，3D-pCASL）是新近發(fā)展的3D容積灌注成像技術(shù)，采用快速自旋回波序列，螺旋填充K空間，具有高分辨率的特點，可進行全腦掃描，故具有較高的臨床應(yīng)用價值。本文對3D-pCASL技術(shù)相關(guān)研究進展及其在神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷中的應(yīng)用進行綜述。

1 3D-pCASL的基本原理

ASL的基本原理是對動脈血中的氫質(zhì)子進行射頻脈沖標記，帶標記的動脈血流入成像平面進行灌注成像，此時的圖像稱為“標記像”，包括流入組織和靜態(tài)組織的血液信息。另外，對成像區(qū)進行非標記血液成像稱為“非標記像”，同時包括靜態(tài)背景組織信息，兩者之差即為灌注像[1-2]。

目前 ASL的分類包括連續(xù)型 ASL（continuous ASL，CASL）[3]及脈沖型ASL（pulsed ASL，PASL）。CASL具有信噪比高、掃描范圍大等優(yōu)點，但對硬件要求較高，目前臨床應(yīng)用較少。PASL臨床常用的序列包括血流敏感性的交替反轉(zhuǎn)恢復(fù)（flow sensitive alterna inversion recovery，F(xiàn)AIR）[4]及 3D-pCASL 序列[5]。FAIR技術(shù)采用EPI序列進行掃描，圖像分辨率低，掃描參數(shù)有限，目前基本已退出臨床使用。3D-pCASL是一項新近推出的全腦灌注成像技術(shù)，基于FSE序列，圖像偽影較小[5]。該技術(shù)采用3D采集，可有效提高圖像的信噪比；采用螺旋采集填充K空間可有效加快掃描速度；同時進行連續(xù)標記，提高了標記效率。

2 3D-pCASL的可重復(fù)性及與PET-CT一致性

盡管腦溝的腦脊液及背景生理性噪聲對 3D-pCASL的結(jié)果可能有一定的影響，但不同設(shè)計的可重復(fù)性檢驗研究證實3D-pCASL具有較高的可重復(fù)性。既往研究對皮層下灰質(zhì)進行分割，進而自動計算出皮層下灰質(zhì)結(jié)構(gòu)的腦血流量（cerebral blood flow，CBF）值，結(jié)果顯示相同受試者不同時間點進行3D-pCASL檢查，CBF值具有較高的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)值，提示可重復(fù)性較高[6]。因此，基于腦圖像分割提取腦組織CBF值的方法可以避免傳統(tǒng)的感興趣法測量所引起的主觀偏倚，值得臨床推廣。劉夢琦等[6]采用3D-pCASL對健康成人全腦灌注進行可重復(fù)性研究發(fā)現(xiàn)，無論 MR設(shè)備是否相同，3D-pCASL對全腦CBF值的評估均具有較高的可重復(fù)性。采用3D-pCASL序列對局部腦組織，如視覺皮層的CBF值測量進行可重復(fù)性檢驗證實，經(jīng)過校正后的3D-pCASL具有較高的可重復(fù)性，適用于多中心或神經(jīng)眼科疾病的長期隨訪觀察[7]。Xu等[8]研究發(fā)現(xiàn)，3D-pCASL與15O-Water PET灌注具有較高的一致性，可用于無創(chuàng)活體評估阿爾茨海默病患者腦部早期病理生理改變。同時，既往研究證實3D-pCASL與PET/CT在腦部腫瘤性疾病、炎性脫髓鞘、代謝性疾病等灌注評估中的一致性較高[9]。

3 3D-pCASL在腦腫瘤診斷中的應(yīng)用

臨床實踐中通常采用動態(tài)磁敏感對比劑灌注成像（dynamic susceptibility contrast-enhanced perfusion weighted imaging，DSC-PWI）對神經(jīng)上皮腫瘤進行分級，但DSC-PWI的缺點是采用EPI序列進行掃描，分辨率較低，靠近顱底的部位磁敏感偽影重，影響腫瘤CBF值的測量。3D-pCASL技術(shù)可有效克服上述缺點，同時無需注射MR對比劑，尤其適用于腎功能不全患者。3D-pCASL可替代 DSC-PWI進行星型細胞瘤的良惡性分級，準確性可達到86%；而結(jié)合擴散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）進行良惡性分級時，準確性可以達到95%[10]。同時，3D-pCASL與 DSC-PWI之間也具有較好的相關(guān)性（r=0.81，P＜0.001）[11]。另一項研究表明，3D-pCASL診斷后顱窩腫瘤良惡性的敏感性及特異性分別為96%、97%；診斷大腦半球腫瘤良惡性的敏感性及特異性分別為90%、93%，截斷值為 50 ml/（min·100 g）[12]。相關(guān)性分析證實，腫瘤的 CBF值與微血管密度顯著相關(guān)（r=0.66，P＜0.001）?？傊?D-pCASL可有效用于神經(jīng)上皮腫瘤分級，灌注越高，級別越高（圖1），且灌注的高低與患者生存時間成反比[13]；同時也可用于預(yù)測腦腫瘤的微血管密度[14]。

圖1 女，44歲，右側(cè)額葉膠質(zhì)母細胞瘤（IV級），呈混雜長T2信號影，3D-pCASL灌注成像呈顯著高灌注。A.橫軸位T2WI；B.橫軸位3D-pCASL；箭示腫瘤

除神經(jīng)上皮腫瘤分級外，3D-pCASL也可用于診斷其他腦部腫瘤。鞍旁腦膜瘤與鞍旁海綿狀血管瘤有時鑒別困難，而不同的診斷結(jié)果將影響后續(xù)治療方案的選擇。鞍旁腦膜瘤一般采用手術(shù)切除治療，鞍旁海綿狀血管瘤一般需要先進行放療再手術(shù)治療，因此術(shù)前準確診斷顯得尤為重要。研究表明，腦膜瘤的灌注顯著高于海綿狀血管瘤，可以用于鑒別兩者，尤其是當兩者常規(guī)MR表現(xiàn)相似時[15]。但由于此區(qū)域DSCPWI采用平面回波成像，顱底的磁敏感偽影較重，圖像顯示較差；而3D-pCASL采用自旋回波采集，圖像分辨率高，偽影較少。因此，3D-pCASL可以較好地評估兩者的灌注情況，進而達到鑒別的目的。

4 3D-pCASL在缺血性腦血管病中的應(yīng)用

缺血性腦血管病指腦供血不足，腦組織處于缺氧狀態(tài)所導(dǎo)致的一類疾病，包括短暫性腦缺血發(fā)作（transient ischemic attack，TIA）、急性腦梗死、慢性腦血管病等。3D-pCASL可準確反映腦組織的灌注情況（圖2），為腦血管病的早期診斷及預(yù)后評估提供重要診斷線索。

TIA指局部腦血流灌注不足引起的突發(fā)腦功能損傷，通常持續(xù)時間小于24 h。由于缺乏客觀的診斷標準，TIA的診斷主要依賴于臨床ABCD2評分[16]。TIA與腦卒中的區(qū)別在于腦組織是否發(fā)生梗死。DWI目前是診斷急性腦卒中的“金標準”，即急性腦梗死在DWI顯示為顯著高信號；而對于具有臨床癥狀而DWI為陰性的患者，DWI的評估存在局限性。Kleinman等[17]研究提示ASL可有效提高TIA患者腦部缺血性病變的檢出率。張麗等[18]研究發(fā)現(xiàn)，3D-ASL聯(lián)合DWI檢查可以更好地確診TIA，追蹤病情改變，應(yīng)作為TIA診斷的常規(guī)掃描序列。

圖2 男，49歲，病變位于左側(cè)基底節(jié)區(qū)、額葉、顳葉及頂葉，DWI呈顯著高信號，3D-pCASL左側(cè)大腦半球呈低灌注，范圍明顯大于DWI梗死區(qū)。A.橫軸位DWI；B.橫軸位3D-pCASL

3D-pCASL在急性腦梗死中的主要應(yīng)用價值是評估對缺血半暗帶（ischemic penumbra，IP）。IP指灌注成像上低灌注區(qū)域減去DWI上高信號的梗死核心區(qū)[19]。灌注成像通常達峰時間小于 6 s，并伴有腦血容量下降（＜55%）及CBF值下降（＜25%）[20]。邢飛等[21]對34例急性腦卒中患者行3D-pCASL及DSC-PWI檢查發(fā)現(xiàn)，兩者對IP的評估具有較好的一致性，與既往研究結(jié)果一致[22-23]。

3D-pCASL可有效評估腦卒中患者血管遠端分支的閉塞，尤其是 MRA陰性患者。Majer等[24]研究發(fā)現(xiàn)，MRA陰性患者中，65%（11/17）3D-pCASL可觀察到遠端分支閉塞，可能與慢血流有一定的關(guān)系。臨床實踐中也可觀察到3D-pCASL反映生理狀態(tài)下的血流灌注信息，敏感性高于DSC-PWI。生理狀態(tài)下，如達峰時間延遲，DSC-PWI的腦血容量及CBF圖均可表現(xiàn)為正常，而3D-pCASL的CBF圖可表現(xiàn)為明顯灌注減低。

標記時間（post labeling delay，PLD）是 3D-pCASL掃描時的一個重要參數(shù)，一般與血流速度成反比。Akiyama等[25]采用雙期PLD（PLD的時間分別為1.5 s、2.5 s）發(fā)現(xiàn)，PLD為1.5 s時灌注減低的區(qū)域在2.5 s時升高，雙期 PLD掃描方法同時可計算逆向血流百分比，對側(cè)支循環(huán)血流量儲備進行評估[26]。

5 3D-pCASL在偏頭痛診斷中的應(yīng)用

3D-pCASL作為一種無需對比劑即可進行全腦容積灌注成像技術(shù)，近年來逐漸用于評估偏頭痛的腦血流變化。Gil-Gouveia等[27]對13例無先兆性偏頭患者研究發(fā)現(xiàn)，偏頭痛發(fā)作期與間隙期比較，全腦或局部腦灌注無明顯差異，由此提示不伴有先兆發(fā)作的偏頭痛疼痛期與腦灌注改變無關(guān)。Wolf等[28]對2例先兆性偏頭痛及2例頭痛早期患者進行3D-pCASL研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)先兆性偏頭痛患者發(fā)作期可觀察到高灌注及低灌注腦區(qū)，而在頭痛早期僅觀察到局部高灌注腦區(qū)，因此3D-pCASL可用于評估先兆性偏頭痛患者腦部灌注的可逆變化。Burns等[29]研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)先兆性偏頭痛患者發(fā)病3 h后整個左側(cè)大腦半球表現(xiàn)為低灌注；而在持續(xù)先兆癥狀28 h時，左側(cè)額葉恢復(fù)為正常灌注，而左側(cè)頂枕葉表現(xiàn)為低灌注。Law-Ye等[30]研究發(fā)現(xiàn)，先兆性偏頭痛發(fā)作期主要表現(xiàn)為腦灌注減低，可累及前、后循環(huán)。Hodkinson等[31]對間歇期偏頭痛患者進行ASL灌注成像研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)右側(cè)初級軀體感覺皮質(zhì)的相對CBF減低，CBF值的變化與發(fā)作頻率呈正相關(guān)，此結(jié)果證實偏頭痛患者存在三叉-皮層通路的疾病特異性功能缺陷，可能與功能重塑所致有關(guān)，此結(jié)果也可部分解釋偏頭痛發(fā)作時的感覺變化。Pollock等[32]研究發(fā)現(xiàn)，11例偏頭痛患者中3例發(fā)作期表現(xiàn)為皮層高灌注。

3D-pCASL也可用于評估藥物療效。Kato等[33]對1例32歲的偏頭痛患者發(fā)作1 h后進行ASL灌注成像，發(fā)現(xiàn)雙側(cè)內(nèi)側(cè)丘腦、下丘腦呈低灌注，雙側(cè)額葉皮層呈高灌注?？诜? h后再次進行ASL成像，發(fā)現(xiàn)雙側(cè)內(nèi)側(cè)丘腦及下丘腦灌注得到改善，提示下丘腦及鄰近區(qū)域參與偏頭痛的發(fā)作。

6 結(jié)束語

3D-pCASL作為一種全新的容積灌注成像已廣泛應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究，如神經(jīng)上皮腫瘤分級[12]、腦血管病的血流儲備及灌注評估[23-24]、偏頭痛的評估[25,34]等。盡管臨床應(yīng)用較為廣泛，但也存在一些問題，如敏感性過高而導(dǎo)致過度評估的問題、PLD時間尚無統(tǒng)一標準等。三維腦結(jié)構(gòu)分割及配準、基于體素的統(tǒng)計學(xué)分析、高級神經(jīng)影像后處理等技術(shù)的發(fā)展為準確測量目標腦區(qū)的CBF值及精準統(tǒng)計提供了契機，有望成為3D-pCASL的一站式分析評估的重要工具。