3D ASL脑灌注成像：不同标记后延迟时间对血流测量的影响

赵光明， 唐纳， 张洁， 张贵祥， 孟捷

·中枢神经影像学·

3D ASL脑灌注成像：不同标记后延迟时间对血流测量的影响

赵光明， 唐纳， 张洁， 张贵祥， 孟捷

目的：探讨3D-ASL MRI中不同标记后延迟时间对脑血流量测量值的影响。方法：选取43例健康成人志愿者(男21例，女22例；年龄25～60岁，平均41岁)，采用不同标记后延迟时间(1025 ms，1525 ms，2025 ms)行3D-ASL检查，测量6个部位的血流量(CBF)，包括小脑皮层、丘脑核团、枕叶、颞叶、顶叶和额叶皮层。三组(不同标记后延迟时间)间各脑区CBF值的比较采用方差分析，并进行两两比较分析。结果：方差分析结果显示三组间双侧小脑半球和左侧顶叶CBF值的差异有统计学意义(右小脑半球，F值6.629，P值0.011；左小脑半球，F值6.986，P值0.007；左顶叶，F值5.143，P值0.020)。进一步两两比较结果显示，双侧小脑半球、右枕叶和左顶叶的CBF值在1025 ms组与1525 ms、1025 ms组与2025 ms组间差异有统计学意义(P<0.05)，在1525 ms组与 2025 ms组间差异无统计学意义比较(P>0.05)。结论：3D-ASL MRI中不同标记后延迟时间对脑血流量的测量有一定影响。

磁共振成像； 动脉自旋标记； 标记后延迟时间； 脑血流量

磁共振动脉自旋标记(arterial spin-labeling，ASL)灌注成像无需注射外源性对比剂，标记信号衰减快，具有短时间内可以重复检查、简便、快速而且完全无创等优点[1-4]。然而，ASL灌注成像也有其局限性，如上游血流标记后到下游采集信号的时间，即标记后延迟时间(post labeling delay time，PLDT)对灌注成像参数的测量可能会产生影响[5-7]。为此，我们对同一组研究对象采用多种PLDT进行ASL灌注成像，比较脑灌注成像中PLDT对不同脑区灌注参数测量值的影响。

材料与方法

1.一般资料

招募健康成人志愿者50例，纳入标准：右利手，无临床症状，无特殊病史，神经系统检查无阳性体征。其中，经MRI常规检查发现多发小缺血灶4例，MRA检查显示颅内动脉管腔轻度狭窄1例，一侧大脑后动脉起源于颈内动脉2例，上述病例予以剔除。最终，MRI常规检查无明显异常、MRA显示无颅内动脉狭窄和无明显Wills环变异的43例志愿者纳入本研究，其中男21例，女22例，年龄25～60岁，平均41岁。所有志愿者签署知情同意书，并得到医院伦理委员会批准。

2.ASL检查方法

脑区CBF[mL/(100g·min)]1025ms1525ms2025msF值P值小脑 右侧32.02±7.3252.01±3.9257.22±4.306.2690.011# 左侧34.92±7.4849.25±4.4364.60±4.676.9860.007#丘脑 右侧52.84±8.0664.51±3.0062.40±5.531.2350.319 左侧55.79±9.2560.98±4.0852.98±6.700.4280.659枕叶 右侧28.14±5.6843.07±5.3151.38±6.363.6880.051 左侧30.55±7.3845.03±7.4748.91±4.931.8110.197颞叶 右侧56.82±8.6363.87±4.1565.18±3.970.6060.558 左侧47.65±6.3860.85±3.8160.39±3.682.4980.116顶叶 右侧46.97±7.3153.31±2.7658.57±3.571.5530.244 左侧43.88±5.2448.03±2.3558.43±2.255.1430.020#额叶 右侧51.69±8.4563.83±4.1662.84±4.481.3480.289 左侧54.08±4.9361.00±5.8365.40±5.580.9270.417

注：#P<0.05。

使用GE Discovery MR750w 3.0T磁共振仪和8通道头颈联合线圈。MRI常规检查序列包括T1WI、T2WI、FLAIR和DWI序列，MRA采用3D-TOF平扫序列。ASL成像采用脉冲式动脉自旋标记(pulsed ASL，PASL)序列，扫描基线为前后联合连线，分别采用1025、1525和2025 ms 三种标记后延迟时间(A、B、C组)，扫描参数：TR 4368 ms，TE 10.5 ms，层厚4.0 mm，层数68，视野24 cm×24 cm，矩阵512×8，激励次数1，扫描时间3 min 4 s。

3.图像后处理和数据测量

采用Functool-ASL后处理软件(ADW 4.6)进行图像后处理，ROI选取双侧对称区域(一侧选定ROI，使用对称轴技术可自动选取对侧区域)，测量小脑皮层、丘脑核团、枕叶、颞叶、顶叶和额叶皮层的脑血流量(cerebral blood flow，CBF)值(图1)。

4.统计学分析

使用SPSS Statistics 17.0统计软件。三组标记后延迟时间ASL成像测量的CBF值的差异采用方差分析和多重两两比较。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

43例受试者均获得了较满意的3D-ASL成像全脑CBF图(图1)。三组中不同脑区CBF值的测量结果及比较见表1、图2。方差分析结果显示，三组间双侧小脑半球和左侧顶叶CBF值的差异有统计学意义(P<0.05)。三组间其余各脑区CBF值的差异无统计学意义(P>0.05)。

多重两两比较结果显示(表2)，1025 ms组与2025 ms组比较，双侧小脑半球、右枕叶和左顶叶CBF

值的差异有统计学意义(P<0.05)，1025 ms组的CBF值低于2025 ms组；1025 ms组与1525 ms组比较，仅左侧小脑半球CBF值的差异有统计学意义(P<0.05)，其余脑区间的差异无统计学意义(P>0.05)；1525 ms组与2025 ms组比较，各个脑区CBF值的差异均无统计学意义(P>0.05)。

表2 不同标记后延迟时间不同脑区CBF值的两两比较

注：#P<0.05。

讨 论

3D ASL脑灌注成像在MRI常规序列基础上仅需增加3 min的扫描时间即可获得脑血流灌注参数，无疑具有重要的临床实用价值。然而，目前ASL-MR灌注成像也有其局限性，如不同的标记后延迟时间可能对灌注成像测量值产生一定影响[3-4]。PLDT较短时，对于血流缓慢的脑区，由于标记的动脉血尚未完全到达，因而可导致所测量的CBF值偏低；PLDT较长时，标记的动脉血的信号可能发生衰减，也会导致CBF值低估。本研究中通过对相同研究对象采用多个PLDT进行ASL灌注成像，比较不同PLDT所获得的不同脑区CBF测量值的差异，旨在进一步明确PLDT对灌注参数测量值的影响。目前笔者尚未检索到类似报道。

1.关于研究对象和方法

考虑到大脑动脉环的变异(如一侧大脑后动脉起源于颈内动脉等)可能对ASL成像中CBF值的测量有一定影响[5]，故本研究中排除了经MRA检查发现有大脑动脉环变异者。根据GE MR750w操作手册和张水霞等[6]在行单次静态脑部ASL成像研究时PLDT均采用1525 ms，故本研究以1525 ms为中心，提前和延迟各500 ms，将PLDT设定为1025、1525和2025 ms三组，三组中的其它扫描参数完全相同。

2.PLDT对CBF测量值的影响

本组研究结果显示，双侧小脑半球和左侧顶叶的CBF值在不同PLDT间的差异有统计学意义(P<0.05)，其它脑区的CBF值在三组PLDT间的差异无统计学意义(P>0.05)，说明PLDT对ASL成像中CBF值的测量有一定影响。总体上看，短PLDT(1025 ms)测得的CBF均值较低，尤其是在椎动脉供血区。由于椎动脉的流速较颈内动脉略慢[7]，较短的PLDT(1025 ms)可能导致部分被标记的质子在成像时尚未完全到达信号采集层面。

进一步两两比较，结果亦显示标记后如果信号采集时间过早(PLDT短)将导致ASL低估流速较慢的或远离标记层面的脑区的CBF值，本研究中1025 ms组中双侧小脑半球、右枕叶和左顶叶的CBF测量值均低于2025 ms组(P<0.05)。虽然本研究中1525 ms组与2025 ms组比较，各个脑区的CBF测量值的差异尚无统计学意义(P>0.05)，但是从图2中可以看到两种趋势：颈内动脉供血的部分脑区随PLDT的延迟CBF测量值有下降的趋势，而椎动脉供血区CBF测量值尚在增加。由此笔者推测三组PLDT(1025、1525和2025 ms)中，单次静态ASL检查PLDT采用1525 ms可能较为合适。

3.本研究不足之处

本研究中主要有以下三点不足之处：①手工勾画ROI进行CBF测量时，由于ASL图像上很难精确区分灰质和白质，而两者的CBF值相差大，因此可导致重复测量时误差较大。故本研究中尽可能采用相同形态和大小的ROI以及以对称的方式选取对侧的ROI；②本研究是同一组研究对象的重复检查，没有分析年龄、性别等因素对ASL成像中CBF测量值的影响；③由于医学伦理方面的限制，没有与其它经典的灌注成像技术所测量的CBF值进行比较。

总之，3D-ASL检查时标记后延迟时间可能对不同脑区的脑血流量的测量造成一定影响，成像时选取的标记后延迟时间过短或过长均会低估脑血流量。在ASL成像的临床应用中，需要考虑诸多影响因素，治疗(或干预)前后进行对照研究时应采用相同的标记后延迟时间进行ASL成像。

[1] Bokkers RP，Bremmer JP，van Berckel BN，et al.Arterial spin labeling perfusion MRI at multiple delay times:a correlative study with H215O positron emission tomography in patients with symptomatic carotid artery occlusion[J].J Cereb Blood Flow Metab，2010，30(1):222-229.

[2] Takahashi H，Ishii K，Hosokawa C，et al.Clinical application of 3D arterial spin-labeled brain perfusion imaging for Alzheimer disease:comparison with brain perfusion SPECT[J].AJNR，2014，35(5):906-911.

[3] Parkes LM，Rashid W，Chard DT，et al.Normal cerebral perfusion measurements using arterial spin labeling:reproducibility，stability，and age and gender effects[J].Magn Reson Med，2004，51(4):736-743.

[4] Chugh BP，Bishop J，Zhou YQ，et al.Robust method for 3D arterial spin labeling in mice[J].Magn Reson Med，2012，8(1):8-106.

[5] 吴冰，王霄英，郭佳，等.VE-ASL MRI评价脑动脉侧支循环与DSA比较[J].放射学实践，2012，27(7):722-725.

[6] 张水霞，张顺，姚义好，等.3D-ASL与DSC-PWI在缺血性脑梗死患者中的对比研究[J].放射学实践，2014，29(8):901-905.

[7] Floyd TF，Maldjian J，Gonzales-Atavales J，et al.Proceedings of the 9th Annual Meeting of ISMRM.Test re-test stability with continuous arterial spin labeled (CASL) perfusion MRI in regional measurement of cerebral blood flow[D].Glasgow，Scotland，2001:1569.

3D arterial spin-labeling MR:effect of post-labeling delay on cerebral blood flow measurement

ZHAO Guang-ming，TANG Na，ZHANG Jie，et al.

Department of Radiology，the First People's Hospital，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200080，China

Objective:To investigate whether the post-labeling delay (PLD) has influence on regional cerebral blood flow in 3D-ASL MRI.Methods:Forty-three healthy adults (21 men and 22 women;age range was 25～60 years with means of 41 yrs) were included in this prospective study.All subjects underwent head MRI using 3D-ASL sequence for three times with different PLD (1025,1525 and 2025ms),cerebral blood flow (CBF) of bilateral symmetric parts in thalamus nuclei and cerebellar,frontal,temporal,parietal and occipital cortex was measured,CBF values among three groups with different PLDs were compared using ANOVA method and further pair-wise comparison was made.Results:There was statistical significance in the CBF values of bilateral cerebellar and left parietal cortex among the three groups (F=6.629,P=0.011 for right cerebellar;F=6.986,P=0.007 for left cerebellar;F=5.143,P=0.020 for left parietal cortex).Further pair-wise comparison results showed that the differences of CBFs between 1025ms-PLD group and 1525ms-PLD group,between 1025ms-PLD group and 2025ms-PLD group were statistically significant,the difference between 1525ms-PLD group and 2025ms-PLD group was not statistically significant.Conclusion:Different post-labeling delays in 3D-ASL MRI have impacts on CBF values of certain brain areas.

Magnetic resonance imaging； Arterial spin-labeling； Post-labeling delay； Cerebral blood flow

200080 上海，上海交通大学附属第一人民医院放射科

赵光明(1973-)，男， 安徽肥西人，博士，主治医师，主要从事头颈部影像学诊断工作。

唐纳，E-mail：tnwaipodaren@hotmail.com

R445.2； R743

A

1000-0313(2016)12-1168-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.12.014

2016-04-19

2016-07-11)