三维动脉自旋标记技术在正常婴儿脑血流分析中的应用

赵珂珂，索凌云，张 雷，任转琴

（1.陕西中医药大学医学技术学院，陕西 咸阳 712046；2.陕西省宝鸡市中心医院医学影像科，陕西 宝鸡 721008）

三维动脉自旋标记技术（three-dimensional arterial spin labeling，3D ASL）是以动脉血中水分子的氢质子作为内源性示踪剂进行灌注成像的一种无创、可重复的MRI成像方法。目前该技术在成人脑肿瘤、脑血管病及认知障碍中的应用越来越成熟，但其在正常人群脑血流量（cerebral blood flow，CBF）分析中的应用仍较少见，尤其是在婴幼儿中。本文通过采集正常婴儿ASL数据，以分析不同年龄、性别婴儿的CBF值特点，为儿科疾病的诊断提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2018年5—9月在宝鸡市中心医院行MRI平扫和3D ASL检查的婴儿共44例，其中男23例，女21例；年龄4 d～12个月，中位数2.4个月。按年龄分为4组：第1组（＜28 d）11例；第2组（28 d～3个月）14例；第3组（＞3～6个月）11例；第4组（＞6～12个月）8例。本研究获得医院伦理委员会批准。家属均同意检查并签署知情同意书。

纳入标准：无器质性疾病者；神经系统检查无异常者；MRI表现正常，检查时无发热。

排除标准：有明显的产伤史、产时或产后缺氧窒息史；头颅外伤史、手术史者；神经、精神系统疾病；影像图像质量太差无法评估及先天性脑发育异常者。

1.2 仪器与方法44例均行3.0 T头颅MRI平扫及3D ASL检查。检查前均在母乳或奶粉喂养后10%水合氯醛灌肠（剂量0.5 mL/kg体质量），头部采用海绵垫固定，外耳道置入凝胶海绵以降低扫描时产生的噪音，并注意保暖。检查时由家属全程陪同。

使用GE Discovery MR 750 W 3.0 T MRI扫描仪，患者取仰卧位，头颅位于线圈中心，保证听眦线垂直于床面。行常规轴位T1WI、T2WI、T2FLAIR及ASL扫描，层厚4 mm，无间隔，FOV 20 cm×20 cm；T1WI TR 3 267 ms，TE 37 ms，NEX 2；T2WI TR 7 745 ms，TE 101 ms，NEX 1.5；T2FLAIR TR 8 000 ms，TE 94 ms，NEX 2；ASL TR 4 599 ms，TE 10.8 ms，标记延迟时间1.5 s，NEX 3。

1.3 数据采集与分析 由2名主治医师观察常规MRI序列图像（T1WI、T2WI），将无明显异常表现且达到测量标准的ASL图像纳入测量组。排除因运动伪影较重影响测量结果的图像。将所有符合标准的ASL图像传送至GE AW4.6工作站进行图像后处理，生成CBF图；在额叶、顶叶、颞叶、枕叶的灰质及白质区，尾状核、壳核、苍白球、丘脑分别选择ROI，对称部位使用后处理软件镜像生成，使其中心位置位于各解剖部位的最大层面处，测量CBF值。ROI大小（7±2）mm2，应避开血管、较大脑沟裂等位置，同一部位测量双侧，各测量3次，均取其平均值为最终结果。

1.4 统计学分析 运用SPSS 19.0统计学软件对数据进行分析。CBF值以表示。脑组织两侧对称位置脑区的CBF值比较行配对样本t检验。不同性别CBF值的比较行独立样本t检验。不同年龄组脑区的CBF均值比较行单因素方差分析，多重比较根据方差齐性检验结果采用LSD法（方差齐性）和Tamhane法（方差不齐）。使用Pearson法行CBF值与年龄的相关性分析，并分别列出r值，r＞0为正相关，r＜0为负相关；|r|=0为完全不相关，0＜|r|＜0.3为低度相关，0.3≤|r|＜0.8为中度相关，0.8≤|r|＜1为高度相关，|r|=1为完全相关。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 脑组织正常灌注表现及两侧对称位置ROI的CBF值比较（表1）44例MRI检查均未见异常，3D ASL图像清晰。两侧对称位置ROI，即额叶、顶叶、颞叶、枕叶灰质及白质，尾状核、壳核、苍白球、丘脑CBF值比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

2.2 不同性别间各脑区CBF值比较（表2） 不同性别间各脑区CBF值比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

表1 两侧对称位置各ROI的CBF值比较（mL·min-1·100 g-1，）

表1 两侧对称位置各ROI的CBF值比较（mL·min-1·100 g-1，）

注：CBF，脑血流量。

2.3 不同年龄各脑区CBF值比较（表3～5） 除颞叶白质外（r=0.07，P＞0.05），正常婴儿各脑区的CBF值随年龄增长具有明显的变化趋势（均P＜0.01）。额叶灰质、顶叶灰质、枕叶灰质的CBF值与年龄呈高度正相关（r=0.80，0.84，0.83；均P＜0.01）；颞叶灰质、额叶白质、顶叶白质、颞叶白质、枕叶白质、尾状核、壳核、苍白球、丘脑的CBF值均与年龄呈中度正相关（r=0.78，0.68，0.46，0.73，0.68，0.79，0.65，0.35，0.42；均P＜0.01）。

3 讨论

大脑是人体内代谢最旺盛且对氧需求最大的器官，其能量主要来源于葡萄糖的有氧代谢［1］，因此脑功能的正常维系高度依赖于正常的血液供应，若血液循环发生障碍则对大脑产生严重损伤。无论是脑血管受损还是病变所致新生血管增多，均反映脑灌注方面的变化。外源性对比剂及辐射等因素使多种灌注检查方法的应用受到限制，而3D ASL具有无创、无需外源性对比剂、可重复性强等优点，使其在大脑血流灌注的研究中得到更好的应用。ASL是以标记的动脉血中水分子作为内源性示踪剂的一种超选择性的动脉血灌注成像技术，其最大特点是可自由扩散，不依赖血-脑脊液屏障完整性。流入成像平面的已标记氢质子与未标记氢质子混合，通过改变

纵向弛豫时间，产生血流依赖的图像对比，且标记氢质子的流量与大脑灌注成比例，因此可获得灌注加权图像，即CBF图。标记像是标记的动脉血流入组织后经过图像采集得到的图像，控制像是未标记的动脉血经过成像得到的图像，两者差值即为灌注像［3］。

表2 不同性别间各脑区的CBF值比较（mL·min-1·100 g-1，）

表2 不同性别间各脑区的CBF值比较（mL·min-1·100 g-1，）

注：各脑区的CBF值均为左右两侧均值。

表3 不同年龄各脑区CBF值比较（mL·min-1·100 g-1，）

表3 不同年龄各脑区CBF值比较（mL·min-1·100 g-1，）

表4 不同年龄各脑区CBF值两两结果比较

表5 各脑区CBF值与年龄相关性比较

本研究观察了0～1岁正常婴儿脑血流灌注情况，各ROI即额叶、顶叶、颞叶、枕叶的灰质及白质区，尾状核、壳核、苍白球、丘脑左右对称位置的CBF值比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）；不同性别间各脑区CBF值比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。然而性别对脑血流灌注的影响国内外意见并不统一，国内学者［4-5］多认为无明显影响，而国外学者［6-9］研究发现女性CBF值稍高于男性；考虑可能与雌激素水平及血细胞比容等因素有关。本实验结果与部分国内研究结论一致，男性CBF值稍高于女性的原因考虑可能与本实验的研究对象是婴儿、雌激素达不到成人水平有关。既往国外学者研究比较了7～13个月未使用镇静剂的发育正常的婴儿睡觉时的脑部灌注图像，研究［10］显示，相对CBF随着年龄的增加也呈上升趋势，13个月婴儿的CBF值最高。本研究发现各脑区的CBF值随年龄增加总体呈上升趋势，与以往研究结果一致。国内也有学者［11］对105例正常0～18岁人脑内不同深部灰质核团的相位值进行测量发现，相位值具有随龄性变化趋势。de Vis等［12］对33例胎龄为30周的早产儿及出生3个月的足月新生儿行脉冲式动脉自旋标记序列MRI检查，发现早产儿与足月儿大脑灌注明显不同，其中足月儿的基底核和丘脑是其脑部灌注最高区域，且足月儿枕叶和额叶皮质区域灌注明显高于早产儿，可见，通过评估大脑灌注情况能够观察儿童脑部发育情况。

综上所述，3D ASL技术可定量测量各脑区CBF值，生命早期建立一组正常参考值，是应用ASL技术评价和诊断儿科疾病的必要前提。本研究不足之处在于样本量较少，且ROI位置及大小的选择受主观因素影响。