3D-ASL在中枢神经系统中的应用及研究进展

李文惠，刘彭华（通信作者）

（1河北工程大学临床医学院影像医学 河北 邯郸 056002）（2邯郸市第一医院CT、MR室 河北 邯郸 056002）

3D动脉自旋标记技术（three dimensional arterial spin labeling，3D-ASL）从根本上而言，其与外源性示踪剂灌注成像原理具有较多的相似之处，对其组织中的含量进行追踪，动脉自旋标记技术（arterial spin labeling，ASL）示踪剂主要的组成物质为氢质子，该技术的利用就是将动脉血中的氢质子当作利用的内源性示踪剂，从根本上就是通过反转脉冲实现对氢质子的标记记录，通过适当的延迟后便可成像，还可以得到含有内源性示踪剂的相关血液信号，也可以得到静态组织标记像，这个过程中只需要对照像和标记像相减就可以实现对血流灌注的图像显示[1-2]。ASL技术是功能性MRI技术，能够明确反映组织血流灌注情况，伴随ASL理论研究以及新序列的不断开发，ASL作为无创灌注成像技术得到了广泛应用。3D-ASL是全新的组织灌注成像技术，能够更加安全地对组织灌注水平进行评价，3D-ASL与常规ASL相比，有着影像采集质量相对更好、成像范围更广、信号定位更加精准、采集速度相对更快等优势，因此与常规ASL相比3D-ASL应用范围更加广泛，应用范围更宽。本文就3D-ASL在中枢神经系统中的应用和研究进展作一综述。

1 ASL灌注技术成像原理及衍生技术

根据标记方法的差异性，可以将ASL分成4种不同的类型，包括连续式、脉冲式、准连续式和基于流速ASL[3-4]。连续式ASL相对而言，实现了多种不同技术的融合，具有较高的信噪比和脉冲式效率，也可以实现对磁化的传递，降低传递效应；这个过程中对硬件设备没有太多的硬性要求，但是其具有较多低的射频能量沉积，这种标记方法被广泛利用在临床实践中，得到许多人的信赖。另外，3D-ASL技术的显著优势就是成像速度快、相对灌注均匀、低SAR值，该技术被白皮书所推荐。供血区ASL作用的发挥是在ASL的基础上实现的，得到兴趣动脉供血部分的灌注图像，就能够得到感兴趣部位的脑血流量（cerebral blood flow，CBF）值。史天亮等人研究显示[5]，供血区ASL技术对于脑血管相关疾病的评估十分有效，侧支循环情况和数字减影血管造影结果差距甚微，结果的一致性较强。ASL在对氢质子具体标记的时候，能够科学真实有效地实现对脑组织血液循环反应，其也属于定量灌注技术，许多时候也可以实现对图像的定性判断，对数据特点进行分析。与其他灌注技术进行比对，ASL既不需要外源性对比剂的支持，在使用中也没有电离辐射，还可以在较短的时间中获得多次评价。

2 3D-ASL技术优势

在具体的使用过程中，3D-ASL技术的一个显著优势就是无需使用对比剂，也具有完全无创性的特点，该技术利用不会对患者造成创伤，也可以在一定程度上防止造成不良事件的发生，属于内源性质子，操作起来既有技术优势，也具有可重复检查的效果，使用成本较低，可以被许多人所接受。而且在广泛的临床应用中已经形成多种灌注成像方式，包括正电子发射体层成像、单光子发射体层成像等，但是正电子发射体层成像具有的辐射性更强，而单光子发射体层相对渗透性更强，组织影响力更大，在利用中患者可能会受到辐射的影响，所以需要慎重进行选择。而动态磁敏感对比增强（dynamic magnetic sensitivity contrast enhanced，DSC）的作用发挥主要就是通过磁敏感性作用导致的，其也是对灌注情况的真实反应。

3 3D-ASL在中枢神经系统中的应用

3.1 3D-ASL技术在颅脑病变中的应用

3D-ASL技术利用在颅脑病变中，可以实现对患者脑组织灌注情况的真实、清晰反应，为后续临床中枢神经系统疾病干预提供保证，详细将患者的疾病性质、疾病种类和实际情况等数据提供出来，方便医生对病情的判断，及时对疾病进行控制，分析脑损伤程度，确定肿瘤血块的类型，为脑损伤和脑功能异常疾病判断提供重要的诊断信息，为后续的疾病治疗提供依据。

3.2 3D-ASL技术在颅内肿瘤中的应用

在临床上颅内肿瘤疾病具有许多类型，不同的肿瘤疾病所涉及治疗方案不同，病变位置也不同，正常情况下，良性肿瘤相对治疗起来复发率更低，通过手术手段治疗的难度较小；而恶性肿瘤所具备的手术治疗难度较大，疾病恢复的效果有待提高，在手术实施后还极易恢复，所以科学合理地对肿瘤等级划分十分关键。3D-ASL技术作为运用效果比较理想的容积灌注成像技术，在使用方面突破了传统技术的局限性，技术优势总体更加明显。张露等[6]的研究显示出，给予不同肿瘤类型患者分别实施3D-ASL技术、DSC技术进行检查，检查结果具有较大差异，结果表明3D-ASL技术能够更加清晰显著地将患者颅内肿瘤状况体现出来，还可以精准地确定肿瘤的性质和类型，其主要就是通过CBF值进行判定，使用过程中可以实现对肿瘤特性的不同分级，运用价值较高。临床上利用常规方法进行肿瘤扫描时，只能浅显地将血脑屏障中病灶周围部分强化，以便对肿瘤科学识别。而3D-ASL技术的利用不仅能够将病灶边界清晰显示出来，还可以更加清晰地将灌注范围体现出来，将真正的肿瘤边界清晰反映出来。在进行常规增强扫描时，多数肿瘤的表现十分相似，例如：在对脑外海绵状血管瘤等肿瘤进行扫描时，因为肿瘤没有血脑屏障，所以扫描结果体现出来的是均匀的强化，但是无法将血管腔间隙的病理状况体现出来，这对疾病的性质判断非常不利，但是在3D-ASL技术中体现出来的就是低灌注，而其对脑膜瘤的扫描结果体现的就是高灌注。所以加强对肿瘤检查过程优化，能够在3D-ASL技术的支持下，表现出肿瘤的供血状况，这对判断肿瘤的侵袭过程十分有利，还可以有效体现肿瘤侵袭性和生长过程，进一步对肿瘤治疗效果进行改善，及时判断肿瘤复发状况，及时干预，控制肿瘤的恶化进程。

3.3 3D-ASL技术在缺血性脑血管病变中的应用

将3D-ASL技术运用在缺血性脑血管疾病中具有十分显著的效果，缺血性脑病变疾病的发生与患者脑组织低灌注状态有关，患者的脑供血不足引起的疾病包括短暂性脑缺血发作、脑梗死以及脑血栓等，因为脑组织的耐受性较差，对缺氧缺血具有较高的敏感性，特别是在发生急性脑缺血疾病时，临床上无法及时对该疾病进行治疗干预，所以此时加强对其灌注诊断十分关键。张归玲等[7]研究表明，短暂性脑缺血发作患者在几个月内发生脑梗死的概率能够超过10%，而发生心肌梗死和脑梗死等疾病的概率能够超过20%。3D-ASL技术的利用，不仅具有成本低、检查时间短、操作方便优点，也可以为缺血性脑血管疾病的干预提供有效的依据。相关研究表示[8]，脑梗死患者通过3D-ASL技术利用，为后续的疾病治疗提供依据，3D-ASL技术检出率更高，而且还能够对患者的缺血性半暗带进行评估，为临床的疾病干预提供保证。

3.4 3D-ASL技术在其他疾病中的应用

3D-ASL技术不仅可以利用在脑部疾病的干预中，同样也可以利用在内侧颞叶癫痫疾病的干预中。现阶段关于3D-ASL技术应用的报道有许多，该技术检查疾病具有无创性，通过无创检查就可以查明患者疾病的灌注情况，分析疾病的复发情况[9]，且3D-ASL技术还能对线粒体脑肌病情况进行检查，将其利用在癫痫疾病干预中，也具有一定的准确性。3D-ASL技术对于阿尔茨海默病诊断以及轻度认知功能障碍疾病诊断也具有显著意义，能够准确把患者前驱阶段的脑功能情况反映出来，体现出阿尔茨海默病疾病的状况，方便后续的治疗。

4 总结

随着医疗技术的不断发展，3D-ASL技术逐渐被运用在多个领域的疾病干预中，其总体属于新兴组织灌注成像技术，这种技术的利用，能够从根本上防止传统ASL技术的缺点，改善传统技术采集时间长、成像不够清晰和成像范围小等特点，保证成像灌注的水平，提高灌注的安全性，同时利用起来费用较低，能够有效缓解患者的经济压力，操作起来十分简便，重复性较高[10-11]。现阶段进行非局部均值法利用的时候，ASL属于去燥操作，可以有效控制采集次数，从而可以获得更加准确的血流影像数据。但3D-ASL在现阶段的利用中，还属于新技术，运用还不成熟，其成像的特点还存在一定的精准性，具有较大的发展空间。3D-ASL技术在理论基础方面还有待于提高[12-14]。在多种改良技术不断发展的背景下，越来越多的灌注标记技术运用在疾病诊断中，比如血管编码动脉自旋标记（vesselencoded arterial spin labeling，VE-ASL）等成像技术等，都具有医学运用价值，在判断病变方面，可以获得选择性诊断信息，确定核心疾病位置的状况，得数灌注的特异性数据，但是这种技术在利用的过程中质量水平具有一定的差异性，所以在技术选择方面还需要引起重视，这在无形中也拓宽了ASL的运用范围，而灌注成像技术就是其中关键的部分，3D-ASL在未来的发展中，需要更加重视自身的技术水平提升，重视自身的知识储备能力提升，加强与其他技术的结合，实现技术的改良发展，从而使技术使用的准确性和科学性得到提升。而且随着理论知识的完善，3D-ASL技术将会运用在更多的领域，发挥更加有效的临床价值，值得推广。