3D-ASL在急性缺血性脑卒中的研究进展

李华鑫，李瑞雄

1.右江民族医学院研究生学院，广西 百色 533000；2.附属梧州医院暨梧州市人民医院放射科，广西 梧州 543000

急性缺血性脑卒中(acute ischemic stroke，AIS)其本质是由各种原因导致脑组织缺血、水肿、坏死和软化，并引起相应神经损害。据推算我国脑卒中患者有1 300万[1]，AIS是我国最常见的脑卒中类型，其发病率、病死率、致残率高，占我国脑卒中发病类型的69.6%～70.8%[2-3]。随着医学影像技术在近些年来的不断发展，三维动脉自旋标记(three-dimensional arterial spin labeling，3D-ASL)可以无创性评估AIS侧循环、缺血半暗带、动脉闭塞、出血转化，并在这些领域取得了突破性进展，该文就3D-ASL在AIS的临床应用及研究进展进行综述。

1 3D-ASL基本原理、特点、参数

1.1 3D-ASL基本原理

ASL灌注成像技术无需外源性对比剂，是通过成像平面的上游动脉血中的水分子作为内源性示踪剂利用180°反转脉冲对其进行标记，经过一定时间的延迟得到标记像，动脉血水分子未标记获取同层面的图像称为非标记像；将标记像减去非标记像则获得脑血流灌注图像，从而能无创定量分析当时的脑血流(CBF)及分布情况。

1.2 3D-ASL成像特点

3D-ASL是应用准连续动脉自旋标记（pCASL）技术，即采用一连串不连续的较小但不为零的射频脉冲进行标记，标记率高，采用FSE采集，有效克服磁敏感伪影及运动伪影，三维成像范围广、图像信噪比高，Spiral K空间采集高效快速，背景抑制技术能优化ASL信号。

1.3 3D-ASL ASL技术的常用参数

标记后延迟时间（PLD）：是指动脉血中的水分子从标记到多长时间开始采集数据。动脉到达时间(ATT）：反映标记的血液中的水分子从标记区流到灌注成像区采集所需要的时间。如果PLDATT时，会导致标记动脉血中的水分子的信号发生弛豫，图像信噪比降低；当PLD=ATT时，测得的CBF的数值应该为最准确的[4]。

2 3D-ASL在缺血性脑梗死中的临床应用

2.1 评估侧支循环动脉穿行伪影(arterial transit artifact，ATA)

被标记的血流因为血流速度减慢或者血流到达延迟，血流在灌注成像采集过程中没有如期扩散到组织中而是滞留于血管内，即ATT超过PLD时间，在梗死灶周围形成点状、条状、匍匐状的高信号。王莹莹等[5]在80例急性期脑梗死患者侧支循环研究中，以ATA征像分为侧支循环良好组和不良组，在评估急性期脑梗死患者侧支循环方面，ASL与DSA有较好的一致性,其阳性预测值、灵敏度、特异度、假阴性率、假阳性率、一致率、阴性预测值分别为84.21%、94.12%、86.96%、5.88%、13.04%、90.00%、95.24%，并且两种方法在诊断侧支循环分级上差异无统计学意义（P＞0.05）；De Havenon等[6]基于ASL灌注技术在38例AIS患者研究中，检测到25例（65.8%）存在ATA征像，与出院时更好的预后显著相关。可见ATA征像在ASL在脑梗死侧支循环的评估方面有较好的应用价值。

为了减少ATT的影响，更好地评估侧支循环，有学者用双PLD参数3D-ASL对脑血流进行间接评估侧支循环：Lyu等[7]在41例单侧大脑中动脉狭窄程度为50%～99%的患者采用1.5 s和2.5 s两个PLD时相脑灌注CBF计算出晚到达逆行血流量来量化侧支循环，其中21例患者晚到达逆行血流比例与DSA侧支评分显著相关(r=0.81，P＜0.0001)，但该研究未纳入大面积脑梗死患者；王莉蓉等[8]对此进一步研究，对20例单侧大脑中动脉重度狭窄或闭塞后出现急性大面积脑梗死患者研究中，晚到达逆行血流比例与DSA侧支评分显著相关(r=0.84，P＜0.05)，并且晚到达逆行血流比例越高，取栓后神经功能恢复越好。所以双PLD参数3D-ASL在无创量化侧支循环是可行的，但由于AIS脑侧支循环受不同的个体影响而具体形成情况更复杂，有可能需要设置更多的PLD进行扫描，以得到更准确的脑血流数据。

2.2 评估缺血半暗带（ischemic penumbra，IP）

一般来说，IP的CBF＜20 mL/(100 g·min)，指梗死核心区周围缺血性脑组织，其电活动中止，但保持正常的离子平衡和结构上的完整，如果得到血流再灌注，该组织可能存活下来。临床上抢救AIS患者主要就是为了尽可能挽救IP，所及快速评估IP至关重要。在ASL尚未普及之前，评估IP临床上常用的方法有CT灌注、DSC灌注，但以上两个方法均是需要注入对比剂，有可能会造成急性肾衰或肾纤维化的危险，而ASL无需注入对比剂就能评估IP的优点，备受推崇。在ASL上评估IP主要是灌注-扩散不匹配（PDM）法:多个研究表明ASL低灌注区/DWI高信号区与DSC-TTP低灌注/DWI高信号区在评估IP高度一致[9-10]。但Nael K等[9]表明以Tmax＞6 s作为参考，ASL会高估低灌注区范围，即高估IP，究其原因主要还是选择PLD时间小于ATT导致标记血液未能完全到达相应的脑组织，引起低灌注区扩大；另外PDM在研究IP目前尚存在质疑，Nagaraja N等[11]认为在早期DWI高信号区如果得到及时治疗，部分病灶会依然会得到挽救，表明DWI高信号区除了梗死核心区外，尚有部分可挽救的组织，即IP；Purushotham A等[12]研究表明，表观弥散系数（ADC）≤6.20×10－4mm2/s是将DWI病变区内真正的梗死核心与IP分离出来的最佳阈值。总体上来说，PDM在评估IP上是可行的，但仍需进一步完善。

2.3 侧支循环、IP、梗死核心相关性

对于侧支循环良好的AIS患者，临床上在做DSA检查时发现侧支循环形成逆向血流对缺血区进行供血，但DSA并不能区分梗死核心区与IP，为此许多学者对此进行了研究。基于CTA联合CTP多项研究中侧支循环、IP、梗死核心的三者关系中发现，良好的侧支循环有更小的梗死核心和更大的不匹配率[13-15]。Vagal A等[13]认为侧支循环与有着更大的IP相关，但Nannoni S等[14]则认为与IP缺乏相关性，对于侧支循环与IP相关性不同的观点，尚需更大样本进一步研究；周建国等[16]应用ASL技术认为在良好侧支循环与更小的梗死核心，但依然缺乏与IP的相关性研究。可见侧支循环与梗死核心区、IP之间相关性研究很少用到ASL技术等进行研究，值得临床进一步研究。

2.4 出血转化(hemorrhagic transformation，HT)的预测和评估

脑梗死后进行溶栓后最主要的风险是HT，其产生的机制是血脑屏障（BBB）破坏和脑血流自身调节功能的受损。Niibo T等[17]发现在梗死发生后未经治疗前，认为ASL的局部高灌注即充血性病变(HLs)，将HT定义为患侧相对健侧血流≥1.4，HLs能预测且定位HT和BBB破坏，如果脑梗死后HLs没有进一步BBB破坏及HT，且位于梗死周围，则为侧支循环；国内外学者对梗死后溶栓或取栓再灌注均做了相关研究，表明再灌注后ASL的局部高灌注是HT的可靠标志，提示出现HT的概率增加，相当的一部分在做ASL检查时已经出现HT，所以并不能说明再灌注后ASL的局部高灌注与HT的因果关系[18-19]。Lu SS等[20]在再灌注并随访研究中，认为局部高灌注与良好的临床预后有关，虽然比低灌注组有着更大概率出现HT（63.9%vs 50.0%），差异无统计学意义（P=0.327），有可能是研究样本太小导致。所以对于梗死后无论治疗前后在出现ASL灌注图上现局部高灌注，可提示临床在治疗上要避免进一步的扩容或抗凝等治疗，对于临床在治疗方案上有着极大的指导意义。以上对于ASL局部高灌注对于患者的预后研究还需更大样本进行验证。

2.5 评估动脉闭塞

动脉闭塞常导致AIS的发生。McCullough-Hicks ME等[21]研究表明，以MRA作为金标准，ASL、GRE在评估大血管闭塞（LVO）中灵敏度分别为0.83、0.67（P=0.001），若以DSA作为金标准，灵敏性分别为0.80、0.64（P=0.009），表明ASL在评估LVO显著高于GRE；Morofuji Y[22]评估血管闭塞中，以DSA作为金标准，ASL上的近动脉内征（IAS）评估对血管闭塞灵敏性和特异性分别为82.8%和100.0%（k=0.92；95%CI0.76～1.00）和远端IAS评估侧支循环灵敏性和特异性分别为96.7%和50.0%（k=0.78；95%CI 0.38～1.00），可见ASL的近远端IAS对血管闭塞与侧支循环的诊断提供很好的影像学征像。从中看出ASL在一定程度上可取代MRA，为AIS患者减少做MRA检查的时间，有着重要意义。但也有其局限性，即远端闭塞的血管和与侧支循环容易混淆，使诊断准确率下降。

3 小结

3D-ASL作为一项无创的磁共振新技术，显著的优势是无创、准确、定量测量脑组织的血流，并在评估AIS的侧支循环、出血转化、动脉闭塞、缺血半暗带均取得了一定的进展，但也存在一些不足，如容易受到PLD的影响。随着对ASL技术的不断探索，近年来也出现了众多ASL新技术：选择ASL MRA技术可以不依赖ATT，而且对远端侧支循环显示得更好，4D-ASL MRA则有更高的空间和时间分辨率，但其产生的数据量过大，后处理复杂，用时久，限制了其在临床上大范围的应用。因此在临床上积极开展3D-ASL检查，为临床对于脑梗死患者制订个体化、精准化治疗以及评价脑梗死患者预后提供客观、无创、可视化的指标，在诊断脑梗死及预测急性脑梗死患者预后具有广阔的临床应用前景。