徐晓晗，曹际斌，孙文阁，李松柏

（中国医科大学附属第一医院放射科，辽宁 沈阳 110001）

缺血性脑血管病（Ischemic cerebral vascular disease，ICVD）是脑血管疾病中的重要组成部分，主要包括短暂性脑缺血发作（TIA）和脑梗死。由于有脑循环储备力（CCR）的调节，脑组织早期发生缺血时脑血流量变化不明显；而当CCR 失代偿时，神经元突触传递首先发生衰竭，继而细胞膜泵发生衰竭，脑组织发生了不可逆的损害[1]。在脑缺血早期，通过使用影像学的检查方法发现脑血流灌注的异常改变，为临床的诊断及治疗提供依据，提高治疗效果及改善预后[2]。

动脉自旋标记成像（ASL）是利用动脉血中的质子作为内源性、可自由扩散的示踪剂进行颅脑灌注的技术，随着近年来磁共振三维动脉自旋标记灌注成像（3D ASL）技术的发展，图像质量、成像范围、成像速度都有了很大的提高，越来越多的应用于临床工作中。临床上最为普及的ASL 技术是使用一个反转恢复时间（TI）的单一TI ASL 技术，TI 值常规选择2 200 ms 左右。因为正常颈部动脉标识2 200 ms左右大部分被标识的脑动脉血流到达脑部。但是，受检者有个体差异，特别是在有脑血管基础病变时，这种差异可能更大。故本研究应用多组TI 值对缺血性脑血管病患者进行3D ASL 灌注成像检查,以确定采用多反转恢复时间的3D ASL 应用于ICVD 脑灌注情况的临床应用价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象

回顾性分析我院2020 年6—12 月临床诊断为ICVD 且缺血区域在大脑前循环供血区的患者45例，男34例，女11例，年龄39～80岁，平均（60.89±9.60）岁。其中脑梗死患者19例，TIA 26 例。本研究经我院伦理委员会批准，所有患者检查前签署知情同意书。

患者入组标准：患者均为近期急性发病，①脑梗死：在弥散加权成像上可见弥散受限高信号梗死区。②TIA：一过性或短暂性、局灶性脑或视网膜功能障碍，发病24 h 内症状完全缓解，不遗留神经功能缺损症状和体征，影像学检查无责任病灶。在3 组TI值的3D ASL 扫描的CBF 灌注图像上，至少有一组TI 值的CBF 灌注图像上肉眼可见明确的低灌注区。两组患者在常规MRI 均无颅内出血、颅内占位病变、研究病变侧无明显陈旧病灶。无颅脑手术史。既往史中未记录脑血管病发作历史，临床发病过程、症状符合脑血管病典型表现。

1.2 检查方法

仪器设备：使用佳能Vantage Titan 3.0T 磁共振成像系统，头颅矩阵线圈。扫描时取仰卧位。嘱患者尽可能减少头部运动，患者头部两侧进行软物填充，来减少扫描过程中移动造成的伪影。所有患者行常规颅脑磁共振扫描、弥散加权成像及三组反转时间的3D ASL 序列检查。

MRI 常规扫描：首先扫描轴位T1WI（TR/TE：1 800 ms/15 ms），T2WI（TR/TE：5 000 ms/120 ms），T2WI FLAIR（TR/TE：8 000 ms/136 ms）。扫描18层，层厚6 mm。矢状位T1WI（TR/TE：2 100 ms/10 ms），扫描16层，层厚5 mm。

DWI：TR：3 700 ms，TE：90 ms，b=1 000。扫描18层，层厚6 mm。

3D ASL 扫描：TR：6 ms，TE：2.1 ms，视野：250 mm×250 mm，激励次数：6。TI 分别为1 800 ms、2 200 ms、2 600 ms 进行3 次3D ASL 扫描，扫描范围覆盖大脑和小脑。扫描时间分别为163 s、199 s、235 s。

图像处理方法：扫描结束后，运用佳能Vantage Titan 3.0T 主机配置的M-power 软件进行ASL 后处理及数据的测量。

脑梗死组：利用后处理工具，结合DWI 图像弥散受限高信号区，在DWI 最大弥散受限高信号区的层面，尽量划取高信号区域为感兴趣区（ROI），同一患者在三组不同TI 值的3D ASL 扫描的CBF 灌注图像上取相同位置绘出相同面积、相同形状的ROI。分别测出患侧的TI 值等于1 800 ms、2 200 ms 和2 600 ms 的局部脑血流量并取最大值为CBFmax，最小值为CBFmin，TI=2 200 ms 时的局部脑血流量为CBF2200。

TIA 组：利用后处理工具，在肉眼可见的最大面积低灌注区域层面，划取低灌注区域为ROI，同一患者在上述3 个TI 值测得的CBF 灌注图像上绘制相同位置、相同面积、相同形状的ROI。分别测出患侧，即脑组织低灌注改变一侧局部脑血流量并取最大值为CBFmax，最小值为CBFmin，TI=2 200 ms 时的局部脑血流量为CBF2200。

1.3 统计学方法

2 结果

在3D ASL 扫描中，统计CBFmax、CBFmin在3 组TI 值的3D ASL 序列中出现的例数，及出现例数占总患者数的百分比见表1。结果显示脑梗死组与TIA 组CBFmax、CBFmin并没有只出现在某一组中，而是在三组中均有出现，分布较分散。

表1 CBFmax、CBFmin 在3D ASL 扫描中各TI 值下出现的例数及占总患者数的百分比（n=45）

比较脑梗死组和TIA 组单TI CBF2200及多TI CBFmax、CBFmin值，结果见表2。两组间CBFmin没有统计学差异，CBF2200、CBFmax有统计学差异，脑梗死组的CBF 值更小。

表2 脑梗死组与TIA 组3D ASL CBF 值的比较（mL/（min·100 g））

脑卒中根据发病时间可分为：超早期（发病≤6 h）、早期（发病＞6～72 h）、急性晚期（发病＞72 h～1周）、恢复期（发病＞1 周～6 月）。本实验以此为依据，排除发病时间＞7 d 的患者，将发病时间按照≤3 d和＞3～7 d 分组，分为急性早期、急性晚期，分别对脑梗死组患者、TIA 组患者的CBF2200、CBFmax、CBFmin进行比较，结果见表3。脑梗死组患者急性早期、急性晚期组间CBFmax有统计学差异，急性晚期脑梗死患者CBFmax更大。TIA 组患者急性早期、急性晚期组间CBFmin有统计学差异，急性早期CBFmin值更小。

表3 不同发病时间脑梗死组、TIA 组3D ASL CBF2200、CBFmax、CBFmin 值比较（mL/（min·100 g））

3 讨论

研究颅脑灌注最早的影像学方法为核医学成像，逐渐发展到CT 灌注、MRI 灌注。磁共振灌注成像属于功能性成像方法，它能够定量的测量出脑血流灌注情况，对脑组织血流灌注异常很敏感。主要包括两种类型：基于外源性钆对比剂的灌注MRI 和非对比剂灌注MRI。其中外源性钆对比剂灌注MRI 包括采用动态增强MRI（DCE-MRI）和动态磁敏感对比MRI（DSC-MRI）。通过团注外源性钆对比剂，如Gd-DTPA，动态分析对比剂从血管内渗透进入血管外细胞外间隙（EES）的分布状况，利用时间-信号曲线动态分析对比剂从血管内渗透进入EES 的信号改变，并拟合药代动力学模型进而获得血管通透性的定量参数，如容积转移常数（Ktrans）、血管外细胞外容积分数（Ve）、血浆容积分数（Vp）、平均通过时间（MTT）、达峰时间（TTP）、局部脑血流量（rCBF）、局部脑血容量（rCBV）。与外源性对比剂灌注MRI 的灌注不同，非对比剂灌注MR 成像是利用磁场改变血液中水分子的磁化矢量，使其成为“内源性对比剂”。通过监测血流中带有磁化标签的水分子在微血管内外的迁移过程评估微血管通透性。常用非对比剂灌注MRI 包括动脉自旋标记（ASL）、体素内不相干运动（IVIM）和化学交换饱和转移（CEST）成像技术[3]。DCE-MRI、DSC-MRI 需要注射外源性对比剂，有发生过敏反应及肾源性系统性纤维化的风险，钆的脑沉积风险[4]。而ASL 不需要注射外源性对比剂，不存在使用对比剂的各种风险，重复性高[5-6]，且因为ASL是利用动脉血中的水分子作为示踪剂，水分子是可以自由穿过血脑屏障，受血脑屏障影响较少，能够更真实的反应脑组织的灌注情况，在临床诊断中更具优势。ASL 技术与PET、SPECT、CTP、DCE-MRI、DSC-MRI 测得的数据具有高度的一致性[7-11]。本研究采用的是3D ASL 技术，与2D ASL 相比，3D ASL 不仅减少了图像的失真[12]，还提高了图像的质量、信噪比，使得灌注对比结果更加可靠，能够更敏感的发现脑组织血流的灌注异常[13]。

图1 男，55 岁。言语不清、左下肢活动不灵3 d。临床诊断急性脑梗死。图1a～1f 分别为T2WI、FLAIR、DWI、ASL 灌注图（TI 分别为1 800 ms、2 200 ms、2 600 ms）。图1a～1c 示右侧胼胝体斑片状近期梗死灶，经后处理后，梗死区在TI=2 600 ms 时CBF 值最大，灌注图上显示图1f 梗死区低灌注程度小于图1d，1e。Figure 1.A 55-year-old male.Unclear speech and poor activity of left lower limb for a week.Clinical diagnosis was acute cerebral infarction.Figures 1a～1f: T2WI,FLAIR,DWI and ASL perfusion diagrams respectively(TI values are 1800ms,2200ms and 2600ms respectively).Figures 1a～1c showed patchy recent infarcts in the right corpus callosum.After post -processing,the CBF value in the infarcted area was the largest when TI=2 600 ms.The perfusion diagrams showed that the degree of low perfusion in the infarcted area in Figure 1f was less than that in Figure 1d,1e.

被标记的动脉血经过一段时间到达毛细血管网，然后被采集得到标记图像。标记信号从标记层面到采集层面的时间间隔即为TI，而TI 是可调的参数之一[14]。但在实际工作中，由于每个患者的血管情况不同，TI 的选择是经验性的，由于这种不确定性，导致CBF 的定量出现偏差，会造成对CBF 值的低估[15]。动脉到达时间（ATT）是指受试者被标记层面动脉血液流动到ROI 所在组织（如脑组织）脑血管的通过时间。最理想的情况是将TI 设置略长于患者的最长ATT值，使被标记的血液在图像采集前完全达到目标组织[16]，但是不同患者间，甚至同一患者的不同脑区之间或者不同生理病理状态下的ATT 值都可能不同，因此多TI ASL 可以获得更加准确的脑血流灌注信息[17-19]。所以为了减少这种对于CBF值的低估，本实验对患者进行了3 组TI 值的3D ASL 扫描，得到3 组CBF 值取最大值为CBFmax，我们认为CBFmax是3 个TI 值下的CBF 中最为接近真实的脑血流量的。临床上最为普及的ASL 技术是使用一个TI 的单TI ASL 技术，TI 值常规选择2 200 ms左右，因为正常颈部动脉标识2 200 ms 左右大部分被标识的脑动脉血流到达脑部，我们测得TI=2 200 ms时的局部脑血流量为CBF2200。根据以往的经验，我们认为较短的TI 可以反映责任血管的情况，如血管的粗细、路径的长短，而较长的TI 更能反映灌注的真实结果[20]，在我们的研究中，无论是脑梗死组，还是TIA组，CBFmax、CBFmin值均可出现在3 组TI 值的3D ASL 扫描中任一组中，并且出现的频率比较分散，而不是CBFmax出现在长TI组，CBFmin出现在短TI组，这可能与每个患者的个体差异、脑血管基础情况相关。

根据表2 我们发现，脑梗死组与TIA 组CBF2200、CBFmax有统计学差异，脑梗死组CBF 低于TIA组，说明脑梗死的供血血管病变更严重，造成脑灌注持续异常，而TIA 一般为一过性脑供血不足，当血压升高时，脑灌注恢复，症状即缓解。而CBFmin没有统计学差异，CBFmin是多TI ASL 中最小的CBF值，它并不能反映真实的脑血流量。

根据发病时间分组，脑梗死组发病急性早期和急性晚期之间只有CBFmax值有统计学意义，脑梗死患者急性早期由于责任血管的突发梗塞，造成梗死区域脑血流量的急剧下降，而随着时间的推移，侧支循环逐步形成，使得脑血流量渐渐恢复。而TIA组患者，急性早期与急性晚期之间的CBFmax值没有统计学差异，TIA 是一过性或短暂性的脑灌注下降，当血压升高脑灌注很快恢复；但是CBFmin有统计学差异，尽管CBFmin不能反映真实脑血流量，但是可以敏感的发现患者脑内低灌注区的存在（图2d），在TI=1 800 ms时，双侧大脑半卵圆中心脑血流量未见明显差异，但当TI=2 600 ms 时（图2f），右侧半卵圆中心脑血流量明显低于健侧，能够更敏感的发现TIA低灌注区，为TIA 的诊断提供影像学支持。脑梗死与TIA 同属缺血性脑血管病，并且TIA 发生后会增加近期发生脑梗死的风险[21]，多TI 3D ASL 可以更加准确敏感的检出TIA 脑灌注变化，为临床治疗提供更多信息。

本研究的局限性：本研究样本量偏小；受检者有个体差异，尤其可能存在基础血管病变，这个问题并没有纳入考虑；与其他的灌注成像技术相比，ASL 只有一个CBF 灌注参数，另外由于TIA 患者常规头磁共振图像上没有明确病灶，仅凭ASL 灌注伪彩图手工测量CBF值，有可能存在偏差。

缺血性脑血管病的患者由于血流动力学的改变，单TI ASL 无法准确评估CBF，使用多TI ASL能得到更接近真实脑血流量的CBF 值。另外，多TI ASL 也只有一个灌注参数CBF，不能全面反映脑血流动力学的更加敏感的其他参数。近年来，利用multi-phase TI 采集的CBF 数据，制成动态CBF 曲线，得到血流到达时间（BAT）等新方法的应用[22]，也会给这方面的研究带来新的可能。

综上所述，多TI 3D ASL 比单TI 3D ASL 能更加敏感地发现ICVD 的脑灌注异常，可以更加准确地反映缺血性脑血管病的脑灌注情况，为临床早期发现、尽早治疗、改善预后提供更多帮助。