徐慧敏，劉穎，袁慧書

血管選擇性動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)研究進(jìn)展及臨床應(yīng)用

徐慧敏，劉穎，袁慧書*

作者單位：北京大學(xué)第三醫(yī)院放射科，北京，100191

了解單支腦供血?jiǎng)用}的精確灌注區(qū)域?qū)υ\斷和治療多種腦血管疾病具有重要意義。血管選擇性動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)(territorial-ASL；t-ASL)在動(dòng)脈自旋標(biāo)記基礎(chǔ)上，附加針對(duì)性的血管選擇技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單支血管的選擇性標(biāo)記，進(jìn)而獲得腦灌注區(qū)域分布圖像。且鑒于t-ASL具有無(wú)需對(duì)比劑、無(wú)電離輻射的優(yōu)點(diǎn)，因此，該技術(shù)具有非常廣泛的應(yīng)用前景。作者介紹了t-ASL的技術(shù)原理及研究進(jìn)展，并且對(duì)基于該技術(shù)的臨床應(yīng)用進(jìn)行了歸納總結(jié)。

血管選擇性動(dòng)脈自旋標(biāo)記；腦灌注區(qū)域成像

腦灌注成像對(duì)于了解多種顱腦疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程、指導(dǎo)臨床治療方案的制訂意義重大。目前，基于核醫(yī)學(xué)、CT、MRI等技術(shù)的腦灌注成像方法較多，在臨床應(yīng)用中各有優(yōu)勢(shì)。然而，這些方法僅能進(jìn)行全腦灌注成像。在一些特定情況下，如判斷中風(fēng)病灶的責(zé)任血管，單支血管供血區(qū)域成像對(duì)于臨床工作具有重要的指導(dǎo)意義。

為了實(shí)現(xiàn)單支血管供血區(qū)域的可視化，目前，臨床上最常用的方法是數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)[1]。然而，DSA檢查是有創(chuàng)性的，電離輻射劑量大，且顯示的是腦血管樹(shù)分布而非腦血流灌注，并不能對(duì)供血區(qū)域血流量進(jìn)行量化。同時(shí)，由于對(duì)比劑須借助高壓注射器推入，致使顱內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)改變，導(dǎo)致了腦血管樹(shù)分布的評(píng)估錯(cuò)誤[2]。

血管選擇性動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)(territorial arterial spin labeling，t-ASL)是一種能顯示單支血管供血區(qū)域的磁共振技術(shù)，具有無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射的特點(diǎn)，且能夠在不改變血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的情況下反映血流量，近年來(lái)發(fā)展迅速。因此，筆者對(duì)t-ASL技術(shù)原理、研究進(jìn)展及其臨床應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 ASL及t-ASL技術(shù)原理

動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)是一種利用體內(nèi)動(dòng)脈血中水分子作為內(nèi)源性示蹤劑的無(wú)創(chuàng)性MR灌注成像技術(shù)[3]。它在成像層面近端對(duì)動(dòng)脈血中水分子進(jìn)行標(biāo)記，經(jīng)過(guò)一定延遲時(shí)間，在成像層面采集標(biāo)記圖像，然后與同一層面未標(biāo)記圖像進(jìn)行減影得到灌注圖像。根據(jù)血液反轉(zhuǎn)標(biāo)記方法不同，ASL技術(shù)主要分為三類：脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記(pulsed arterial spin-labelling，PASL)、連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記(continuous arterial spin labeling，CASL)和偽連續(xù)動(dòng)脈自旋標(biāo)記(pseudo-continuous arterial spin labeling，pCASL)。t-ASL是在ASL基礎(chǔ)上通過(guò)不同技術(shù)方法對(duì)單支血管進(jìn)行選擇標(biāo)記，以得到顯示不同供血血管的灌注區(qū)域分布圖像，是在CASL、PASL、pCASL成像技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的[4]。

2 t-ASL技術(shù)進(jìn)展

2.1 基于CASL原理的t-ASL技術(shù)

CASL技術(shù)使用連續(xù)脈沖標(biāo)記感興趣層面近端一個(gè)較薄層面內(nèi)的血液，標(biāo)記平面薄，能夠減少對(duì)運(yùn)動(dòng)的敏感性，因此，信噪比高。但是該技術(shù)對(duì)設(shè)備要求高，需要額外線圈，且受檢者的能量吸收率高，目前臨床應(yīng)用較少[5]。

1994年，Detre等[6]首次通過(guò)改變標(biāo)記平面角度，利用一個(gè)斜平面來(lái)標(biāo)記左側(cè)或右側(cè)腦供血?jiǎng)用}來(lái)獲得腦半球的血流灌注圖像，然而這種方法并不能區(qū)分單支動(dòng)脈的灌注范圍。Zhang等[7]利用一個(gè)額外的表面線圈首次實(shí)現(xiàn)了單支動(dòng)脈的選擇性標(biāo)記。這種線圈針對(duì)表面血管，且體積小，可以實(shí)現(xiàn)血管選擇。但該方法僅能對(duì)位于表面較淺位置的頸總動(dòng)脈進(jìn)行選擇，且易受鄰近血管污染，因此該方法的應(yīng)用受到了限制。

2.2 基 于PASL原理的t-ASL技術(shù)

PASL使用多個(gè)短脈沖標(biāo)記成像層面近端的一個(gè)較厚層面內(nèi)的血液。技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是硬件需求低，操作簡(jiǎn)便，且受檢者能量吸收率較低、組織磁化轉(zhuǎn)移效應(yīng)較小。缺點(diǎn)是PASL覆蓋范圍小，信噪比低[5]。

Davis等[8]利用PASL技術(shù)開(kāi)發(fā)了使用二維鉛筆束脈沖進(jìn)行標(biāo)記的2D 脈沖法。這種方法需要標(biāo)記平行于成像層面的頸內(nèi)動(dòng)脈虹吸段，技術(shù)難度高；同時(shí)有效標(biāo)記長(zhǎng)度一般僅為2.5 cm，信噪比低。因此不能在有限時(shí)間內(nèi)得到一幅清晰的灌注圖像。

Hendrikse等提出依據(jù)磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)顯示的腦血管解剖結(jié)構(gòu)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)標(biāo)記體來(lái)實(shí)現(xiàn)單支血管選擇。這種方法最大的問(wèn)題是只限制了血管選擇方向上標(biāo)記體的層數(shù)，而其他兩個(gè)方向是無(wú)限延伸的，這樣就會(huì)導(dǎo)致標(biāo)記板與成像層面相交。因此需要使用WET飽和性方案在標(biāo)記同時(shí)對(duì)成像層面進(jìn)行預(yù)飽和以避免偽影形成[9]，也就意味著該方法不能對(duì)Willis環(huán)以上水平的動(dòng)脈進(jìn)行標(biāo)記。同時(shí)，由于血管走行區(qū)域彼此鄰近，這種方法易受鄰近血管的污染。此外，這種選擇性PASL方法需要對(duì)每個(gè)標(biāo)記體進(jìn)行規(guī)劃，非常耗時(shí)，因此，多名學(xué)者嘗試?yán)秒p血管標(biāo)記計(jì)劃、使用一個(gè)共同的控制像等方法，加快掃描速度[10-11]。

2.3 基于pCASL原理的t-ASL技術(shù)

pCASL技術(shù)通過(guò)切換梯度場(chǎng)和多個(gè)短脈沖組合實(shí)現(xiàn) CASL 長(zhǎng)脈沖效果，常規(guī)MRI設(shè)備即可使用，不需要專用線圈，操作簡(jiǎn)便。pCASL綜合了PASL技術(shù)的高標(biāo)記效率和CASL技術(shù)的高信噪比，已成為目前最為推薦使用的ASL技術(shù)[3，4]。目前最常用的兩種t-ASL技術(shù)都基于pCASL技術(shù)：血管編碼動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)(vessel encoded ASL，VE-ASL)和超選擇性動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)(superselective ASL，ss-ASL)[12]。

VE-ASL是通過(guò)在標(biāo)記層面施加額外橫向梯度場(chǎng)，改變同一層面內(nèi)不同位置的標(biāo)記效率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同腦供血?jiǎng)用}的選擇，進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)清晰的腦血流分布圖像[13]。VE-ASL最突出的優(yōu)勢(shì)是具有相對(duì)較高的時(shí)間效率，它可以同時(shí)對(duì)多支血管進(jìn)行選擇，通常在3.5～5.0 min內(nèi)即可一次性獲得多支血管的腦血流分布圖像。同時(shí)，利用VEASL來(lái)也可以實(shí)現(xiàn)Willis環(huán)以上水平的動(dòng)脈選擇性標(biāo)記[14]。自動(dòng)化VE-ASL (planning-free VE-ASL)的誕生使其標(biāo)記規(guī)劃也變得非常簡(jiǎn)單，不再需要額外MRA圖像進(jìn)行規(guī)劃，只需要把標(biāo)記平面置于成像層面下方，且與成像層面平行、頸內(nèi)動(dòng)脈和椎動(dòng)脈走行相垂直的位置即可。這種方法已被證實(shí)具有很高的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性[15]。與其他t-ASL技術(shù)相比，VE-ASL最大的缺點(diǎn)是圖像后處理非常復(fù)雜。選擇性標(biāo)記動(dòng)脈的同時(shí)，還需要以相同參數(shù)獲得一幅非選擇性全腦灌注圖，然后將獲得的不同血管編碼圖像與全腦灌注圖像相比較。假定同一支血管的灌注區(qū)域內(nèi)的各體素具有相同的供血分?jǐn)?shù)，隨后可以利用不同的技術(shù)(如k均值聚類法和貝葉斯框架)將這些相同區(qū)域提取出來(lái)。因?yàn)檠芫幋a過(guò)程中標(biāo)記效率是不斷變化的，VE-ASL灌注圖是不可以直接進(jìn)行量化。當(dāng)需要進(jìn)行腦血流定量測(cè)定，建議增加一個(gè)非選擇性pCASL序列[4]。

ss-ASL通過(guò)施加垂直于標(biāo)記層面的、隨時(shí)間變化的梯度，產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)記焦點(diǎn)，置于感興趣動(dòng)脈而實(shí)現(xiàn)單支動(dòng)脈的選擇性標(biāo)記[16]。ss-ASL的優(yōu)點(diǎn)是即使在標(biāo)記血管與周圍血管非常鄰近的情況下，依然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)記血管的精確選擇。早期研究已經(jīng)使用ss-ASL實(shí)現(xiàn)對(duì)Willis環(huán)水平上方的直徑約為1.2 mm、與周圍鄰近血管間隔5.0 mm的小動(dòng)脈進(jìn)行標(biāo)記[15]。ss-ASL的缺點(diǎn)是需要一個(gè)額外MRA對(duì)每支血管做掃描前規(guī)劃，使該技術(shù)掃描時(shí)間間隔較長(zhǎng)，對(duì)患者運(yùn)動(dòng)敏感。同時(shí)由于要分別對(duì)每支血管進(jìn)行掃描，成像時(shí)間較長(zhǎng)，使得它多應(yīng)用于感興趣血管較少的情況下。現(xiàn)階段多個(gè)研究嘗試?yán)秒p血管標(biāo)記計(jì)劃、使用一個(gè)共同控制像等方法來(lái)對(duì)ss-ASL進(jìn)行提速，使其具有良好的應(yīng)用價(jià)值[17-18]。

3 t-ASL的臨床應(yīng)用

3.1 正常腦血流分布及常見(jiàn)變異

顱腦主要供血?jiǎng)用}是頸內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)和椎基底動(dòng)脈系統(tǒng)，進(jìn)入顱內(nèi)后再分為雙側(cè)大腦前動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈和大腦后動(dòng)脈。前交通動(dòng)脈在雙側(cè)大腦前動(dòng)脈之間形成側(cè)支循環(huán)通路，后交通動(dòng)脈則是溝通前循環(huán)和后循環(huán)之間的主要側(cè)支循環(huán)途徑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，健康受試者的大腦總血流量平均約為600 ml/min，其中雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)各占40%，椎基底動(dòng)脈系統(tǒng)占20%[19]。

1874年Duret等[20]首次繪制出詳細(xì)的顱腦血管供血區(qū)域圖譜以闡釋顱內(nèi)血流分布狀況。隨后有大量研究表明，腦血管供血區(qū)域變異非常廣泛[21-22]，且很大程度上是由于Willis環(huán)結(jié)構(gòu)變異引起的。Krabbe-Hartkamp等[22]采用3D-TOF MRA技術(shù)對(duì)健康人群的Willis環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大樣本研究，發(fā)現(xiàn)僅有約42%的受試者具有完整的Willis環(huán)。而在眾多的Willis環(huán)解剖變異類型中，對(duì)腦主要?jiǎng)用}灌注區(qū)域影響最大的變異主要有兩種：(1)胚胎型大腦后動(dòng)脈，即至少一側(cè)大腦后動(dòng)脈(主要)經(jīng)后交通動(dòng)脈由同側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈發(fā)出，其發(fā)生率約為32%；(2)一側(cè)大腦前動(dòng)脈A1段發(fā)育不全或缺如，此時(shí)，雙側(cè)大腦前動(dòng)脈均由一側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈供血，發(fā)生率約為5%。Hendrikse等[19]和Van Laar等[23]利用t-ASL方法證實(shí)了上述Willis環(huán)的解剖變異會(huì)導(dǎo)致雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈及基底動(dòng)脈的供血量及供血區(qū)域發(fā)生明顯變化。此外，在腦實(shí)質(zhì)深部，不同動(dòng)脈的灌注區(qū)域也存在很大的變異。變異最明顯的是丘腦核團(tuán)——通常由頸內(nèi)動(dòng)脈和后交通動(dòng)脈共同參與供血，而尾狀核的血液供應(yīng)是來(lái)自于同側(cè)還是對(duì)側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈則取決于Heubner返動(dòng)脈的起源與走行[24]。隨后利用t-ASL技術(shù)研究基底節(jié)區(qū)及丘腦的腦血流分布，發(fā)現(xiàn)在胚胎型大腦后動(dòng)脈人群中，丘腦完全由同側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈供血，而在A1段發(fā)育不全或缺如的人群中，尾狀核的供血更多來(lái)源于對(duì)側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈[25]。

Kansagra等[26]利用VE-ASL方法對(duì)雙側(cè)椎動(dòng)脈進(jìn)行選擇性標(biāo)記，得到雙側(cè)椎動(dòng)脈供血區(qū)域分布圖像，發(fā)現(xiàn)雙側(cè)椎動(dòng)脈供血分布高度可變，并且左、右側(cè)椎動(dòng)脈的血液在基底動(dòng)脈中并不是完全混合，它們分別有各自獨(dú)特的供血區(qū)域。Hartkamp等[27]利用ss-ASL方法選擇性標(biāo)記雙側(cè)椎動(dòng)脈，由于小腦后下動(dòng)脈(posterior inferior cerebellar artery，PICA)均起自同側(cè)椎動(dòng)脈遠(yuǎn)端，同側(cè)椎動(dòng)脈灌注區(qū)域圖像中均缺失對(duì)側(cè)PICA的灌注區(qū)域，因此可以將一側(cè)PICA供血的小腦灌注區(qū)域從雙側(cè)椎動(dòng)脈混合的混合灌注區(qū)域中分離開(kāi)來(lái)。在未來(lái)，這種方法可能有助于更準(zhǔn)確地對(duì)小腦梗死原因進(jìn)行分類。

3.2 急性與亞急性腦卒中

腦卒中是一種高致死率的疾病，需要可靠的方法來(lái)評(píng)估梗死面積、位置和嚴(yán)重程度，以便及時(shí)指導(dǎo)臨床制訂合理有效的治療方案。血栓栓塞和血流動(dòng)力學(xué)損害在短暫性腦缺血發(fā)作和腦卒中發(fā)作中起著重要的作用。

有關(guān)缺血性卒中或者短暫性缺血性腦發(fā)作的治療指南中指出，患者應(yīng)該在發(fā)病2周之內(nèi)得到有效的血運(yùn)重建治療——通過(guò)藥物溶栓或手術(shù)方法去除大動(dòng)脈栓子的方式來(lái)解除栓塞[28]。因此，確定癥狀區(qū)域的責(zé)任血管對(duì)于治療方案的制訂非常重要。目前，臨床醫(yī)師主要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)圖譜來(lái)判斷導(dǎo)致梗死灶的栓子來(lái)源——來(lái)自于哪支腦供血?jiǎng)用}。然而，腦供血血管灌注區(qū)存在變異，當(dāng)合并腦血管疾病時(shí)變異會(huì)變得更加復(fù)雜。近期，有研究將t-ASL血管區(qū)域成像與利用標(biāo)準(zhǔn)圖譜確定梗死灶責(zé)任血管的傳統(tǒng)方法(MRI結(jié)合MRA)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)約10%邊緣帶腦梗死被誤認(rèn)為由于單支動(dòng)脈堵塞而引起的皮質(zhì)梗死，而約8%的皮質(zhì)梗死的責(zé)任血管判斷失誤[29]。利用t-ASL可以更加清晰地顯示每支腦主要供血?jiǎng)用}的血流分布，因而可以更精確地識(shí)別栓子來(lái)源并且鑒別邊緣帶梗死和單支血管栓塞所致的皮質(zhì)梗死[30]，這對(duì)于指導(dǎo)臨床治療方案的制訂具有不可忽視的作用。

目前，t-ASL尚未用于急性腦卒中發(fā)作的最初幾小時(shí)內(nèi)，因其在急性發(fā)作期一旦明確診斷后要盡快接受治療，很難額外再延長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行t-ASL成像?？s短t-ASL的成像時(shí)間，同時(shí)保持足夠的信號(hào)強(qiáng)度，可能會(huì)使t-ASL在將來(lái)的急性腦卒中患者檢查中得到應(yīng)用[4]。

3.3 腦供血?jiǎng)用}狹窄閉塞性疾病

既往研究證實(shí)，除血栓栓塞外，由腦供血?jiǎng)用}狹窄閉塞引起的腦血流供應(yīng)不足也是引發(fā)短暫性腦缺血發(fā)作或腦卒中的重要原因之一[31]。在這種情況下，缺血事件多是由于經(jīng)Willis環(huán)形成的一級(jí)側(cè)支循環(huán)或通過(guò)軟腦膜動(dòng)脈、眼動(dòng)脈形成的二級(jí)側(cè)支循環(huán)等代償能力缺失所致[32]。因此，評(píng)價(jià)顱內(nèi)側(cè)支循環(huán)開(kāi)放程度及腦血流供應(yīng)狀況對(duì)早期預(yù)測(cè)缺血事件的發(fā)生發(fā)展具有重要意義。盡管DSA、經(jīng)顱彩色多普勒超聲、CT或MR血管成像技術(shù)均可以判斷有無(wú)側(cè)支循環(huán)形成，但它們均不能評(píng)價(jià)側(cè)支循環(huán)對(duì)血流灌注的真正影響程度。

Chng等[33]以DSA作為參考標(biāo)準(zhǔn)，使用t-ASL技術(shù)評(píng)估慢性腦血管疾病患者的側(cè)支循環(huán)代償程度時(shí)，提示t-ASL技術(shù)與DSA具有良好的一致性。t-ASL技術(shù)已被用于在血流灌注層面上反映顱外動(dòng)脈狹窄閉塞對(duì)腦血流分布狀況及血流灌注量的影響，證實(shí)病變側(cè)大腦中動(dòng)脈灌注區(qū)域的腦血流量通常會(huì)明顯低于對(duì)側(cè)的相應(yīng)區(qū)域[34]。van Laar等[35]利用t-ASL方法對(duì)單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞患者腦供血?jiǎng)用}血流分布狀況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)閉塞側(cè)大腦中動(dòng)脈的灌注區(qū)域主要由基底動(dòng)脈側(cè)支血流供應(yīng)，而大腦前動(dòng)脈灌注區(qū)域則主要依賴于對(duì)側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈側(cè)支血流提供。隨后，他們利用相同方法對(duì)單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞患者的同側(cè)頸外動(dòng)脈進(jìn)行選擇性標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)頸外動(dòng)脈對(duì)同側(cè)閉塞頸內(nèi)動(dòng)脈灌注區(qū)域亦有較強(qiáng)的代償功能。約有60%的患者存在頸外動(dòng)脈的側(cè)支血流供應(yīng)大腦前、中動(dòng)脈供血區(qū)域[36]。

t-ASL還可用于監(jiān)測(cè)頸動(dòng)脈狹窄閉塞疾病的治療效果。頸動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù)或顱外–顱內(nèi)動(dòng)脈搭橋手術(shù)是治療頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄閉塞疾病的常用方法。多個(gè)研究證實(shí)利用t-ASL監(jiān)測(cè)手術(shù)前后腦血流灌注范圍及腦血流量的改變比單純依靠狹窄程度的變化來(lái)評(píng)估手術(shù)價(jià)值及患者預(yù)后更加可靠[34，37]。

3.4 顱內(nèi)血管畸形

顱內(nèi)動(dòng)靜脈畸形(arteriovenous malformation，AVM)是由一支或幾支彎曲擴(kuò)張的動(dòng)脈和靜脈直接相通而形成血管團(tuán)。其臨床癥狀以自發(fā)性腦出血為主。畸形血管切除術(shù)為AVM最合理的治療方案，術(shù)前應(yīng)明確主要的供血?jiǎng)用}和引流靜脈的數(shù)目、部位、來(lái)源、大小和對(duì)側(cè)參與供血的情況。DSA是目前公認(rèn)的診斷標(biāo)準(zhǔn)，但該檢查是有創(chuàng)有輻射的。t-ASL的出現(xiàn)為AVM提供了一個(gè)新的無(wú)創(chuàng)的術(shù)前檢查手段。Kukuk等[38]和Yu等[39]分別利用選擇性PASL、VE-ASL技術(shù)評(píng)價(jià)不同腦供血?jiǎng)用}(雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈和椎動(dòng)脈)對(duì)AVM畸形血管團(tuán)的供血貢獻(xiàn)，并以DSA作為參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)均具有良好的一致性。超選擇性ASL方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顱內(nèi)單支細(xì)小動(dòng)脈的選擇性標(biāo)記，從而確定AVM的供血血管，并可以區(qū)分單獨(dú)AVM供血?jiǎng)用}及腦組織供血?jiǎng)用}，這對(duì)于制訂治療方案、手術(shù)規(guī)劃以及治療監(jiān)測(cè)都是非常重要的[40-41]。

煙霧病又名Moyamoya病，是一組以雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈末端或Willis環(huán)主要分支血管起始部慢性進(jìn)行性狹窄、閉塞，繼發(fā)腦底廣泛側(cè)支循環(huán)形成為特征的疾病[42]。其臨床癥狀主要表現(xiàn)為缺血性腦卒中，患者可以通過(guò)顱內(nèi)外動(dòng)脈搭橋手術(shù)實(shí)現(xiàn)顱內(nèi)血運(yùn)重建的目的。Saida等[43]利用t-ASL實(shí)現(xiàn)了對(duì)顱內(nèi)外動(dòng)脈搭橋術(shù)后顱外顳淺動(dòng)脈血流灌注范圍的監(jiān)測(cè)，對(duì)預(yù)測(cè)患者預(yù)后具有重要價(jià)值。

3.5 其他應(yīng)用

t-ASL還可用于判斷腦腫瘤的供血?jiǎng)用}，從而為神經(jīng)外科醫(yī)師提供良好的術(shù)前信息[44]。此外，t-ASL還可以用于腦功能方面研究：Mutsaerts等[45]利用VE-ASL方法對(duì)健康老年志愿者的腦血流分布圖像進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)雙側(cè)腦血流分布不對(duì)稱程度與記憶功能減退的程度呈正相關(guān)，相關(guān)性較腦萎縮、腦白質(zhì)脫髓鞘變性等更加顯著。

4 總結(jié)

t-ASL技術(shù)是一種可以無(wú)創(chuàng)觀察單支腦供血?jiǎng)用}灌注區(qū)域的新興MRI技術(shù)。從最初只能選擇性標(biāo)記雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈到實(shí)現(xiàn)椎基底動(dòng)脈的標(biāo)記，再到可以利用超選擇性t-ASL實(shí)現(xiàn)對(duì)顱內(nèi)單支小動(dòng)脈選擇性標(biāo)記，t-ASL技術(shù)發(fā)展迅速、現(xiàn)已較為成熟。在臨床應(yīng)用上，t-ASL對(duì)于監(jiān)測(cè)腦血流分布及變異、預(yù)測(cè)諸多腦血管疾病進(jìn)展以及指導(dǎo)臨床決策制定方面都有重要的價(jià)值。此外，鑒于t-ASL具有無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)在某些方面存在替代DSA檢查的潛在實(shí)力。但是，t-ASL尚存在技術(shù)原理較難、成像時(shí)間較長(zhǎng)以及成像規(guī)劃、后處理較復(fù)雜等缺陷，因此，阻礙了其在臨床中推廣應(yīng)用。筆者通過(guò)對(duì)t-ASL技術(shù)的發(fā)展過(guò)程、不同技術(shù)原理及臨床應(yīng)用進(jìn)行歸納總結(jié)，旨在幫助更多的放射科醫(yī)師和其他相關(guān)臨床醫(yī)師更好地理解該項(xiàng)技術(shù)，并能更容易地利用它指導(dǎo)臨床工作。

[References]

[1] Henderson RD, Eliasziw M, Fox AJ, et al. Angiographically de fined collateral circulation and risk of stroke in patients with severe carotid artery stenosis. North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial (NASCET) Group. Stroke, 2000, 31(1):128-132.

[2] Bendszus M, Koltzenburg M, Burger R, et al. Silent embolism in diagnostic cerebral angiography and neurointerventional procedures:a prospective study. Lancet, 1999, 354(9190): 1594-1597.

[3] Alsop DC, Detre JA, Golay X, et al. Recommended implementation of arterial spin-labeled perfusion MRI for clinical applications: A consensus of the ISMRM perfusion study group and the European consortium for ASL in dementia. Magn Reson Med, 2015, 73(1):102-116.

[4] Hartkamp NS, Petersen ET, De Vis JB, et al. Mapping of cerebral perfusion territories using territorial arterial spin labeling: techniques and clinical application. NMR Biomed, 2013, 26(8): 901-912.

[5] Luo HL, Huang L. Arterial spin labeling: advances and its application in ischemic cerebrovascular disease. Int J Med Radiol, 2014, 37(1):58-62羅海龍, 黃力. 動(dòng)脈自旋標(biāo)記的新進(jìn)展及其在缺血性腦血管病的應(yīng)用. 國(guó)際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志, 2014, 37(1): 58-62.

[6] Detre JA, Zhang W, Roberts DA, et al. Tissue specific perfusion imaging using arterial spin labeling. NMR Biomed, 1994, 7(1-2): 75-82.

[7] Zhang W, Silva AC, Williams DS, et al. NMR measurement of perfusion using arterial spin labeling without saturation of macromolecular spins. . Magn Reson Med, 1995, 33(3): 370-376.

[8] Davies NP, Jezzard P. Selective arterial spin labeling (SASL):perfusion territory mapping of selected feeding arteries tagged using two-dimensional radiofrequency pulses. Magn Reson Med, 2003,49(6): 1133-1142.

[9] Golay X, Petersen ET, Hui F. Pulsed star labeling of arterial regions(PULSAR): a robust regional perfusion technique for high field imaging. Magn Reson Med, 2005, 53(1): 15-21.

[10] Gunther M. Efficient visualization of vascular territories in the human brain by cycled arterial spin labeling MRI. Magn Reson Med,2006, 56(3): 671-675.

[11] Kamano H, Yoshiura T, Hiwatashi A, et al. Accelerated territorial arterial spin labeling based on shared rotating control acquisition: an observer study for validation. Neuroradiology, 2012, 54(1): 65-71.

[12] Hartkamp NS, Helle M, Chappell MA, et al. Validation of planningfree vessel-encoded pseudo-continuous arterial spin labeling MR imaging as territorial-ASL strategy by comparison to super-selective p-CASL MRI. Magn Reson Med, 2014, 71(6): 2059-2070.

[13] Wong EC. Vessel-encoded arterial spin-labeling using pseudocontinuous tagging. Magn Reson Med, 2007, 58(6):1086-1091.

[14] Wong EC, Guo J. Blind detection of vascular sources and territories using random vessel encoded arterial spin labeling. MAGMA, 2012,25(2): 95-101.

[15] Gevers S, Bokkers RP, Hendrikse J, et al. Robustness and reproducibility of flow territories defined by planning-free vesselencoded pseudocontinuous arterial spin-labeling. AJNR Am J Neuroradiol, 2012, 33(2): E21-25.

[16] Helle M, Norris DG, Rufer S, et al. Superselective pseudocontinuous arterial spin labeling. Magn Reson Med, 2010, 64(3): 777-786.

[17] Helle M, Rufer S, van Osch MJ, et al. Selective multivessel labeling approach for perfusion territory imaging in pseudo-continuous arterial spin labeling. Magn Reson Med, 2012, 68(1): 214-219.

[18] Lindner T, Larsen N, Jansen O, et al. Accelerated visualization of selected intracranial arteries by cycled super-selective arterial spin labeling. MAGMA, 2016, 29(6): 843-852.

[19] Hendrikse J, van der Zwan A, Ramos LM, et al. Altered flow territories after extracranial-intracranial bypass surgery.Neurosurgery, 2005, 57(3): 486-494.

[20] Duret H. Recherches anatomiques sur la circulation de l’enchephale.Arch Physiol Norm Pathol, 1874, (6-9): 316-353.

[21] Van der Zwan A, Hillen B, Tulleken CA, et al. Variability of the territories of the major cerebral arteries. J Neurosurg, 1992, 77(6):927-940.

[22] Krabbe-Hartkamp MJ, van der Grond J, de Leeuw FE, et al. Circle of Willis: morphologic variation on three-dimensional time-of- flight MR angiograms. Radiology, 1998, 207(1): 103-111.

[23] Van Laar PJ, Hendrikse J, Golay X, et al. In vivo flow territory mapping of major brain feeding arteries. Neuroimage, 2006, 29(1):136-144.

[24] Cosson A, Tatu L, Vuillier F, et al. Arterial vascularization of the human thalamus: extra-parenchymal arterial groups. Surg Radiol Anat, 2003, 25(5-6): 408-415.

[25] Hendrikse J, Petersen ET, Chng SM, et al. Distribution of cerebral blood flow in the nucleus caudatus, nucleus lentiformis, and thalamus: a study of territorial arterial spin-labeling MR imaging.Radiology, 2010, 254(3): 867-875.

[26] Kansagra AP, Wong EC. Quantitative assessment of mixed cerebral vascular territory supply with vessel encoded arterial spin labeling MRI. Stroke, 2008, 39(11): 2980-2985.

[27] Hartkamp NS, De Cocker LJ, Helle M, et al. In vivo visualization of the PICA perfusion territory with super-selective pseudo-continuous arterial spin labeling MRI. Neuroimage, 2013, 83: 58-65.

[28] Rothwell PM, Eliasziw M, Gutnikov SA, et al. Endarterectomy for symptomatic carotid stenosis in relation to clinical subgroups and timing of surgery. Lancet, 2004, 363(9413): 915-924.

[29] Hartkamp NS, Hendrikse J, De Cocker LJ, et al. Misinterpretation of ischaemic infarct location in relationship to the cerebrovascular territories. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2016, 87(10):1084-1090.

[30] Hendrikse J, Petersen ET, van Laar PJ, et al. Cerebral border zones between distal end branches of intracranial arteries: MR imaging.Radiology, 2008, 246(2): 572-580.

[31] Caplan LR, Hennerici M. Impaired clearance of emboli (washout) is an important link between hypoperfusion, embolism, and ischemic stroke. Arch Neurol, 1998, 55(11): 1475-1482.

[32] Liebeskind DS. Collateral circulation. Stroke, 2003, 34(9):2279-2284.

[33] Chng SM, Petersen ET, Zimine I, et al. Territorial arterial spin labeling in the assessment of collateral circulation: comparison with digital subtraction angiography. Stroke, 2008, 39(12): 3248-3254.

[34] Jones CE, Wolf RL, Detre JA, et al. Structural MRI of carotid artery atherosclerotic lesion burden and characterization of hemispheric cerebral blood flow before and after carotid endarterectomy. NMR Biomed, 2006, 19(2): 198-208.

[35] Van Laar PJ, Hendrikse J, Klijn CJ, et al. Symptomatic carotid artery occlusion: flow territories of major brain-feeding arteries. Radiology,2007, 242(2): 526-534.

[36] Van Laar PJ, van der Grond J, Bremmer JP, et al. Assessment of the contribution of the external carotid artery to brain perfusion in patients with internal carotid artery occlusion. Stroke, 2008, 39(11):3003-3008.

[37] Golay X, Hendrikse J, Van Der Grond J. Application of regional perfusion imaging to extra-intracranial bypass surgery and severe stenoses. J Neuroradiol, 2005, 32(5): 321-324.

[38] Kukuk GM, Hadizadeh DR, Bostr?m A, et al. Cerebral arteriovenous malformations at 3.0 T: intraindividual comparative study of 4D-MRA in combination with selective arterial spin labeling and digital subtraction angiography. 2010, Invest Radiol, 2010, 45(3):126-132.

[39] Yu SL, Wang R, Wang R, et al. Accuracy of vessel-encoded pseudocontinuous arterial spin-labeling in identi fication of feeding arteries in patients with intracranial arteriovenous malformations.AJNR Am J Neuroradiol, 2014, 35(1): 65-71.

[40] Helle MJ, Norris D, Rüfer S, et al. Superselective MR-angiography based on pseudo-continuous arterial spin labeling and first applications in AVM patients. Montreal: Proceedings of the 19th Annual Meeting ISMRM, 2011: 364.

[41] Helle M, Rufer S, van Osch MJ, et al. Superselective arterial spin labeling applied for flow territory mapping in various cerebrovascular diseases. J Magn Reson Imaging, 2013, 38(2): 496-503.

[42] Qiao PG, Han C, Zuo ZW, et al. The MRI features of ischemic lesions of adult moyamoya disease patients in different stage. Chin J Magn Reson Imaging, 2015, 6(12): 893-897.喬鵬崗，韓聰，左智煒，等. 成人煙霧病患者不同分期腦內(nèi)缺血性病變MRI特點(diǎn). 磁共振成像, 2015, 6(12): 893-897.

[43] Saida T, Masumoto T, Nakai Y, et al. Moyamoya disease: evaluation of postoperative revascularization using multiphase selective arterial spin labeling MRI. J Comput Assist Tomogr, 2012, 36(1):143-149.

[44] Helle JO, Nabavi A, Norris D, et al. Presurgical assessment of the feeding vasculature in extra-axial tumors with superselective arterial spin labeling. Montreal: Proceedings of the 19th Annual Meeting ISMRM, 2011: 2429.

[45] Mutsaerts HJ, van Dalen JW, Heijtel DF, et al. Cerebral Perfusion Measurements in Elderly with Hypertension Using Arterial Spin Labeling. PLoS One, 2015, 10(8): e0133717.

Technical advances and clinical applications of territorial arterial spin labeling

XU Hui-min, LIU Ying, YUAN Hui-shu*

Department of Radiology, Peking University Third Hospital, Beijing 100191, China
*>Yuan HS, E-mail: huishuy@sina.com

To know the exact cerebral perfusion territory supplied by individual cerebral artery is of great significance to the diagnosis and treatment of many cerebrovascular diseases. On the basis of arterial spin labeling MRI techniques,territorial arterial spin labeling (t-ASL) using different technology methods to selectively label individual cerebral artery and then to obtain the cerebral perfusion territories mapping. Besides, since t-ASL has the advantages of no contrast agents and non-ionizing radiation, it has wide application foreground. This review provides an overview of the development and different technical principles of territorial ASL techniques, and summarizes its clinical applications.

Territorial arterial spin labeling; Cerebral perfusion territories

Received 10 Jan 2017, Accepted 6 Apr 2017

袁慧書，E-mail：huishuy@sina.com

2017-01-10

接受日期：2017-04-06

R445.2

A

10.12015/issn.1674-8034.2017.05.012

徐慧敏, 劉穎, 袁慧書. 血管選擇性動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)研究進(jìn)展及臨床應(yīng)用.磁共振成像, 2017, 8(5): 378-383.