1.动脉自旋标记技术的原理
动脉自旋标记技术(arterialspinlabeling,ASL)是一项无创的检测脑灌注的磁共振成像技术,它根据示踪剂从血管内向组织间隙自由扩散的理论假设,利用磁性标记的动脉血内水质子流入成像层面和组织交换产生的信号降低进行成像,对标记前后的成像进行减影分析,从而得到脑血流量(cerebralbloodflow,CBF)的定性、定量图。ASL可以显示自大动脉至毛细血管水平的灌注情况。需注意的是,由于血液水质子的标记是质子磁矩的反转,磁化矢量降低,所以标记图像的信号强度是下降的。因此,最终获取的图像是通过对照图像减去标记图像。
根据标记方法的不同,ASL可以分为:脉冲法动脉自旋标记(pulsedarterialspinlabeling,PASL)、连续法动脉自旋标记(continuousarterialspinlabeling,CASL)和准连续动脉自旋标记(pseudocontinuousarterialspinlabeling,pCASL)。
2.动脉自旋标记技术的技术要点
2.1标记和采集图像之间的延迟时间
如前所述,ASL技术在施加标记脉冲和采集图像之间采用一个延迟时间,以便允许被标记的动脉血液中的水分子流入成像区域中的目标组织。这个延迟时间降低了定量灌注对运输时间变化的敏感性。描述这种延迟的术语对于pCASL和PASL是不同的。对于pCASL,将脉冲序列结束和图像采集之间的时间称为标记后延迟时间(postlabelingdelay,PLD)。对于PASL,标记脉冲几乎是瞬时的,将施加脉冲到图像采集的时间称为反转时间(inversiontime,TI)。
根据我们的成像目的,可以设置不同的PLD或TI时间,同时这也使得脑血流量的定量出现偏差。对于脑血管病的病人,由于血流动力学发生改变,单个PLD经常无法准确评估CBF,所以经常使用多个PLD。
2.2背景抑制(backgroundsuppression,BS)
在灰质中,每秒钟灌注用大约1%的脑组织中的水代替流入的血液。因此,ASL测量中两秒钟推注的被标记的血液只能干扰典型脑体素中约2%的磁化强度。背景抑制技术利用空间选择性饱和和反转脉冲相结合的方法,可以显著改善信噪比。
3.ASL在脑血管疾病中的应用
脑血管疾病具有致残率高和病死率高的特点,是引起中老年人死亡和致残的主要疾病。脑血管病多伴有脑灌注的异常,通常采用动态磁敏感对比增强MRI来定量脑血流量,但是该方法需要快速注射对比剂,且为有创检查。ASL技术能够无创性定量CBF,并且具有操作简便、容易重复等优势,所以ASL在脑血管疾病中具有较好的应用价值。
3.1ASL在颅内动脉狭窄-闭塞性疾病中的应用
颅内动脉狭窄-闭塞性疾病常伴随脑血流动力学的障碍和脑血流量的降低,从而引起脑缺血的临床症状。大多数ASL研究表明,动脉运输时间的不确定性是CBF测量误差的主要来源,在一些动脉狭窄或闭塞的病人中,由于动脉运输时间比正常人长,单一延迟时间可能使得CBF被低估。Bokkers等对14例症状性的颈内动脉闭塞的患者利用13个TI的PASL技术和HOPET进行成像,结果发现,PET和ASL-MRI均显示ICA闭塞同侧半球大脑中动脉灰质的脑血流量明显降低,用ASL-MRI测量的灰质平均的脑血流量比用PET测量的更高。他们认为,多个TI的ASL-MRI能够描绘颈内动脉闭塞患者中脑血流量低的区域。
Bookers等研究发现,在症状性的颈内动脉狭窄的患者中,主要脑动脉流域的血管扩张能力可以通过ASLMR成像在脑组织水平上可视化和量化。Lou等利用两个PLD的3DpCASL技术对81例(其中有症状者49例,无症状者32例)单侧大脑中动脉中重度狭窄的患者进行研究,结果表明,与有症状的患者相比,在两个PLD的3DpCASL上,无症状患者有着更强大的侧枝灌注。
3.2ASL在脑卒中的应用
脑卒中是一种发病率、致残率较高的常见病,