來(lái)源：蔣佩伶,羅天友.ASL技術(shù)基本原理及在血管性認(rèn)知障礙中的研究進(jìn)展[J].磁共振成像,2019(05):393-396.

管性認(rèn)知障礙（vascular cognitive impairment,，VCI）是指由腦血管病危險(xiǎn)因素（高血壓病,、糖尿病、高血脂癥和高同型半胱氨酸血癥等）,、顯性腦血管?。X梗死和腦出血等）及非顯性腦血管病（白質(zhì)疏松和彌漫性腦缺血等）引起的從輕度認(rèn)知功能障礙到癡呆的一組綜合征,，血管性癡呆（vascular dementia,，VD）是其最嚴(yán)重的階段。

VCI患者認(rèn)知功能障礙主要表現(xiàn)為記憶力,、執(zhí)行能力,、視空間能力及注意力等方面的損害。小血管病變是導(dǎo)致VD的最重要原因,，腦的低灌注可能是認(rèn)知功能障礙的初始狀態(tài)和重要原因,，因此腦血流量（cerebral blood flow，CBF）測(cè)量具有重要意義,。

臨床中常用的神經(jīng)心理學(xué)量表,、神經(jīng)電生理和影像學(xué)檢查方法可用于早期VCI患者的評(píng)估。影像學(xué)檢查主要包括CT,、磁共振（結(jié)構(gòu)和功能）成像,、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像（single photon emission computed tomography，SPECT）,、正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（positron emission tomography,，PET）、經(jīng)顱多普勒超聲（transcranial doppler ultrasound,，TCD）等,。其中PET檢查在VCI診斷中價(jià)值較大，但其價(jià)格昂貴,，普及率不高。動(dòng)脈自旋標(biāo)記（arterial spin labeling，ASL）作為功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging,，fMRI）技術(shù)方法之一,，在各階段VCI患者評(píng)估及可疑患者早期篩查方面被認(rèn)為應(yīng)用前景廣闊。

ASL測(cè)得的CBF與PET測(cè)得的腦糖代謝率診斷能力相當(dāng),。ASL檢查無(wú)需外源性對(duì)比劑,，在反映腦部血流灌注信息中時(shí)間分辨率高，而且具有無(wú)創(chuàng),、廉價(jià)及操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)?，F(xiàn)就ASL技術(shù)基本原理及近年來(lái)在VCI中的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1. VCI的分型

目前根據(jù)臨床表現(xiàn)可將VCI分為以下幾個(gè)亞型：血管性非癡呆性認(rèn)知功能障礙（VCI no dementia,，VCIND）,、VD和混合性癡呆（mixed dementia，MD）,。VCIND是VCI中最常見的一個(gè)亞型,，表現(xiàn)為存在至少某一方面（如記憶力、執(zhí)行能力,、視空間能力及注意力等）的認(rèn)知受損,，但其嚴(yán)重程度尚不構(gòu)成VD的診斷標(biāo)準(zhǔn)。

VD又可分為：多發(fā)梗死性VD,、單發(fā)梗死后VD及皮質(zhì)下缺血性VD （subcortical ischemic VD,，SIVD），其中,，SIVD是發(fā)病率最高的一個(gè)亞型,，其病理基礎(chǔ)是小血管嚴(yán)重狹窄和閉塞，導(dǎo)致皮層下白質(zhì)缺血,、多發(fā)性腔隙性腦梗死,、腦萎縮及微出血灶。MD的臨床及病理學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)目前尚不統(tǒng)一,，Wallin等認(rèn)為MD可兼有阿爾茨海默?。╝lzheimer disease，AD）和VD的病理改變和臨床表現(xiàn),。

2. ASL的基本原理

2.1 基本原理

ASL是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種利用血液氫質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑的磁共振灌注加權(quán)成像方法,。其基本原理是利用反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversion recovery，IR）脈沖序列標(biāo)記動(dòng)脈血中的氫質(zhì)子,，其中感興趣層面稱為掃描層面,，而在掃描層面的血流上游，進(jìn)行流入血液標(biāo)記的層面,，即稱為標(biāo)記層面,，通過測(cè)量掃描層面經(jīng)過標(biāo)記和未被標(biāo)記基線圖像之間信號(hào)改變,，經(jīng)計(jì)算獲得定性或定量CBF圖。

流入的動(dòng)脈血流可被連續(xù)或被間斷標(biāo)記,，根據(jù)標(biāo)記方法不同則可分為連續(xù)式ASL（continuous ASL,，CASL）和脈沖式ASL （pulsed ASL，PASL）,。其中CASL是使用連續(xù),、快速反轉(zhuǎn)射頻脈沖對(duì)動(dòng)脈血流進(jìn)行標(biāo)記，具有信噪比高,、成像范圍大等特點(diǎn),，但需較長(zhǎng)時(shí)間的脈沖來(lái)維持磁場(chǎng)方向與磁化方向夾角保持穩(wěn)定，對(duì)硬件設(shè)施要求偏高,，使用受到限制,；而PASL使用較短脈沖對(duì)動(dòng)脈血進(jìn)行高效標(biāo)記，對(duì)設(shè)備要求相對(duì)較低,，操作簡(jiǎn)單,，在臨床上應(yīng)用較多，但脈沖短,、對(duì)脈沖傳輸時(shí)間敏感性高,、信噪比低、灌注均勻性較差及偽影較大等,，是其不足,。

傳統(tǒng)的ASL磁敏感偽影明顯，2D采集使得成像范圍有限,，對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影敏感,。而近年來(lái)開發(fā)的三維偽連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記（3D-pseudo-continuous arterial spin labeling，3D-pCASL）技術(shù),，是通過一連串射頻脈沖來(lái)模擬連續(xù)的反轉(zhuǎn)脈沖,，其保留了傳統(tǒng)ASL （CASL和PASL）的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)利用快速自旋回波的spiral K空間采集技術(shù),，確保能在較短時(shí)間內(nèi)完成上千次的準(zhǔn)連續(xù)式標(biāo)記,，有效克服了運(yùn)動(dòng)偽影，且具較高信噪比,，使用3D采集,，可大范圍全腦容積灌注成像，目前在臨床上已得到廣泛使用,。

2.2 成像關(guān)鍵參數(shù)

從標(biāo)記時(shí)刻到采集圖像時(shí)刻稱為標(biāo)記后延遲時(shí)間（post label delay,，PLD），是ASL成像的關(guān)鍵參數(shù),。動(dòng)脈通過時(shí)間（arterial transit time,，ATT）是指動(dòng)脈血從標(biāo)記層面流動(dòng)到腦組織的時(shí)間,。不同的PLD可對(duì)灌注成像測(cè)量值產(chǎn)生很大影響。當(dāng)PLD小于ATT 時(shí),，采集圖像時(shí)標(biāo)記動(dòng)脈血還尚未到達(dá)成像層面,，所得到CBF值將低估其真實(shí)的灌注值，出現(xiàn)動(dòng)脈通過偽影（arterial transit artifact,，ATA）；當(dāng)PLD大于ATT時(shí),，標(biāo)記后的動(dòng)脈血過度弛豫,，采集到的信號(hào)不足，所得CBF值也將低估其真實(shí)的灌注值,；只有當(dāng)PLD等于ATT時(shí),，所得CBF值才是最準(zhǔn)確的灌注值。

ATT亦受多種因素影響,，如年齡,、不同的腦組織（灰質(zhì)、白質(zhì)）及病理生理狀態(tài)等,。中老年人隨著年齡的增加ATT可能逐漸延長(zhǎng),，因此，推薦不同年齡人群使用不同的PLD,，方可使PLD盡可能與ATT相等,，從而得到最真實(shí)的灌注值。短PLD能早期發(fā)現(xiàn)血液動(dòng)力學(xué)異常,；長(zhǎng)PLD適合年齡大,、血管狀況差者，并能更加真實(shí)反映側(cè)枝循環(huán)代償后的灌注情況,。

胡英等研究表明,，青年人（20～44歲）適用較短PLD，1525 ms最佳,；中老年人（≥45歲）適用較長(zhǎng)PLD,，認(rèn)為3025 ms為最佳PLD。Kaneta等使用PLD 1500 ms和PLD 2500 ms評(píng)估AD患者CBF,，發(fā)現(xiàn)兩者測(cè)得的CBF值與患者認(rèn)知狀況有相似的相關(guān)性,，但其CBF圖像有顯著差異。對(duì)于VCI患者,，有關(guān)ASL檢查最優(yōu)的PLD或者不同PLD之間差別情況的研究尚未報(bào)道,。

2.3 與其他灌注成像方法比較

磁共振動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)灌注加權(quán)成像（dynamic susceptibility contrast enhanced perfusion weighted imaging，DSC-PWI）與CT灌注成像（computed tomography perfusion imaging,，CTPI）都需注射對(duì)比劑,，嚴(yán)重腎功能不全等患者是其禁忌證,；Takahashi等研究發(fā)現(xiàn)，SPECT與ASL對(duì)阿爾茨海默病的診斷效果最為相似,，但SPECT清晰度及空間分辨率差,。Nedelska等研究表明，ASL測(cè)得的CBF與FDG-PET測(cè)得的腦糖代謝率診斷能力相當(dāng),，且費(fèi)用相對(duì)較低,。因而ASL有望替代PET、SPECT等技術(shù)成為認(rèn)知障礙等疾病簡(jiǎn)便易行的診斷方法,。

3. ASL技術(shù)在VCI中的應(yīng)用研究進(jìn)展

3.1 檢測(cè)顱內(nèi)廣泛低灌注

VCI患者存在不同程度顱內(nèi)廣泛低灌注,。皮質(zhì)下VCI（subcortical VCI，SVCI）是VCI患者中以皮質(zhì)下白質(zhì)缺血,、多發(fā)性腔隙性腦梗死等為病理基礎(chǔ)的一種亞型,，Sun等利用ASL技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，SVCI患者雙側(cè)大腦皮層（額,、頂,、顳及枕葉）、基底神經(jīng)節(jié),、丘腦,、島葉、腦干及小腦存在廣泛的低灌注,。輕度認(rèn)知障礙（mild cognitive impairment,，MCI）是介于認(rèn)知功能正常和癡呆之間的過渡階段。MCI在向AD或VD發(fā)展的過程當(dāng)中,，有學(xué)者認(rèn)為腦血流動(dòng)力學(xué)的改變是兩類不同疾病的共同重要原因,。MCI向VD發(fā)展，即是VCIND,。

Dai等利用ASL技術(shù)研究發(fā)現(xiàn),，MCI患者雙側(cè)后扣帶回、左側(cè)頂上小葉,、顳上回及外側(cè)額葉皮質(zhì)CBF值不同程度降低,；而Alexopoulos等研究發(fā)現(xiàn)MCI患者在雙側(cè)頂葉皮層、楔前葉及后扣帶皮層等存在不同程度低灌注,。有研究還發(fā)現(xiàn),，后扣帶回CBF的減少與健康老年人認(rèn)知功能惡化有關(guān)，據(jù)此還可能預(yù)測(cè)輕度認(rèn)知障礙或癡呆的發(fā)展,。此外,，Birdsill等采用ASL技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)AD患者在雙側(cè)扣帶回、楔前葉,、頂葉及下額葉區(qū)等CBF值降低,。

另有研究發(fā)現(xiàn),，AD和VD在血流灌注方面之間是存在差異的，如前扣帶回皮質(zhì)血流灌注降低,，則提示VD的可能性大,。不同研究對(duì)于同類及不同類認(rèn)知障礙患者血流灌注測(cè)量存在差異。出現(xiàn)這些差異可能與癡呆類型不同有關(guān),；而同類認(rèn)知障礙測(cè)量差異可能部分歸因于ASL測(cè)量的混雜因素,，如樣本量相對(duì)較小、被檢者異質(zhì)性,、不同PLD,、操作者主觀差異及部分容積效應(yīng)等，提示未來(lái)ASL應(yīng)用研究應(yīng)增加樣本量等,，并注意潛在混雜因素。

3.2 檢測(cè)可能存在的灌注代償狀態(tài)

在認(rèn)知障礙早期,，一些相關(guān)腦區(qū)通常具有代償能力,，這種代償機(jī)制可以是神經(jīng)活性病理性升高，或者是炎癥分子釋放和血管密度增加以提高區(qū)域CBF灌注,。Ding等對(duì)MCI患者進(jìn)行ASL檢查發(fā)現(xiàn),，雖然患者左側(cè)枕葉、顳葉,、邊緣葉,、右側(cè)楔前葉、雙側(cè)頂葉CBF值不同程度降低,，但其右側(cè)顳葉皮層下區(qū)域,、雙側(cè)額葉CBF值明顯增加。Dai等采用ASL技術(shù)研究發(fā)現(xiàn),，MCI患者表現(xiàn)為雙側(cè)后扣帶回,、左側(cè)頂上小葉、左側(cè)額葉,、左側(cè)顳上回CBF值降低,，但其右前扣帶回、右側(cè)基底節(jié)區(qū)（尾狀核,、殼核,、蒼白球及杏仁體）、左側(cè)海馬及左側(cè)頂下小葉皮質(zhì)CBF值有不同程度增加,。Sierramarcos等采用ASL研究發(fā)現(xiàn),，MCI患者表現(xiàn)為雙側(cè)后扣帶回、楔前葉CBF值降低,，但其左側(cè)海馬,、右側(cè)基底節(jié)區(qū)（尾狀核,、蒼白球及杏仁體）CBF值有所增加。

3.3 低灌注與認(rèn)知障礙程度的相關(guān)性

低灌注可能導(dǎo)致皮層厚度變化,、大腦深部核團(tuán)體積減少,。Thong等研究發(fā)現(xiàn)，SVCI患者額葉皮層明顯變薄,，蒼白球,、殼核及丘腦體積減少。Banerjee等研究認(rèn)為,，腦灌注減少和血管反應(yīng)性減低可能導(dǎo)致神經(jīng)元功能減退,、神經(jīng)膠質(zhì)及神經(jīng)元細(xì)胞死亡和腦體積減少。Sun等研究發(fā)現(xiàn),，與輕度SVCI患者比較,，中度SVCI患者相關(guān)腦區(qū)低灌注更明顯，頂葉和外側(cè)顳葉皮質(zhì)更薄,。

4. 小結(jié)與展望

VCI的概念提出已二十余年,，但治療方法一直未取得突破性進(jìn)展，究其原因還是造成認(rèn)知功能損害神經(jīng)機(jī)制尚未完全闡明,。在認(rèn)知障礙早期,，采用ASL技術(shù)就可測(cè)量其CBF的變化，是檢出存在風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體有價(jià)值的工具,。同時(shí)ASL可監(jiān)測(cè)VCI患者神經(jīng)病理學(xué)改變引起的神經(jīng)活動(dòng)變化,、追蹤疾病進(jìn)展和評(píng)估治療的有效性?？臻g選擇性ASL （標(biāo)準(zhǔn)ASL,、時(shí)間編碼ASL及長(zhǎng)標(biāo)記長(zhǎng)延遲ASL）、非空間選擇的ASL （速度選擇性ASL,、加速度選擇性ASL）,、供血區(qū)ASL等作為目前最新的拓展技術(shù)，其多元化采集灌注信息的特點(diǎn),，在評(píng)價(jià)側(cè)枝循環(huán),，追蹤目標(biāo)血管等方面極具優(yōu)勢(shì)，在探究VCI患者病理生理改變,，評(píng)估VCI進(jìn)展和預(yù)后方面,，必將發(fā)揮越來(lái)越重要的價(jià)值。