ISMRM科研专刊多期动脉自旋标记成
多期动脉自旋标记成像技术评估单侧大脑中动脉狭窄患者脑灌注缺损状况
闫爽1，钱天翼2，张莉3，JosefPfeuffer4，李明利1，彭斌3，金征宇1
1北京协和医学院，医院，放射科
2SiemensHealthcare,MRCollaborationsNEAsia,Beijing,China
3北京协和医学院，医院，神内科
4SiemensHealthcare,ApplicationDevelopment,Erlangen,Germany
研究目的：动脉自旋标记（ASL）技术是一种非侵入性评估脑血流量的影像学成像技术，近年来逐渐应用于脑血管疾病灌注缺损状况的评估。先前研究表明，多期的ASL成像技术（mTI-ASL）与标准的单期ASL技术相比，通过同时测得准确的脑血流量（CBF）和标记信号到达时间（BAT），能够更好地实现对神经胶质瘤血流量的测量以及对神经胶质瘤级别的判定[1]。在本研究中，研究者利用mTI-ASL技术对单侧大脑中动脉狭窄的患者进行研究，以期评估通过该技术得到的结果参数在测量病患者灌注状况方面的效用，同时希望得到有短暂性脑缺血发作（TIA）及既往脑梗(CI)等不同症状的该病患者灌注缺损的不同特点及模式。
研究方法：研究纳入12名单侧大脑中动脉重度狭窄（狭窄程度70%）及闭塞的患者，入组后其血管狭窄程度通过MRA检查进行确认。其中六名受试者既往发生过TIA(其中4名男性,年龄56-70岁)，六名发生过CI(其中6名男性，年龄52-66岁)。所有图像数据均采集自西门子公司MAGNETOMSkyra3T核磁扫描机。mTI-ASL图像采集所用的原型序列参数如下：TR/TE=/22ms,层厚=4mm,层数为24层,FOV=×mm2,分辨率=3.4x3.4×4.0mm3，脉冲标记时长=ms，序列施加16次反转脉冲，采集16期灌注信号数据，时间为从ms至ms（每ms采集一期）,总采集时间=5:09min（含M0期扫描）。通过将16期的灌注信号数据（PWI）代入拟合模型Buxton模型[2]，得到CBF图、BAT图及误差图（CBF=脑血流量，BAT=造影剂到达时间）。同时选取大脑中动脉供血区的一个标准层面[3]，在CBF、BAT及16期灌注图中进行感兴趣区分析（ROI分析），利用ROI分析获得感兴趣区内CBF、BAT及16期中每期灌注强度的平均值。为检测在由拟合模型得到的狭窄侧CBF值高低与该侧16期灌注信号的趋势是否相符，研究者利用健侧CBF值及双侧16期灌注曲线的峰值对狭窄侧CBF值进行了重新计算，得到校正后的CBF值（CBF-C），计算公式如下：CBF-Css=CBF-ns*PWI-ss/PWI-ns（ns=健侧，ss=狭窄侧）。通过配对t检验比较健侧与狭窄侧CBF值的差异，通过Fisher线性判别分析判断仅利用CBF一个参数、CBF和BAT两个参数及校正后的CBF和BAT参数对TIA患者和脑梗患者进行分类的效能。
研究结果：表1列出大脑中动脉供血区内双侧CBF值、校正后的狭窄侧CBF值、及双侧BAT值：CBF-ns,CBF-ss,CBF-Css,BAT-ns及BAT-ss。其中所有病例的狭窄侧BAT值均长于健侧。由拟合模型所得的狭窄侧CBF值与健侧CBF值之间的差异无统计学意义(p=0.)，而校正后的狭窄侧CBF值明显低于由拟合模型所得的狭窄侧CBF值，同时校正后狭窄侧CBF值亦明显低于健侧CBF值，差异有统计学意义(p0.)。图1a所示为其中一位受试者（S12）的CBF图,BAT图，CBF误差图及16期PWI曲线。可以发现由拟合模型得到的CBF图中，受试者狭窄侧呈现明显的高灌注，同时BAT图中可见其BAT明显长于健侧。但由PWI曲线可见，该受试者狭窄侧的确BAT较长，但并未显示明显的高灌注，因此其CBF值实际应低于模型所得。CBF误差图上也可见狭窄侧高信号，提示可能模型所得CBF值存在误差。而校正后的CBF值（CBF-C）明显低于校正前，也明显低于健侧CBF值。而图1.b所示为另一位受试者（S07），其狭窄侧BAT并没用明显的延长，明显短于S12的受试者狭窄侧的BAT值。此时可以发现其校正前及校正后的狭窄侧CBF值均低于健侧，并且校正前后的CBF值也相差无多（相差仅6ml/g/min）。图2是用CBF值、校正后的CBF值及BAT所绘制的散点图，可见无论是TIA患者还是CI患者，其狭窄侧BAT均是长于健侧的，但CI患者的BAT更长；同时狭窄侧的CBF值，尤其是校正后的CBF值，也低于健侧。同时，仅利用CBF一个参数、利用CBF和BAT两个参数及利用校正后的CBF和BAT参数对TIA患者和脑梗患者进行分类的准确性分别为58.3%,，66.7%，和75.0%。
研究结论：当脑血管狭窄患者受试者BAT较长，长于ms时，采用Buxton拟合模型的mTI-ASL序列对其狭窄血管供血区的CBF值进行测量的准确性可能比对健侧（BAT正常）区域的CBF值进行测量时要差。通过ROI分析，得到BAT的信息，同时借助公式帮助进行校正，可以帮助测量结果更为准确。同时误差图也可以帮助检测代入模型所估算的CBF是否准确。同时我们发现TIA患者及CI患者的狭窄侧CBF值均低于健侧，但CI患者的患侧BAT与TIA患者患侧BAT相比更长，提示BAT可能是指示缺血卒中的一个重要参数指标。通过同时获得CBF及BAT值，可以帮助预测缺血性卒中。而由于每个受试BAT都不相同，采用mTI-ASL可以更加准确的测得CBF和BAT值，固定TI会造成不同程度上的CBF低估。当然研究所得假设尚需更大规模队列研究进行验证。
表1.研究所得所有受试者的CBF与BAT值。TIA=短暂脑缺血发作，CI=脑梗塞，CBF=脑血流量,ns=健侧,ss=狭窄侧,C=校正后的,BAT=造影剂到达时间.
图1.S12受试者(a)及S07受试者(b)的CBF图,BAT图，CBF误差图及16期PWI曲线，两名受试者均有脑梗发作史。
图2.(a)未校正的CBF值与BAT值绘制的散点图;(b)校正后的CBF值与BAT值绘制的散点图。
参考文献：
YangS,ZhaoB,WangG,etal.ImprovingtheGradingAccuracyofAstrocyticNeoplasmsNoninvasivelybyCombiningTimingInformationwithCerebralBloodFlow:AMulti-TIArterialSpin-LabelingMRImagingStudy[J].AmericanJournalofNeuroradiology,.
BuxtonRB,FrankLR,WongEC,etal.Ageneralkineticmodelforquantitativeperfusionimagingwitharterialspinlabeling[J].Magneticresonanceinmedicine,,40(3):-.
JinhaoLyu,NingMa,DavidS.Liebeskind,etal.ArterialspinlabelingMagneticResonanceImagingestimationofantegradeandcollateralflowinunilateralmiddlecerebralarterystenosis.Stroke.;47(2):-33.
QuH1,LiJ,ZhaoX,DongK.Factorsaffectingpre-andpost-stenting
