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摘要：近年随着磁共振各种新技术的迅速发展，使得无创在体探究脑组织微循环灌注、微循环结构及脑功能改变成为可能。动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）作为新兴磁共振功能成像方法之一，因无需打药、能定量测量、可重复检查等优势，现已成为探究脑组织病理、生理状态下血流动力学改变的重要功能成像方法。本文就ASL技术的基本原理、发展及在中枢神经系统的应用和研究现状予以综述。
关键词：动脉自旋标记；中枢神经系统；研究现状
本文引用格式：高雅,鲍海华.磁共振ASL技术在中枢神经系统的应用及研究现状[J].世界最新医学信息文摘,2019,19(61):55,57.
1ASL的基本原理及分类
1.1ASL的基本原理
ASL最早于1992年由John A detre[1]提出，它是一种采用射频脉冲来标记动脉血中可自由扩散的水分子的新型MR灌注成像技术，一般只需要采集两组图像：标记像和控制像。标记像是采用反转脉冲对流入的动脉血标记；控制像是在同一层面进行2次反转标记，效果相对于没有标记。然后用标记像减去控制像，经过多次采集取平均值后便可获得脑组织血流信息。
1.2ASL的分类
目前ASL根据标记方式不同可分为3种：连续式动脉自旋标记（continuous arterial spin labeling，CASL）、脉冲式动脉自旋标记（pulsed arterial spin labeling，PASL）和流速选择动脉自旋标记（velocity-selective arterial spin labeling，VSASL），后者由于尚不成熟，未广泛用于临床。CASL结合层面选择梯度场，使用较长的连续射频脉冲对动脉血标记，所得图像信噪比高，但组织磁化传递效应大，射频能量沉积多，且需要专用线圈，多局限于研究机构使用。PASL使用多个短射频脉冲，采用容积标记方式高效标记动脉血的水分子，不需要专用线圈，磁化传递效应小，能量沉积少，临床应用相对广泛，但所得图像信噪比低；其次容积标记的选择应当适中，目前推荐标记厚度为15-20cm，标记位置为距离成像区域下缘1-2cm[2]。伪连续性动脉自旋标记（pCASL）是由前两种衍生而来，通过连串的短脉冲组合和切换梯度场同时实现了CASL和PASL的优点，为目前最受推崇的技术。研究表明，PCASL比PASL的信噪比提高50%，比CASL的标记效率提高12%[3]，且可重复性好[4]。
2ASL的发展
2.1三维动脉自旋标记（3D-ASL）
最初，ASL是基于回波平面成像序列信号采集的2D成像，磁敏感伪影和运动伪影大，所得图像信噪比低。后来基于快速自旋回波信号读取、采用螺旋K空间采集，同时添加背景抑制和头动自动校正技术的3 D-ASL序列的出现，成功解决了上述问题，其信号定位更精确，采集速度更快，成像范围更广，所得图像更优质。
2.2区域性动脉自旋标记（territory arterial spin labeling，TASL）
TASL又称选择式动脉自旋标记（selective arterial spin labeling，SASL）、血管编码动脉自旋标记（vessel encoded arterial spin labeling，VEASL），它以CASL、PASL或pCASL为基础，通过对一支或多支感兴趣动脉标记，可展现每支供血动脉的脑灌注区域，并定量测量相应区域的脑血流量。此外，VEASL技术还可用于ASL-MRA的成像，研究[5]表明其显示血管效果类似甚至优于3D-TOF-MRA，可显示远端的小血管。近年，GE公司还推出了一种新的血管成像方法4D TRANCE，即采用非打药的4D-ASL做多相位的血管动态成像，无创、简单、可动态显示血管供血情况及分布，但目前尚未广泛用于临床。
2.3多反转时间动脉自旋标记（mTI-ASL）
施加反转标记脉冲到采集图像的时间在PASL用反转时间（TI）表示，在CASL和pCASL中叫做标记后延迟（PLD）。TI或PLD的选择对于ASL的成像结果有着很大的影响，目前临床应用中多只设置一个PLD或单TI（sTI），且需要根据扫描个体的不同进行调整。mTI-ASL是在常规ASL基础上设置多个TI，可以同时获得脑血流（CBF）和动脉时间（ATT）两个参数，从而获得最佳TI，对CBF的评估更加准确，且能反应侧枝代偿信息[6]。
3ASL在中枢神经系统的应用及研究现状
3.1探究生理状态下的脑血流
彭秀华[7]利用ASL技术探究年龄、性别等因素对人脑血流量的影响，将63例健康体检者以60岁为界分为两组，发现脑血流量随年龄增加而减小，不同脑区的血流量存在差异，而女性的全脑血流量高于男性，同时也表明ASL可以反映脑灌注情况。通过对正常人的脑组织微循环灌注的了解，我们可以利用ASL技术对处于代偿期的脑血流动力学发生改变的患者进行筛查，从而预防疾病的发生。刘文佳[8]用3D-pCASL技术探究高原低压缺氧环境下脑血流量的变化，发现平原人快速进入高原后，脑血流量会有一定程度的增加，当对高原缺氧环境产生适应后，其脑血流量会逐渐降低至低于平原脑血流量水平。通过该研究我们对高海拔低氧环境下脑血流改变的有了更深地认识，对进一步探讨脑组织适应高海拔缺氧环境的过程、脑灌注、脑功能发生改变的机制等具有重要意义，同时也可为高原病的研究提供一种新的方法。
3.2在中枢神经系统疾病中的应用
3.2.1脑肿瘤分级
胶质瘤是脑内最常见的肿瘤，级别越高，肿瘤血供越丰富，恶性程度越高。常规平扫及增强扫描可以依据肿瘤强化幅度、侵袭程度作出定性判断，但不能显示肿瘤内部的灌注情况，因此很难准确分级，而ASL可以通过显示肿瘤的异常灌注区来清晰显示肿瘤侵袭范围，且能通过定量测量病变区的血流值反映肿瘤的生长特性。林园凯等[9]对24例不同级别的胶质瘤患者术前行3D-pCASL检查进行分析，结果显示高级别胶质瘤实性区域表现为明显高灌注，低级别胶质瘤肿瘤实性区域表现为稍高、等或稍低灌注，高级别胶质瘤肿瘤组平均TBF(肿瘤最大血流量)和平均CBF均明显高于低级别胶质瘤组，说明ASL技术可以对胶质瘤进行分级。杨双[10]在对mTI-ASL在脑星形细胞瘤中的价值做了较为系统地研究后，表明mTI-ASL技术能够得到更为准确的CBF值，不仅可以评估组织血流量灌注情况，还能检测时间灌注变化，是一种较为可靠的灌注成像方法，将mTI-ASL与传统MR结合可以显著提高星型细胞瘤的分级准确率。
3.2.2脑血管病
缺血性脑血管病变是由于脑组织缺血缺氧而出现一系列临床症状，通常表现为头痛、头晕，重者偏瘫、失语、肢体障碍，如若不及早干预则可发生不可逆性脑损害。常规影像学检查往往只能显示病变的范围，无法了解病变区内部的微循环情况，还有部分早期病变容易漏诊，而灌注成像则可弥补上述缺陷，可及早发现病变区的低灌注并定量分析是否存在缺血半暗带，为临床治疗提供更多的信息。ASL技术因其安全、无创、无需注射对比剂、可重复检查等优势现已广泛用于缺血性脑血管病变的早期诊断、预后评估、疗效评价与病情监测等多个方面。脑梗塞和短暂性脑缺血发作（Transient ischemic attack，TIA）是两种较常见的缺血性脑血管病变，研究[11]表明40%的TIA患者可发展为脑梗死，若及早发现并给予干预治疗，则脑梗死发病率可减少80%，因此早期诊断十分重要。有学者[12]对24例TIA患者做双时相ASL检查，发现3 D-ASL较DWI检查率高，且短PLD（1525 ms）较长PLD（2525 ms）更敏感。黄理金[13]对88例缺血性脑血管病患者分别行3D-pCASL、3D-TOF-MRA和DSA检查，得出在对缺血性脑血管疾病的血管评估中，pCASL与DSA有着较高的吻合度，比3D-TOF-MRA高。
3.3其他
线粒体脑肌病伴高乳酸血症和脑卒中样发作（Mitochondrialencephalopathy with lactic acidosis and stroke-like episodes，MELAS）综合征是线粒体基因或细胞核基因突变导致线粒体结构和功能异常，引起神经元和神经胶质细胞的线粒体呼吸链缺陷和氧化磷酸化障碍，ATP生成减少造成多器官能量供应障碍，以脑和肌肉损害最严重。在常规头颅MR中的表现与急性脑梗塞很难鉴别，然而MELAS病在ASL中表现为高灌注[14]，而急性脑梗塞表现为低灌注，因此ASL可用于二者的鉴别诊断。此外，还有不少学者利用探索痴呆、认知障碍患者的脑微循环改变情况以及糖尿病脑损害等[15-16]的研究。
综上，ASL技术因其独有的优势已在中枢神经系统中得到广泛的应用及认可，随着相关技术的不断发展与完善，ASL将会应用到其他系统，有着更为广阔的前景。
参考文献
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