缺血性脑血管病最常见的病因是由颅内大动脉狭窄或闭塞引起血流动力学障碍，进而造成脑组织血流灌注减低。目前，三维准连续动脉自旋标记技术(3D pseudo-continuous arterial spin labeling，3D pCASL)已经进入了临床应用阶段^[1]来评价缺血性脑血管病患者的脑灌注水平。该技术在减少图像变形的前提下提高了图像信噪比、保证了图像质量、缩短了扫描时间。以往临床研究建议，对于健康人群，标记延迟时间(post labeling delay，PLD)应设置为1.5 s^[2]。但是，对缺血性脑血管病患者而言，由于动脉传输时间的延长及侧支循环的形成，不同的PLD可能会对血流灌注的评估存在差异。然而，目前关于此方面的报道还较少。因此，笔者选取单侧大脑中动脉(middle cerebral artery，MCA)严重狭窄或闭塞的患者，探讨不同PLD时3D pCASL对脑血流灌注定量分析的差异及其与临床状态的关联性。

1　材料与方法

1.1　一般资料

       回顾性分析2015年5月至2017年5月期间，30例经MRA或CTA诊断为单侧MCA严重狭窄或闭塞的患者。入组标准：(1)具备齐全的颅脑MRI图像资料：T1WI、T2WI、T2 FLAIR、MRA、DWI及3D pCASL；(2)检查前1 h内患者无饮酒、喝咖啡、吸烟以及剧烈运动；(3)所有患者行MRI检查前均未进行溶栓治疗。排除标准：(1)颅脑创伤或术后、患有肿瘤、严重精神疾病、自身免疫性疾病等可能影响患者脑血流量的疾病；(2)影像学检查(MRI或CT)显示脑出血征象；(3)颈动脉狭窄或闭塞；(4)有MR检查禁忌证者，如体内含有心脏起搏器等植入物、妊娠期、幽闭恐惧等。30例患者中，平均年龄(62±13)岁(27~86岁)，女10例，男20例。

1.2　检查方法

       采用美国GE Signa Excite HD 1.5 T超导MRI仪及8通道头颈联合线圈，患者取仰卧位，扫描基线平行于前-后联合连线，行全脑MR扫描。扫描序列包括：MRI常规序列(矢状位和轴位T1WI、轴位T2WI、轴位T2 FLAIR)、三维时间飞跃法磁共振血管成像(three-dimensional time of flight magnetic resonance angiography，3D-TOF-MRA)、轴位扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)、3D pCASL。其中，3D pCASL扫描参数：使用3D螺旋采集准连续脉冲、背景抑制序列扫描，PLD分别为1525 ms、2525 ms(简化为1.5 s和2.5 s)，TR 4546 ms (PLD=1.5 s)，TR 5285 ms (PLD=2.5 s)，TE 10.5 ms，视野24 cm×24 cm，层厚4 mm，层距0 mm；成对的标记图像及控制图像60组，矩阵512×8，反转角111°，激励次数3，扫描时间4 min 29 s。

1.3　病例分组

       将30例患者按照DWI及ADC信号不同，分为2组：DWI图病灶呈明显高信号且ADC图呈明显低信号，记为DWI (+)组；DWI及ADC图信号未见明显异常，记为DWI (-)组。DWI (+)组(n=18)，男12例，女6例，平均年龄为(62±7)岁。DWI (-)组(n=12)，男8例，女4例，平均年龄为(62±18)岁。两组间年龄差异无统计学(t=0.01，P=0.99)。

1.4　图像后处理及数据分析

       将3D pCASL原始数据传至GE ADW 4.6工作站，采用Functool 2软件包进行后处理，重建脑血流量(cerebral blood flow，CBF)图，再与T2WI图像叠加，以T2WI序列作为解剖结构参考图，结合DWI，确定梗死灶的范围及位置。在CBF图和DWI重建图，即平均表观弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)图上人工手动逐层绘制感兴趣区(region of interest，ROI)。DWI (+)组，选取梗死最大层面及其上、下相邻层面勾画ROI；DWI (-)组，在基底节层面和半卵圆中心层面选取责任侧MCA供血区勾画ROI。ROI选取时，避开邻近大血管、骨骼、窦腔空气及脑组织边缘。分别测量并记录CBF值、ADC值及低灌注面积相对值(低灌注面积/同层同侧半球的面积，阈值为0.46)、DWI高信号面积相对值(高信号面积/同层同侧半球的面积)，测量3次并取其平均值作为最终测量值。全部图像由研究者和1名MRI资深神经放射学医师在不知道其临床详细资料与结果的前提下分别独立进行测量，对于两人得出的结果进行一致性分析。

1.5　神经功能评分

       本研究中患者的临床状态评估依据美国国立研究院脑卒中评定表(National Institute of Health Stroke Scale，NIHSS)^[3]，在患者MRI检查前6 h内由1名资深的神经内科医生测量NIHSS评分，共16例患者进行了NIHSS评分。

1.6　统计学分析

       应用SPSS 19.0软件包进行统计学处理。所有计量资料以均数±标准差(±s)表示。使用组间相关系数(interclass correlation coefficient，ICC)法检验评估两位观察者测量数据的一致性。使用Shapiro-Wilk检验各组数据的正态性。DWI (+)组、DWI (-)组之间CBF值差异性采用独立样本t检验分析；两组组内CBF1.5值和CBF2.5值的差异性采用配对样本t检验分析；不同PLD所示的低灌注面积相对值与DWI高信号面积相对值的差异性采用配对样本t检验分析。使用卡方检验分析两组患者的低灌注检出率差异。使用Pearson相关分析法评估CBF值与ADC值的相关性；使用Spearman相关分析法分析CBF值与NIHSS评分的相关性。P<0.05定义为有统计学意义。

2　结果

       由组间相关系数分析可见，2名观察者的所有测量结果具有很好的一致性(ICC=0.98，P<0.05)。

2.1　CBF值及ADC值组间及组内差异

       两组患者C B F1.5、C B F2.5值及A D C值见表1。采用配对样本t检验进行统计学分析，可见无论是整体受试者还是DWI (+)组抑或DWI (-)组，CBF1.5值均明显低于CBF2.5值(t=-7.207，P=0.000；t=-7.071，P=0.000；t=-3.641，P=0.004)。采用独立样本t检验进行统计学分析，发现DWI (+)组的CBF1.5值、CBF2.5值明显低于DWI(-)组，前者的ADC值也显著低于后者(t=-8.243，P=0.000；t=-5.536，P=0.000；t=-10.764，P=0.000)。

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表1  两组CBF1.5、CBF2.5值及ADC值(±s)
Tab. 1  The values of CBF1.5, CBF2.5 and ADC (±s)

2.2　低灌注检出率及面积差异

       PLD=1.5 s时，22例患者清晰显示低灌注区，其中DWI (+)组18例，DWI (-)组4例，而低灌注面积相对值为0.59±0.11；PLD=2.5 s时，7例患者清晰显示低灌注区，其中DWI (+)组6例，DWI (-)组1例，低灌注面积相对值为0.21±0.09。卡方检验显示，PLD=1.5 s时低灌注区的检出率明显高于PLD=2.5 s时(χ²=7.239，P=0.007)。采用配对样本t检验发现PLD=1.5 s时低灌注面积相对值明显大于PLD=2.5 s时(t=4.200，P=0.006) (图1，图2)。采用配对样本t检验进行统计学分析发现，DWI (+)组平均高信号区面积相对值为0.12±0.05，明显小于PLD=1.5 s低灌注面积相对值(t=4.622，P=0.001)，但与PLD=2.5 s低灌注面积相对值无显著差异性(t=2.282，P=0.71) (图2)。

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图1  患者女，62岁。A：MRA示右侧大脑中动脉近端闭塞；B：DWI示右侧半卵圆中心见片状高信号；C：CBF1.5示右侧半卵圆中心的低灌注区(黑线内区域)；D：CBF2.5未见明显低灌注区
图2  患者男，59岁。A：MRA示右侧大脑中动脉近端闭塞；B：DWI未见明显异常信号；C：CBF1.5示右侧半卵圆中心、右侧顶叶的低灌注区(黑线内区域)；D：CBF2.5未见明显低灌注区
图3  DWI (+)组，CBF2.5值和ADC值具有中度正相关性(r=0.50，P=0.035)
图4  DWI (+)组，16例患者的CBF1.5值和NIHSS评分具有中度负相关性(r=-0.55，P=0.028)
Fig. 1  A 62-year-old woman. A: Occlusion was showed at proximal end of middle cerebral artery on MRA. B: There was patchy high signal in the right semioval center on DWI. C: There was hypoperfusion area in the right semioval center on CBF1.5 (black line area). D: There was no hypoperfusion area on CBF2.5.
Fig. 2  A 59-year-old woman. A: Occlusion was showed at proximal end of middle cerebral artery on MRA. B: There was no abnormal signal in the right semioval center on DWI. C: There were hypoperfusion areas in the right semioval center and parietal lobe on CBF1.5 (black line area). D: There was no hypoperfusion area on CBF2.5.
Fig. 3  In the group of DWI (+), there was a moderate positive correlation between the CBF2.5 values and ADC values (r=0.50, P=0.035).
Fig. 4  In the group of DWI (+), there was a moderate negative correlation between the CBF1.5 values and NIHSS scores in 16 patients (r=-0.55, P=0.028).

2.3　CBF值与ADC值、NIHSS评分的关系

       Pearson相关分析发现DWI (+)组CBF2.5值和ADC值具有中度正相关性(r=0.50，P=0.035)(图3)；同时，Spearman相关分析发现CBF1.5值和NIHSS评分具有中度负相关性(r=-0.55，P=0.028)(图4)。

3　讨论

3.1　PLD的选择

       ASL因其具有无侵袭性、无放射性、简单易行、可重复等优势已经较广泛应用于临床，尤其在缺血性脑血管病方面。按照成像原理，ASL技术可分为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)和流速选择式动脉自旋标记(velocityselective arterial spin labeling，VSASL)。3D pCASL采用螺旋K空间并行采集方式，使用3D快速自旋回波读出，在较长的周期中利用多个短射频脉冲有效地标记动脉血，成像范围覆盖全脑并且抑制静态组织背景信号，有效克服了平面回波成像带来的运动伪影和磁敏感效应^[4]。

       PLD指在3D pCASL中施加翻转脉冲结束后到采集图像的时间，合适的PLD对于临床应用3D pCASL至关重要。当PLD小于或大于动脉通过时间(arterial transit time，ATT)时，可能低估或高估CBF值，无法真实评价脑血流灌注状态^[5,6,7,8]。本研究中采用两个PLD，即1.5 s及2.5 s，对缺血性脑血管病的低灌注状态及侧支循环进行初步研究。已有研究表明，相比较其他MR灌注方法，PLD为1.5 s时pCASL测得的CBF值与金标准xeCT的测量结果相关性最高^[6]。近期，也有国外专家团队推荐在pCASL临床应用中可以只选取一个PLD，基于被试者的年龄，PLD从1500 ms到2000 ms之间即可^[9]。然而，该研究又提出，如果要更精确地定量CBF，采用多个PLD是必要的。《动脉自旋标记脑灌注MRI技术规范化应用专家共识》^[10]同样指出，对于脑血管病患者尽可能使用多个PLD成像才能准确评估血流灌注。本研究对象为缺血性脑血管病患者，根据疾病的病理生理改变，其ATT会延长。因此，笔者认为PLD=1.5 s虽然可以显示大血管狭窄或闭塞引起的低灌注改变；但是，由于血管狭窄或闭塞引起前向血流或逆向侧支循环流速缓慢，ATT延长，PLD 1.5 s无法确切评估慢速血流状态，需要增加一个相对长的PLD。而有研究报道当PLD大于3 s时，获取可靠的CBF值是不可行的^[11]，可能是因为过长的PLD会使T1衰减引起信噪比减少所致。因此，本研究选择PLD=2.5 s期望可以更准确地定量侧支循环代偿以后的脑灌注水平。Lyu等^[12]使用3D pCASL评估单侧大脑中动脉狭窄时前向血流及侧支血流的研究中，发现PLD=1.5 s时的血流灌注及PLD=2.5 s时的血流灌注分别与数字剪影血管造影术(digital subtraction angiography，DSA)图像上的前向血流、侧支血流具有很好的相关性，他们认为双PLD的3D pCASL技术在脑血管病的血流灌注评估具有很大的价值。

3.2　不同PLD时3D pCASL检出灌注的差异及意义

       笔者发现，无论对于整体受试者，还是对于DWI (+)及DWI (-)者，CBF1.5值均低于CBF2.5值，而且PLD 1.5时低灌注区的检测率高，面积相对大。分析原因主要是：(1)颅内大动脉狭窄或闭塞，引起血流灌注压降低，流速减慢；(2)颅内大动脉狭窄或闭塞，侧支循环形成时，由于侧支血管纤细，路径远，导致有效流速降低，这两种情况都会引起ATT延长。使用PLD=1.5 s时，被标记的血流未能充分进入观察平面的脑组织，表现为低灌注^[4]；PLD=2.5 s时，已经被标记的血流全部或部分进入观察平面，血流灌注值会有所升高。Lyu等^[12]研究发现患侧PLD 1.5 s的CBF值明显低于2.5 s (P<0.05)。这与本组结果一致。由此结果笔者初步认为，PLD 1.5 s时的3D pCASL可以较敏感地显示低灌注，而PLD 2.5 s时的3D pCASL可以更好地显示慢速血流状态，即侧支循环状态。

       同时也发现，在DWI (+)组内CBF2.5值和ADC值具有中度正相关性。在脑梗死中，DWI高信号往往提示梗死灶，其ADC值降低，而明显降低的CBF2.5值与ADC值具有关联性提示局部严重低灌注状态是梗死的原因，也间接表明CBF2.5值更能反映脑血流灌注。而CBF1.5值和NIHSS评分具有中度负相关性，提示CBF1.5值可以更好地反映患者的临床状态，作为评估临床状态的一个指标。Chalela等^[13]用连续动脉自旋标记灌注成像(continuous arterial spin labeling-perfusion weighted imaging，CASL-PWI)技术对15例急性脑缺血发作24 h内的患者进行脑血流灌注的研究也发现患侧CBF值与NIHSS评分具有相关性(P=0.037)，这与本研究结果一致。

3.3　局限性

       本研究仍存在着一些不足，主要有：(1)测量CBF值及ADC值，不同PLD低灌注区面积及DWI高信号区面积时，采用经验性手绘ROI的方式，不仅易受操作者主观影响，存在肉眼误差，而且可能存在着一些影响取值的区域。(2)本研究中的病例数相对较少，且未对患者进行随访及改良的Rankin量表(modified Rankin scale，mRS)评分。(3)由于侧支血流所导致的ATT增加，病灶区域大动脉内的剩余标记磁化的作用使得信号变化加大，这与脑梗死患者的过度灌注难以区别。