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动脉自旋标记（Arterial Spin Labeling, ASL）技术是一种无需外源性对比剂就可在脑组织水平进行观察和定量脑血流的MR灌注成像方法。该技术提出至今已有二十余年的发展，期间经过与包括[15O]H2O PET在内的其它灌注技术的比较、重复性和一致性验证等大量的临床检验，现已作为准确、无创的MR灌注成像方法广泛用于中枢神经系统多种疾病的检查。 当前经FDA及CFDA认证的ASL灌注技术以3D pCASL 为代表，可在飞利浦商用MR平台上实现，而且飞利浦MR技术开发独具匠心，进一步实现了业界独有的基于ASL原理的磁共振血管成像技术4D TRANCE（Time-Resolved Angiography Non-contrast-Enhanced sequence），能够以极高的时间分辨率实现全脑血管或单支脑血管选择性动态成像，达到了类似DSA的成像效果，从而开辟了无创的血管介入导航时代。 ASL技术最早在1992年提出，该技术以标记动脉血中水的氢质子作为内源性示踪剂，通过饱和脉冲抑制流入组织内的血液的信号后，将获得的图像（标记像）与未饱和流入血液的情况下获得的图像（控制像）相减，测量由此引起组织的信号强度变化，以获得血液流入的灌注信息(图1)。 图1.非标记像（控制像）与标记像剪影获得灌注图像 根据标记血液方式的不同ASL主要分为三种：脉冲式动脉自旋标记（pulsed ASL， pASL）、连续性动脉自旋标记（continuous ASL，cASL）和伪连续性动脉自旋标记（pseudo-continuous ASL，pCASL）。 pASL同时翻转一个层块的血液，被标记血液进入成像区域的时刻不同，进入成像区域的实际翻转效率受损于T1弛豫影响，信噪比不高。cASL 相对于pASL 有更高的信噪比，借助连续施加的射频与梯度实现流动血液的绝热翻转，具有较高的标记效率，但是受到磁化传递和高 SAR 值等因素的制约，为克服磁化传递效应而采用的双线圈方案又不适宜临床使用。 pCASL继承了连续式标记的优势，同时借由梯度与射频的等均值重构，消除了磁化传递效应在成像区域的影响。目前 pCASL是头部灌注测量中最为推崇的方法，真正实现了ASL技术从既往仅能用于科学研究到目前可用于临床问题解决的大跨度飞跃。 2014年初，包括ASL技术发明者John A. Detre在内的十四位行业权威专家于MRM封面合刊了ASL技术使用的白皮书《Recommended Implementation of Arterial Spin Labeled Perfusion MRI for Clinical Applications: A Consensus of the ISMRM Perfusion Study Group and the European Consortium for ASL in Dementia》。该白皮书系统地介绍了ASL技术的发展与临床应用，并推荐信噪比更高、重复性更好的pCASL作为临床科研中使用的ASL方法。 飞利浦3D pCASL采用专利四脉冲背景抑制技术（4RF-BS）识别并消除背景噪声(图2)，极大地提高了图像的信噪比，相比pASL有约50%信噪比提高(图3)；此外，传统的动脉自旋标记的信噪比较弱，3D pCASL结合飞利浦MR优势的dS SENSE并行采集技术，利用超快速、单次结合梯度回波和自旋回波采集 3D 序列（GRASE），从而可以获得更好的信噪比，更好的覆盖范围和更少的磁化率伪影，能够明显提高脑灌注成像的图像质量，并确保了脑血流量测量的精确性，提升了科研的精准度。 图2.飞利浦的3D pCASL采用专利四脉冲背景抑制技术（4RF-BS）识别并消除背景噪声，极大地提高了图像的信噪比 图3. 与传统的pASL（左）技术相比，飞利浦3D pCASL（右）可使信噪比提高约50%，确保脑血流量测量的精准性 3D pCASL灌注技术的临床应用 01 脑血管病 3D pCASL可提供脑血流量（cerebral blood flow, CBF）的定量信息，CBF是反映脑血管病血流动力学变化的重要参数，临床应用中可通过适当调整或者直接选择采用多个PLD时间采集来动态观察脑血流量变化。当短暂性脑缺血发作（transit ischemic attack,TIA）患者常规磁共振头颅检查均为阴性时，可选择加扫3D pCASL进行观察判断。 3D pCASL能够非常敏感地检测到TIA患者灌注异常，并能判断侧支循环代偿情况，临床实践表明与常规注射对比剂的动态磁敏感对比增强灌注成像（Dynamic susceptibility contrast， DSC）比较更加敏感，在DSC阳性的患者中，3D pCASL脑血流图几乎全部能发现异常，而部分DSC阴性的患者3D pCASL也可以发现异常。利用3D pCASL能够敏感探测到脑缺血的优势，可结合DWI探测缺血半暗带的存在，能为临床开展积极救治提供重要信息（图5）。
3D pCASL还可应用于脑血管病治疗后再灌注评估，包括溶栓治疗、血管内取栓、颈动脉内膜剥脱术及支架植入术，及时发现高灌注，预防高灌注损伤。发生颅内动脉瘤、动静脉畸形时在ASL上可表现为高灌注，ASL能发现动静脉分流，甚至发现很小的动静脉畸形，还能够发现病灶周围的异常灌注，如充血或者盗血。发育性静脉异常及其周围脑组织在ASL也表现为高灌注。此外3D pCASL可以应用于早期小血管病所致的脑白质血流量变化检测中并进行量化分析。 02 脑肿瘤 3D pCASL灌注成像有助于胶质瘤术前的分级，研究表明其CBF参数在肿瘤定性及分级上与DSC的rCBV具有一致性。灌注成像中灌注最高部分往往提示恶性度最高的部位（图6），通过3D pCASL灌注图引导定向穿刺，将获得更为准确的病理结果。3D pCASL灌注成像还可应用于胶质瘤患者放、化疗疗效评估，准确鉴别胶质瘤放疗后肿瘤复发及放射性脑坏死，此外对颅内肿瘤性病变进行鉴别诊断，如转移瘤、淋巴瘤，在常规影像学方法无法鉴别的情况下，3D pCASL灌注成像能够提供很重要的信息。
03 其它炉内病变
目前使用3D pCASL技术不仅能够进行痴呆及认知障碍相关疾病的鉴别诊断，而且易于观察疾病进展，评估治疗效果；在癫痫研究领域，3D pCASL简便、无创、易行，能够发现癫痫致痫灶在发病间期往往表现为低代谢及低灌注，在活动期表现为代谢增高、灌注增加，这种发现与核医学检查具有很好的一致性，推荐在癫痫病灶评估中使用。此外许多颅内其他病变，如线粒体脑肌病伴乳酸血症和卒中样发作（MELAS）脑病活动期病变区域常呈高灌注，随着病程进展灌注减低，而脑梗死急性期呈低灌注，经过治疗后再灌注或者侧支循环建立可以表现为高灌注，使用3D pCASL技术能够达到诊断及鉴别诊断的目的。 二. 脑血管动态显示1秒全掌握 飞利浦创新研发出类DSA的不打药4D TRANCE专利技术：可以在不使用造影剂的前提下，通过ASL技术标记动脉血循环质子，显示血管形态和周围病灶。可用于脑卒中、脑肿瘤、烟雾病、先天性脑血管病等疾病的临床诊断。 4D TRANCE技术的特点及优势 4D TRANCE也是基于ASL，联合了多时相STAR（pASL方法）及3D TFE/EPI读出的Look-Locker采集方法，可在不使用对比剂的前提下，通过ASL技术标记动脉血中氢质子，显示全脑血管形态及动态血流，不仅克服了传统pASL只能实现较小成像范围的局限，且达到了非常高的时间分辨率，其动态显示被标记血流通过颅内血管的全过程，对于评价病变区域血流动力学特征及侧支代偿情况是非常有效、便捷的成像手段。 优势一：时间分辨率高，一秒可显示多个动态。空间分辨率高：1.0*1.0*1.0mm
图8. 4D TRANCE技术具有非常高的时间分辨率，该图例为80ms优势二：可以单侧小视野标记颈内动脉，椎-基底动脉等感兴趣区，且标记层可以任意角度旋转，真正实现精准动脉自旋标记 右侧颈内动脉标记&左侧颈内动脉标记 4D TRANCE技术的临床应用 脑血管病如颈动脉狭窄-闭塞性疾病、颅内动静脉畸形（AVM）、颅内硬脑膜动静脉瘘（DAVF）、烟雾病等的解剖和血流动力学评估，以及供血动脉重建或代偿的状态判断对于疾病的准确诊断、有效治疗及远期随访至关重要(图9)。虽然DSA目前仍然是评估脑血管疾病的金标准，但是DSA检查是有创的，具有辐射，且容易引起碘剂过敏反应，4D TRANCE技术的出现可有效运用于上述疾病的评价并具有非常好的临床应用前景。 4D TRANCE还可以选择性的在体进行供血区域血管成像，通过提供客观的血流分布，结合血管成像应用于脑血管病治疗后血管再通的评估，包括溶栓治疗、血管内取栓、颈动脉内膜剥脱术及支架植入术后血管内血流恢复的观察。
图9. 颅内动静脉畸形，4D TRANCE动态显示血流通过畸形血管团的过程，准确反应了供血动脉、引流静脉信息静脉信息 |
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图7. 4D
TRANCE技术显示AVM供血动脉、畸形血管团及引流静脉,时间分辨率100ms
