【原】儿科多延迟动脉自旋标记（ASL)

思影科技 2023-09-11 发布于重庆

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动脉自旋标记（Arterial Spin Labeling，ASL）是一种强大的无造影剂磁共振成像（MRI）技术，用于评估脑血流（Cerebral Blood Flow，CBF）。在单一延迟ASL中，一个关键参数是标记后延迟（Postlabel Delay，PLD），这是指从标记动脉自由水到测量其流入大脑的时间间隔。多延迟ASL（Multidelay ASL，MDASL）利用多个PLD来通过动脉通过时间（Arterial Transit Time，ATT）校正来提高CBF计算的准确性。这种方法在ATT未知的情况下特别有用，包括年轻的受试者和低流速条件。在本文中，我们讨论了MDASL（多延迟ASL）的技术考虑因素，包括标记技术、定量指标和技术伪影。然后，我们提供了儿科大脑中实际应用的关键总结，包括实际成像示例，如卒中、血管病、缺氧-缺血性损伤、癫痫、偏头痛、肿瘤、感染和代谢性疾病。本文发表在The British Journal of Radiology杂志。（可添加微信号19962074063获取原文及补充材料，另思影提供免费文献下载服务，如需要也可添加此微信号入群)。

技术考虑因素

ASL是一种用于测量灌注相关参数的无对照剂MRI技术。在其最简单的形式中，它使用一个准备序列在感兴趣的组织上游来反转流入的动脉水自旋，并测量其在下游的到达。被标记的血液被输送到组织的速率称为脑血流（CBF），以标准单位mL/min/100g来测量。典型的ASL测量包括两个连续的采集，第一个是在标记水自旋后进行的，第二个没有这样的标记。两次采集的减法产生一个灌注加权图像，该图像需要进一步处理才能转换为定量的CBF图。重要的是，该方法固有的小信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）—两次采集之间减法的直接结果—通常可以通过使用多次重复或专用的基于3D的采集方法来补偿，这是基于快速采集方案（通常是EPI或螺旋成像）与快自旋回波的组合，以快速覆盖大体积。

有几种方法可以进行动脉自旋的标记，我们将讨论大脑中最有前景的三种技术：

首先和最直观的方法被称为脉冲动脉自旋标记（Pulsed Arterial Spin Labeling，PASL）。这种方法包括在大脑组织上游定位一个大的反转成像体积（inversion volume），通常覆盖颅底部分和部分颈部（图1a）。使用这种方法，该成像体积内的动脉中的所有自旋将一次性被反转，灌注测量通常会在某个标记后延迟（Postlabel Delay，PLD）或反转时间TI（图1b）后进行。最后，为了控制标记脉冲的确切时机，可以在时间TI1后添加额外的饱和体积。

第二种方法涉及反复应用一系列小体积，形成一个通常厚度约为1厘米的薄标记平面，这在相对较长的时间内使用减小的翻转角度，该方法被称为伪连续动脉自旋标记（Pseudocontinuous Arterial Spin Labeling，pCASL）（图1c和d）。这种方法通过在这些小体积中以近似无能量交换的方式反转自旋而工作。与PASL方法相比，它有几个优点，即它允许更长时间的动脉标记团（bolus）并确保所有自旋尽可能接近感兴趣的组织进行标记，从而理论上将ASL序列的信噪比（SNR）提高一个√2倍因子。

最后，最近开发了一种基于完全不同标记方案的第三种方法，其中基于它们的速度来标记动脉水自旋（图1e和f）。因此，这种方法被称为速度选择性动脉自旋标记（Velocity-Selective Arterial Spin Labeling，VSASL）。这种ASL序列相对于其他两种的主要优点是，自旋可以更接近感兴趣的组织进行标记，从而大大减少动脉通过时间（Arterial Transit Time，ATT）。[图1]

图1：各种ASL标记方案的几何表示（a,c,e）和脉冲序列图（b,d,f）。脉冲序列的标记组件以红色显示。

对于PASL（a），标记是体积选择性的，并在单一瞬间（b）发生。标记持续时间由额外的饱和脉冲设置，以便切断被标记的血团（blood bolus）的尾部。时间TI被选定以允许被标记的自旋进入采集体积。

对于pCASL，标记成像体积（volume)限制在一个厚平面（c）上，并在长时间的标记持续时间 t（d）内应用。相应的标记后延迟（Postlabel Delay，PLD）被包括以允许被标记的自旋清除血管内空间（intravascular space）。

对于速度选择性ASL（VSASL），脉冲序列包括一个饱和脉冲和两个标记模块（也在非常短的时间内应用），这些模块是非空间选择性的，但会选择所有流动的自旋（在（e）中以红色表示）。然后，这些可以在标记后延迟（PLD）（f）后以类似于pCASL（d）的方式进行检测。

由国际磁共振医学会（ISMRM）灌注研究组和欧洲阿尔茨海默病ASL联盟（European Consortium for ASL in Dementia）发布的共识论文更详细地描述了用于生成CBF图的前两种技术的所有方面，包括采集和处理步骤。该论文还提供了一组明确的参数，用于在多种临床条件下获得CBF测量的良好初步近似值。

简要地说，测量的差异图像ΔM=MC−ML需要通过组织的质子密度图 M0 和一系列其他参数进行缩放，以使用以下方程生成CBF图，具体取决于使用PASL还是pCASL：

在这两个方程中，因子6000用于将单位设置为历史上的单位，即毫升/分钟/100克组织。由于分子和分母中都包含体积，因此得出的单位是[1/时间]，这按定义是一个速率。此外，这两个方程非常相似，仅在最后一部分有所不同。

该因子通过血液与脑组织的分配系数（λ）和标记效率（α）来缩放血流。主要被缩放的数据是 ΔM/M0 项，该项表示通过质子密度加权图像 M0 归一化的两个图像之间的差异。在这两个方程中，T1b 是血液的 T1 松弛时间，而 TI 和 TI1 在图1b中定义为标记后延迟（PLD），τ 在图1d中定义。

要使得方程有效，以及图像要真实反映送至大脑的血液量，主要的假设是标记后延迟（PLD）需要足够长，以便自旋通过微血管进入组织。这是简单的单延迟ASL方法最大的问题：虽然这个假设通常可以被接受用于大多数没有血管疾病的临床应用，但在年轻或年老的受试者和各种慢流条件（如动脉闭塞或异常循环）中，这个假设通常是不正确的。因此，使用多个不同PLD的多次采集来完全描述当动脉血块通过大脑时的整个动力学可能更为可取。这种方法被称为多延迟ASL（MDASL），每个MRI供应商都开发了略有不同的标记方法。值得注意的是，VSASL通常不与多个延迟一起使用，因为标记已经非常接近整个大脑的感兴趣组织。

标记技术

Look-Locker技术

Look-Locker编码方法是第一个被开发的，基于一个简单的PASL方案，然后是一系列等间隔的采集，使用一个小的翻转角度以及一个多切片梯度回波EPI读出。通常，这种方法相对较快，因为它允许在一个采集中获得多个TI，但与标准ASL序列相比，存在显著的缺点：1）由于使用小翻转角度读出以保存磁化直到后来的时间点，SNR要低得多；2）由于读出通常是多切片而不是3D，SNR进一步降低；3）由于反转时间和覆盖之间的权衡，成像体积有限。一个关键的优点是完全的血团动力学特性，包括到组织的血团到达时间（BAT），这使得精确的定量成为可能。这种方法目前由Philips Healthcare（Best，荷兰）提供。通常需要多达50次平均才能提供令人满意的SNR，这在典型的TR为3秒的情况下，导致总扫描时间为5分钟。[图2a-b]

图2。使用Look-Locker技术（a）、Multi-TI技术（c）和Hadamard编码（e）获取的多延迟ASL图像。脉冲序列时序在右侧表示。对于Look-Locker技术（b），只需要一个采集就可以获取所有图像，使用一个小的翻转角度α。对于Multi-TI技术，基本上在不同的反转时间TIn后多次重复相同的序列。最后，在Hadamard编码的情况下（这里以使用Walsh-ordered编码步骤14为例），对于每次采集，应用不同的标签（红色）和控制（白色）步骤，数值算法允许在不同的ΔTIs下重构单个灌注加权图像。

Multi-TI

另一种实现MDASL（多延迟动脉自旋标记）的方法是通过使用PASL或pCASL标记方案获取多个单延迟ASL图像。由于3D读出在信噪比（SNR）方面更有效，因此这种方法不需要对每个TI进行多次重复。这个序列的潜在缺点有：1）由于每次测量都是完全独立的，不同TI之间可能存在受试者运动；2）通常需要长达1分钟的单个TI才能达到足够的SNR，这迫使在SNR和反转时间数量之间做出妥协。这种方法还允许对血团到达时间（BAT）进行定量评估。这种方法由Siemens Healthineers实施，使用标记和3D-GRASE读出。[图2c-d]

Hadamard编码

MDASL的最终方法是Hadamard编码，该方法利用获得足够SNR所需的多次采集，在连续的平均值期间改变标记方案。然后可以使用数学处理来合成在各种反转时间下的事后ASL图像。由于这种方法在标准多TI上的SNR有所提高，整个序列通常可以在几分钟内完成。这种方法似乎提供了最佳的妥协方案，以最大化覆盖范围和延迟数量。然而，数据需要特殊的预处理，如果数据集中的任何一个被损坏，失败的风险就会增加。这种技术由GE Healthcare实施，将血团分成七个不同时间标记和控制序列的子血团。需要至少8次平均才能用不同的PLD重构所有图像。这八幅图像中的每一幅都可以以组合方式加或减，以重新创建在各种PLD下的ASL加权图像。例如，与第七个血团相对应的ASL加权图像可以使用以下方程从所有数据中重构：

[Figure 2e–f]

量化指标

单延迟ASL允许评估脑血流（CBF），而多延迟ASL（MDASL）则能计算多个额外的灌注指标。通过追踪标记的动脉血通过组织，可以以毫秒为单位报告动脉通过时间（ATT），即信号ΔM出现在感兴趣组织中的时间。在单延迟ASL中，根据TI或PLD的时间选择，灌注加权信号可能会缺失或不理想。使用MDASL，多个时间点上的灌注加权图像的获取使得可以计算出一个ATT校正的CBF，其中一些方程[1]和[2]的假设现在得到满足。可以使用多种方法来拟合测量信号并使用模型或无模型方法计算灌注参数，类似于其他临床灌注技术，如动态磁敏感对比增强（DSC）。ASL使用血水作为内源性示踪剂，自由分布在整个组织的血管内和血管外空间。灌注加权信号主要来自动脉血管，主要是在到达毛细血管系统之前的远端血管树内的小动脉。标记水的大部分在第一次通过时被提取，几乎立即与血管外组织水发生交换。更先进的模型使用动脉脑血容量（ACBV）作为以mL/100g为单位的缩放因子。估计总脑血容量（CBV）需要内源性或外源性示踪剂，例如用于DSC的钆基对比剂，以量化来自血管内空间的信号。

技术伪影

MDASL显著提高了ASL在患者群体中的准确性和重复性，尤其是在ATT经常未知的情况下。然而，更基础的CBF计算模型并没有纠正血管内信号，这可能会由于动脉中存在的大信号而导致灌注值的不正确高估。许多在临床平台上实施的算法实际上相当简单，因此自动生成的灌注值需要谨慎评估。若要模型方程有效，以及ASL图像要真实反映送到大脑的血量，一个主要的假设是PLD需要足够长，以便自旋到达感兴趣的组织。这是单延迟ASL方法的最大问题：虽然对于许多没有血管疾病的临床应用，平均PLD假设是可以接受的，但在非常年轻或年老的受试者以及慢流障碍（例如动脉狭窄或闭塞）中，这通常是不正确的。因此，使用多次采集在不同的PLD下完全表征动脉血团通过大脑时的动态特性可能是更可取的。

在MDASL中，通过时间校正使CBF偏向更长的PLD，因此在慢流条件下最佳地利用。在年幼的儿童，特别是新生儿和婴儿中，整体流速较慢，很难估计动脉血团将何时进入大脑。病理条件如中风、血管病和缺氧缺血性损伤也可能降低整体流量。动脉通过伪影（ATA）是通过在PLD上应正常进行毛细血管交换的动脉血管内自旋的长时间保留来识别的。使用更长的标签使MDASL方法在狭窄-闭塞性疾病中进行准确的流量定量非常重要。在涉及增加流量的情况下，例如癫痫发作或感染，通过时间校正可能会人为地掩盖灌注差异。通过使用也考虑到ACBV的更复杂模型，可以最小化这种定量误差。

就像任何临床序列一样，时间和信息之间存在实际权衡。不同的MDASL技术可能导致更长的成像时间，或者相反，由于测量在不同的PLD之间分离，因此相同成像时间的SNR较低。其他伪影，如头部定位、运动和易感性，与单延迟ASL相似，并可能因个体采集之间的差异而进一步复杂化。已经开发了一些协议优化技术，以减少MDASL中的伪影并提高对比度。

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临床应用

中风

急性中风可以是动脉性或静脉性的病因。动脉性梗塞是由供应大脑组织的动脉狭窄或闭塞引起的，这降低了脑血流，导致能量衰竭和细胞毒性实质损伤。脑缺血的严重程度已与ASL上的ATA（动脉通过伪影）和CBF测量相关联，准确性随着多延迟方法的应用而提高。MDASL指标也与其他灌注成像方式相关，包括动态磁敏感对比增强MRI（DSC MRI）、计算机断层扫描（CT）灌注、单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和正电子发射断层扫描（PET）。

图3。动脉性中风。

(a) 急性右侧MCA梗塞，伴有突然的动脉截断和限制性扩散（箭头）。MDASL显示延长的ATT和动脉过渡伪影（箭头），表明缓慢的血流和试图进行软脑膜侧支循环。经过时间校正的CBF减少（箭头），超出了核心梗塞区域。这种DWI-ASL不匹配表明组织处于危险状态（缺血性半影），理论上可以通过早期复通来挽救。如果没有干预，这个区域可能会进展为完成性梗塞。

(b) 亚急性左侧MCA梗塞，水肿演变为脑软化（箭头）。MDASL显示最小的试图侧支循环，ATT图上有动脉过渡伪影和匹配的CBF减少（箭头）。时间校正改善了正常CBF和视场内均匀性的估计。

静脉性梗塞是由于深部和/或表面引流脑静脉（包括硬脑膜静脉窦）内的血栓形成引起的。这导致出流受阻，伴有血脑屏障破坏和血管源性水肿。随着时间的推移，不断上升的组织压力可能导致实质性出血和由于进流受损而引发的二次动脉化中风。在ASL上，"明亮的窦腔"（Bright Sinus）征象通常被认为是静脉阻塞近侧动脉自旋被困的早期指标。并可在抗血栓治疗后消失。MDASL有助于更准确地量化缓慢血流环境下的灌注指标。[图4]

图4 静脉性中风（Venous Stroke）

(a) 急性静脉梗塞患者，具有遗传性畸形和凝血病。
双侧额叶血肿，呈分层的液体-血液水平，皮质和髓质静脉血栓形成（箭头）。经过动脉通过时间（Transit Time）校正的MDASL显示双侧额叶ACBV（动脉血容量）和CBF（脑血流）升高，反映了静脉充血和炎症的综合效应。

(b) 慢性右侧前颞叶出血性静脉梗塞（黑色星号）以及Labbe静脉和横窦中的血栓（箭头）。
MDASL显示右侧前颞叶的血流减少（白色星号），以及横窦中的高静脉信号（箭头）。动脉通过时间（Transit Time）校正更好地量化了对脑实质的血流。

血管病变

烟雾病（Moyamoya Disease）是一种导致脑血管逐渐狭窄的消融性血管病变，最常见的是颅内段颈内动脉（Supraclinoid Internal Carotid Arteries）受累。当与某种易感条件（如神经纤维瘤病、唐氏综合症、镰状细胞贫血或放射性损伤）相关时，它被称为烟雾病综合症。

作为代偿机制，纹状体-豆状核（Lenticulostriate）、基底和软脑膜（Leptomeningeal）循环中形成了多条扭曲的侧支血管，这在血管造影上呈现出特征性的“烟雾状”（Puff-of-Smoke）外观和“常春藤征象”（Ivy Sign）。

迄今为止，MDASL最为成熟的应用是用于量化烟雾病患者的灌注，因为通过侧支血管的血流远比正常动脉树更慢、更混乱。因此，使用传统PLD（脉冲标记延迟）进行的短延迟ASL可能会产生缺血的假阳性印象。需要更长的标记来更准确地描述通过侧支途径到达脑实质的延迟流入。

在烟雾病患者的术前和术后，MDASL已被有效地用于表征侧支血管的程度、组织氧合和脑血管储备（CVR）使用乙酰唑胺或其他血管活性挑战。这些指标也已与其他灌注成像方法进行了基准测试。

图5 Moyamoya病。

(a) 右侧Moyamoya病，右侧颈动脉末梢和分支存在高度狭窄（黄色箭头），通过软脑膜侧支血管不完全重建远端分支。在这种缓慢流动的情况下，单延迟ASL明显低估了CBF。通过考虑到长PLD下通过侧支血管的缓慢流动，MDASL更准确地计算了CBF。静息时，右侧MCA分布区存在增加的ATT和降低的CBF（箭头）。在静脉注射乙酰唑胺挑战后，最大舒张引发全面提高的灌注，降低了ATT和CBF缺陷。这表明残余脑血管储备完好，意味着患者没有立即缺血的风险，手术可以推迟。

(a) 唐氏综合症患者伴右侧烟雾病后脑膜合并术（箭头）在右半球存在慢性白质缺血和湖状梗塞，伴随着表面增强的软脑膜侧支血管。连续七个PLD（脉冲标签延迟）显示通过合并术（箭头）到右侧MCA（中大脑动脉）区域的缓慢逆行流动。右半球灌注缺陷有逐渐的局部改善，但仍存在边缘区域低灌注。MDASL显示右侧外部血管边缘区持续增加的ATT（动脉通过时间）和减少的CBF（脑血流），在经过时间校正后更为准确地量化。

(b) 双侧烟雾病伴高度ICA（颈内动脉）闭塞，术后双侧合并术（箭头）与软脑膜血管相通

存在多发性湖状梗塞，伴有大量的纹状体-豆状核（Lenticulostriate）和丘脑穿支（Thalamoperforator）烟雾病侧支血管。MDASL显示通畅的合并术，ATT减少和CBF增加（箭头）。通过合并术和侧支血管的缓慢流动反映在经过时间校正的CBF中。外部血管边缘区仍存在低灌注，伴有增加的ATT和减少的CBF。

其他影响大、中、小血管的血管病变的血流动力学也可以使用多延迟动脉自旋标记（MDASL）进行表征。与成年人群相比，其中这类病例通常归因于动脉硬化或药物使用，儿科血管病变往往较为轻微，并有时可逆。主要病因包括结缔组织疾病、血液异常、炎症/感染性疾病和血管自主调节障碍。

图6 其他血管病变。(a) 镰状细胞贫血伴散在的湖状梗塞和放射状线性白质FLAIR（液体衰减反转恢复）高信号（黄色箭头），经过时间校正的MDASL显示，双侧血管分水岭区域（位于主要动脉领域之间和深层白质内）的ATT（动脉通过时间）增加和CBF（脑血流）减少（白色箭头）。

(b) 可逆性后部脑病伴深层灰质核、顶枕皮层和白质水肿（黄色箭头），MDASL显示，双侧后部分水岭区域的ATT增加和CBF减少，伴有动脉通过的伪影（白色箭头）。时间校正增加了对癫痫诱发的皮层高灌注的敏感性，使分水岭低灌注区域不太明显。

缺氧-缺血性损伤

缺氧-缺血性损伤（HII）具有不同的成像表现，这取决于大脑血流受损的严重性和持续时间，以及受伤后成像的时间。年龄也非常重要：儿童的大脑血流量更高，尤其是在积极发育的大脑区域，这使得这些区域在严重的HII环境下特别容易受损。在轻度或部分HII的情况下，整体降低的大脑进流导致在大脑动脉交界处出现分水岭梗塞。在ASL上，这表现为“边界带”征象，即沿着前/中和中/后大脑动脉边界带有对称的楔形低灌注区域。

在严重和持续的HII中，包括大脑皮质、基底节、海马和小脑在内的关键和高代谢结构受到影响。全局性缺氧性损伤可能发生在心脏骤停、机动车事故、虐待性头部损伤和医源性病因的环境中。

MDASL在评估新生儿和婴儿方面非常有用，因为他们的基础CBF值较低。在围产期窒息和其他出生并发症的环境下，整体流速可能进一步降低。在早产儿中，大脑循环和神经胶质前体细胞是不成熟的，因此缺血性损伤影响到排泄的髓质静脉和生殖基质残余。这可能导致白质损伤和脑室内出血。在足月婴儿中，积极发育的皮质脊髓束和基底节是特别容易受损的。治疗性低温是神经保护的临床标准，旨在最小化导致脑坏死的二次能量衰竭所引起的反弹性高灌注。ASL是用于量化易受损结构的高灌注损伤以及由此产生的从大脑其他区域的缺血窃取的有用生物标志物。

新生儿戒断综合症是指因母亲药物使用而在子宫内暴露于阿片类药物的婴儿。出生后，婴儿因阿片类药物戒断而出现自主神经、运动和感觉调节障碍。MDASL灌注指标在全局和区域范围内都有所提高，并与神经检查上的异常相关。

图7.缺氧-缺血性损伤（Hypoxic-Ischemic Injury）

(a) 分水岭梗塞患者合并凝血功能障碍和败血性休克。DWI显示双侧外侧分水岭梗塞（黄色箭头）。MDASL显示外侧血管边界带（白色箭头）的轻度升高的ATT和降低的CBF。

(b) 急性缺氧性损伤心脏骤停后，出现弥漫性脑水肿和灰质与白质中的弥散限制。MDASL显示明显的反弹性高灌注，CBF和ACBV普遍升高。

(c) 早产伤害伴有3级侧脑室出血，影响到双侧尾丘脑沟（箭头）、脉络丛和室管膜，导致脑积水。影像学表现显示，脑沟形态不成熟，白质区域出现斑点状损伤，以及脑室周围区域出现T2加权高信号。MDASL（多延迟动脉自旋标记）技术显示，脑室周围白质的血流灌注减少。经过动脉通过时间（ATT）的校正后，对该区域的血流灌注的估计更为精确。

(a) 足月出生损伤ADC图显示内囊后肢和腹外侧丘脑（黄色箭头）的轻度弥散限制，以及外侧血管边界带的T2高信号白质。MDASL显示外侧血管边界带（白色箭头）的ATT升高。CBF显示双侧基底节和皮质脊髓束（黑色箭头）的轻度反弹性高灌注。

(b) 新生儿戒断综合症出生于依赖阿片类药物的母亲的婴儿。MDASL在准确量化新生儿脑灌注方面非常有用。与正常对照组相比，NAS婴儿在出生时观察到CBF在全局和局部都有增加。

癫痫（Epilepsy）

癫痫是一种复杂的疾病，特点是反复出现的非诱发性癫痫发作和神经元的同步高兴奋性。国际抗癫痫联盟（International League Against Epilepsy）已经建立了癫痫分类的框架。癫痫发作可以是局灶性的，伴有定位性的神经症状；或者是全面性的，涉及整个大脑。病因多样，包括结构性、血管性、感染性、遗传性、代谢性和免疫性原因。在儿科人群中，先天性脑畸形是一个重要的诊断考虑因素。局灶性皮质发育不良（Focal Cortical Dysplasia, FCD）是儿童医学难治性局灶性癫痫的一个原因，早期诊断是具有挑战性但非常重要的，因为适当的干预可能实现无癫痫发作的结果。

癫痫的诊断评估包括临床、电生理和成像检查，以确定负责产生癫痫发作的癫痫发源区（Epileptogenic Zone, EZ）。如果手术定位到EZ，将导致癫痫发作消失。多模态成像方法用于侧化和/或定位EZ，包括解剖成像和ASL、DSC、SPECT和PET的某种组合。不同模式之间的一致性增加了无癫痫发作手术结果的可能性。癫痫的灌注成像结果取决于癫痫发作的模式和时间：在局灶性癫痫中，癫痫病灶在发作间期（interictal period）表现为低灌注（hypoperfusion），而在发作周围期（peri-ictal period）表现为高灌注（hyperperfusion）。通过统计减法，可以提高对癫痫病灶（EZ）定位的灵敏度。

如果在发作开始后进行影像学检查，可以观察到高灌注在同侧大脑半球内扩散。与边缘系统（limbic system）的连接性可能表现为同侧海马和丘脑（Papez回路）以及对侧小脑（脑桥-小脑通路）中的脑血流（CBF）增加。

在持续性癫痫状态（status epilepticus）的患者中，持续的癫痫活动可能导致全脑高灌注，伴有兴奋性毒性并发症。

对于慢性癫痫患者，MDASL（多延迟动脉自旋标记）可用于纵向量化脑血流（CBF），以评估治疗反应（包括药物和手术治疗）。

图 8 癫痫（Epilepsy）

(a) 右侧顶枕区皮质发育不良，显示不规则的沟回和灰白质交界（虚线圆圈）。在发作间期进行的MDASL显示与发育不良区域相对应的局灶性减少的流量（箭头）。由于癫痫发作是高流量现象，动脉通过时间（Transit Time）校正不会显著改变正常大脑中的CBF（脑血流）结果。虽然低灌注区域存在，但由于更长的PLD（脉冲标签持续时间）的加权，其不太明显。

(b) 左侧后象限的Sturge-Weber症，在蛛网膜下腔中有增强的发育不良静脉，以及脑实质萎缩和回旋形钙化（箭头）。MDASL显示受影响区域的ATT（动脉通过时间）增加和CBF（脑血流）减少（箭头）。动脉通过时间校正导致正常大脑中更好、更均匀的流量定量。

(d) 唐氏综合症患者中的慢性癫痫，存在轻度全局体积减少和白质信号异常。MDASL显示整个大脑，特别是沿着外侧血管边界带的ATT（动脉通过时间）延长和CBF（脑血流）减少。动脉通过时间校正改善了大脑灌注的估计。

偏头痛（Migraine）

偏头痛是一种神经系统疾病，特点是反复出现的头痛和可能包括恶心、呕吐、畏光、畏声、失语、视觉变化以及虚弱或麻木等相关症状。偏头痛有几个不同的阶段：前驱期（预警阶段）；先兆（局灶性神经缺陷）；头痛（头痛阶段）；以及后驱期（恢复阶段）。存在家族和遗传关联，与离子通道和转运蛋白的突变有关的偏瘫性偏头痛。理论上的发病机制与皮质扩散性抑郁以及对神经和血管功能的连锁反应有关。在有先兆的偏头痛患者中，ASL（动脉自旋标记）上有特征性的灌注减少，某些情况下伴有血管收缩。患者会经历与受影响的大脑区域相对应的短暂类似中风的症状。在头痛阶段，神经症状随后消失，反弹性血管扩张导致头痛症状和ASL上的灌注增加。Triptans是一类用作偏头痛缓解治疗的5-羟色胺受体激动剂。治疗效果可以通过ASL进行监测。

图9.偏头痛（Migraine）

(a) 偏头痛先兆短暂的右侧面部下垂和接受性（Wernicke）失语。MDASL显示左侧运动带和后象限的非动脉分布区域的ATT（动脉通过时间）升高和CBF（脑血流）减少，伴有相应的皮质静脉充盈（箭头）。动脉通过时间校正改善了整体大脑灌注的估计，尽管低灌注区域不太明显。

(b) 偏头痛头痛期持续数天的右侧头痛伴有左侧同侧半盲。经过动脉通过时间校正的MDASL显示反弹性高灌注，右侧后象限（包括视觉皮质）的CBF和ACBV（动脉血容量）升高（箭头）。SWI（悬浮重量成像）上皮质静脉内脱氧血红蛋白含量也减少。

创伤（Trauma）

创伤性脑损伤（TBI）的临床表现因损伤的机制、严重程度和持续时间而异。在轻度TBI中，解剖学成像在轻度TBI中可能是阴性的，但ASL可能揭示出暗示潜在脑血管调节异常的灌注不规则性。低冲击伤害与脑挫伤有关，这些挫伤通常在下额叶和前颞叶最为严重，紧邻刚性的大脑镰和蝶骨翼。在高速机动车事故中，加速-减速伤害可能导致灰白质交界和深部结构的弥散性轴突损伤。MDASL（多动态动脉自旋标记）有助于量化脑血管紊乱，除了宏观结构的发现。多模态先进成像方法可以帮助提供更好地预测TBI患者预后的成像生物标志物。虐待性头部创伤也可能与解剖和灌注缺陷有关，通常与摇头和/或勒颈机制有关。

图10.创伤（Trauma）

(a) 高中运动员的脑震荡，伴有持续的语言困难解剖MRI正常。MDASL（多动态动脉自旋标记）显示灰质和白质的不均匀灌注，动脉通过时间（Transit Time）校正后量化更准确。

(b) 由跌倒引起的低冲击力创伤，伴有双侧额叶出血性大脑挫伤（箭头）MDASL显示增加的ATT（动脉通过时间）和减少的校正后CBF（脑血流）（箭头）。

(d) 由机动车事故引起的弥散性轴索损伤微结构剪切损伤涉及灰白质交界和深白质（箭头）。MDASL显示不均匀的反应性皮质流量和损伤区域的低灌注。

肿瘤（Tumor）

尽管DSC是肿瘤灌注评估的临床标准，但在某些情况下，使用静脉内钆对比剂是禁忌的——例如，有肾源性系统性纤维化风险的肾衰竭患者，以及对比剂穿越胎盘屏障的孕妇。特别是在儿童中，有关钆组织沉积的担忧，尤其是当临床指征需要多次随访MRI检查时。MDASL（多动态动脉自旋标记）的使用提供了CBF（脑血流）和ACBV（动脉血容量）的定量灌注指标，这与多项研究中的肿瘤组织学、分级和组织病理学血管密度相关。ASL（动脉自旋标记）指标也与DSC和其他灌注成像方式相关性良好。

图 11 肿瘤（Tumor）

(a) 四脑室和左侧Luschka孔的室管膜瘤（Ependymoma）：MDASL显示肿瘤内有增高的脑血流（CBF），并且在进行时间校正后，这一数据更为准确。

(b) 右小脑毛细胞性星形细胞瘤：MDASL显示在实质性肿瘤内有轻微增高的CBF，而在囊性组分内CBF降低。

(d) 转移性横纹肌肉瘤：该病例在左顶叶有浸润性皮质增强和血管源性水肿，MDASL显示在转移瘤内有增高的灌注，而在水肿区域内灌注降低。

感染/炎症（Infection/Inflammation）

中枢神经系统感染可以由病毒、细菌、真菌和寄生生物引起。潜在的并发症包括脑膜炎、脑炎、脑脓肿、败血性静脉炎和真菌性动脉瘤。ASL（动脉自旋标记）有助于评估由于直接的脑实质或血管受累而导致的充血或缺血区域。炎症性和脱髓性疾病也可以破坏脑血流，表现为急性疾病中的充血，亚急性阶段中的CBF（脑血流）正常化，以及慢性病变中的低流量。

图12.感染（Infection）

(a) 肺炎链球菌性脑膜炎，伴有脑膜增强和右额叶硬膜下脓肿（箭头）MDASL（多动态动脉自旋标记）显示脑膜炎症伴随的广泛升高的皮质灌注，动脉通过时间（Transit Time）校正后估算更准确。

(b) B组链球菌性脑膜炎轻度脑膜增强，伴有左侧硬膜下脓肿（黄色箭头）。MDASL显示沿左侧硬脑膜和大脑皮质（白色箭头）的不均匀升高的流量（CBF和ACBV）。

代谢性疾病（Metabolic）

遗传性代谢疾病是一种影响正常能量代谢的遗传性疾病。存在数百种不同的机制，包括能量产生或利用的失败、有毒中间代谢产物的积累，以及复杂分子处理和运输方面的挑战。根据受影响的基因和突变的严重性，临床表现在发病年龄和时间、症状以及受影响的器官系统方面可能有很大的不同。疾病或压力的发作可能会诱发或加剧能量失衡。

ASL（动脉自旋标记）可用于区分代谢性类似中风的发作和血管性中风。一般而言，代谢危机表现为非血管区域的一个或多个高灌注区域，这被认为代表了短暂的能量失衡、血管反应性和血脑屏障的破坏。在疾病的临床前阶段，可以看到灌注异常，这可能有助于预测认知缺陷。