4D-ASL在脑血管疾病中的应用研究进展.pdf

综述Reviews磁共振成像 2023年6月第14卷第6期 Chin J Magn Reson Imaging,Jun,2023,Vol.14,No.6http:/4D-ASL在脑血管疾病中的应用研究进展林小翼1，2，张宗利1*作者单位：1.重庆市沙坪坝区陈家桥医院放射科，重庆 401331；2.重庆理工大学药学与生物工程学院，重庆 400054*通信作者：张宗利，E-mail：中图分类号：R445.2；R743 文献标识码：A DOI：10.12015/issn.1674-8034.2023.06.020本文引用格式：林小翼,张宗利.4D-ASL在脑血管疾病中的应用研究进展J.磁共振成像,2023,14(6):113-118.摘要 四维动脉自旋标记（four dimensional arterial spin labeling,4D-ASL）无须外源性对比剂，以非侵入性的方式实现全脑灌注成像、选择性单支或整体脑血管动态成像，达到类似数字减影血管造影效果，提供脑血管疾病（cerebrovascular disease,CVD）的血流动力学以及侧支循环情况，使钆对比剂过敏、肾功能不全的患者获益，特别适用于儿童、长期随访的患者。4D-ASL的时间分辨率和空间分辨率高，在CVD中应用前景广阔，有助于病变特征分析，如动脉狭窄闭塞性疾病和烟雾病的侧支循环的显示；动脉瘤瘤体的测量；动静脉瘘分流位置、供血动脉识别和Borden分型；动静脉畸形的特征描述及辅助治疗。4D-ASL逐步成为下一代无创血管造影检查技术，但目前4D-ASL的研究报道较少，学者缺乏对4D-ASL的认识。因此，本文概述了4D-ASL成像原理，并综述了4D-ASL在CVD中的应用价值，以展望4D-ASL的发展及研究方向，供对该技术感兴趣的学者参考及以此为基础进一步研究，加速4D-ASL成为CVD血管影像学检查的常规手段。关键词 动脉自旋标记；四维动脉自旋标记；四维动脉自旋标记磁共振血管成像；磁共振成像；脑血管疾病Research progress on the application of 4D-ASL in cerebrovascular diseaseLIN Xiaoyi1,2,ZHANG Zongli1*1Department of Radiology,Chenjiaqiao Hospital,Shapingba District,Chongqing,Chongqing 401331,China;2School of Pharmacy and Bioengineering,Chongqing University of Technology,Chongqing 400054,China*Correspondence to:Zhang ZL,E-mail:Received 30 Jul 2022,Accepted 28 Apr 2023;DOI:10.12015/issn.1674-8034.2023.06.020ACKNOWLEDGMENTS Joint Medical Scientific Research Project of Shapingba District Bureau of Science and Technology and Health Commission of Chongqing(No.2021SQKWLH009);2022 Shapingba District Decision-making Consultation and Management Innovation Project of Chongqing Shapingba District Bureau of Science and Technology(No.jcd202221);School-level Project Fund of Chongqing Medical and Pharmaceutical College(No.ygz2021131).Cite this article as:LIN X Y,ZHANG Z L.Research progress on the application of 4D-ASL in cerebrovascular diseaseJ.Chin J Magn Reson Imaging,2023,14(6):113-118.Abstract Four dimensional arterial spin labeling(4D-ASL)can achieve whole-brain perfusion imaging,selective single-vessel or whole-body cerebral vascular dynamic imaging in a non-invasive way without exogenous contrast agent,and achieve similar digital subtraction angiography effect,providing the hemodynamics and collateral circulation of cerebrovascular disease(CVD),benefiting patients with gadolinium contrast allergy and renal insufficiency,especially for children and patients with long-term follow-up.4D-ASL has high temporal and spatial resolution,and has broad application prospects in CVD,which is helpful to analyze the characteristics of disease,such as the display of collateral circulation in arterial stenosis and occlusive disease and moyamoya disease;the measurement of aneurysm body;shunt location of arteriovenous fistula,identification of feeding artery and Borden classification;characteristics and auxiliary treatment of arteriovenous malformations.4D-ASL is gradually becoming the next generation of non-invasive angiography technology.However,there are few research reports on 4D-ASL,and scholars lack understanding of 4D-ASL.Therefore,this article provides an overview of the imaging principles of 4D-ASL and its application value in CVD,in order to prospect the development and research direction of 4D-ASL.For scholars interested in this technology to reference and further research based on it,accelerating 4D-ASL to become a routine method for CVD vascular imaging examination.Key words arterial spin labeling;four dimensional arterial spin labeling;four dimensional arterial spin labeling magnetic resonance angiography;magnetic resonance imaging;cerebrovascular disease0前言脑血管疾病（cerebrovascular disease,CVD）是全球危害人类健康的一个重要因素，主要涉及缺血性疾病和出血性疾病等，CVD的发病率、残疾率和死亡率高1。因此，CVD的准确影像诊断无疑具有重要价值。对大血管系统的可视化和下游脑组织的微血管信息判断对CVD的治疗和进展监测至关重要2。目前，X 射 线 数 字 减 影 血 管 造 影（digital subtraction angiography,DSA）是诊断或研究CVD的首选影像学检查方法，为一种侵入性检查手段，过程复杂且检查费用昂贵，依赖外源性碘对比剂，重复性检查受限3。四维动脉自旋标记（four dimensional arterial spin labeling,4D-ASL）在无需外源性钆对比剂的情况下，以非侵入性方式，实现脑内单支或整体脑血管选择性动态成像，达到类DSA的效果，用于CVD的形态学和血流动力学分析，空间分辨率和时间分辨收稿日期：2022-07-30 接受日期：2023-04-28基金项目：重庆市沙坪坝区科卫联合医学科研项目（编号：2021SQKWLH009）；重庆市沙坪坝区科学技术局2022年沙坪坝区决策咨询与管理创新项目（编号：jcd202221）；重庆医药高等专科学校校级项目（编号：ygz2021131）113磁共振成像 2023年6月第14卷第6期 Chin J Magn Reson Imaging,Jun,2023,Vol.14,No.6http:/综述Reviews率高，具有较好的重复性4-5。4D-ASL逐步成为下一代无创血管造影检查技术，但目前4D-ASL的研究报道较少，学者缺乏对4D-ASL的认识。因此，本文概述了4D-ASL的成像原理，综述了4D-ASL在CVD中的应用价值，以展望4D-ASL的发展及研究方向，供对该技术感兴趣的学者参考及以此为基础的进一步研究，加速4D-ASL成为CVD血管影像学检查的常规手段。14D-ASL概述1992年，研究者首次通过动脉自旋标记（arterial spin labeling,ASL）获得大鼠的脑灌注图像，此后ASL在成像时间、成像质量等方面快速发展6。ASL是一项无创检测脑组织血流灌注的磁共振功能成像技术，通过磁性标记机体动脉血液中的水质子作为内源性流动示踪剂，实现脑血流灌注的可视化，具有无辐射、不需注射外源性钆对比剂、重复性强及量化组织血流等特点7-8。ASL根据脉冲的标记方式分为3类：脉冲式 ASL（pulsed ASL,pASL）、连续 ASL（continuous ASL,cASL）、伪 连 续 ASL（pseudo-continuous ASL,pCASL）。4D-ASL 多以 pCASL 为成像基础，包含 3D pCASL、基于 4D-ASL 的磁共振血管成像（magnetic resonance angiography,MRA）两部分，pCASL射频饱和效应降低，灌注均匀，信噪比（signal to noise ratio,SNR）高，特殊射频吸收率相对低，4D-ASL的空间分辨率得到提升，而背景信号抑制使灌注图像具有更高的时间信噪比（temporal SNR,tSNR）9-11。ASL通过2次采集获取的标记图像和未标记图像之间的差异来测量脑血流量（cerebral blood flow,CBF），其原理是以动脉血液中的水质子作为内源性示踪剂，并利用180 反转选择性射频脉冲提前磁化标记，标记点常选取颈