动脉自旋标记(ASL)是一种新兴的无创MRI技术，用于评估大脑血流灌注。ASL灌注不需要外源性示踪剂，使用动脉血磁性标记水质子作为内源性可扩散示踪剂。因此，对儿童、禁忌症或不良反应的患者、肾功能衰竭患者以及那些需要重复随访的患者来说，ASL是一种非常有吸引力的灌注成像方式。ASL还可以量化脑血流量，对纵向研究进行分析比较，其他灌注成像技术是半定量的，只能得到相对灌注参数。ASL磁共振成像技术和脉冲序列的提高已经成功从研究领域转移到临床应用中，但在常规临床实践中仍未得到充分利用。与动态磁敏感对比增强MRI(dynamic susceptibility contrast-enhanced MRI)相比，ASL存在一些缺点，包括低信噪比和较长的采集时间。限制ASL使用的一些其他因素包括：现有技术和脉冲序列设计的变化、采集和预处理的复杂性、对潜在临床应用经验和/或知识的不足，以及缺乏结果解释指南。本文综述了ASL灌注的原理和生理基础，伪影，缺点和目前的临床应用，还提出了解释ASL研究结果的实用方法。本文发表在RadioGraphics杂志。(可添加微信号siyingyxf或18983979082获取原文，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，原文也会在群里发布)。
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基于ISMRM研究与欧洲痴呆研究动脉自旋灌注成像临床应用的补充建议
Cell Reports：青年发育过程中脑血流与功能磁共振ALFF耦合
痴呆患者血脑屏障(Blood-Brain Barrier, BBB)功能测量
ASL多模态研究：糖尿病多发性神经病变的一种基于大脑的疼痛易化机制
引言
大脑灌注是通过血管输送血液到组织的过程，允许氧气和其他分子的交换，可以通过不同方式进行成像，例如MRI、CT、PET和SPECT。MR灌注成像技术包括：动态对比增强磁共振成像、动态磁敏感对比增强成像(DSC)和动脉自旋标记成像(ASL)。
常用的灌注成像方法是DSC，需要静脉注射外源性示踪剂(Gd, gadolinium)来评估大脑灌注参数，例如相对脑血流量(CBF)、相对脑血容量、最大灌注到达时间和平均通过时间(MTT)。DSC的主要缺点是需要外源性示踪剂及其对灌注的半定量性。
ASL是一种新型无创MR灌注方法，使用动脉血磁性标记水质子作为内源性可扩散示踪剂。该技术最早是由Williams等人在1992年开发的，用于测量大鼠的脑血流，Alsop和Detre进一步将其用于人脑成像。 ASL不需要造影剂，允许用于有禁忌症或对基于Gd存在药物发生不良反应的患者，包括肾功能衰竭患者。因此，在儿童和需要进行重复影像采集的患者中，ASL成为一种有吸引力且安全的替代方案。与DSC MRI相比，ASL的另一个优点是有可能获得绝对CBF参数，使得多项纵向研究中可以进行比较分析，而DSC MRI评估的血流参数是半定量的。
过去十年里，随着MRI技术和脉冲序列设计的改进，ASL已成功从研究领域转移到临床应用中，但在常规临床实践中仍未得到充分利用。ASL的一些缺点包括信噪比低，采集时间比DSC MRI长。限制ASL发展的其他因素包括：现有技术和脉冲序列设计的变化、采集和预处理的复杂性、对潜在临床应用经验和/或知识的不足，以及缺乏解释指南
本文提供了ASL技术的简要总结，讨论了潜在问题和伪影，回顾了当前和常见的临床应用，并提出了解释ASL研究结果的实用方法。
技术方面的考虑
ASL在成像平面外的供血动脉标记血液中水质子。通过射频脉冲和梯度组合来反转标记平面中水质子的纵向磁化(T1)来获得标记。随后的标记后延迟时间是磁性标记的血液质子流入血管和组织的关键时期。在图像采集过程中，获取标记图像和控制图像：标记图像显示血液质子反转磁化，控制图像显示血液质子非反转磁化。成对的标记图像和控制图像减影消除了静态组织信号，并提供了与CBF相关的灌注加权图像的信号强度(图1)。
图1. 动脉自旋标记(ASL)的基本概念及成像和标记的区域。
在感兴趣区中采集控制图像，并通过射频脉冲和梯度组合来获得标记图像，以反转标记平面或靠近成像体积平面血液质子的纵向磁化。在图像采集期间，采集成对的标记和控制图像(顶行)。标记图像显示血液质子反转磁化，控制图像显示血液质子非反转磁化。成对的标记图像和控制图像进行减影(中间行)，消除了静态组织信号，并提供了与CBF相关的灌注加权图像的信号强度。在连续ASL(CASL)和伪连续ASL(PCASL)(底行)中，血液质子在流经标记平面时发生反转。在脉冲ASL(PASL)中，动脉脑供血的所有血质子在一个厚的标记板上同时倒置。 PWI=灌注加权成像
ASL信号受多个参数的影响，包括标记效率、动脉血中的T1弛豫、血管和组织的血液传输时间以及磁化传递效应(magnetization transfer effects)。ASL的标记效率很弱，标记图像和控制图像之间的有效信号差异很小(约1%-2%)，因此信噪比较低。在几分钟内多次重复采集成对的标记和控制图像，确保足够的信噪比。然而，影像重复采集会造成伪影，包括运动伪影。
在ASL采集过程中，采集多个成对的标记和控制图像，并对CBF进行平均，生成绝对CBF图和CBF可视化图。绝对CBF的单位是100克每分钟每毫升，考虑血液T1确定的示踪剂半衰期等因素，通过对大脑中预期的信号变化进行建模估计。可以根据ASL序列模型对CBF图进行可视化，并用灰度图或彩色图表示。国际医学磁共振学会(ISMRM)建议在灰度或彩色CBF图旁边显示定量标尺。
ASL数据预处理需要几个步骤，包括：成对的标记图像和控制图像相减、运动校正、T1加权图像的分割和绝对CBF图的计算。
由于ASL信噪比低，推荐使用3T场强。然而，1.5T图像的低信噪比可以通过增加采集时间和降低空间分辨率等来减少。标准临床采集建议使用单标记后延迟时间。然而，多标记延迟后时间在某些情况下是有用的，例如在血液流速较慢的情况以及用于定量测量灌注参数。
ISMRM推荐3D分段读出方法，例如3D多回波序列(具有弛豫增强的快速采集、螺旋堆叠、三维梯度和自旋回波序列)，因为它们提供更高的信噪比，并且对场不均匀不那么敏感。回波平面成像和螺旋成像等二维单激发成像方法得到了广泛应用，但也存在一定局限性。例如，螺旋图像与偏共振模糊相关，而回波平面成像在存在偏共振情况下失真。
ASL标记技术
目前，临床上质子标记技术有四种：连续ASL、脉冲ASL、伪连续ASL和速度选择性ASL。表1和表2总结了ASL的技术原理、优缺点和推荐参数。本文并未提供完整的技术回顾。
表1 质子标记的ASL技术
表2 国际医学磁共振学会推荐的标记参数
连续ASL
连续ASL是Williams等人于1992年提出的第一种标记方法。它使用长而连续的射频脉冲(2-4秒)和沿血液流动方向的磁场梯度。具有生理速度的自旋垂直于标记区域传播，通过梯度和射频脉冲(流驱动绝热翻转)进行反转。连续标记一个薄的平面，通常在颈部。
脉冲ASL
脉冲ASL使用一个非常短的标记时间，在该标记时间内，将短的(10-20毫秒)绝热反转脉冲射频来标记动脉血液水质子，厚的标记平面一般位于颈部。标记区通常被放置在成像体积的近端，以标记大脑动脉供血血管中的血液，并且将所有血液同时反转。
伪连续ASL
伪连续ASL是介于连续ASL和脉冲ASL之间的一种中间技术。伪连续ASL使用长的标记周期(1-2秒)，以大约每毫秒一次的速率将许多短的射频脉冲快速施加到标记平面。当流入的血液磁化通过上下方向垂直于供血动脉的标记平面，模拟血液自旋的流动驱动绝热反转。
速度选择性ASL
与其他ASL技术不同，速度选择性ASL基于血流速度选择性自旋反转，因此自旋标记可以发生在任何区域，包括感兴趣区，从而消除了空间选择性的需要。速度选择性标记脉冲使血液饱和或反转的速度快于预定速度，并且仅从速度小于截止值的自旋中获取数据。因此，速度选择性ASL提供了更小和更均匀的传输延迟，并允许在缓慢和侧向流动条件下(例如，中风)进行CBF定量测量，这会导致较长的传输延迟和CBF错误测量。 伪连续ASL是临床上最常用和推荐的ASL技术，同时拥有连续ASL的高信噪比和脉冲ASL的高标记效率的优点。此外，伪连续ASL比连续ASL的信号吸收率更低，有更好的传输时间，与临床影像设备体圈射频传输硬件兼容，从而消除了对特定硬件的需要。
正常的ASL大脑血流灌注
局部脑血流灌注根据患者的年龄和生理状态而有所不同。其中一些现象必须事先知道，才能最好地解释图像。
CBF增加
后扣带回、中央回和楔前叶后部的ASL信号强度增强，这可能与默认模式网络节点的高活动有关。由于视觉皮层的激活，枕叶可能会显示ASL信号强度增加(图2)。额叶ASL信号相对增强，主要见于双侧基底额旁矢状面区域(basifrontal parasagittal regions)，多见于中青年患者，且随着年龄增长和脑血管危险的存在而减弱。
图2 一位32岁健康女性的枕叶过度灌注伪影。ASL图显示两侧枕叶(箭头)对称的高信号，代表患者在成像过程中睁开眼睛时出现枕叶过度灌注伪影。
CBF减少
苍白球可能表现出ASL信号强度降低，可能是由于铁引起的T1缩短。ASL信号强度降低可发生在从脑室的前角到额叶和从脑室的后角到顶枕叶，与动脉边界相对应。这种情况通常见于老年患者，特别是患有动脉粥样硬化或颅内疾病的患者。
CBF的年龄依赖变异性
儿科患者的影像表现为高信噪比和高CBF绝对值，与老年患者相比，其有较高的基线CBF、较快的平均传输时间、灰质和白质的基线磁化值更高以及较高的血液和组织T1值。胎儿脑血流量较低，并随年龄增加逐渐增加，在3-8岁时到达最大；随后逐渐减少，直到达到成人水平，从大约30岁开始，灰质灌注逐渐减少。
ASL伪影
由于图像质量下降或病理原因，ASL灌注容易出现伪影，这些伪影会使结果解释变得困难。然而，伪影也可以提供可用于诊断的其他信息。这部分主要讨论了与ASL相关的主要伪影，特别是3D伪连续ASL伪影。根据伪影出现的成像阶段，分为三组：磁性标记期间、动脉传输期间、读出期间。表3总结了主要的ASL伪影。表4和表5(图2-10)总结了伪影出现的原因、图像表现和建议的修正。
表3 ASL伪影分类
表4 ASL CBF上导致高信号强度的伪影
表5 ASL CBF上导致低信号强度的伪影
图3 一位54岁患者因严重狭窄导致动脉传输伪影。(A)右侧颈内动脉常规血流空隙消失(箭头)。(B)ASL MRI显示动脉传输伪影(箭头)导致相应的信号强度增加。
图4 一例5岁儿童心脏手术后发生急性缺血性卒中。(A)轴位弥散加权磁共振成像未显示患者运动功能障碍后立即发生缺血性卒中的证据。(B)磁共振血管造影显示左侧颈内动脉信号减弱，提示闭塞和左侧颈动脉相对较差的侧支血管(箭头)。(C)ASL MRI显示广泛的低灌注，几乎整个左半球的脑血流量减少，表明有危险的组织和动脉传输伪影，其表现为左侧sylvian池波形线性高信号强度，这是由于左侧大脑动脉持续标记的自旋(箭头)。
(D)24小时后获得的轴位增强CT图像证实了广泛的缺血性卒中，遍及整个左侧颈动脉。
图5 一个56岁健康男性出现头痛，右侧颈内动脉瘤导致ASL信号伪影。(A)轴位时间飞跃法磁共振血管成像显示右侧颈内眼动脉段的动脉瘤(箭头)。(B)ASL图显示动脉瘤囊(箭头)内高信号，这是由于成像时动脉瘤囊内有标记自旋的持续存在所致。
图6 脑部典型软脑膜型动静脉畸形，患者为34岁女性，癫痫发作。(A，B)轴位T2加权像和冠状位高空间分辨率增强T1加权像显示多个血流空隙，血管病灶的特征是右侧顶叶内嵌有一团强化的管状结构(箭头)。(C)ASL MRI表现为静脉ASL信号伪影，表现为由于动静脉分流或快速传输，病灶(箭头)和引流静脉(箭头)信号增强。
图7 52岁男性，Cognard分类IV型硬脑膜动静脉瘘。(A)高空间分辨率增强T1加权MRI显示血管结构的增强和扩大，右侧顶叶凸起(箭头)。这些发现提示硬脑膜动静脉瘘，并有静脉引流到皮质静脉。
(B)ASL MRI显示硬脑膜动静脉瘘(箭头)的引流静脉有高灌注征象，这是由于静脉ASL信号强度所致。
图8 一名61岁女性的运动伪影。ASL磁共振图像表现为运动伪影所致的螺旋状高信号。
图10 一位43岁健康女性的自旋标记伪影丢失。
ASL图正常血流灌注显示皮质、基底节和丘脑灰质信号强度增强(黄色、橙色和红色)(A)，以及白质信号强度降低(蓝色)。注射Gd造影剂后的ASL图(B)显示整个大脑完全没有信号，代表自旋标记伪影的丢失。
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ASL伪影的临床应用
ASL伪影并不总是有害的；在某些情况下，ASL伪影通过增加特定过程的显著性来帮助支持假定诊断。例如，来自动脉传输伪影的动脉内ASL信号可能有助于显示动脉传输时间延迟以及可能的脑血管疾病(图3、图4)。特定血管区域的动脉传输伪影可能显示供血动脉的狭窄梗阻性疾病，全局动脉传输伪影则提示心输出量减少。此外，ASL信号受阻可能表明动脉瘤囊内有受阻的涡流，CBF图上表现为高信号，显著性增加。ASL静脉信号可能有助于高流速血管分流病变的诊断和治疗后的随访，如动静脉畸形、硬脑膜动静脉瘘和颈动脉海绵窦瘘(图6、7、E1-E3)。ASL也可用于发现颈静脉狭窄或狭窄并回流至乙状窦。
临床应用
根据潜在的病理生理学特征，ASL的某些临床应用包括：血管疾病、肿瘤、痴呆和神经退行性疾病、炎症和感染性疾病以及其他疾病。
血管疾病
ASL灌注已成为研究血管疾病及其对脑功能影响的有力工具，有助于诊断、治疗和随访。
动脉狭窄 颈动脉狭窄可以是无症状的，也可以表现为短暂性脑缺血发作、中风或眼缺血。ASL可以帮助评估患者，允许CBF量化和视觉评估伪影，如动脉传输伪影。当CBF的传输时间大于标记后延迟时间，可能会发生动脉传输伪影；在这种情况下，在图像采集期间标记的血液可能无法到达采集区域，导致成像时标记的自旋在动脉内隔室持续存在，并表现为动脉内ASL信号增加(图3、4)。动脉传输伪影可以与边界伪影相关联，对应于动脉传输伪影远端的脑区低ASL信号强度，因为标记的血液还没有到达实质毛细血管床进行组织交换。
动脉传输时间不仅受颈动脉狭窄的影响，还受心输出量和颅内狭窄的影响。放射科医生也应该意识到标记后延迟及其对ASL信号的影响。在单侧颈内动脉狭窄的患者中，血流动力学状态的研究必须考虑同侧颈内动脉和侧支血管的延迟顺行血流。临床研究已经使用多次标记后延迟和传输时间校正来改善CBF量化；至少，推荐使用双重标记后延迟方法。
评估脑血管反应性可能有助于动脉狭窄患者，并反映执行大脑自调节功能。在给血管舒张药后(如乙酰唑胺)，通过CBF增加来实现自调节。自调节受损是血流动力学损害的第一阶段，能够预测脑血管疾病的风险。
短暂性脑缺血发作 短暂性脑缺血发作对应于局灶性脑缺血引起的暂时性神经功能障碍，而不是永久性脑梗塞。临床诊断为短暂性脑缺血发作患者中，约有30%患者的弥散加权MRI改变，并在ASL图像上看到灌注异常。相当数量的短暂性脑缺血发作患者在弥散加权MRI上没有改变，但可能显示ASL低信号，其敏感性为55.8%，特异性为90.7%。除了实质低信号外，短暂性脑缺血发作患者的ASL信号还包括动脉传输伪影和边界伪影。识别短暂性脑缺血发作可能有助于患者管理，改变预后，并降低后续中风的风险。
缺血性卒中 在急性缺血性卒中患者，梗死核心代表已经梗死的实质，表现为扩散受限和脑血流减少(图4)。缺血半暗带代表血流灌注较低的组织，有梗死的风险(但如果灌注增加，可能是可以挽救的)。血流灌注-弥散张量的不匹配是指脑血流量低的区域与代表半暗带的较小限制区域之间的差异。已有研究报道ASL和DSC在检测半暗带方面有显著一致性，但ASL可能会高估其范围。由于速度选择性ASL以血流速度为基础，最大限度地减少了ASL MRI传输时间延迟的影响，因此可以改善缓慢和侧支循环条件下CBF评估。梗死核心和半暗带的确定有助于管理和预测临床结果。最近一项研究表明，急性卒中患者的ASL图像能够提供比单独使用弥散加权MRI更多的信息，ASL对评估阴性急性缺血性卒中的预测价值为94%。Belani等人指出，对24.5%的急性脑卒中患者和7.4%的非急性脑卒中患者中，将ASL纳入常规脑MRI检查可以提供更多信息。
过度灌注是指流向脑梗塞的血流量超过代谢需求，表示局部自调节的失调，与血脑屏障破坏有关。过度灌注可能表现为病变实质内ASL信号增加(图E4)。一项回顾性研究表明，18%的急性缺血性卒中患者在梗塞处有过度灌注的情况，代表梗塞再灌注。MRI弥散加权病灶内或周围ASL信号增强可能与实质出血有关。尽管实质出血的风险较高，血栓切除后早期缺血区信号强度的增加与24小时和3个月后最终梗死体积减小和功能预后改善有关。
脑出血 脑实质出血引起局部或远离血肿周围区域的血流灌注改变，这些改变可以用ASL来评估。ASL还可以帮助诊断潜在的致病性病变，这对于预防进一步出血十分重要。儿科中一半的中风是由非创伤性脑出血引起的。动静脉畸形、硬脑膜动静脉瘘等动静脉分流性疾病是儿童非创伤性脑出血的主要原因。
血管畸形 高流量血管畸形，如动静脉畸形和硬脑膜动静脉瘘，血液从动脉直接快速进入静脉。数字减影血管造影技术仍然是这些动静脉分流疾病诊断及预后随访的标准。然而，通过静脉ASL信号伪影，可以改善非侵入性检测，表现为静脉信号强度增加，因为标记的动脉水质子很早就到达静脉侧，并且没有通过毛细血管交换组织水(图6、7、E1-E3)。在某些情况下，同时使用ASL和磁敏感加权成像可以提高对微小的颅内动静脉瘘检测。ASL可以通过显示动静脉畸形病灶的位置来帮助动静脉畸形治疗后随访。放射外科手术后病灶的消融通常是延迟的，很少发生在治疗后2或3年前，因此ASL的非侵入性适用于长期随访的研究。病灶的ASL CBF定量测量可改善放射手术或部分栓塞后动静脉畸形的闭塞监测。大多数动脉化发育性静脉异常与血流灌注变化无关。然而，少数患者可能显示ASL高信号，这与扩张的髓质静脉中直接动静脉分流有关，已有研究报道为动脉化发育性静脉畸形(图E3)。
小脑神经机能联系不能 小脑神经机能联系不能是一种功能、代谢和血流灌注的抑制，由于对侧幕上病变而影响小脑半球(图11)。ASL可能显示幕上病变的对侧小脑半球CBF降低。
(A，B)轴位FLAIR MRI显示缺血性脑梗塞的后遗症，右侧皮质脊髓束有华氏变性(B中的箭头)，并在弥散张量纤维束成像(未显示)中得到证实。
(C)ASL MRI显示左侧小脑半球低灌注，其特征为交叉性小脑神经机能联系不能(箭头)。
肿瘤
MR灌注成像在中枢神经系统肿瘤的诊断和评价中具有重要的临床应用价值，如有助于鉴别肿瘤与非肿瘤性病变，评估肿瘤的侵袭性和范围，辅助手术活检和/或切除的计划，评估治疗反应。DSC是临床上评价肿瘤最常用的灌注技术。然而，ASL的优势包括不需要外源性示踪剂和与血脑屏障破坏无关的CBF定量测量，而DSC报告与肿瘤血容量和血脑屏障通透性相关的值。ASL定量测量被报道为肿瘤相对血流值(TBF)和/或绝对值。肿瘤相对血流值(TBF)减少了与血流动力学变化相关的风险，能够广泛使用。应排除与肿瘤出血、钙化、囊性变或坏死有关的ASL血流灌注伪影信号减少。
神经胶质瘤 ASL定量测量有助于区分高级别胶质瘤和低级别胶质瘤，高级别胶质瘤因新生血管而显示高TBF（相对血流值）(图12)，低级别胶质瘤显示低TBF(图E5)。Shen等人的研究表明，高级别胶质瘤的绝对TBF和相对TBF均显著高于低级别胶质瘤(绝对TBF, 73.93±23.74 vs 38.97±17.47；相对TBF, 2.021±0.611 vs 0.971±0.268；P<0.001)。一项荟萃研究为ASL在胶质瘤的术前分级诊断的准确性提供了证据。研究表明，基于ASL和DSC的灌注指标具有良好的相关性和互换性。
淋巴瘤 中枢神经系统淋巴瘤的初步诊断对于适当的治疗计划至关重要，主要是为了避免更激进的外科手术，因为患者可能从化疗和大剂量放射治疗中受益。淋巴瘤在常规序列获得的图像上可能无法区分，但通常不显示实质微血管增生。中枢神经系统的原发淋巴瘤主要表现为血管中心生长，没有新鲜的新生血管生成，导致灌注略微升高，远低于DSC和ASL MRI序列图像上的高级别胶质瘤(图13)。You等人基于ASL MRI的研究发现，原发中枢神经系统淋巴瘤的瘤内和瘤周TBF（相对血流值）显著低于高级别胶质瘤(瘤内相对TBF, 0.89±0.59 vs 2.68±1.89；瘤周相对TBF, 0.17±0.08 vs 0.45±0.28；P<0.001)。
(B)ASL MRI显示右侧颞叶(箭头)高灌注。
血管母细胞瘤 血管母细胞瘤是一种高度血管化的低级别肿瘤，通常表现为囊性病变，伴有显著增强的壁结节或实性病变，常在后颅窝内含有血流空隙(60%的患者)。它可以作为孤立性病变或多发性病变发生，也可以与其他内脏肿瘤合并，作为von Hippel-Lindau综合征的一部分(图14)。血管母细胞瘤的绝对和相对TBF较高，其TBF总血流量明显高于胶质瘤、脑膜瘤和神经鞘瘤。
图14 48岁男性von Hippel-Lindau综合征患者的小脑和视网膜血管母细胞瘤。
(A)轴位高分辨率增强后T1加权成像显示右侧小脑边界清晰的均质囊变(低信号区域)，壁结节明显强化，代表一个小脑血管母细胞瘤(白色箭头)，另外两个小血管母细胞瘤(箭头)，以及一个左眼有强化病变的视网膜血管瘤(黑色箭头)。
(B)ASL MRI显示所有四个血管母细胞瘤的实体成分(白色和黑色箭头)的灌注增加，可与单纯囊性病变(低信号区域)相区别。
继发性肿瘤 几个脑转移病变表现出高TBF，可能类似于高级别胶质瘤，如肾细胞癌、血管肉瘤、血管母细胞瘤和黑色素瘤。ASL MRI灌注成像中，高级别胶质瘤在瘤内和瘤周的TBF明显高于转移瘤。Solozhent seva等人在高级别脑胶质瘤中的绝对TBF和相对TBF均显著高于肿瘤内转移者(绝对TBF：68.98±91.96 vs1 52.1±173.32；相对TBF：7.6±8.4 vs 9.3±5.33；P<0.01)和瘤周(绝对TBF：29.61±22.89 vs 16.58±6.46；相对TBF：1.63±1.14 vs 0.88±0.38；P<0.01)。在成人后颅窝肿瘤的鉴别诊断中，ASL也有助于区分转移瘤和血管母细胞瘤。Kang等人的研究表明，血管母细胞瘤的大小和相对输出量显著大于转移瘤。ASL灌注也有助于发现颅骨转移。
治疗反应评估 高级别胶质瘤的治疗反应评估是一个主要的挑战，特别是在区分在有新的或Gd强化增加的患者中，放射引起的坏死和复发的肿瘤。ASL有助于区分有新的或Gd强化增加的情况，因为放射性坏死通常表现为低CBF，而大多数复发肿瘤表现为高CBF(图15、16)。据报道，ASL MRI在区分肿瘤复发和放射性坏死方面具有与DSC MRI和PET相似的诊断性能，在高级别胶质瘤中可能更准确，特别是存在混合放射性坏死区域(敏感度为94%)。DSC MRI受血脑屏障破坏的T1和T2效应和易感性伪影的影响，而这些因素对ASL影响较小。
图15 一例59岁男性因肺癌中枢神经系统转移而接受放射治疗后发生放射性坏死。(A)轴位增强的T1加权像显示边缘不均匀强化，左侧中央旁小叶有不规则病变(箭头)，磁敏感加权成像显示周围有广泛的血管性水肿(未显示)。(B)ASL MRI显示受影响区域脑血流量降低，提示放射性坏死。
图16 一例53岁女性在晚期高级别胶质瘤术后影像随访时残留或复发肿瘤。(A，B)轴位弥散加权(A)和高空间分辨率增强T1加权(B)显示不均匀强化和沿手术腔后缘的受限扩散(箭头)，沿后内侧边缘有结节状和不规则的局灶增厚。
(C)ASL MR图像显示外科手术腔后内侧缘高CBF，伴有局灶结节增厚(箭头)，表明存在复发或残留肿瘤。
轴外肿瘤 脑膜瘤是一种富血供肿瘤，通常由硬脑膜动脉供应，其次是颈动脉和椎动脉分支(图E6)。考虑到这些肿瘤的富血管性质，在特定病例中术前栓塞可能作为辅助治疗，以降低手术难度，并最大限度地提高完全切除率。基于DSC MRI的相对CBF和基于ASL
MRI的TBF均与脑膜瘤的血管密度相关，有助于区分低血供脑膜瘤和高血供脑膜瘤。ASL有助于对两种疾病的非侵入性诊断，使得对于TBF大幅增加的肿瘤患者来说，血管造影治疗目的的预期效益最大化。 其他肿瘤 ASL也可以从颅底非富血供病变中区别富血供区域。脑膜瘤和桥小脑角池神经鞘瘤的鉴别并不总依靠简单的常规序列。ASL MRI中显示脑膜瘤比神经鞘瘤有更高的TBF。同样的，在鞍区和鞍旁肿瘤的鉴别诊断中，垂体腺瘤表现为低TBF，而脑膜瘤表现为高TBF。
痴呆症与神经退行性疾病
在痴呆症和神经退行性疾病患者中，异常的低灌注和低代谢通常先于解剖结构发生(如萎缩)。因此，ASL MRI或代谢成像(如PET)可提供疾病早期诊断的影像生物标志物。ASL反映了神经元活动，并可能显示与痴呆症和神经退行性疾病患者的PET或SPECT类似结果。
阿尔茨海默病 阿尔茨海默病是痴呆症的主要原因。轻度认知障碍是介于正常认知功能减退和痴呆之间的中间阶段。两者通常都表现为双侧顶叶和颞叶的脑血流量降低。后扣带回和楔前叶的灌注降低对阿尔茨海默病诊断的敏感性为91%，特异性为80%。除了海马和海马旁回萎缩外，CBF降低的区域被认为是有助于区分阿尔茨海默病和轻度认知障碍的补充影像生物标志物(图17)。
图17 一位85岁的阿尔茨海默病患者。
(A，B)冠状位T2加权(A)和轴位FLAIR MRI(B)显示内侧颞叶和顶枕叶优先出现体积损失(箭头)。
(C)ASL MRI显示双侧后顶叶皮层(箭头)的低灌注，如楔前叶、后扣带回、角回和顶上回。
额颞叶痴呆 额颞叶痴呆症有不同变种，参与不同的区域。然而，额颞叶痴呆症在额叶和脑岛的ASL信号强度通常比阿尔茨海默病低。ASL有助于区分额颞叶痴呆和阿尔茨海默病，阿尔茨海默病在楔前叶和后扣带回显示较低的信号强度。
皮质基底节变性 皮质基底节变性表现为ASL信号强度在额顶叶不对称地降低，包括前额叶下回、感觉运动皮质和后顶叶皮层，主要在患肢的对侧大脑半球(图E7)。
炎症和感染性疾病
感染和炎症过程可以显示ASL变化，反映疾病的位置，严重程度以及血管参与程度。急性和亚急性炎症过程可能与ASL信号强度的局部增加有关，与增强区域相关。周围脑实质可能通过炎症过程的直接侵犯而表现为ASL增强，或继发于反应性血管性水肿的信号降低。
感染 脑脓肿在中腔及周围水肿区的ASL信号降低，边缘强化的信号增强(图18)。据报道，在硬膜外脓肿和其他感染性疾病，如疱疹性脑炎，可能继发于静脉受压或局部大脑调节机制障碍，显示皮质ASL信号强度增加。
图18 脑脓肿，9岁儿童癫痫发作5天。(A，B)轴位增强T1加权像(A)和弥散加权像(B)显示左侧额叶局灶性病变，呈环形强化，弥散受限，表明脓肿。(C)ASL MRI显示病灶核心的低CBF，周围有水肿。边缘强化显示信号增强。
脱髓鞘疾病 肿瘤的脱髓鞘病变可能类似于脑瘤，主要是高级别胶质瘤。肿瘤脱髓鞘病变的相对脑血容量值通常低于高级别胶质瘤，但有时与高级别胶质瘤一样，可能显示更高的相对脑血容量值。
其他疾病
癫痫 ASL MRI可以帮助评估癫痫，其结果已被证明与SPECT和PET研究结果一致。ASL MRI可以识别潜在病灶，有助于鉴别诊断。癫痫发作的机制、时机和慢性化等因素可能会影响ASL成像。因此，关于患者的临床病史和成像时表现是至关重要的。在发作期和急性发作间歇期，由于神经元活动增加，活跃的致痫区显示出高血流量(图19)。在慢性发作间歇期，由于活跃度和功能降低以及不成比例的萎缩，致痫区可能表现出低血流量。
偏头痛 ASL可以用于了解偏头痛的机制和病理生理学。偏头痛可能与脑血管失调有关，ASL异常。在偏头痛先兆中，与症状相对应的皮质表现为脑血流量降低。在偏头痛急性期，受影响的皮质可能表现出CBF增加(图20)。
(A)轴位FLAIR图像显示正常。
(B)ASL MRI显示左侧枕叶(箭头)呈现局部过度灌注。继发于偏头痛先兆的可能高灌注应列入诊断的第一假设。
可逆性后部脑病综合征 可逆性后部脑病综合征的确切病理生理特征尚不清楚，但主要提出两种理论。目前更流行的理论认为，重度高血压超过自身调节的极限，引起过度灌注、内皮损伤和血管性水肿。早期理论认为，高血压会导致脑血管自我调节收缩和低灌注，从而导致脑缺血和脑水肿。大脑MRI表现为半球对称性水肿，多发于顶叶和枕叶。ASL异常多种多样。可逆性后部脑病综合征可能表现为受影响区域的脑血流量增加，支持高血压-高灌注学说。但也可以表现为脑血流量降低，支持血管收缩-低灌注学说。
创伤 在急性创伤患者中，ASL信号强度较低表明更严重的大脑自我调节障碍，临床效果较差。即使常规MRI和神经心理学表现正常，轻度创伤性脑损伤也可能表现为双侧额叶和颞叶的CBF减少。重型颅脑损伤可表现为多病灶或弥漫性脑血流量降低。
脑积水 症状性脑积水患者的整体ASL信号强度降低，梗阻性脑积水缓解后信号增强。在正常压力脑积水的情况下，ASL显示整体信号强度降低，在放置分流术后，CBF改善。
脑死亡 ASL图像的视觉和定量分析显示，脑死亡表现为全脑CBF减少，颈外动脉循环通畅，颈内动脉进入颅骨的信号强度增加，与血流停滞有关(图21)。正在经历心脏骤停患者的全脑ASL图像显示CBF缺失，但没有显示颈外循环通畅或颅内颈内动脉入口处信号增强。
ASL磁共振成像使用方法的解释
根据临床应用、使用经验和文献，本文提出了一种用于识别和理解ASL血流异常的方法(图22)。为了教学的目的，根据灌注增加或减少，局部或全局灌注异常，定义了一些ASL模式来组织临床推理。
PRES=可逆性后部脑病综合征
结论
ASL灌注具有广阔的临床应用潜力，其应用也在逐渐增加。因此，放射科医生应该熟悉ASL的采集技术、潜在伪影和临床应用。了解ASL在不同神经疾病中的发现，为神经放射科医生制定实用指南和方法，将进一步使ASL融入临床实践，并在神经病学研究中得到更广泛应用。
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