动脉自旋标记通过使用磁性标记的动脉血水作为内源性示踪剂提供用于量化脑血流量的非侵入性方法。由于它的完全非侵入性的性质，使用动脉自旋标记灌注测量已经越来越多地应用到成像研究在神经和精神疾病。然而临床评估的研究已经表明在宽范围的血管及灌注特性优化动脉自旋标记收购的受试者的挑战。动脉自旋标记的主要限制是喂食动脉中标记与组织中标记血液到达之间的时间延迟可对动脉自旋标记信号产生很大影响。在诸如缺血性中风狭窄闭塞和烟雾病的脑血管疾病中，时间延迟通常延长导致局灶性血管内信号，以及低估组织灌注称为动脉转运效应的现象。烟雾病是一种脑血管疾病，其特征是末端颈内动脉的进行性狭窄闭塞，导致广泛的侧枝形成。然而这些抵押品不完善，患者易患急性缺血性中风脑出血。计算机断层扫描灌注成像虽然不被认为是与基于推注的灌注测量相关的已知误差的金标准，但是在脑灌注测量的临床实践中相对广泛使用的常用方法。计算机断层扫描灌注常用于评估烟雾病的脑血流动力学，因为它提供相对准确的灌注量化，包括脑血流量，脑血容量和平均通过时间。计算机断层扫描灌注的缺点包括辐射剂量，碘化造影剂可能不适合某些患者。虽然动脉自旋标记对于烟雾病患者的血液动力学评估是理想的，但由于广泛的侧枝导致的明显延长的动脉转运延迟可能影响灌注量化的准确性。由需要相对长的扫描时间的限制，很少研究试图在脑血管障碍的多延迟动脉自旋标记的方法来同时估计时间延迟和脑血流量。最近通过结合单次梯度和自旋回波，背景抑制和伪连续动脉自旋标记解决了这个问题，从而显着改善了动脉自旋标记图像序列的时间稳定性。在本研究中，研究人员提出了一种使用三维背景抑制动脉自旋标记的多延迟动脉自旋标记协议，以在烟雾病患者中在相对较短的时间内同时测量脑血流量和时间延迟。研究人员研究的目的是研究多延迟动脉自旋标记与烟雾病的计算机断层扫描灌注之间的相关性，并比较使用多延迟动脉自旋标记获得的脑血流量值和使用的单个标记后延迟计算的脑血流量值。研究人员提出，与更广泛使用的计算机断层扫描灌注相比，多延迟动脉自旋标记将提供对烟雾病中脑灌注的可比较的非侵入性评估。
　　 该前瞻性研究获得了机构审查委员会的批准所有患者均获得知情同意书。几名患者血管造影诊断为患有烟雾病并进行了手术血运重建评估。排除标准包括颅内出血其他脑部病变患者，有造影剂过敏肾功能衰竭病史的患者，血糖水平低于，磁共振成像检查的一般禁忌症。对数字减影血管造影进行了评估，以评估疾病的严重程度。该分类描述了进行性颈动脉闭塞的血管造影阶段和从第一阶段到第几阶段的基底侧支血管的出现。根据患者的临床症状将患者分为以下分类：中度，偶尔短暂性脑缺血发作的患者，严重的每月发生一次以上短暂性脑缺血发作在过去几个月内复发卒中的患者。按照相同的方案检查每个受试者。术前计算机断层扫描灌注和动脉自旋标记磁共振成像之间的时间间隔约为多天。用于计算机断层扫描灌注分析的软件是，已用于大规模临床试验。计算机断层扫描灌注图像的后处理通过使用延迟不敏感的块循环奇异值分解方法根据先前描述的程序产生包括脑血流量，脑血容量和平均通过时间的多参数灌注图。对于每个体素，脑血容量图是根据时间浓度曲线下的面积计算的。平均通过时间由组织残留函数的半峰全宽确定，然后根据中心体积原理将脑血流量计算为脑血容量平均通过时间。所有动脉自旋标记和计算机断层扫描灌注图像都记录在加权磁共振成像上。使用全脑非对比计算机断层扫描作为临时模板将计算机断层扫描灌注图像登记到加权磁共振成像。然后将磁共振图像重新切片到计算机断层扫描灌注图像的空间中以进行所有进一步分析。使用程序将加权图像分割成灰质和白质概率。通过将相应的概率图阈值化为生成灰质和白质掩模。
　　 使用将动脉自旋标记和计算机断层扫描灌注图像进一步标准化为蒙特利尔神经学研究所模板空间。随后，使用自动感兴趣区域分析基于已发布的两个半球血管区域模板进行动脉自旋标记和计算机断层扫描灌注图像到主要血管区域的分割。研究的血管区域是大脑中动脉，大脑中动脉的软脑膜和皮质分布。使用软件进行统计学分析。进行以下分析以评估动脉自旋标记对计算机断层扫描灌注的表现：评估者之间的可靠性：计算统计量以评估两个读者之间评级的可靠性，灰质和白质中的体素分析：分别在每个受试者的灰质和白质中的两种形态之间的体素上计算相关系数，基于感兴趣区域的归一化平均灌注分析：相关系数计算在动脉自旋标记的标准化平均值和主要血管区域的计算机断层扫描灌注测量值之间。以脑血流量图像为例，归一化平均值定义为单个血管区域内所有体素的平均脑血流量值除以整个覆盖范围的脑血流量值的平均值。应用符号秩检验来比较用脑血流量与计算机断层扫描灌注脑血流量和脑血流量平均值与计算机断层扫描灌注脑血流量测量的体素方式和基于感兴趣区域的相关系数。患者的临床信息和计算的时间延迟分布在电子补充材料的表格中提供。两个读者之间动脉自旋标记和计算机断层扫描灌注的病变严重程度等级。计算机断层扫描灌注脑血流量低灌注实现了优异的评估者间可靠性。对于动脉自旋标记脑血流量低灌注损伤以及平均通过时间和时间延迟延长，实现了良好的评估间可靠性。总的来说两个读者之间对于每个灌注参数有很好的一致性。还计算了多参数动脉自旋标记和计算机断层扫描灌注图上低灌注损伤的平均显着性评级之间的相关系数。每对动脉自旋标记和计算机断层扫描灌注图像之间存在显着相关性：动脉自旋标记时间延迟与计算机断层扫描灌注平均通过时间和动脉自旋标记脑血流量与计算机断层扫描灌注脑血流量。
　　 多延迟动脉自旋标记协议还提供了通过动态灌注图像序列评估侧支血流的能力。显示了几个标记后延迟的连续动脉自旋标记脑血流量图像，以及一个代表性的烟雾病例的计算的多参数动脉自旋标记图像。在多延迟动脉自旋标记脑血流量图像的双侧大脑中动脉区域中可以清楚地看到延迟的动脉转运效应。估计的时间延迟在受影响的地区延长。通过考虑延迟的时间延迟，与在单个标记后延迟下获得的脑血流量相比，使用多延迟动脉自旋标记方案产生的脑血流量平均值增加。在多延迟动脉自旋标记图像中，侧支血流也伴有延迟的动脉转运效应。显示了具有延长的时间延迟的左顶叶中存在动脉转运效应的代表性病例。虽然动脉自旋标记灌注图像通常与计算机断层扫描灌注图像匹配，但动脉转运效应是动脉自旋标记独有的。在这项研究中研究人员提出了一个多延迟动脉自旋标记协议，并在几名患有烟雾病的患者队列中进行了动脉自旋标记和计算机断层扫描灌注之间的相关性分析。通过将延迟的时间延迟纳入脑血流量计算，动脉自旋标记能够提供与烟雾病中的计算机断层扫描灌注一致的定量灌注成像。动脉自旋标记脑血流量和计算机断层扫描灌注脑血流量，动脉自旋标记时间延迟和计算机断层扫描灌注平均通过时间之间的一致关联通过主观评级以及灰度和白质中的体素分析以及归一化平均灌注的基于感兴趣区域的分析来证明。以前在健康受试者中进行的研究表明动脉自旋标记脑血流量测量结果与使用的金标准脑血流量成像之间存在良好的相关性。然而在动脉到达时间延迟的地区，尤其是脑血管疾病，可能会低估脑血流量。由需要相对长的扫描时间的限制，很少研究试图在脑血管障碍的多延迟动脉自旋标记的方法来同时估计时间延迟和脑血流量。大多数现有研究还采用非线性最小二乘拟合来分析多延迟动脉自旋标记数据，这些数据在低信噪比和少量采样点的情况下可能不稳定。在本研究中，研究人员结合动脉自旋标记和背景抑制三维来提高低信噪比并缩短图像采集时间，并结合基于加权延迟估算时间延迟的鲁棒算法。多延迟动脉自旋标记协议在大约是分钟内提供脑血流量和时间延迟图像的同时估计，并且可以更短，每个延迟的标签控制对更少，代价是低信噪比。脑血流量是确定大脑状况的最重要参数之一。
　　 众所周知脑血流量的自主升高表明脑活动期，脑血流量的病理性降低可立即引起脑组织的可逆不可逆损伤状态。对于烟雾病一种病因不明的罕见进行性颅内血管狭窄闭塞性疾病，动脉自旋标记获得的脑血流量可作为预后成像生物标志物。最近的研究已经通常使用单个标记后延迟，如保持适当的诊断质量，并允许足够的延迟用于可视化组织灌流在之间的权衡。研究人员的发现表明，使用计算机断层扫描灌注作为参考标准，使用几个标记后延迟计算的动脉自旋标记脑血流量平均值比使用几个单独标记后延迟获得的动脉自旋标记脑血流量更准确。特别地，因为计算的脑血流量是几个标记后延迟处的时间延迟调整的脑血流量的平均值，所以与具有相同扫描时间量的单延迟动脉自旋标记扫描相比，低信噪比的损失最小。多延迟动脉自旋标记协议在合理的成像时间内进行非侵入性灌注成像并且没有低信噪比损失的能力使其适用于临床环境。多延迟动脉自旋标记方案的另一个潜在用途是评估通过动态灌注图像的侧支血流。在脑血管疾病的动脉自旋标记最近的临床评价表明，其特征在于焦点血管内信号，并在低动脉自旋标记组织灌流延迟动脉过境效应可指示抵押品灌注。报道动脉自旋标记可以使用数字减影血管造影作为金标准来预测患有烟雾病综合征的患者的侧支血流的存在和强度。在疑似脑血管疾病患者中使用动脉自旋标记确定了“边界区”模式，这些患者具有正常出现的动态磁敏度对比灌注加权成像。到目前为止，延迟转运效应的识别和侧枝灌注的推断主要基于在单个标记后延迟处获得的“快照”动脉自旋标记图像。所提出的多延迟动脉自旋标记方法能够通过动态灌注图像系列提供烟雾病中侧支血流的可视化，以及定量评估侧枝灌注的可能性。在未来的临床研究中，除了平均脑血流量和时间延迟图外，还建议检查多个标记后延迟的动态灌注图像序列。
　　 对于患有烟雾病的患者，有必要评估脑灌注，以考虑术前的旁路手术和术后监测手术效果。烟雾病是一种慢性和进行性疾病，需要定期进行脑灌注检查。与计算机断层扫描灌注相比，动脉自旋标记完全不含辐射和外源造影剂，因此可用于患有肾功能不全，甲亢对碘化造影过敏的医学疾病的儿童和患者。由于其安全性和可操作性，患者和放射科医师都更容易接受。本研究中证实的多延迟动脉自旋标记和计算机断层扫描灌注图像之间的一致性可能使多延迟动脉自旋标记成为肾功能衰竭糖尿病患者计算机断层扫描灌注的替代方案。在这方面，这项研究有一些局限性。因此研究人员只能在范围内获得时间延迟图对于患有烟雾病的患者，测得的时间延迟大部分在此范围内。无法准确计算时间延迟值图像因为没有流动非常长的传输时标记血液完全松弛，动脉自旋标记图像中没有脑血流量的信号。同时研究人员不使用动脉自旋标记和计算机断层扫描灌注报告绝对定量灌注参数。尽管计算机断层扫描灌注成像的一个优点是其定量性质，但据报道计算机断层扫描灌注成像分析的结果因扫描参数，后处理步骤和不同算法的差异而有很大差异。还应记住计算机断层扫描灌注使用非扩散示踪剂，而动脉自旋标记使用扩散示踪剂。因此无法评估动脉自旋标记和计算机断层扫描灌注之间绝对灌注值的相关性。此外未检查与其他重要变量的相关性，这可能有助于确定动脉自旋标记在管理患有烟雾病的患者中的临床影响。将对更大样本进行进一步研究，以评估动脉自旋标记在烟雾病中的预后价值，并确认磁体的结果。总体而言，本研究是通过与计算机断层扫描灌注比较，探索多延迟动脉自旋标记在烟雾病管理中的临床价值的初步步骤。总之在患有烟雾病的患者中，来自动脉自旋标记的灌注数据与计算机断层扫描灌注之间存在相关性。通过在计算脑血流量中纳入延迟的时间延迟，多延迟动脉自旋标记能够改善与烟雾病中的计算机断层扫描灌注一致的脑血流量定量。动脉自旋标记在不使用造影剂的情况下提供非侵入性灌注信息的能力提供了将动脉自旋标记作为标准神经成像方案的一部分用于管理烟雾病的潜力。有必要进一步研究其他脑血管疾病，包括急性缺血性卒中。