动脉自旋标记灌注成像（Artetial Spin Labeling, ASL）是利用自体动脉血中水分子作为内源性示踪剂的磁共振血流灌注成像技术，可以通过血液的分布来显示脑灌注情况。

本例中右侧大脑中动脉重度狭窄患者，ASL显示右侧大脑半球大脑中动脉分布区血流减少。ASL的参数标记延迟时间（post labeling delay time, PLD）如果设为1.5秒，则显示脑缺血区域，如果将PLD延长至2.5秒，则发现缺血区域出现了血流灌注，说明该区域存在侧支循环。

血管选择性动脉自旋标记技术（territorial arterial spin labeling, T-ASL）是ASL的衍生技术，通过对单支血管进行标记，可以得到不同供血血管的对脑灌注区域的图像。

如图所示，分别对右侧颈内动脉、左侧颈内动脉、椎基底动脉进行标记，可以得到各自的血流分布区。如右侧颈内动脉显示出了右侧大脑前动脉和大脑中动脉的分布区，分别是纵裂和右侧大脑半球上外侧面。椎基底动脉除了供应小脑和脑干，双侧大脑后动脉的供应区域是双侧枕叶内侧面。

综合以上技术，我们可以回答几个问题：

1、有没有缺血区域；

2、缺血区域有没有代偿供血；

3、代偿的血液来自哪根血管。

实际应用中，我们体会到ASL技术独有的特点：

例一：

图示右侧颈内动脉闭塞病人，造影显示左侧颈内动脉通过前交通向右侧代偿，T-ASL显示左侧颈内动脉的供血区，覆盖了右侧大脑前动脉分布区；DSA显示椎基底动脉通过皮层支向前代偿，T-ASL显示椎基底动脉供血覆盖了原右侧大脑中动脉的供血区。血管血流的分布，T-ASL能提供比DSA更直观和精确的显示。

例二：

烟雾病病人，前循环闭塞，后循环向前代偿供血。可以看到双侧大脑后动脉通过皮层支向前、双侧大脑半球上外侧面代偿供血，还有后胼周动脉逆行向前、纵裂部位代偿供血。那么，血都供应到哪里了呢？正位上，由于前后重叠，看不到血流向前走了多少；侧位上，倒是能看到向前的分布，但是左右侧的代偿血管又重叠了。用DSA可能唯一的办法是进行三维旋转，或者4D DSA了。

T-ASL显示椎基底动脉的供血范围，向双侧颞叶的就是大脑后动脉皮层支的代偿；纵裂部位，就是后胼周动脉来的代偿血流。

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T-ASL技术对少量血流的探测非常灵敏

该患者右侧颈内动脉自眼动脉以远闭塞，通过镰前动脉向左侧额叶两处少量代偿供血。

T-ASL标记右侧颈内动脉后，可以清楚显示看到这么细小血管的代偿供血。

那么，我们应该如何理解ASL技术在脑缺血中的地位和合理运用？

首先我们看脑缺血的病理生理。脑组织缺血后，第一阶段将发生血管网的扩张，调动脑循环储备力（cerebral circulation reserve ，CCR）。Bayliss效应是指当脑血流灌注压在一定的范围内波动时，机体可以通过小动脉和毛细血管平滑肌的代偿性扩张或收缩来维持脑血流相对动态稳定。在缺血时，就表现为小动脉和毛细血管平滑肌扩张，降低局部血管床的阻力，从而血管网处于扩张状态。

（图片来自网络）

血管网的扩张状态是CT灌注、MRI强化灌注、氙增强CT负荷试验的检查原理。

如果血管网已经扩张，脑组织仍处于缺血状态，即当脑组织灌注压下降并超过了自身调节能力时，为了维持正常的脑组织氧代谢率（cerebral metabolic rate of oxygen, CMRO2）值，会出现脑细胞代偿性氧摄取分数（oxygen extraction fractioin，OEF）值上升。有个概念叫“脑代谢储备”。

有研究将脑血流动力学分为3级：0级：正常状态；Ⅰ级：局部脑灌注压rCPP下降，血管扩张，仍可自动调节；Ⅱ级：血流动力学衰竭，OEF升高。I级导致脑卒中的风险仍有争论，但是多篇文章证实，Ⅱ级脑血流动力学衰竭是随后同侧发生缺血性脑卒中的有力且独立的预测因子。

那么对脑缺血患者进行灌注研究，现有的方法其实是从三个角度来显示的：

1、 CT/MRI强化灌注、氙增强CT及负荷试验：针对的是血管网；

2、 氧摄取分数OEF：针对的是脑细胞；

3、 ASL及T-ASL：针对的是脑血流分布。

ASL虽然只有脑血流量CBF一个参数，但是它具有时间和空间属性，也就是说，我们可以观察不同PLD下脑灌注的改变来得到信息；也可以通过分支血管标记，来得到每支血管血流分布的信息。

一、 ASL的时间属性—烟雾病患者血液瘀滞：

PLD 1.5s显示右侧大脑半球缺血更显著，PLD 3.0s右侧血流反而比左侧还多。是因为右侧供血多吗？可以看到血增多的区域，是整个大脑中动脉分布区血管网，所以根据血流动力学，我们得到的结论是，右侧大脑中血管网处于缺血扩张状态，血流缓慢，在1.5s的时候，原先血还没有流走，新的血液没有流入；到3.0s的时候，新的血流入了，但是处在扩张的血管网当中，从而表现为血液信号更多。这是脑缺血患者血管网扩张、回流障碍、血液瘀滞的表现。

我们都知道烟雾病患者存在常春藤征，即强化的T1加权和FLAIR序列可以显示软膜增强，代表了软膜侧支循环，或者软膜淤血，或者两者同时存在（Sivrioglu A. K., et al. Ivy Sign in Moyamoya Disease[J]. The Eurasian journal of medicine. 2016, 48(1): 58-61.）。这是血管网扩张的另一种表现。 

ASL技术中有个概念叫做动脉到达伪影（Artery transmit artifact, ATA，又称动脉穿行伪影）；往往发生在缺血性脑卒中病变区缺血后代偿侧枝循环血管内，或者在闭塞责任血管的近端；在这些侧枝循环或闭塞责任血管的血管内因为血流速度相对较慢，所以进行ASL灌注成像时这些相对缓慢的血流仍然停留在血管内，故被称为动脉到达伪影。ATA包括大血管和血管网，理论上大血管发生在大血管闭塞的末端；而发生在血管网的就是我们看到的血液瘀滞。MRI公司往往把ATA当做干扰，想消除掉来显示准确的脑灌注情况，但其实这样的血流动力学信息对我们脑缺血医生来说是有意义的。

二、 ASL的时间属性—颈动脉内膜剥脱的高灌注综合征、血液瘀滞：

术后第三天ASL显示左侧大脑半球血流明显较增多，呈高灌注状态；术后第五天ASL基本恢复正常：

那么，这是缺血的血流瘀滞吗？

从术后第三天ASL 1.5s及2.5s来看，不存在前期血液没有流走，后期流入的情况，1.5s和2.5s都是血液高灌注，那么，这就是脑高灌注患者血管网扩张、回流障碍、血液瘀滞的表现。

由于血管网是扩张的，所以流入的血液积聚在血管床里，早期检测即显示血流增多。

那这产生了两个问题：

（1） 通常认为高灌注综合征的机理是脑血流自动调节失败，也就是小动脉和毛细血管平滑肌松弛，导致血管网扩张，那血管网的静脉系统，不能尽快回流，在其中扮演了什么角色？静脉没有平滑肌可以调节，是靠压力驱动的，这中间会发生变化吗？高灌注综合征的缓解，动脉段血管收缩肯定存在，有没有静脉引流增多的因素？

（2） 高灌注综合征仅仅是血管网血流增多，这个病人仅仅表现为头胀；那么通常说的高灌注综合征的癫痫、脑水肿、脑出血，是血管网血液导致的吗？我理解，后者应该是缺血、血脑屏障破坏的结果，而不是高灌注的结果。

三、 ASL的空间属性—颈动脉内膜剥脱术后血流再分布：

剥脱术后，由于压力改变，脑内血流重新分布，达到了新的平衡。

原先左侧颈内动脉分布区较小，术后不但供应了同侧大脑前，还通过前交通动脉向对侧大脑前的区域供血。

四、 ASL的空间属性—脑血管搭桥术后桥血管供应范围：

行右侧脑血管搭桥，术后16天MRA显示桥血管通畅。

做右侧颈外动脉T-ASL，可以看到桥血管的供应范围，从右颞叶到右侧额叶中央前回。

烟雾病公认的治疗方法是搭桥手术，但是手术细节各处并不相同。桥血管搭在哪里？有的方法是搭在最粗的血管上，比如角回动脉；有的方法是搭在最缺血区域的血管上；有的方法是顺应侧支循环的方向，避免对冲，从而提供尽可能大的血流量。

其中比如最缺血的区域，烟雾病患者最缺血的区域，是一成不变的吗？

比如一开始，大脑中动脉闭塞，最缺血的区域，是大脑中供应的最远端，会产生皮层分水岭梗塞；也就是大脑中与大脑后分布区之间。但是烟雾病我们是不能控制住它的发展的，等到大脑前动脉、大脑中动脉都闭塞了，最缺血的区域是哪里？应该是大脑前和大脑中之间，会产生旁中央分水岭梗塞。所以，我们能追逐到最缺血的区域吗？

那么，再想到我们的手术本质，需求驱动行为，我们手术的中青年患者，作为家里的支柱，最担心的是什么？第一次手术，我们保住什么功能最重要？我觉得病人最担心瘫痪，我们第一次机会，用来保住运动功能区最重要。

那么，我们能够通过搭桥，保住病人的运动功能区吗？

从这个病人来看，虽然是在大脑中M4段进行搭桥，但是桥血管供应范围包括了运动区及部分运动纤维走行区域。

图片来自网络

我们通常说大脑中动脉存在深穿支和皮质支，其实皮质支还有深入白质的白质支，所以搭桥在M4，血流可以深入脑白质。

这是软X射线显示的皮层深入白质的微小血管（Nonaka H., et al. Microvasculature of the human cerebral white matter: arteries of the deep white matter. Neuropathology, 2003, 23: 111-118.）。

所以，由于T-ASL让我们看到了脑组织，我们手术设计就想到了脑组织；就由此产生了向运动区供血的搭桥设计。

五、 ASL的空间属性—间接血流重建术后新生血管供应范围：

DSA右侧颈总动脉侧位显示右侧颞浅动脉额支、脑膜中动脉后支、枕动脉向脑内少量代偿供血；全脑ASL显示双侧大脑半球血供差。

手术设计考虑到以下问题：

1、多年脑缺血，估计难以找到合适的受体血管；

2、血流动力学角度，估计血管网难以耐受搭桥血流量，高灌注风险高；

3、患者已经证实了新生血管能力；

4、自行新生血管供血“数量”远远不能满足大脑需要；“位置”主要集中在右侧大脑半球下部，上部缺少供血。

最终我们选择右侧缺血区，进行两处硬膜翻转筋膜贴敷。

DSA显示颞浅动脉顶支增粗，连同其他新生血管，弥补了大脑半球血供的不足。

ASL显示，右侧大脑半球血供改善，血流来自于右侧颈外动脉。

六、 ASL的空间属性—联合血流重建术后新生血管供应范围：

行右侧颞浅动脉-大脑中动脉搭桥+硬膜翻转颞肌贴敷术。14个月后复查造影造影：

右侧颈外动脉侧位：桥血管右侧颞浅动脉顶支较前明显增粗，向大脑半球上外侧面供血，血管周围新生血管及右侧脑膜中动脉前支、颌内动脉分支颞中深动脉形成新生血管向脑组织代偿供血。可以看到，新生血管供血区主要位于前下，桥血管供血区主要位于后上。

右侧颞浅动脉是颈外动脉的分支，分别进行颈外动脉和颞浅动脉的T-ASL，可以看到颞浅动脉（桥血管）的供应区主要位于后上，颈外动脉减去颞浅动脉的，就是颞中深动脉、脑膜中动脉等形成的新生血管的供应区。

2021年日本烟雾病治疗指南推荐：成人患者推荐直接搭桥或包含搭桥术的综合术式，不推荐单独行间接手术；儿童患者间接和直接手术均可行。间接血流重建术手术创伤小、难度低，之所以不推荐，是因为无法预料新生血管生长能力。如果能够对新生血管进行定量分析，与血管生长的诸多因子进行联合分析，也许能找到预测血管生长能力的因子，指导术前手术方案的选择。

当然，这种方法有局限性：首先，对经过人为标记的彩图进行面积定量，其中干扰因素比较多；其次，颞浅动脉额支顶支一般只用一支做搭桥，另一支会形成新生血管；其实搭桥的血管本身也可能形成新生血管。所以，这只是一种半定量的方法，只是比“没有方法”略强。

综上所述，ASL技术在脑缺血患者的治疗中，可以：

（1）显示缺血区

（2）显示缺血区存在代偿供血

（3）显示缺血区代偿供血来源：直观、灵敏、避免DSA重叠影响

（4）时间属性：烟雾病患者血液瘀滞；颈动脉内膜剥脱的高灌注综合征、血液瘀滞

（5）空间属性：颈动脉内膜剥脱术后血流再分布；标记桥血管—脑血管搭桥术后桥血管供应范围；标记颈外动脉和颞浅动脉—血流重建术后新生血管供应范围。

作者简介

山东大学第二医院

神经外科：孟庆虎

影像科：仲海 李娟

孟庆虎 副主任医师

山东大学第二医院

山东大学第二医院副主任医师，西安交通大学七年制硕士，导师为师蔚教授；首都医科大学博士，导师为于春江教授。从事脑血管病工作多年，2008年接受北京三博脑科医院显微外科培训，2014年于北京宣武医院接受颈动脉内膜剥脱专项培训。现任国家卫生计生委脑卒中防治专家委员会缺血性卒中外科专业委员会委员、山东省医学会显微外科学分会第二届委员会委员、山东卫生人力资源管理协会医院感染管理专业委员会常务委员、山东省抗癌协会神经肿瘤分会首届青年委员会委员、山东省疼痛研究会第二届神经损伤专业委员会委员。专注于脑血管搭桥及颈动脉内膜剥脱治疗缺血性脑血管病。

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