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摘要
客觀的動脈自旋標記(ASL)灌注的使用由於改進和更快的采集時間和易於後處理而呈指數級增長。我們的目的是報道在醫院進行各種神經指征掃描的患者，通過將ASL添加到常規非增強腦MRI中獲得的潛在額外發現。
設計回顧。
設置大型三級醫院。
參與者676名患者。
主要的結果與常規MRI相比，ASL序列的其他發現。
結果我們的患者隊列包括676例患者，其中257例急性梗死，419例無梗死。在13.9%(94/676)的患者中觀察到ASL的其他表現。在非梗死組中，7.4%(31/419)的患者觀察到了ASL的額外發現，而在急性梗死組中，24.5%(63/257)的患者獲得了補充信息。
結論與常規腦MRI相比，在醫院常規腦MRI中添加ASL序列可在約7.4%的患者中提供額外的發現，並在24.5%的急性梗死患者中提供額外的補充信息。
- 神經放射學
- 神經放射學
- 磁共振成像
這是一篇開放獲取的文章，根據創作共用署名非商業(CC BY-NC 4.0)許可證發布，該許可證允許其他人以非商業方式分發、混音、改編、在此基礎上進行構建，並以不同的條款許可其衍生作品，前提是正確引用原始作品，給予適當的榮譽，任何更改都已注明，並且使用是非商業性的。看到的:http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/．
數據來自Altmetric.com
本研究的優勢和局限性
據我們所知，這是第一個評估動脈自旋標記(ASL) MRI與常規MRI相比在常規臨床實踐中所見的各種神經病理學的額外發現的研究。
該研究由相對較大的患者隊列組成，這加強了研究的有效性。
研究中隻有一名觀察者，這限製了對可重複性的評估。
這是一項回顧性隊列研究，限製了ASL圖像對臨床管理的影響。
1.5 T並不是ASL的首選磁場，這可能表明本研究中的其他發現可能被低估了。
簡介
神經成像是醫院CT和MRI成像的重要組成部分。1 - 3盡管大多數基於醫院的急性神經係統遭遇可以用CT進行評估，但由於缺乏電離輻射和優越的軟組織對比，MRI提供了一個有吸引力的替代方案，這對於詳細評估腦組織非常有用。事實上，美國放射學會的適宜性標準將MRI列為大多數神經症狀的理想成像方式，包括頭痛、局灶性神經功能缺損、精神狀態改變、共濟失調、癲癇和視力喪失。4常規的腦MRI由多個加權組成，通常至少由五個序列構成，包括T1, T2，流體衰減反演恢複(FLAIR)，梯度回憶回波(GRE)和擴散加權成像(DWI)。5個6
動脈自旋標記(ASL)是一種無對比磁共振灌注技術，使用磁標記水作為自由擴散示蹤劑來測量腦血流(CBF)。7號到9號自ASL問世25年以來，隨著序列設計、硬件技術和後處理技術的顯著進步，近年來ASL已可用於常規臨床實踐。10 11特別是，ASL在評估急性神經係統疾病，如中風，12日至16日短暫性缺血發作，17 18癲癇發作,19日20偏頭痛,21以及各種神經精神疾病，如重度抑鬱症，22日23日阿爾茨海默氏癡呆24 - 26日以及帕金森症。的觀眾在本研究中，我們旨在研究ASL成像與醫院常規非增強腦MRI掃描的其他發現。
材料與方法
研究人群
這是一項單中心回顧性研究。2015年1月至2018年9月期間到我們住院和急診科就診的患者，如果他們同時進行了常規非增強腦MRI掃描，則納入。我院(住院和急診科)共進行了5676例腦MRI，其中700例患者同時進行了ASL成像，符合我們的納入和排除標準。對比增強腦mri未顯示ASL，因此未納入本研究。這些研究的適應症包括常規臨床環境中出現的各種神經係統適應症，如頭痛、精神狀態改變、神經係統缺陷和癲癇。具體的方案，例如癲癇方案、多發性硬化症方案、內耳道方案和腦腫瘤方案，沒有常規包括ASL成像，因此被排除在研究之外。兒科患者被排除在外。如果ASL圖像受到運動偽影或標記不足的嚴重限製，則排除患者。這共產生了700例並發ASL成像。其中24例因運動偽象和標記不足(n=14)、患者無法完成ASL序列(n=6)、易感偽象(n=4)等原因被排除。 This resulted in the inclusion of a total of 676 patients in our study.
圖像采集
腦MRI成像方案包括矢狀T1、軸向T2、軸向GRE、軸向FLAIR、軸向DWI和軸向ASL的采集。圖像采集使用兩台1.5 T臨床MRI設備(GE Optima MR450w;通用電氣醫療係統公司，密爾沃基)與一個八通道頭線圈信號接收。三維(3D)偽連續ASL與快速自旋回波堆疊螺旋讀數與8個交錯，每個螺旋臂包括512個采樣點。采用以下參數:重複時間(TR)/回波時間(TE): 4525/11 ms;視場(FOV): 24×24 cm，基質尺寸:64×64 mm, 30片每片4mm厚;激發數(NEX)=3。偽連續自旋標記進行1.5 s，後標記延遲2 s。背景抑製是通過在待成像的體積上應用反轉脈衝來實現的，允許增加丸的清晰度。31這樣的設置可以獲得3.8×3.8 × 4 mm的3D體素大小3.4點30分。采用掃描儀軟件進行在線圖像重建。獲得標簽和對照圖像之間的兩兩相減，並對其求平均值，以生成平均差值，並根據先前發表的模型轉換為CBF圖。10在掃描儀軟件自動重建後，醫學數字成像和通信(DICOM) CBF圖以及所有其他解剖成像被發送到圖片存檔和通信係統(PACS)，並可供解釋。
圖像分析
為了本研究的目的，一名經委員會認證的神經放射學家對ASL圖像進行了回顧性評估，以檢測區域低灌注或高灌注。為了避免偏見，觀察者對最終的診斷結果一無所知。在常規圖像和最終診斷的背景下，注意到“其他診斷結果”。例如，在診斷為TIA的患者中，為了計算其他檢查結果，初始ASL分析(對TIA診斷不可見)必須記錄為區域低灌注。在對該病例的常規影像學檢查中，應該沒有急性梗死的證據。圖像分析在PACS (Centricity, GE Healthcare, Chicago, Illinois, USA)工作站上進行，無需任何附加軟件。如果ASL的發現(1)提出了新的診斷，(2)有助於縮小差異，或(3)促使進一步的成像/檢查，僅常規成像不會考慮這些，則需要注意其他發現。
對於急性梗死患者，通過DWI進行診斷，因此ASL檢查結果被認為是補充的，而不是“額外的發現”。在多區域灌注異常或低灌注和高灌注混合的患者中，最具急性相關性的ASL被認為是主要的灌注模式。例如，在伴有奢侈高灌注的急性梗死患者和伴有相應低灌注的其他部位慢性梗死患者中，與急性梗死相關的高灌注被納入數據分析。
從患者的出院總結中提取最終診斷，將患者分為急性梗死和非梗死兩組。計算ASL異常的百分比，並細分為每個類別。
患者和公眾參與
患者和/或公眾沒有參與本研究的設計、實施、報告或傳播計劃。
結果
病人群
我們的最終隊列包括676例患者。年齡(歲)的平均值±標準差為62±18，中位數為64。在我們的隊列中，312名男性和364名女性。隊列CBF分析顯示79例患者高灌注，250例低灌注，347例灌注正常。
急性缺血性梗死組
676例患者中有257例(38.0%)發生急性梗死(109例小血管梗死，148例大血管梗死)。ASL為109例小血管梗死患者中的3例(2.8%)和148例大血管梗死患者中的60例(40.5%)提供了補充信息。在63例ASL顯示補充信息的急性梗死患者中，47例梗死床灌注奢侈，代表梗死再灌注(圖1)， 16例患者在梗死床周圍出現相應且較大的低灌注，提示缺血區域持續低灌注(圖2)．ASL在這些患者中的其他發現總結在表1．
患者因突然左側麵部和手臂無力就診於急診科，並接受了標準的中風方案，並進行了無對比的腦部MRI檢查。DWI (A)和ASL-CBF (B)所示。右側大腦中動脈(MCA)範圍內彌散受限，累及右側腦島的前部和後部。ASL在梗死床周圍顯示相應的、較大的低灌注，提示缺血區域持續低灌注(“半暗帶”)。ASL，動脈自旋標記;CBF，腦血流量;DWI，擴散加權成像。
病人因精神狀態改變被送進急診室DWI (A)和ASL-CBF (B)所示。右側大腦中動脈(MCA) /大腦後動脈(PCA)交界區有多處彌散受限灶。ASL顯示梗死床周圍相應的高灌注，代表奢侈灌注。ASL，動脈自旋標記;CBF，腦血流量;DWI，擴散加權成像。
無急性梗死組
在419名未發生急性缺血性梗死的患者中，有31名患者(7.4%)觀察到ASL的額外發現(表2)．在這些病例中，ASL有助於診斷某些中風模擬，否則在常規MR序列中不會如此明顯或容易診斷。在TIA或不明原因血管狹窄患者中觀察到ASL低灌流(n=12) (圖3)．感染/腦炎出現高灌注(n=7)，直腸狀態(n=4) (圖4)、高血管腫塊(n=4) (圖5)、後路可逆性腦病綜合征(n=2)、偏頭痛(n=1)、韋尼克腦病(n=1)。
患者表現為反複發作的暈厥和無反應。ASL-CBF (A)顯示右半球沿右大腦前動脈(ACA)和大腦中動脈(MCA)分布的灌注明顯減少，提示潛在的頸動脈狹窄。軸向DWI (B)顯示無急性梗死。基於這些發現，我們推薦並進行了頭頸部CT血管造影，結果顯示右頸內動脈(ICA)起點(C)因混合動脈粥樣硬化斑塊而狹窄約93%。患者被診斷為有症狀的頸動脈高度狹窄，隨後被安排進行頸動脈內膜切除術。ASL，動脈自旋標記;CBF，腦血流量;DWI，擴散加權成像。
患者因精神狀態改變和不明原因的意識喪失被送到急診科，並接受常規無對比腦部MRI檢查。軸向FLAIR (A)， DWI (B)和ASL-CBF (C)。腦左半球局部高灌注，無FLAIR高信號或彌散受限。根據非區域高灌注增加正確提示癲癇發作和直立狀態。ASL，動脈自旋標記;CBF，腦血流量;DWI，擴散加權成像。
患者表現為嚴重頭痛，在急診科接受常規腦MRI檢查。軸向ASL-CBF (A)顯示右側咀嚼肌間隙和下頜髁突周圍(箭頭)高灌注。我們進一步檢查了其他序列和T2軸位像(B)，顯示右側顳下頜關節囊增厚，下頜髁突信號異常(箭頭)。進一步檢查診斷為多發性骨髓瘤。ASL，動脈自旋標記;CBF，腦血流量。
討論
由於ASL的非侵入性和測量腦灌注的能力，可以提供傳統MRI無法提供的重要生理信息。隨著最近的技術進步，包括快速成像工具和自動化後處理，ASL可以在臨床實踐中進行常規檢查，在提供有價值的生理信息的同時，對采集時間和放射科醫生的工作流程的負擔最小。
在這項研究中，我們表明ASL可以成功地添加到醫院環境中常規的非增強腦MRI方案中，並提供傳統MRI無法提供的有價值的診斷和預後發現。我們特別強調兩個發現。
首先，在一組沒有急性梗死的患者中，ASL提供了31例(7.4%)的額外診斷結果。這些患者包括被診斷為癲癇、偏頭痛、中樞神經係統(CNS)感染、血流動力學障礙(如TIA或潛在血管狹窄或高血管腫塊)的患者。
據報道，偏頭痛和癲癇都是常見的中風模擬症狀。尺碼從經濟負擔和避免隨後對這些患者進行不必要的醫療管理方麵來看，識別中風模仿者是至關重要的。其中包括占用中風病床的直接和間接住院費用和組織型纖溶酶原激活劑(tPA)的管理費用，更不用說出院後患者的經濟負擔，如對駕駛的影響和醫療保險費，這些通常不被考慮在內。在我們的研究中，我們發現ASL-CBF的非領地高灌注有助於正確診斷直立狀態下的偏頭痛和癲癇患者(圖4)。19日21先前在直立狀態下的ASL研究顯示，在非血管區域的實質周圍的致癇性灰質中有高灌注。35在我們的研究中，有4例病例與常規MRI相比，在ASL上觀察到額外的發現。
在非梗死組，血管紊亂是最常見的病理類型，從ASL圖像中觀察到額外的診斷結果。其中最常見的是識別區域性低灌流與狹窄區域，這些狹窄區域已知或未知，但MRI基於沿血管區域的局部CBF減少而確定(圖3)．在TIA患者中也有灌注不足的報道，事實上，高達30%的dwi陰性TIA患者可出現局部灌注異常。36-38在我們的隊列中，我們正確地確定了7例TIA患者為全域低灌注。在血管疾病組的最後一個病例是一個非常小的硬腦膜動靜脈(AV)瘺的患者，通過ASL的高灌注確定，否則在常規MRI上進行診斷將是一個更具挑戰性的診斷。ASL治療硬腦膜室瘺的用法在先前的文獻中也有描述。39
中樞神經係統感染，如輕腦膜炎或腦炎，是另一個亞組患者，與常規MRI相比，ASL成像觀察到額外的診斷結果。診斷建議基於輕腦膜FLAIR高強度區域伴CBF升高。通常，這些患者的病史是非特異性的，如頭痛，並不是所有患者都表現為高熱或頸部僵硬。觀察細微溝FLAIR信號異常，特別是枕葉異常，在高容量的住院病人中並不少見。這一發現的臨床意義並不總是很容易確定，特別是在臨床表現不明確的患者中。當觀察到這種情況並伴有CBF升高時，解釋放射科醫生可能建議進一步檢查並進行腰椎穿刺和腦脊液分析，以確認腦膜炎的診斷。40在一個病例中，ASL還有助於診斷近期頸部手術患者咽旁間隙的痰質改變繼發的高灌注。我們從ASL中發現額外診斷結果的最後一組患者是高血管腫塊病變(n=4)，否則在未經增強的MRI上很難識別(圖5)．
本研究中我們想強調的第二個發現是，在急性梗死患者的一個子集中，ASL提供了常規MRI的補充信息，具有潛在的預後或治療意義。作者決定將這些患者單獨分類，因為DWI圖像對梗死的診斷具有很高的可信度，而ASL信息在其他發現中的價值可以忽略不計。然而，ASL可以提供梗死床的補充生理信息，具有預後和治療價值。據報道，急性梗死患者的ASL低灌注與缺血區域相關會惡化功能結局和梗死生長。11所謂的DWI-ASL不匹配，即ASL缺陷大於DWI病變(圖1)，在之前的研究中已用於臨床決策，38 41然而，這應該謹慎解釋，因為眾所周知，由於與血流緩慢和動脈轉運延遲相關的問題，ASL會高估低灌注的程度。42 43主觀上大麵積不匹配的患者被解釋為核心梗死周圍有低灌注，這可以指導治療醫師進行醫療管理。
急性缺血性腦卒中患者的ASL高灌注與缺血床相關是有價值的(圖2)，特別是涉及大型船隻時。11先前的研究表明，DWI病變內或周圍ASL的高灌注與高血壓有關16 44或者發展成實質出血。16因此，高灌注的識別可能鼓勵臨床醫生確保更密切的監測和更嚴格的血壓調節，以避免並發症，如實質出血。相比之下，研究表明，溶栓後早期局灶性高灌注與較小的最終梗死體積以及24小時和3個月後功能結果的改善有關，盡管有更高的實質出血幾率。45 46需要強調的是，一些推測的高灌注可能確實代表了與血流遲滯和側支血管相關的動脈轉運延遲，特別是考慮到我們研究中應用了1.5 T成像。17
我們的研究有幾個局限性。首先，這是一項回顧性隊列研究，限製了ASL圖像對臨床管理的影響的確定。一項前瞻性研究將允許我們基於這些來自ASL成像的額外發現來評估臨床意義和結果。其次，這些額外的發現本質上是基於傳統MR序列的診斷解釋，可能與操作人員有關。例如，根據放射科醫生的經驗，傳統序列的解釋可能不同，這將影響ASL成像中被認為是額外發現的確定。此外，我們承認，我們研究中的患者群體不能代表一般人群，因為我們的隊列由住院和急診患者組成，在不同的臨床情況下，關於ASL的其他發現可能會有所不同。最後，我們承認，在我們的研究中，在1.5 T時ASL圖像采集是次優的，因為ASL在3 T MR掃描儀中是最佳的。雖然這是一個局限性，但我們的研究可能低估了ASL的額外發現。
總之，與常規腦MRI相比，在常規腦MRI中添加ASL序列可在約7.4%的患者中提供額外的診斷結果，並在24.5%的急性梗死患者中提供額外的補充信息。在ASL上觀察到的其他結果可能有助於神經過程的鑒別診斷，如TIA，重要的中風模擬，如癲癇和偏頭痛，以及高血管病變。
參考文獻
腳注
貢獻者整個研究完整性的擔保人:PB, SK, PP和KN。研究概念和設計:PB, PP和KN。文獻研究:PB, SK, FP, PP, GC, KN。臨床研究:PB、FP、PP、GC、KN。實驗研究/數據分析:PB, SK, FP和KN。統計分析:PB, SK, KN。稿件準備:PB, SK, PP, KN。稿件編輯:PB, SK, PP, KN。
資金作者沒有從任何公共、商業或非營利部門的資助機構宣布對這項研究的具體資助。
相互競爭的利益沒有宣布。
患者發表同意書不是必需的。
倫理批準本研究由西奈山醫院機構審查委員會批準，並放棄知情同意(irb# MS312-789)。
出處和同行評審不是委托;外部同行評審。
數據可用性聲明所有與研究相關的數據都包含在文章中或作為補充信息上傳。所有數據都包含在手稿中。沒有其他數據可用。