作者：李洪进，遵义医科大学研究生院；王荣品，贵州省人民医院

脑小血管病（cerebral small vessel disease，CSVD）泛指脑内小的穿支动脉和小动脉（直径40～200 μm）、毛细血管及小静脉的各种病变所导致的临床、认知、影像学及病理表现的综合征，常表现为不同程度的认知功能障碍、痴呆及心境、运动和步态障碍等。该病早期常无明显症状，一旦发展为痴呆，则不可逆转。因此，早发现、早诊断、早干预对延缓CSVD发展为血管性认知障碍（vascular cognitive impairment，VCI）至关重要。认知能力越差的CSVD患者，脑血流量（cerebralblood flow，CBF）越少，演变为VCI后，CBF会进一步下降。

三维动脉自旋标记（3D-Arterial spin labeling，3D-ASL）成像作为一种能无创测量CBF的MRI技术，对CSVD的早期诊断及探寻潜在的病理生理机制有重要价值。笔者对近年来CSVD的3D-ASL研究进展进行综述，以期从CBF变化水平提高对CSVD伴认知障碍的认识。

1. CSVD 概况

1.1 CSVD发病机制及危险因素

CSVD的危险因素可分为不可干预和可干预危险因素两大类。前者主要包括年龄和遗传因素；而高血压则是CSVD 最明确、最重要的可干预危险因素。目前CSVD的具体病因尚不清楚，已明确的发病机制主要有三类：

①动脉粥样硬化，是CSVD最常见的发病机制，其神经病理学特征为血管壁玻璃样变，病变血管平滑肌细胞丢失、纤维样物质沉积，使管腔变窄，最终使小血管自发调节功能受损，导致CBF减少和慢性大脑低灌注。

②基因相关性，由NOTCH3 突变引起的常染色体显性遗传性脑动脉病是最常见的单基因脑小血管病，也是一种罕见的家族性疾病，可导致Ⅳ型胶原蛋白α链合成障碍，造成血管壁结构改变，脆性增加，使患者出现脑小血管病变。

③淀粉样血管病变，是由于β淀粉样蛋白在软脑膜动脉、穿通小动脉和毛细血管中进行性积聚，使血管完整性丧失，导致自发的脑出血。β淀粉样蛋白还会破坏血管细胞外基质，引起管腔梗阻，导致脑缺血。因此，CSVD与CBF减少关系密切。

1.2 CSVD临床症状及影像学特征

CSVD 是腔隙性卒中的主要原因，也是导致认知障碍和痴呆的主要血管源性因素。其影像学表现包括假定血管源性的白质高信号（white matter hyperintensity of presumed vascular origin，WMH）、新发的皮质下小梗死、腔隙灶、脑微出血、扩大的血管周围间隙和脑萎缩。

新发的皮质下小梗死常表现为急性发病的特定腔隙综合征，当梗死的坏死组织被清除后形成腔隙，多无明显的临床症状，但随着腔隙数目增多，则表现为步速减慢、步基增宽等运动方面的障碍。脑微出血、血管周围间隙均与执行功能、信息处理速度降低有关，但脑微出血灶数目与其相关性更显著，而目前尚无足够证据证实血管周围间隙数目的增加与其是否也存在同样关系，但已证实在健康老年人中，血管周围间隙与认知功能无关。

不同部位脑萎缩所致的临床表现也存在一定差别，如额叶萎缩主要表现在执行功能上，颞叶主要表现在记忆力上。WMH作为CSVD中最常见的影像学征象，在60岁以上人群中的患病率高达95%，常导致步态异常（尤其是步态速度）及跌倒风险增加，且WMH区域体积越大，步态速度下降越明显。以上影像学征象可单独或同时出现，同时出现时会进一步加重CSVD患者的认知功能障碍。

2. 脑灌注成像及ASL 技术

2.1 脑灌注成像基础及分类

脑灌注是指脑血流循环状态，是指人体脑组织内通过血液循环，将营养物质和代谢产物输送到脑细胞内，维持脑细胞正常营养和代谢的一种方式。灌注成像是用于评估人体组织或器官血液灌注情况的检查技术，可提供关于血流量、血液供应及分布的信息。目前根据是否使用外源性对比剂将灌注成像分为两类：一类是需使用外源性对比剂的CT灌注成像、PWI、PET等；另一类是无需使用外源性对比剂的技术，如ASL技术。

2.2 ASL的基本原理及分类

ASL是利用自身血液中氢质子作为内源性对比剂的灌注成像。使用外源性对比剂的灌注成像有创且有过敏风险，这使得ASL等无创灌注成像被广泛运用于临床与科研。ASL的基本原理是在血液经颈动脉流入大脑毛细血管时行2次成像采集，一次是通过射频脉冲将这部分血液中的氢质子进行标记，称为标记像；另一次是不进行标记的对照采集，称为控制像，反复多次后进行平均化，再将标记像和控制像剪影处理，得到灌注量化模型，可用于获得CBF的定量图谱。

根据标记方法的不同，ASL可分为3类：①利用较短脉冲对采集区域的血液高效标记的脉冲法动脉自旋标记（pulse arterial spin labeling，PASL）；②利用连续快速翻转射频脉冲对采集区域的血液进行标记的连续法动脉自旋（continuous arterial spin labeling，CASL）；③通过一连串射频脉冲模拟连续反转脉冲的伪连续动脉自旋标记（pseudo-continuous arterial spin labeling，pCASL）。

CASL 的SNR 高、成像范围大，但对设备的要求较高。PASL标记率高，对设备要求较低，但SNR低、成像范围小。近年来，随着技术及设备的完善，3D序列被逐渐应用到ASL图像上，3D-ASL使用结合梯度回波和自旋回波采集的超快连续式标记，有助于消除静态组织的信号。这种类型的序列理论上可提供更好的SNR，较2D序列灌注范围更全面、磁化率伪影更少。

3. 3D-ASL 在CSVD 研究中的应用

3.1 3D-ASL在CSVD伴认知障碍中的应用

CSVD 所致认知障碍占VCI 的50%～70%。VCI是由大脑血管损伤引起的认知功能障碍，主要表现为记忆力下降及抽象思维、判断力损害，伴个性损害，但日常生活能力正常，是仅次于阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）的第2 常见痴呆病因，占痴呆患者的45%。

脑的低灌注可能是认知功能障碍的重要原因。因此，早期检出CSVD患者可靠的变化指标尤为重要。代允义等应用3D-ASL序列对28例CSVD-VCI、26例CSVD不伴认知障碍患者及22例健康对照组行全脑扫描，测出相应区域的CBF值，结果显示CSVD-VCI组双侧大脑半球CBF值较其余2组明显下降，尤其是在颞叶、额叶和丘脑最显著。

Sun等对53例VCI患者与23例无认知障碍的小血管病患者行全脑3D-ASL扫描，发现VCI患者全脑的CBF弥漫性降低。CSVD的认知障碍发展常表现为阶梯式和渐进性，且进展缓慢，CSVD导致的小动脉硬化不仅能导致管腔狭窄，还可使脑自动调节失调，造成CBF供应减少。由此可见，CBF值有望成为早期CSVD诊断的评价指标之一。标记后延迟时间（postlabeling delay，PLD）是指从血液被标记到被采集的时间，其作为3D-ASL可调控的重要参数，也是影响CBF值的重要因素。

徐畅等采用不同PLD（1.5、2.5 s）对30例CSVD伴认知障碍和22 例CSVD 不伴认知障碍的患者行3D-ASL扫描，发现伴认知障碍组较不伴认知障碍组9个脑区（双侧额叶、颞叶、顶叶皮质、双侧海马、右侧丘脑）的CBF1.5值减低，而CBF2.5值仅6个脑区（双侧额叶、颞叶皮质、海马）减低。在对CSVD 行3D-ASL 扫描时，PLD的选择相应较大，这是因为CSVD好发于中老年人，而该年龄段因血管壁硬化及狭窄等因素，使血流速度减慢。根据《动脉自旋标记脑灌注MRI技术规范化应用专家共识》，老年人扫描时PLD推荐2.0 s/2.5 s，稍长的PLD对反映疾病的灌注更真实。PLD稍短可提高血管病变的敏感度，适合用于筛查，PLD稍长能更准确地反映低灌注的范围。

3.2 3D-ASL联合其他序列在CSVD中的应用

3D-ASL为单一序列，提供的数据有限，CSVD是多种发病机制交互作用下的全脑功能紊乱性疾病，仅凭3D-ASL提供的CBF值无法对其病理机制作出全面解释。多模态MRI在探讨单一机制与多机制相互作用及其与认知功能的影响中起到了关键作用，为早期诊断及干预提供了基础。动态对比增强（dynamic contrast enhancement，DCE）MRI，可采集一系列T1随时间推移的加权图像，是目前测量对比剂渗漏的首选方法。

血-脑脊液屏障提供稳定的微环境，确保营养和氧气充足供应，而小动脉的功能障碍导致血-脑脊液屏障通透性增加。Wong 等研究发现血-脑脊液屏障通透性增加与CBF值呈负相关，且在靠近WMH的组织区域最强。

血-脑脊液屏障与CBF均参与了CSVD的病理过程，但两者的因果关系并未得到验证，有可能是相互作用的结果。Wong等是通过使用动态磁敏感对比增强（dynamic susceptibility contrast enhancement，DSC）基于体素的方法计算CBF值，且需使用外源性对比剂，后续研究可联合ASL与DCE进一步探索。定量磁化率成像（quantitative susceptibilitymapping，QSM）是基于梯度回波的一种新兴成像技术，可量化生物组织内磁化率的空间分布而成为能定量活体组织铁含量的重要方法。

Li等对94 例受试者行3D-ASL 与QSM 序列扫描，其中包括69 例不同阶段的AD 患者，得到其全脑的CBF 值与磁化率值，通过分析得出，在AD进展过程中，基底节铁沉积增多及多个脑区的CBF减少，其中壳核的相关性最大。研究证实，CSVD可能与AD的发病机制相关，且AD 和CSVD 在老年人中经常共存。因此，可将3D-ASL与QSM序列联合运用至CSVD，探讨其CBF与铁沉积量的关系，从而进一步分析其病理机制。BOLD-MRI技术通过让受试者吸入CO2，使体内CO2 水平提高，获取脑血管反应性（cerebral vascular reactivity，CVR）指标。

Rane 等利用CVR、CBF 来评价CSVD患者WMH及其周围在常规MRI上表现为正常白质的情况，发现WMH 和正常白质的CBF、CVR均下降，且呈强正相关，其中CVR的下降速度比CBF快，认为CVR有可能是比CBF更敏感的血管病理学标志物。

4. 总结与展望

目前临床上缺乏对CSVD 进展为VCI的有效治疗方法，预防性干预措施可改善VCI高危人群的认知功能，因此早发现、早诊断对延缓CSVD进展至关重要。3D-ASL成像可无创评估CSVD患者脑灌注的改变，判断认知障碍的严重程度，在脑血管疾病的应用中具有重要价值。

但3D-ASL成像还存在一定的局限性：①不同的PLD得到的CBF值存在一定差异，多个PLD 能综合反映真实的CBF，但检查时间明显增加；②存在运动障碍的CSVD患者在检查时可能会自发抖动，产生运动伪影，继而影响CBF值；③由于ASL得到的CBF图需进一步使用第三方软件才能得到其CBF值，且存在配准等问题，因此在临床常规应用较少。3D-ASL联合其他MRI技术，有助于揭示CSVD的病理生理学机制及评估使用药物改善脑循环后的疗效。

来源：李洪进,王荣品.脑小血管病的三维动脉自旋标记成像研究进展[J].中国中西医结合影像学杂志,2025,23(01):117-120.

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