基于多延迟动脉自旋标记（ASL）MRI评估早产儿脑血流动力学的可行性及临床价值研究

本研究针对早产儿脑血流（CBF）监测技术存在的挑战，系统评估了非镇静状态下单延迟与多延迟ASL序列在早产儿脑灌注成像中的可行性。研究发现，多延迟ASL（尤其是三延迟协议）在图像质量、运动伪影控制及CBF定量一致性方面均优于单延迟ASL，并揭示了性别与年龄对脑血流及动脉通过时间（ATT）的显著影响，为优化新生儿脑灌注成像协议提供了重要依据。

　　

早产是导致全球新生儿死亡和长期神经发育障碍的主要原因之一，其核心病理生理机制之一便是脑血流（Cerebral Blood Flow, CBF）的异常。早产儿由于脑血管自我调节机制尚未成熟，更容易出现脑血流波动，进而引发脑室内出血、脑白质损伤等严重并发症。因此，准确、无创地监测早产儿的脑灌注状态，对于早期干预和改善预后具有重要意义。

然而，现有的脑血流监测技术各存在局限。近红外光谱（NIRS）虽可床边监测，但其测量为间接指标，且受设备间差异影响较大；多普勒超声虽便捷，但无法提供全脑定量的血流数据；而诸如氙-133或PET一类技术虽有较高准确性，却因具有侵入性及辐射暴露而不适用于新生儿常规检查。近年来，动脉自旋标记（Arterial Spin Labeling, ASL）磁共振成像技术因其无创、无需注射对比剂即可定量CBF的特点，逐渐被应用于新生儿群体。不过，ASL也存在明显挑战：它本质上是一种减影技术，对运动极其敏感，而早产儿在扫描中通常无法使用镇静剂，运动伪影成为主要干扰因素。此外，单延迟ASL在血流速度较慢或动脉通过时间（Arterial Transit Time, ATT）较长的情况下容易低估真实CBF值，这一点在血流动力学不稳定的早产儿中尤为突出。

尽管已有一些研究尝试将ASL用于早产儿，但仍存在几个关键问题未得到系统解答：在非镇静早产儿中，ASL的可行性究竟如何？单延迟与多延迟ASL在图像质量、CBF定量一致性上有何差异？CBF是否与性别、胎龄（Gestational Age, GA）、出生后年龄（Postnatal Age, PNA）等临床因素相关？这些问题的答案，将直接影响ASL在临床中的推广与应用。

为此，来自捷克查理大学第二医学院的研究团队开展了一项研究，成果发表于《NeuroImage》。该研究招募了48名早产儿，在不使用镇静剂的情况下，同步采集了T1加权、T2加权结构像以及三种不同的ASL序列：单延迟PCASL_1PLD、三延迟编码PCASL_3PLD和七延迟编码PCASL_7PLD。研究人员对图像质量进行标准化评估，定量分析了皮层CBF和ATT，并进一步探讨了其与性别、年龄、早产原因等变量的关系。

本研究主要采用了以下关键技术方法：使用3T GE Premier扫描仪采集结构像与ASL数据；采用BIBSnet神经网络管道进行脑组织分割；利用ExploreASL流程进行图像配准与部分容积效应校正；通过视觉质量评估将图像分为“良好”、“可用”和“不可用”三级；统计方法包括配对t检验、Cohen’s d效应量、Pearson相关性分析以及线性回归模型，所用工具包括MATLAB和R语言。

3.1. 受试者信息

共纳入48名早产儿，其中男性25名，平均GA为28.7±2.6周，平均PNA为9.7±5.0周。早产原因包括自发性产程、胎膜早破、母体指征及胎儿指征等类别。所有受试者均完成了PCASL_7PLD扫描，绝大多数完成了PCASL_1PLD，其中36人完成了全部三种ASL序列。

3.2. 图像质量评估

质量评估显示，多延迟ASL序列的整体表现优于单延迟ASL。具体而言，PCASL_3PLD的质量最佳，超过90%的图像被评为“良好”或“可用”，而PCASL_1PLD最易受运动伪影影响。PCASL_7PLD虽运动伪影较少，但信噪比不足的问题较为突出。结构序列中，T2加权像的质量显著优于T1加权像。值得注意的是，在部分T1或T2图像被评为“不可用”的案例中，ASL图像仍可能达到诊断要求，这表明ASL在结构图像质量较差时仍具补充价值。

3.3. CBF测量结果

分析显示，单延迟ASL所测得的皮层CBF_1PLD（13.08±4.28 ml/100 g/min）显著低于多延迟ASL序列（CBF_3PLD为18.69±5.56，CBF_7PLD为20.64±6.06 ml/100 g/min）。此外，在单延迟ASL中发现了显著的性别差异：女性早产儿的CBF_1PLD低于男性，而该差异在多延迟ASL中并未出现。Bland-Altman分析进一步揭示，单延迟与七延迟ASL之间的CBF差异最大，且其差异与ATT无显著相关性，说明单延迟ASL对CBF的低估并非完全由ATT延长所导致。

3.4. ATT分布

ATT在不同多延迟协议间无显著差异（ATT_3PLD为1297.6±160.8 ms，ATT_7PLD为1314.5±308.6 ms）。但研究发现男性早产儿的ATT倾向于长于女性，尤其在PCASL_7PLD中达到统计显著性。早产原因对ATT未见明显影响。

3.5. 血流参数与年龄的关系

CBF_1PLD和CBF_3PLD均与PNA和PMA呈正相关，其中PNA的解释力度更强。然而，CBF_7PLD与年龄参数无显著相关性，ATT参数亦与年龄无关联。胎儿型大脑后动脉变异并未导致明显的CBF偏侧化改变。

3.6. CBF不对称性分析

无论采用哪种ASL序列，分析均未发现大脑半球间存在显著的CBF不对称性。其相对不对称性数值较小，且在不同胎龄或血管变异组中保持一致。

本研究通过系统比较不同ASL序列在早产儿脑灌注成像中的应用，得出几项重要结论。首先，在非镇静早产儿中，多延迟ASL（尤其是三延迟协议）在图像质量方面表现最优，运动伪影较少，可行性更高。其次，单延迟ASL会系统性低估皮层CBF，且该低估现象在女性早产儿中更为明显，而多延迟ASL有效避免了这一偏差，提供了更接近生理真实值的CBF估计。第三，研究发现了ATT存在性别差异，男性ATT较长，这可能是导致单延迟ASL中性别间CBF差异的原因之一。最后，CBF与PNA、PMA的正相关关系再次证实了脑灌注随成熟度逐步增加的趋势，但这一关系在七延迟ASL中未达显著，提示其CBF定量可能受其他因素干扰。

这些结果具有重要的临床意义。多延迟ASL不仅提供了更可靠的CBF定量工具，其较强的抗运动干扰能力也使其更适合在非镇静早产儿中应用。此外，识别出ATT和CBF的性别差异提示我们在评估早产儿脑血流时需考虑性别因素，尤其是在使用单延迟ASL的临床场景中。从更广的视角看，该研究为ASL纳入早产儿常规MRI协议提供了实证支持，有望促进其在早期脑损伤评估和干预决策中的临床应用。

尽管本研究仍存在一些局限——如单延迟PLD较短、未个体化校正血液T1值、样本量有限等——但它为新生儿ASL研究提供了扎实的方法学基础和临床洞见。未来研究可在此基础上优化序列参数、扩大样本规模，并进一步探索CBF与神经发育结局之间的关联，从而深化我们对早产儿脑血流动力学的理解，最终改善这一脆弱人群的预后。