多延迟动脉自旋标记ASL与[18F]FDG PET在记忆门诊混合人群中的同步应用评估：图像质量与区域一致性分析

《European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging》：Simultaneous multiple post-labelling delay ASL MRI and [18F]FDG PET in a mixed memory clinic population and healthy controls

本研究针对神经退行性痴呆诊断中功能影像学生物标志物的选择难题，探讨了多延迟动脉自旋标记（multi-PLD ASL）磁共振成像与金标准[18F]FDG PET在混合记忆门诊人群中的同步应用价值。研究发现，尽管ASL定量脑血流量（CBF）与疾病严重程度相关，但53%患者ASL图像质量差或与PET表现不一致，限制了其单独临床应用。研究揭示了ASL技术在老年及痴呆人群中图像可靠性的重要局限，为优化脑灌注成像方案提供了关键证据。

　　

随着全球人口老龄化加剧，神经退行性痴呆疾病的早期诊断和鉴别诊断变得越来越重要。在临床实践中，[¹⁸F]FDG PET（氟代脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描）已成为评估脑神经元功能和完整性的重要工具，能够显示特定疾病模式的代谢改变。然而，这种检查存在成本高、有辐射暴露等局限性，促使研究人员寻找更安全、更便捷的替代方案。

动脉自旋标记（Arterial Spin Labeling， ASL）磁共振成像技术应运而生，它无需注射对比剂或放射性示踪剂，通过标记动脉血中的水分子来测量脑血流量（Cerebral Blood Flow， CBF）。理论上，脑血流量与葡萄糖代谢存在密切耦合，这使得ASL有望成为[¹⁸F]FDG PET的替代方案。特别是在混合PET/MRI扫描仪中，可以同时获取两种影像数据，为直接比较提供了理想平台。

然而，ASL技术面临固有挑战，包括信噪比低、对运动敏感以及动脉通过时间（Arterial Transit Time， ATT）变异的影响。这些因素在老年人群和痴呆患者中可能更为突出，因为血管病理变化可能导致ATT延长，进而影响图像质量。为应对ATT变异问题，多延迟动脉自旋标记（multi-PLD ASL）技术被开发出来，通过多个不同延迟时间采集数据，理论上可以更准确地计算绝对脑血流量。

尽管前期研究表明ASL在组水平分析中能显示与[¹⁸F]FDG PET相似的异常模式，但这些研究多在严格筛选的研究人群中进行，缺乏在真实世界混合记忆门诊人群中的评估。此外，以往研究多依赖组分析或感兴趣区分析，而非临床诊断所需的单个扫描视觉评估。因此，多延迟ASL在常规临床环境中的实际应用价值仍有待明确。

本研究旨在填补这一空白，通过同步获取的多延迟伪连续动脉自旋标记（pseudo-continuous ASL， PCASL）MRI和[¹⁸F]FDG PET数据，在混合记忆门诊人群和健康对照中评估两种技术的一致性问题。研究特别关注图像质量影响因素以及区域异常模式和定量测量之间的相关性，为ASL在痴呆诊断中的临床应用提供更为可靠的证据基础。

研究方法概述

本研究采用横断面设计，分析了96名记忆门诊患者和38名老年健康对照的混合[¹⁸F]FDG PET/MRI数据，同时纳入12名健康年轻志愿者的ASL数据作为参考。所有扫描均在西门子mMR混合PET/MR扫描仪上完成。ASL序列采用2D多延迟伪连续动脉自旋标记技术，在7个不同的延迟时间（200-2000毫秒）采集数据。图像分析包括视觉评估ASL图像可解释性、与[¹⁸F]FDG PET的一致性以及Z-score图的价值。同时计算全脑皮层空间变异系数（spatial coefficient of variation， sCOV）作为图像质量的定量指标，并通过混合线性模型研究区域脑血流量与[¹⁸F]FDG摄取的关联。

研究结果

图像质量与一致性评估

视觉评估显示ASL图像质量高度依赖于受试者群体。在年轻健康志愿者中无一例无法解释的ASL扫描，而在中度痴呆患者中这一比例高达43.8%。总体而言，53%的患者ASL扫描与[¹⁸F]FDG PET不可比较（无法解释或不一致），而仅有13.5%的患者扫描表现一致。健康老年对照组中也有37%的扫描不可比较。

全脑皮层ASL脑血流量空间变异系数（sCOV）随年龄和疾病严重程度增加而增加，与ASL适用性评分呈强负相关。研究发现sCOV值为0.59可区分可解释与不可解释的ASL扫描，灵敏度达95%，特异度达90%。在患者中，较高的sCOV和较低的ASL适用性评分与年龄增长、存在小血管疾病、Fazekas评分增加、疾病严重程度增加以及[¹⁸F]FDG摄取减少显著相关。

脑血流量与葡萄糖代谢关联分析

在可解释的扫描中，所有区域的ASL脑血流量与[¹⁸F]FDG标准化摄取值比率（SUVr）均呈现显著但相对较弱的相关性（R²<0.2）。使用全局标准化值后，大皮层区域的关联强度有所改善，而在枕叶皮层和小皮层区域中关联强度较弱或不一致。混合线性模型分析显示类似趋势，边际伪R²值普遍较低。

Z-score图分析

在132个评级Z-score图中，34%被评为不一致，47%为部分一致，仅18%为一致。添加Z-score图在35%的扫描中改善了ASL MRI与[¹⁸F]FDG PET的一致性，主要在部分一致的扫描中效果明显（60%被评为"更好"）。[¹⁸F]FDG PET中Z-score<-2的体素体积显著大于ASL MRI中的相应体积，表明[¹⁸F]FDG PET检测异常的灵敏度更高。

研究结论与意义

本研究首次在未经过选择的前瞻性记忆门诊患者中评估多延迟伪连续动脉自旋标记技术的潜力，并以[¹⁸F]FDG PET作为参考标准。研究结果显示，尽管多延迟ASL方案能提供与疾病严重程度相关的定量脑血流量测量，但图像质量普遍较差，超过一半患者的扫描无法解释或与PET表现不一致，限制了其在记忆门诊患者中的临床应用价值。

研究发现强调了在高度选择的患者群体中进行组和感兴趣区分析可能会高估ASL可靠检测神经退行性模式的能力，而视觉评估对于评估ASL临床实用性至关重要。虽然Z-score图在部分质量良好的扫描中可能改善模态间的一致性，但未能克服无法解释的ASL扫描或缺乏可靠参考区域的基本挑战。

从技术角度看，经过验证的多延迟方法在临床相关人群中表现不佳令人失望，这可能是因为延迟时间范围未能完全覆盖老年参与者和痴呆患者的动脉通过时间值范围。患者运动、共病情况以及更易发生运动等因素进一步增加了ASL在临床环境中的挑战。

研究表明，在标准的痴呆MRI协议中加入ASL序列需要谨慎考虑，因为即使是在可解释的ASL扫描中，不一致发现的频率也很高。这意味着除了众所周知的可识别伪影外，其他低灌注区域很可能在[¹⁸F]FDG PET上显示代谢保留，从而使异常解释变得困难。因此，只有正常扫描可能被认为具有临床价值，而其他异常则需要进一步检查，如[¹⁸F]FDG PET。

本研究对临床实践和未来研究具有重要启示。首先，它质疑了当前多延迟ASL技术在混合记忆门诊人群中的直接临床应用价值。其次，它强调了在真实世界临床人群中验证神经影像技术的重要性，而非仅在理想的研究条件下评估。最后，研究指出了优化ASL技术的方向，如延长延迟时间范围、改进3D采集序列等，为未来技术发展提供了参考。

该研究发表在《European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging》上，为脑灌注成像在痴呆诊断中的应用提供了严谨的评估，为未来研究奠定了重要基础。研究结果提醒临床医生和研究人员在将ASL作为[¹⁸F]FDG PET替代方案时需要保持谨慎，特别是在老年和痴呆人群中。同时，研究也为改进ASL技术指明了方向，促进了脑灌注成像领域的进一步发展。