非对比剂动脉自旋标记MRI可靠捕获癫痫持续状态中的灌注异常

《Epilepsia》：Non-contrast MRI reliably captures perfusion abnormalities in status epilepticus

　　

目的：确定非对比剂伪连续动脉自旋标记（pCASL）能否检测癫痫持续状态（SE）相关的灌注异常，并与动态磁敏感对比（DSC）灌注磁共振成像（MRI）显示定量对应关系，同时比较单层与容积法评估不对称性的效果。 方法：本研究纳入前瞻性招募的单中心SE队列中的成年患者，入组条件为MRI检查于临床SE发作后48小时内完成，且同时获取pCASL和DSC灌注序列。视觉评估以pCASL为主导，随后评估相应的DSC衍生脑血流量（CBF）和脑血容量（CBV）图像。采用镜像对侧参考区域量化灌注不对称性。研究人员分别应用单层峰值异常法和容积分割法处理pCASL、DSC衍生CBF和CBV数据。 结果：在982例SE患者中，180例于48小时内接受了包含pCASL和DSC的MRI检查。以pCASL为主导的评估在180例患者中的75例（42%）中识别出SE相关灌注异常：其中65例表现为高灌注，6例表现为低灌注，4例表现为pCASL-DSC不一致。相应DSC异常存在于75例中的71例（95%）。因此，定量不对称性分析纳入了71例可评估的单侧病例。在高灌注亚组中，pCASL不对称性与DSC衍生CBF在容积法和单层评估中均显著相关（ρ = .558和ρ = .571；两者p < .001），与DSC衍生CBV也显著相关（ρ = .495和ρ = .374；p < .001和p = .003）。单层与容积法pCASL不对称性显示出强相关性（ρ = .773，p < .001）。多重比较校正后，单层与容积法pCASL不对称性未见显著差异。 意义：非对比剂pCASL可检测SE相关的发作期周围灌注异常，并在实质高灌注中与DSC衍生CBF和CBV显示出显著的定量对应关系。单层pCASL不对称性与容积评估高度一致，支持其作为临床导向评估的实用方法。

论文解读：非对比剂动脉自旋标记MRI在癫痫持续状态灌注评估中的应用

研究背景与科学问题

癫痫持续状态（status epilepticus, SE）是一种严重的神经科急症，尤其非惊厥性SE（non-convulsive SE, NCSE）临床表现隐匿，脑电图（EEG）在急性期常难以判读，快速诊断和及时治疗至关重要。磁共振成像（MRI）在SE的诊断评估中日益重要，除了明确潜在病因外，还能揭示发作期周围MRI异常（peri-ictal MRI abnormalities, PMAs），这些异常反映了癫痫发作相关的代谢、血流动力学和组织水平变化，见于近半数SE患者。PMAs包括弥散受限、T2/液体衰减反转恢复（FLAIR）高信号以及灌注改变，可累及皮质及海马、丘脑、基底节等皮质下结构。

灌注成像在急性期和发作期周围尤为关键，因为持续的癫痫活动增加代谢需求，通常伴随局灶性或区域性高灌注。SE相关的灌注变化可通过计算机断层扫描（CT）和MR灌注技术证实，包括动脉自旋标记（arterial spin labeling, ASL）和动态磁敏感对比（dynamic susceptibility contrast, DSC）灌注MRI。ASL利用磁性标记的动脉血水作为内源性可扩散示踪剂，无需钆对比剂即可实现无创脑灌注MRI，适合急性SE成像并可重复进行。相比之下，DSC灌注MRI是成熟的基于钆剂的团注追踪技术，可提供脑血流量（cerebral blood flow, CBF）和脑血容量（cerebral blood volume, CBV）等参数。

然而，既往SE研究主要集中在视觉检出率、诊断敏感性或ASL与常规MRI序列的定性比较上，非对比剂ASL与对比增强DSC衍生CBF和CBV之间的定量关系尚不明确。此外，快速单层评估最显著灌注异常是否能提供与全面容积分析可比的信息也不清楚。因此，本研究旨在视觉表征SE患者在伪连续动脉自旋标记（pseudo-continuous arterial spin labeling, pCASL）和DSC灌注MRI上的灌注模式，并评估非对比剂pCASL不对称性与对比增强DSC衍生CBF和CBV不对称性之间的定量对应关系，同时比较单层峰值异常法与容积法不对称性评估的效果。

研究方法概述

本研究基于前瞻性招募的单中心SE成人患者队列（奥地利萨尔茨堡帕拉塞尔苏斯医科大学Christian Doppler大学医院神经内科，2019年2月至2025年9月），进行回顾性灌注分析。纳入标准为MRI在临床SE发作后48小时内完成，且同时获取pCASL和DSC灌注序列。所有MRI在同一台3-T扫描仪（Philips Achieva dStream）上进行。灌注模式分类由一名经验丰富的神经放射学家（L.M.）主导，另一名独立盲态阅片者（P.B.V.）使用相同标准对所有可评估检查进行重新评估。定量不对称性分析采用两种互补方法：单层峰值异常感兴趣区（region of interest, ROI）法和容积分割法，两者均将视觉定义的灌注异常与解剖学对应的镜像对侧参考区域进行比较。灌注不对称性用量化不对称指数（asymmetry index, AsInd）表示。统计分析使用SPSS软件，采用Spearman秩相关系数评估跨模态对应关系和跨方法一致性，使用Friedman检验比较不同灌注参数间的不对称性幅度。

研究结果

3.1 研究队列

共180例患者可进行视觉灌注评估。SE相关灌注异常在75例患者（42%）中被识别，其中高灌注是最常见的异常（61例，34%）。定量不对称性分析纳入71例单侧可评估病例，排除了3例双侧高灌注和1例对侧结构性异常病例。

3.2 灌注亚组的临床特征

高灌注组的中位流行病学SE死亡率评分（EMSE）高于无SE相关灌注发现的患者（70 vs 42，p < .001）。高灌注组的有效SE持续时间也更长（3.0小时 vs 1.0小时，p < .001），而两组到达MRI的时间无显著差异。SE相关灌注异常在持续SE患者中比终止SE患者更常见（57% vs 39%，p = .029）。

3.3 高灌注和低灌注中的定量灌注不对称性

在高灌注亚组（n=61）中，两种量化方法均显示正向半球间灌注梯度。容积法中，pCASL地图的中位不对称性最高（AsInd_ASL-vol: 中位数0.34），其次是DSC衍生CBV（AsInd_CBV-vol: 中位数0.25）和DSC衍生CBF（AsInd_CBF-vol: 中位数0.20）。pCASL、DSC衍生CBF和CBV之间的不对称性幅度存在显著差异（容积法Friedman χ2 = 78.328，p < .001）。T1加权解剖对照指标接近零。在低灌注亚组（n=6）中，pCASL和DSC衍生灌注图均观察到负向不对称值。

3.4 跨模态对应关系与方法比较

在高灌注亚组中，pCASL不对称性与DSC衍生灌注不对称性呈显著正相关。容积法pCASL不对称性与容积法DSC衍生CBF不对称性显著相关（ρ = .558，p < .001），单层法也呈现类似显著相关（ρ = .571，p < .001）。pCASL与DSC衍生CBV不对称性也显著相关。单层与容积法pCASL测量值显示出强跨方法对应关系（ρ = .773，p < .001）。功能灌注不对称性指标均显著高于T1加权解剖对照指标。容积分割的观察者内重复性中位Dice系数为0.879。

3.5 描述性pCASL-DSC不一致与排除发现

pCASL-DSC不一致亚组（n=4）显示pCASL存在视觉相关半球不对称性，但DSC衍生CBF和/或CBV图上无相应异常。定量分析显示该组pCASL不对称值为负值，而DSC衍生CBV不对称值接近零。

3.6 观察者间一致性

独立盲态重新评估显示灌注分类的一致率为77.8%，未加权Cohen's κ为0.681。高灌注与其他类别的二分类分析中，一致率为90.0%，κ为0.780。

讨论与结论

本研究的三个主要发现：第一，超过40%的可评估SE患者中存在SE相关实质灌注异常，高灌注最为常见；第二，pCASL衍生的灌注不对称性与对比增强DSC衍生CBF和CBV不对称性在高灌注亚组中显示出显著定量对应关系；第三，单层峰值异常法与容积法pCASL测量值显示出强跨方法一致性，提示当容积后处理不可行时，实用单层方法可提供临床有用的不对称性信息。

研究发现，pCASL不对称性显著大于DSC衍生CBF和CBV不对称性，这归因于pCASL与DSC不同的采集、处理和定标原理，不应解释为比例更大的生理性高灌注或更高的诊断敏感性。尽管存在相关性，pCASL和DSC应视为互补而非完全可互换的灌注技术。pCASL-DSC不一致病例强调了时序、对比机制、动脉传输时间和后处理的影响。

一个重要实践意义是pCASL异常需要谨慎的跨序列解读。血管信号、动脉传输效应、运动伪影、肿瘤相关灌注变化、缺血后奢侈灌注、血管畸形和炎症性脑炎样异常都可能模拟、改变或掩盖发作期周围灌注变化。因此，pCASL的诊断价值在异常为实质性的、解剖学上合理且与结构MRI和DSC衍生灌注图结合解读时最高。

研究局限性包括单中心设计、pCASL图为相对灌注加权信号而非完全校准的定量CBF图、依赖镜像对侧参考区域、视觉评估以pCASL为主导无法推导模态特异性诊断性能、容积分割需手动操作、低灌注和pCASL-DSC不一致亚组样本量小、MRI与EEG非同时间采集等。

研究结论翻译：

pCASL检测到SE相关实质灌注异常，并在高灌注中与DSC衍生CBF和CBV不对称性显示出显著定量对应关系。单层与容积法pCASL不对称性之间的强一致性支持将实用ROI方法用于快速临床评估，而容积分析仍适用于详细病变特征描述。由于pCASL和DSC提供互补而非可互换的灌注信息，谨慎的跨序列解读仍然至关重要。这些发现支持pCASL作为急性SE多模态MRI中可行的非对比剂组成部分。