多模态MRI技术和数值模拟技术用于脑血流灌注研究进展

李泽燕，郭立伟，梅玉倩*，陈端端

(1.北京理工大学生命学院，北京 100081；2.伦敦大学学院机械工程系，伦敦 WC1E 6BT)

脑血管疾病指各种原因所致脑组织缺血或出血性疾病，严重威胁患者生命[1-2]。功能性MRI(functional magnetic resonance imaging, fMRI)和灌注加权成像(perfusion weighted imaging, PWI)可用于评估脑血流灌注、描述脑血管疾病的血流模式，但准确性欠佳。通过建立数学模型，可结合多模态MRI技术和计算力学模型定量展现脑血管疾病的病理变化，为临床诊疗提供参考。本文对多模态MRI技术和数值模拟技术在脑血流灌注中的应用进展进行综述。

1 脑血流灌注监测方法

1.1 影像学检查 影像学检查是辅助诊断脑血管疾病的主要方式。MR血管成像(magnetic resonance angiography, MRA)能清晰显示病灶位置、血管狭窄程度和累及区域，但无法完全反映脑血管疾病的病理变化过程。常用MR灌注成像技术包括 fMRI和PWI，可通过追踪脑血流量(cerebral blood flow, CBF)、血液氧合水平和葡萄糖代谢等指标，监测脑血管疾病的病理生理变化，已在描述脑组织微结构、新陈代谢和建立与血流动力学之间的联系方面展现出巨大潜力[3]。

fMRI可通过非侵入性手段获得特定激活期间的脑神经活动图。脑内神经元随活动增多而需氧量升高，导致相关区域CBF增加[4]，故可据此评估脑血流灌注。PWI为半定量化检测方法，以一侧脑血流灌注为基准评估对侧脑血流灌注，并可结合血液平均通过时间(mean transit time, MTT)等参数排除呈现低灌注的“假阳性”结果。根据示踪剂来源，PWI可分为利用外源性示踪剂的动态磁敏感对比增强(dynamic susceptibility contrast, DSC)灌注成像技术和以动脉血中氢质子为内源性示踪剂的动脉自旋标记(arterial spin labeling, ASL)技术。……