磁敏感加权成像临床应用

1、磁敏感加权成像在中枢神经系统中的应磁敏感加权成像在中枢神经系统中的应 用用 2013-8-7 磁敏感加权成像原理磁敏感加权成像原理 l磁敏感加权成像(SWI)是一种利用组织磁敏感 性不同而成像的新技术，在传统GRE-T2*WI 的基础上，采用全新的长回波时间、3D梯度 回波进行数据采集，增加磁矩图的对比和组织 间的磁敏感差异，使磁敏感效应的敏感性最大 化。 lSWI不同于常规的磁共振成像。常规磁共振成 像中所使用的都是幅值图像，它描述弛豫过程 中质子发出的信号强度。相位图像则描述质子 在该过程中行经的角度。 l幅值图像中包含了绝大部分的组织对比信息， 而相位图像则从磁敏感性角度反映组织对比，

2、特别是磁化率差异较大的组织。 lSWI一次扫描同时获得幅值图和相位图，这两种图像 在扫描过程中同时获得，成对出现，并且每一对图像 所对应的解剖位置完全一致。 l要获得SWI图像，需要对原始幅值图和相位图进行以 下处理：首先利用高通量 hamming窗滤波器对原始相 位图像进行过滤，以减少由空气一 组织交界面和背景 磁场不均匀所引起的失真伪影，并生成一种新的校正 相位图。其次利用校正相位图创建相位蒙片，抑制具 有一定相位值的体素。再与幅值图叠加获得SWI图， 提高各组织间的对比度。最后应用最小密度投影，将 表现为低信号的血管连续化。 l与传统GRE-T2*WI比较SWI具有：薄层扫描、 三维成像

3、、高分辨率、高信噪比等特点，脑内 细微结构显示更加清晰。 SWI在中枢神经系统的临床应用在中枢神经系统的临床应用 l根据不同的磁敏感性物质将疾病归类如下： l去氧血红蛋白：血管畸形，外伤出血，脑肿瘤 l非血红素铁：神经退行性病变 l钙化：病理性钙化，脑肿瘤 SWI静脉成像原理静脉成像原理 l静脉血的主要成分为顺磁性的去氧血红蛋白， 动脉血则是反磁性的氧合血红蛋白，它们之问 的磁敏感性差异导致两种血管信号强度的不同， 使静脉能独立于动脉清晰成像。 lSWI对于小血管的显示明显优于cMR、TOF、 CE-MRA。因为由于小血管流速缓慢，其脱氧 血红蛋白的含量比其正常要高，原本看不见的 小血管就可以

4、被清晰地显示。 mIP l血管畸形 l静脉畸形、毛细血管扩张、海绵状血管瘤等疾病都属于低流速血 管畸形，其显示对于常规MR成像而言是一种挑战。 lcMRI、TOF成像都依赖于血液的流动效应，对高流速的血管敏 感，对管径细小、流速低的血管敏感性下降。对比剂增强血管造 影可以提高对小血管的分辨力，受体素块较大所致部分容积效应 的影响，难以显示细小血管。 lSWI对于静脉畸形非常敏感，可以显示常规MRI扫描原本看不见 的小血管，早期发现其他影像方法显示欠佳的小动静脉畸形。因 为低流速畸形血管中的去氧血红蛋白的含量比其正常值要高，磁 敏感性强。 静脉血管瘤静脉血管瘤 海绵状血管瘤海绵状血管瘤 l由于小

5、静脉与小出血灶或栓子的信号相似， SWI难以做出鉴别诊断，为不足之处，但是注 射对比剂增强扫描前后对比或者分析相位图， 可以部分弥补不足。 l外伤出血 l弥漫性轴索损伤是脑外伤中的一种特殊类型，是由剪 切力引起脑白质的弥漫损伤，通常伴有多发小出血灶。 l试验研究表明， 与传统方法在检测带有弥漫神经轴突 的出血脑损伤相比，SWI能发现小出血病灶，对灰白 质交界处的微出血极其敏感且可以同时清晰显示病灶 的数目、大小和部位。因此可以通过追踪出血病灶的 变化来监控病人的病情变化。 l通过SWI，脑实质内出血可以在发病1小时内 被发现，具有极高敏感性和准确性。 l多发微出血是急性卒中溶栓治疗中和治疗后的

6、 危险因素之一，目前是否根据SWI决定溶栓药 物的使用还无定论，但SWI对急性卒中血管内 溶栓后的出血诊断比CT更可信，因为后者难 以鉴别脑梗死动脉溶栓后颅内对比剂渗出与少 量出血，而SWI可以将二者区分开来，从而指 导抗凝治疗。 l非血红素铁 l在所有脑内铁的存在形式中，铁蛋白和含铁血 黄素被认为是脑内能引起脑 MR信号变化的非 血红素铁形式，但在生理情况下主要导致 MR 信号改变的还是铁蛋白。 l铁蛋白是一种超顺磁性物质，会产生一个与静 磁场方向一致的附加磁场，导致周围与顺磁性 物质相互作用的水分子去相位，在SWI图及相 位图上均为低信号。 l正常铁代谢对脑组织的功能活动极其重要。而过量铁

7、 沉积在组织内可引起组织氧化应激反应，造成蛋白质 和DNA损伤，最终导致神经元变性脱失。 l铁与神经退行性病变密切相关。大量临床病理证实PD、 AD、MS患者脑内铁含量明显增多，在其SWI研究中 亦发现异常低信号，这种低信号与病理证实的铁沉积 区相一致，且SWI相位值的改变与患者病情变化密切 相关。故认为可以利用SWI监测患者病情变化。 正常人脑内铁正常人脑内铁 正常人铁含量正常人铁含量VS年龄年龄 MS-年龄匹配的对照组年龄匹配的对照组 MS患者患者 l脑肿瘤 l肿瘤的定性，部分是依赖于对病灶的血管性行为，包 括血管增生和微出血两个方面。肿瘤由低级别向高级 别转变多伴随着肿瘤血管的增生。 l

8、静脉血和出血产物的磁敏感性与正常组织不同，而 SWI恰巧对发现该类物质的敏感性很高，所以能更好 地显示肿瘤边界，内部结构、发现肿瘤出血。 l传统的增强T1WI肿瘤呈一片弥漫增强，而SWI则能显 示常规平扫和增强扫描Tl加权像所遗漏的出血和引流 静脉。 最近研究表明，SWI显示肿瘤内磁敏感信号与 肿瘤病理分级正相关。SWI有望成为一项无创 的术前脑肿瘤分级技术，指导临床治疗。 l钙化 l钙化在CT上常常表现为高密度，在普通T1WI 和T2WI表现并无特异性，在T1WI上可表现为 低、等、高信号，在T2WI上表现为低、等信 号。 lCT显示钙化明显优于常规磁共振扫描。 lSWI相位图可以不依赖CT清晰显示钙化。 l在SWl图上钙化和铁沉积一样均为低信号，而 相位图可以将两者区分，钙化为反磁性物质在 相位图上表现为高信号，铁蛋白为顺磁性物质 则为低信号。 l文献报道，脑内钙化的发生部位、形态、大小 不同，在相位图上的信号略有不同，但总体以 高信号为主。 lSWI相位图对钙化的显示有助于易钙化疾病的 诊断与鉴别诊断，如少突胶质细胞瘤，脑膜瘤、 畸胎瘤等。 右侧额部镰旁脑膜瘤右侧额部镰旁脑膜瘤