磁敏感加權成像在中樞神經系統中的應用2013-8-7磁敏感加權成像原理磁敏感加權成像(SWI)是一種利用組織磁敏感性不同而成像的新技術，在傳統GRE-T2*WI的基礎上，采用全新的長回波時間、3D梯度回波進行數據采集，增加磁矩圖的對比和組織間的磁敏感差異，使磁敏感效應的敏感性最大化。SWI不同于常規的磁共振成像。常規磁共振成像中所使用的都是幅值圖像，它描述弛豫過程中質子發出的信號強度。相位圖像則描述質子在該過程中行經的角度。幅值圖像中包含了絕大部分的組織對比信息，而相位圖像則從磁敏感性角度反映組織對比，特別是磁化率差異較大的組織。SWI一次掃描同時獲得幅值圖和相位圖，這兩種圖像在掃描過程中同時獲得，成對出現，并且每一對圖像所對應的解剖位置完全一致。要獲得SWI圖像，需要對原始幅值圖和相位圖進行以下處理：首先利用高通量hamming窗濾波器對原始相位圖像進行過濾，以減少由空氣一組織交界面和背景磁場不均勻所引起的失真偽影，并生成一種新的校正相位圖。其次利用校正相位圖創建相位蒙片，抑制具有一定相位值的體素。再與幅值圖疊加獲得SWI圖，提高各組織間的對比度。最后應用最小密度投影，將表現為低信號的血管連續化。與傳統GRE-T2*WI比較SWI具有：薄層掃描、三維成像、高分辨率、高信噪比等特點，腦內細微結構顯示更加清晰。SWI在中樞神經系統的臨床應用根據不同的磁敏感性物質將疾病歸類如下：去氧血紅蛋白：血管畸形，外傷出血，腦腫瘤非血紅素鐵：神經退行性病變鈣化：病理性鈣化，腦腫瘤SWI靜脈成像原理靜脈血的主要成分為順磁性的去氧血紅蛋白，動脈血則是反磁性的氧合血紅蛋白，它們之問的磁敏感性差異導致兩種血管信號強度的不同，使靜脈能獨立于動脈清晰成像。SWI對于小血管的顯示明顯優于cMR、TOF、CE-MRA。因為由于小血管流速緩慢，其脫氧血紅蛋白的含量比其正常要高，原本看不見的小血管就可以被清晰地顯示。mIP血管畸形靜脈畸形、毛細血管擴張、海綿狀血管瘤等疾病都屬于低流速血管畸形，其顯示對于常規MR成像而言是一種挑戰。cMRI、TOF成像都依賴于血液的流動效應，對高流速的血管敏感，對管徑細小、流速低的血管敏感性下降。對比劑增強血管造影可以提高對小血管的分辨力，受體素塊較大所致部分容積效應的影響，難以顯示細小血管。SWI對于靜脈畸形非常敏感，可以顯示常規MRI掃描原本看不見的小血管，早期發現其他影像方法顯示欠佳的小動靜脈畸形。因為低流速畸形血管中的去氧血紅蛋白的含量比其正常值要高，磁敏感性強。靜脈血管瘤海綿狀血管瘤由于小靜脈與小出血灶或栓子的信號相似，SWI難以做出鑒別診斷，為不足之處，但是注射對比劑增強掃描前后對比或者分析相位圖，可以部分彌補不足。外傷出血彌漫性軸索損傷是腦外傷中的一種特殊類型，是由剪切力引起腦白質的彌漫損傷，通常伴有多發小出血灶。試驗研究表明，與傳統方法在檢測帶有彌漫神經軸突的出血腦損傷相比，SWI能發現小出血病灶，對灰白質交界處的微出血極其敏感且可以同時清晰顯示病灶的數目、大小和部位。因此可以通過追蹤出血病灶的變化來監控病人的病情變化。通過SWI，腦實質內出血可以在發病1小時內被發現，具有極高敏感性和準確性。多發微出血是急性卒中溶栓治療中和治療后的危險因素之一，目前是否根據SWI決定溶栓藥物的使用還無定論，但SWI對急性卒中血管內溶栓后的出血診斷比CT更可信，因為后者難以鑒別腦梗死動脈溶栓后顱內對比劑滲出與少量出血，而SWI可以將二者區分開來，從而指導抗凝治療。非血紅素鐵在所有腦內鐵的存在形式中，鐵蛋白和含鐵血黃素被認為是腦內能引起腦MR信號變化的非血紅素鐵形式，但在生理情況下主要導致MR信號改變的還是鐵蛋白。鐵蛋白是一種超順磁性物質，會產生一個與靜磁場方向一致的附加磁場，導致周圍與順磁性物質相互作用的水分子去相位，在SWI圖及相位圖上均為低信號。正常鐵代謝對腦組織的功能活動極其重要。而過量鐵沉積在組織內可引起組織氧化應激反應，造成蛋白質和DNA損傷，最終導致神經元變性脫失。鐵與神經退行性病變密切相關。大量臨床病理證實PD、AD、MS患者腦內鐵含量明顯增多，在其SWI研究中亦發現異常低信號，這種低信號與病理證實的鐵沉積區相一致，且SWI相位值的改變與患者病情變化密切相關。故認為可以利用SWI監測患者病情變化。正常人腦內鐵正常人鐵含量VS年齡MS-年齡匹配的對照組MS患者腦腫瘤腫瘤的定性，部分是依賴于對病灶的血管性行為，包括血管增生和微出血兩個方面。腫瘤由低級別向高級別轉變多伴隨著腫瘤血管的增生。靜脈血和出血產物的磁敏感性與正常組織不同，而SWI恰巧對發現該類物質的敏感性很高，所以能更好地顯示腫瘤邊界，內部結構、發現腫瘤出血。傳統的增強T1WI腫瘤呈一片彌漫增強，而SWI則能顯示常規平掃和增強掃描Tl加權像所遺漏的出血和引流靜脈。最近研究表明，SWI顯示腫瘤內磁敏感信號與腫瘤病理分級正相關。SWI有望成為一項無創的術前腦腫瘤分級技術，指導臨床治療。鈣化鈣化在CT上常常表現為高密度，在普通T1WI和T2WI表現并無特異性，在T1WI上可表現為低、等、高信號，在T2WI上表現為低、等信號。CT顯示鈣化明顯優于常規磁共振掃描。SWI相位圖可以不依賴CT清晰顯示鈣化。在SWl圖上鈣化和鐵沉積一樣均為低信號，而相位圖可以將兩者區分，鈣化為反磁性物質在相位圖上表現為高信號，鐵蛋白為順磁性物質則為低信號。文獻報道，腦內鈣化的發生部位、形態、大小不同，在相位圖上的信號略有不同，但總體以高信號為主。SWI相位圖對鈣化的顯示有助于易鈣化疾病的診斷與鑒別診斷，如少突膠質細胞瘤，腦膜瘤、畸胎瘤等。右側額部鐮旁腦膜瘤綜上，SWI