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1、磁敏感加权成像在中枢神经系统中的应用,2013-8-7,磁敏感加权成像原理,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。,SWI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。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，特别是磁化率差异较大的组织。,SWI一次扫描同时获得幅值图和相位图，这两种图像在扫描
2、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。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。,与传统GRE-T2*WI比较SWI具有：薄层扫描、三维成像、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,根据不同的磁敏感性物质将
3、疾病归类如下：去氧血红蛋白：血管畸形，外伤出血，脑肿瘤非血红素铁：神经退行性病变钙化：病理性钙化，脑肿瘤,SWI静脉成像原理,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。SWI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被清晰地显示。,mIP,血管畸形静脉畸形、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。cMRI、TOF成像都依赖于血液的流动效应，对高
4、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。SWI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,海绵状血管瘤,由于小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。,外伤出血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
5、。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。,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。多发微出血是急性卒中溶栓治疗中和治疗后的危险因素之一，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。,非血红素铁在所有脑内铁的存在形式中，铁蛋白和含铁血
6、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。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。,正常铁代谢对脑组织的功能活动极其重要。而过量铁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。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
7、测患者病情变化。,正常人脑内铁,正常人铁含量VS年龄,MS-年龄匹配的对照组,MS患者,脑肿瘤肿瘤的定性，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。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。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。,钙化钙化在CT上常常表
8、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。CT显示钙化明显优于常规磁共振扫描。SWI相位图可以不依赖CT清晰显示钙化。,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。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。,SWI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,综上，SWI 是一种全新的成像方法，利用组织之间磁敏感性的不同产生图像对比，特别有利于评价静脉和含铁血黄素、铁蛋白等顺磁性物质的情况，从而更好地判断脑肿瘤、血管畸形以及脑外伤的病灶特点、血管分布和出血等情况。另外在PD、AD等铁代谢异常疾病也有广阔应用前景。,谢谢,
