SWI最早是由 Dr.E.Mark Haacke于1997年发明的一种MRI技术,其是利用高分辨率、流动补偿、三维采集(3D)的梯度回波序列进行采集,这项技术最初主要用于颅内小静脉的显示,当时称作“高分辨率血氧水平依赖静脉成像”。随着技术的不断提升,SWI已经广泛应用于临床,并且在出血、钙化以及血管结构的显示上有着极大的优势。在腹部肿瘤的应用上,可以用于检测肿瘤内出血,微小血管、钙化的显示,以及对肿瘤进行分级评价,目前,在肝细胞癌、肾细胞癌以及前列腺癌中的应用已经比较广泛。SWI基本原理

磁敏感加权成像( Susceptibility-Weighted Imaging,SWI)是一种组织高分辨率的T2*三维梯度成像技术,重点探查血液代谢所产生的具有顺磁性的物质在图像上的表现,在临床诊断中运用了后处理方法来呈现磁共振成像中的相位成像( phase imaging)信息,因此可以非常敏感地发现静脉血管内的脱氧血液(deoxygenated blood)以及血管外脱氧的血液代谢物。组织间的磁敏感性的差异是SWI成像的关键要素,它不同于常规的依赖质子密度的 MR幅度成像(magnitude imaging ),如T1加权、T2加权等。与周围组织相比拥有不同磁敏感性的物质将失去相位是SWI成像的表现方式,因此相位信息参与了SWI图像的组成。在临床诊断中所用的 SWI包括了相位图像(phaseimaging)和幅度图像,两者可以分别进行分析,也可以经后处理进行图像融合产生可观性较强的SWI图像。获取SWI图像需要将相位图在复数域进行K空间低通滤波,以减少由于主磁场的不均匀性和空气组织界面所产生的伪影,然后提取每个像素点中的相位信息进行归一化处理,生成蒙片,再将蒙片n次幂处理后与幅值图进行相乘从而得到SWI图像。对于西门子机型,SWI序列经定位扫描以后,SWI序列会生成4组不同的序列,分别是:幅度图:与普通MRI生成的图像一样,与校正后的相位信息共同计算出SWI图。代表了质子在弛豫过程中发出的信号强度,包含了绝大部分组织对比度信息。相位图:经高通滤波后的相位图像。代表由于组织磁化率差异导致的信号方向的改变,从组织间的磁敏感性反映组织对比。mIP图:对SWI图进行最小密度投影,利于观察静脉血管,该图像以较厚的层厚对低信号进行投影,更好显示孤立性低信号还是连续性低信号,用于区分出血以及走行连续的静脉。SWI图:由相位图和幅度图蒙片加权整合而成,相位图的对比是对幅度图对比的重要补充。更敏感发现磁敏感性代谢物质。SWI利用了 T2*效应引起的信号丢失和相位变化。幅度图x相位Mask图=SWI图需要特别注意SWI判读中的左右手定则什么是左手定则和右手定则?

假设桌面上有一个钟表,把手握拳拇指朝上放在这个“钟表”上。

左手定则:拇指朝上时,其余四指为顺时针方向,那就代表顺磁性的(比如铁沉积)为高信号(拇指朝上代表高信号,朝下代表低信号)。西门子磁共振采用的是左手定则。

右手定则:拇指朝上时,其余四指为逆时针方向,那就代表逆磁性的(比如铁钙化)为高信号(拇指朝上代表高信号,朝下代表低信号)。飞利浦和GE的磁共振设备采用的是右手定则。

如果是西门子设备,幅度图及mip图为低信号时,相位图为高信号时,此物质为顺磁性物质(铁沉积、钆沉积、出血);相位图为低信号时,此物质为抗磁性物质(钙化)

如果是ge/飞利浦设备,幅度图及mip图为低信号时,相位图为高信号时,此物质为抗磁性物质(钙化);相位图为低信号时,此物质为顺磁性物质(铁沉积、钆沉积、出血)。

以上图为例,左岛叶下脑区卵圆形病变SWI右、左手坐标系统差异。

A,西门子SWI序列,左手坐标系的相位图显示低信号中心和高信号外围(箭头)。

B,GE-SWAN图,磁敏感对比在右手坐标系(箭头)上是相反的。

C, CT证实没有钙化,因此提示可能有微出血。

SWI临床应用

1、管形畸形SWI可以很好地显示一些拥有慢流速血管畸形,如静脉血管瘤、海绵状血管瘤和毛细血管扩张。2、脑血管病对于凝血障碍所致或出血性病变所致的颅内出血。3.脑肿瘤SWI可以用于肿瘤扫描,主要是显示肿瘤内部的血液代谢产物,但是更重要的是可以发现肿瘤并发的出血、钙化,以及一些肿瘤的新生血管,这些极有可能会被常规成像所遗漏。4.创伤对于创伤性脑损害(Traumatic Brain Injury,TBI),特别对于创伤导致的深部小出血,如弥漫性轴索损伤(DiffuseAxonalInjury,DAI)由剪切力引起的脑白质弥漫性损伤,通常伴有多发小出血灶,在常规MRI或CT均显示欠佳或不能显示,但是SWI能明确显示出血的大小位置及数目,对于病情与预后的评估极其有价值。5.发现铁沉积和钙化不论顺磁或逆磁性效应,只要改变局部磁场均匀性,就会造成失相位。因此,SW对于发现和显示顺磁性铁沉积与逆磁性钙化也相当敏感。铁是人体中合成血红蛋白与ATP 的重要物质。在神经系统中,铁的失调会导致氧自由基的累积和神经元的凋亡。帕金森病(Parkinson'sdisease)老年性痴呆亨廷顿氏病(Huntingon'sdisease)、苍白球黑质红核色素变性(Hallervorden-spatz)、多发性硬化( Multiple Sclerosis都具有异常铁质沉积的共性。因此SWI可发现黑质、苍白球丘脑、皮质内等处的铁沉积,提供了一种用来提示疾病存在的依据。参考文献:

杨正汉, 冯逢, 王霄英. 磁共振成像技术指南[M]. 人民军医出版社, 2007.

总秦维昌, 章伟敏, 秦维昌. 医学影像技术学:MR检查技术卷[J]. 2014.

靳二虎, 蒋涛, 张辉. 磁共振成像临床应用入门(第2版)[J]. 中国临床医生杂志, 2015(4).

MRI检查技术专家共识[J]. 中华放射学杂志, 2016, 50(010):724-739.