磁敏感加權(quán)成像技術(shù)在腦腫瘤中的研究現(xiàn)狀

孫琳琳 李 克

磁敏感加權(quán)成像技術(shù)（susceptibility weighted imaging, SWI）是近幾年新興的一種核磁序列，由美國人 Haacke等[1]首先應(yīng)用，是一種利用血氧水平依賴效應(yīng)（BOLD效應(yīng)）和組織之間磁敏感性差異來成像的技術(shù)。SWI具有以下特點(diǎn)：高分辨力的三維梯度回波成像，在三個(gè)方向上的完全流動(dòng)補(bǔ)償；薄層厚避免信號丟失；相位圖通過濾波減少不必要的場效應(yīng)，產(chǎn)生相位蒙片，利用相位蒙片對磁矩圖進(jìn)行增強(qiáng)處理；相對鄰近層面進(jìn)行最小強(qiáng)度投影，與傳統(tǒng) T2*加權(quán)序列比較，具有三維、高分辨力、高信噪比（signal noise ratio, SNR）的特點(diǎn)[2]。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)采集和圖像處理過程提高了磁矩影像的對比，因此SWI對顯示靜脈結(jié)構(gòu)、血液代謝產(chǎn)物（去氧血紅蛋白、高鐵血紅蛋白、鐵蛋白以及含鐵血黃素）、鐵質(zhì)沉積等十分敏感[2]。目前，SWI在腦血管病、腦腫瘤、腦外傷、神經(jīng)變性病等中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變方面均有相關(guān)研究與闡述。本文著重對SWI在腦腫瘤的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望進(jìn)行扼要的綜述。目前國內(nèi)外的研究主要著重于膠質(zhì)瘤，另有其他腦腫瘤，如腦膜瘤、生殖細(xì)胞瘤等。

SWI可以用于檢測腫瘤內(nèi)微出血，并有助于腦腫瘤分級、抗血管藥物療效的評估

SWI所利用的磁場不均勻性形成組織對比，與T1WI、T2WI、對比劑增強(qiáng)檢查（contrast-enhanced，CE）T1WI、擴(kuò)散成像、灌注成像及血管成像所形成的對比明顯不同，因此它能夠顯示上述MR方法不能顯示的信息。腦腫瘤常規(guī)MRI平掃及增強(qiáng)顯示的結(jié)構(gòu)為腫瘤實(shí)質(zhì)、壞死囊變、一定量的出血和腫瘤的邊界，對腫瘤內(nèi)部的微細(xì)結(jié)構(gòu)無法鑒別，SWI的出現(xiàn)改善了圖像的對比，可以檢測到常規(guī)成像方法無法顯示的腫瘤內(nèi)的微量出血和靜脈脈管系統(tǒng)，是腫瘤成像的一種有用的補(bǔ)充序列。Sehgal 等[3]對 38 例腦內(nèi)腫瘤進(jìn)行研究，結(jié)果顯示CE-T1WI和 SWI對病灶的顯示有顯著差別，前者主要顯示腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)的壞死、囊變等成分，后者所顯示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要為血液的代謝產(chǎn)物，SWI 提供了比 CE-T1WI 更好的信息來評價(jià)腫瘤的顯示、邊緣、血液成分、靜脈血管、結(jié)構(gòu)和水腫，對應(yīng)的優(yōu)勢比分別是11%、14%、71 %、73%、63 %和 75 %。并且，對比增強(qiáng)前后 SWI圖像能顯示常規(guī)平掃和CE- T1WI所遺漏的靜脈和出血。

侵襲性腫瘤有血管增長迅速、多發(fā)微出血的傾向，腫瘤內(nèi)出血的代謝產(chǎn)物與其病理分級相關(guān)。鑒于SWI在反映腫瘤微出血方面的優(yōu)勢，目前有研究提出SWI可以作為一種鑒別高低級別膠質(zhì)瘤的新方法 ，對臨床治療及預(yù)后有很大的價(jià)值。通常來說，在常規(guī)的MR圖像上，主要依據(jù)腫瘤的異質(zhì)性、不同程度的強(qiáng)化特征、占位效應(yīng)、囊變壞死、代謝活性以及腦血流灌注來評價(jià)腫瘤的分級。而在SWI圖像上，腫瘤內(nèi)出血主要表現(xiàn)為低信號（高信號的新鮮出血除外），因此依據(jù)低信號的面積來計(jì)算腫瘤內(nèi)出血量（腫瘤邊緣的靜脈低信號不計(jì)入）并分級[4]，或者依據(jù)腫瘤內(nèi)出血產(chǎn)物出現(xiàn)的頻率以及最大出血的直徑來區(qū)分高級別與低級別膠質(zhì)瘤[5-6]。高級別膠質(zhì)瘤內(nèi)部微出血頻率、微出血量、出血最大徑均明顯高于低級別膠質(zhì)瘤。還有研究者[7]認(rèn)為通過高分辨率SWI圖像中瘤內(nèi)磁敏感信號強(qiáng)度（intratumoral susceptibility signals intensity,ITSSs）的分級，來區(qū)分腦內(nèi)腫瘤良惡性，并提高對孤立強(qiáng)化腦病變（solitary enhancing brain lesions,SELs)鑒別診斷的準(zhǔn)確性。惡性腫瘤，包括間變型星形細(xì)胞瘤、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、轉(zhuǎn)移瘤、淋巴瘤，趨向于擁有更高的ITSSs評分。雖然ITSSs不能區(qū)別膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和孤立性轉(zhuǎn)移瘤，但是通過應(yīng)用高ITSSs級別（三級），膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和孤立性轉(zhuǎn)移瘤之間的差異是存在的，并且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而且，ITSSs可以區(qū)分高級別膠質(zhì)瘤和淋巴瘤及非腫瘤性病變，其特異性達(dá)到100%。但是應(yīng)用ITSSs分級來判斷腫瘤級別的方法，是具有主觀性的，不同的放射診斷醫(yī)師的評估有可能會使結(jié)果不同。

通過平掃M(jìn)R（包括SWI圖像上低信號的等級與表觀彌散系數(shù)ADC結(jié)合）來判斷膠質(zhì)瘤分級，其敏感、特異性、陽性預(yù)測率、陰性預(yù)測率分別為83.2%、100%、100% 和79.3%。通過SWI與ADC結(jié)合完善了增強(qiáng)MR在腦腫瘤方面的診斷[8]。對于不能耐受造影的腦腫瘤患者，平掃M(jìn)R（包括SWI與ADC結(jié)合）未嘗不是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。因SWI是顯示微血管結(jié)構(gòu)的良好方法，可用于檢測經(jīng)抗血管治療（例如單克隆抗體bevacizumab）后膠質(zhì)母細(xì)胞內(nèi)部的病理性血管或微出血的改變，從而評估藥物的療效[9]。

腦膜瘤為富血供腫瘤，SWI可較其他MR序列更好地顯示腫瘤內(nèi)部的細(xì)節(jié)（微出血灶、血管）及邊緣受壓的靜脈。另外，有研究[10]認(rèn)為SWI 對基底節(jié)區(qū)早期生殖細(xì)胞瘤的檢出優(yōu)于常規(guī)MRI。早期者常規(guī)MRI未顯示信號異?；騼H見輕微T1WI、T2WI高信號并且無強(qiáng)化，而SWI 顯示明顯低信號。

SWI可以用于腫瘤內(nèi)部靜脈成像

靜脈內(nèi)缺氧的紅細(xì)胞與血漿之間存在磁敏感的差異，這導(dǎo)致靜脈內(nèi)質(zhì)子頻率的位移，這種位移使靜脈血與周圍組織的相位產(chǎn)生了差異。因此，SWI對于顯示正常和異常靜脈是不錯(cuò)的方法[1]。Rauscher等[11]證實(shí) SWI在顯示顱腦腫瘤靜脈結(jié)構(gòu)方面可提供高分辨力的影像，結(jié)合卡鉑金氣體還可用于評價(jià)腫瘤活性。了解腫瘤內(nèi)部的異常靜脈情況，SWI可以提高對腫瘤血供的認(rèn)知；了解腫瘤周邊引流靜脈的異常情況，SWI可以為手術(shù)治療提供更詳細(xì)的信息。并且，術(shù)前靜脈成像還能觀察腫瘤對周圍靜脈推壓或侵犯情況,以及有助于了解手術(shù)入路可能影響到的靜脈。但 SWI無法鑒別小靜脈與微出血及血栓,因?yàn)樗鼈兊男盘柼攸c(diǎn)相似，同時(shí)較多出血產(chǎn)生的順磁性效應(yīng)可掩蓋周圍靜脈血管的顯示。

類似于CE-T1WI，注射對比劑后，對于血腦屏障破壞嚴(yán)重或是供血豐富的腫瘤，CE-SWI表現(xiàn)為明顯信號增強(qiáng)，有利于對腫瘤和腫瘤邊界的勾勒，突出顯示病灶內(nèi)部出血代謝物及腫瘤靜脈。有研究表明[12]利用釓劑進(jìn)行SWI增強(qiáng)掃描，增強(qiáng)前后腦實(shí)質(zhì)沒有明顯的信息丟失和信號改變，最顯著的差異即是腦靜脈竇的明顯增強(qiáng)。Hamans 等[13]利用超順磁性氧化鐵微粒作為對比劑對荷膠質(zhì)瘤大鼠進(jìn)行 SWI 發(fā)現(xiàn)增強(qiáng) SWI 較非增強(qiáng)SWI可提供更多的血管信息，在經(jīng)組織學(xué)對照后證實(shí)CE-SWI 可顯示腫瘤血管的灌注和引流情況。

SWI可以評估腫瘤的血氧水平變化

腫瘤的氧張力是影響放化療及腫瘤惡性進(jìn)展的重要因素，乏氧的腫瘤對治療是不敏感的。并且，在頭頸部的腫瘤中，腫瘤的含氧情況與預(yù)后是密切相關(guān)的?？梢娫u估腫瘤的血氧狀況是十分具有臨床價(jià)值的。SWI技術(shù)是一種血氧水平依賴技術(shù)（bloodoxygen-level dependent,BOLD），因此又被稱作BOLD靜脈造影（BOLD venography）。Haache等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在SWI圖像上，不同大小的血管會有不同程度的增強(qiáng)。通過SWI技術(shù)可以檢測出直徑8mm或16mm的血管與正常血氧飽和水平向契合的定量值；比之較小的血管，則由于方法學(xué)方面的不足與部分容積效應(yīng)，檢測出的血氧飽和度值比真實(shí)值更??；比之較大的血管，檢測出的值相當(dāng)于正常值的90%。由此可見，SWI技術(shù)完全可以提供腫瘤內(nèi)血管氧飽和度的信息，而這些信息可以為臨床工作提供較好的參考。

其 他

SWI還可以提供類似 FLAIR的圖像對比度，使腦脊液的信號得到抑制，有助于顯示高信號的水腫 ，SWI既包含 T2*效應(yīng)又能顯示病灶周圍的水腫，更有利于發(fā)現(xiàn)占位性病變并且確定腫瘤的邊界[3]。術(shù)前利用SWI成像可以觀察腫瘤對周邊組織的推壓及侵襲情況。

另外，SWI對鐵檢測具有敏感性，不僅可以檢測組織中含鐵血紅素，也可以檢測非血紅素鐵。在應(yīng)用免疫細(xì)胞或干細(xì)胞治療腫瘤的過程中，超順磁性鐵氧化鐵（superparamagnetic iron oxide，SPIO）可以用來標(biāo)記細(xì)胞，反映標(biāo)記細(xì)胞的衰減數(shù)量。這些被SPIO標(biāo)記的細(xì)胞就會引起周圍磁場的改變并產(chǎn)生去相位，SWI恰恰可以檢測出磁敏感的變化[15]。由此可見，SWI 在分子影像學(xué)方面也顯示出良好的潛力。

不足與展望

由于SWI對體內(nèi)局部磁敏感效應(yīng)的變化比較敏感，而且其信號還同時(shí)受血漿內(nèi)蛋白、分子擴(kuò)散、pH值、溫度、磁場、像素的大小、血流及血管走行方向等多個(gè)因素影響，因此增加了SWI 成像的復(fù)雜性，使利用SWI 單純對某個(gè)因素進(jìn)行評估的準(zhǔn)確性受到一定影響。并且，SWI也存在一定的局限性，雖然SWI 主要在顯示腫瘤內(nèi)出血、腫瘤血管方面較敏感，但無特異性，容易出現(xiàn)假陽性。

SWI包含了相位和磁敏感度差異信息，在顯示腫瘤血紅蛋白分解產(chǎn)物、靜脈方面及血氧水平的變化具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值，并且目前看來優(yōu)于其他方法。相信隨著其技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，其作用和應(yīng)用范圍會得到更好的發(fā)揮及擴(kuò)展。