磁敏感加權(quán)成像技術(shù)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中的診斷價(jià)值*

福建省腫瘤醫(yī)院放射診斷科（福建 福州 350014）

林家豪 陳韻彬 陳 英 李偉寧 蔡林峰 林孔起

國內(nèi)外CT與常規(guī)MR等影像研究手段主要檢測中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤血供特點(diǎn)、腫瘤出血壞死以及瘤周水腫等要素來評價(jià)其性質(zhì)，但很難顯示腫瘤的細(xì)微內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而磁敏感加權(quán)成像技術(shù)（T2 star weighted angiography, SWAN）是一種利用組織間磁敏感性不同而成像的技術(shù)。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的生長依賴于病理血管形成，侵襲性腫瘤且有血管增長迅速的傾向，常有微血管形成、微出血，能正確識別對腫瘤的定性和分級且有重要作用，并可用于指導(dǎo)選擇最佳治療方案。磁敏感加權(quán)成像技術(shù)（SWAN）對小靜脈、出血、鐵沉積等十分敏感，因此有助于中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤侵襲性的判斷。目前在中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中應(yīng)用此技術(shù)的文獻(xiàn)報(bào)告較少。本研究的目的是應(yīng)用磁敏感加權(quán)成像技術(shù)對中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤定性和分級。

材料與方法

1.1 病例資料 2008年3月～2010年10月連續(xù)性臨床觀察本院32例腦腫瘤患者資料，其中男16例，女16例，年齡21～75歲，平均年齡52.5歲。其中星形細(xì)胞腫瘤9例，腦膜瘤6例，血管畸形4例，淋巴瘤1例，生殖細(xì)胞瘤1例，炎性肉芽腫1例，神經(jīng)鞘瘤1例，垂體瘤2例，轉(zhuǎn)移瘤7例，均經(jīng)手術(shù)病理或臨床隨訪證實(shí)。

1.2 設(shè)備及參數(shù) 應(yīng)用GE Signa Excite 1.5T HD Twinspeed MR掃描儀，8通道神經(jīng)血管線圈，均行常規(guī)MRI、SWAN。

常規(guī)MRI包括平掃T1液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（fluid attenuated inversion recovery, FLAIR）、T2FLAIR、彌散加權(quán)成像（diffusion weighted image, DWI）、增強(qiáng)T1快速自旋回波序列（fast spin echo,T1FSE）。包括軸面、冠狀面和或矢狀面，SWAN采用高分辨三維擾相梯度回波序列（three dimensional spoiled gradient echo, 3DSPGR），翻轉(zhuǎn)角（flip angle, FA）20°，重復(fù)時(shí)間（repetition,TR）43ms，回波時(shí)間（echo time, TE）30ms，層厚（slice, SL）2.0mm，矩陣（Matrix）320×384，視野（field of view, FOV）240mm×240mm，激勵(lì)次數(shù)（number of excitations, NEX）0.75，掃描總時(shí)間2min49sec，同時(shí)得到幅度圖和相位圖。對比劑為GDDTPA，劑量為0.1mmol/kg體重，1.5ml/s的流率靜脈注入。

1.3 圖像分析 圖像后處理經(jīng)GE Functool軟件處理，濾波、相位蒙片乘法等到原始SWAN圖像，利用最小密度投影（MinIP）等后處理技術(shù)得到SWAN圖像。由兩名放射科醫(yī)師在不知道病理診斷結(jié)果的情況下，比較SWAN與增強(qiáng)T1FSE兩種序列對腫瘤靜脈及出血的顯示、腫瘤邊界、腫瘤周圍水腫情況。

結(jié) 果

9例星形細(xì)胞腫瘤中，4例高級別星形細(xì)胞腫瘤中SWAN顯示血管增生明顯，內(nèi)部出血灶較明顯，腫瘤邊界與周邊水腫對比更清晰（圖1-4）。腦膜瘤6例SWAN顯示腫瘤供血血管較增強(qiáng)T1明顯（圖5-6）。轉(zhuǎn)移廇7例病灶的邊界較增強(qiáng)T1明顯（圖7-8）。SWAN顯示病灶周圍水腫方面優(yōu)于T1FLAIR、增強(qiáng)T1，對顯示腫瘤的邊界很在幫助。

圖1-2 間變型星形細(xì)胞瘤。SWI顯示腫瘤血管增生明顯，內(nèi)部出血灶較明顯；圖3-4 間變型星形細(xì)胞瘤。SWI顯示腫瘤血管增生較T1-CE明顯；圖5-6 腦膜瘤。SWI顯示腫瘤供血血管較T1-CE明顯；圖7-8 轉(zhuǎn)移瘤。SWI顯示轉(zhuǎn)移瘤病灶的邊界較T1-CE明顯。

討 論

3.1 磁敏感加權(quán)成像技術(shù)的基本原理 磁敏感加權(quán)成像技術(shù)（T2 star weighted angiography,SWAN）是一種利用組織間磁敏感差異面成像的技術(shù)，包括相位圖和磁矩圖，二者同時(shí)采集，經(jīng)后處理進(jìn)行圖像融合[1]。

磁敏感性可以用磁化率來度量，反映物質(zhì)在外磁場作用下的磁化程度，是不同于質(zhì)子密度、弛豫時(shí)間、彌散系數(shù)的另一個(gè)可以反映組織特征的變量。順磁性物質(zhì)經(jīng)過磁場磁化后產(chǎn)生與外磁場相同方向的感應(yīng)磁場，使局部凈磁場增大。而反磁性物質(zhì)則產(chǎn)生相反方向的感應(yīng)磁場，使局部凈磁場減小。磁敏感加權(quán)成像利用了磁場的局部不均勻性所引起的磁化率效應(yīng)[2]。磁敏感加權(quán)成像具有以下諸多特點(diǎn)：高分辨率的三維梯度回波成像，在三個(gè)方向上的完全流動補(bǔ)償，層厚薄避免信號丟失，相位圖通過濾波減少不心要的場效應(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)行最小密度投影[3、4]。磁敏感加權(quán)成像對顯示靜脈結(jié)構(gòu)、血液代謝產(chǎn)物、鐵質(zhì)沉積等十分敏感，在腦血管病、腦外傷、腦腫瘤、神經(jīng)變性病等中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變中有較高的臨床應(yīng)用前景和價(jià)值[3]。

3.2 磁敏感加權(quán)成像技術(shù)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的應(yīng)用 本研究結(jié)果表明在判定中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤良惡性方面SWAN較常規(guī)MR具有明顯的優(yōu)勢，因SWAN在后處理中加入了相位信息，它比傳統(tǒng)的SE序列要敏感得多，而且具有較其他序列（如GRE、EPI）更高的分辨率，因此能夠檢測到更小的血液代謝物。

磁敏感加權(quán)成像能發(fā)現(xiàn)常規(guī)序列無法發(fā)現(xiàn)的腫瘤內(nèi)部的出血和靜脈結(jié)構(gòu)。腫瘤的生長依靠病理血管的形成，高級別的腫瘤常有快速增生的病理血管結(jié)構(gòu)和多發(fā)微量出血，磁敏感加權(quán)成像對此十分敏感，這有助于對腫瘤的定性和分級[5]。本研究發(fā)現(xiàn)SWAN可更早發(fā)現(xiàn)更多的腦轉(zhuǎn)移病灶，這可能與其敏感發(fā)現(xiàn)微出血的能力有關(guān)，或可能因轉(zhuǎn)移瘤組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)與腦組織存在明顯差異有關(guān)，須進(jìn)一步研究。

本研究發(fā)現(xiàn)SWAN在病灶邊緣顯示低信號靜脈影，而增強(qiáng)T1顯示強(qiáng)化部分為破壞血腦屏障的異常腫瘤供血管，這兩者幾乎完全吻合。Chakeres等[6]曾經(jīng)在8T磁共振上進(jìn)行磁敏感加權(quán)成像和病理的對照研究，結(jié)果顯示兩者具有較好的相關(guān)性，磁敏感加權(quán)成像較其他成像序列更能顯示病灶內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。磁敏感加權(quán)成像和增強(qiáng)T1上顯示的腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示不同。增強(qiáng)T1上腫瘤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)取決于壞死、囊變和腫瘤包膜，而磁敏感加權(quán)成像上大多數(shù)取決于血液成分，出血在磁敏感加權(quán)成像上多數(shù)表現(xiàn)為低信號，但亞急性出血表現(xiàn)為高信號，后期隨著紅細(xì)胞進(jìn)一步降解為順磁性的鐵蛋白和含鐵血黃素，T2 star時(shí)間又再次縮短，使出血灶在磁敏感加權(quán)成像上的信號重新變低，在相位圖上含鐵血黃素可見環(huán)形高信號。這樣，磁敏感加權(quán)成像上出血產(chǎn)物的信號變化結(jié)合相位圖上含鐵血管黃素周圍的高信號，對出血的檢出敏感性大大提高[7,8]。

Sehgal等對38例腫瘤分析顯示，磁敏感加權(quán)成像比增強(qiáng)T1提供更好的信息來評價(jià)腫瘤的顯示、邊緣、血液代謝物、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%。磁敏感加權(quán)成像可顯示更多腫瘤病變中的血液成分，并已被病理活檢證實(shí)，然而增強(qiáng)T1不能顯示這些信號，與本研究結(jié)果相似。磁敏感加權(quán)成像提供了比增強(qiáng)T1圖像更全面或更好的信息內(nèi)容，這意味著通過在神經(jīng)影像學(xué)中增加磁敏感加權(quán)成像掃描序列，大多數(shù)的臨床病例將獲得更準(zhǔn)確診斷。

3.3 磁敏感加權(quán)成像技術(shù)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤成像的局限性由于SWAN對磁敏感性變化敏感，顱底骨氣界面所造成的磁敏感偽影較重，會影響靠近顱底病變的觀察。另外病灶內(nèi)如果有太多的含鐵成分存在可能使磁敏感偽影過大而影響病變內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察，因此應(yīng)用更好的后處理算法，更好地顯示腦組織內(nèi)部的磁敏感性變化，而最大程度地減少顱底的磁敏感性偽影是此序列技術(shù)的研究發(fā)展方向。

總之，SWAN對腫瘤的邊界、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、出血和靜脈血管及水腫區(qū)的顯示有很高的臨床應(yīng)用價(jià)值，尤其對小靜脈及出血產(chǎn)物的檢出更加敏感，SWAN能提供更多的腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)信息，對腫瘤的準(zhǔn)確分級有用。隨著磁共振場強(qiáng)的增加及對比劑的引入，圖像的信噪比得到提高，成像時(shí)間進(jìn)一步縮短，磁敏感加權(quán)成像技術(shù)對腫瘤的診斷將會有更廣泛的臨床應(yīng)用價(jià)值[9,10]。

1.Haacke EM, Xu YB, Cheng YC, et al.Susceptibility weighted imaging(SWI)[J]. Magn Reson Med,2004,52:612-618

2.Sehgal V, Delproposto Z, Haddar D,et al. Susecptibility weighted imaging to visualize blood products and improve tumor contrast in the study of brain masses［J］.J Magn Reson Imaging,2006,24:41-51.

3.Sehgal V, Delproposto Z, Haacke EM,et al. Clinical applications of neuroimaging with susceptibilityweighted Imaging［J］.J Magn Reson Imaging,2005,22(6):439-450.

4.楊春，朱麗麗，徐凱. 磁敏感加權(quán)成像在檢測急性腦缺血出血性轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用價(jià)值[J]. 中國CT和MRI雜志, 2008,6(2): 1-3.

5.Bagley LJ, Grossman RL, Judy KD, et al. Gliomas: correlation of magnetic susceptibility artifact with histologic grade［J］. Radiology,1997,202:511-516.

6.Chakeres DW, Schmalbrock P, Kostyk S, et al. Comparison of Published Calbindin D 28k immunhistochemical staining of the substantianigra to 8 Tesla human gradient echo images.In: Proceedings of he 13 th annual Meeting of ISMRM, Miami Beach, FL,USA,2005, Abstract 2175.

7.Rauscher A, Sedlacik J, Barth M, et al. Magnetic Susceptibility- weighted MR Phase Imaging of the Human Brain[J]. AJNR,2005,26:736-724.

8.許建興, 王德杭. 探討磁敏感成像對腦外傷微出血的診斷價(jià)值[J]. 中國CT和MRI雜志. 2011, 09(4): 1-3.

9.Trattnig S, Pinker K, Ba-Ssalamah A, et al. The optimal use of contrast agents at high field MRI[J]. Eur Radio,2006,16:1280-1287.

10.Koopmans P, Manniesing R, Niessen WJ, et al. MR venography of the Human brain using susceptibility weighted imaging at very high field strength[J]. MAGMA,2008,21:149.