磁敏感成像在腦微出血診斷中的應(yīng)用進(jìn)展

摘要：磁敏感加權(quán)成像是一個(gè)新的神經(jīng)影像技術(shù)，它利用不同組織間磁敏感的差異，例如血液、鐵、鈣化，而產(chǎn)生圖像對(duì)比。磁敏感加權(quán)成像作為傳統(tǒng)MR成像的重要補(bǔ)充，在診斷腦內(nèi)早期微小出血越來(lái)越受到人們的重視。

關(guān)鍵詞：磁共振成像；磁敏感加權(quán)成像；腦微出血

對(duì)于顱內(nèi)出血的早期診斷、特別是顱內(nèi)微小出血的早期診斷，一般認(rèn)為MRI表現(xiàn)比較復(fù)雜且不典型，CT檢查是診斷急性顱內(nèi)出血的首選方法。近年來(lái)，隨著MR設(shè)備的更新和新技術(shù)的發(fā)展，磁敏感成像（SWI）的應(yīng)用，磁共振對(duì)于早期診斷顱內(nèi)出血越來(lái)越受到人們的重視[1～7]。

SWI是新近發(fā)展起來(lái)的成像技術(shù)。它所形成的影像對(duì)比有別于傳統(tǒng)的T1加權(quán)像、T2加權(quán)像及質(zhì)子加權(quán)像，可充分顯示組織之間內(nèi)在的磁敏感特性的差別，如顯示靜脈血管、出血、鐵離子等的沉積等。

腦微出血（cerebral microbleedings，CMB）泛指腦內(nèi)<5mm的小的出血灶，是以腦微出血為主要特點(diǎn)的一種腦實(shí)質(zhì)亞臨床損害，臨床上常沒(méi)有相應(yīng)的癥狀和體[8，9]。由于腦微出血體積小，且無(wú)周圍組織的水腫，所以，在常規(guī)MRI和CT檢查中常呈陰性。

大量最新文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，SWI檢出CMB有很大的臨床價(jià)值。

1 SWI的基本原理

SWI是一種利用組織的磁性成像的技術(shù)。是一種T2*技術(shù)，它通過(guò)長(zhǎng)的TE，高分辨率，完全流動(dòng)補(bǔ)償，3D梯度回波伴濾過(guò)的相位信息以增加強(qiáng)度圖的對(duì)比和增加組織間的磁敏感差異，使磁敏感效應(yīng)最大化。

順磁性物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生亞體素的磁場(chǎng)不均勻，使處于不同位置的質(zhì)子的自旋頻率不一致，在回波時(shí)間足夠長(zhǎng)的情況下，自旋頻率不同的質(zhì)子間將形成相位差。這樣，有不同磁敏感度的組織在SWI相位圖上可以被區(qū)別出來(lái)。

SWI成象過(guò)程，首先在進(jìn)一步處理前先對(duì)相位圖像進(jìn)行高通濾波以去除由于空氣-組織界面以及主磁場(chǎng)的不均勻性對(duì)相位造成的低頻擾動(dòng)，得到校正的相位圖。第二步是建立一個(gè)新型的相位圖，叫做相位蒙片。相位蒙片是用來(lái)抑制具有特定相位像素的，對(duì)順磁物質(zhì)與周圍實(shí)質(zhì)和腦脊液相比磁場(chǎng)的增加導(dǎo)致負(fù)性相位（對(duì)右手螺旋系統(tǒng)來(lái)說(shuō)），為了利用這種負(fù)性相位，通過(guò)設(shè)置所有的相位標(biāo)準(zhǔn)化值在0±π之間產(chǎn)生相位蒙片。如果最小相位值是-π，那么對(duì)于相位值小于0的像素，加權(quán)值按公式：f（x）=[φ（x）+π]/π得出，φ（x）是x位置上的相位值，相位值大于0的像素，加權(quán)值都設(shè)置為1，這樣相位為-π的像素信號(hào)會(huì)完全被抑制，而相位在0～-π的像素信號(hào)部分被抑制，我們稱之為負(fù)性相位蒙片，將強(qiáng)度圖像中的每個(gè)像素與對(duì)應(yīng)的相位加權(quán)值進(jìn)行多次相乘，由順磁性物質(zhì)產(chǎn)生的信號(hào)將被大幅度的抑制，從而將順磁性物質(zhì)從原始的圖像中分離出來(lái)[6]。

在臨床實(shí)踐中，經(jīng)常用最小強(qiáng)度投影（miniMIP）來(lái)幫助顯示扭曲的結(jié)構(gòu)和顯示靜脈血管系統(tǒng)的連續(xù)性，它還幫助區(qū)別不與主要靜脈相鄰的出血。

1.1血腫的磁敏感性 出血的SWI表現(xiàn)取決于出血的時(shí)相。超急性期（24h內(nèi)），紅細(xì)胞形態(tài)的完整性未受到破壞，含有充分的氧合血紅蛋白，為反磁性物質(zhì)，在SWI上呈高信號(hào)；急性期（3d內(nèi)），紅細(xì)胞內(nèi)的氧合血紅蛋白逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槊撗跹t蛋白，成為順磁性物質(zhì)，在SWI上呈低信號(hào)。亞急性期（3d～4w），脫氧血紅蛋白開(kāi)始氧化成正鐵血紅蛋白，正鐵血紅蛋白具有較強(qiáng)的順磁性，但其磁敏感性較弱，主要縮短T1弛豫時(shí)間，在T1WI上呈高信號(hào)；慢性期（4周以后），血紅蛋白降解的最后產(chǎn)物是含鐵血黃素，具有強(qiáng)順磁性，在SWI上呈低信號(hào)。在血紅蛋白的四種狀態(tài)中，以去氧血紅蛋白和含鐵血黃素表現(xiàn)的磁敏感性較強(qiáng)。

1.2靜脈的磁敏感性 順磁性的脫氧靜脈血引起的磁場(chǎng)不均勻性產(chǎn)生兩種效應(yīng)：①T2*弛豫時(shí)間的縮短；②靜脈血與周圍組織的相位差異。都具有較強(qiáng)的磁敏感性，因此，靜脈血管在SWI上呈低信號(hào)。

1.3非血紅素鐵的磁敏感性 鐵在體內(nèi)不同的代謝過(guò)程中可有不同的表現(xiàn)形式，以鐵蛋白常見(jiàn)，為高順磁性。正常人隨著年齡的增長(zhǎng)，鐵在腦內(nèi)的沉積增加，但在某些神經(jīng)變性疾病中，如帕金森病、亨廷頓病及阿爾茨海默病等，鐵的異常沉積被認(rèn)為與疾病的病理機(jī)制有關(guān)。

1.4鈣化的磁敏感性 鈣化在SWI上顯示為明顯的低信號(hào)是由于鈣鹽的反磁性產(chǎn)生相位變化使局部信號(hào)衰減。在SWI相位圖上，鈣化表現(xiàn)為高信號(hào)（對(duì)右手螺旋系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如Siemens公司的設(shè)備），而靜脈或出血表現(xiàn)為低信號(hào)。

2 SWI在腦微出血診斷中的臨床應(yīng)用

2.1顱腦創(chuàng)傷性微出血 彌漫性軸索損傷（DAI）是腦外傷中很嚴(yán)重的類型。通常由于顱腦受到鈍性撞擊傷后，腦灰質(zhì)和腦白質(zhì)的慣性加速度不同，形成剪切力，常引起小血管的撕破，造成小灶性出血[10]。常規(guī)MRI圖像顯示病灶的效果欠佳，SWI序列對(duì)發(fā)現(xiàn)DAI中小的出血灶很有幫助，特別是小血管的微出血。

Tong等[11，12]研究發(fā)現(xiàn)SWI對(duì)顯示出血灶的范圍及數(shù)量是T2*WI的6倍，顯示的出血灶體積是T2*WI的2倍。研究證實(shí)SWI序列對(duì)出血灶的檢出優(yōu)于常規(guī)MR序列，同時(shí)發(fā)現(xiàn)SWI能夠較其它掃描序列顯示出更多的病灶。Sigmund等[13]研究表明：SWI、T2WI和FLAIR能夠較CT掃描更加精確的評(píng)估外傷的嚴(yán)重性，并更有利于檢測(cè)出影響預(yù)后的病變。

2.2腦血管疾病性微出血

2.2.1血管畸形性微出血 畸形血管，尤其是海綿狀血管瘤常伴有出血，出血性病灶的不同時(shí)期，既有去氧血紅蛋白，又有Fe2+、Fe3+和含鐵血黃素，均為強(qiáng)磁敏感性物質(zhì)，增加了SWI檢出的敏感性，SWI上表現(xiàn)為顯著的低信號(hào)。對(duì)海綿狀血管瘤患者，尤其是多發(fā)病灶，為明確病灶的數(shù)目和分布，SWI是必不可少的檢查，可作為海綿狀血管瘤檢查常規(guī)。任伯緒等[15]發(fā)現(xiàn)：SWI序列對(duì)顱內(nèi)海綿狀血管瘤的特征性表現(xiàn)\"鐵環(huán)\"的檢出率高于常規(guī)TSE序列。Lee等[16，17]通過(guò)對(duì)10例患者的研究證明，SWI對(duì)于臨床高度懷疑的低流速血管畸形是理想的檢查手段。

2.2.2腦梗死和腦出血的微小病灶 在腦梗死部位，局部組織的缺氧將導(dǎo)致去氧血紅蛋白濃度增加，這成為SWI檢測(cè)腦梗死的基礎(chǔ)。SWI可以作為DWI一種輔助性方法，進(jìn)一步定位受影響血管的范圍[5]，并明確梗死內(nèi)是否存在出血，識(shí)別急性缺血中早期的微出血。

CMB的存在提示腦血管病變比較明顯，且有出血傾向。有CMB的梗死患者在采用溶栓治療或抗凝治療時(shí)發(fā)生腦出血的概率明顯高于無(wú)CMB的患者[18～20]。因此，急性腦梗死患者做SWI檢查判斷有無(wú)腦微出血存在，微出血患者慎用抗凝或溶栓治療，有可能降低出血性腦梗死的發(fā)生。在Wycliffe等[5]報(bào)道的38例由DWI診斷的急性腦卒中病例中，SWI發(fā)現(xiàn)16例（42%）存在出血，而CT僅發(fā)現(xiàn)5例，占13.2%，提示SWI比CT在檢測(cè)腦出血方面更加敏感。

腦出血是急性缺血性腦卒中最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一。CT一直被認(rèn)為是診斷腦出血的金標(biāo)準(zhǔn)。而最新研究結(jié)果提示[21，22]，SWI是發(fā)現(xiàn)腦出血非常有前途的一種工具，在患者出現(xiàn)癥狀2.5h，SWI即可顯示出血病灶，最早發(fā)現(xiàn)病灶的時(shí)間是發(fā)病23min，與CT比較，全組62例腦出血患者SWI顯示病灶的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度均為100%。

2.3腦腫瘤性微出血 目前對(duì)腦腫瘤的常規(guī)掃描計(jì)劃包括T1WI、T2WI、FLAIR和T1WI增強(qiáng)掃描，SWI的出現(xiàn)改善了圖像的對(duì)比，它可以檢測(cè)到常規(guī)成像方法無(wú)法顯示的腫瘤內(nèi)的靜脈脈管系統(tǒng)和出血，是腫瘤成像的一種有用的補(bǔ)充序列。

有足夠的證據(jù)顯示實(shí)體腫瘤的生長(zhǎng)如膠質(zhì)瘤，依賴于病態(tài)的血管發(fā)生，高級(jí)別的膠質(zhì)瘤常有出血成份，這對(duì)腫瘤分級(jí)可能有用[23]。而血液產(chǎn)物（去氧血紅蛋白，含鐵血黃素和鐵蛋白）都可被SWI序列所識(shí)別。Sehgal V等[24]發(fā)現(xiàn)，對(duì)比增強(qiáng)T1WI顯示的主要是壞死、囊變以及腫瘤邊界，而SWI主要顯示的是出血、包括自發(fā)性或者術(shù)后出血，可以把腫瘤復(fù)發(fā)和手術(shù)后創(chuàng)傷區(qū)別開(kāi)來(lái)。

3展望

SWI在顯示顱內(nèi)微小出血等方面較常規(guī)TSE、FLAIR更為敏感，可為常規(guī)序列提供更多的補(bǔ)充信息，隨著高場(chǎng)強(qiáng)MR設(shè)備的研究，圖像后處理技術(shù)的提高及新型對(duì)比劑的使用，SWI在臨床工作中將獲得更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]Sehgal V，Delproposto z，Haacke EM，et a1.Clinical applications of neuroimaging with susceptibility-weighted imaging[J].Journal of Magnetic Resonance Imaging，2005，22（4）：439-450.

[2]Amould ME，Grandin CB，Peters A，et a1.Comparison of CT and three MR sequences for detecting and categorizing early（48 hours）hemorrhagic transformation in hyperacute isehemic stroke[J].Am JNeuroradiol.2004.25（4）：939-944.

[3]Idbaih A，Boukobza M，Crassard I，et a1.MRI of clot in cerebral venous thrombosis high diagnostic value of susceptibility-weighted images[J].Stroke，2006，37（2）：991-995.

[4]Babikian T，F(xiàn)reier MC，Tong KA，et a1.Susceptibility weighted imaging：neuropsychologic outcome and pediatric head injury[J].Pediatric Neurology，2005，33（3）：184-194.

[5]Wycliffe ND，Choe J，Holshouser B，et al.Reliability in detection of hemorrhage in acute stroke by a new three-dimensional Gradient recalled echo susceptibility-weighted imaging technique compared to computed tomography：a retrospective study[J].J Magn Reson Imaging，2004，20：372-377.

[6]Haacke EM，Xu Y，Cheng YC.et a1.Susceptibility weighted imaging（SWI）[J].Magnetic Resonance in Medicine，2004，52（3）：612-618.

[7]Xu Y，Haacke EM.The role of voxel aspect ratio in determining apparent vascular phase behavior in susceptibility weighted imaging[J].Magnetic ResonanceImaging，2006，24（2）：155-160.

[8]Offenbacher H，F(xiàn)azekas F，Schmidt R.et a1.MR of cerebral abnormalities concomitant with primary intracerebral hemato-rllas[J].AJNR Am Neuroradiol，1996，17：573-578.

[9]Koennecke HC.Cerebral microbleeds on MRI prevalence.as sociations and potential clinical implications[J].Neurology，2006，66：165-171.

[10]陳志立，張志強(qiáng)，盧光明.癲癇腦缺省模式網(wǎng)絡(luò)改變的功能磁共振成像研究進(jìn)展[J].醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào)，2008，21（12）：1318一1320.

[11]Tong KA，Ashwal S，Holshouser BA，et al.Diffuse axonal injury in children：clinical correlation with hemorrhagic lesions[J].Ann Neurol，2004，56（1）：36-50.

[12]Babikian T，F(xiàn)reier MC，Tong KA，et al.Susceptibility weighted imaging：neuropsychologic outcome and pediatric head injury[J].Pediatr Neurol 2005，33（3）：184-194.

[13]Sigmund GA，Tong KA，Nickerson J P，et al.Multimodality Comparison of Neuroimaging in Pediatric Traumatic Brain Injury[J].Pediatr Neurol，2007，36（4）：217-226.

[14]Shen Y，Kou Z，Kreipke CW，et al.In vivo measurement of tissue damage，oxygen saturation changes and blood flow changes after experimental traumatic brain injury in rats using susceptibility weighted imaging[J].Magn Reson Imaging，2007，25（2）：219-227.

[15]Xu Y，Haacke EM.The role of voxel aspect ratio in determining apparent vascular phase behavior in susceptibility weighted imaging[J].Magnetic Resonance Imaging，2006，24（2）：155-160.

[16]Lee BCP，Vo KD，Kido DK et al.MR high-resolution blood oxygenation level dependent venography of occult（low-flow）vascular lesions[J].AJNR，1999，20：1239-1242.

[17]Lin W，Mukherjee P，An H，et al.Improving high-resolution MR bold venographic imaging using a T1 reducing contrast agent[J].Magn Reson Imaging，1999，10，118-123.

[18]Kidwell CS，Saver JL，Villablanca JP，et al.Magnetic Resonance Imaging Detection of Microbleeds before Thrombolysis：an Emerging Application[J].Stroke，2002，33（1）：95-98.

[19]Nighoghossian N，Hermier M，Adeleine P，et al.Old microbleeds are a potential risk factor for cerebral bleeding after ischemic stroke：a gradient-echo T2-weighted brain MRI study[J].Stroke，2002，33（3）：735.

[20]Greer DM，Koroshetz WJ，Cullen S，et al.Magnetic resonance imaging improves detection of intracerebral hemorrhage over computed tomography after intra-arterial thrombolysis[J].Stroke，2004，35（2）：491-495.

[21]Fiebach JB，Schellinger PD，Gass A，et al.Stroke Magnetic Resonance Imaging is Accurate in Hyperacute Intracerebral Hemorrhage：a Multicenter Study on the Validity of Stroke Imaging[J].Stroke，2004，35（2）：502-507.

[22]Linfante I，Llinas RH，Caplan LR，et al.MRI features of intracerebral hemorrhage within 2 hours from symptom onset[J].Stroke，1999，30：2263-2267.

[23]S.Mittal，Z.Wu，J.Neelavalli，et al.Susceptibility-Weighted Imaging：Technical Aspects and Clinical Applications，Part 2[J].AJNR，2009，30：232-252.

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

編輯/王海靜