定量磁敏感圖對腦微出血的診斷價值

蘇辰1，王淑梅，郝永，劉沖，張建軍

(1.承德醫(yī)學院研究生學院，河北 承德 067000 ；2.保定市第一中心醫(yī)院醫(yī)學影像科，河北 保定 071000)

腦微出血(cerebral microbleeds，CMBs)是腦內常見的病變，常見于中老年患者，其發(fā)病原因有多種，包括腦淀粉樣變性、高血壓、脫髓鞘疾病、神經(jīng)退行性疾病、彌漫性軸索損傷等。目前研究認為多發(fā)的CMBs能夠預測腦部出血的危險性和部位[1-2]，早期發(fā)現(xiàn)CMBs可以為臨床制定有效治療方案提供依據(jù)?，F(xiàn)在MRI對CMBs的診斷大都是基于SWI，其對CMBs診斷準確性較高，現(xiàn)已于臨床廣泛應用。但由于技術原因，其對CMBs的診斷存在一定的局限性，如其對鐵沉積疾病、鈣化類病變有時難以區(qū)別。本世紀初，有關專家[3]提出定量磁敏感圖(quantitative susceptibility mapping，QSM)的概念，即對相關磁敏感物質的磁化率做定量分析，以提高對CMBs的診斷準確性。QSM是以梯度回波序列為基礎，通過一定方法，將研究對象的相位圖和幅度圖融合，從而得到能夠反映不同組織間磁化率差異的一種核磁成像方法。 QSM在CMBs中的診斷價值究竟如何，國內文獻鮮有報道，本研究旨在通過與SWI序列比較，探討QSM在CMBs中的診斷價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2018年5月至2019年6月保定市第一中心醫(yī)院擬診腦血管病行頭顱核磁掃描的122例患者，這些患者均在1周內做了CT平掃檢查，且均檢查成功，圖像質量優(yōu)良，可滿足臨床診斷需要。所有患者中共發(fā)現(xiàn)有CMBs的患者80例，其中男52例，女28例，年齡52～84歲，平均年齡(66.23±8.22)歲。所有患者中，既往有高血壓病史者27例，其中9例合并缺血性卒中，14例合并出血性卒中，4例以往患有混合性卒中，其余無特殊相關病史。所有納入病例有頭部疼痛、語言交流障礙、進食時吞咽困難、共濟失調、一側或兩側肢體麻木無力、一定程度感覺障礙等癥狀及臨床表現(xiàn)，病史半天至20年不等。

1.2 方法

采用Philips Ingenia 1.5 T 超導MR掃描機，掃描過程中應用16通道頭顱表面線圈。常規(guī)掃描參數(shù)設置為：(1)T1WI序列，TR 475 ms，TE 15 ms，翻轉角70°，層厚6 mm，F(xiàn)OV 230 mm×183 mm；T2WI序列，TR 2 500 ms，TE 115 ms，翻轉角90°，層厚6 mm，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm；T2FLAIR序列，TR 9 000 ms，TE 130 ms，翻轉角70°，層厚6 mm，F(xiàn)OV 220 mm×181 mm，TR/TI 9 000/2 600；(2)SWI序列，TR 50 ms，TE 40 ms，翻轉角20°，層厚2 mm，層面數(shù)130，F(xiàn)OV 230 mm×185 mm，SWI圖像要做最小密度投影法(Mip)重建。

QSM序列，TR 44 ms，TE 5.9 ms，翻轉角20°，層厚1 mm，層面數(shù)110，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm。掃描方法：患者仰臥位，頭先進，平掃，采集常規(guī)MR圖像，采集SWI圖像，并在SWI基礎上加做QSM序列，得到QSM圖像數(shù)據(jù)，并經(jīng)過圖像處理軟件(MATLAB)進一步處理得到對應的QSM圖像，并經(jīng)過IMAGE.J軟件查看進行相應后處理。

1.3 影像學分析

近年Greenberg等[4]提出了CMBs的診斷共識：(1)病灶形態(tài)呈圓形或卵圓形；(2)邊界清楚；(3)體積較小，一般直徑為2～10 mm；(4)病灶邊緣至少有1/2被周邊腦實質包繞；(5)常規(guī)T1、T2序列一般很難顯示病變；(6)應除外腦外傷所致彌漫性軸索損傷可能；(7)除外其他具有相似影像學表現(xiàn)的情形(如小的血管流空、鈣化灶或海綿狀血管瘤)。

從MRI工作站上調取檢查有CMBs患者的圖像，將QSM及SWI上獲得的CMBs發(fā)生部位進行分區(qū)，分為基底節(jié)區(qū)(包括丘腦)、基底節(jié)外區(qū)2個主要區(qū)域，分別進行記錄，此過程由2名高年資影像科醫(yī)師分別獨立完成2種序列的CMBs的診斷，并記錄個數(shù)、部位，意見不一致時，兩位影像學專家共同商討再做出診斷。

1.4 統(tǒng)計學分析

所得數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件包進行統(tǒng)計分析，對2種方法所得CMBs總檢出率的比較采用配對檢驗或確切概率法。以P<0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

122例擬診腦血管病患者中，參照Greenberg等提出的診斷標準，80例患者被診斷有CMBs，檢出CMBs共481個。基底節(jié)區(qū)有232個，占48.23%；基底節(jié)外區(qū)有249個，占51.77%。

在481個CMBs中，QSM全部檢出，檢出率為100%；SWI檢出CMBs 447個，檢出率為92.89%。QSM對CMBs的檢出數(shù)目要多于SWI，其總檢出率高于SWI(表1)，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

在基底節(jié)區(qū)被診斷的232個CMBs中，QSM全部檢出，檢出率為100%；SWI發(fā)現(xiàn)CMBs 206個，檢出率為88.79%。在基底節(jié)區(qū)QSM的檢出率高于SWI。在基底節(jié)區(qū)以外區(qū)域被診斷的249個CMBs中，QSM檢出率為100%，SWI的檢出率為96.79%，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。研究結果表明，QSM序列在檢測CMBs方面較SWI序列有更好的靈敏度(圖1)，與Chen等[5]的研究相符合。

表1 QSM及SWI序列掃描對腦微出血檢出情況比較

a為QSM圖，顯示左側基底節(jié)區(qū)2處高信號CMBs(箭頭所示)；b為SWI圖，只顯示出1處低信號CMBs(箭頭所示)。圖1 2種序列對基底節(jié)區(qū)CMBs顯示比較

3 討論

3.1 QSM對CMBs的檢出率優(yōu)于SWI序列

本研究表明，在CMBs數(shù)目的顯示上，QSM在基底節(jié)區(qū)及基底節(jié)外區(qū)對CMBs的檢出數(shù)目均多于SWI序列。80例患者中，QSM序列對基底節(jié)區(qū)及基底節(jié)區(qū)外CMBs檢出的靈敏度均為100%，皆高于SWI序列的88.79%、96.79%。分析其原因主要如下：

通常將常見的磁敏感物質分為三類，即順磁性物質、反磁性物質及鐵磁性物質，脫氧血紅蛋白歸為順磁性物質，SWI曾被認為是檢測微出血最理想的影像學方法，由Haacke等[6]于1997年發(fā)明，但是SWI圖有時并不能準確地反映某一類物質磁化率的變化。另外，在某些結構相對復雜區(qū)域，如顱底部分，其既包含軟組織，也可有氣體、骨骼等組織，組織的復雜性可導致相鄰不同組織磁化率差異明顯加大，導致成像過程中相位偽影顯著，限制成像效果作用明顯。基于此，QSM從成像原理層面進行相關改進，即第一步先在去背景場處理過程中運用偶極場投影法或者復雜諧波偽影去除法等方法，這樣可以更好地避免對診斷有明顯作用的信息的過度濾過；其次通過如k空間加權微分法等各種復雜的數(shù)學計算方式提高了不同解剖組織邊緣處的清晰度和空間分辨力。

QSM與SWI的原始圖像是一致的，區(qū)別主要是后處理的方法不同[7]。與SWI類似，QSM同樣是利用組織間磁敏感差異形成圖像對比。QSM在監(jiān)測血液中脫氧血紅蛋白含量，組織內鐵沉積量上更具優(yōu)勢。QSM具有對于磁場細微變化的高敏感性的同時，亦具有高的對比度及高的分辨力，這使得其較常規(guī)MRI能夠將腦內病變處的微細結構通過圖像更加清晰顯示出來，可以無創(chuàng)地為醫(yī)生揭示病變區(qū)的相應病理改變，并可動態(tài)監(jiān)測病變隨時間的相應進展。另外，QSM有效避免了空氣-組織交界面處的低頻相位位移偽影，這得益于其應用了組織相位信息的解纏繞方法以及去除了相關背景的原因；QSM序列具備優(yōu)于SWI序列的組織間對比度及空間分辨力，具體為順磁性物質(如鐵、陳舊性出血等)顯示為明亮的高信號，逆磁性物質(如鈣、髓鞘)顯示為較暗的低信號等。

CT對CMBs不敏感，基本不顯示，常規(guī)MRI亦無法鑒別鈣化灶與CMBs，SWI上可以鑒別一部分CMBs，但大多數(shù)情況下CMBs可表現(xiàn)為高低混雜信號，這時與鈣化亦難以區(qū)分及鑒別，尤其是位于基底節(jié)區(qū)的CMBs，其形態(tài)往往欠規(guī)則，且基底節(jié)區(qū)往往鈣化較多，這常常導致SWI相位圖上顯示CMBs不清楚，具有異質性外觀而難以與鈣化相鑒別，而QSM序列可以很直觀、準確地鑒別出兩者，即鈣化一般呈現(xiàn)出低信號而CMBs一般呈現(xiàn)為高信號，為臨床治療提供準確的影像學支持[5]。

3.2 QSM與SWI在CMBs的大小精確性比較

SWI幅度圖上測量的CMBs的大小有一定失真，要大于QSM上測量的CMBs大小，這是由于SWI序列對信號的放大作用，低信號的CMBs比實際病灶要大，究其原因，是由于“開花效應”[8]現(xiàn)象的存在，可導致幅度圖中SWI序列顯示CMBs的大小可超出實際體積約300%, QSM序列不存在這個問題，顯示更加精準(圖2)。另外，隨著序列回波時間的不同，SWI序列顯示CMBs的體積亦有所變化[9]，這導致不能在此序列上準確測得CMBs的真實體積，QSM序列顯示CMBs體積不隨回波時間而變化，能夠準確反應CMBs真實體積。

3.3 QSM與SWI圖像質量的比較

研究表明，QSM去除了綻放的偽影，減少了幾何依賴性[10]。QSM圖像顯示CMBs具有影像偽影少，組織邊界清晰的優(yōu)點。SWI相位圖可以比較真實反應CMBs的部位及大小、形態(tài)等，但其信噪比較低，圖像邊緣毛糙；MIP圖雖然質量較好，但由于是融合了幅度圖的圖像，其假象較多，不能夠完全反應CMBs的真實性(圖2)。

a為QSM圖，圖像邊緣清晰，信噪比高，能夠較好顯示CMBs及體積大??；b為SWI幅度圖，顯示CMBs大小失真、明顯增大；c為SWI相位圖，圖像顯示粗糙，信噪比低，顯示CMBs模糊。圖2 2種序列圖像質量的比較

總之，QSM序列檢出CMBs的檢出率和靈敏度皆高于SWI序列，由于能準確排除鈣化等因素的干擾，準確性亦高于SWI，圖像的質量優(yōu)良，在病變大小方面更貼近真實值。