磁敏感加权成像技术

在临床应用中，磁敏感加权成像技术（SWI）在静脉显影领域大有作为，而静脉又常参与肿瘤等病灶的发展过程，因此其在肿瘤检测方面也大有优势。相位对比血管成像法（phase contrast MRA，PCA）和时间飞越法（time of flight，TOF）对血流流速和血管走向十分敏感且不能有效区分动、静脉，而SWI不存在以上诸多限制，所以又非常适合做静脉畸形检测。另外，绝大多数磁敏感改变与出血和血液中铁的不同形式相关，这解释了SWI在显示血液代谢产物、铁质沉积等方面也十分敏感的原因。尽管不能分辨出血中的小静脉组织，但可以通过对比SWI前后图像分辨出这两种病理结构。此外SWI在脑血管病、脑外伤、神经变性病等中枢神经系统病变中有较高的临床应用前景和价值。

（一）小血管绘制

SWI的美妙之处就在于它可以对小于一个体素的血管或脑白质深部血管成像。使用1.5T场强的系统，可以对几百个微米大小的静脉成像，分辨率为1mm3 ，成像时间为5～10 min。若采用3.0T或4.0T场强的系统，可以降低扫描时间或提高分辨率。对于隐匿的血管疾病，如海绵状血管瘤、静脉畸形、毛细血管扩张症等，其病灶内血流速度较慢，MRA和TOF表现欠佳，而SWI在未使用对比剂的情况下就可以很清楚地观察到小血管瘤的蜘蛛样改变。SWI的另一种潜力应用为血管壁成像。实验证明可以在250μm的分辨率上进行动脉硬化成像，且在相位滤波后可以很清晰地看到血管壁。

（二）外伤出血以及小儿脑损伤与神经性认知

脑外伤（traumatic brain injury，TBI）是一种常见的疾病，许多TBI患者在受损之后都出现过脑血流紊乱。TBI很难用传统的模型来定量分析，而SWI作为一种很好的成像方式可以被用来监控受损后动物的血氧功能以及血流量的改变。与传统的介入式脑静脉损伤和血流量减少的临床监控手段相比，SWI提供了一种新颖安全和非介入式的手段来定量分析血氧含量和CBF的改变，并实现大脑外伤损害后血管结构的可视化。这对于脑外伤是否导致颅内出血，评估病情、判断预后和选择治疗方法都有重要意义。与传统的弥散加权成像相比，SWI可以很清楚地呈现氧含量的变化以及其他一些磁敏感源。这是因为由于流速缓慢或者受限，小血管中的脱氧血红蛋白的含量比其正常值要高，原本看不见的小血管就可以被清晰地显示。通过SWI可以看到受损源可能是受损的血管区域。当传统梯度回波成像不能显示任何效应的时候，SWI可显示受创处的微出血和水肿。所以可以借助SWI 来了解外伤所引起的病变，进而了解内在的病情是否有变化。

弥漫性轴索损伤是脑外伤中的一种特殊类型，是由剪切力引起脑白质的弥漫损伤，通常伴有多发小出血灶。常规MRI图像显示病灶的效果欠佳，如果弥漫性轴索损伤伴有出血，则预后更差。在对损伤6～12个月或以后的神经病理结果与弥漫性神经轴突的出血处和出血量的研究中发现，这两者间存在着一种确定关系。SWI试验结果表明，与传统方法在检测带有弥漫神经轴突的出血脑损伤相比，SWI是一种能发现小出血病灶，对灰白质交界处的微出血极其敏感且可以同时清晰显示病灶的数目、大小和部位的成像方式。因此可以通过追踪出血病灶的变化来监控因出血而导致昏迷的病人的病情变化。而最近的报道也显示，美国主要的医疗机构在对损伤和出血的诊断上对SWI 的利用率比传统的梯度回波成像分别要高出640%和200%。

（三）脑梗死和出血

在梯度回波成像能发现出血，但SWI 的效果更好，它可以找到弥散加权成像不能确诊的发生梗死的部位和受累的血管分布区。之所以能看到受累的血管分布区，是由于该组织的血氧饱和度下降了，这提示该区域的血流供应可能在梗死后有所下降。另外一种可能的解释是局部静脉血容量的增加。进一步有关脑梗死的研究将会对灌注加权像与SWI 进行比较，来获得更多关于局部血流和氧饱和的信息。

通过SWI，脑实质内出血可以在发病1h内被发现，具有极高敏感性和准确性。微小多发出血是急性卒中溶栓治疗中和治疗后的危险因素之一，目前是否根据SWI 决定溶栓药物的使用还无定论，但SWI 对急性卒中血管内溶栓后的出血诊断比CT更可信，因为后者难以鉴别脑梗死动脉溶栓后颅内对比剂渗出与少量出血，而SWI可以将两者区分开来，从而指导抗凝治疗。

（四）铁沉积

铁代谢异常在运动障碍性疾病中的作用:正常铁代谢对脑组织的功能活动极为重要，如铁作为血红蛋白的重要成分参与转运氧，还参与细胞有氧代谢中ATP生成的电子传递等。然而，高浓度的游离铁离子在细胞及细胞周围存在是有害的。动物实验证实直接在大鼠的黑质注射铁剂，可选择性地损毁其多巴胺能的神经元，因此说明异常铁代谢在运动障碍性疾病的神经元变性脱失中起重要作用。特发性帕金森病（idiopathic parkinson disease，IPD）和多系统萎缩（multiple system at rophy，MSA）这两种疾病有类似的进行性运动功能障碍的表现，疾病早期比较容易混淆，因此早期明确诊断十分重要。尽管这类疾病的病因及发病机制尚不十分清楚，但是铁代谢异常是其发病机制中一个比较肯定的学说。SWI可反映组织间的磁敏感性差异，对非血红素铁（如铁蛋白等）的显示比现有序列清晰。Haccke的小组发现，SWI可以在1.5T下为脑灰质和脑白质的研究提供相当好的对比度，而在3.0～4.0T下，对比度信噪比和分辨率的效果会更好。在观察大脑中枢回沟的幅值图像时，灰质与脑脊液或白质产生的对比被认为是由于灰质铁含量的增高产生的，因为铁是顺磁性的物质，并且具有短T1，而SWI可以用这种相位的不同来加强图像的T1对比度。有研究表明，铁沉积在开始的10年里速度很快，而在接下来的10年里速度会渐渐减慢。所以可在第1年和第2年分别对病人取图像并将相位图作为掩膜，对局部铁沉积做观察。

最后，不同的回波时间可以被用来提高脑灰质和白质的对比度。而应用SWI观察人脑中铁含量的细微改变时，发现了铁含量与血管分布密度是相对应的，或者说是与墨汁染色的尸检结果相对应，这就表明了铁与血管网络间的内在联系。近来的研究表明铁的沉积与血管结构相关， 特别是老年病人。这种铁可能是由于在衰老过程中微出血的渐进存在，导致含铁血黄素沉积而来。另外还有人认为β蛋白周围的铁或其他来源的铁是阿尔茨海默病（Alzheimer disease ， AD）的早期表现，从而可以使之应用在AD的诊断中。

（五）肿瘤的诊断

对于肿瘤的定性，部分是依赖于对病灶的血管性行为的，这可以从血管增生和微出血两个角度来观察。因此提高发现这些改变的能力能够有助于更好地评估肿瘤的性质。又由于静脉血和出血产物的磁敏感性与正常组织不同，而SWI恰巧对发现该类物质的敏感性很高，所以能更好地显示肿瘤边界，内部结构和发现肿瘤出血。传统的增强T1加权成像上，肿瘤常呈一片弥漫增强，而SWI则能显示肿瘤内引流静脉。Sehgal等对38例脑内肿瘤进行研究，结果显示增强T1加权像和SWI对病灶的显示有显著差别，前者主要显示肿瘤内部结构的坏死，囊变等成分，后者所显示的内部结构主要为血液的代谢产物。对比增强前后SWI 图像能显示常规平扫和增强扫描Tl 加权像所遗漏的出血和静脉，还可以提供类似FLAIR 的图像对比度，使脑脊液的信号得到抑制，有助于显示高信号的水肿发现占位性病变。

（六）其他方面的应用

多发性硬化（multiple sclerosis，MS）：常用FLAIR和增强后T1来观察。而SWI对MS成像，发现一些FLAIR未见的病灶，不仅发现了某些病灶有静脉与之相连，同时还显示了某些病灶有铁沉积。这样就可以更好地帮助我们了解MS的生理。

区分钙化与静脉：CT和MRI很难区分钙化与出血。通过SWI，钙的相位与出血或静脉的相位相反。所以在SWI中，一般将肿瘤区内的暗点认为是钙化，而亮信号则认为是静脉。活检表明所观测的病灶内确实含有很高的钙含量，因此证实了SWI在区分钙化与静脉方面的优秀表现。

血管性痴呆和淀粉样脑血管病（vascular dementia & cerebral amyloid angiopathy，VD&CAA）：与传统的梯度回波T2加权像相比，SWI显示了更多病灶。并且SWI的相位图可用来增强局部含铁血黄素的累积效应。清楚显示了与VD&CAA相关的多发病灶的部位，且分辨率越高可显示越多病灶。

SWI可进行出血性卒中诊断:近期西门子用户进行的研究表明SWI灵敏度要优于T2加权图像和其他技术。另外，由于没有放射线，SWI可确保安全诊断儿童患者。另外SWI可额外提供有关脑卒中颅内出血、静脉血管瘤、海绵状血管瘤、硬脑膜下出血和蛛网膜下腔出血等疾病信息，同时能显示Sturge Weber综合征和烟雾病等疾病最细微的异常血管。结合采用iPAT（集成并行采集技术），可最大程度地降低扫描时间，获得最出色的信噪比（12通道头部矩阵线圈）。

综上，SWI可以对疾病提供更好的诊断，在纵向研究中进行更好地追踪，进而对一个新的概念进行临床评估。在不久的将来，SWI将会作为MRI中新的成像方式而更好地协助人类进行影像诊断和研究，而SWI 图像的后处理就更显重要，应用各种算法对图像进行后处理是将来的主要工作。