磁敏感加权成像(SWI)的临床应用课件

磁敏感加权成像(SWI)的临床应用基本概念 Basic conceptsn n磁敏感加权成像(SusceptibilitySusceptibility Weighted Weighted ImagingImaging,SWISWI)是一种利用组织磁敏感性的不同进是一种利用组织磁敏感性的不同进行成像的磁共振检查新技术。行成像的磁共振检查新技术。n n首先由首先由E.E.Mark HaackeMark Haacke等等19971997年年提出原理。最初叫提出原理。最初叫高分辨率高分辨率BOLDBOLD静脉血管成像（静脉血管成像（HRBV)HRBV)，20022002年申年申请专利后正式命名为请专利后正式命名为SWISWI。n n磁敏感加权成像磁敏感加权成像磁敏感加权成像磁敏感加权成像（SWI)SWI)SWI SWI以以T2T2*加权梯度回波序列作基础，通过联加权梯度回波序列作基础，通过联合应用长合应用长TETE、高分辨率、全部方向流动补偿、对、高分辨率、全部方向流动补偿、对每个体素的相位信息进行滤过的每个体素的相位信息进行滤过的3D3D梯度回波，以梯度回波，以增加幅度图的对比和增加不同组织间的磁敏感性增加幅度图的对比和增加不同组织间的磁敏感性差异，对磁敏感效应的敏感性达到最大化。差异，对磁敏感效应的敏感性达到最大化。这是一个全新的、反映组织间磁敏感性差异对这是一个全新的、反映组织间磁敏感性差异对比的序列，比的序列，不同于不同于PDWPDW、T1WT1W或或T2WT2W成像成像。基本概念 Basic conceptsn n磁敏感性磁敏感性 是与质子密度、弛豫时间及弥散系是与质子密度、弛豫时间及弥散系数不同、可以用来定性组织的一个物理变量。数不同、可以用来定性组织的一个物理变量。它反映了物质在外加磁场作用下的磁化程度，它反映了物质在外加磁场作用下的磁化程度，可以用磁化率来度量。可以用磁化率来度量。n n磁化率越大，物质的磁敏感性越大。磁化率越大，物质的磁敏感性越大。n n磁化率磁化率=磁化强度磁化强度MM/磁场强度磁场强度H H。n n体内常见的磁敏感物质有顺磁性物质、反磁性物质及铁磁性物质：氧合血红蛋白（氧合血红蛋白（FeFe2+2+与氧结合，无不成对电子）与氧结合，无不成对电子）呈反磁性呈反磁性。脱氧血红蛋白（有脱氧血红蛋白（有4 4个不成对电子）个不成对电子）呈顺磁性呈顺磁性。高铁血红蛋白高铁血红蛋白 呈弱顺磁性呈弱顺磁性。含铁血黄素含铁血黄素为强顺磁性物质为强顺磁性物质铁蛋白铁蛋白呈高顺磁性呈高顺磁性组织内的钙化，呈反磁性，磁敏感效应比铁弱。组织内的钙化，呈反磁性，磁敏感效应比铁弱。血血红红素素铁铁非非血血红红素素铁铁n n无论顺磁性或反磁性物质，均可使局部磁场发生无论顺磁性或反磁性物质，均可使局部磁场发生变化而引起质子失相位，使质子自旋频率产生差变化而引起质子失相位，使质子自旋频率产生差别，如果别，如果TETE足够长，自旋频率不同的质子间将产足够长，自旋频率不同的质子间将产生足够的相位差，生足够的相位差，造成造成T2*T2*缩短，信号减低缩短，信号减低。SWI小静脉成像的基本原理n n静脉内脱氧血红蛋白的引起的磁场不均匀性导致静脉内脱氧血红蛋白的引起的磁场不均匀性导致的的T2T2*时间缩短时间缩短静脉血信号强度下降（静脉血信号强度下降（脱氧血脱氧血红蛋白作为内源性对比剂使静脉显影红蛋白作为内源性对比剂使静脉显影）。）。n n静脉内容积磁化率引起血管内质子的频移，使静静脉内容积磁化率引起血管内质子的频移，使静脉血与周围组织的相位差增大。脉血与周围组织的相位差增大。基本概念 Basic conceptsn n幅度图幅度图（Magnitude imageMagnitude image）代表了质子在弛豫过程中发代表了质子在弛豫过程中发出的信号强度，包含了绝大部分的组织对比信息。出的信号强度，包含了绝大部分的组织对比信息。n n相位图相位图（Phase imagePhase image）代表着由于局部磁化差异引起的代表着由于局部磁化差异引起的信号方向的改变，信号方向的改变，从磁敏感性角度反映组织对比。从磁敏感性角度反映组织对比。n nSWISWI图图 由相位图和幅度图蒙片加权整合而成，相位图的由相位图和幅度图蒙片加权整合而成，相位图的对比是对幅度图对比的重要补充。对比是对幅度图对比的重要补充。SWISWI利用了利用了T2*T2*效应引效应引起的信号丢失和相位变化。起的信号丢失和相位变化。T1WI Magnitude Phase SWI MinIPSWI的后处理 SWISWI扫描后产生幅度图和相位图扫描后产生幅度图和相位图扫描后产生幅度图和相位图扫描后产生幅度图和相位图n n首先，在原始相位图像施加一个低通滤波器，去除由于背景磁场不均首先，在原始相位图像施加一个低通滤波器，去除由于背景磁场不均匀造成的低频干扰，最终得到高通滤过图像，即匀造成的低频干扰，最终得到高通滤过图像，即校正后的相位图。校正后的相位图。n n第二步，将校正相位图中不同组织的相位值进行标准化处理，第二步，将校正相位图中不同组织的相位值进行标准化处理，建立相建立相位蒙片位蒙片；然后将相位蒙片与幅度图像多次相乘进行加权（；然后将相位蒙片与幅度图像多次相乘进行加权（相位蒙片与相位蒙片与幅度图整合幅度图整合），得到），得到SWISWI图像。图像。n n最后，为了更好的显示静脉血管结构，对最后，为了更好的显示静脉血管结构，对SWISWI图像进行最小密度投影图像进行最小密度投影获得获得minIPminIP图图。一般情况下取。一般情况下取4 41010张邻近的图像进行叠加，可清晰的张邻近的图像进行叠加，可清晰的显示血管连续性。显示血管连续性。MinIPSWI相位蒙片与幅度图整合相位蒙片与幅度图整合建立相位蒙片建立相位蒙片校正相位图校正相位图n n高场的高场的SWISWI图像质量通常比低场好图像质量通常比低场好，是，是由于随着场强的增加，信噪比由于随着场强的增加，信噪比SNRSNR增加，增加，扫描时间缩短或覆盖范围增加。扫描时间缩短或覆盖范围增加。3T7TSWI的优势n nSWISWI的优势之一的优势之一是可以显示脑静脉分支，可以检是可以显示脑静脉分支，可以检测小于一个体素的静脉血管。测小于一个体素的静脉血管。n nSWISWI信号不受低流速静脉血流的影响，对检测静信号不受低流速静脉血流的影响，对检测静脉畸形高度敏感。脉畸形高度敏感。SWI的优势n nSWISWI的优势之二的优势之二是对出血的高度敏感。是对出血的高度敏感。n n目前目前SWISWI是显示脑出血及脑微出血是显示脑出血及脑微出血CMBsCMBs最敏最敏感的序列。感的序列。n nSWISWI能显示约能显示约1 1个立方毫米出血产生的磁敏感效个立方毫米出血产生的磁敏感效应。应。SWISWI对微出血灶的显示比对微出血灶的显示比2D2D梯度回波序列梯度回波序列(GRE)(GRE)敏感敏感3-63-6倍。倍。Hypertensive microbleedsSWI的优势n nSWISWI的优势之三的优势之三 对铁质十分敏感。对铁质十分敏感。n nSWISWI既能够检出铁的含量又能观察其分布，还能动既能够检出铁的含量又能观察其分布，还能动态追踪其变化，具有明显的优越性，可为脑内与铁态追踪其变化，具有明显的优越性，可为脑内与铁相关性病变的检查提供了更新更先进的检查技术。相关性病变的检查提供了更新更先进的检查技术。n n许多神经退行性疾病：许多神经退行性疾病：亨廷顿病、亨廷顿病、帕金森病帕金森病 阿尔茨海默病、多系统萎缩阿尔茨海默病、多系统萎缩 肌萎缩侧索硬化、多发性硬化肌萎缩侧索硬化、多发性硬化 匹克病、地中海贫血匹克病、地中海贫血 慢性出血、慢性出血、DOWNSDOWNS综合征综合征 均与与脑内过量铁沉积有关！均与与脑内过量铁沉积有关！n n观察并量化脑内铁的含量，不仅可以更好观察并量化脑内铁的含量，不仅可以更好地了解疾病的进展，还能预知治疗效果。地了解疾病的进展，还能预知治疗效果。中脑的相位图SWISWI相位图显示了人中脑铁含量的细微改变相位图显示了人中脑铁含量的细微改变 1.1.红核红核 2.2.黑质致密部黑质致密部 3.3.黑质网状部黑质网状部 4.4.大脑脚大脑脚 5.5.内侧膝状体内侧膝状体n n颅内的脑铁分布1 1）空间上分布，皮质最多，其次白质）空间上分布，皮质最多，其次白质2 2）时间上分布，随年龄的增大，铁的沉积增多，以基）时间上分布，随年龄的增大，铁的沉积增多，以基底节区增多明显；底节区增多明显；成年人的铁分布在苍白球、红核、成年人的铁分布在苍白球、红核、黑质和壳核位置。黑质和壳核位置。A脑铁分布-时间分布SWI序列优势n nSWISWI的优势之四就是显示钙化：的优势之四就是显示钙化：钙化灶在常规钙化灶在常规T1WIT1WI和和T2WIT2WI可呈高、等、低或极低信号，信号可呈高、等、低或极低信号，信号缺乏特异性。缺乏特异性。n n钙化在钙化在SWISWI图表现为显著的低信号图表现为显著的低信号，有利于病变，有利于病变的诊断和鉴别诊断，结束了只能依赖的诊断和鉴别诊断，结束了只能依赖CTCT确定钙化确定钙化的历史。的历史。基底节的矿物质沉积苍白球的矿物质沉积苍白球的矿物质沉积(在在CT相相应的层面上几乎未见显示）应的层面上几乎未见显示）脑SWI的注意事项n n头部保持不动头部保持不动n n横断采集横断采集n n层厚：层厚：1-3mm1-3mm；n n相位编码：左右方向。相位编码：左右方向。n nTETE：30-50ms 30-50ms（1.5T 1.5T）；）；10-20ms 10-20ms（3T 3T）。）。SWI信号的影响因素n n红细胞体积红细胞体积n n去氧血红蛋白浓度去氧血红蛋白浓度n n红细胞完整性红细胞完整性n n血块结构血块结构(纤维蛋白和血清含量纤维蛋白和血清含量)n n分子扩散分子扩散n nPHPH值、温度值、温度n n场强、局部磁场不均匀性场强、局部磁场不均匀性n n体素大小体素大小n n是否存在对比剂是否存在对比剂n n血流量、血管走向血流量、血管走向SWI的临床应用n n中枢神经系统的疾病中枢神经系统的疾病1 1）脑血管畸形：海绵状血管瘤脑血管畸形：海绵状血管瘤,静脉畸形静脉畸形,AVM,AVM,毛细血管扩张症毛细血管扩张症2 2）脑外伤）脑外伤(蛛网膜下腔出血、蛛网膜下腔出血、DAI)DAI)33）脑血管病：脑梗死与出血）脑血管病：脑梗死与出血4 4）SturgeSturge-Weber-Weber综合征综合征5 5）脑肿瘤）脑肿瘤6 6）变性性疾病（）变性性疾病（MS,ParkinsonsMS,Parkinsonsdisease)disease)77）区分钙化与静脉、出血）区分钙化与静脉、出血8 8）血管性痴呆和淀粉样脑血管病）血管性痴呆和淀粉样脑血管病9 9）其它疾病）其它疾病n n非脑部疾病非脑部疾病 乳腺、动脉硬化斑块中的钙质沉积、肝血色沉着病、肝脏占乳腺、动脉硬化斑块中的钙质沉积、肝血色沉着病、肝脏占位、肝纤维化等的磁敏感加权成像正在初步运用中。位、肝纤维化等的磁敏感加权成像正在初步运用中。1）脑血管畸形SWI在中枢神经系统疾病中的应用F/63 多发海绵状血管瘤M/25 长期偏头痛 静脉畸形F/39 偏头痛 双侧大脑半球静脉畸形深部髓静脉汇入室管膜下静脉AVMAVM F/30 头痛10年n nT1WIT2WIT1WIT2WI显小畸形血管团、显小畸形血管团、供血动脉及引流静脉供血动脉及引流静脉;SWI;SWI显显小小2 2条供血动脉及条供血动脉及1 1条引流静条引流静脉脉;MRA;MRA及及DSADSA显示左侧大脑显示左侧大脑中动脉供血，对侧大脑前动脉中动脉供血，对侧大脑前动脉及同侧大脑后动脉供血。及同侧大脑后动脉供血。毛细血管扩张症Capillary telangiectasian n病变较小（病变较小（2cm)2cm)。在显微镜下表现为一团扩张、扭曲的。在显微