SWI的原理及临床应用的原理及临床应用辛文龙2015-09-07读片读片磁敏感加权成像磁敏感加权成像(Susceptibility weightedimag-ing,SWI)最早由E. Mack Haacke等于1997年发明，于2002年申请专利，最初称作“高分辨率血氧水平依赖静脉成像”；早期主要用于脑内小静脉显示，近年临床应用范围得到极大扩展；SWI能够比常规梯度回波序列更敏感地显示出血，甚至是微小出血，在诊断脑外伤、脑肿瘤、脑血管畸形、脑血管病及某些神经变性病等方面具有较高的价值及应用前景。常见磁敏感物质常见磁敏感物质常见磁敏常见磁敏 感物质感物质一、顺磁性物质：具有未成对的轨道电子，自身磁场与外加磁场方向相同，具有正的磁化率。二、反磁性物质：没有成对的轨道电子，自身磁场与外加磁场方向相反，具有负的磁化率。三、铁磁性物质：可被磁场明显吸引，去除外磁场后可以被永久磁化，具有很高的磁化率。常见的磁敏感物质常见的磁敏感物质人体组织中常见的 磁敏感 物质一、血液中铁的不同形式或出血： 氧合Hb 去氧 Hb 正铁Hb 含铁血黄素 (反磁性) （顺磁性） （磁敏效应感 （高顺磁性） 很弱，稳定性差）二、铁蛋白（非血红素铁存在形式， 反 磁性）三、 钙化（反磁性）SWI成像原理成像原理SWI是一种利用不同组织间的磁敏感性差异而成像的技术；成像基础：组织间磁敏感度差异和BOLD效应；以T2*加权作为序列基础，根据不同组织间的磁敏感性差异提供对比增强机制，采用3D梯度回波扫描，完全速度补偿，射频脉冲扰相等技术，具有三维、高分辨率、高信噪比等特点。SWI成像原理成像原理含70%去氧血红蛋白的静脉血引起磁场的不均匀性导致：T2*时间缩短和血管与周围组织的磁化率差异引起的相位差加大两种效应。 顺磁性顺磁性 物质物质 局部磁局部磁 场不均场不均 质子自旋快质子自旋快 速失相位速失相位 T2*缩短缩短 信号降低信号降低 SWI图像图像相位图 滤波消除伪影 蒙片 加权 SWI图 MIP图 幅值图SWI对钙化与出血的鉴别对钙化与出血的鉴别 抗磁性物质有一个负磁化率，当抗磁性物质被放入外磁场中会产生一个小的磁场与外磁场方向相反，使有效磁场减小。钙化与正常脑组织之间的磁敏感性差异形成一个局部小梯度场，从而导致自旋失相，引起信号丢失，所以在SWI重组图上呈显著的低信号改变。SWI对钙化与出血的鉴别对钙化与出血的鉴别 脑内钙化灶为球体或类球体时在SWI相位图上表现为中间层面中心为高信号，外周为低信号，两极层面为高信号。基底节钙化灶则表现为高低混杂信号改变，这与基底节的铁沉积有关，由于铁这种顺磁性物质的存在，使得相位图上信号不均（脑内基底节生理性钙化多发生于老年人，而老年人基底节的铁沉积要高于年轻人）。SWI对钙化与出血的鉴别对钙化与出血的鉴别 基底节以外的不规则形钙化灶表现为黑白相间的混杂信号，这是因为即使是同为逆磁性物质，不同的几何形状会产生不同的感应磁场变化，不同的磁场变化就会导致不同的相位变化，使得相位图上信号表现不均匀。虽然不规则钙化灶相位变化不均匀，但通过主要信号变化仍可以推测此物质相对于周围组织是逆磁性还是顺磁性。大部分的不规则钙化是以高信号为主的。SWI对钙化与出血的鉴别对钙化与出血的鉴别 脑内顺磁性物质为球体或类球体时，在SWI相位图上表现为层面中心为低信号，外周为高信号，两极层面为低信号。脑内较大的血肿，其SWI相位图表现多环样黑白相间结构，这可能与不同时期的高铁血红蛋白形成有关，由于高铁血红蛋白较去氧血红蛋白的顺磁性更高，且是由血肿外周向中心推移，这种不同顺磁性物质的存在造成了相位图上黑白相间的改变。SWI对钙化与出血的鉴别对钙化与出血的鉴别 既有不规则出血，又有钙化的病灶，鉴别则需参考病灶的形态（一般钙化都为走行僵硬的线条和条块状）、占主要的相位信号、病灶中心层面以及最外层信号特点（一般钙化的最外层信号为低信号，出血为高信号）等来鉴别。 钙化灶钙化灶 抗磁性物质抗磁性物质 非含铁血红素铁非含铁血红素铁 以顺磁性的以顺磁性的 铁蛋白形式存在铁蛋白形式存在 SWI对钙化与铁沉积的鉴别对钙化与铁沉积的鉴别 非血红素铁和钙非血红素铁和钙 及其磁敏感效应及其磁敏感效应 SWI对钙化与铁沉积的鉴别对钙化与铁沉积的鉴别 高信号高信号 正向偏移正向偏移 钙化钙化 低信号低信号 负向偏移负向偏移 铁蛋白铁蛋白 磁敏感性相反磁敏感性相反 相位偏转方向相反相位偏转方向相反 SWI在在CNS的临床应用的临床应用血管源性病变血管源性病变 CNS 肿瘤性病变肿瘤性病变钙化性疾病钙化性疾病神经退行性疾病神经退行性疾病颅脑外伤性疾病颅脑外伤性疾病其他疾病其他疾病血管源性病变血管源性病变血管源性病变海绵状血管瘤动静脉畸形Sturge-Weber综合征毛细血管扩张症淀粉样脑血管病（CAA）高血压脑出血脑梗死及出血血管源性病变血管源性病变7岁，多发出血和未出血的海绵状血管瘤岁，多发出血和未出血的海绵状血管瘤血管源性病变血管源性病变桥脑海绵状血管瘤桥脑海绵状血管瘤血管源性病变血管源性病变左左侧侧顶顶枕枕叶叶动动静静脉脉畸畸形形血管源性病变血管源性病变左侧小脑静脉畸形左侧小脑静脉畸形左侧基底节静脉畸形左侧基底节静脉畸形血管源性病变血管源性病变左侧大脑半球静脉发育畸形左侧大脑半球静脉发育畸形血管源性病变血管源性病变双侧大脑半球静脉发育畸形双侧大脑半球静脉发育畸形39岁，女性，偏头痛岁，女性，偏头痛双侧大脑半球深部髓静脉汇入室管膜下静脉双侧大脑半球深部髓静脉汇入室管膜下静脉血管源性病变血管源性病变血管源性病变血管源性病变放射性毛细血管扩张症放射性毛细血管扩张症血管源性病变血管源性病变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CAA血管源性病变血管源性病变淀粉样脑血管病淀粉样脑血管病CAA血管源性病变血管源性病变淀粉样脑血管病淀粉样脑血管病CAA血管源性病变血管源性病变桥脑海绵状血管瘤桥脑海绵状血管瘤血管源性病变血管源性病变高血压脑出血灶高血压脑出血灶血管源性病变血管源性病变DWISWIAcute basal ganglia infarct血管源性病变血管源性病变血管源性病变血管源性病变MIP SWI vs. CT左侧基底节区梗死左侧基底节区梗死肿瘤性病变肿瘤性病变肿瘤性病变SWI可以显示肿瘤的边界、静脉、出血及钙化等肿瘤性病变肿瘤性病变High Resolution Tumor Imaging-SWIFlash 3D T1 post-GadSWI No-GadSurrounding venous vasculature and tumor internal hemorrhage. Also seen are (arrows) micro hemorrhages which are not seen in T1 weighted images.肿瘤性病变肿瘤性病变SWIT1 + contrastHemorrhage into Glioma 肿瘤性病变肿瘤性病变颅脑外伤性疾病颅脑外伤性疾病弥漫性轴索损伤弥漫性轴索损伤DAI颅脑外伤性疾病颅脑外伤性疾病弥漫性轴索损伤弥漫性轴索损伤DAI颅脑外伤性疾病颅脑外伤性疾病弥弥漫漫性性轴轴索索损损伤伤DAI颅脑外伤性疾病颅脑外伤性疾病GRE Image vs. SWI postprocessing神经退行性疾病神经退行性疾病神经退行性疾病以脑内铁质沉积增多为特征Alzheimers diseaseParkinsons disease多发性硬化（MS） 神经退行性疾病神经退行性疾病Alzheimer病病中央前回皮层、齿状核铁质含量增高中央前回皮层、齿状核铁质含量增高神经退行性疾病神经退行性疾病 SWI minIP vs. SWI phase image中央前回皮层的矿物质沉积增多中央前回皮层的矿物质沉积增多神经退行性疾病神经退行性疾病Parkinsons disease黑质铁质含量增高黑质铁质含量增高神经退行性疾病神经退行性疾病多发性硬化多发性硬化有些病灶与静脉相连，有些病灶有铁质沉积有些病灶与静脉相连，有些病灶有铁质沉积钙化性疾病钙化性疾病钙化性疾病钙化性疾病双侧苍白球钙化双侧苍白球钙化钙化性疾病钙化性疾病肿瘤钙化斑肿瘤钙化斑钙化性疾病钙化性疾病少突胶质细胞瘤钙化斑少突胶质细胞瘤钙化斑其他疾病其他疾病白血病脑内出血灶白血病脑内出血灶其他疾病其他疾病肝豆状核变性肝豆状核变性