SWI原理及应用

swi相位掩膜的原理
相位掩模法是利用通过相位掩模板的±1级衍射光产生的明暗相间的干涉条
纹照射光敏光纤，诱发光纤纤芯折射率发生周期性的变化，制作出与干涉条纹周期一样的光纤光栅。

其原理是利用光的干涉现象。

具体来说，相位掩模板上的刻痕会使入射光产生衍射，衍射光的干涉会形成明暗相间的干涉条纹。

这些干涉条纹作用于光敏光纤，使光纤的折射率发生周期性的变化，从而形成光纤光栅。

相位掩模法的优点在于对光源相干性要求低，光栅的周期和光源的波长无关，对光路的稳定性要求低，便于批量生产。

然而，相位掩模板的成本相对较高，并且一块相位掩模板只能制作一个周期的光纤光栅。

相位掩模板的制作方法主要有电子束曝光法。

这种方法利用电子束在涂有光刻胶的衬底晶片上曝光，形成周期性的刻痕。

如果要制作较长的掩膜板，需要采取扫描曝光的方法。

如需更多与相位掩模相关的信息，建议阅读光学原理相关书籍或请教物理专业人士。

SWI原理及临床应用磁敏感加权技术SWI是一种较新的成像技术，自上世纪80年代问世以来，SWI在中枢神经系统疾病的诊断及鉴别诊断中得到了广泛的应用。

SWI的主要研发者E. MackHaacke是美国韦恩州立大学教授, 于1997年由其团队共同开发，2002申请专利，最初称作高分辨率血氧水平依赖静脉成像。

20多年的临床使用，磁共振相关软硬件的改进，发现磁敏感加权成像在发现颅脑静脉畸形，脑微小出血，钙化等都具有非常重要的应用。

所以大家可以发现GPS三家各不相同，不是想标新立异，而是存在版权的原因。

PHILIPS 静脉血氧水平依赖成像( Venous BOLD，Philips)和磁敏度加权相位增强成像(SWlp， Philips)SIEMENS 磁敏感加权成像( Susceptibility weighed imaging，SWI. Siemens)Dr. E Mark Haacke获得2002年专利GE T2血管加权成像(T2 - star weighted angiography， SWAN) SWI原理磁敏感加权成像( SusceptibilityWeighted Imaging，SWI)利用不同组织间磁化率的差异及BOLD效应产生图像对比，这种对比不同于质子加权、T1、T2及T2＊对比，是一种新的MRI成像序列。

SWI 以T2* 加权梯度回波序列作为序列基础，与T2* 加权梯度回波序列不同的是，SWI采用高分辨率、3D梯度回波，三维完全流动补偿的序列进行扫描，经过一系列复杂的图像后处理将相位图与幅值图融合,可同时获得幅度图像(magnitude image)和相位图像(phase image)两组原始图像。

SWI 序列设计特点采用3D梯度回波扫描, 采集模式为cartesian，三个方向流动补偿,高分辨率，包括幅度和相位信息。

为什么往往使用3D序列进行扫描，其原因是3D扫描在相同的空间分辨率的情况下具有远远高于2D成像的图像信噪比，所以在保证一定信噪比的前提下缩短扫描时间；同时3D成像能够在容积内施加流动补偿以保证相位信息的准确性以及流动伪影的消除。

磁敏感加权成像SWI技术及其应用情况磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging,SWI)是近年来新开发的磁共振对比增强成像技术，最初称作“高分辨率血氧水平依赖静脉成像” (high resolution blood oxygenation level dependent venographic imaging) [1-2]。

对于脑内小静脉显示应用甚广，尤其对于微出血灶的显示，极大提高诊断价值，在此基础，科学家经过不断改进，使得SWI技术更加成熟，应用范围扩大，更为一些棘手的科研开辟新的思路。

与常规序列相比，SWI能更敏感地显示出血，尤其对于微出血灶显示相对敏感，因此在外伤、肿瘤性病变、血管畸形及脑血管病变诊断进一步提供可靠标准，对于神经性病变性疾病，例如AD、PD[3]的研究有较高的诊断及临床价值。

一、SWI技术原理SWI主要依据不同组织间的磁敏感性差异提供图像对比增强，它可以应用于所有对不同组织间或亚体素间磁化效应敏感的序列[4]，但是为了凸显其在表现细小静脉及小出血方面的能力，SWI以T2*加权梯度回波序列作为序列基础[5-7]。

与T2*加权梯度回波序列不同的是，SWI采用高分辨率、三维完全流动补偿的梯度回波序列进行扫描，磁敏感加权成像序列成像过程中会产生相位图、幅值图和相位掩模图。

相位图像包含背景磁场和组织化学位移的直接信息，使用相位图像时，得去除背景噪声及由于部分容积效应产生的不同的化学位移。

SWI图的后期处理一般分为 4 个步骤[8] (使用高通滤波器去除背景磁场中低空间频率干扰部分，校正图像；2) 消除相位图中由磁场不均匀产生的伪影，创建相位掩模；3) 相位掩模与原始幅值图多次相乘，产生新的幅值图对比，其中所乘数字应尽量小并得到合适的 CNR；4) 通过最小密度投影，使各个层面的静脉连续化，得到最终的磁敏感加权图所对应的解剖位置完全一致[9]。

常规MRI仅利用了单一的磁距图信息， SWI则利用了一直被忽略的相位信息，并经过一系列复杂的图像后处理将相位图与磁距图融合，形成独特的图像对比。

SWI的原理及临床应用SWI（Susceptibility Weighted Imaging）是一种基于磁敏感性效应的成像技术，用于检测和显示组织中的铁含量，可以提供高分辨率的磁共振图像，并对血管和灰白质结构进行显示。

SWI 技术通过对磁敏感性效应进行加权，增强了对含有铁质血红蛋白、血氧和铁矿物质的组织的成像能力。

SWI成像的基本原理是基于磁敏感性效应。

铁元素在磁场中会产生一个很强的局部磁场，这个局部磁场会影响周围的水分子的磁共振信号。

通过对这种影响进行加权，SWI技术可以检测到铁质含量丰富的区域，如血红蛋白和铁矿物质沉积的组织。

SWI技术的临床应用非常广泛，包括以下几个方面：1.脑血管病变的检测：SWI技术可以清晰显示脑内微小血管、血管畸形和微小的血管瘤。

这对于脑血管病变的诊断和治疗具有重要的意义。

2.脑外伤的评估：SWI技术可以检测和显示微小的脑出血和脑外伤相关的病变。

与传统的MRI相比，SWI可以更准确地诊断和评估脑外伤的程度和严重性。

3.脑血管阻塞的评估：SWI可以检测到血管阻塞引起的局部脑缺血，并提供详细的血管影像，有助于临床医生做出准确的诊断和治疗方案。

4.神经退行性疾病的诊断：SWI技术可以显示铁沉积在疾病相关区域的位置和数量，从而帮助诊断和治疗诸如帕金森病、阿尔茨海默病等神经退行性疾病。

此外，SWI还可以用于检测和显示其他器官和组织中的铁沉积情况，如心脏、肝脏、脾脏等。

因此，SWI技术在临床中的应用范围广泛，对于疾病的早期诊断和治疗具有重要的意义。

总结起来，SWI技术是一种基于磁敏感性效应的成像技术，通过对磁场中铁元素的磁敏感性效应进行加权，提供高分辨率的磁共振图像，并对血管和组织结构进行显示。

它在脑血管病变、脑外伤、脑血管阻塞和神经退行性疾病的诊断和治疗中具有广泛的应用。

随着SWI技术的不断发展和完善，它在临床医学中的应用前景将更加广阔。

SWI基础知识及临床应用磁敏感加权成像是利用不同组织间的磁敏感性的差异产生图像对比。

SWI对血流缓慢的静脉结构、血液代谢产物及铁质沉积十分敏感。

磁敏感效应较强的物质主要包括去氧血红蛋白、含铁血黄素、铁沉积以及钙沉积等，这些物质在SWI图像上呈显著的低信号改变。

SWI能显示腔隙性脑梗死伴脑内多发微小灶：对大面积脑梗死患者早期多发小出血灶显示优于常规扫描;对轻型颅脑外伤伴微出血灶及少量蛛网膜下腔出血的显示优于其他扫描;静脉血管畸形中显示常规序列无法显示的异常静脉;发现更多小的海绵状血管瘤;显示肿瘤内部的出血及异常静脉血管结构;SWI对帕金森病的诊断提供更多帮助。

SWI成像时间较长，容易出现运动伪影。

所有能造成局部磁场不均匀的因素都可以影响图像质量，如血浆蛋白、pH值、温度、血流等;脑组织与颅骨交界处及颅底骨气交界处磁敏感差异较大，容易产生磁化率伪影;小出血灶、小静脉、血栓及钙化信号相似：以上因素造成了SWI信号的复杂性，单纯依靠SWI诊断疾病受到一定的限制，可以结合CT、常规MRI及对比增强SWI扫描来提高诊断准确性。

SWI是采用梯度回波序列采集数据，经过特殊的数据处理和图像重建，形成对物质磁化率敏感的MR成像技术。

实际上是一种三维采集技术，它通过长的TE，高分辨率，完全流动补偿，薄层重建的梯度回波伴滤过的相位信息以增加磁矩图的对比和增加组织间的磁敏感差异，使对磁敏感效应的敏感性最大化。

在临床实践中，经常用最小密度投影来帮助显示扭曲的结构和显示静脉血管系统的连续性，它还帮助区别主要静脉相邻的出血。

SWI具有以下诸多特点：高分辨率的三维梯度回波成像，在3个方向上的完全流动补偿，薄层厚避免信号丢失，相位图通过滤波减少不必要的场效应，产生相位蒙片，利用相位蒙片对磁矩图进行增强处理，相对邻近层面进行最小强度投影，这种独特的数据采集和图像处理过程提高了磁矩图像的对比，对静脉血、出血和铁沉积高度敏感。

所以在显示血管畸形、外伤、肿瘤、血管性疾病、神经变性疾病以及与铁沉积有关的疾病中有着重要的应用价值。