磁敏感加权成像原理及临床应用
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磁敏感加权成像SWI序列原理及应⽤(⼀)磁敏感加权成像SWI(Susceptibility-Weighted Imaging)是⼀种不同于常规的T1W,T2W,PDW等成像,⽽是利⽤组织间固有的磁敏感差异来获得图像对⽐的成像⽅式。
磁敏感加权成像利⽤磁共振相位图像作为Mask来增强组织间对⽐,经过20多年的临床使⽤,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。
那么磁敏感加权成像是如何从常规的GRE序列演变发展成为能够识别组织间不同磁化率信息的SWI序列的呢?在进⾏磁敏感序列参数设定时需要注意什么?如何在磁敏感加权成像中鉴别出⾎和钙化?以及磁敏感加权成像图像的伪影及处理⽅案有什么?本⽂将逐⼀进⾏介绍。
⼀、磁敏感成像基本原理磁化率是组织的固有属性,通常我们使⽤Xm进⾏表⽰,不同组织与材料的磁化率差别⾮常⼤,为了描述⽅便,可以将组织或材料划分为逆磁性、顺磁性以及铁磁性三种不同的类型,其中逆磁性的组织或材料的磁化率Xm<0,常见的有铜、银、⽔以及304不锈钢等等,⽽铁、钴、镍等⾦属则为铁磁性材料,磁化率⾮常⾼。
当把具有⼀定磁化率的组织或材料放置于均匀的磁化环境中时,组织被均匀磁化形成磁偶极⼦,产⽣感应磁场,这种感应磁场不仅影响组织的内部,同时也影响着组织周边的外加磁化的均匀性。
对外加磁场的扰动的程度取决于组织的磁化率,形状和体积。
就扰相GRE序列来说,假如认定磁场均匀性以及梯度线性⾮常好时,使⽤⼀定的翻转⾓在TE 时刻采集获得的信号为:但是如果存在导致局部磁场不均匀的影响因素时,在TE时刻由于磁场不均匀导致横向磁矩的相位并没有聚相,⽽是存在⼀定的相位差,导致接收信号的降低。
这种信号的降低主要由两个参数决定,ΔB为磁场不均匀的参数,TE则为回波时间,磁场不均匀越厉害,相位差越明显,回波时间TE越长,相位差越明显,导致的信号降低越明显。
这两个参数都在磁敏感成像参数设定中有⾮常重要的意义。
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原理及临床应用磁敏感加权技术(susceptibility weighting imaging,SWI)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年于其团队共同开发,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。