磁敏感加权成像(SWI) 原理及临床应用
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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。
MR磁敏感加权成像(SWI)在脑部病变的应用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。
血管畸形多为低流速的血管结构,而MRI和MRA对高流速的血管结构敏感,对低流速血管显示能力有限。
畸型血管由于是慢速,多向的血流,增强扫描经常是非特异的强化,由于部分容积效应,小的血管畸型常被漏掉。
而SWI成像可显示低流速的静脉血流,所以SWI对检测静脉畸型高度敏感。
SWI合并的相位信息提供改进的敏感性能发现传统TWI成像无法显示的血管结构。
SWI技术重要的应用是:(1)早期检测和评价小血管畸形,这对其他检查方法来说是比较困难。
SWI具有高空间分辨率、高信噪比,对静脉血流及出血物质高度敏感等优势,在脑海绵状血管瘤的检出与诊断方面具有很高的诊断价值。
而脑海绵状血管瘤在DSA、常规MRI及MRA上往往被漏诊或误诊,可能与窦样扩张、口径过细、血流速度较慢,且伴有血栓和钙化以及出血压迫供血血管、血管痉挛等因素有关。
海绵状血管瘤在SWI上的表现为:①完全均匀低信号原因可能是扩大的窦样血管内没有明显血栓所致,此乃海绵状血管瘤较早期改变;②爆米花样或桑椹样混杂信号即低信号内见斑点、条状、桑椹或爆米花样等高混杂信号,病理基础是颅内海绵状血管瘤中血栓形成以及纤维化等;③围绕混杂信号的较宽的低信号环,即铁环征,其病理基础是含铁血黄素沉着(高顺磁性物质),在SWI上可以清晰显示。