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标题: 磁敏感加权成像 [打印本页]

作者: 大江 时间: 2020-8-14 00:03
标题: 磁敏感加权成像
磁敏感加权成像（SWI）最初称为BOLD静脉成像，是一种对静脉血液，出血和铁存储非常敏感的MRI序列。 SWI使用完全流量补偿的长回波，梯度召回回波（GRE）脉冲序列来获取图像。该方法利用组织之间的磁化率差异，并使用相位图像检测这些差异。幅度和相位数据被组合以产生增强的对比度幅度图像。用SWI对静脉血进行成像是一种依赖血氧水平（BOLD）的技术，这就是为什么它被（有时仍然是）称为BOLD静脉造影的原因。由于其对静脉血的敏感性，SWI通常用于颅脑外伤（TBI）和高分辨率脑静脉造影术，但还有许多其他临床应用。 SWI由飞利浦和西门子作为临床包装提供，但可以在任何制造商的机器上以1.0 T，1.5 T，3.0 T和更高的磁场强度运行。

在4 Tesla处获得的SWI图像显示了大脑中的静脉。

内容
1 采集和图像处理
1.1 相位滤波
1.2 磁化率加权图像创建
2 临床应用
2.1 脑外伤（TBI）
2.2 中风与出血
2.3 斯特格韦伯病
2.4 肿瘤
2.5 多发性硬化
2.6 血管性痴呆和脑淀粉样血管病（CAA）
2.7 气脑
3 高场SWI
4 参考

采集和图像处理
SWI使用全速补偿，三维，RF损坏，高分辨率，3D梯度回波（GRE）扫描。幅值图像和相位图像均被保存，并且相位图像经过高通（HP）滤波以去除不需要的伪像。然后将幅值图像与相位图像合并，以创建增强的对比度幅值图像，称为磁化率加权（SW）图像。通常会在8到10毫米上创建最小强度投影（mIP），以更好地可视化静脉连接性。以这种方式生成了四组图像，原始大小，HP滤波相位，磁化率加权以及磁化率加权图像上的mIP。

相位滤波
相位图像中的值从-π限制为π，因此，如果该值超过π，则将其包裹为-π，磁场中的不均匀性会导致低频背景梯度。这将导致所有相位值在整个图像上缓慢增加，从而产生相位环绕并模糊图像。可以通过相位展开或通过对原始复杂数据进行高通滤波以去除相位图像中的低频变化来消除这种伪影。

磁化加权图像创建

对线性相位（虚线）和第四次功率映射（实线）的负相位值敏感的相位掩模
磁化率加权图像是通过将幅值图像和滤波后的相位图像进行组合而创建的。通过将0弧度以上的所有值映射为1，并将-π到0弧度的值分别线性映射到0到1的范围，从相位图像中创建一个蒙版。或者，可以使用幂函数（通常为4度）来代替从-π到0的线性映射以增加蒙版的效果。然后将幅度图像乘以该蒙版。这样，高于0弧度的相位值无效，低于0弧度的相位值会使幅度图像变暗。对于相位值较低的对象（如静脉，铁和出血），这会增加幅度图像中的对比度。

临床应用
SWI最常用于检测少量出血或钙。临床应用正在医学的不同领域中进行研究。

脑外伤（TBI）

传统的GRE（左）和SWI（右）在1.5 T下成像的弥漫性轴索损伤的比较

传统的GRE（左）和SWI（右）在1.5 T下成像的出血比较
创伤患者中微出血，切变和弥漫性轴索损伤（DAI）的检测通常很困难，因为损伤的大小往往相对较小，并且很容易被低分辨率扫描遗漏。 SWI通常以相对较高的分辨率（1 mm3）运行，并且对灰质/白质边界的出血非常敏感，因此有可能看到很小的病灶，从而增加了检测更多细微损伤的能力。

中风和出血
扩散加权成像提供了一种检测急性中风的有力手段。尽管众所周知，梯度回波成像可以检测出血，但最好用SWI检测。在此处显示的示例中，梯度回波图像显示了可能的细胞毒性水肿区域，而SW图像显示了中风和受影响的血管区域的可能位置（以1.5 T采集的数据）。

梯度回波加权图像中的亮区域显示了此急性中风示例中受影响的区域。 SWI图像中的箭头可能显示受中风（A，B，C）和中风本身位置（D）影响的处于危险中的组织。我们能够看到受影响的血管区域的原因可能是因为该组织中的氧饱和度降低了，这表明中风后流向大脑此区域的流量可能减少了。另一个可能的解释是局部静脉血量增加。在任何一种情况下，该图像均表明与此血管区域相关的组织可能处于危险组织中。未来的卒中研究将涉及灌注加权成像和SWI的比较，以了解有关局部血流和血氧饱和度的更多信息。

斯特格韦伯病

斯特奇-韦伯综合征的新生儿的SWI静脉图
右侧显示未显示神经系统症状的Sturge-Weber综合征新生儿的SWI静脉图。最初的常规MR成像方法未显示任何异常。在左心室后角和皮层表面之间延伸的左枕叶中的静脉脉管系统异常清晰可见。由于高分辨率，甚至抵押品也可以解决。

肿瘤
肿瘤的部分表征在于从血管生成和微出血的角度了解病变的血管造影行为。侵略性肿瘤往往具有快速增长的脉管系统和许多微出血。因此，检测肿瘤中这些变化的能力可以导致更好地确定肿瘤状态。由于SWI对静脉血和血液制品的敏感性与正常组织相比有所提高，因此对静脉血和血液制品的敏感性增强，从而在检测肿瘤边界和肿瘤出血方面具有更好的对比度。

多发性硬化症
通常使用FLAIR和对比增强的T1成像研究多发性硬化症（MS）。 SWI通过揭示某些病变中的静脉连通性来补充这一点，并提供了某些病变中铁的证据。这些重要的新信息可能有助于了解MS的生理学。

通过SWI扫描测得的磁共振频率显示对MS病变形成敏感。在对比增强扫描上出现新病变之前数月，频率增加。在对比度增强时，频率迅速增加，并且至少持续六个月升高。

血管性痴呆和脑淀粉样血管病（CAA）

在1.5 T处收集CAA的图像。左图为传统的T2 *（TE = 20 ms），左图为SWI处理的幅值图像（TE = 40 ms），右图为SWI相位图（TE = 40 ms）
梯度召回回波（GRE）成像是检测CAA出血的常规方法，但是SWI是一种更为灵敏的技术，可以显示GRE图像中遗漏的许多微出血。传统的梯度回波T2 *加权图像（左，TE = 20 ms）显示了一些与CAA相关的低信号病灶。另一方面，SWI图像（中心分辨率为0.5毫米x 0.5毫米x 2.0毫米，投影在8毫米以上）显示了更多的相关低信号焦点。相图用于增强局部含铁血黄素积聚的效果。具有0.25 mm x 0.25 mm x 2.0 mm更高分辨率的示例相位图像（右）显示了清晰的定位多个CAA相关焦点的能力。

气脑
最近的研究表明，SWI可能适合监测从肺积气中恢复的神经外科患者，因为使用SWI可以轻松检测到空气。

高场SWI
SWI特别适合利用高场系统，因为相位图像中的对比度与回波时间（TE）和场强成线性比例。因此，较高的场允许较短的回波时间而不会损失对比度，这可以减少扫描时间和与运动有关的伪像。较高场的高信噪比还提高了扫描质量，并允许更高分辨率的扫描。

参考
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