馬小丹，夏萬泓，張英魁

當(dāng)人體進入一個較強的外磁場環(huán)境中，人體組織便被一定程度的“磁化”，但不同組織在相同的外磁場環(huán)境中所表現(xiàn)的磁化屬性和被磁化的程度不同，即磁化率不同。根據(jù)磁化率的不同可將物質(zhì)分為順磁性物質(zhì)、抗磁性物質(zhì)、超順磁性物質(zhì)和鐵磁性物質(zhì)等。物質(zhì)表現(xiàn)出的磁化率差異構(gòu)成了MRI的另一種對比，SWI就是用以突出病變或組織間磁化率差異的成像技術(shù)。因不同廠商實現(xiàn)該技術(shù)的核心基礎(chǔ)不同，所以其商品名稱也各異。如基于幅值圖與校正相位系數(shù)相乘以實現(xiàn)磁敏感加權(quán)的經(jīng)典SWI，基于多回波融合采用更長回波時間（echo time，TE）以突出磁化率差距的重T2*成像（T2star weighted angiography，SWAN），基于施加微弱擴散梯度實現(xiàn)黑血成像的流動敏感黑血成像（flow sensitive black blood，F(xiàn)SBB）等，雖然其成像基礎(chǔ)各異，但均以突出組織磁化率差異為目的，故本文均將其統(tǒng)稱為SWI。

SWI在卒中的診斷和治療中具有特別重要的臨床價值[1]，對于該技術(shù)的深入了解是影像科醫(yī)師解讀SWI信號及其改變的基礎(chǔ)，本文將對SWI基本原理及其在缺血性卒中中的應(yīng)用價值進行總結(jié)和介紹。

1 磁敏感加權(quán)成像的序列基礎(chǔ)及實施方案

雖然不同的設(shè)備廠商提供的SWI序列的商品名稱不同，且實施方案各異，但其都具有相同的序列基礎(chǔ)，即均基于三維成像的梯度回波序列，且均具有較明顯的權(quán)重。梯度回波序列是MRI中一個重要的序列家族，其和自旋回波序列家族的一個重要區(qū)別是在回波讀取之前未施加射頻聚焦脈沖，因此不能消除磁場不均勻?qū)M織弛豫的影響，SWI正是利用梯度回波序列這一特點來突出不同組織之間的磁化率對比。但是僅僅采用一般的梯度回波序列還無法實現(xiàn)磁化率對比加權(quán)成像，為此，不同的設(shè)備廠商采用不同的策略來實現(xiàn)更突出的磁敏感差異成像。

1.1 經(jīng)典磁敏感加權(quán)成像 SWI是經(jīng)典的解決方案。SWI的核心技術(shù)是通過將掃描出的幅值圖與處理后的相位蒙片相乘，突出不同磁化率組織之間的磁化率對比[2]。采用經(jīng)典SWI技術(shù)可獲得以下幾種圖像：①幅值圖（magnitude圖），是采用梯度回波序列成像直接得到的圖像；②相位圖（phase圖），顯示的是校正后的相位圖；③SWI圖，是利用幅值圖與相位蒙片多次相乘所獲得的磁敏感對比更突出的圖像；④最小密度投影（minimum intensity projection，minIP）圖，是對SWI圖像進行薄塊重建并進行minIP所獲得的圖像（圖1）。經(jīng)典SWI通過對掃描出的相位圖進行校正獲得校正后的相位圖，然后將校正后相位圖上的相位信息按照規(guī)定系數(shù)相乘進一步獲得相位蒙片。當(dāng)組織為順磁性物質(zhì)時，相位蒙片對應(yīng)的系數(shù)通常＜1，而當(dāng)組織為抗磁性物質(zhì)時，相位蒙片對應(yīng)的系數(shù)=1。幅值圖與相位蒙片多次相乘后，順磁性物質(zhì)的信號越來越低，而抗磁性物質(zhì)的信號不變，以此實現(xiàn)磁敏感加權(quán)。在分析經(jīng)典SWI序列信號時需要理解每組圖像之間的聯(lián)系與區(qū)別，才能區(qū)分出每一組圖像更適合的臨床使用場景。

圖1 經(jīng)典SWI不同圖像對比

1.2 其他方式的磁敏感加權(quán)成像 經(jīng)典SWI存在一定的專利限制，無法直接復(fù)制到其他廠商的成像設(shè)備上進行成像，所以不同廠商各自開發(fā)了基于不同成像原理的SWI技術(shù)，其對應(yīng)的商品序列名稱也不同。如采用多回波融合的SWAN，通過多回波融合獲得更長的TE從而獲得更明顯的T2*對比，以此突出組織間的磁化率差異（圖2）。再如FSBB，在三維梯度回波序列基礎(chǔ)上結(jié)合一個較弱的擴散梯度達到黑血效果，以便于靜脈血管的顯示，通過TE的選擇該序列也可用于磁敏感對比成像。因為不同廠商實現(xiàn)SWI的具體方案不同，給使用者帶來一定理解和應(yīng)用上的困難，也給使用者提出了更高的要求，深入理解SWI的相關(guān)原理，對于參數(shù)優(yōu)化具有重要意義。

1.3 相位圖與相位圖判讀 盡管不同設(shè)備廠商實現(xiàn)SWI的具體實施方案和序列各有差異，但大多數(shù)廠商在提供磁敏感加權(quán)對比圖像時都會提供相應(yīng)的相位信息圖。SWI提供的相位信息圖是對原始相位圖進行高通濾過所獲得的校正相位圖，有助于鑒別出血和鈣化，因為二者在SWI中都表現(xiàn)為低信號，校正相位圖可以區(qū)分二者的磁化屬性。出血性病變含有順磁性物質(zhì)，而鈣化為抗磁性物質(zhì)，二者在相位圖上呈現(xiàn)不同的信號表達。解讀相位圖信號需要注意的是，不同設(shè)備廠商成像設(shè)備的相位圖因為采用了不同的螺旋法則，出血和鈣化在相位圖像中的信號表現(xiàn)也不同。出血在該設(shè)備相位圖上表現(xiàn)為高信號，鈣化表現(xiàn)為低信號；而在其他廠商設(shè)備上可能剛好相反，即出血為低信號而鈣化為高信號（圖3）。如果對此難以記憶，可以通過對比觀察病變和靜脈血在相位圖上的表現(xiàn)加以判斷，如果二者信號一致提示為出血類病變，如果二者信號相反則提示為鈣化類病變。

圖3 相位圖在出血和鈣化診斷中的對比

1.4 磁敏感加權(quán)成像不同圖像的綜合判讀 經(jīng)典SWI可以提供幅值圖、相位圖、SWI圖及minIP圖；基于不同成像原理的其他SWI也會提供幅值圖、相位圖和minIP圖。與經(jīng)典SWI相比，其他廠商將SWI原始圖中的幅值圖通過特定的技術(shù)處理可提供更為明顯的磁敏感對比。對于SWI所提供的這些不同種類的圖像，使用者需要理解每一組圖像的信號特點，以便于在不同臨床場景選擇更適宜的圖像進行解讀。以經(jīng)典SWI為例，雖然幅值圖的磁敏感差異相比于SWI圖更弱，但其對病變具體形態(tài)輪廓的顯示更有優(yōu)勢；雖然SWI經(jīng)過相位蒙片相乘后更能突出磁敏感對比，但其對于病灶的顯示也具有夸大的效果，從而難以判斷病灶的具體形態(tài)輪廓；minIP圖能夠更宏觀地顯示病變的全貌，但其不利于顯示病變的細節(jié)（圖4、圖5）。在對SWI進行信號解讀時需要根據(jù)不同的疾病選擇適當(dāng)?shù)膱D像進行對比觀察來滿足診斷的需求，從而給出更綜合的判斷。

圖4 SWI不同圖像對靜脈竇血栓的顯示效果對比

圖5 SWI不同圖像對靜脈畸形的顯示效果對比

2 磁敏感加權(quán)成像在缺血性卒中中的應(yīng)用

SWI最初的開發(fā)目的是用于靜脈系統(tǒng)血管成像，但在實際臨床應(yīng)用中卻發(fā)揮著更廣泛的臨床作用，特別是在卒中的診斷和療效評估方面，SWI有著特別重要的臨床應(yīng)用價值，下文重點討論SWI在缺血性卒中中的實際應(yīng)用。

2.1 卒中預(yù)防與基礎(chǔ)血管病變評估 對于存在缺血性卒中風(fēng)險的高危人群，正確的預(yù)防措施是非常必要的。缺血性卒中的某些高危因素可能同時也是出血性卒中的高危因素，如長期高血壓既可能導(dǎo)致腦部血管粥樣硬化或斑塊形成從而導(dǎo)致缺血性卒中，也可能導(dǎo)致小血管損傷從而導(dǎo)致血管破裂出血。在進行卒中預(yù)防過程中準(zhǔn)確地評估慢性疾病所導(dǎo)致的基礎(chǔ)血管病變對于正確選擇預(yù)防措施極為重要。SWI可以敏感地顯示微出血病變[3]，因此更適用于基礎(chǔ)血管病變評估（圖6）。

圖6 SWI評估基礎(chǔ)血管病變的圖像對比

2.2 大血管狹窄后代償評估 發(fā)生大血管狹窄后機體會有一定的代償機制，如側(cè)支循環(huán)的建立。當(dāng)機體有足夠的側(cè)支代償時，狹窄大血管相應(yīng)的供血流域沒有明顯的缺血性表現(xiàn)；而當(dāng)機體不能建立起足夠的側(cè)支循環(huán)時，相應(yīng)供血流域就會處于相對缺血的狀態(tài)。機體為了滿足自身對氧的需求量，相應(yīng)供血流域組織就會提高對該區(qū)域血液中氧的攝取能力，致使該區(qū)域回流的靜脈血液中脫氧血紅蛋白濃度升高。此時進行SWI，可見靜脈顯示明顯增多[4]（圖7）。同理，如果SWI發(fā)現(xiàn)供血流域內(nèi)靜脈顯示增多，提示大血管狹窄已進入組織代償階段，也是代償不良的一個征象。

圖7 SWI評估大血管狹窄后側(cè)支循環(huán)代償水平的圖像對比

2.3 更準(zhǔn)確地反映大血管閉塞后缺血范圍 大血管閉塞后相應(yīng)供血流域會發(fā)生不同程度的缺血改變，此時可以通過SWI中顯示靜脈增多的范圍來判斷缺血范圍。雖然通過灌注成像可以更準(zhǔn)確地評估缺血范圍，但在缺乏灌注成像條件時SWI圖像也能提供有價值的信息[5]（圖8）。這可以為遠期不良事件的評估和進一步治療提供有價值的影像學(xué)依據(jù)。

圖8 SWI精確反映大血管閉塞后缺血范圍的圖像對比

2.4 敏感評估出血轉(zhuǎn)化 缺血性卒中同時涉及神經(jīng)系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)兩個系統(tǒng)的病理改變，二者之間相互作用、影響會導(dǎo)致病變進展呈螺旋式惡化。缺血區(qū)域的腦組織因為缺血、缺氧導(dǎo)致神經(jīng)組織壞死的同時還會分泌一些毒性因子，使相應(yīng)區(qū)域小血管也因此發(fā)生平滑肌受損以及毛細血管床破壞改變。在臨床治療過程中病變區(qū)域可伴有閉塞血管的再通或側(cè)支循環(huán)的建立，使缺血區(qū)域的血供得到一定程度的恢復(fù)。但由于小動脈平滑肌麻痹而喪失血流調(diào)節(jié)功能，宏觀血流的再通有可能導(dǎo)致微循環(huán)水平的過度灌注，加之微血管床的損傷，將增加出血轉(zhuǎn)化的風(fēng)險。缺血性卒中一旦發(fā)生出血轉(zhuǎn)化，其致死率、致殘率都會明顯增加。不同分期的出血轉(zhuǎn)化出血程度和臨床表現(xiàn)不同。及早發(fā)現(xiàn)出血轉(zhuǎn)化可以指導(dǎo)臨床醫(yī)師及時調(diào)整治療方案，有效預(yù)防出血轉(zhuǎn)化導(dǎo)致的病情進一步惡化。但早期的出血轉(zhuǎn)化僅表現(xiàn)為滲血改變，即腦實質(zhì)內(nèi)還未形成明顯片狀出血灶，此時CT及普通MRI等影像學(xué)檢查并不能敏感地發(fā)現(xiàn)出血灶，SWI則對于這類滲出性出血改變非常敏感，可以及早發(fā)現(xiàn)出血轉(zhuǎn)化的存在（圖9），提示臨床不宜進行溶栓治療。

圖9 SWI顯示梗死灶內(nèi)出血轉(zhuǎn)化及血管內(nèi)血栓形成的圖像對比

3 討論

一項檢查技術(shù)在臨床應(yīng)用中的價值有多大，很多時候取決于影像科醫(yī)師對該技術(shù)的理解有多深。SWI作為一種特殊對比度成像技術(shù)在臨床中的應(yīng)用日益普及，其可用于明確靜脈血管畸形，也可用于顱內(nèi)腫瘤病變血供評估等，在卒中（包括出血性卒中、缺血性卒中）中也具有特別重要的診斷和鑒別診斷價值[6]。深度理解每項技術(shù)背后的原理，深度解讀每幅圖像表達的信號特點，是影像科醫(yī)師為臨床提供精準(zhǔn)治療影像學(xué)依據(jù)的重要前提。