磁敏感加权成像SWI序列原理及应用（二）
上一章介绍了磁敏感加权成像的原理、参数设定以及伪影识别。SWI成像融合了幅度信息和相位信息，能够进一步提升顺磁性组织的图像对比。其临床应用从最早期的诊断微小出血到静脉畸形、铁沉积以及后续其他的扩展应用，SWI都极具临床意义。这一章将讨论SWI的临床应用特点及意义。
在介绍相关的临床应用前，大致回顾一下SWI图像中各种组织的信号规律。根据左手定则，钙化等非顺磁性物质对局部场的影响非常非常小，对相位的影响较小，所以相位图显示为低信号（灰阶反转后显示为高信号），而质子密度含量低，在幅度图或者SWI图像上显示为低信号；而静脉、出血、含铁沉积等顺磁性材料，对局部场造成影响，相位图在无相位卷褶的情况下显示为高信号，顺磁性物质也导致组织的T2*值降低，造成幅度图或者SWI图像上显示为低信号。所以一般来说，磁敏感加权成像的信号表现如下图所示：
上图为颅内多发小钙化灶，在SWI图像中显示为低信号，灰阶反转之后的相位图上显示也为高信号（原始相位图为低信号）。
上图为颅内多发小出血灶，在SWI图像上显示为低信号，原始相位图上显示为高信号或者高低混杂信号（相位卷褶）。
根据上述有关磁敏感加权成像图像信号特点的判读，不同的物质/组织在磁敏感加权成像中具有不同的信号表现。磁敏感加权成像SWI根据不同的成像部位和成像目的具有各种各样的应用，接下来将以临床应用中使用最为广泛的静脉显示、出血、神经退行性改变以及其他拓展性应用来介绍SWI的临床应用特点。
1、脑静脉显示
静脉血中的去氧血红蛋白是顺磁性物质，该物质将干扰组织周边的B0场而使得该区域的T2*值降低，在磁敏感加权成像的幅值图上表现为低信号，而相位图为高信号。在临床中，往往需要连续观察多层面，以及信号与脑组织的空间关系来鉴别静脉还是出血。磁敏感加权成像显示静脉可以在不同的疾病诊断中提供额外的信息：
（1）、隐匿性血管畸形
隐匿性脑血管畸形为一种微小的血管畸形，脑血管造影不能显示，肉眼也不能发现。它是自发性脑内血肿的产生原因之一，也被称为小型血管畸形，有人将直径小于2厘米的血管畸形称之为隐匿性血管畸形，它可发生于脑的任何部位，平时无症状，以出血为首发症状，好发于年轻人。隐匿性血管畸形可以分为：海绵状血管瘤、毛细血管扩张征、动静脉畸形。
上图为海绵状血管瘤，该血管畸形在DSA上往往表现为阴性，在MR T2W图像上病变的周围有低信号环，中间为混杂的高低信号，T1W图像上为混杂的高低信号，SWI图像上表现为“爆米花”样的低信号（信号异常区域大于常规成像序列）。
上图为毛细血管扩张症，该血管畸形在DSA上多表现为阴性，在MR上病灶多小于2cm，信号多样，在T2W图像上无黑环，是与海绵状血管瘤的典型区别。SWI低信号，相位图高信号，增强后病变区轻度强化。
上图为静脉畸形，发育型静脉畸形的典型表现为白质区毛刷状或海蛇头状髓静脉与粗大引流静脉相连。多个迂曲细小的扩张髓静脉向一根粗大的引流静脉汇聚（髓静脉呈星状汇聚），向脑表面或室管膜引流。
（2）、脑卒中异常静脉的显示
脑卒中的影像学诊断中除了常规的解剖成像之外，往往会引入弥散加权成像DWI，灌注加权成像PWI等。实际上磁敏感加权成像在脑卒中的诊断及治疗中具有重要的意义：（1）评估脑梗死区的出血状况，用于区分出血性卒中还是缺血性卒中；（2）展示低灌注区，决定是否必要进行PWI检查；（3）寻找导致动脉闭塞的急性血栓；（4）通过计算微出血数和早期发现术中溶栓后出血并发症，在溶栓治疗前预测潜在出血转化的概率。
上图MRA显示左侧大脑中动脉闭塞，使用SWI进行成像显示低信号血栓（图D），并且由于血栓的形成导致输入的动脉血减少，组织的磁化率发生变化，而“淤积”在静脉中的静脉血增加，最终导致下游的静脉显影与正常测相比增加（图E、F）。
另外磁敏感加权成像在脑卒中的溶栓治疗中提供监测，在理论上来说SWI能够在血液外溢后几分钟内监测到异常信号，并且是检测出血最敏感的方法。
（3）脑肿瘤中静脉的显示
利用磁敏感加权成像显示肿瘤内部的血管结构和出血。与常规MR图像和增强的T1W图像相比，SWI能更好地定义肿瘤的内部结构。但是出血具有与静脉相似的顺磁性磁敏感效应，可能导致瘤内或瘤周静脉结构的假象。在临床中往往通过打药前后扫描SWI序列，将出血与静脉区分开，因为在增强后血管的信号强度会发生变化，而肿瘤出血区域的信号强度则不会改变。
上图A显示T1WI增强扫描显示肿瘤的边界，图B为使用SWI扫描显示肿瘤的瘤周静脉，显示肿瘤的边界与增强T1WI的边界相似。
上图增强T1W图像上显示肿瘤的边界及信号，图B为增强前SWI图像显示肿瘤内部存在出血，图C为增强后SWI图像，在增强前原始低信号的基础上出现更大范围的低信号，提示存在肿瘤内血管。
除了使用SWI显示肿瘤的瘤周静脉之外，磁敏感加权成像还可以用于判断肿瘤内出血以及钙化的鉴别。
上图显示使用SWI扫描获得的幅度图中肿瘤区域出现低信号影（图B），灰阶反转之后的相位图像的为高信号（图C），提示钙化可能，进行CT扫描显示相应位置高密度的钙化影。
2、出血性病变的显示
上图显示除了CT扫描显示的出血灶之外，SWI成像发现了更多的细小出血灶。
3、神经退行性改变
神经退行性疾病是由神经元和/或其髓鞘的丧失所致，随着时间的推移而恶化，出现功能障碍。其致病的因素大致包括氧化应激、线粒体功能障碍、兴奋性毒素和免疫炎症。在影像学检查中，神经退行性疾病的发生往往伴随着血管病变而出现出血或者神经核团中的金属沉积，出血与沉积的金属与周围组织具有不同的磁化率，且都是顺磁性物质，利用磁敏感加权成像能够很敏感地进行检测。
（1）血管性痴呆和淀粉样脑血管病CAA
脑淀粉样血管病是老年人一种独立的脑血管病，临床特征以痴呆、精神症状、反复或多发性脑叶出血为主要表现。此类病变的病理特点为大脑皮质及软脑膜的小血管壁内的中层和弹力层有淀粉样物质沉着，从而导致血管壁坏死、出血。影像学检查中，CAA并发脑出血时，常见部位为皮质或皮质下，头颅CT显示单发或多发脑叶出血，在枕叶，颞后-顶枕或额叶皮质与皮质下区可见高密度血肿影像，多数有继发蛛网膜下腔出血的征象。头颅MRI还可显示皮质或皮质下斑点状出血灶，出血灶边缘不整，可向白质延伸，血肿周围的密度区较宽。磁敏感加权成像序列能够对老年脑叶出血的患者CAA诊断提供非常有用的信息。
上图为一60岁男性患者，既往有高血压病史，记忆力减退，弥散扫描未发现异常信号及病变，使用磁敏感加权成像显示弥漫性低信号，提示含铁血黄素沉积，考虑脑血管淀粉样变性。
(2) 其他神经退行性疾病
有研究证明，随着年龄的增长，大脑中的铁含量会增加，尤其是基底神经节。中枢神经系统(CNS)中的铁含量异常发生在各种神经退行性疾病中。例如PD，AD，MS等神经退行性疾病中都伴有铁沉积的发生。沉积的铁是顺磁性物质，能够敏感地被SWI序列检测出来。
上图A为脑退行性疾病的患者进行SWI成像时发现基底节区铁沉积并伴有小出血灶，而图B为相同年龄正常志愿者的SWI图像。
4、其他拓展性应用
上述临床应用大部分集中于脑颅用于显示出血、静脉或者含铁沉积，实际上在临床工作中，利用磁敏感加权成像能够加大不同磁化率组织之间对比的特性，SWI在其他的临床应用中也有突出的表现。
（1）胎儿脊柱成像
利用椎体与其他组织不同的磁化率特点进行3D SWI成像，不仅能够增加椎体与周围组织的对比，还能够使用CPR的重建方式完整显示脊柱的形态。
（2）肝硬化结节的检测
众所周知，铁在慢性肝炎、肝硬化和肝癌的发生发展中起着重要的作用。对于肝硬化患者，即使没有铁超载疾病，肝脏铁也可能在SNs内积聚，所以利用SWI序列能够大大检出肝硬化结节。
图a为使用常规T2*加权序列扫描获得的图像，能够显示部分肝硬化结节，图b为使用改进版SWI序列扫描获得的图像，对肝硬化结节的显示明显优化常规序列。
除了上述的两种应用之外，SWI还在体部肿瘤出血的检测、脊髓外伤的出血检测、前列腺钙化与出血的检测等方面进行应用。
此部分内容介绍了有关磁敏感加权成像的信号判读以及临床应用。回顾有关磁敏感加权成像的原理及临床应用，目前的应用范畴还局限于对图像的定性诊断和判读，如何实现不同组织磁化率的定量测量，即QSM，将是下一章节的内容，敬请期待。
最后感谢北京友谊医院徐辉博士对本文提供的精美病例图像。
参考文献：
1. Susceptibility-Weighted Imaging:Technical Aspects and Clinical Application-Part2
2. Susceptibility-Weighted Imaging: Current status and Future Directions.