SWI在腦血管疾病中的臨床應用價值

李 倩 方彥成

1 長春中醫藥大學臨床醫學院，吉林省長春市 130000； 2 長春中醫藥大學附屬醫院

磁敏感加權成像(Susceptibility weighted imaging,SWI)是一種利用各種物質之間的磁感性不同(例如血液、小靜脈鐵含量、抗磁性物質——鈣)增強對比而成像的非侵入性無創快速的磁共振成像技術[1]。具有三個方向均有流動補償的梯度回波、采用全新的TE帶有相位后處理的T2*梯度回波新序列。相比MRI中其他技術，擁有高SNR、高三維、高分辨力的特點。SWI原理首先是由E.Mark.Haacke博士、Jurgen R.Reichenbach博士和Yi Wang博士提出，2002年12月此項技術獲得美國專利保護[2]。SWI起初稱為高分辨率血氧水平依賴性(BOLD)MR靜脈血管成像，但由于其更廣泛的應用，超出僅僅靜脈結構的評估，它現在于2004年正式稱作SWI。隨著磁共振技術的飛速發展，SWI在臨床上的應用范圍越來越廣泛。SWI的臨床價值不僅在成人中得到證實，而且在兒童中也得到了證實。在診斷神經系統疾病中，磁敏感成像技術已經成為關鍵的磁共振成像序列。SWI已被證明是傳統自旋回波磁共振成像序列的有效補充，為臨床提供更多的有效信息。在SWI的基礎上，又出現了定量磁敏感圖(Quantitative susceptibility mapping,QSM)，彌補了SWI的一些不足。QSM是近年來基于磁敏感技術漸漸興起的可以對組織磁化率進行定量分析的一項MRI新技術[3]，本文主要講述SWI在腦血管疾病中的一些應用。

1 臨床應用

1.1 SWI在腦微出血中應用 腦微出血(Cerebral microbleeds, CMBs)是腦小血管病 (Cerebral small vessel disease,CSVD)的一種亞型,是腦組織微量滲血或含鐵血黃素沉積的一種出血傾向的病理狀態, 一般無明顯的臨床表現和體征, 容易被忽視[4]。通常來說，微出血在 CT、常規MRI自旋回波序列中很難被發現。在健康人中,CMBs的患病率為3%～15%。在患有(缺血性卒中、ICH或腦淀粉樣血管病) 等神經系統疾病患者中, CMBs的患病率可高達83%～94%[4]。CMBs由于微小血管旁含鐵血黃素沉積，引起敏感性改變使磁場均勻性破壞，及SWI在檢測血管內靜脈缺氧血液和血管外血液產品方面具有高度敏感性，因此SWI對檢測出血是極其敏感的，從而很容易看到出血區域。出血區域在SWI序列呈現小的、卵圓形、圓形的低信號區。在SWI中納入相位信息不僅可以提供更高的靈敏度，還可以描繪傳統T2*GRE圖像上不可見的血管結構。葉彬等[5]研究指出,SWI序列是目前檢測CMBs最敏感、可靠的技術，可以反映顱內微血管病變的狀況[6]。很多國內外研究表明SWI對診斷腦出血優于其他MRI序列，比較可靠，是很好的有效補充，能夠準確地判斷微出血灶。SWI為CMB的檢測提供了更高的可靠性和更高的靈敏度,應該是量化CMB計數的首選序列。同時QSM也可以更加準確、精確地發現CMB，并在此基礎上測定出血量。一些CT值較低的鈣化在CT上與出血相鑒別是困難的。但是，CMBs、鈣化在SWI磁矩圖都表現低信號,需要聯合相位圖來區分,在相位圖上的信號不同,相位圖像的分析可以減輕SWI在梗死區域區分微出血與鈣化的局限性。鈣化呈現的是低信號、以低信號為主的混合信號,CMBs呈現的是高信號、以高信號為主的混合信號。

1.2 SWI在腦梗死中的應用 磁敏感對有或沒有出血的由于血栓栓塞，動脈狹窄或其他引起的急性梗死、腦梗死溶栓臨床指導的檢測極其敏感。由血栓栓塞或其他實體引起的血管閉塞可以通過減少動脈血流和增加脫氧血液的積聚來改變敏感性，從而增加可被SWI檢測的脫氧-Hb的量。因此SWI是除擴散和灌注加權序列和TOFMRA外，還可以補充關于急性出血的急性腦卒中和血管內血栓信息的技術。通過SWI檢測梗死區域的脫氧血液和深部靜脈可用于評估組織活力。腦梗死后HT是溶栓治療最危險的禁忌證、并發癥之一，發生梗死后出血的患者病死率高達80%[7-8]。孫國慶等[6]結果表明，動脈溶栓術會增加腦梗死患者術后HT的風險。從前的影像學檢查對HT的檢出率僅為20%～43%[9]，隨著SWI出現，對HT的檢出率明顯大幅度提高，現有文獻報道檢查率能到達100%。SWI序列顯示大面積腦梗死后再灌注損傷急性期出血及亞急性出血敏感性最高[10]。SWI對比常規影像檢查在大面積腦梗死后再灌注損傷出血的臨床應用價值更高。因此SWI是大面積腦梗死溶栓治療前和治療中最為有效的檢查手段[11]。SWI已成為選擇急性卒中患者接受溶栓治療的非常有用的序列之一。SWI可以提供缺血性腦組織中代謝狀態的信息，例如OEF的變化，這有助于選擇符合條件的急性缺血性中風患者用血栓溶解治療。國外Shu-Ping Chao等[7]報道了“惡性”大腦中動脈(MCA)梗死與死亡率高達80%有關，確定梗死發展和惡性病變的早期預測因子有助于提高治療決策。SWI作為惡性MCA治療指南的作用。SWI是更合適的候選序列，是監測PVS的更好工具。據國外專家報道，SWI上突出的血管征(PVS)的存在反映了氧氣提取分數的增加，補償了急性腦梗死中動脈腦血流量的減少，并且與靜脈中的脫氧血紅蛋白量和毛細血管的缺血組織密切相關。而在大型MCA梗死的早期階段使用PVS作為一種半定量測量可以預測患者的結果，具有高度的診斷準確性。 SWI-SPEMRS與MCA梗死患者的預后相關。

1.3 SWI在動靜脈畸形中應用 真正的腦動靜脈畸形通常是天生伴隨的，而且隨著時間增大。這些動靜脈畸形是以快流速為特點，因此通常可以應用常規MRI和MRI血管成像技術檢測。相反，以慢流速為特點的靜脈畸形像海綿狀血管瘤、毛細血管擴張征和Sturge-Weber綜合征(SWS)，發育性靜脈異常可以在快速自旋回波MRI造影技術上顯示因為他們主要包含流速慢的血管。雖然T2*加權成像雖然能夠檢測小靜脈結構和含鐵血黃素沉積，但在SWI幅值圖和相位圖結合能為識別在GE序列上不可檢測的血管畸形提供靈敏性。Wen等[12]的研究表明SWI是為篩查臨床上高度懷疑低流速的血管畸形的理想的序列。 Reichenbach等[13]也報道了相似的結果。它既可以顯示腦內較粗的靜脈,還可以清晰顯示細小靜脈, 它甚至可以顯示直徑<1mm的靜脈,在高場強MR上其分辨力更高。與MRA相比, 磁敏感成像的優勢在于它對靜脈的顯示不受血流方向及速度的影響。傳統的MRA與SWI進行了比較，發現SWI優于飛行時間(TOF)MRA描繪的引流靜脈和小AVM。 SWI在早期檢測和評估使用其他MR方法難以診斷的AVM中可能尤其重要。DSA雖然是診斷腦靜脈畸形的金標準，但可重復性差,具有創傷性，臨床上并不作為其首選。

1.4 SWI在高灌注綜合征、靜脈高壓的應用 腦過度灌注綜合征(CHS)的特征是同側頭痛、高血壓、癲癇發作和頸動脈內膜切除術，頸動脈支架置入術，顱外顱內旁路術、其他血運重建術后的局灶性神經缺陷系統疾病。顱內出血將在這些患者中高達40%，死亡率為36%。而SWI能夠通過增加氧合來檢測過度灌注。此外，SWI的優勢在于還可以很好地顯示血管源性水腫區域內的微小出血，而高灌注綜合征通常會出血。SWI結合傳統MRI技術有助于排除由硬膜竇血栓和其他顱內異常引起的顱內高壓的可能。

1.5 SWI在煙霧病MMD臨床應用 MMD是一種罕見的腦血管疾病，其特征在于雙側頸內動脈末端部分的進行性狹窄，其導致穿孔血管的異常網絡的補償性形成，其稱為Moyamoya血管，提供側支循環。該病發生短暫性腦缺血、顱內出血、腦梗死等。在MMD中，存在TIA和梗死患者中發現DMV的顯著增加，暗示在深部白質中發生了受損的灌注。SWI顯示灌注受損區域中引流靜脈存在明顯的低信號。N.Horie等[14]首次報告了應用SWI技術顯示了MMD病中的DMV特點。用SWI中增加顯著稱為“刷標志”的DMV可以預測MMD的嚴重程度。在MMD患者中慢性腦血管舒張狀態，CVR降低或缺失。CVR也是MMD中有價值的血流動力學指標。N.Horie等[14]首次表明SWI可能與SPECT中的血流動力學相關，尤其是CVR。SWI雖然無法取代其他評估腦血流動力學的方法。 盡管如此，SWI可能是一種簡單而有效的技術，用于評估MMD中的CVR，而不需要乙酰唑胺挑戰。因此SWI狀態與缺血MMD強烈相關也與SPECT上的血流動力學相關，特別是CVR。但是SWI用于預測MMD患者是否會從旁路手術中受益的效用仍不明確。

1.6 SWI在帕金森、阿爾茨海默病(AD)的應用 帕金森病(PD)是第二種最常見的神經退行性疾病，僅次于阿爾茨海默病，但帕金森病的特征也是其他疾病的一部分。特別是在PD和各種非典型帕金森病(APD)之間的區別具有高的誤診率，尤其是在疾病的早期階段。腦鐵沉積已被提出在帕金森疾病(PD)的病理生理學中扮演著重要作用。PD患者黑質區的鐵含量比正常人多80%,Qian等[15]研究表明鐵沉積的增加是一些神經退行性疾病中神經元死亡的主要原因。SWI對鐵沉積較敏感，因此SWI的出現為PD中體內評估腦鐵濃度變化提供了新視角。Barbosa 等[16]研究發現，QSM對檢測黑質致密部的鐵沉積很敏感。Guan等[11]研究表明，QSM能用于測量帕金森病病程中鐵含量的增加，從而反映疾病的進展程度；Auma等[17]表示，QSM可以評估左右大腦兩邊黑質鐵沉積的不一樣。Ide等[18]得出QSM在年齡大的PD患者的診斷中擁有比較好的應用價值。

1.7 在腦靜脈血栓、硬腦膜竇血栓中的應用 腦靜脈血栓(CVT)比動脈血栓形成少見。此外，CVT由于其各種的起病模式及其廣泛的癥狀和體征而難以診斷，CVT通常表現為非特異性病變，包括出血、水腫、梗死。由于對磁敏感效應的敏感性，SWI對CVT血栓檢測具有額外的診斷價值。與常規MR序列和MRV相結合，特別是在血栓形成的急性期和皮質CVT診斷中具有明顯的優勢。相位對比法、時間飛躍法、磁共振靜脈成像依賴血液的流動效應，在靜脈竇血流緩慢時，信號會減弱或缺失，不足以診斷靜脈(竇)血栓[19]。在SWI上高信號的腦組織附近的低信號充血皮質靜脈可能提示CVT伴有靜脈高壓。SWI不僅可以顯示硬腦膜竇血栓形成和皮質靜脈血栓形成，還可以顯示靜脈血栓形成導致梗死后可能發生的實質出血的程度。相關報道，SWI顯示靜脈竇、靜脈內血栓的敏感性顯著高于顯示壓水序列、彌散加權成像(DWI)、T2WI，并可確定靜脈性腦梗死伴發出血。SWI對腦靜脈(竇) 血栓繼發的腦表面靜脈血管網迂曲擴張廣泛增粗的顯示提供了重要的間接診斷依據。在特定病例中，SWI可以幫助區分慢性硬腦膜竇血栓形成和硬腦膜竇。伴隨常規MR序列的SWI可能減少顱底偽影。

1.8 在硬腦膜動靜脈瘺(DAVF)中的應用 DAVF的臨床特征包括頭痛，眩暈或耳鳴，致殘神經功能缺損或危及生命的顱內出血。然而，DAVF在常規MR成像序列上可能不那么清晰。由于SWI檢測和描繪血管內脫氧血紅蛋白和靜脈結構的能力，SWI可以識別由于顱內血液的通過時間長，靜脈充血以及由DAVF引起功能性阻塞的引流靜脈血管系統的突出。此外，靜脈結構中異常增加的信號強度可能是由于高流量和氧合血的快速分流所致。使用SWI有助于DAVF的早期診斷和及時治療。

2 討論

SWI可以顯示可能在其他MR序列上模糊的腦血管病變。SWI上的血管內信號強度可能有助于鑒定腦血管病變的性質。SWI可以還提供有關腦血管的病理學診斷的其他信息。

磁敏加權成像和T2*技術對于將小靜脈與小出血和血栓區分開來是困難的，因為他們的信號特征是相似的。然而SWI常規掃描和增強后SWI或者相位圖分析(相位圖靜脈血管表現不同特點)能夠減少這些缺點。SWI序列有些自身的缺點，在空氣—組織界面(例如顳骨和鼻竇相鄰的區域)處導致的偽影造成的不良磁化率限制了對這些區域的研究。還有運動偽影，有時可能會導致邊緣組織信號的消除和解剖邊界的丟失。但是一些諸如并行成像之類的快速成像技術以及在不久的將來可能的壓縮感測可以將掃描時間保持在5min以下。一個有趣的方法便是對二維GRE T2*加權數據進行SWI成像后處理，以提高磁敏度對比度而不增加掃描時間。

策略性獲得梯度回波(STAGE)是由Haacke教授——SWI技術創造人之一，最新研發的一種快速成像方法，可產生全腦定量和定性信息(SWI、R*2、QSM及SM、T1加權圖像和質子密度加權圖像)等各種圖像的對比度。

在脂肪矯正、呼吸運動方面的技術進步有望使QSM 應用于四肢、腹腔臟器及胸部，假如將來能夠克服超短回波時間，QSM技術則有希望為骨質疏松、骨腫瘤患者提供一種新的MRI檢查方法。通過QSM在心臟中的運用，使得無創測量混合靜脈血氧飽和度(SvO2)成為可能。

未來隨著7.0T高場強MRI設備的引入、掃描協議的優化及新型造影劑的研發、新序列的改良，SWI技術一定能做出更高清、更精細的圖像并能夠提供更豐富的信息，實現精準影像,為精準醫療的實施保駕護航。伴隨著QSM、磁化率張量成像(Susceptibilitytensor imaging, STI)新技術的不斷發展，能夠彌補SWI的一些缺點，將會為臨床診斷做出更加精確地診斷信息。