SWI在脑血管疾病中的临床应用价值

李 倩 方彦成

1 长春中医药大学临床医学院，吉林省长春市 130000； 2 长春中医药大学附属医院

磁敏感加权成像(Susceptibility weighted imaging,SWI)是一种利用各种物质之间的磁感性不同(例如血液、小静脉铁含量、抗磁性物质——钙)增强对比而成像的非侵入性无创快速的磁共振成像技术[1]。具有三个方向均有流动补偿的梯度回波、采用全新的TE带有相位后处理的T2*梯度回波新序列。相比MRI中其他技术，拥有高SNR、高三维、高分辨力的特点。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月此项技术获得美国专利保护[2]。SWI起初称为高分辨率血氧水平依赖性(BOLD)MR静脉血管成像，但由于其更广泛的应用，超出仅仅静脉结构的评估，它现在于2004年正式称作SWI。随着磁共振技术的飞速发展，SWI在临床上的应用范围越来越广泛。SWI的临床价值不仅在成人中得到证实，而且在儿童中也得到了证实。在诊断神经系统疾病中，磁敏感成像技术已经成为关键的磁共振成像序列。SWI已被证明是传统自旋回波磁共振成像序列的有效补充，为临床提供更多的有效信息。在SWI的基础上，又出现了定量磁敏感图(Quantitative susceptibility mapping,QSM)，弥补了SWI的一些不足。QSM是近年来基于磁敏感技术渐渐兴起的可以对组织磁化率进行定量分析的一项MRI新技术[3]，本文主要讲述SWI在脑血管疾病中的一些应用。

1 临床应用

1.1 SWI在脑微出血中应用 脑微出血(Cerebral microbleeds, CMBs)是脑小血管病 (Cerebral small vessel disease,CSVD)的一种亚型,是脑组织微量渗血或含铁血黄素沉积的一种出血倾向的病理状态, 一般无明显的临床表现和体征, 容易被忽视[4]。通常来说，微出血在 CT、常规MRI自旋回波序列中很难被发现。在健康人中,CMBs的患病率为3%～15%。在患有(缺血性卒中、ICH或脑淀粉样血管病) 等神经系统疾病患者中, CMBs的患病率可高达83%～94%[4]。CMBs由于微小血管旁含铁血黄素沉积，引起敏感性改变使磁场均匀性破坏，及SWI在检测血管内静脉缺氧血液和血管外血液产品方面具有高度敏感性，因此SWI对检测出血是极其敏感的，从而很容易看到出血区域。出血区域在SWI序列呈现小的、卵圆形、圆形的低信号区。在SWI中纳入相位信息不仅可以提供更高的灵敏度，还可以描绘传统T2*GRE图像上不可见的血管结构。叶彬等[5]研究指出,SWI序列是目前检测CMBs最敏感、可靠的技术，可以反映颅内微血管病变的状况[6]。很多国内外研究表明SWI对诊断脑出血优于其他MRI序列，比较可靠，是很好的有效补充，能够准确地判断微出血灶。SWI为CMB的检测提供了更高的可靠性和更高的灵敏度,应该是量化CMB计数的首选序列。同时QSM也可以更加准确、精确地发现CMB，并在此基础上测定出血量。一些CT值较低的钙化在CT上与出血相鉴别是困难的。但是，CMBs、钙化在SWI磁矩图都表现低信号,需要联合相位图来区分,在相位图上的信号不同,相位图像的分析可以减轻SWI在梗死区域区分微出血与钙化的局限性。钙化呈现的是低信号、以低信号为主的混合信号,CMBs呈现的是高信号、以高信号为主的混合信号。

1.2 SWI在脑梗死中的应用 磁敏感对有或没有出血的由于血栓栓塞，动脉狭窄或其他引起的急性梗死、脑梗死溶栓临床指导的检测极其敏感。由血栓栓塞或其他实体引起的血管闭塞可以通过减少动脉血流和增加脱氧血液的积聚来改变敏感性，从而增加可被SWI检测的脱氧-Hb的量。因此SWI是除扩散和灌注加权序列和TOFMRA外，还可以补充关于急性出血的急性脑卒中和血管内血栓信息的技术。通过SWI检测梗死区域的脱氧血液和深部静脉可用于评估组织活力。脑梗死后HT是溶栓治疗最危险的禁忌证、并发症之一，发生梗死后出血的患者病死率高达80%[7-8]。孙国庆等[6]结果表明，动脉溶栓术会增加脑梗死患者术后HT的风险。从前的影像学检查对HT的检出率仅为20%～43%[9]，随着SWI出现，对HT的检出率明显大幅度提高，现有文献报道检查率能到达100%。SWI序列显示大面积脑梗死后再灌注损伤急性期出血及亚急性出血敏感性最高[10]。SWI对比常规影像检查在大面积脑梗死后再灌注损伤出血的临床应用价值更高。因此SWI是大面积脑梗死溶栓治疗前和治疗中最为有效的检查手段[11]。SWI已成为选择急性卒中患者接受溶栓治疗的非常有用的序列之一。SWI可以提供缺血性脑组织中代谢状态的信息，例如OEF的变化，这有助于选择符合条件的急性缺血性中风患者用血栓溶解治疗。国外Shu-Ping Chao等[7]报道了“恶性”大脑中动脉(MCA)梗死与死亡率高达80%有关，确定梗死发展和恶性病变的早期预测因子有助于提高治疗决策。SWI作为恶性MCA治疗指南的作用。SWI是更合适的候选序列，是监测PVS的更好工具。据国外专家报道，SWI上突出的血管征(PVS)的存在反映了氧气提取分数的增加，补偿了急性脑梗死中动脉脑血流量的减少，并且与静脉中的脱氧血红蛋白量和毛细血管的缺血组织密切相关。而在大型MCA梗死的早期阶段使用PVS作为一种半定量测量可以预测患者的结果，具有高度的诊断准确性。 SWI-SPEMRS与MCA梗死患者的预后相关。

1.3 SWI在动静脉畸形中应用 真正的脑动静脉畸形通常是天生伴随的，而且随着时间增大。这些动静脉畸形是以快流速为特点，因此通常可以应用常规MRI和MRI血管成像技术检测。相反，以慢流速为特点的静脉畸形像海绵状血管瘤、毛细血管扩张征和Sturge-Weber综合征(SWS)，发育性静脉异常可以在快速自旋回波MRI造影技术上显示因为他们主要包含流速慢的血管。虽然T2*加权成像虽然能够检测小静脉结构和含铁血黄素沉积，但在SWI幅值图和相位图结合能为识别在GE序列上不可检测的血管畸形提供灵敏性。Wen等[12]的研究表明SWI是为筛查临床上高度怀疑低流速的血管畸形的理想的序列。 Reichenbach等[13]也报道了相似的结果。它既可以显示脑内较粗的静脉,还可以清晰显示细小静脉, 它甚至可以显示直径<1mm的静脉,在高场强MR上其分辨力更高。与MRA相比, 磁敏感成像的优势在于它对静脉的显示不受血流方向及速度的影响。传统的MRA与SWI进行了比较，发现SWI优于飞行时间(TOF)MRA描绘的引流静脉和小AVM。 SWI在早期检测和评估使用其他MR方法难以诊断的AVM中可能尤其重要。DSA虽然是诊断脑静脉畸形的金标准，但可重复性差,具有创伤性，临床上并不作为其首选。

1.4 SWI在高灌注综合征、静脉高压的应用 脑过度灌注综合征(CHS)的特征是同侧头痛、高血压、癫痫发作和颈动脉内膜切除术，颈动脉支架置入术，颅外颅内旁路术、其他血运重建术后的局灶性神经缺陷系统疾病。颅内出血将在这些患者中高达40%，死亡率为36%。而SWI能够通过增加氧合来检测过度灌注。此外，SWI的优势在于还可以很好地显示血管源性水肿区域内的微小出血，而高灌注综合征通常会出血。SWI结合传统MRI技术有助于排除由硬膜窦血栓和其他颅内异常引起的颅内高压的可能。

1.5 SWI在烟雾病MMD临床应用 MMD是一种罕见的脑血管疾病，其特征在于双侧颈内动脉末端部分的进行性狭窄，其导致穿孔血管的异常网络的补偿性形成，其称为Moyamoya血管，提供侧支循环。该病发生短暂性脑缺血、颅内出血、脑梗死等。在MMD中，存在TIA和梗死患者中发现DMV的显著增加，暗示在深部白质中发生了受损的灌注。SWI显示灌注受损区域中引流静脉存在明显的低信号。N.Horie等[14]首次报告了应用SWI技术显示了MMD病中的DMV特点。用SWI中增加显著称为“刷标志”的DMV可以预测MMD的严重程度。在MMD患者中慢性脑血管舒张状态，CVR降低或缺失。CVR也是MMD中有价值的血流动力学指标。N.Horie等[14]首次表明SWI可能与SPECT中的血流动力学相关，尤其是CVR。SWI虽然无法取代其他评估脑血流动力学的方法。 尽管如此，SWI可能是一种简单而有效的技术，用于评估MMD中的CVR，而不需要乙酰唑胺挑战。因此SWI状态与缺血MMD强烈相关也与SPECT上的血流动力学相关，特别是CVR。但是SWI用于预测MMD患者是否会从旁路手术中受益的效用仍不明确。

1.6 SWI在帕金森、阿尔茨海默病(AD)的应用 帕金森病(PD)是第二种最常见的神经退行性疾病，仅次于阿尔茨海默病，但帕金森病的特征也是其他疾病的一部分。特别是在PD和各种非典型帕金森病(APD)之间的区别具有高的误诊率，尤其是在疾病的早期阶段。脑铁沉积已被提出在帕金森疾病(PD)的病理生理学中扮演着重要作用。PD患者黑质区的铁含量比正常人多80%,Qian等[15]研究表明铁沉积的增加是一些神经退行性疾病中神经元死亡的主要原因。SWI对铁沉积较敏感，因此SWI的出现为PD中体内评估脑铁浓度变化提供了新视角。Barbosa 等[16]研究发现，QSM对检测黑质致密部的铁沉积很敏感。Guan等[11]研究表明，QSM能用于测量帕金森病病程中铁含量的增加，从而反映疾病的进展程度；Auma等[17]表示，QSM可以评估左右大脑两边黑质铁沉积的不一样。Ide等[18]得出QSM在年龄大的PD患者的诊断中拥有比较好的应用价值。

1.7 在脑静脉血栓、硬脑膜窦血栓中的应用 脑静脉血栓(CVT)比动脉血栓形成少见。此外，CVT由于其各种的起病模式及其广泛的症状和体征而难以诊断，CVT通常表现为非特异性病变，包括出血、水肿、梗死。由于对磁敏感效应的敏感性，SWI对CVT血栓检测具有额外的诊断价值。与常规MR序列和MRV相结合，特别是在血栓形成的急性期和皮质CVT诊断中具有明显的优势。相位对比法、时间飞跃法、磁共振静脉成像依赖血液的流动效应，在静脉窦血流缓慢时，信号会减弱或缺失，不足以诊断静脉(窦)血栓[19]。在SWI上高信号的脑组织附近的低信号充血皮质静脉可能提示CVT伴有静脉高压。SWI不仅可以显示硬脑膜窦血栓形成和皮质静脉血栓形成，还可以显示静脉血栓形成导致梗死后可能发生的实质出血的程度。相关报道，SWI显示静脉窦、静脉内血栓的敏感性显著高于显示压水序列、弥散加权成像(DWI)、T2WI，并可确定静脉性脑梗死伴发出血。SWI对脑静脉(窦) 血栓继发的脑表面静脉血管网迂曲扩张广泛增粗的显示提供了重要的间接诊断依据。在特定病例中，SWI可以帮助区分慢性硬脑膜窦血栓形成和硬脑膜窦。伴随常规MR序列的SWI可能减少颅底伪影。

1.8 在硬脑膜动静脉瘘(DAVF)中的应用 DAVF的临床特征包括头痛，眩晕或耳鸣，致残神经功能缺损或危及生命的颅内出血。然而，DAVF在常规MR成像序列上可能不那么清晰。由于SWI检测和描绘血管内脱氧血红蛋白和静脉结构的能力，SWI可以识别由于颅内血液的通过时间长，静脉充血以及由DAVF引起功能性阻塞的引流静脉血管系统的突出。此外，静脉结构中异常增加的信号强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的早期诊断和及时治疗。

2 讨论

SWI可以显示可能在其他MR序列上模糊的脑血管病变。SWI上的血管内信号强度可能有助于鉴定脑血管病变的性质。SWI可以还提供有关脑血管的病理学诊断的其他信息。

磁敏加权成像和T2*技术对于将小静脉与小出血和血栓区分开来是困难的，因为他们的信号特征是相似的。然而SWI常规扫描和增强后SWI或者相位图分析(相位图静脉血管表现不同特点)能够减少这些缺点。SWI序列有些自身的缺点，在空气—组织界面(例如颞骨和鼻窦相邻的区域)处导致的伪影造成的不良磁化率限制了对这些区域的研究。还有运动伪影，有时可能会导致边缘组织信号的消除和解剖边界的丢失。但是一些诸如并行成像之类的快速成像技术以及在不久的将来可能的压缩感测可以将扫描时间保持在5min以下。一个有趣的方法便是对二维GRE T2*加权数据进行SWI成像后处理，以提高磁敏度对比度而不增加扫描时间。

策略性获得梯度回波(STAGE)是由Haacke教授——SWI技术创造人之一，最新研发的一种快速成像方法，可产生全脑定量和定性信息(SWI、R*2、QSM及SM、T1加权图像和质子密度加权图像)等各种图像的对比度。

在脂肪矫正、呼吸运动方面的技术进步有望使QSM 应用于四肢、腹腔脏器及胸部，假如将来能够克服超短回波时间，QSM技术则有希望为骨质疏松、骨肿瘤患者提供一种新的MRI检查方法。通过QSM在心脏中的运用，使得无创测量混合静脉血氧饱和度(SvO2)成为可能。

未来随着7.0T高场强MRI设备的引入、扫描协议的优化及新型造影剂的研发、新序列的改良，SWI技术一定能做出更高清、更精细的图像并能够提供更丰富的信息，实现精准影像,为精准医疗的实施保驾护航。伴随着QSM、磁化率张量成像(Susceptibilitytensor imaging, STI)新技术的不断发展，能够弥补SWI的一些缺点，将会为临床诊断做出更加精确地诊断信息。