磁敏感加权成像技术在出血性卒中中的应用

马小丹，夏万泓，张英魁

出血性卒中占所有卒中的比例约为20%，但其致死率和致残率都比较高。在临床实际工作中为了赢得救治时间，急性出血性卒中多由绿色通道的CT成像进行诊断。但对于部分临床怀疑出血而CT影像表现不明显的患者，仍需要进一步行MRI检查。MRI对脑出血不但具有更高的检出率，还可以进行更准确的分期，同时其还能对脑出血治疗效果和预后进行评估。在出血性卒中的诊疗过程中，SWI则是MRI检查中必不可少的成像序列。

1 血红蛋白演变产物及其磁化属性

在脑出血的不同时期血红蛋白会发生不同的演变[1]，而这些不同时期的演变物又具有不同的磁化属性，导致其在MRI序列中的信号表现各不相同，理解这一点是解读脑出血病变在MRI不同序列中信号表现的前提。

1.1 氧合血红蛋白 在脑出血初期，红细胞内的血红蛋白仍以氧合血红蛋白为主，氧合血红蛋白呈抗磁性，对T1和T2弛豫时间都不产生影响。此时在T1WI及T2WI上血肿的信号由血肿本身的物理状态决定，完全呈液态的血肿可以表现为长T1、长T2信号。

1.2 脱氧血红蛋白 随着出血时间的推移，红细胞中的氧与铁离子开始分离，变成脱氧血红蛋白。脱氧血红蛋白有4个不成对电子，表现为顺磁性。但此时血红素周围的肽链结构完整，具有顺磁性的Fe2+和邻近区域的水分子无法近距离（距离＜0.3 nm）接触，因此，顺磁性的Fe2+无法对邻近区域水分子的T1弛豫时间产生影响。但此时因红细胞膜还处于完整状态而导致空间分布不均匀的Fe2+却可以缩短邻近区域水分子的T2弛豫时间。所以，急性期脑出血的MRI表现为T1WI信号改变不明显，T2WI呈低信号改变。

1.3 高铁血红蛋白 当脱氧血红蛋白中的Fe2+进一步被氧化成Fe3+形成高铁血红蛋白时，提示脑出血已进入亚急性期。此期的信号特点是T1WI出现高信号改变，而T2WI信号的改变仍以红细胞形态的演变为基础，所以，脑出血在亚急性早期的信号特点是T1WI呈高信号改变，而T2WI呈低信号改变；亚急性晚期的信号特点是T1WI呈高信号改变，T2WI也呈高信号改变。

1.4 含铁血黄素 高铁血红蛋白进一步分解，最终被巨噬细胞吞噬，使得组织内含铁血黄素沉积。含铁血黄素本身具有较强的顺磁性，但其不溶于水，因此对邻近区域水分子的T1弛豫时间不产生影响。被巨噬细胞吞噬的含铁血黄素在空间上呈不均匀分布，产生很强的缩短T2弛豫时间效应。此时MRI信号的特点为T1WI信号改变不明显，T2WI呈低信号改变。

2 磁敏感加权成像在出血性卒中中的应用

脑出血的进展过程也是血红蛋白不断演变的过程，这也使得其在MRI各个序列中的表现不断变化。通过对MRI不同序列的信号表现进行综合分析，不仅可以明确出血病变的诊断，同时对于病变分期也具有重要的鉴别价值[2]。与常规T1、T2、T2FLAIR序列不同，SWI对各个时期出血病变都有很高的敏感性（图1）。

图1 SWI明确外伤后多发微出血改变的影像表现

2.1 更敏感地明确微出血改变 对于出血量较大的超急性期脑出血的诊断CT成像相对优于MRI成像，因为此时血肿内的血红蛋白具有更高的X线吸收系数，在CT上呈现明显的高密度改变。但对于很多微量出血病变，如原发性高血压脑微出血、淀粉样变性以及脑外伤所导致的弥漫性轴索损伤所导致的微出血等，在CT成像上却很难显示。SWI作为一个以磁化率差异为成像基础的序列，对微出血中顺磁性物质所导致的磁化率变化非常敏感，因此可以更敏感地发现微出血病灶的存在（图2）[3]。

图2 SWI明确淀粉样变性的影像表现

2.2 明确超急性和急性期脑出血诊断 超急性期脑出血的成分以氧合血红蛋白为主，氧合血红蛋白不含未配对电子，因此表现为抗磁性。理论上这一时期的血肿应该不存在明显的磁化率差别，但事实上因为血肿不同区域血红蛋白的演变进程不同，即使是在超急性期，血肿的周边部位也会存在少许脱氧血红蛋白，在常规的T2像可以表现为一个稍低信号带，但因为快速自旋回波序列（fast spin echo，FSE）中的多个聚焦脉冲具有一定的克服磁场不均匀对弛豫时间影响的作用，因此在常规FSE T2WI或T1WI序列这种低信号环表现不明显。SWI则可以更敏感地诊断出这种因少量脱氧血红蛋白引起磁化率差异的超急性期出血病变（图3～图4）。

图3 SWI明确超急性期脑出血病变的影像表现

图4 SWI明确亚急性期脑出血的影像表现

2.3 更准确地显示出血病变所累及区域 因为不同时期出血的信号表现不同，加之一些区域如脑室内出血又会受脑脊液稀释影响，当此类复杂病变在常规的成像序列上难以准确判断出血累及的区域时，SWI可以帮助更准确地判断出血所累及的区域（图5）。

图5 SWI明确显示出血累及区域

2.4 更有助于明确出血原因 对于某些自发性出血病变，常规成像序列更容易清晰显示新鲜出血病灶，而对陈旧性出血灶并不敏感；SWI却可以显示出各个时期的出血灶。如多发性海绵状血管瘤出血，常规T1WI上仅发现新鲜出血灶，临床难以对其出血原因做出判断；SWI则显示除新鲜出血灶外，散在多发的陈旧性出血灶，这就为多发性海绵状血管瘤出血提供了明确的诊断依据（图6）[4]。

图6 SWI有助于明确出血原因判断的影像表现

2.5 有助于明确蛛网膜下腔出血诊断 受脑脊液稀释的影响，对于蛛网膜下腔出血特别是少量的蛛网膜下腔出血，CT成像及MRI常规序列难以明确其诊断。在SWI序列蛛网膜下腔出血则可以表现为相应的脑池、脑沟信号明显减低，根据这一征象可以明确其诊断，从而有助于制订及时正确的治疗方案（图7）[5]。

图7 SWI明确蛛网膜下腔出血的影像表现

脑出血病变的进展过程也可以看作是氧合血红蛋白到含铁血黄素的演变过程，除氧合血红蛋白外，其余血红蛋白演变物都具有较明显的顺磁性。血红蛋白产物的顺磁性效应对于T1WI和T2WI的信号影响取决于血红蛋白中铁离子的状态以及红细胞本身的完整性，对于SWI序列而言，所有顺磁性物质所导致的磁化率差别都可以导致不同程度的信号减低，这就使得其对于任何时期的出血病变均有较高的检出率。SWI不仅可以更早地发现出血病变，其结合T1、T2及T2FLAIR等常规序列进行综合分析，还可以对出血的分期做出明确的判断，这对临床精准治疗具有非常重要的指导意义。