磁敏感加权成像相位图病灶周围极晕鉴别单纯出血或钙化的价值研究

苏录，高培毅，2

钙化与出血的鉴别是影像诊断的重要线索，CT检查可鉴别两者，而MRI常规序列中两者均呈低信号改变，诊断相对困难。SWI相位图理论上有助于出血及钙化的鉴别诊断，右手图上SWI相位图病灶高信号提示存在抗磁性物质，常见为钙化，低信号提示存在顺磁性物质，最常见者为出血，左手图则相反。但临床上，部分病灶在SWI相位图上呈高低混杂信号，不易判断病灶主体信号强度，因此存在误诊可能，实际临床价值往往难以满足临床需求。

与SWI相位图直接征象（病灶本身信号强度）相比，病灶周围信号强度（间接征象）更稳定、错判率极低，本研究称之为极晕征（polarhalo sign），包括两极征和反晕征。本研究旨在探索SWI相位图病灶周围极晕法（反晕征和两极征）鉴别单纯钙化及出血的诊断效能，统计SWI相位图病灶本身信号强度（传统直观）法的错判概率。

1 对象与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2016年3月-2019年12月首都医科大学附属北京天坛医院进行头颅MRI及CT检查的患者，连续入组，对其每个病变进行逐一分析。

纳入标准：①年龄≤80岁。②病灶位于脑实质内。③首次CT或随访CT检查可确诊的单纯出血或单纯钙化灶。④MR T1WI、T2WI无法鉴别的或未发现的出血或钙化。⑤具有MR SWI相位图数据，与CT检查顺序不分先后。 ⑥具有单次或先后两次CT检查数据。出血灶首次CT、随访CT检查及MR检查间隔1个月内，钙化病变间隔最长2年内。⑦首次CT检查不能确诊，随访CT检查可根据病灶大小及密度有无动态改变确诊单纯出血或钙化。

排除标准：①CT检查出血内含有钙化（更常见）或钙化区内出血（如基底节区生理性钙化并发出血）。②脑实质外出血或钙化灶，如脑膜瘤钙化、镰旁钙化灶。③对称性钙化。④MR T1WI、T2WI可确诊钙化或出血病灶。⑤单次随访CT值无法确定病变性质，且无后续动态CT检查。⑥运动伪影或任何影响数据评估的原因。

1.2 SWI数据参数及后处理 MR仪器型号：GE SIGNA Explorer，GE Discovery，Siemens Verio，Philips Ingenia CX。重复时间（repetition time，TR）27～78.6 ms，回波时间（echo time，TE）20～48.89 ms，层厚3～5 mm，层间隔2.5～3 mm，翻转角15°～30°，视野（field of view，FOV）：240 mm×240 mm，矩阵：512×512。后处理工作站进行后处理。

1.3 SWI相位图病灶本身信号强度（传统直观）法数据定性评估标准 将所有SWI相位图进行标准化，即将左手相位图进行黑白颠倒，使之变成右手图后进行评估。SWI含有多个病灶者，所有病变均进行评估。两名神经放射诊断医师运用传统方法对病灶进行独立评估。SWI相位图病灶（图1）高信号者预判为钙化，低信号者预判为出血。

图1 SWI相位图病灶本身信号强度（传统直观）法评估标准

1.4 SWI相位图病变周围极晕（间接）法数据评估标准 反晕征（表1，图2～图4）是病变最大层面周围环形晕的信号强度（高信号或低信号），内缘较清晰，外缘不清，呈泼墨样，信号向外逐渐变淡，宽1～2 mm，宽度不随病灶直径变化，晕环直径为病灶最大径，与病变本身组成“日全食”样图案。因病变周围晕的信号强度与病变信号强度（或者两极征的信号强度）相反，故本研究称之为“反晕征”。

图4 SWI相位图病灶本身信号强度（传统直观）法信号混杂者（54岁女性）

表1 SWI相位图病灶本身信号强度（传统直观）法及病灶周围极晕（间接）法评估标准

图2 SWI相位图病灶周围极晕（间接）法评估方法

两极征（表1，图2）位于病灶上下极周围，在病变上缘的上一层面以及下缘的下一层面，呈类圆形，边缘模糊，密度均匀、浅淡，其信号强度与病灶主体信号强度呈正比，其直径与病灶直径呈正相关。

反晕征与病变主体信号强度相反，两极征的信号强度与主体信号相同。对于SWI右手图，病变上下两极为高信号，反晕征为低信号时，提示病变性质为钙化（表1，图2）；病变上下两极为低信号，反晕征为高信号时，提示病变性质为出血。在病变较大或者信号混杂时，可通过周围征象相互印证、互相反推，预判病灶主体信号。

1.5 统计分析 采用SPSS 26软件进行统计分析。科恩Kappa值用于评估两名观察者评判SWI 相位图病灶本身信号强度（传统直观）法、SWI相位图病变周围极晕（间接）法结果的一致性。计数资料以构成比（%）表示，比较采用χ2检验；符合正态分布的计量资料以表示，比较采用t检验。采用阳性预测值、阴性预测值、敏感度及特异度评估SWI相位图病灶本身信号强度（传统直观）法及极晕（间接）法的诊断效能。以P≤0.05为差异有统计学意义。

图3 SWI相位图病灶本身信号强度（传统直观）法错判者（37岁女性）

2 结果

2.1 基本信息 共纳入36例患者的224个病灶。其中123个出血病灶（8例患者），101个钙化灶（28例患者）。钙化组及出血组男性患者分别为13、3例，钙化组及出血组平均年龄分别为48±18岁、62±18岁，病变最大径分别为5±2 mm、3±2 mm，平均CT值分别为372±272 Hu、72±11 Hu。钙化组T1WI呈等、低及高信号的分别为61、36及4个，T2WI呈等、低、高及混杂信号的分别为37、57、5及2个。出血组T1WI呈等、低信号的分别有77、46个，T2WI呈等、低、高信号的分别有69、50、4个（表2）。

表2 两组患者基本信息比较

2.2 SWI相位图病灶本身信号强度法及病灶周围极晕法鉴别钙化的诊断效能 两名观察者的SWI相位图病灶本身信号强度法（K=0.768）、SWI相位图病灶周围极晕法（K=0.876）评估的结果一致性较好。

131个病灶本身SWI相位图为低信号，其中39个（29.8%）为钙化，92个（70.2%）为出血。93个病灶本身SWI相位图为高信号，62个（66.7%）为钙化，31个（33.3%）为出血。直观法诊断钙化的阳性预测值、阴性预测值、敏感度及特异度分别为66.7%、70.2%、61.4%及74.8%（表3）。

钙化组中，98个（97.0%）具有低信号反晕征或高信号两极征；出血组中，122个（99.2%）具有高信号反晕征或低信号两极征。极晕（间接）法诊断钙化的阳性预测值、阴性预测值、敏感度及特异度分别为99.0%、97.6%、97.0%及99.2%（表3）。

表3 SWI相位图病灶本身信号强度（传统直观）法与病灶周围极晕（间接）法钙化诊断效能对比

3 讨论

临床上常用的鉴别出血及钙化的手段为CT及MRI，CT是最常用、最具时效性、最经济的方法，常被用作诊断“金标准”。但CT检查也存在局限性，对于超急性期出血、后颅窝出血及微出血显示能力有限，也有研究显示，CT对贫血患者的出血性病变显示不佳[1]。另外，不完全钙化及亚急性期出血在CT值上存在重叠，鉴别诊断往往需要随访观察，密度减低病灶缩小者为出血，密度及形态无变化者为钙化。

常规MR对各期出血的演变均有较好的显示，针对微出血，T2*WI较常规序列敏感。在出血与钙化的鉴别方面，MR T2*值定量分析及扰相梯度双回波径线法的操作较为复杂，限制了其临床应用[2]。多数学者认为，SWI比T2*WI对磁化率差异更加敏感。SWI不仅存在缩短T2*弛豫时间的作用，还可以反映不同组织的磁化率差异[3-6]。但是，SWI相位图病灶本身信号强度（传统直观）法错判率高，本研究通过与直观法的对照，结果显示224个病灶中，直观法判断错误或无法判断者高达70个，占30.8%。SWI相位图病灶周围极晕（间接）法诊断效能更高，反晕征较两极征更常见。传统直观法错判的病灶或具有两极征或具有反晕征，极晕（间接）法错判共4例，仅占1.8%。诊断效能方面极晕（间接）法也较传统直观法更高。

晕征在胸部CT肺窗上表现为病灶中心高密度、周围为新月形或环形磨玻璃密度影。MR上的晕征是指GRE或T2*WI出血病灶周围的环形略低信号模糊影，其本质上也是晕的信号强度更浅淡。CT上的反晕征不如晕征常见，因磨玻璃密度出现的位置与晕征相反而得名，表现为中心磨玻璃密度影（密度较低）、周围新月形或环形高密度影。CT反晕征于1996年由Voloudaki等最早报道，见于隐源性机化性肺炎（cryptogenic organizing pneumonia，COP）患者[7]。MR SWI相位图的反晕征则与CT不同，表现为出现位置相同（浅淡者位于病灶周围）但信号强度相反，与日全食相似。

SWI相位图上病灶周围间接征象——极晕（两极征及反晕征）的理论解释：假设病灶为球形，SWI相位图上病灶本身及周围（球体外）的静磁场B0受到扰动，分别用ΔB（r）病灶及ΔB（r）病灶周围表示，计算公式如（1）[8]及（2）[3]。

式中r和θ为极坐标，即r是某点半径，θ为此点矢量与Z轴之间的夹角，a为球体病灶的半径，Δχ（r）为磁化率。

由此可得：

当θ=90°，ΔB（r病灶最大层面周围，90°）∝-ΔB（r）病灶，即反晕征。

当θ=0°或180°，ΔB（r病灶上下极，0°或180°）∝ΔB（r）病灶，即两极征。

当θ=90°时，即在球体病灶的最大层面上，3cos（90°）2-1=-1，ΔB（r）病灶最大层面周围与ΔB（r）病灶符号相反，当θ=0°或180°时，在球体病灶的上下两极层面，ΔB（r）病灶上下极周围与ΔB（r）病灶呈正比关系。即当病灶本身信号混杂时，高信号反晕征或低信号两极征均可反推病灶本身为低信号，提示病灶为出血。反之亦然。

在球体模型中，国内外学者针对球体内、外场强及相位变化进行实验室及函数模拟[8-9]，与本文中的理论推导一致。

综上，笔者认为，极晕在图像域中无相对应的物质，是相位图上一种特殊的伪迹。因此，极晕是具有极性的、稳定的且仅存在于SWI相位图的特殊的伪影，这种极性和稳定性是具有鉴别诊断意义的。与第一类化学位移伪影类似，其极性体现在反映频率编码的高低，其存在侧面提示了脂肪的存在。目前，国内外学者未曾提出过此观点，也未曾针对周围磁场及相位变化进行命名。

本研究的局限性：回顾性研究具有偏倚，需要设计更为严格的前瞻性研究，以进一步验证本研究的结论。纳入本研究的病灶为单纯出血及单纯钙化，实际临床工作中可能会出现钙化合并出血、其他类型顺磁性及抗磁性物质。

受多种因素影响，常规方法通过SWI相位图病灶本身信号强度常常呈混杂信号，临床上常常无法判断。本研究发现，病变的间接征象极晕，也就是反晕征及两极征却相对恒定存在，右手图上低信号两极征及高信号反晕征提示病变主体呈低信号，病变性质为出血，反之为钙化。因此，SWI相位图病灶周围极晕（间接）法对单纯出血或单纯钙化的鉴别诊断具有一定的帮助。

【点睛】SWI相位图病灶周围极晕（两极征和反晕征）法可能是一种简便易行的MR鉴别单纯出血或单纯钙化的方法。