熊丽琴，王亚瑟，冯金坤

磁敏感加权成像 (susceptibility weighted imaging，SWI)是一种特殊的磁共振对比增强成像技术，又称为“高分辨率血氧水平依赖静脉成像”(high resolution blood oxygenation level dependent venographic imaging)，由ElMarkHaacke 博士，Jurgen R 博士和Yi Wang 博士首先研究提出［1］，并获得美国专利保护。近年来随着MR 应用及相关技术的不断改进，SWI 临床应用范围得到了极大的扩展。本文对SWI 的相关基础原理及其评价脑卒中的价值进行综述。

1 SWI 的相关基础原理

1.1 SWI 序列基础 SWI 是以T2 加权梯度回波序列作为序列基础进一步发展的成像技术，其利用静脉血液中脱氧血红蛋白引起的磁场不均匀性导致T2*时间缩短，使血管与相邻组织间的相位差增大效应［2］，产生增强磁共振影像对比，是一个完全流动补偿、高分辨率、薄层重建的三维采集的梯度回波序列。常规MRI 利用的是单一磁矩图信息，SWI 则利用了相位信息，并经过一系列强大的图像后处理功能将磁矩图与相位图融合，形成具有特征性的图像对比。SWI 可充分显示组织之间内在的磁敏感特性的差别，如显示静脉血、出血及铁离子沉积等［3］。

SWI 在诊断脑血管病、脑创伤、脑肿瘤、脑血管畸形及某些神经变性病等方面具有较高的价值及应用前景，其比常规梯度回波序列能够更敏感地显示出血，甚至是微小出血，目前已被广泛应用于多种疾病的诊断。

1.2 磁敏感性及常见的磁敏感物质 生物组织在外磁场磁化作用下产生特定的感应磁场，这个过程称为磁化，任何物质在磁场中均存在不同程度的磁化。SWI 是利用组织间磁敏感的差异性形成的图像对比，磁敏感性即磁化率，其可以体现物质在外磁场作用下的磁化强度。根据磁化率的差异可将物质分为抗磁性、顺磁性、超顺磁性和铁磁性4 种类型。抗磁性物质分子结构内无不成对电子，磁化时产生反向磁化，使有效磁场强度降低，去除外加磁场后立即去磁化。人体中绝大多数的有机物、水均是此类物质，所以其共振频率小于LARMOR 频率。顺磁性物质具有正的磁化率，其含有不成对的轨道电子，在外加磁场存在的同时，自身产生的磁场方向与外加磁场相同。超顺磁性物质含有大量的不成对电子，其磁化率是顺磁性物质的100 ～1 000 倍。铁磁性物质具有很大的磁化率，去除外磁场后仍可以被永久磁化［4］。

SWI 采用一种高空间分辨率的特殊梯度回波脉冲序列，主要用于探测组织的磁化率差异，使MR 图像中组织的对比依赖于组织的磁敏感性。磁化率越高的组织其横向磁化衰减越快，SWI 信号越低，反之亦然。虽然不同组织具有不同的磁化率，但能够导致显著信号改变的主要集中在铁及其氧化物，在其代谢过程中不同状态产生不同的磁敏感效应。人体组织中绝大多数磁敏感改变与血液中铁的不同形式或出血等相关，氧合血红蛋白呈反磁性，当氧与铁离子分离形成脱氧血红蛋白时，血红蛋白的构象改变阻碍周围的水分子接近铁离子，形成脱氧血红蛋白，呈顺磁性。脱氧血红蛋白被进一步氧化形成高铁血红蛋白，高铁血红蛋的磁敏感效应很弱，易于解体，稳定性差，最终会被巨噬细胞吞噬而引起病变组织内的含铁血黄素沉积，含铁血黄素为高顺磁性物质。

顺磁性和反磁性物质均可以使局部磁场发生改变，引起质子的失相位，使质子自旋频率产生差别，在施加一个足够长的TE 后，自旋频率不同的质子之间能够形成明显的相位差别。因此，组织的不同磁敏感度在SWI 相位图上可以体现出来［5］。

1.3 SWI 的后处理 为了进一步增强组织间的磁敏感对比度，清晰地显示组织解剖结构，因此需要去除背景磁场不均匀造成的低频相位干扰，对SWI 的原始图像进行比较复杂的后处理。两种磁敏感相差较大的物质交界面处SWI 会产生大片的低频干扰伪影。这种低频干扰伪影通过高通滤波(high－pass filter)方式可以过滤掉。有时对于磁敏感差异较大的位置需要进行相位解缠，并建立相位蒙片，再将幅度图像和相位蒙片进行多次相乘加权。经过处理后，静脉等顺磁性物质的负性相位信号得以最大限度地抑制，在磁敏感加权图像上表现为明显的低信号，使所生成的图像在正常组织与失相位区域间具有清晰的对比。

SWI 幅度图像为T1/T2 对比，具有解剖结构和磁敏感双重对比。相位图根据磁敏感的差异反映了质子在弛豫过程中经过的角度。SWI 图像是幅度图像与相位权重图像的数次加成，保留解剖信息，增加磁敏感对比，使组织内铁及其他磁敏感性物质含量的数据信息大量准确地被反映出来［6］。

2 SWI 评价脑卒中的价值

脑卒中包括出血性脑卒中和缺血性脑卒中。虽然卒中患者的症状和临床检查可提示诊断，但只有脑影像学检查可以明确诊断并区分缺血与出血。刘万明等［7］曾报道3 例脑出血患者首次CT 检查阴性，但患者病情逐渐加重，再次CT 复查为脑出血。治疗决策依赖这种极其重要的区别，在临床上对制定患者的治疗方案和预后康复评估均起到非常重要的作用。SWI 可以检测出CT 及常规MRI 无法显示的微出血灶，因此，其在临床出现急性脑卒中症状患者的神经影像学评估中起着至关重要的作用。

2.1 出血性卒中 出血性卒中包括自发性脑实质出血和非创伤性蛛网膜下腔出血，通常是指超急性期血肿。在常规MR 表现上，血块中氧合血红蛋白在T2 加权(T2WI)序列呈高信号、在T1WI 序列呈等信号。然而，可能早在从症状发作2 h时已发生脱氧血红蛋白转换，这种变化通过磁敏感加权MRI序列已被证实［8］。因此，在脑出血患者中，虽然CT 被作为参考标准成为出血性脑卒中患者的首选，但MRI 是一种新兴的用于检测出血的可靠工具。有研究表明，SWI 在检测超急性出血时准确率等同CT，在慢性出血检测中优于CT。一个重要且需要注意的信息是小范围急性出血在GRE 序列中所检测到的为低信号，可能会误诊为慢性出血，需要CT 评估急性出血来证实。SWI 评价急性蛛网膜下腔出血非常敏感。

2.2 急性脑梗死出血转化(hemorrhagic transformation，HT)HT 是指在缺血缺氧基础上脑组织继发的出血，其是溶栓治疗的禁忌证，也是影响溶栓疗效和安全性的严重并发症之一。在缺血早期准确地检测HT，对指导临床选择治疗方案及判断预后具有重要意义。急性脑梗死患者尤其是溶栓后患者中20% ～40%易并发脑出血，脑梗死患者在发病第1 周可以观察到出血。出血是溶栓患者一个致命的并发症，及时进行影像学检查可以尽早发现梗死后出血，对指导临床进一步调整治疗措施非常重要［9］。常规MRI 在疾病早期阶段常无法检测出出血，而SWI 对磁场的不均匀性极其敏感，能更早地检测出已进行脱氧血红蛋白转换的病灶，检测出非常小的出血梗死灶。Wycliffe 等报道在梗死伴少量出血时，SWI 常能早于CT 发现出血灶，并有利于临床尽早调整治疗方案，制定血运重建治疗方案。SWI 可以诊断超早期脑梗死，在6 h 溶栓时间窗内行溶栓治疗，挽救缺血半暗带，改善神经功能。在这些溶栓治疗的患者中排除存在具有高度梗死合并出血可能者。研究已证实超过50%的微出血患者伴有原发性脑出血，25%的患者伴有缺血性卒中和小于10% 的健康人有脑微出血。在梯度回波或SWI 序列中，微出血作为点状低信号灶出现。多处微出血可能表明微血管的脆弱性增加，增加溶栓引起出血的风险。脑梗死动脉溶栓后的强化征象需鉴别强化是颅内少量出血还是对比剂外渗，CT 难以鉴别，但是SWI 能够将二者区分［10］。CT 常用来评估溶栓后动脉内并发症，但其效用有限，因为造影剂外溢，CT 可出现急性出血高密度影像。

2.3 脑动脉内血栓的检测 动脉内血栓的形成和位置在制定各种治疗方案中有重要作用，可能有助于评估梗死的程度和预后。最近的研究已经表明，SWI 序列检测动脉内血栓的敏感度和特异度分别为83%和100%。目前，尚未在这项研究中观察到假阳性，并指出诊断近端位置闭塞的敏感度较远端位置明显。颅内动脉腔内出现低信号，直径常超过此血管直径及自身原始直径［11］。敏感度归因于严重T2 缩短，血块内的高浓度脱氧血红蛋白不太可能是高血细胞比容和血红蛋白作为血块凝缩的结果和纤维蛋白聚合而形成。

2.4 脑静脉血栓的检测 脑静脉血栓的形成及其诊断非常重要，因为误诊的后果可能是灾难性的。SWI 序列检测脑静脉血栓形成具有较高的敏感度，尤其是皮质静脉血栓，血块可出现低信号，图像信号强度取决于脱氧血红蛋白的比例，这可能会混淆流动伪影或骨与气窦之间磁敏感性的效应，所以不能孤立使用。不对称突出的静脉在大脑凸面或由于继发于静脉淤滞而形成高浓度的脱氧血红蛋白，有时可能是血栓形成惟一的意外线索。弥漫性对称缺乏或静脉突出与静脉内氧合血红蛋白浓度紧密相关［12］，因此分析相位和幅度图像有助于鉴别诊断。

2.5 脑微出血的检测 当脑内微血管出现玻璃样和淀粉样变性，同时出现脑微出血预示患者将来发生出血性卒中的概率明显增加。脑微出血的检出和评估在临床诊断和治疗中具有非常重要的价值，在SWI 序列中出现脑微出血＜5 mm 的低信号点，是由于顺磁物质加强T2 效应，如含铁血黄素的影响或脱氧血红蛋白。SWI 显示比传统的T2 或T2 WI 序列更优。微出血可能导致卒中、慢性高血压、脑常染色体显性遗传显性动脉、亚急性梗死和白质脑病(CADASIL)、脑淀粉样血管病(CAA)、血管炎、感染性心内膜炎。常规MRI 可能会出现非特异性的、多灶性白质变化，梗死或脑萎缩。然而，脑白质微出血的变化可以帮助缩小鉴别诊断范围。在CAA 中，点状出血主要表现为皮质下区域，浅表皮质和蛛网膜下腔铁血黄素沉积。血管性痴呆和患者认知功能损害的病变程度也与微出血出现的频率呈正相关，同时广泛存在的微出血灶可能揭示神经血管病变与脑卒中的相关性［13］。因此，微出血有助于缩小年轻卒中患者的鉴别诊断范围，给临床提供有效影像信息。

3 小结

SWI 用于急性和慢性卒中较敏感，尤其是出血，可明确诊断，并指导急性脑卒中的治疗。SWI 也提供了宝贵的诊断各种卒中相关条件和卒中的依据，这种技术应被包括在常规评估卒中检查的过程中。SWI 对出血表现具有高敏感度，且有助于监控血运重建治疗的并发症。到目前为止，SWI 是否优于CT 并取代它证据不足，有待于进一步研究。有研究表明，SWI 序列检测出血较CT 和常规MR 序列更敏感，其敏感度和特异度均为100%［14］。所以，进一步了解SWI，进一步掌握疾病的进展，从而为脑卒中的发生和发展提出许多临床和病理生理及认知功能障碍的机制，可以在常规MR 基础上提供更多的诊断和预后信息。

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