磁敏感加权成像(SWI)的临床应用
磁敏感加权成像(SWI)原理及其在颅内海绵状血管瘤诊断中的应用-精品医学课件
病例4 女，67岁，反复全身疼痛半年伴头昏1月
头颅MRI平扫+增强扫描+DWI+SWI示：双侧大脑 半球、小脑、脑干及脑膜多发异常信号，考虑多 发海绵状血管瘤
“右额部肿物切除标本”：海绵状血管瘤，伴出 血、钙化和血栓形成
三、SWI诊断海绵状血管瘤的优势
头部CTA示：鞍区、鞍上及左鞍旁异常强化灶， 考虑来源于左侧颈内动脉的动脉瘤可能性大
头颅MRI平扫+增强示：鞍上及左鞍旁占位，考 虑脑膜瘤可能性大
“鞍区肿物标本”：海绵状血管瘤
病例3 男，21岁，左侧下肢乏力16天
颅脑MRI平扫+增强扫描示：1、右侧额叶异常信 号影，考虑海绵状血管瘤伴出血
SWI区分钙化和静脉：常规MRI很难区分钙化，通 过SWI，钙化的相位和出血/静脉的相位相反
四、存在的争议
有研究者认为，SWI发现的病灶范围更广，对于 发现病灶范围有重要意义
有研究者认为SWI有夸大病灶的效果
SWI的特异之处在于MRI通常被忽略的相位图 SWI的美妙之处就在于它可以对小于一个体素的血
二、SWI对颅内海绵状血管瘤的诊断
SWI已被成功地应用于脑血管畸形，特别是慢血流 型脑血管畸形，包括海绵状血管瘤、静脉发育畸 形等
脑海绵状血管瘤是临床上较常见的脑血管畸形， 由于DSA 较难发现，故又称隐匿性血管畸形，以 单发病灶多见，出血风险性较高
病例1 男，49岁，突发右侧肢体麻木伴无力2天
头颅CT平扫：左顶叶血肿形成，考虑血管畸形所 致，建议MR进一步检查
头颅MRI（平扫+增强+MRA+MRS）：1、左顶叶 异常信号影，考虑急性血肿，局部未见明显畸形血 管，建议血肿吸收后复查
磁敏感加权成像对中枢神经系统病变的应用及其进展
磁敏感加权成像对中枢神经系统病变的应用及其进展磁敏感加权成像（susceptibilityweighted imaging，简称SWI），本身是在T2*WI上改进完善形成的一种全新技术，磁敏感加权成像（SWI）技术的应用，可实现对脑微出血灶（Cerebral microbleeds，简称CMBS）疾病的高敏感诊断[1-2]。
磁敏感加权成像（SWI）技术设计特点本身在脑组织疾病诊断中具备较好的应用优势，就各类脑部中枢神经系统病变具备较好高的临床诊断价值[3-4]。
本文以综述的形式，阐述磁敏感加权成像（SWI）技术对中枢神经系统病变的诊断应用进展，叙述如下。
1 磁敏感加权成像原理及概念磁敏感加权成像（susceptibilityweighted imaging，简称SWI）技术本身是由美国人最先应用，相关学者借助血氧水平依赖效应（Blood oxygen level dependent effect），简称BOLD，与不同组织之间的磁敏感差异，获得相应的图像[5]。
磁敏感加权成像应用的是强度图与相位图，其滤波可实现对原始数据的处理，磁敏感加权效应可改变相位，并校正图像，借助后处理技术，能够促使校正相位与强度图实现高度吻合，在最小密度投影下，得到SWI图像[6-7]。
2 磁敏感加权成像在脑部神经系统病变内的应用及其进展2.1 脑血管疾病（Cerebrovascular disease）龚静波，韩福刚[8]等学者研究表明，磁敏感加权成像计数对局部磁场改变、局部磁场出血的敏感性较高，可明确病灶，为诊断提供依据。
张跃海，孔令伟[9]等研究表明，磁敏感加权成像就血栓导致的梗死诊断，可清楚显示血管内的血栓情况，在各类检测方式中，SWI的诊断精准率与诊出率相对较高。
2.2 脑血管畸形（Cerebrovascular malformation）脑血管畸形主要包括：AVM、VA、CM、毛细血管扩张等，考虑病症主要是血管畸形或含铁血黄素沉积导致。
磁敏感加权成像SWI原理及临床应用
GRE
在GRE T2*WI序列中并不使用180°翻转脉冲而采用一对极性相反的去相位梯度磁场及相位重聚梯度磁场由梯度磁场产生的相散效应不能消除由磁场不均匀性所致的去相位效应
磁敏感加权成像SWI 原理
磁敏感加权成像 Susceptibility Weighted ImagingSWI是一种利用组织磁敏感性不同而成像的新技术 采用全新的长回波时间三个方向均有流动补偿的梯度回波GRE新序列 对局部磁场变化非常敏感在图像上显示为低信号
SWI图像采集及后处理: 方法1
Corrected Phase
SWI – Negative Mask
SWI图像采集及后处理: 方法2
磁敏感加权成像SWI 临床应用
脑血管病
1
脑外伤
2
脑血管畸形
3
脑肿瘤
4
变性病
5
急性期脑梗死
脑梗死后出血性转化
急性期脑出血
急性期脑出血
正常静脉窦
急性期≤5天静元素
商务 图标元素
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总结
SWI比传统T2*WI诊断出血淀粉样变性等病变更敏感 ＳＷＩ显示小静脉能力强对静脉畸形静脉窦血栓的诊断有重要参考价值 缺点：3.0Ｔ磁共振有夸大病灶的效果但对不遗留任何微小病灶却具有重要意义
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脑动静脉畸形
脑静脉发育畸形静脉瘤
脑静脉发育畸形静脉瘤
静脉异常
静脉异常
脑肿瘤并微量出血及病理血管
脑肿瘤并微量出血及病理血管
脑变性病:帕金森氏病
ＰＤ－黑质致密带和苍白球；ＭＳＡ－壳核
磁敏感加权成像技术原理及临床应用进展
三、展望
￥ＷＩ在显示小静脉及微量、早期出血方面具有传统影像学 不具备的优势。但ＳＷＩ由于涉及到相位图像，磁敏感性和相位 值之间的关系比较复杂，尚待进一步深入研究。此外．高分辨 率的扫描方式使ＳＷＩ的扫描时间仍然比较长，人们试图通过 ＥＰＩ序列来显著缩短扫描时间。随着高场强磁共振设备的引 入，图象处理软件的进一步改进、应用领域的不断开拓，ＳＷＩ将 做为ＭＲＩ常规序列的重要补充更好地应用于临未诊断、鉴别诊 断及科学研究之中。 参考
ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ，
液的代谢产物，ＳＷＩ显示肿瘤边界、内部结构、出血和静脉结构 的效果更好。对比增强前后ＳＷＩ图像能显示常规平扫和增强 扫描Ｔ。加权像所遗漏的出血和静脉。ＳＷｌ还可以提供类似 ＦＬＡＩＲ的图像对比度，使脑脊液的信号得到抑制，有助于显示 高信号的水肿，ＳＷＩ既包含Ｔ：效应又能显示病灶周围的水肿， 更有利于发现占位性病变。ＳＷＩ的出现改善了图像的对比，可 以检测到常规成像方法无法显示的肿瘤内的静脉脉管系统和 微量出血““¨］。ＳＷＩ可以作为颅内肿瘤显像的重要补充序 列。结合其他序列对肿瘤提供更全面、精确的信息¨“。 ５．脑外伤 脑外伤是否合并颅内出血对评估病情、判断预后和选择治 疗方法都有重要意义，由于出血病灶在常规ＭＲＩ图像上的表现 复杂多样，很容易漏诊小出血灶。ＳＷＩ在显示出血病灶方面有 明显优势。弥漫性轴索损伤是脑外伤中的一种特殊类型，是由 剪切力引起脑白质的弥漫损伤，通常伴有多发小出血灶，常规 ＭＲＩ图像显示病灶的效果欠佳，如果弥漫性轴索损伤伴有出 血，则预后更差。ＳＷＩ能清晰显示病灶的数目、大小和部位。
ｃｏｍａ
ｓｃａｌｅ，ＧＣＳ）的分值相关ｏ
例ＡＶＭ患者进行常规ＭＲＡ与ＳＷＩ的对比研究，结果ＳＷＩ发 现３个常规ＭＲＡ漏诊的病灶，显示引流静脉的效果明显优于 ＴＯＦ—ＭＲＡ，但是ＳＷＩ仅发现半数主要供血动脉，显示位于颅底 和曾经有出血病灶的边界欠佳。 ３．脑静脉（窦）血栓形成 ＳＷＩ对脑静脉（窦）血栓形成的诊断具有重要价值，尤其在 显示皮质静脉血栓方面具有优势。ｌｄｂａｉｈ等一１对３９例患者的 １１４次ＭＲ检查进行回顾性研究。结果ＳＷＩ和常规自旋回波Ｔ。 加权像在发生血栓的第ｌ一３天显示静脉窦和静脉内血栓的敏 感性分别为９０％和７ｌ％，显著高于Ｔ２＋加权像、ＦＬＡＩＲ及ＤＷＩ， 并且ＳＷＩ在发病第ｌ周之内的显示敏感度比较稳定。ＳＷＩ显 示皮质静脉血栓的敏感度明显高于常规ＭＲＩ和ＭＲＶ，而且可 以确定静脉性脑梗死伴发的出血。
磁共振磁敏感加权成像技术的临床价值
磁共振磁敏感加权成像技术的临床价值探讨摘要：swi作为一种新型无创的对磁化率因素极为敏感的mri检查技术，在许多疾病的诊断中发挥着重要作用。
对缺氧血、铁和钙等顺磁性物质具有极高敏感性的磁共振检查方法，在神经障碍性疾病领域得到了广泛使用。
关键词：磁共振成像临床价值一、磁敏感加权成像技术磁敏感加权成像（swi）技术作为一种新型的成像方法，更新了人们对某些血管性疾病检查手段的选择理念。
swi是一种以t2*加权梯度回波序列为序列基础，根据不同组织间的磁敏感性差异提供对比增强机制的新技术。
它采用3d梯度回波扫描、完全速度补偿、射频脉冲扰相等技术，与传统的t2加权像相比具有三维、高分辨率、高信噪比等特点。
同时，swi是对磁化率因素最为敏感的磁共振技术，是一种对缺氧血、血液制品、铁和钙等顺磁性物质具有极高敏感性的磁共振扫描方法。
swi着重强调的是不同组织和物质的磁敏感性差异，对静脉血管内的脱氧血和血管外的血液成分极其敏感，最初被称为高分辨率的血氧水平依赖的静脉造影术，在神经障碍性疾病领域得到了广泛使用。
swi是近年来发展起来的全新磁共振成像方法，与以往的t1或t2加权、质子密度成像方法不同，swi序列是利用不同组织间磁敏感性的差异产生图像对比的技术。
从技术角度来讲，其基础是t2*加权梯度回波序列。
不同于普通的磁共振成像技术，现有的磁共振扫描机尚不能直接得到swi图像，需要对使用t2*加权梯度回波序列扫描获得的幅值图像和相位图像，即swi原始图像进行在复数域中的幅值和相位图像重组；在k空间中，低通滤波消除相位图像中的磁场不均匀性伪影；制作相位蒙片并与幅值图像加权获得磁敏感加权图像，并通过最小密度投影显示连续血管层面的静脉血管结构。
因此，swi独特的数据采集和图像处理最终产生对比强烈的幅度图像，对静脉血液、出血和铁质沉积相当敏感。
二、磁敏感加权成像技术的临床应用2.1急性脑梗塞急性脑梗塞是一种极其凶险的疾病，起病急、致死致残率高，对于急性脑中风患者显示并定位动脉栓塞具有判断预后及指导治疗的重要意义。
SWI检查在脑梗死后遗症评估中的临床应用
新型影像学技术在后遗症评估中应用前景
多模态影像学技术
结合多种影像学技术（如PET-CT、SPECT-MRI等），提供更为全面、准确的脑梗死后遗 症评估信息。
人工智能辅助诊断
利用人工智能技术对影像学数据进行自动分析和处理，提高诊断准确性和效率。
功能影像学技术
如fMRI（功能磁共振成像）和DTI（扩散张量成像）等，能够评估脑梗死后脑功能和神经 纤维束的变化，为康复治疗和预后评估提供重要依据。
敏感性
SWI（磁敏感加权成像）对于微小出血和铁沉积等具有高度 敏感性，相比CT和常规MRI序列，能够更早地发现脑梗死 后的微出血和脑微血管病变。
分辨率
SWI具有更高的分辨率，能够清晰显示血管结构、微小出血 和钙化等，为脑梗死后遗症的评估提供更准确的信息。
安全性
SWI检查无需注射造影剂，避免了造影剂过敏和肾损伤等风 险，相比增强CT和MRI更为安全。
对操作者经验要求较高
虽然SWI技术本身较为成熟，但对操作者的经验 要求较高，需要熟练掌握扫描技巧和后处理技术 才能获得高质量的图像。
优缺点比较
优点
SWI具有高分辨率、高对比度、对静 脉血管和顺磁性物质敏感等优点，能 够清晰地显示脑静脉血管结构和检测 脑内微出血等病变。
缺点
SWI对运动伪影和磁场不均匀性较为 敏感，可能导致图像质量下降。此外 ，由于SWI图像的解读需要一定的经 验，因此可能存在一定的主观性。
03
SWI检查在脑梗死后遗症评估中 应用案例
案例一：患者基本情况介绍
年龄
65岁
病史
高血压、糖尿病、高脂血症多 年，左侧脑梗死病史1年
患者姓名
张三
性别
男
后遗症表现
磁敏感(SWI)在中枢神经系统的临床应用
临床应用
中枢神经系统
▪ 脑外伤 (trauma) ▪ 脑卒中 (stroke) ▪ 血管畸形（vessel malformation) ▪ 脑肿瘤 (tumors) ▪ 钙化显示(calcification)
SWI对脑外伤微出血灶的显示
胼胝 体损性微出血灶
SWI对钙化的显示
▪ 钙化在磁共振传统序列（SE T1, T2)上的信号多变
▪ 钙化在梯度回波(GRE)上显示为极低信号，与出血鉴 别困难。
▪ 铁为顺磁性(Paramagnetic)物质，钙化为反磁性 (Diamagnetic)物质，因此在相位图上，两者的信号 相反，所以可以被鉴别开来。
A. SWI
SWI序列采用完全流动补偿，三维、梯度回波序列。 参数如下：TR 34.0 ms，TE 20.0 ms，翻转角度15°， 带宽41.67 Hz，层厚2.0 mm，间距0，矩阵448×320。
同时加扫T1WI、T2WI、FLAIR、DWI常规序列。
后处理方法：在ADW4.5工作站利用软件，选择病变区进行 最小强度投影，多方位成像，选取最佳图像进行存储。
SWI在中枢神经系统的临床应 用
基本概念
磁化率(Susceptibility)：一种物质在外加磁场作用 下的磁化程度
磁敏感加权成像（Susceptibility Weighted Imaging, SWI）利用不同组织间磁化率的差异产生 图像对比的一种MRI新技术
基本概念
物质的磁化矢量（M）不仅有大小，还有方向，幅值 图（传统磁共振序列）显示的是信号的大小，相位 图则代表着由于局部磁化差异引起的信号方向改变
▪ 有研究提示脑内陈旧性出血灶的多少，或许 反映了卒中患者血管系统的脆弱性
▪ 通过检查患者脑内陈旧性脑微出血灶的数目， 来预测患者发生出血的可能性
磁敏感加权成像SWI序列原理及应用（一）
磁敏感加权成像SWI序列原理及应⽤（⼀）磁敏感加权成像SWI（Susceptibility-Weighted Imaging）是⼀种不同于常规的T1W，T2W，PDW等成像，⽽是利⽤组织间固有的磁敏感差异来获得图像对⽐的成像⽅式。
磁敏感加权成像利⽤磁共振相位图像作为Mask来增强组织间对⽐，经过20多年的临床使⽤，发现磁敏感加权成像在发现颅脑静脉畸形，脑微⼩出⾎，钙化等都具有⾮常重要的应⽤。
那么磁敏感加权成像是如何从常规的GRE序列演变发展成为能够识别组织间不同磁化率信息的SWI序列的呢？在进⾏磁敏感序列参数设定时需要注意什么？如何在磁敏感加权成像中鉴别出⾎和钙化？以及磁敏感加权成像图像的伪影及处理⽅案有什么？本⽂将逐⼀进⾏介绍。
⼀、磁敏感成像基本原理磁化率是组织的固有属性，通常我们使⽤Xm进⾏表⽰，不同组织与材料的磁化率差别⾮常⼤，为了描述⽅便，可以将组织或材料划分为逆磁性、顺磁性以及铁磁性三种不同的类型，其中逆磁性的组织或材料的磁化率Xm<0，常见的有铜、银、⽔以及304不锈钢等等，⽽铁、钴、镍等⾦属则为铁磁性材料，磁化率⾮常⾼。
当把具有⼀定磁化率的组织或材料放置于均匀的磁化环境中时，组织被均匀磁化形成磁偶极⼦，产⽣感应磁场，这种感应磁场不仅影响组织的内部，同时也影响着组织周边的外加磁化的均匀性。
对外加磁场的扰动的程度取决于组织的磁化率，形状和体积。
就扰相GRE序列来说，假如认定磁场均匀性以及梯度线性⾮常好时，使⽤⼀定的翻转⾓在TE 时刻采集获得的信号为：但是如果存在导致局部磁场不均匀的影响因素时，在TE时刻由于磁场不均匀导致横向磁矩的相位并没有聚相，⽽是存在⼀定的相位差，导致接收信号的降低。
这种信号的降低主要由两个参数决定，ΔB为磁场不均匀的参数，TE则为回波时间，磁场不均匀越厉害，相位差越明显，回波时间TE越长，相位差越明显，导致的信号降低越明显。
这两个参数都在磁敏感成像参数设定中有⾮常重要的意义。
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广东东莞长安新安医院放射科
李士光
A
1
GRE与SE序列比较
SE
在SE序列(SE-T1WI,FSET2WI)中，于90°的射频脉 冲后，间隔一定时间又施加 一个180°的聚焦脉冲，可消 除由于磁场不均匀性所致去 相位效应，产生T2弛豫信号 。
GRE
在GRE( T2*WI)序列中，并不使 用180°翻转脉冲，而采用一对 极性相反的去相位梯度磁场及 相位重聚梯度磁场，由梯度磁 场产生的相散效应，不能消除 由磁场不均匀性所致的去相位 效应。
▪ ＳＷＩ显示小静脉能力强，对静脉畸形，静 脉（窦）血栓的诊断有重要参考价值
▪ 缺点：3.0Ｔ磁共振有夸大病灶的效果，但对 任何微小病灶却具有重要意义
A
50
A
51
A
52
A
53
谢谢！
A
54
A
2
磁敏感加权成像(SWI) 原理
▪ 磁敏感加权成像 （Susceptibility Weighted Imaging，SWI） 是一种利用组织磁敏感性不 同而成像的新技术
▪ 采用全新的长回波时间，三 个方向均有流动补偿的梯度 回波（GRE）新序列
▪ 对局部磁场变化非常敏感，
在图像上显示为低信号
A
A
41
脑肿瘤并微量出血及病理血管
A
42
脑变性病:帕金森氏病
ＰＤ－黑质致密带和苍白球；ＭAＳＡ－壳核
43
脑变性病:肝豆状核变性
A
44
脑淀粉样变性伴皮层出血
A
45
脑淀粉样变性伴皮层出血
A
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脑淀粉样变性
A
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脑淀粉样变性
A
48
脑淀粉样变性
A
49
总结
▪ SWI比传统T2*WI诊断出血，淀粉样变性等病 变更敏感
3
引起磁场变化的原因
血液代谢产物
小静脉
A
铁沉积
4
SWI显示小静脉结构的原理
小静脉内含有脱氧血红 蛋白容易引起磁场的不 均匀性导致T2*WI时间 缩短和血管与周围组织 的相位差加大两种效应。
A
5
SWI与T2*WI扫描参数比较
T2*WI
SWI
TR/TE= 340/6.7ms FOV24×24,
NEX 2 矩阵 288×224 层厚 6.5 mm 层间隔 1.3 mm 扫描时间 3分20秒
A
16
亚急性期（6～15天）静脉窦血栓
A
17
慢性期（≥16天）静脉窦血栓
A
18
右侧横窦急性期血栓
A
19
脑静脉(窦)血栓形成
A
20
脑静脉(窦)血栓形成
A
21
脑微出血(CMB)-亚临床形态学改变
A
22
PRES
A
23
PRES（可逆性脑白质后部综合征）
A
24
脑外伤
A
25
脑外伤
A
26
脑外伤
TR/TE= 36/20ms FOV 24×24
NEX 0.8 矩阵 448×384 层厚 2 mm 层间隔 0 扫描时间 2分42秒
A
6
SWI与T2*WI比较的优势
SWI与T2*WI比较
T2*WI
二维 低分辨 厚层
SWI
三维 高分辨 薄层
A
7
SWI图像采集及后处理: 方法1
校准相位
Corrected Phase
SWI – Negative Mask
A
8
SWI图像采集及后处理: 方法2
插入位置
平面最厚部分
选择
A
9
磁敏感加权成像(SWI) 临床应用
1
脑血管病
2
脑外伤
3
脑血管畸形
4
脑肿瘤
5
变性病
A
10
急性期脑梗死
A
11
脑梗死后出血性转化
A
12
急性期脑出血
A
13
急性期脑出血
A
14
正常静脉窦
A
15
急性期（≤5天）静脉窦血栓
A
27
脑海绵状血管畸形
A
28
脑海绵状血管畸形
A
29
脑海绵状血管畸形
A
30
脑海绵状血管畸形
A
31
脑动静脉畸形
A
32
脑动静脉畸形
A
33
脑动静脉畸形
A
34
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
脑动静脉畸形
A
35
脑静脉发育畸形(静脉瘤)
A
36
脑静脉发育畸形(静脉瘤)
A
37
静脉异常
A
38
静脉异常
A
39
A
40
脑肿瘤并微量出血及病理血管