磁敏感加权成像(SWI) 原理及临床应用
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新生儿颅脑疾病的磁敏感加权成像
磁敏感加权成像(SWI) 原理
• 磁敏感加权成像 （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
引起磁场变化的原因
血液代谢产物
小静脉
铁沉积
SWI显示小静脉结构的原理
效地对疾病作出全面的评估。
谢 谢！
大，容易产生磁化率伪影，会影响邻近部位病灶的检出。
3、对于病变全面信息的显示，如水肿、脑缺血以及肿瘤 的血供情况等，还需综合常规MRI平扫及增强检查。
综上所述，SWI序列在多种儿童颅脑疾病的诊断中得到 良好应用； 具有较高的病变-背景对比度，并在显示出血性病灶及 隐匿性血管疾病方面具有明显优势，结合常规序列能够更有
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。
SWI成像特点
•
•
三维成像、高分辨率、高信噪比；
采用了相位蒙片、邻近层面的最小密度投影等图像 后处理技术。
•
•
对血流缓慢的静脉系统、血液代谢产物以及铁沉积 有很高的敏感性；
动脉呈高信号，静脉为低信号。
两者使血管脆性增加、小动脉痉挛、破裂或出血。
HIE病程中伴有的出血性改变，可出现脑实质内、室管膜 下、蛛网膜下腔及脑室内出血。 足月儿HIE脑室内出血主要来自脉络丛及丘脑。 早产儿室管膜下原生基质毛细血管壁薄，易发生出血， 当血肿穿破室管膜可致脑室内出血。
SWI与常规MRI序列对33例新生儿颅内出血灶检出率的比较
图片来源于滨州医学院附属医院影像科
女，7天，33+6w早产。右侧侧脑室室管膜下少量出血。 ａ）SWI序列显示右侧侧脑室室管膜下类圆形低信号； ｂ）T1WI显示相应区域见稍高信号影。
磁敏感加权成像SWI
原始数据有两组,同时得到强度图像 （Magnitude image）和相位图像(Phase image). 在强度图像的后处理中使用相位蒙掩 （phase mask）技术提高对磁敏感效应 物质的显示，使其在SWI图像相位对 比明显增强
磁敏感效应较强的物质 主要包括去氧血红蛋白、正铁血 红蛋白、含铁血黄素、铁沉积（铁 蛋白）以及钙沉积等，引起空间相 位的改变，这些物质在SWI图像上呈 显著的低信号改变
SWI 临床应用
小血管尤其脑小静脉成像 隐匿的血管疾病：海绵状血管瘤，血管 畸形,毛细血管扩张症 脑微小出血 血管性痴呆和淀粉样脑血管病 基底节的矿物质铁、钙显示及定量分析 肿瘤内血管及微出血显示 神经系统变性病辅助诊断
脑部微血管病变
SWI显示基底节区及皮层下多发细小出出血及内部静脉血管结构及小 出血灶
脑部矿物质沉积及变性病的应用
肝豆状核变性 帕金森氏综合征 老年性痴呆症
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
磁敏感加权成像 SWI
山东大学齐鲁医院神经内科
原理
磁敏感加权成像（Susceptibility Weighted Imaging，SWI）。利用不同组织间磁敏 感度的差异产生图像对比 SWI采用完全速度补偿，三维，射频脉 冲扰相，高分辨率，3D梯度回波扫描 由E.M.Haacke博士及其团队开发，2002 年在美国获得技术专利
《SWI序列应用》PPT课件
--精品--
病例一 梗塞后出血
SWI
CT
病例二 区分基底节区出血与钙化--精品--
--精品-- 病例三 超急性—急性期出血
DWI
--精品--
ADC
相位图
--精品--
MIP SWI
T2WI
FLAIR
--精品--
SWI
病例四 陈旧性渗血性脑梗塞
临床应用
❖ 5 、对于肿瘤是否合并出血的显示
--精品--
--精品--
临床应用
❖ 1、脑外伤的显示 病例一 -脑-精品白-- 质剪切伤
CT
T2WI
SWI
病例二： 蛛网膜下腔出血
--精品--
--精品--
病例三： 超急性-急性期 硬膜下出血
--精品--
病例四： 外伤后昏迷， 现感觉头疼、头蒙
--精品--
--精品--
--精品--
脑挫裂伤
临床应用 ❖ 1 、脑部静脉血管特别是小血管的显示
--精品--
二、临床应用 ❖ 一）对于出血中的脱氧血红蛋白、含铁血黄
素成分极其敏感，能够提供出血、动静脉畸 形，静脉性血管畸形及铁沉积的确切信息。
--精品--
SWI的临床应用
❖ 外伤性脑损伤 ❖ 脑血管疾病 ❖ 血管畸形 ❖ 脑肿瘤 ❖ 神经退行性疾病 ❖ Sturge-Weber综合征 ❖ 脊髓病变
临床应用
❖ 6 、神经退行性变疾病显示
--精品--
AD患者
T2WI
病例：男，84岁，记忆力减退
--精品--
T1WI
--精品--
FALIR
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DWI
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ADC
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病例一 梗塞后出血
SWI
CT
病例二 区分基底节区出血与钙化--精品--
--精品-- 病例三 超急性—急性期出血
DWI
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ADC
相位图
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MIP SWI
T2WI
FLAIR
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SWI
病例四 陈旧性渗血性脑梗塞
临床应用
❖ 5 、对于肿瘤是否合并出血的显示
--精品--
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临床应用
❖ 1、脑外伤的显示 病例一 -脑-精品白-- 质剪切伤
CT
T2WI
SWI
病例二： 蛛网膜下腔出血
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病例三： 超急性-急性期 硬膜下出血
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病例四： 外伤后昏迷， 现感觉头疼、头蒙
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脑挫裂伤
临床应用 ❖ 1 、脑部静脉血管特别是小血管的显示
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二、临床应用 ❖ 一）对于出血中的脱氧血红蛋白、含铁血黄
素成分极其敏感，能够提供出血、动静脉畸 形，静脉性血管畸形及铁沉积的确切信息。
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SWI的临床应用
❖ 外伤性脑损伤 ❖ 脑血管疾病 ❖ 血管畸形 ❖ 脑肿瘤 ❖ 神经退行性疾病 ❖ Sturge-Weber综合征 ❖ 脊髓病变
临床应用
❖ 6 、神经退行性变疾病显示
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AD患者
T2WI
病例：男，84岁，记忆力减退
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T1WI
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FALIR
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DWI
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ADC
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磁敏感加权成像临床应用
与传统GRE-T2*WI比较SWI具有：薄层扫描、 三维成像、高分辨率、高信噪比等特点，脑内 细微结构显示更加清晰。
SWI在中枢神经系统的临床应用
根据不同的磁敏感性物质将疾病归类如下： 去氧血红蛋白：血管畸形，外伤出血，脑肿瘤 非血红素铁：神经退行性病变 钙化：病理性钙化，脑肿瘤
传统的增强T1WI肿瘤呈一片弥漫增强，而SWI则能显 示常规平扫和增强扫描Tl加权像所遗漏的出血和引流 静脉。
最近研究表明，SWI显示肿瘤内磁敏感信号与 肿瘤病理分级正相关。SWI有望成为一项无创 的术前脑肿瘤分级技术，指导临床治疗。
钙化
钙化在CT上常常表现为高密度，在普通T1WI 和T2WI表现并无特异性，在T1WI上可表现为 低、等、高信号，在T2WI上表现为低、等信 号。
要获得SWI图像，需要对原始幅值图和相位图进行以 下处理：首先利用高通量 hamming窗滤波器对原始相 位图像进行过滤，以减少由空气一 组织交界面和背景 磁场不均匀所引起的失真伪影，并生成一种新的校正 相位图。其次利用校正相位图创建相位蒙片，抑制具 有一定相位值的体素。再与幅值图叠加获得SWI图， 提高各组织间的对比度。最后应用最小密度投影，将 表现为低信号的血管连续化。
正常人脑内铁
正常人铁含量VS年龄
MS-年龄匹配的对照组
MS患者
脑肿瘤
肿瘤的定性，部分是依赖于对病灶的血管性行为，包 括血管增生和微出血两个方面。肿瘤由低级别向高级 别转变多伴随着肿瘤血管的增生。
静脉血和出血产物的磁敏感性与正常组织不同，而 SWI恰巧对发现该类物质的敏感性很高，所以能更好 地显示肿瘤边界，内部结构、发现肿瘤出血。
SWI静脉成像原理
静脉血的主要成分为顺磁性的去氧血红蛋白， 动脉血则是反磁性的氧合血红蛋白，它们之问 的磁敏感性差异导致两种血管信号强度的不同， 使静脉能独立于动脉清晰成像。
医学影像新技术介绍(二)——SWI课件
2.1 SWI对脑血管畸形的诊断
2.1.1 血管畸形 ➢TOF-MRA和PC-MRA依赖于血液的流动效应, CE-MRA能提高对小血管的分辨力,受体素块较大 所致部分容积效应的影响,难显示细小血管。 ➢隐匿型静脉疾病( 如海绵状血管瘤、静脉血管瘤、 毛细血管扩张等) 有时即使用对比剂也较难发现。 这类血管畸形的特点是血流缓慢。
像基础。
➢第二种效应为静脉内容积磁化率引起血管内 质子的频移,使静脉血与周围组织之间产生相 位差,选择适当的回波时间(例如在1.5T的MR 仪上可选择TE40ms) 可以使体素内静脉与周围 组织的信号差达到最大,从而减少部分容积效 应的影响,清晰显示细小静脉。
➢再通过后处理, 使用相位图与强度图相乘最终 获得磁敏感影像。一般进行3~5次相乘, 以提高 影像的对比。使用最小强度投影可获得静脉影像。 ➢根据SWI原理,只要组织间存在磁化率差异, 理 论上即可以通过SWI显示出组织对比。
➢SWI可以将二者区分开来,判断此类病人以及 将要或已接受抗凝或抗血小板治疗的病人是否 存在出血, 对于治疗方案的选择非常重要。 ➢SWI对脑静脉血栓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。
2.3 SWI对脑肿瘤的诊断
➢目前临床应用的各种MRI脉冲序列都很难显 示肿瘤的内部结构,而SWI可以发现肿瘤内部 的出血和静脉结构。
脑膜瘤
脑弥漫大B细胞性淋巴瘤
肺癌脑转移
➢肿瘤生长依赖病理血管形成,恶性肿瘤通常 具有快速增长的血管结构和多发微量出血。 ➢SWI有助于确定肿瘤良恶性以及恶性程度的 分级。
➢增强T1WI和Байду номын сангаасWI对病灶的显示有显著差别。 ➢前者主要显示肿瘤内部结构的坏死,囊变等成 份。
磁敏感加权成像技术原理及临床应用进展
４．脑肿瘤
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。
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。
磁敏感加权成像原理及临床应用
与血浆之间的容积磁化率差别,使动-静脉
的T2*时间差异加大。
例如1.5T MRI动脉血的T2*大约为200ms,氧 饱和量为70%的静脉血的T2*约为100ms。
应用适当时间的TE脉冲序列就可以将动-静
脉区分开来, 脱氧血红蛋白便成为一种内 源性对比剂使静脉显影。 T2*的缩短导致信号的降低,成为SWI的首要 成像基础。
非血红素铁和钙及其磁敏感效应
• 人体内除了血红蛋白外, 非含铁血红素铁(如铁蛋 白、转铁蛋白和钙等)也可以影响组织的磁敏感效 应。
• 颅内非含铁血红素铁主要以顺磁性的铁蛋白形式
存在, 因而, SWI的相位信息可以反映脑内铁的分
布特点以及神经退行性疾病时的脑铁异常沉积。
静脉结构显像
含脱氧血红蛋白的静脉血引起磁场的不均 匀性导致：T2*时间缩短和血管与周围组织 的相位差加大等两种效应。 第一个效应是指含脱氧血红蛋白的红细胞
顺磁性和反磁性物质,均可使局部磁场发生
改变而引起质子去相位,去相位程度的强弱
仅取决于像素内磁场变化的大小。
• 顺磁性物质起局部磁场不均匀, 导致质子 自旋快速失相位。结果造成局部组织T2* 缩短、信号降低。
• 含70%去氧血红蛋白的静脉血引起磁场的不 均匀性导致：T2*时间缩短和血管与周围组 织的磁化率差异引起的相位差加大两种效 应。
示病灶的界线, 且能提供更详细的信息, 显示出
更多的病灶。
目前该技术似乎是唯一可以精确显示非出血性海
绵状血管瘤以及毛细血管扩张的方法。
海绵状血管瘤
局限性
• 显示供血动脉差。 • 对接近颅骨的病灶, 由于气体与组织界面 间的磁敏感性, 应用受到一定的限制。 • 有时很难显示病灶的实际大小
SWI图像评估中枢神经系统感染的临床应用
等。
06
总结与展望
SWI在中枢神经系统感染诊断中价值总结
高敏感性
SWI能够检测到微小的出血和铁沉积，对于早期诊断 中枢神经系统感染具有重要意义。
高特异性
SWI可以区分不同类型的感染，如病毒性脑炎、细菌 性脑膜炎等，有助于指导临床治疗。
无创性检查
SWI作为一种无创性检查方法，无需注射造影剂，对 患者无辐射损伤，可重复性好。
分类
根据感染部位可分为脑炎、脑膜炎和 脊髓炎；根据感染方式和病原体可分 为病毒性感染、细菌性感染、真菌性 感染、寄生虫感染等。
临床表现与诊断依据
临床表现
中枢神经系统感染临床表现多样，包括发热、头痛、呕吐、意识障碍、癫痫发作、局灶性神经功能缺 损等。
诊断依据
结合患者病史、临床表现、体格检查及相关辅助检查（如脑脊液检查、影像学检查等）进行综合判断 。
3
提供独特的诊断信息
SWI图像能够提供独特的诊断信息，如静脉血管 结构、脑微出血、铁沉积等，为临床诊断和治疗 提供重要依据。
适用范围与局限性
适用范围
SWI适用于中枢神经系统感染、脑血管疾病、脑肿瘤、脑外伤等多种疾病的诊断和鉴别诊断。特别是在中枢神经 系统感染中，SWI能够早期发现微出血、静脉血栓形成等病变，为临床诊断和治疗提供重要帮助。
SWI评估治疗效果准确性
病灶变化
通过对比治疗前后SWI图像，可以直观地观察病灶的大小、形态 和信号强度的变化，从而评估治疗效果。
炎症反应改善
SWI能够反映中枢神经系统感染患者治疗后的炎症反应改善情况 ，如脑水肿的减轻、静脉回流的改善等。
并发症监测
SWI还能够及时发现并监测治疗过程中的并发症，如脑出血、脑 梗死等，为临床调整治疗方案提供参考。
06
总结与展望
SWI在中枢神经系统感染诊断中价值总结
高敏感性
SWI能够检测到微小的出血和铁沉积，对于早期诊断 中枢神经系统感染具有重要意义。
高特异性
SWI可以区分不同类型的感染，如病毒性脑炎、细菌 性脑膜炎等，有助于指导临床治疗。
无创性检查
SWI作为一种无创性检查方法，无需注射造影剂，对 患者无辐射损伤，可重复性好。
分类
根据感染部位可分为脑炎、脑膜炎和 脊髓炎；根据感染方式和病原体可分 为病毒性感染、细菌性感染、真菌性 感染、寄生虫感染等。
临床表现与诊断依据
临床表现
中枢神经系统感染临床表现多样，包括发热、头痛、呕吐、意识障碍、癫痫发作、局灶性神经功能缺 损等。
诊断依据
结合患者病史、临床表现、体格检查及相关辅助检查（如脑脊液检查、影像学检查等）进行综合判断 。
3
提供独特的诊断信息
SWI图像能够提供独特的诊断信息，如静脉血管 结构、脑微出血、铁沉积等，为临床诊断和治疗 提供重要依据。
适用范围与局限性
适用范围
SWI适用于中枢神经系统感染、脑血管疾病、脑肿瘤、脑外伤等多种疾病的诊断和鉴别诊断。特别是在中枢神经 系统感染中，SWI能够早期发现微出血、静脉血栓形成等病变，为临床诊断和治疗提供重要帮助。
SWI评估治疗效果准确性
病灶变化
通过对比治疗前后SWI图像，可以直观地观察病灶的大小、形态 和信号强度的变化，从而评估治疗效果。
炎症反应改善
SWI能够反映中枢神经系统感染患者治疗后的炎症反应改善情况 ，如脑水肿的减轻、静脉回流的改善等。
并发症监测
SWI还能够及时发现并监测治疗过程中的并发症，如脑出血、脑 梗死等，为临床调整治疗方案提供参考。