MR磁敏感加权成像在脑部疾病中的应用_刘道柱

1、MR 磁敏感加权成像在脑部疾病中的应用刘道柱1谢敏1陈东2张华3摘要目的评价磁共振磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging ,SWI在脑部疾病中的临床应用价值。方法收集脑部疾病82例,其中脑外伤25例,脑梗死20例,海绵状血管瘤8例,脑出血10例,小血管畸形3例,脑肿瘤5例,多发性硬化5例,脑部大片状钙化2例,血管性痴呆和淀粉样血管病3例,基底节矿物质、铁沉积1例,行常规T 1WI 、T 2WI 、DWI 、FLAIR 、SWI 序列及增强T 1WI 、MRA 。评价SWI 序列较其他序列对显示小的出血灶、小的静脉、含铁血黄素、矿物质等顺磁性物质的优越性。

2、结果在脑外伤,SWI 可以发现常规序列难以发现的更多的小出血灶。在早期脑梗塞,能提示与受累血管分布有关的区域可能处于危险之中及部分小出血灶,海绵状血管瘤能鉴别出血与血窦及发现更多的小出血灶。在脑出血,能提供出血受压周边脑组织的微量出血范围。在小血管畸形,能发现平扫不能发现的小静脉畸形及显示更多的细小的静脉向大静脉引流。脑肿瘤,SWI 显示小的引流静脉及病灶内的出血灶。多发性硬化,能提示与之相连静脉血管。脑部大片状钙化,能和出血明确区分。血管性痴呆和淀粉样血管病,可以发现弥漫分布的小出血灶。结论SWI 是显示低流量血管畸形、小的静脉结构、多发细小出血以及铁钙沉积十分敏感,可以作为MRI 的重要补

3、充。MR susceptibility weighted imaging SWI in brain diseases LIU Dao-zhu 1,XIE Min 1,CHEN Dong 2,et al.1.First People's Hos -pital of Jingdezhen City,Jingdezhen 333000;2.Affiliated Hospital of Guangdong Medical College of Radiology ,Zhanjiang 524000;3.Ruijin Hospital,Shanghai Jiaotong University R

4、adiology,Shanghai 200021,ChinaAbstractObjective To investigate the magnetic resonance susceptibility weighted imaging (susceptibility weighted imag -ing,SWIin brain diseases in the clinical application value.Methods 82cases with brain diseases,including brain trauma in 25cases,20cases of cerebral in

5、farction,8cases cavernous hemangioma,10cases of cerebral hemorrhage,small vascular malforma -tions 3cases,5cases of brain tumors,multiple sclerosis 5cases,brain department of a large sheet of calcification in 2cases,vas -cular dementia and starch-like disease 3cases,basal ganglia,minerals,iron depos

6、ition patients underwent conventional T 1WI,T 2WI,DWI,FLAIR,SWI sequence and enhanced T 1WI,MRA.Evaluation SWI sequence than the other sequences showed the su -periority of small foci of hemorrhage,small vein,hemosiderin,minerals and other paramagnetic substances.Results In traumatic brain injury,SW

7、I could be found in the conventional sequence more difficult to find a small hemorrhage.At an early stage of cere -bral infarction,prompts related to the affected blood vessel distribution area may be at risk and a small hemorrhage,cavernous he -mangioma can identify bleeding sinusoids and found mor

8、e small hemorrhage.Cerebral hemorrhage could provide a range of trace bleeding bleeding compression of the surrounding brain tissue.In small vascular malformations could not find plain small arteri -ovenous malformation and show more small veins to large veins draining.on brain tumors,SWI draining v

9、eins and small foci of种基因的表达和调控,是细胞激活的标志。目前已发现姜黄素对多种细胞NF-B 活性具有调节作用,Pan 等4研究发现,姜黄素可阻断NF-B 与一氧化氮合成酶的结合;姜黄素同时还抑制了由LPS 诱导产生的抑制-B 激酶-1(IKK1和抑制-B激酶-2(IKK2的活性。由此推测,姜黄素可能通过抑制IKK 活性而减低NF-B 活化,从而产生其抗炎、抗肿瘤活性。最近有学者发现姜黄素能抑制肿瘤坏死因子-诱导的人角质细胞株HaCaT 细胞NF-B 表达。我们也发现姜黄素能显著抑制银屑病皮损组织NF-B 的表达,故推测姜黄素对银屑病皮损的临床改善可能与抑制NF-B 的

10、表达有着密切的关系。参考文献1Pari L,Tewas D,Eckel J.Role of curcumin in health and disease.Arch Physiol Biochem,2008,114(2:127.2Pol A,Bercers M,Schalkwijk J.Comparision of antiliferative effects of experimental and estalished antipsoriatic drugs on human ker -atinocytes,using a simple 96-well-plate assay.In Vitro

11、 Cell Dev Biol Anim,2003,39(1-2:36.3Heng MC,Song MK,Harker J,et al.Drug-induced suppression of phosphorylase kinase activity correlates with resolution of psoriasis as assessed by clinical,histological and immunohistochemical pa -rameters.Br J Dermatol,2000,143(5:937.4Pan MH,Lin-Shiau SY,Lin JK.Comp

12、arative studies on the sup -pression of nitric oxide synthase by ouroumin and its hydrogenated metabolites through down regulation of Ikappa kinase and NFkappa activation in macrophages.Biochem Pharmacol,2000,60(11:1665.(收稿日期2012-10-18磁敏感加权成像(susceptibility weighted imag -ing ,SWI是近几年来发展起来的可以反映组织磁化属

13、性的新的对比增强技术,利用不同组织间磁敏感度的差异产生图像,常采用完全速度补偿的高分辨率3DT 梯度回波序列,清晰地显示脑内静脉血管,对含铁血黄素沉着、矿物质沉积等顺磁性物质非常敏感。本研究通过对脑血管畸形、脑梗死、脑挫伤、脑肿瘤等疾病在SWI 的影像表现分析,旨在探讨SWI 在脑部疾病中的应用价值。1资料与方法月行MRI 检查,经临床及影像检查证实的82例脑部疾病,女38例,男44例,年龄9-81岁,平均45岁。其中脑外伤25例,脑梗死20例,海绵状血管瘤8例,脑出血10例,小血管畸形3例,脑肿瘤5例,多发性硬化5例,脑部大片状钙化2例,血管性痴呆和淀粉样血管病3例,基底节矿物质、铁沉积1例

14、。临床表现复杂,与病变部位及病灶大小有关。超导型磁共振扫描仪,头部表面线圈。进行常规SE 序列、弥散序列成像(DWI、液体抑制反转恢复序列(fluid attenuated inversion recovery,FLAIR、3D-GRE SWI 扫描。扫描序列包括:常规SE T 1WI 及TSE T 2WI 轴位、冠状位或矢状位;DWI 、FLAIR 以及3D-GRE SWI 序列,其中20例行增强T 1WI 轴位、冠状位及矢状位扫描,10例行3D-TOF MRA 检查。扫描参数:SE T 1WI :TR 250ms,TE 2.46ms ;TSE T 2WI :TR 7950ms,TE 93m

15、s ;层厚5mm,层距0.5mm 。DWI :TR 3800ms,TE 91ms ;FLAIR :TR7000ms,TE 79.0ms,TI 2500ms 。3D-GR SWI 参数为:采用高分辨率3D 梯度回波序列,TR 28ms,TE20ms,FA 为25°,最小强度投影法(Min IP进行三维重建。2结果发现脑外伤25例,20例T 2WI 呈低等混杂信号,T 2WI 呈高信号。SWI 表现显示病变呈低信号出血灶,另外5例T 1WI 、T 2WI 、DWI 、FLAIR 序列均未见异常,SWI 序列见多处微量出血,剪切和弥漫性轴索损伤(DAI常规扫描很难发现病灶,而SWI 能发现

16、很小的出血病灶,SWI 对灰白之交界处的出血极其敏感。海绵状血管瘤8例,病变大部分在T 1WI 和T 2WI 呈混杂信号,其SWI 表现显示病变多发点片状出血灶及周边含铁血黄素环,均呈低信号。病变显示范围较T 2WI 明显增大,边界更清楚,并且在SWI 上多发现多个小出血灶。小血管畸形3例,1例T 1WI 和T 2WI 表现为部分呈流空信号,境界不清楚,SWI 看见几根较细的静脉向增粗的引流静脉集中汇聚,病变范围较T1WI 和T2WI 明显增大。另外2例,平扫及增强未见明显异常征象,SWI 上看见扭曲堆积静脉及“海蜇头”样低信号。脑梗死20例,行CT 和传统MRI 扫描、MRA 、DWI 和S

17、WI 扫描,其中9例SWI 显示有出血,常规MRI 及CT 仅2例显示出血。脑梗死溶栓治疗后,出血范围较常规MRI 明显增大,说明溶栓后常并发出血。脑出血10例,其中5例亚急性期脑出血者,图像表现为短T 1长T 2信号,5例慢性期脑出血者,图像表现为长T 1长T 2信号为主,有少量短T 1短T 2信号。SWI 以低信号为主,混杂少量高信号,所示出血区域均大于T 1WI 、T 2WI 序列,并且SWI 较T 1WI 、T 2WI 多发现出血灶。颅内肿瘤5例,其中2例脑膜瘤,2例胶质瘤,1例转移瘤。SWI 显示常规MRI 上未显示的内部出血及内部静脉引流血管。多发性硬化5例,T 1WI 呈低信号,

18、T 2WI 及DWI 、FLAIR 呈高信号,SWI 显示病灶与静脉血管相连及铁质沉积。血管性痴呆和淀粉样血管病3例,T 2WI 显示一些与CAA 相关的低信号灶,SWI 显示更多的低信号灶,分辨率更高的相位图,用来作者单位:1、333000景德镇,江西省景德镇市第一人民医院CTMRI 室;2、524000湛江,广东医学院附属医院放射科;3、200021上海,上海交通大学附属瑞金医院放射科hemorrhage in the lesion.Multiple sclerosis could prompt associated veins.Brain flaky calcification coul

19、d distinguish clearly bleeding.Vascular dementia and amyloid angiopathy,we could find a small hemorrhage diffuse distribution.Conclusion SWI low-flow vascular malformations,small venous structures,multiple small bleeding,as well as iron and calcium deposition sensitive pulse sequences can be used as

20、 an important supplement to conventional MRI sequences,used a strong basis for the diagnosis and differential diagnosis of diseases of the central nervous system.Key wordsMagnetic resonance imaging;SWI;Brain diseases增强局部含铁血黄素的累积效应。脑部大片状钙化2例,CTMRI常规序列难以鉴别,SWI相位图上钙化灶呈高信号。基底节矿物质、铁沉积1例,SWI 呈点样低信号。3讨论3.1

21、SWI技术原理及方法磁敏感加权成像(sus-ceptibility weighted imaging,SWI是利用不同组织间磁化率的差异产生图像对比。静脉中的去氧血红蛋白是顺磁性物质,而含有氧和血红蛋白的动脉以及绝大部分脑实质均属于抗磁性物质,在特定的磁共振序列(如重T2*梯度回波序列下,它们之间磁化率的差异将导致明显的信号差异,使得静脉成为区别于其他组织的明显低信号1。另外,由于磁化率不同,静脉和其他脑组织在主磁场下形成局部磁场的不同会引起频率的偏移并最终导致失相,这在相位图上可以得到反映。因此,相位图能增强静脉和其他组织的信号对比。除了静脉, SWI还对含铁血黄素、铁等顺磁性物质有高度的敏

22、感性,它能显示肿瘤内的小出血灶、外伤和卒中后常规磁共振成像不易发现的脑改变等2。SWI具有以下特点:高分辨率的三维梯度回波成像,在3个方向上的完全流动补偿,避免信号丢失;相位图通过滤波减少不必要的场效应;产生相位蒙片,利用相位蒙片对磁矩图进行增强处理,相对邻近层面进行最小强度投影;这种独特的数据采集和图像处理过程提高了磁矩图像的对比,对静脉畸形、出血和钙、铁沉积高度敏感3。本研究使用了3.0T的MR设备,提高了SNR、组织对比度、磁敏感度,而成像时间则缩短。在临床实践中,经常用最小强度投影来帮助显示扭曲的结构和显示血管系统的连续性,它还帮助区别不与主要静脉相邻的出现。3.2SWI技术在脑部疾病

23、诊断中的应用SWI对显示静脉、出血产物和铁沉积高度敏感。初步临床应用已显示在血管畸形、外伤、肿瘤、血管性疾病、神经变性疾病以及与铁沉积有关的疾病中的应用潜力。3.2.1血管畸形常规的MRI检查序列及MRA对较大和快流速血管结构的显示较为敏感和准确,而对慢流速和纤细血管结构的显示,其应用就受到很大限制。X线脑血管造影检查虽为脑血管畸形诊断的“金标准”4,但也不能发现某些隐匿性血管畸形,如海绵状血管瘤、毛细血管扩张症、血栓化的静脉畸形及血栓化的动静脉畸形等,从而导致误诊或漏诊。近年来,磁敏感加权成像(SWI这一新技术逐渐应用于临床,并显示出对缓慢血流的静脉性血管、微出血以及铁等顺磁性物质的诊断的独

24、特效果。SWI是一种利用不同组织间磁敏感性的差异产生图像对比的新技术,研究表明,它对血液代谢物、静脉结构及铁质沉积的显示非常敏感。脑血管畸形多为低流速的血管结构,而MRI和MRA 对高流速的血管结构敏感,对低流速血管显示能力有限。而SWI成像可显示低流速的静脉血流,所以SWI对检测静脉畸型高度敏感。SWI合并的相位信息提供改进的敏感性能发现传统T2WI成像无法显示的血管结构。海绵状血管瘤的SWI表现多为低信号影,这是SWI的成像原理所决定的;但是由于出血时间的不同,在低信号中会出现点状、条状或桑葚状高信号,周边环绕较宽的低信号,出现明显的“铁环征”,病灶范围较常规序列增大且清晰。静脉发育异常典

25、型MR表现为脑内圆形、条形流空信号,增强后显示“海蜇头”、“辐轮状”扩张的髓静脉和增粗的穿皮质静脉。SWI表现为“根须”状或“辐轮”状扩张的髓静脉和增粗的穿皮质静脉,呈明显低信号,边界清楚5。本组SWI显示静脉畸形的最小直径为0.04cm,对静脉、引流静脉的显示率明显高于常规序列。3.2.2脑外伤脑外伤(traumatic brain injury,TBI是一种常见的疾病,许多TBI患者在受损之后都出现过脑血流紊乱。TBI很难用传统的模型来定量分析,而SWI作为一种很好的成像方式可以被用来监控受损后动物的血氧功能以及血流量的改变。与传统的介入式脑静脉损伤和血流量减少的临床监控手段相比,SWI提

26、供了一种新颖安全和非介入式的手段来定量分析血氧含量和CBF的改变,并实现大脑外伤损害后血管结构的可视化。这对于脑外伤是否导致颅内出血,评估病情、判断预后和选择治疗方法都有重要意义。脑外伤是否合并颅内出血及神经轴索损伤对评估病情、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图像上表现复杂多样,很容易漏诊小出血灶。本组25例脑外伤患者,20例SWI较常规MRI多发现多处小出血灶。5例弥漫性轴索损伤, SWI能清晰显示病灶的数目、大小和部位,为临床提供更多的信息,指导临床积极治疗,提供有力依据。3.2.3脑血管病血管破裂红细胞溢出后,氧合血红蛋白首先转化为脱氧血红蛋白,进入慢性期后转

27、化为高铁血红蛋白及含铁血黄素,后3者均是顺磁性的,能使SWI信号减低6。本组10例脑出血,SWI 呈低高混杂信号,出血区域比常规MRI信号序列广。20例脑梗死患者,其中9例SWI显示有出血,常规MRI及CT显示2例出血,可能是由于缺血使小动脉管壁破坏,梗塞后如再通或侧枝循环建立,产生出血变化。SWI为临床提供更多的信息,减少治疗过程中并发症的发生。许多研究表明,SWI在诊断超早期脑实质出血梗死后出血性转化方面优于常规MRI和CT。此外,CT难以鉴别脑梗死动脉溶栓后颅内对比剂渗出与少量出血,而SWI可以将两者分开,从而指导抗凝治疗。3.2.4脑肿瘤磁敏感加权成像(SWI为改善肿瘤对比、提高对肿瘤

28、出血的发现开启新的大门,对于肿瘤的定性,部分依赖于对病灶的血管性行为的,可以从血管增生和微出血两个角度来观察。侵袭性肿瘤有血管增长迅速、多发微出血的倾向,因此,提高发现这些改变的能力能够有助于更好的评价肿瘤的性质,由于静脉血和出血产物的磁敏感性与正常组织不同,SWI对发现该类物质的敏感性提高了,SWI能更好的显示肿瘤的边界和瘤内出血以及引流静脉。脑肿瘤常规MRI平扫及增强显示的结构为肿瘤实质、坏死囊变、一定量出血和肿瘤边界,对肿瘤内部的微细结构无法鉴别。SWI的出现改善了图像的对比,可以检测到常规成像无法显示的肿瘤内部的静脉管系统和微量出血,是肿瘤成像的一种有用的补充序列。由于肿瘤生长依赖病理

29、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,因此应用SWI有助于肿瘤的分级7。本组1例转移瘤可见在较大的病灶内多发的出血灶,另外1例转移瘤及1例脑膜瘤均未能发现内部的出血或静脉血管。3.2.5多发性硬化通常用FLAIR和增强后T1来观察,现在的SWI研究不仅发现了某些病灶有静脉与之相连,同时还显示了某些有铁质沉积,对MS成像,SWI增加了至少7个新的观察点,具体如SWI所有病灶示:(1有血管与之相连;(2有低信号中心;(3FLAIR上未见;(4有铁质沉积;(5位于灰质之间;(6同样的病灶,FLAIR可以显示,然而SWI未见;(7还有基底节铁含量增加。3.2.6区别钙化和出血不论是CT还是MR上,钙化与出血都很难区分。在SWI上,钙的相位与出血或静脉的相位相反,在SWI相位图上,暗点认为是钙化,与此相反,相位图上的亮点则认为是静脉。3.2.7血管性痴呆和淀粉样血管病与传统的梯度回波T2加权像相比,SWI显示了更多病灶。并且SWI的相位图可用来增强局部含铁血黄素的累积效应。清楚显示了与VD&CAA相关的多发病灶的部位,且分辨率越高可显示越多病灶。常规T1WI、T2WI、DWI、FLAIR均呈脑白质变性信号改变,无1例出血表现,SWI见散在点片样低信号出血灶。3.2.8神经退行性疾病SWI对矿物质和铁沉积非常敏感,近来的研究表明铁的沉积与血管结构相关,