SWI、SWIplus、SWIplus_DB、QSM、uSwift(体部SWI)、STI(磁敏感张量成像。
SWI(Susceptibility Weighted Imaging),磁敏感加权成像,早在20世纪90年代就已经应用在磁共振成像中,当时主要用来进行静脉成像,至今该技术越来越完善,应用也不再局限于颅脑,体部磁敏感加权成像现在是比较热门的一个研究课题。
不同公司对磁敏感加权成像的命名也不同,联影与西门子都是叫做SWI,飞利浦叫做SWIp,这个p表示phase,代表这个序列采集了相位信息,而GE则叫做SWAN,T2*血管加权成像,T2-Star Weighted ANgiography。
接下来介绍一下SWI序列的特点:
①SWI是基于梯度回波序列的;
②SWI突出的是T2*对比;
③SWI是3D采集,减少了信号丢失的情况,且具有较高分辨率;
④SWI序列在层面方向、相位方向、读出方向均施加了完全的流动补偿;
⑤相位值与TE相关,目前临床大部分SWI序列都使用的单回波。
常规的磁共振成像,比如我们最熟悉的T1WI、T2WI、PDWI等传统图像,都只采集信号强度变化的数据,称之为信号强度图或者幅值图,而SWI序列则同时采集了幅值信息和相位信息。平时我们扫描SWI序列都会得到相位图、幅值图及SWI图,这里看到的相位图并非原始相位图,而是通过高通滤波进行处理过后的校正相位图。
磁共振相位图(左为原始相位图右为高通滤波处理后校正相位图)
虽然很多数据处理的流程现在软件都会帮我们处理好,但至少我们要知道这个东西是什么,是怎们来的,知其然然后知其所以然。得到校正后的相位图,将其作为相位加权因子与幅值图进行叠加处理,最终才得到了SWI图,而我们需要将SWI图进行最小信号投影MinP,得到静脉显示良好的后处理图。当然现在联影的设备都不需要做任何后处理,扫描完成后直接给出相位图、幅值图、SWI图、MinP图。
1.5T磁共振SWI图像
3.0T磁共振SWI图像
校正后的相位图反映了组织的顺/逆磁性,可以帮助诊断医生鉴别出血灶及钙化,这时候就需要用到左右手坐标系,不同的公司采用了不同的坐标系,所以我们需要根据设备的不同使用相应坐标系进行诊断,不然很容易出现误诊。
联影、飞利浦、GE采用的都是右手坐标系,也就是逆磁效应的钙化在相位图上呈高信号,而顺磁性的出血灶在相位图上呈低信号;西门子、佳能则使用的左手坐标系,逆磁效应的钙化在相位图上呈低信号,而顺磁性的出血灶在相位图上呈高信号。
SWI图及相位图结合诊断为松果体钙化(右手坐标系)
SWI图及相位图结合诊断为微出血(右手坐标系)
SWI为场强依赖技术,按道理来说场强越高图像质量越好,对于有不同场强设备的科室来说,可以根据具体的情况及需求来进行选择,1.5T的信噪比及分辨率没有3.0T那么高,但假如患者有无法取下的假牙,1.5T的磁敏感伪影则会比3.0T小一些。
SWI 3.0T假牙引起的磁敏感伪影
当然,权衡利弊后选择了不同场强后的SWI序列参数也会有所差异,1.5T场强较低,为了突出强调组织间的T2*对比,需要将TE设置长一些,约在30~50ms的范围;3.0T场强较高,磁敏感效应更明显,信噪比与分辨率较1.5T都要高,可以将TE设置短一些,约在10~20ms的范围,同时还可以缩短TR达到减少扫描时间的目的。
1.5T磁共振SWI序列TE选择
3.0T磁共振SWI序列TE选择
SWI序列扫描方位基本以横断面为主,特殊部位如丘脑底核则可以采用冠状位扫描,范围一般都是包括全脑,如有特殊要求可以对目标部位进行薄层靶扫描,确保足够的空间分辨率。
SWI序列常规定位十分简单,与颅脑轴位一致就可以了,层厚的选择综合病变、扫描时间等因素,一般2~3mm或1~1.5mm的薄层扫描,甚至可以在1mm以下,具体场景具体要求。我们可以通过插值处理,在不增加扫描时间的同时重建出薄层图像。
SWI序列常规定位
SWI在颅内应用相当广泛,可诊断脑血管畸形、显示急性脑梗死血栓、各类脑肿瘤的鉴别、微出血及钙化的鉴别、观察不同神经退行性疾病的铁沉积模式等。
swiplus
目前临床工作中应用的大多都是单回波SWI序列,我们还可采用多回波进行扫描,联影的多回波磁敏感成像序列叫做swiplus,能同时使用数个回波进行SWI成像。多回波相较于单回波,首先信噪比更高,其次选择更广泛,可以根据不同需要选择不同TE的图像进行后处理。
wi plus序列回波数选择
多回波SWI扫描完成后,我们可以选择长TE数据进行最小信号投影MinP处理显示小静脉,选择短TE数据进行最大信号投影MIP处理显示颅内动脉。
swiplus序列短TE数据重建颅内动脉
联影在swiplus的基础上还延伸出了黑血成像,swiplus_db序列,相较于常规SWI序列对小血管的显示更佳。
swiplus_db序列图像
QSM(Quantitative Susceptibility Mapping)
常规SWI已经能满足临床大部分需求了,但仍是在定性层面,且存在blooming效应,又叫高光溢出效应或晕染效应,导致相位偏移造成诊断结果不准确等局限性,在此基础上出现了QSM,定量磁化率图谱。
SWI与QSM数据采集方式一致,后处理方式不一样,QSM需要多回波进行复杂的去卷积处理,仅反映相位信息,鉴别顺磁性、逆磁性物质效果较于SWI更佳。
QSM后处理需要三步,第一步原始相位图解开相位缠绕,第二步去除背景,第三步通过磁化率反演算得到QSM。
QSM可应用于多发性硬化、脑出血量的测定、顺/逆磁性物质的鉴别、神经退行性疾病铁沉积定量、丘脑底核的定位等。
联影除了可以扫描单独的QSM序列,还可以通过swiplus序列、MTP序列重建出来,且后处理简单便捷。
QSM序列图像
uSwift(UIH Susceptibility Weighted Imaging with Fast Technique)
联影快速磁化率加权成像技术,在梯度回波基础上增加了流动补偿梯度,然后施加一个较长的TE,在图像上形成较大的相位差异从而得到较强对比的SWI,可应用于腹部诊断肝硬化高铁再生结节,应用于盆腔可鉴别前列腺出血及钙化,以上均为应用举例,uSwift的应用远不止这些。
uSwift序列肝脏图像
uSwift序列盆腔图像
STI(Susceptibility Weighted Imaging )
磁敏感张量成像,QSM技术的拓展,下一步磁敏感技术的发展方向。利用脑白质磁化率各向异性的特征,从梯度回波信号相位信息中提取白质纤维束走向和髓鞘形成的信息。
STI除了应用在脑白质中外,还可以应用于心肌纤维、颈动脉内膜胶原纤维、关节软骨等。目前STI仍在科研阶段,且大部分受试者为小动物及标本,在人体应用受多种限制且图像质量并不稳定,相信该技术在不久的未来一定会发展成熟。
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