本文原载于《中华神经外科杂志》2017年第2期
磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging, SWI)是近年来新开发的磁共振对比增强成像技术，最早由Haacke等[1]于1997年发明，最初称作'高分辨率血氧水平依赖静脉成像' ，因能反映更多关于物质磁敏信息，2004年被改称为'磁敏感加权成像' [2]。近年来，经过高场磁共振仪的应用及相关技术的不断改进，其临床应用范围得到了扩展。SWI主要应用于脑内微出血及微小静脉的显示[3,4]，补充了既往影像中对微静脉显示的不足，在此基础上国内外研究逐渐关注SWI在颅内肿瘤中的应用。
SWI以T2*加权梯度回波作为序列基础，通过梯度场的切换，使磁场的不均匀性暂时增加，加速了质子失相位，分别采集强度数据(magnitude data)和相位数据(phase data)，然后进行数据的后处理，对相位数据进行高通滤波，形成校正图像，用校正的相位图像作为相位加权因子，叠加在强度数据上，最终形成SWI图像[2]。因此，SWI对磁场的不均匀性特别敏感，容易检出能够造成局部磁场不均匀的物质。目前认为，引起磁敏感效应的主要因素有静脉、出血、铁沉积及钙化4种，故SWI能清晰地显示脑内静脉系统、出血产物(含铁血黄素)沉着、钙及铁等矿物质沉积。SWI影像包括磁矩图、相位图、最小强度投影图及磁敏感图4组图像[2]。
已有研究证实，SWI能较好地显示颅内肿瘤实体内的血管、微小出血[3,5,6]，由此SWI在颅内肿瘤的良恶性判断、鉴别诊断及治疗应答方面有参考价值。
1．颅内肿瘤良恶性分级：
WHO分级不同的颅内肿瘤的临床疗效差异较大，术前分级评估对制定合理的治疗方案、评价预后有一定的指导作用。肿瘤实体内血管及微出血是肿瘤病理学检查中的参考指标。Folkman[7]的研究表明，新生血管在肿瘤的生长和扩散中发挥核心作用，特别是对少突胶质细胞瘤和胶质母细胞瘤等实体肿瘤。肿瘤新生血管的血管壁不成熟、内皮细胞间隙增加，不同于正常的血管，更容易'渗漏' ，导致瘤周水肿、周围组织及瘤内出血。肿瘤的恶性程度越高，往往新生肿瘤血管越多，新生血管容易'渗漏' ，导致恶性肿瘤易合并出血。目前，国内外评估颅内肿瘤分级的临床方法主要有肿瘤内磁敏感信号(intratumoral susceptibility signals，ITSSs)半定量分析[8,9,10]、低信号比[11]、计算机碎片分析法[12]。(1)ITSS：指血红蛋白产物、静脉、钙化等磁敏感物质在磁敏感图上呈现的低信号。已有相关研究采用ITSS的半定量分析法评估肿瘤，提示高级别肿瘤内部的出血及微血管数目显著大于低级别肿瘤[8,9,10]。但该方法属半定量颅内肿瘤分级的方法，受评估者的主观因素影响。(2)低信号比：Hori等[11]采用SWI上低信号比(低信号/瘤体大小)对颅内肿瘤进行分级，结果显示，低信号比与WHO关于颅内肿瘤的分级吻合度良好，WHO Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤低信号比明显高于Ⅰ、Ⅱ级胶质瘤。此法亦是半定量分析法。(3)计算机碎片分析法：Di Ieva等[12]应用基于碎片的计算机分析方法对胶质瘤进行分级，肿瘤内微出血和肿瘤脉管系统的SWI不规则低信号由计算机几何化定量碎片分析，结果显示，SWI低信号三维碎片(fractal dimension of the intratumoral SWI pattern，FDSWI)的数值随着胶质瘤级别升高而增加。碎片法为完全定量的分级方法，受外在因素影响小，结果相对客观，明显优于上述2种方法。
2．辅助颅内肿瘤的鉴别诊断：
当采用常规影像学检查难以诊断一些颅内肿瘤或颅内疾病时，结合SWI可能有助于鉴别诊断。Kim等[13]指出，常规MRI辅以SWI可提高颅内单发占位病变诊断的准确率。
高级别胶质瘤、转移瘤及原发性中枢神经系统淋巴瘤(primary central nervous system lymphomas，PCNSLs)多为侵袭性生长，在常规MRI上表现某些相似的影像学特征，难以鉴别，辅以SWI则可以有效区分。Ding等[14]报道，与PCNSLs比较，高级别胶质瘤、转移瘤瘤内出血的发生率高，肿瘤内的血管也多，因而提出瘤内血管量是鉴别PCNSLs与高级别胶质瘤及转移瘤的参考指标。Frank等[15]也发现，常规的脑血管造影中，PCNSLs常表现为缺乏血管的占位性病变，也佐证了这一点。Ding等[14]认为，ITSS在高级别胶质瘤、转移瘤间的鉴别没有意义；相反，Kim等[13]主张，当瘤内点状或线形ITSS量≥11时，相比单发颅内转移瘤，诊断多形性胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme，GBM)的可能性更大。
另外，SWI可辅助鉴别脑脓肿和坏死性GBM，SWI双重低信号环(表现为外面一个低信号环和里面一个相对于病变腔的高信号环，而病变腔为低信号，所以形成的双圈低信号影像学表现)是具有影像学特征的鉴别标志，其中脑脓肿可见此信号环(阳性率为75%，9/12)，而GBM则无[16]。
鉴于SWI在显示颅内肿瘤实体血管、出血方面的优势，其对常规MRI序列能起补充作用，两者结合对肿瘤鉴别诊断更有意义。
3．辅助颅内转移瘤的检出及对原发病灶的鉴别：
(1)辅助颅内转移瘤的检出：原发肿瘤脑转移的特点[17]：①病灶为多发性；②多位于皮质或皮质下(皮质及皮质下区为血管末梢，转移灶易停留)；③瘤周水肿范围与瘤体大小不成比例(小病灶大水肿)；④脑转移瘤多破坏血－脑屏障，并形成较多的新生血管；⑤脑转移瘤常合并出血。后两者为SWI能有效检出脑转移瘤的重要因素。Park等[18]报道，常规MRI序列结合SWI序列可以提高脑转移瘤的检出率。MRI增强扫描被认为是目前检出脑转移瘤的较优序列。易自生等[17]报道，对于较大的合并出血的转移瘤，SWI与MRI增强扫描对病灶的检出率无明显差异；而对于小于2.0 mm、合并出血的转移瘤，SWI检出病灶的能力明显优于MRI增强扫描；但是对于无合并出血或瘤内静脉缺乏的脑转移瘤，SWI检出病灶的能力较MRI增强扫描差。(2)原发病灶的鉴别：Radbruch等[19]利用百分比定量法(percentagewise quantification of ITSS，PQ)鉴别不同原发灶的脑转移瘤，临床证实，SWI对恶性黑色素瘤脑转移诊断的特异性高，而对乳腺癌与肺癌脑转移的特异性相对较差。PQ法与低信号比法的区别是前者为定量分析方法，借助软件将SWI序列与MRI增强序列匹配对应，再用计算机评估ITSS在对应MRI增强序列上占病灶的百分比，而低信号比方法为半定量分析方法[11]，由评估者肉眼评价ITSS占SWI上显示病灶的面积比例。但PQ法相比于计算机碎片法[12]，只利用了病灶中点状或线状低信号量的特征，忽略了这些低信号的分布及形态学特征，得出结果的可信度会受到质疑。
4．评估颅内肿瘤对放化疗、抗血管生成药物的应答及预后：
Lupo等[20]指出，SWI上低信号定量百分比值(percentage of amount of hypointense signal on SWI, SWI-h)是能较好地区分颅内肿瘤早期进展还是长期生存的指标，其中SWI-h值≥38%的颅内肿瘤患者比SWI-h值<38%者更容易从综合治疗(放、化疗及抗血管生成药物)中受益，SWI-h%值越高，综合治疗效果越好。Di Ieva等[4]采用计算机碎片分析法监测颅内肿瘤患者对贝伐单抗(血管生成抑制剂)的应答情况，但样本量少。对SWI上肿瘤呈较大区域的低信号者预后较好的可能机制有2种解释：(1)肿瘤在SWI上低信号区域面积越大，其异常受损血管越多，抗血管生成剂(使现有的异常血管正常化)通过修剪过多异常血管、减少肿瘤氧供及增强其他化疗药物转运，给患者带来更好的治疗效果和预后；(2)SWI上的低信号显示的是瘤内慢性出血，瘤内慢性出血越多提示肿瘤越不活跃，而肿瘤不活跃者的生存期及预后明显好于肿瘤增生活跃的患者[20]。Batchelor等[21]和Jain[22]的研究结果表明，采用抗血管生成剂治疗的患者，血管的大小和整体渗透性均降低，血管向正常化过渡，支持了第1种解释。第2种解释与目前绝大多数研究的观点相反[8,9,10,11,12]。钙化对肿瘤预后的评估也有意义，Martin和Lemmen[23] 、Ohmoto等[24]及Zulfiqar等[25]认为，颅内肿瘤伴有钙化者生存期更长，预后更佳。CT常用于显示钙化情况，但其对钙化与出血的鉴别略有不足，而SWI不仅可以检出钙化，更可以鉴别钙化和出血，在最小强度投影图上两者均为低信号，而在相位图上钙化仍为低信号，出血变为高信号[25]。因此，若颅内肿瘤患者SWI上检出伴有钙化，其预后比无钙化的患者预后好。
DeAngelis等[26]和Surma-aho等[27]认为，在无复发的情况下，胶质瘤生存者可以保持相对较好的生活状态，但在放疗后可能会出现进展性的认知功能下降和心理问题，加大放疗剂量，这些症状会更加明显，而放疗对认知能力和生活质量的影响目前尚不完全清楚[28]。Lupo等[29]发现，高场强SWI可以显示长时间放疗后胶质瘤以外的正常脑实质内形成的微出血，这些微出血灶随着时间的推移而增加。髓母细胞瘤是儿童最常见的恶性颅内肿瘤，经脑脊液隐匿性转移的概率较高，全脑放射治疗是术后常规治疗方案之一，因患儿发病年龄相对较小，而生存率较高，要求临床治疗相关的并发症最小化。Peters等[30]的研究结果显示，最早在全脑放疗4个月后，SWI可以检出点状低信号灶(微出血)，随着时间的推移这些低信号病变数量不断增加，但没有特定的空间分布规律。放疗后正常脑组织内新发微出血灶是否与放疗后患者认知功能进展性下降、心理问题相关尚不清楚，但SWI识别这些微出血灶有助于进一步了解放疗在生存时间更长的颅内肿瘤患者中的作用，对颅内肿瘤患者的放疗管理和放疗终止时间点的确定有重要的临床意义。
5．颅内肿瘤周围静脉的识别：
神经外科手术中越来越重视对颅内肿瘤周围静脉的保护，其中瘤周代偿侧支静脉的识别在神经外科手术中有极为重要的意义。颅内肿瘤有时会累及大脑静脉窦，如累及静脉窦的脑膜瘤，完全切除可能需要切除一部分、甚至结扎静脉窦，在静脉窦完全阻塞的情况下，肿瘤通常会导致静脉侧支吻合(代偿的静脉侧支)形成。因此，术前、术中识别和保护这些侧支代偿静脉对肿瘤的完全切除和患者的预后有重要意义。Murata等[31]也强调了静脉侧支循环的重要性，特别是静脉窦梗阻远端的端端吻合的表浅静脉，他们构成了重要的侧支循环，外科医生应小心保存这些代偿途径。因此，术前对静脉窦附近的肿瘤的窦闭塞程度及侧支静脉的评估极为重要。Wang等[32]研究累及静脉窦的脑膜瘤的新生代偿侧支循环，以术中所见为金标准，其中SWI比MR静脉造影(MRV)提供更可靠的静脉侧支吻合信息，这有助于制定累及静脉窦脑膜瘤患者的手术计划。
SWI的局限性主要有[3,33,34,35]：(1)在磁化率差异较大的区域成像受到一定的限制，如颅底会受到磁敏感伪影的限制，对邻近颅骨的显示不佳；含气鼻窦，因存在气—组织平面，两者的磁化率差异极大，造成局部特别强的伪影，影响病灶的观察；(2)成像时间较长，增加了运动伪影出现的可能；(3)特异性不高，很多造成磁场不均匀性的物质在SWI上均为阳性，需要鉴别；(4)有夸大病灶的可能，对病灶大小有11%的范围夸大。
随着医学影像学技术的迅猛发展，7.0 T和9.0 T等高场强SWI应用于临床[36]，因其场强的提高，扫描时间明显缩短，降低了伪影的出现率；图像后处理技术的提高，使SWI能够为常规MRI补充更加详细的信息，SWI在临床的应用将会取得更大进展。当下研究的重点是开发不仅能利用ITSS数量特征，并且能充分利用ITSS分布及形态特征的客观方法(如计算机碎片分析法[4,12])，以充分发挥SWI在评估颅内肿瘤恶性程度及预后方面的作用。
参考文献略
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