什么是磁敏感加权成像:简单的说,是一种通过特殊的序列来突出组织之间磁敏感差别对比的成像技术。磁敏感加权成像这一概念最早提出是在1997年由Reichenbach, E Mark Haacke等提出,当时他们更多关注的是如何利用脱氧血红蛋白作为内源性示踪剂来实现头部静脉成像的理念。随后有很多相关的文献发表,如果读者感兴趣可以搜一下“MR BOLD Venography”这个主题,会搜到很多类似的文献。显而易见,早期磁敏感加权成像的关注点更多的是利用脱氧血红蛋白的顺磁性效应来实现静脉成像。一方面,因为脱氧血红蛋白的浓度取决于血氧浓度,另一方面,因为静脉血中脱氧血红蛋白浓度更高。所以把这种成像技术称为血氧水平依赖的静脉成像。
这里笔者希望大家牢记一个概念:脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的之间存在0.18PPM的化学位移,这个微小的化学位移现象对于磁敏感加权成像的回波时间选择却非常重要。在不同的主磁场强度时由这个化学位移所导致的频率差(以Hz为单位)不同,因此对应的反相位时间也不同。有一点需要提前说明一下:尽管早期的磁敏感加权成像更多关注的是有关静脉成像,但随着对磁敏感加权成像认识的不断深入,它的应用也远远超出了静脉成像这个范畴。同时,随后的临床应用环节笔者将谈及在磁敏感加权成像所显示的血管也未必都是静脉结构,无论静脉还是动脉,只要其中脱氧血红蛋白的浓度足够高,就可能被显示,这在肿瘤血管显示中占了很重要的地位。更准确的说:磁敏感加权成像不是专门的显示静脉的血管成像,而是显示脱氧血红蛋白浓度的成像。
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原始相位图与校正相位图:
需要注意的是在磁共振成像过程中直接得到的相位信息图并不能直接用于相位蒙片,这是因为一些含气结构,如鼻窦或颞骨乳突等与临近组织间具有更大的磁化率差别,它们对相位信息图具有更明显的影响,在这种相位信息干扰下组织间微弱的磁化率差别通常会被淹没其中。为了突出组织之间的磁化率差距,必须对这个原始相位图进行校正并得到校正相位图。对原始相位图进行校正的过程就是一个滤波的过程,滤波函数的选择非常重要,滤过不充分会导致过大的外来干扰,而过度滤过也可能导致有些组织间磁化率差别信息丢失。
判读相位图时需要注意的问题:
当我们解读一幅相位图时需要注意采集相位图所遵循的坐标系原则,如果采用的是右手坐标系原则,则顺磁性物质的相位为负,在GE的相位图上遵循这个右手坐标系原则;某些厂家遵循的左手坐标系原则,此时顺磁物质的相位为正。所以出血或钙化在相位图表现是亮的信号还低黑的信号和采用相位信息图所遵循的坐标系原则相关,在GE的SWAN成像中的相位图上出血表现为低信号,钙化表现为高信号。这一点希望读者引起注意。
此外,各厂家实现磁敏感加权成像的方式不同,下面简单介绍不同厂商实现磁敏感加权成像的不同方式。
相位蒙片相乘法磁敏感加权成像:
磁共振成像过程中同时具有幅值和相位两种信息,只是通常情况下并未利用相位信息。在传统的磁敏感加权成像(SWI)保留这种相位信息图并以相位信息图作为蒙片与幅值图进行几次相乘从而突出了磁敏感加权对比。因为磁化率不同会导致磁共振信号的相位信息不同。
多回波迭代重T2*对比磁敏感加权像:
与传统磁敏感加权成像不同的是在多回波迭代重T2*磁敏感加权成像保留相位信息但不进行相位蒙片卷积,以GE的SWAN(Star Weighted Angiography)为例,采用多回波的梯度回波采集技术,这样就获得了权重更突出的磁敏感对比图像。与传统相位蒙片相乘法的磁敏感加权成像相比,SWAN这种多回波迭代技术相对更直接,可以理解为通过扫描获得的磁敏感加权图像,而传统的磁敏感加权成像则可以理解为通过后处理重建获得的磁敏感加权成像。虽然成像的方式不同,在临床上的应用是相同的。
除了上述谈及的磁敏感加权成像实现方式外,也有厂家采用小幅度弥散方式实现磁敏感加权成像,如流动敏感黑血成像(Flow Sensitive Black Blood, FSBB),这种FSBB除了施加强度很低的扩散梯度外,在序列采集上也采用比较长的TE从而实现突出磁敏感对比的目的。
小结
本文重点阐述了磁敏感加权成像的概念以及不同的实现方式,希望读者了解并掌握以下几个要点:
实现磁敏感加权成像所依托的序列基础是重T2*梯度回波序列;
相位信息图在磁敏感加权成像中具有重要的临床意义;
解读相位图信息要了解所遵循的坐标系原则。
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