Визуализация с весовой восприимчивостью ( SWI ), первоначально называвшаяся BOLD венографической визуализацией, представляет собой последовательность МРТ , которая исключительно чувствительна к венозной крови, кровоизлиянию и накоплению железа. SWI использует последовательность импульсов полностью компенсированного потока, длинного эха, градиентного эха (GRE) для получения изображений. Этот метод использует различия в восприимчивости между тканями и использует фазовое изображение для обнаружения этих различий. Данные о величине и фазе объединяются для получения изображения с улучшенной контрастностью. Визуализация венозной крови с помощью SWI является техникой, зависящей от уровня кислорода в крови (BOLD), поэтому ее называли (и иногда называют до сих пор) BOLD венографией. Из-за своей чувствительности к венозной крови SWI обычно используется при черепно-мозговых травмах (ЧМТ) и для венографии головного мозга с высоким разрешением, но имеет множество других клинических применений. SWI предлагается как клинический пакет компаниями Philips и Siemens, но может работать на машине любого производителя при напряженности поля 1,0 Тл, 1,5 Тл, 3,0 Тл и выше.
SWI использует полностью компенсированное по скорости, испорченное радиочастотой, высокоразрешающее, 3D градиентное эхо-сканирование (GRE). Сохраняются как изображения амплитуды, так и фазы, а изображение фазы фильтруется высокочастотным фильтром (HP) для удаления нежелательных артефактов. Затем изображение амплитуды объединяется с изображением фазы для создания изображения амплитуды с улучшенным контрастом, называемого изображением с весами по восприимчивости (SW). Также обычно создают проекции минимальной интенсивности (mIP) на 8–10 мм для лучшей визуализации связности вен. Таким образом, генерируются четыре набора изображений: исходная величина, отфильтрованная по HP фаза, взвешенная по восприимчивости и mIP поверх изображений с весами по восприимчивости.
Значения в фазовых изображениях ограничены от -π до π, поэтому если значение превышает π, оно сворачивается до -π, неоднородности в магнитном поле вызывают низкочастотные фоновые градиенты. Это заставляет все фазовые значения медленно увеличиваться по изображению, что создает фазовый сворачивание и затемняет изображение. Этот тип артефакта можно удалить путем разворачивания фазы или высокочастотной фильтрации исходных комплексных данных для удаления низкочастотных вариаций в фазовом изображении.
Изображение, взвешенное по восприимчивости, создается путем объединения изображений величины и отфильтрованной фазы. Маска создается из изображения фазы путем сопоставления всех значений выше 0 радиан с 1 и линейного сопоставления значений от -π до 0 радиан с диапазоном от 0 до 1 соответственно. В качестве альтернативы вместо линейного сопоставления от -π до 0 можно использовать степенную функцию (обычно 4-й степени) для увеличения эффекта маски. Затем изображение величины умножается на эту маску. Таким образом, значения фазы выше 0 радиан не оказывают никакого эффекта, а значения фазы ниже 0 радиан затемняют изображение величины. Это увеличивает контрастность изображения величины для объектов с низкими значениями фазы, таких как вены, железо и кровоизлияния.
SWI чаще всего используется для обнаружения небольших объемов кровоизлияний или кальция. [1] Клинические применения изучаются в различных областях медицины. [2] [3]
Обнаружение микрокровоизлияний, сдвигов и диффузных аксональных повреждений (DAI) у пациентов с травмами часто затруднено, поскольку повреждения, как правило, относительно небольшие по размеру и могут быть легко пропущены при сканировании с низким разрешением. SWI обычно выполняется с относительно высоким разрешением (1 мм 3 ) и чрезвычайно чувствителен к кровотечениям на границе серого вещества и белого вещества, что позволяет увидеть очень маленькие повреждения, что повышает способность обнаруживать более тонкие повреждения.
Диффузионно-взвешенная визуализация предлагает эффективный способ обнаружения острого инсульта. Хотя хорошо известно, что градиентная эхо-визуализация может обнаружить кровоизлияние, лучше всего ее выявляет SWI. В приведенном здесь примере градиентное эхо-изображение показывает область вероятного цитотоксического отека, тогда как SW-изображение показывает вероятную локализацию инсульта и пораженную сосудистую территорию (данные получены при 1,5 Т).
Яркая область на градиентно-эховзвешенном изображении показывает область, затронутую в этом примере острого инсульта. Стрелки на изображении SWI могут показывать ткань, подверженную риску, которая была затронута инсультом (A, B, C), и место самого инсульта (D). Причина, по которой мы можем видеть пораженную сосудистую территорию, может заключаться в том, что в этой ткани снижен уровень насыщения кислородом , что предполагает, что приток к этой области мозга может быть снижен после инсульта. Другое возможное объяснение заключается в том, что происходит увеличение локального объема венозной крови. В любом случае это изображение предполагает, что ткань, связанная с этой сосудистой территорией, может быть тканью, подверженной риску. Будущие исследования инсульта будут включать сравнение перфузионно-взвешенной визуализации и SWI, чтобы узнать больше о локальном потоке и насыщении кислородом.
Справа показана SWI-венограмма новорожденного с синдромом Стерджа-Вебера , у которого не было неврологических симптомов. Первоначальные методы традиционной МРТ не выявили никаких отклонений. Аномальная венозная сосудистая сеть в левой затылочной доле, простирающаяся между задним рогом желудочка и корковой поверхностью, четко видна на венограмме. Благодаря высокому разрешению можно разрешить даже коллатерали.
Часть характеристики опухолей заключается в понимании ангиографического поведения поражений как с точки зрения ангиогенеза, так и микрокровоизлияний. Агрессивные опухоли, как правило, имеют быстрорастущую сосудистую сеть и множество микрокровоизлияний. Следовательно, способность обнаруживать эти изменения в опухоли может привести к лучшему определению статуса опухоли. Повышенная чувствительность SWI к венозной крови и продуктам крови из-за их различий в восприимчивости по сравнению с нормальной тканью приводит к лучшему контрасту при обнаружении границ опухоли и опухолевого кровотечения.
Рассеянный склероз (РС) обычно изучается с помощью FLAIR и контрастного усиления T1-изображения. SWI дополняет это, выявляя венозную связь в некоторых поражениях и предоставляя доказательства наличия железа в некоторых поражениях. Эта ключевая новая информация может помочь понять физиологию РС. [4]
Частота магнитного резонанса, измеренная с помощью сканирования SWI, оказалась чувствительной к образованию очагов рассеянного склероза. Частота увеличивается за несколько месяцев до появления нового очага на сканировании с контрастным усилением. Во время контрастного усиления частота быстро увеличивается и остается повышенной в течение как минимум шести месяцев. [5] [6]
Визуализация с градиентным эхом (GRE) является обычным способом обнаружения кровоизлияния при CAA , однако SWI является гораздо более чувствительной методикой, которая может выявить множество микрокровоизлияний, которые пропускаются на изображениях GRE. [7] Обычное градиентное эхо T2*-взвешенное изображение (слева, TE=20 мс) показывает некоторые очаги с низким сигналом, связанные с CAA. С другой стороны, изображение SWI (в центре, с разрешением 0,5 мм x 0,5 мм x 2,0 мм, проецируемое на 8 мм) показывает гораздо больше связанных очагов с низким сигналом. Фазовые изображения использовались для усиления эффекта локального накопления гемосидерина. Пример фазового изображения (справа) с еще более высоким разрешением 0,25 мм x 0,25 мм x 2,0 мм показывает четкую способность локализовать несколько очагов, связанных с CAA.
Недавние исследования показывают, что SWI может быть пригоден для мониторинга нейрохирургических пациентов, восстанавливающихся после пневмоцефалии , поскольку с помощью SWI можно легко обнаружить воздух.
SWI уникально подходит для использования преимуществ систем с более высоким полем, поскольку контраст в фазовом изображении линейно пропорционален времени эха (TE) и напряженности поля. Таким образом, более высокие поля позволяют сократить время эха без потери контраста, что может сократить время сканирования и артефакты, связанные с движением. Высокое отношение сигнал/шум, доступное в более высоких полях, также повышает качество сканирования и позволяет выполнять сканирование с более высоким разрешением. [8]