SWI、DWI联合评价颈动脉斑块易损性的应用研究

周东晓 彭 刚 张 宁 黄丙仓

颈动脉粥样硬化进展会增加缺血性脑卒中的风险[1]。具有易损性的颈动脉斑块（carotid plaque，CP）是引发脑卒中的重要因素，北美症状性颈动脉内膜切除手术试验（NASCET）研究发现，斑块出血和早期炎症是斑块易损性的两个重要指标，通过非对比增强磁共振成像技术对颈动脉斑块的检测，判断颈动脉斑块易损性具有潜在的应用价值[1-3]，已引起临床应用的兴趣[4]。SWI是最近被应用于临床的依据组织磁敏感特性成像的新方法，对血液代谢物等非常灵敏[5]。DWI能够对活体组织水分子的微观运动状况进行显示[6]，当颈动脉斑块有早期炎症、出血时，水分子运动不同程度受限，呈现不同的信号。因此，本文旨在探讨SWI和DWI在检测颈动脉斑块出血、DWI在检测颈动脉斑块早期炎症方面的临床价值。

方 法

1.一般资料

收集2015年7月至2016年6月我院神经内科确诊脑梗死且经超声证实具有颈动脉粥样硬化斑块的患者，每个患者均接受磁共振常规检查序列（T1WI、T2WI、PDWI）、SWI、DWI扫描。40例患者中，男27例，女13例；年龄39～83岁，中位年龄为63岁。患者纳入标准：一般情况良好；无幽闭恐惧症；无起搏器、金属假牙等体内金属置入物。符合上述条件才能进行磁共振检查。患者由科研人员对流程进行解释后，签署知情同意书。

2.MRI技术

使用TOSHIBA EXCELART Vantage 1.5T磁共振，8组采集通道的相阵列颈部线圈。采用头先进，仰卧位。轴位扫描T1WI、T2WI、PDWI、SWI、DWI，扫描区域为以双侧颈动脉分叉处为中心；具体参数见表1。

表1 SWI及DWI扫描参数

3.图像分析

将全部图像资料匿名，40例患者的检查图像，随机打乱顺序，由两位副高级影像诊断医师独立对每幅图像进行评价。根据Yuan等的5级评分表评价图像质量——1级：图像中颈动脉管腔和血管外界均判断不清，SNR低，并有明显的运动伪影；2级：图像中颈动脉管壁可见，但管壁结构或管腔和血管外界轮廓判断不清，SNR低，有较明显的运动伪影；3级：图像中颈动脉管壁结构可辨别，管腔和血管外界轮廓局部欠清晰，SNR较高，伴少量运动伪影；4级：图像中颈动脉管壁结构、管腔和血管外界轮廓较清晰，管腔内血流信号抑制不完全，SNR高，伴少量运动伪影；5级：图像中颈动脉管壁结构、管腔和血管外界轮廓清晰，管腔内血流信号抑制完全，SNR高，极少或无运动伪影。1～5级分别评为1～5分；无法做出诊断的图像将从本研究中去除。最后按照技术方法，将图像按照成像技术不同，归为SWI组、DWI组和常规序列组。两名副高级影像诊断医师采用双盲法对斑块出血、早期炎症情况做出诊断。根据磁共振常规序列、SWI、DWI序列对斑块是否出血进行评估，并记录；根据磁共振常规序列、DWI序列对对斑块早期炎症进行评估，并记录。

4.统计分析

运用SPSS11.0软件，采用Cohen's Kappa检验方法，若Kappa值≥0.80，则认为两者诊断一致性较好。0.21～0.40，具有一般一致性；0.41～0.60，基本一致；0.61～0.80，一致性中度；0.81～1.00，一致性优秀[7]。

分别由两位诊断医师对所有图像质量进行技术评分，然后利用统计学方法对T1WI、T2WI、PDWI、SWI、DWI图像的差异性进行判断，对磁共振常规序列（T1WI、T2WI、PDWI）、SWI、DWI诊断斑块出血、早期炎症进行统计学分析，检验的显著性水准设定为0.05，即P＜0.05认为差异具有统计学意义。

结 果

1.图像质量评分

对T1WI、T2WI、PDWI、SWI、DWI的图像质量打分进行统计学分析，其中，两位医师对T1WI、T2WI、SWI、DWI各40幅图像打分，两者打分图像质量具有一致性（Kappa分别为0.9、0.871、0.814、0.928、0.826）且得分较高（图1），无统计学差异。两位医师协商一致后，符合诊断条件的患者数为35人。运用统计学方法对T1WI、T2WI、PDWI、SWI、DWI方法下的图像质量进行非参数秩和检验，结果显示五种方法差异不具统计学意义（P=0.928）。

2.图像分析

两名副高级影像诊断医师对图像质量进行了评估，其中5个序列符合条件的图像情况如图1所示，最终有35例患者5个序列均符合诊断标准。

斑块出血：①常规MRI表现为T1WI上呈小点状及斑点状稍高信号，T2WI呈稍高信号，PDWI为高信号；②SWI为低信号；③DWI序列呈高信号（图2）。

斑块炎症：①常规MRI表现为T1WI上低信号，T2WI呈稍高信号，PDWI为稍高信号；②DWI序列呈高信号，且SWI未见低信号。

35例患者其中T1WI、T2WI、PDWI诊断出血8例，SWI诊断出血17例，DWI诊断出血9例，其中三种检查方法比较（χ2=6.350，P=0.042），有统计学意义（表2），SWI与磁共振常规方法比较（χ2=5.040，P=0.025）有统计学意义，SWI与DWI比较（χ2=3.916，P=0.048）有统计学意义，磁共振常规方法与DWI比较（χ2=0.078，P=0.780）无统计学意义（表3）。

35例患者其中T1WI、T2WI、PDWI诊断炎症4例，DWI诊断炎症11例（其中11均为DWI高信号，SWI未见低信号），其中两种检查方法比较（χ2=4.158，P=0.041），有统计学意义。

讨 论

1.概述

颈动脉斑块形成，是诱发心脑血管事件的高危因素[8]，磁共振无创血管成像可以观察颈动脉斑块的出血及早期炎症情况，为临床治疗提供指导。

2.磁敏感加权成像成像原理

磁敏感加权像（susceptibility weighted imaging，SWI）是一种利用血氧水平依赖效应和不同组织间磁敏感差异的磁共振新技术，它是通过联合应用长TE、流动补偿等技术对体素信息进行滤过的三维梯度回波，使不同组织间的敏感性差异对比增加，所形成的影像有别于临床常用的磁共振常规序列（PDWI、T1WI、T2WI）。顺磁性物质由于磁敏感度的不同导致磁场不均匀改变，因此，位置不同质子的自旋频率也各不相同，在长回波时间的情况下，自旋频率不同的质子间将形成相位差，磁敏感度不同的组织可被SWI区别。另外，磁矩图像中相位加权值与像素的乘积，使得顺磁性物质产生的信号将被抑制，顺磁性物质得以呈现。查阅文献可知，静脉中的去氧血红蛋白是顺磁性物质[9-10]，而含有氧和血红蛋白的动脉以及部分组织是属于抗磁性物质，它们之间形成明显的信号差。SWI能够更好、更敏感地显示出血及血管畸形，甚至是微小出血灶[11-12]。

图1 图像质量打分。

3.弥散加权成像成像原理

磁共振弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）由Hahn在1950年首次公布，由Le Bihn在1986年开始在生物研究中使用。DWI技术基于水分子的微观运动，能反映组织中水分子无序扩散运动快慢的信息及分子运动受到的几何限制（如细胞膜、细胞器、其他组织微结构），并将这种扩散能力变为灰度信号及其他参数值，它可计算斑块不同成分的弥散系数。由于水分子在不同成分中的弥散程度不同，故其信号不同。因此DWI对测量斑块出血、早期炎症具有可行性。DWI具有快速、无创的特点[13]，它利用量化的数值，更好地对颈动脉斑块成分进行检测判断出血及早期炎症情况。

4.SWI、DWI结合常规序列对出血和早期炎症的分析

本研究，先由两位副高级影像诊断医师对两组图像进行评分，去除其中无法诊断的图像，5项检查序列（T1W1、T2WI、PDWI、DWI、SWI）图像质量平均得分为4.95、4.97、4.97、4.8、4.85，其中磁共振常规序列（T1WI、T2WI、PDWI）联合诊断斑块出血8例；SWI诊断出血17例；DWI高信号9例。磁共振常规序列显示炎症4例，DWI显示炎症11例（均经SWI证实未见低信号，图3）。

图2 男，61岁，右侧颈总动脉分叉处粥样斑块形成。A.为T1WI显示管壁后侧不规则斑块，呈稍高信号； B.为T2WI斑块呈稍高信号； C.为PDWI斑块呈稍高信号； D.为SWI显示等信号斑块内见不规则低信号； E.为DWI显示斑块呈稍高信号； F.为Time-SLIP右侧颈动脉分叉处管腔稍狭窄。提示右侧颈总动脉分叉处见斑块形成，内有微出血信号灶。

表2 三种方法检测出血的卡方检验

表3 DWI与常规序列判断炎症情况

图3 女，50岁，左侧颈总动脉分叉处见斑块形成，其中T1WI斑块为等低信号，T2WI等高信号，PDWI为高信号，SWI为等高信号，未见低信号，DWI为高信号，提示该患者斑块为炎症水肿，未见出血。

5组图像质量的总体打分之间差异无统计学意义（P＞0.05），但DWI、SWI组的得分比常规序列稍低。因为SWI和DWI基本序列都是梯度回波序列，由于梯度回波没有180度聚焦脉冲的聚焦作用，使得采集信号所受磁场不均干扰显著，采集信号衰减更快，信噪比下降更多；此外，DWI的弥散梯度和抑脂技术也使得采集信号进一步衰减，因此，DWI的信噪比更低，由于DWI信噪比底，ADC图像分辨率较差，为ADC值测量带来了困难，所以本研究放弃了ADC值测量，单从DWI信号改变，探讨斑块出血及炎症急性改变。

5.影响SWI及DWI成像的因素

影响SWI技术血管成像的主要因素：①患者的肥胖程度，体型较胖患者的颈部脂肪含量较大，对磁场的均匀性干扰较大。②S1、S2的位置：放置要准确，通过文献查阅，人体颈动脉分叉处与第四颈椎上缘平齐[14]，因此用原始矢状位图像作为定位像，以确保使用最少的层数包全颈动脉分叉处（该处为斑块好发部位，图4）。③颈动脉靠近心脏，受心脏搏动的运动伪影影响也较大，需要患者积极配合。

图4 颈动脉斑块好发部位。

SWI在颈动脉斑块的显示过程中图像的信噪比还需改进。相信随着MR硬件设施的不断发展，以及后处理功能的改进，SWI能够更好地应用到颈动脉斑块的诊断中。SWI、DWI技术的优势是对颈动脉斑块出血和早期炎症的评估，提早预警脑卒中。另外，均为无创成像，能够减少患者的痛苦和经济负担。

综上所述，SWI、DWI技术和磁共振常规序列在显示颈动脉的图像质量方面并无明显差异。诊断颈动脉斑块出血时，SWI的更为敏感，DWI技术与磁共振常规序列没有明显差异，然而DWI能较好地显示斑块内早期炎症。因此，在临床应用上，在磁共振常规检查的基础上结合SWI、DWI序列能预警颈动脉斑块内早期炎症及出血改变，对判断斑块的易损性具有较大的临床应用价值。

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