磁敏感加权成像在神经系统变性疾病脑铁测量中应用进展

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1、磁敏感加权成像在神经系统变性疾病脑铁测量中应用进展【关键词】磁敏感加权成像；神经系统变性疾病;脑铁磁敏感加权成像(susceptibilityweightedimaging,SWI)是利用磁场中各种组织间磁敏感的不同而加强磁共振影像对比的一种技术，它反映组织磁化属性，对静脉血管、出血及出血后代谢产物、钙化、铁质沉积等均很敏感[1-2]O目前对脑铁的沉积研究不少，很多研究证明，帕金森病(Parkinson'sdisease,PD),运动神经元病、阿尔茨海默病(Alzheimerdisease,AD)、多系统萎缩等神经系统变性

2、疾病存在脑铁异常沉积，过量的铁在这些疾病的发生、发展过程中有着重要的作用[3-5]o本文就目前国内外应用SWI技术在神经变性疾病中脑铁沉积的研究进行综述。1SWI的原理及应用方法SWI是由美国人Sehgal等最先使用，利用血氧水平依赖效应(Bloodoxygenleveldependent,BOLD)以及不同组织间磁敏感特性差异而成像，初期称为高分辨率BOLD血管成像，是在T2加权像的基础上发展的新技术，是采用三维采集的，完全流动补偿的高分辨率薄层梯度扫描回波序列⑴。1.1正常人脑铁代谢和SWI成像基础食物中的铁在小肠被吸

3、收入血，由血液进入脑组织主要通过转铁蛋白及其受体介导的胞饮完成。人脑铁可分为血色素铁和非血色素铁，血色素铁主要指血红蛋白及肌红蛋白等，而后者包括一些小分子铁（如枸椽酸铁等）、金属蛋白（如乳酸铁、转铁蛋白）、储存蛋白（含铁血黄素和铁蛋白）和离子铁等，铁蛋白和含铁血黄素为最常见的脑铁储存形式。SWI是基于不同物质的磁敏感特性不同的磁共振技术。血液中的去氧血红蛋白（血红素）含4个未成对电子，是顺磁性的，氧合血红蛋白无未成对电子，具抗磁性，高铁血红蛋白含5个未成对电子，具弱顺磁性，含铁血黄素及铁蛋白均具有强的顺磁性，而常见的钙化则

4、为反磁性物质，不管是顺磁性还是反磁性物质，只要能造成局部磁场的变化，致T2时间缩短而质子失相位，都可以在SWI图像上显示[6]。顺磁性物质表现为低信号，而反磁性物质表现为高信号。因此，静脉血管、出血后的含铁血黄素、组织内的铁蛋白均因为顺磁性而表现为低信号，而钙化则表现为高信号。SWI独特的数据采集和图像处理过程提高了图像的对比，对这些有磁性变化的物质高度敏感[7-8]o1.2SWI图像特点SWI序列采集的原始图有强度图和相位图。强度图主要反映弛豫过程质子的信号强度，而相位图反映弛豫时行经的角度。强度图和相位图可分别用于诊断

5、，亦可融合生成一幅图即SWI图像［9］。图像的信号差异是由组织磁敏感性不同所致，顺磁性物质导致局部净磁场增大，逆磁性物质相反使局部净磁场减小［1,lO-lllo组织内沉积的铁为顺磁性物质，可以改变磁场的敏感性，根据成像原理可知，组织内含铁量与相位值变化负相关，当TE不变时，组织含铁量越大，相位值越小［12］。因此比较相位值就可以判断铁含量，即相位值越小，该区域的铁含量越高。1.3SWI图像上铁含量的分析方法目前应用SWI成像对脑内不同部位铁含量的分析不少，常见方法如下：(1)通过软件对原始信息处理，得到校正的相位图和SWI

6、图像，用多边形及椭圆测量工具，在SWI图像上测量感兴趣区(regionofinterest,R0I)的信号值，然后进行分组比较,国内绝大多数的学者采用此法［13-16］o(2)采用软件测量SWI相位图上R0I的相位值，算出R0I内每个像素的相位值后取其均值，然后分组比较。此法与上面的方法相似，少数学者采用此法，如沈霞［17］、黄新明等［18］用于PD患者黑质的测量。(3)另外王波等［19］在PD患者研究中应用SWI成像获得强度图和相位图，通过改变阈值从而得到T2*图像,然后在丁2*图像上手动选取R0I(主要是各核团)并测量

7、T2*值，直接比较。总之，上述方法类似，均是在SWI不同形式的图像上选取R0I进行测量，再分组比较。2应用SWI成像的正常人脑铁分布情况1.1病理学研究的正常人脑铁分布情况1922年Spatz[20]首先应用Peris染色法进行系统的脑铁含量研究,发现人类脑铁分布不均，灰质核团最高，其次为大皮质，白质最低。Hallgren等[21-23]随后应用比色法进行了年龄相关的非血色素铁定量检测，结果发现正常人在出生时脑组织含铁量较低，出生后6月龄铁开始在苍白球沉积，9〜12月龄黑质开始出现铁沉积，而2岁后红核开始出现铁沉积。在大脑

8、皮层中，运动区的铁含量最高，其次是顶叶皮层和视、听觉区，前额叶和颖叶铁含量最低；而白质中皮层下“u”形纤维的铁含量最高，枕叶白质高于额叶白质，内囊后肢及视放射几乎无铁沉积。2.2磁共振技术研究的脑铁分布情况2.2.1研究脑铁沉积的MRI技术回顾常规MRI序列上短T2信号区常常被认为是铁沉积表现，另外也有