SWI讲座-最终版1.pps

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SWISWI的成像原理及其的成像原理及其CNSCNS应用研应用研究究徐海波等徐海波等武汉协和医院放射科武汉协和医院放射科概要概要（TodaysAgenda）（TodaysAgenda）SWISWI的基本概念的基本概念（basicconcepts）（basicconcepts）SWISWI的临床应用的临床应用（clinicalapplications）（clinicalapplications）磁化率：

一种物质放入外磁场后的磁性反应磁化率：

一种物质放入外磁场后的磁性反应许多组织与背景或相邻组织有特征磁敏感差异许多组织与背景或相邻组织有特征磁敏感差异一些组织具有独特的磁化率一些组织具有独特的磁化率静脉脱氧血红蛋白静脉脱氧血红蛋白血凝块（顺磁性）血凝块（顺磁性）钙（抗或反磁性）钙（抗或反磁性）含铁组织含铁组织空气空气/组织界面组织界面SWISWI发展背景发展背景高分辨率（矩阵高分辨率（矩阵320320以上）以上）薄层（薄层（1mm1mm）扫描）扫描采用更长回波时间采用更长回波时间三维完全流动补偿三维完全流动补偿T2*T2*梯度回波序列梯度回波序列同时采集磁矩图像和相位图像同时采集磁矩图像和相位图像SWISWISWISWI序列参数特点序列参数特点序列参数特点序列参数特点SWI三维图像三维图像高分辨率高分辨率三个方向完全流动补偿三个方向完全流动补偿Dimension：

3DThickness：

2mm；Matrix：

192X512；Voxelsize：

1mmX0.5mmX2mmFlowcompensation:

Yes（slice,readandphase）Reconstruction：

Magnitude/PhaseT1WI&T2*WITR=29ms;TE=20ms（longerTEvalue）包含幅度和相位信息包含幅度和相位信息利用不同组织磁化率（利用不同组织磁化率（SusceptibilitySusceptibility）的差）的差异异产生的磁化率对比产生的磁化率对比磁化率对比大部分来源于相位图磁化率对比大部分来源于相位图长期以来依赖于长期以来依赖于MRIMRI幅值图，相位图被忽视幅值图，相位图被忽视相位图含有大量局部不同组织间磁化率差异的信相位图含有大量局部不同组织间磁化率差异的信息，在像素水平上可分离获取主要频谱信息息，在像素水平上可分离获取主要频谱信息相位图的难题：

局部背景磁场效应可混淆局部组相位图的难题：

局部背景磁场效应可混淆局部组织的相位变化；一旦组织间的相位变化具有高空织的相位变化；一旦组织间的相位变化具有高空间频率，即可解决此问题间频率，即可解决此问题磁敏感加权成像（磁敏感加权成像（磁敏感加权成像（磁敏感加权成像（SWISWISWISWI）相位成像检测组织磁敏感率的可行性相位成像检测组织磁敏感率的可行性相位成像检测组织磁敏感率的可行性相位成像检测组织磁敏感率的可行性相位是图像对比优质源，如相位是图像对比优质源，如GM/WMGM/WM对比，脑内小静脉对比，脑内小静脉相位可作为蒙片（相位可作为蒙片（MaskMask）调节幅度图对比，如抑制）调节幅度图对比，如抑制或或增强频谱成分增强频谱成分相位图可制作出投影图（相位图可制作出投影图（mIP）mIP）显示组织或脉管连续显示组织或脉管连续性性可用单时间点法提高组织内脂肪、静脉血、铁的对比可用单时间点法提高组织内脂肪、静脉血、铁的对比聚焦磁敏感作用，应用原始相位图自身或用其调节幅聚焦磁敏感作用，应用原始相位图自身或用其调节幅度图对比的方法，称为度图对比的方法，称为SWISWI（susceptibilitysusceptibilityweightedimaging）weightedimaging）或磁敏感成像（或磁敏感成像（EMarkHaackEMarkHaackee）假设磁距最开始与假设磁距最开始与xx轴平行，经过一段时间后便会与轴平行，经过一段时间后便会与xx轴成轴成一一夹角夹角，此夹角，此夹角即为相位，可由即为相位，可由tan-1tan-1（x/x/yy）计）计算出算出拉莫尔方程：

拉莫尔方程：

=Bo=Bo；相位可表示为：

；相位可表示为：

=t=t经过一段时间经过一段时间TETE后，不同组织间相位的差异可表示为：

后，不同组织间相位的差异可表示为：

=TE=BTE=TE=BTEBB局部磁场变化，可见相位仅受局部磁场变化和时间的影响局部磁场变化，可见相位仅受局部磁场变化和时间的影响B=BoB=Bo，则：

，则：

=gBoTE=gBoTEBoBo为主磁场的大小，为主磁场的大小，为不同组织间磁化率的差异，为不同组织间磁化率的差异，gg为为几何效应因子。

几何效应因子。

相位是相位是相位是相位是SWISWISWISWI的核心的核心的核心的核心X轴轴Y轴轴Z轴轴M磁矩磁矩影响磁场效应的因素影响磁场效应的因素影响磁场效应的因素影响磁场效应的因素受磁化率影响，也受物体的几何形状影响受磁化率影响，也受物体的几何形状影响对于复杂的结构，其周围磁场改变的计算不像圆柱对于复杂的结构，其周围磁场改变的计算不像圆柱体直接，关键是要知道两个相邻结构磁化率的差体直接，关键是要知道两个相邻结构磁化率的差异，会导致结构内和其周围的空间场的改变，这种异，会导致结构内和其周围的空间场的改变，这种改变与它们的几何结构相关改变与它们的几何结构相关相位图上包含微观和宏观的磁场效应相位图上包含微观和宏观的磁场效应微观效应为我们感兴趣组织磁化率的差异，如微观效应为我们感兴趣组织磁化率的差异，如GM/WMGM/WM铁含量不同，两者间磁化率有差异产生对比铁含量不同，两者间磁化率有差异产生对比宏观磁场效应包括由物体的几何形态引起的磁场变宏观磁场效应包括由物体的几何形态引起的磁场变化，如空气化，如空气/组织界面，和主磁场的不均匀组织界面，和主磁场的不均匀相位图包含相位变化相位图包含相位变化相位源于以下四个因素：

相位源于以下四个因素：

=（localBo+=（localBo+Bcs+BglobalBcs+Bglobalgeometry+Bmainfield）*TEgeometry+Bmainfield）*TE第一项为局部的磁场改变，即不同组织间的磁化率差第一项为局部的磁场改变，即不同组织间的磁化率差异，是我们感兴趣的信息异，是我们感兴趣的信息第二项为化学位移，化学位移产生的场效应没有几何第二项为化学位移，化学位移产生的场效应没有几何依赖性，是一个点场的效应依赖性，是一个点场的效应最后两项最后两项BgeometryBgeometry和和BmainfieldBmainfield引起的相引起的相位改变为宏观磁场效应，常被认为是伪影，倾向于有位改变为宏观磁场效应，常被认为是伪影，倾向于有很低的空间频率。

采用去除低频信号，保留高频信很低的空间频率。

采用去除低频信号，保留高频信号，可除掉这些伪影，这就是所说的相位高频滤过法号，可除掉这些伪影，这就是所说的相位高频滤过法影响相位变化的因素或相位源影响相位变化的因素或相位源影响相位变化的因素或相位源影响相位变化的因素或相位源SWISWISWISWI数据后处理数据后处理数据后处理数据后处理处理步骤处理步骤除掉背景低频成分，保留高通滤过效应，应用除掉背景低频成分，保留高通滤过效应，应用64x6464x64高通滤过函数，获取校正相位图（高通滤过图）高通滤过函数，获取校正相位图（高通滤过图）校正相位图作为蒙片调节幅度图对比（通过卷积算法）校正相位图作为蒙片调节幅度图对比（通过卷积算法）A.A.原始相位图原始相位图B.B.高通滤过相位图，滤过矩阵大小为高通滤过相位图，滤过矩阵大小为32x3232x32C.C.高通滤过相位图，滤过矩阵大小为高通滤过相位图，滤过矩阵大小为64x6464x64高通滤过处理高通滤过处理高通滤过处理高通滤过处理滤波矩阵的选择滤波矩阵的选择滤波矩阵的选择滤波矩阵的选择0088161632320088161632326464969612812819219264649696128128192192组织间相位和差异与高频滤过函数窗的相关性组织间相位和差异与高频滤过函数窗的相关性组织间相位和差异与高频滤过函数窗的相关性组织间相位和差异与高频滤过函数窗的相关性WM:

WM:

白质白质GMGM：

灰质：

灰质CSFCSF：

脑脊液：

脑脊液滤波函数处理的作用滤波函数处理的作用滤波函数处理的作用滤波函数处理的作用滤波矩阵越大，低频伪影滤除的越干净，滤波矩阵越大，低频伪影滤除的越干净，图像越细腻，但有效信息也被部分滤除图像越细腻，但有效信息也被部分滤除选择选择32x3232x32或或64x6464x64高通滤波矩高通滤波矩阵最合适，此时有效的滤除了低频伪影，阵最合适，此时有效的滤除了低频伪影，同时最大程度的保留了有用信息同时最大程度的保留了有用信息SWISWISWISWI数据后处理数据后处理数据后处理数据后处理校正相位图作为蒙片调节幅度图对比（通过卷积算校正相位图作为蒙片调节幅度图对比（通过卷积算法）法）相位蒙片设置：

相位蒙片设置：

举例设定对举例设定对-抑制，则相位蒙片为：

抑制，则相位蒙片为：

F（x）=（F（x）=（x）+（x）+）/）/（相位（相位（xx）0）0）当相位当相位（x）=-（x）=-，则，则F（x）=0F（x）=0；故相位故相位-的体素均被抑制为的体素均被抑制为00；当相位当相位-（x）0（x）0时，则时，则0F（x）0F（x）0（x）0时，则设时，则设F（x）=1F（x）=1相位蒙片与幅度图相乘时，相位为相位蒙片与幅度图相乘时，相位为-的体素全部被抑制；的体素全部被抑制；位于位于-和和00之间，则部分被抑制；相位大于之间，则部分被抑制；相位大于00时，则体素时，则体素幅值不变；故所获得幅值不变；故所获得SWISWI图的组织间差异或对比形成明显图的组织间差异或对比形成明显magnitudeSWIphasethresholdedphaseAnexampleofSWIprocessingA.A.幅度图幅度图B.B.相位图相位图C.C.A*B（A*B（乘乘11次）次）D.D.A*B*B（A*B*B（乘乘22次）次）脂肪脂肪脂肪脂肪校正相位图作为蒙片调节幅度图对比举例校正相位图作为蒙片调节幅度图对比举例校正相位图作为蒙片调节幅度图对比举例校正相位图作为蒙片调节幅度图对比举例校正相位图作为蒙片调节幅度图对比举例校正相位图作为蒙片调节幅度图对比举例校正相位图作为蒙片调节幅度图对比举例校正相位图作为蒙片调节幅度图对比举例应用相位图调节灰应用相位图调节灰/白质对比举例。

白质对比举例。

A.T1WIA.T1WI幅度图（幅度图（TE=5msTE=5ms）；）；B.B.用相用相位蒙片（位蒙片（TE=40msTE=40ms）乘）乘44次幅度图所得的次幅度图所得的SWISWI图。

图中所示灰图。

图中所示灰/白质对比明白质对比明显提高，苍白球矿物质明显显示；同时，额窦旁局部磁场不均所致的伪影亦显提高，苍白球矿物质明显显示；同时，额窦旁局部磁场不均所致的伪影亦明显出现明显出现A.A.幅度图幅度图T1WITE=5msT1WITE=5msB.SWIB.SWI图图3.0T3.0T3.0T3.0T上滤过后相位图上滤过后相位图上滤过后相位图上滤过后相位图FilteredPhaseImageat3.0TFilteredPhaseImageat3.0T该图显示了运动皮层铁含量很高该图显示了运动皮层铁含量很高脑组织中大多数的铁以铁蛋白脑组织中大多数的铁以铁蛋白（ferritin）（ferritin）的形式存在的形式存在这些在这些在3T3T上获得的扫