Zobrazování vážené citlivostí - Susceptibility weighted imaging

SWI Obrázek získaný u 4 Tesla ukazující žíly v mozku.

Zobrazování vážené citlivostí (SWI), původně nazvaný BOLD venografické zobrazování, je Sekvence MRI který je mimořádně citlivý na žilní krev, krvácení a ukládání železa. SWI používá plně kompenzovanou tokovou, dlouhou ozvěnu, přechodovou ozvěnu (GRE) sekvence pulzů získávat obrázky. Tato metoda využívá citlivost rozdíly mezi tkáněmi a k ​​detekci těchto rozdílů využívá fázový obraz. Údaje o velikosti a fázi jsou kombinovány, aby se vytvořil vylepšený obrázek velikosti kontrastu. Zobrazování žilní krve pomocí SWI je a v závislosti na hladině kyslíku v krvi (BOLD) technika, a proto byla (a někdy stále je) označována jako BOLD venografie. Díky své citlivosti na žilní krev se SWI běžně používá v traumatické poranění mozku (TBI) a pro mozkové venografie s vysokým rozlišením, ale má mnoho dalších klinických aplikací. SWI je nabízen jako klinický balíček společností Philips a Siemens, ale lze jej provozovat na strojích jakéhokoli výrobce při intenzitě pole 1,0 T, 1,5 T, 3,0 T a vyšší.

Akvizice a zpracování obrazu

SWI používá plně kompenzované rychlostní, vysokofrekvenční rozmazané vysokofrekvenční 3D skenování s odezvou na odezvu (GRE). Ukládají se obrazy velikosti i fáze a fázový obraz je filtrován pomocí vysoké propusti (HP), aby se odstranily nežádoucí artefakty. Obraz velikosti se poté zkombinuje s fázovým obrazem a vytvoří se obrázek velikosti vylepšeného kontrastu označovaný jako obrázek vážený susceptibilitou (SW). Je také běžné vytvářet projekce minimální intenzity (mIP) nad 8 až 10 mm pro lepší vizualizaci konektivity žil. Tímto způsobem se generují čtyři sady obrazů, původní velikost, fáze filtrované HP, vážená citlivost a mIP přes obrázky vážené citlivostí.

Fázové filtrování

Hodnoty ve fázových obrazech jsou omezeny od -π do π, takže pokud hodnota překročí π, zalomí se na -π, nehomogenity v magnetickém poli způsobí nízkofrekvenční gradienty pozadí. To způsobí, že se všechny fázové hodnoty v obraze pomalu zvyšují, což vytváří zalomení fází a zakrývá obraz. Tento typ artefaktu lze odstranit rozbalením fáze nebo filtrováním vysokých propustí původních komplexních dat, aby se odstranily nízkofrekvenční variace fázového obrazu.

Vytváření váženého obrazu citlivosti

Fázová maska ​​citlivá na záporné hodnoty fáze s lineárním (přerušovaná čára) a 4. výkonovým mapováním (plná čára)

Obrázek vážený podle citlivosti je vytvořen kombinací velikosti a filtrovaných fázových obrázků. Maska je vytvořena z fázového obrazu mapováním všech hodnot nad 0 radiánů na 1 a lineárním mapováním hodnot od -π do 0 radiánů v rozsahu od 0 do 1. Alternativně lze místo lineárního mapování od -π do 0 pro zvýšení účinku masky použít výkonovou funkci (obvykle 4. stupeň). Tato maska ​​pak obrázek vynásobí. Tímto způsobem nemají fázové hodnoty nad 0 radiány žádný účinek a fázové hodnoty pod 0 radiány ztmavují obraz velikosti. Tím se zvyšuje kontrast v obrazu velikosti u objektů s nízkými fázovými hodnotami, jako jsou žíly, železo a krvácení.

Klinické aplikace

SWI se nejčastěji používá k detekci malého množství krvácení nebo vápníku.[1] Klinické aplikace jsou předmětem výzkumu v různých oblastech medicíny.[2][3]

Traumatické poranění mozku (TBI)

Porovnání difúzního axonálního poranění zobrazeného s konvenčním GRE (vlevo) a SWI (vpravo) při 1,5 T.
Srovnání krvácení zobrazeného s konvenčním GRE (vlevo) a SWI (vpravo) při 1,5 T.

Detekce mikrokrvácení, stříhání a difúzní axonální poranění (DAI) u pacientů s traumatem je často obtížné, protože zranění mají obvykle relativně malou velikost a lze je snadno vynechat skenováním s nízkým rozlišením. SWI obvykle běží při relativně vysokém rozlišení (1 mm3) a je extrémně citlivý na krvácení na hranicích šedé hmoty / bílé hmoty, takže je možné vidět velmi malé léze zvyšující schopnost detekovat jemnější poranění.

Mrtvice a krvácení

Difúzní vážené zobrazení nabízí účinný prostředek k detekci akutní mrtvice. I když je dobře známo, že zobrazování pomocí gradientní echa může detekovat krvácení, nejlépe je detekováno pomocí SWI. V zde zobrazeném příkladu zobrazuje gradientní ozvěna oblast pravděpodobného cytotoxického edému, zatímco SW obrázek ukazuje pravděpodobnou lokalizaci cévní mozkové příhody a postiženého vaskulárního teritoria (data získaná při 1,5 T).

Světlá oblast na obrázku váženého gradientem ozvěny ukazuje oblast ovlivněnou v tomto příkladu akutního tahu. Šipky na obrázku SWI mohou ukazovat rizikovou tkáň, která byla ovlivněna mozkovou příhodou (A, B, C) a umístěním samotné mozkové příhody (D). Důvod, proč jsme schopni vidět postižené vaskulární území, může být ten, že v této tkáni je snížená úroveň nasycení kyslíkem, což naznačuje, že tok do této oblasti mozku by mohl být snížen po mrtvici. Dalším možným vysvětlením je, že dochází ke zvýšení objemu místní venózní krve. V obou případech tento obrázek naznačuje, že tkáň spojená s tímto vaskulárním územím může být rizikovou tkání. Budoucí výzkum mrtvice bude zahrnovat srovnání zobrazování váženého perfúzí a SWI, aby se dozvědělo více o místním toku a saturaci kyslíkem.

Sturge-Weberova choroba

SWI venogram novorozence se Sturge-Weberovým syndromem

SWI venogram novorozence s Sturge-Weberův syndrom kdo nevykazoval neurologické příznaky, je zobrazen vpravo. Počáteční konvenční MR zobrazovací metody neprokázaly žádnou abnormalitu. Abnormální žilní vaskulatura v levém týlním laloku táhnoucí se mezi zadním rohem komory a kortikálním povrchem je na venogramu jasně viditelná. Díky vysokému rozlišení lze vyřešit i kolaterály.

Nádory

Část charakterizace nádorů spočívá v pochopení angiografického chování lézí jak z pohledu angiogeneze, tak mikrohemoragií. Agresivní nádory mívají rychle rostoucí vaskulaturu a mnoho mikrohemoragií. Schopnost detekovat tyto změny v nádoru by tedy mohla vést k lepšímu určení stavu nádoru. Zvýšená citlivost SWI na venózní krev a krevní produkty v důsledku jejich rozdílů v citlivosti ve srovnání s normální tkání vede k lepšímu kontrastu při detekci hranic nádoru a krvácení z nádoru.

Roztroušená skleróza

Roztroušená skleróza (MS) se obvykle studuje s FLAIR a kontrastní zobrazení T1. SWI k tomu přispívá odhalením venózní konektivity v některých lézích a v některých lézích představuje důkazy o obsahu železa. Tato klíčová nová informace může pomoci pochopit fyziologii MS.[4]

Ukázalo se, že frekvence magnetické rezonance měřená pomocí SWI skenování je citlivá na tvorbu MS lézí. Frekvence se zvyšuje měsíce předtím, než se na skenování s vylepšeným kontrastem objeví nová léze. V době vylepšení kontrastu se frekvence rychle zvyšuje a zůstává zvýšena po dobu nejméně šesti měsíců.[5][6]

Cévní demence a cerebrální amyloidová angiopatie (CAA)

Snímky CAA shromážděné při 1,5 T. Vlevo, konvenční T2 * (TE = 20 ms), uprostřed, SWI zpracovaný magnitudový obraz (TE = 40 ms) a pravý, SWI fázový obraz (TE = 40 ms)

Gradient Recalled Echo (GRE) je konvenční způsob detekce krvácení CAA, nicméně SWI je mnohem citlivější technika, která dokáže odhalit mnoho mikrohemoragií, které na obrázcích GRE chybí.[7] Konvenční obrázek s váženým gradientem echo T2 * (vlevo, TE = 20 ms) ukazuje některá ohniska nízkého signálu spojená s CAA. Na druhou stranu obraz SWI (uprostřed, s rozlišením 0,5 mm x 0,5 mm x 2,0 mm, promítaný na 8 mm) ukazuje mnohem více souvisejících ohnisek s nízkým signálem. Fázové obrazy byly použity ke zvýšení účinku lokálního nárůstu hemosiderinu. Příklad fázového obrazu (vpravo) s ještě vyšším rozlišením 0,25 mm x 0,25 mm x 2,0 mm ukazuje jasnou schopnost lokalizovat více ohnisek spojených s CAA.

Pneumocefalus

Nedávné studie naznačují, že SWI může být vhodný pro sledování neurochirurgických pacientů zotavujících se z Pneumocephalus, protože vzduch lze snadno detekovat pomocí SWI.

Vysoké pole SWI

SWI je jedinečně vhodný pro využití výhod systémů s vyšším polem, protože kontrast ve fázovém obrazu je lineárně úměrný času echa (TE) a síle pole. Vyšší pole tak umožňují kratší časy ozvěny bez ztráty kontrastu, což může zkrátit dobu skenování a artefakty související s pohybem. Vysoký signál od šumu dostupný ve vyšších polích také zvyšuje kvalitu skenování a umožňuje skenování s vyšším rozlišením.[8]

Viz také

externí odkazy

Poznámky pod čarou

  1. ^ Dr. Bruno Di Muzio a A. Prof. Frank Gaillard. „Zobrazování vážené podle citlivosti“. Citováno 2017-10-15.
  2. ^ Mittal S; Wu Z; Neelavalli J; Haacke EM (únor 2009). „Zobrazování vážené podle citlivosti: technické aspekty a klinické aplikace, část 2“. AJNR Am J Neuroradiol. 30 (2): 232–52. doi:10.3174 / ajnr.A1461. PMC  3805373. PMID  19131406.
  3. ^ Haacke EM; Mittal S; Wu Z; Neelavalli J; Cheng YC (leden 2009). „Zobrazování vážené podle citlivosti: technické aspekty a klinické aplikace, část 1“. AJNR Am J Neuroradiol. 30 (1): 19–30. doi:10.3174 / ajnr.A1400. PMC  3805391. PMID  19039041.
  4. ^ Haacke EM; Makki M; Ge Y; Maheshwari M; Sehgal V; Hu J; Selvan M; Wu Z; Latif Z; Xuan Y; Khan O; Garbern J; Grossman RI (březen 2009). „Charakterizace depozice železa v lézích roztroušené sklerózy pomocí zobrazování váženého podle citlivosti“. J Magn Reson Imaging. 29 (3): 537–44. doi:10,1002 / jmri.21676. PMC  2650739. PMID  19243035.
  5. ^ Wiggermann V; Hernandez Torres E; Vavsour IM; Moore GR; Laule C; MacKay AL; Li DK Z; Traboulsee A; Rauscher A (červenec 2013). „Posouvá se frekvence magnetické rezonance během tvorby akutní MS léze“. Neurologie. 81 (3): 211–8. doi:10.1212 / WNL.0b013e31829bfd63. PMC  3770162. PMID  23761621.
  6. ^ Yablonskiy DA; Luo J; Sukstanskii AL; Iyer H; Gross AH (srpen 2012). „Biofyzikální mechanismy kontrastu frekvence signálu MRI u roztroušené sklerózy“. Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (35): 14212–7. Bibcode:2012PNAS..10914212Y. doi:10.1073 / pnas.1206037109. PMC  3435153. PMID  22891307.
  7. ^ Haacke EM a kol. (2007). „Zobrazování mozkové amyloidové angiopatie se zobrazením váženým na citlivost“. American Journal of Neuroradiology. 28 (2): 316–7. PMID  17297004.
  8. ^ Deistung A, et al. (2008). „Zobrazování vážené při citlivosti při ultra vysoké intenzitě magnetického pole: teoretické úvahy a experimentální výsledky“. Magn Reson Med. 60 (5): 1155–68. doi:10,1002 / mrm.21754. PMID  18956467. Archivovány od originál dne 10. 10. 2012..

Reference

  • Ashwal S, et al. (2008). „Citlivostově vážené zobrazování a protonová magnetická rezonanční spektroskopie při hodnocení výsledku po pediatrickém traumatickém poranění mozku“. Arch Phys Med Rehabil. 87 (12 Suppl 2): ​​S50–8. doi:10.1016 / j.apmr.2006.07.275. PMID  17140880.
  • Barth M a kol. (2003). „Trojrozměrný trojrozměrný kontrast s vysokým rozlišením, okysličování krve, závislý na hladině magnetické rezonanční venografie mozkových nádorů při 3 Tesla: první klinické zkušenosti a srovnání s 1,5 Tesla“. Investujte Radiol. 38 (7): 409–14. doi:10.1097 / 01.RLI.0000069790.89435.e7. PMID  12821854.
  • Sehgal V, et al. (2005). "Klinické aplikace neuroimagingu se zobrazením váženým na citlivost". J Magn Reson Imaging. 22 (4): 439–50. doi:10.1002 / jmri.20404. PMID  16163700.
  • Sehgal V, et al. (2006). „Citlivostově vážené zobrazování k vizualizaci krevních produktů a zlepšení kontrastu nádorů při studiu mozkových hmot“. J Magn Reson Imaging. 24 (1): 41–51. doi:10.1002 / jmri.20598. PMID  16755540.