俞　翔，劉　筠，許　亮，施逸興

（1.天津醫(yī)科大學(xué)研究生院，天津　300070；2.天津市人民醫(yī)院影像學(xué)部，天津　300121；3.天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科，天津　300381）

磁敏感加權(quán)成像測量腦內(nèi)血腫體積初步研究

俞翔1，劉筠2，許亮2，施逸興3

（1.天津醫(yī)科大學(xué)研究生院，天津300070；2.天津市人民醫(yī)院影像學(xué)部，天津300121；3.天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科，天津300381）

目的：探討磁敏感加權(quán)成像（Susceptibility weighted imaging，SWI）對腦內(nèi)血腫體積測量的準(zhǔn)確性。方法：回顧性分析70例腦出血（Intracerebral hemorrhage，ICH）病人，分別測量CT、常規(guī)MRI及SWI血腫體積，超急性期和急性期以CT測量數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)體積，亞急性期以T1WI測量數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)體積，并與同期SWI融合圖血腫體積比較并計算平均差異率，慢性期血腫不做體積測量。結(jié)果：70例ICH病人，SWI對血腫檢出率為100%，16例急性期血腫的SWI體積均大于CT體積，平均差異率為192.55%，且滿足CT血腫體積=0.6×SWI血腫體積線性回歸方程（Spearman’s相關(guān)系數(shù)=0.964，P＜0.001），20例亞急性早期血腫和20例亞急性晚期血腫SWI體積均大于T1WI體積，平均差異率分別為101.66%、82.73%，以上差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（Z= -3.516，-3.921，-3.920，P＜0.05）。結(jié)論：SWI識別不同時期血腫的敏感性均較高，但SWI對血腫體積具有高估傾向，尤其在急性期，CT血腫體積=0.6×SWI血腫體積線性方程，可以作為指導(dǎo)臨床制定診療決策和監(jiān)測預(yù)后的一項參考指標(biāo)。

腦出血；血腫；磁共振成像

腦出血（Intracerebral hemorrhage，ICH）是全球范圍內(nèi)致殘和致死的一個重要原因，血腫體積是影響病人預(yù)后的關(guān)鍵因素[1]。傳統(tǒng)的觀點認(rèn)為，CT是檢測急性期腦出血的首選方法，常規(guī)MRI能特異性識別亞急性期出血，磁敏感加權(quán)成像（Susceptibility weighted imaging，SWI）是以T2*WI為基礎(chǔ)的新型MRI對比成像技術(shù)，尤其對血液產(chǎn)物中順磁性物質(zhì)引起的磁場不均勻性高度敏感，可敏感檢測各個時期出血，但目前SWI對腦內(nèi)血腫體積定量研究鮮有報道。本文就70例ICH病人SWI影像學(xué)表現(xiàn)進(jìn)行分析，旨在探討SWI對腦內(nèi)血腫體積測量的準(zhǔn)確性。

1　資料與方法

1.1研究對象

回顧性分析于2013年2月—2015年7月就診于天津市人民醫(yī)院的ICH病人70例，其中男38例，女32例，年齡35～88歲，平均（65±13）歲。入組標(biāo)準(zhǔn)：①均為高血壓所致ICH并經(jīng)手術(shù)及隨訪證實；②急性期血腫組同一病人的CT與MRI掃描平均間隔時間不超過240min，且掃描間隔內(nèi)病人癥狀無明顯加重，血腫體積無明顯變化。

1.2設(shè)備和方法

1.2.1CT檢查設(shè)備

所有病人均使用Philips公司的Brilliance 16層螺旋CT掃描機(jī)，受檢者取仰臥位，頭先進(jìn)，以聽眥線為掃描基線行橫斷面掃描，層厚6mm。

1.2.2MRI檢查設(shè)備

采用西門子3.0T超導(dǎo)磁共振掃描儀（Siemens Magnetom Skyra），常規(guī)使用20通道頭頸部聯(lián)合線圈，病人取仰臥位，雙上肢分別置于身體兩側(cè)。掃描序列：軸位、矢狀位T1WI（TR 424ms，TE 6.4ms），軸位T2WI（TR 3 600ms，TE 95ms），層厚6mm，層間隔0.9mm；軸位SWI（TR 27ms，TE 20ms），層厚1.5mm，無間隔采集。

1.2.3SWI圖像后處理

SWI原始數(shù)據(jù)采集中系統(tǒng)自動生成磁矩圖與相位圖，采用Syngo MMWPVE40B工作站與系統(tǒng)自帶軟件包將磁矩圖與相位圖疊加得到SWI融合圖，對SWI融合圖經(jīng)最小強(qiáng)度投影 （Minimum intensity projection，MinIP）得到MinIP圖。

1.3影像資料分析

1.3.1血腫分期

依據(jù)發(fā)病時間和MRI信號變化劃分。超急性期為發(fā)病24 h以內(nèi)，T1WI上為等或略低信號，在T2WI上呈稍高信號；急性期為出血1～3 d，在T1WI呈等或略低信號，在T2WI上為低信號；亞急性早期為起病4～6 d，T1WI血腫從周邊向中央逐漸為高信號，在T2WI仍為低信號；亞急性晚期為發(fā)病7 d～2 w，在T1WI和T2WI血腫內(nèi)部均為高信號，T2WI上血腫周圍可見低信號環(huán)；慢性期為起病2 w以后，血腫內(nèi)部在T1WI為低信號，T2WI為高信號，周邊環(huán)以T2WI低信號[2]。

1.3.2血腫體積測量

體積的測量方法采用2/3 SH公式：S表示血腫最大截面積，H表示血腫的層面之和。超急性期和急性期以CT圖像上的高密度病灶主體作為標(biāo)準(zhǔn)體積，血腫高度定義為層厚×層數(shù)，亞急性期以T1WI圖像上高信號病灶體積為標(biāo)準(zhǔn)體積，血腫高度定義為 （層厚+層間隔）×層數(shù)，慢性期血腫不做體積測量。采用SWI融合圖測量血腫體積，超急性期至亞急性早期測量血腫低信號主體范圍，亞急性晚期以血腫最外層含鐵血黃素環(huán)作為邊界測量，并結(jié)合冠狀、矢狀、軸位定義血腫最大截面積和高度，以上方法均不納入灶周水腫帶。血腫體積以毫升為單位（1mL= 1 000mm3），差異率=（（SWI融合圖血腫體積-標(biāo)準(zhǔn)體積）/標(biāo)準(zhǔn)體積）×100%。以上均由2名有經(jīng)驗的影像科醫(yī)師采用盲法于工作站共同完成，取平均值。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法

1.4.1計量資料

采用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計分析，血腫體積比較采用秩和檢驗，結(jié)果以中位數(shù)±四分位數(shù)間距表示，檢驗水準(zhǔn)α定為0.05。

1.4.2線性回歸方程擬合

首先繪制急性期血腫組CT與SWI血腫體積測量數(shù)據(jù)散點圖并進(jìn)行Spearman’s相關(guān)分析，將SWI血腫體積測量數(shù)據(jù)作為自變量，CT測量數(shù)據(jù)作為因變量，然后通過最小二乘法原則估計回歸參數(shù)，分別求得回歸系數(shù)、截距項及擬合優(yōu)度R2，同時對各參數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗，檢驗水準(zhǔn)α定為0.05，最后求出回歸方程并作回歸直線圖。

2　結(jié)果

2.1血腫分期、分布、顯示

本研究共收集70例ICH病人，分別納入急性期血腫16例（圖1），亞急性早期血腫20例（圖2），亞急性晚期血腫20例（圖3），慢性期血腫14例（圖3）?；坠?jié)區(qū)血腫28例，腦葉血腫21例（額葉11例、頂葉2例、顳葉3例、枕葉4例、島葉1例），丘腦血腫13例，小腦血腫7例，腦橋血腫1例。SWI對70例ICH均敏感顯示，檢出率為100%。

2.2急性期血腫組概況

16例急性期血腫病人，CT與SWI平均檢查間隔時間為（105±70）min，時間范圍為（12～240）min，其中7例病人先行SWI掃描，9例病人先行CT掃描。

2.3血腫體積測量評估

標(biāo)準(zhǔn)血腫體積組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（χ2= 2.568，P=0.277）。16例急性期血腫的 SWI體積（2.015±3.927）mL均大于CT體積（0.732±2.985）mL，兩組有顯著性差異（Z=-3.516，P=0.000)，平均差異率為192.55%，且滿足CT血腫體積=0.6×SWI血腫體積線性回歸方程 （Spearman’s相關(guān)系數(shù)=0.964，P＜0.001），擬合優(yōu)度R2=0.93（圖4）。20例亞急性早期血腫SWI體積（3.725±4.439）mL均大于T1WI體積（2.300±3.942）mL，兩組差異具有顯著性（Z=-3.921，P=0.000），20例亞急性晚期血腫SWI體積 （3.760± 9.622）mL均大于T1WI體積 （2.576±6.130）mL，兩組差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Z=-3.920，P=0.000），平均差異率分別為101.66%、82.73%（表1）。

圖1　男，76歲，癥狀發(fā)作2天，右側(cè)小腦半球急性期血腫。圖1a：CT示血腫最大截面積為200mm2。圖1b：SWI示血腫最大截面積為295.2mm2。圖1c，1d：SWI于冠/矢狀位血腫高度為24mm。Figure 1.　Male,76 years old,acute phase hematoma was found in right cerebellar hemisphere two days after symptom onset.Figure 1a: The largest sectional area is 200 mm2on CT.Figure 1b:The largest sectional area is 295.2 mm2on SWI.Figure 1c,1d:The height of hematoma on SWI is 24mm.

圖2　女，64歲，癥狀發(fā)作4天，右側(cè)額葉亞急性早期血腫。圖2a：T1WI示血腫最大截面積為160mm2。圖2b：SWI示血腫最大截面積為242.5mm2。圖2c，2d：SWI于冠/矢狀位血腫高度為27.7mm。Figure 2.　Female,64 years old,early subacute phase hematoma was detected in right frontal lobe four days after symptom onset.Figure 2a:The largest sectional area is 160mm2on T1WI.Figure 2b:The largest sectional area is 242.5mm2on SWI.Figure 2c,2d:The height of hematoma on SWI is 27.7mm.

圖3　女，49歲，既往左側(cè)基底節(jié)區(qū)腦出血病史1年，癥狀發(fā)作12天。右側(cè)丘腦亞急性晚期血腫。圖3a：T1WI示血腫最大截面積為430mm2。圖3b：SWI示血腫最大截面積為534.5mm2。圖3c，3d：SWI于冠/矢狀位血腫高度為35.9mm。Figure 3.　Female,49 years old,had ICH in left basal ganglion region for one year,late subacute phase ICH was identified in right thalamus twelve days after symptom onset.Figure 3a:The largest sectional area is 430mm2on T1WI.Figure 3b:The largest sectional area is 534.5mm2on SWI.Figure 3c,3d:The height of hematoma on SWI is 35.9mm.

表1　血腫體積測量評估

3　討論

3.1SWI原理及應(yīng)用

SWI作為新型MRI對比成像技術(shù)，以T2*WI序列作為基礎(chǔ)，并采用高分辨率、三維完全流動補(bǔ)償與薄層重建的梯度回波序列進(jìn)行掃描，可同時獲得幅值圖像和相位圖像兩組原始圖像，且兩組圖像所對應(yīng)的解剖位置相同。常規(guī)MRI僅利用幅值圖信息，SWI則額外利用了相位信息，并經(jīng)過一系列復(fù)雜的圖像后處理將幅值圖與相位圖蒙片多次疊加，得到高對比度SWI融合圖。SWI利用組織間磁敏感性差異成像，能夠顯示靜脈血、血液代謝產(chǎn)物、鐵離子沉積等。目前SWI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)腦血管疾病中廣泛應(yīng)用，可以敏感檢測出血成分[3-5]。

圖4　急性期血腫體積線性回歸模型。Figure 4.Linear regression model of hematoma in acute phase.

3.2血腫體積測量誤差分析與方法選擇

血腫體積測量誤差主要包括以下方面：①血腫形狀的多樣性；②采用較厚層厚的圖像進(jìn)行測量，由于部分容積效應(yīng)，可能將血腫周邊部分圖層內(nèi)只占半層容積的血腫計算為一層容積，使所測容積可能偏大；③醫(yī)師勾劃血腫的邊緣輪廓具有一定程度的主觀性。目前計算機(jī)輔助的體積分析法被視為血腫體積測量金標(biāo)準(zhǔn)，但計算過程復(fù)雜，無法被臨床應(yīng)用。本研究采用2/3 SH測量方法，其最大優(yōu)點是不受血腫形態(tài)的限制，且該方法方便，易行，可重復(fù)性好，能夠在臨床廣泛開展，但該方法計算得到的血腫體積仍是一個近似值[6-7]。

3.3SWI與標(biāo)準(zhǔn)血腫體積測量比較

少量顱內(nèi)出血的病人通過有效地醫(yī)學(xué)干預(yù)可以提高長期生存率，而血腫擴(kuò)大是病情進(jìn)展和致殘率、致死率增加的重要先兆，并且血腫本身會通過凝集反應(yīng)、激活補(bǔ)體系統(tǒng)及氧化應(yīng)激等機(jī)制導(dǎo)致繼發(fā)性腦損傷[8]。目前人們普遍認(rèn)為ICH 24～48小時內(nèi)，血腫體積呈進(jìn)行性擴(kuò)大趨勢，在大鼠ICH模型中也得到證實[9-10]，影像學(xué)診斷ICH對于治療具有重要臨床意義，尤其是急性期血腫的量涉及到治療方法的選擇以及預(yù)后[11-12]。傳統(tǒng)的觀點認(rèn)為，CT是急性期ICH的首選檢查方法，目前公認(rèn)CT定量血腫體積準(zhǔn)確性最高，因此本研究以CT測量數(shù)據(jù)作為急性期標(biāo)準(zhǔn)血腫體積[13-14]。多項研究表明T2*WI對血腫體積具有高估傾向[15-16]。SWI較T2*WI對磁場不均勻性更加敏感，理論上SWI對血腫體積高估程度更加明顯，本組16例急性期血腫體積平均被高估了192.55%，且線性回歸方程提示CT血腫體積=0.6× SWI血腫體積。分析原因為：①兩者的成像原理不同，CT是球管投射X線束，穿過人體后并由探測器接收，經(jīng)過計算機(jī)后處理獲得的圖像屬于二維圖像。而SWI屬于三維圖像，利用組織的磁敏感性來反映質(zhì)子T2*弛豫時間和相位差別；②急性期血腫內(nèi)去氧血紅蛋白產(chǎn)生較強(qiáng)的非線性空間梯度場，造成局部磁場不均勻，并廣泛累及血腫內(nèi)部及周邊體素，引起較大范圍的SWI信號衰減；③SWI顯示的血腫范圍除血腫本身外，還包括血腫收縮后周圍滲出的血清和組織液，而CT僅顯示血腫部分。

進(jìn)入亞急性期，血腫內(nèi)去氧血紅蛋白逐漸氧化為正鐵血紅蛋白，后者構(gòu)象進(jìn)一步變化，水分子可以與血紅素中Fe3+相互作用，正鐵血紅蛋白主要縮短T1弛豫時間，并且血腫的降解始于血腫周邊并呈向中心進(jìn)展的趨勢，因此以T1WI高信號邊界測量的血腫體積較為可靠。本組20例亞急性早期和20例亞急性晚期血腫體積分別平均被高估了101.66%和82.73%。分析原因為，亞急性期血腫主要成分為正鐵血紅蛋白，具有五個不成對電子，是順磁性物質(zhì)，引起局部磁場不均勻累及鄰近體素，同時SWI亞急性晚期血腫邊界包括了外周的含鐵血黃素環(huán)，其對T1值影響不大，在T1WI中難以確切顯示，此外本研究采用3.0T磁共振設(shè)備，高場強(qiáng)進(jìn)一步增加組織間磁敏感差異，增大血腫在SWI顯示范圍。

3.4血腫平均差異率演變規(guī)律

本研究在排除血腫大小對組間差異率影響的前提下，對各時期血腫體積平均差異率比較發(fā)現(xiàn)，急性期（192.55%）＞亞急性早期（101.66%）＞亞急性晚期（82.73%），筆者推測上述規(guī)律產(chǎn)生原因與血腫內(nèi)鐵離子狀態(tài)和紅細(xì)胞完整性關(guān)系密切。急性期血紅蛋白Fe2+與氧解離形成脫氧血紅蛋白，其具有較強(qiáng)的磁敏感性，引起較大范圍的T2*信號衰減；亞急性早期脫氧血紅蛋白的Fe2+逐漸氧化為Fe3+形成正鐵血紅蛋白，此時紅細(xì)胞結(jié)構(gòu)尚完整，細(xì)胞膜的限制作用使得血腫內(nèi)外磁場不均勻，正鐵血紅蛋白僅有很弱的磁敏感效應(yīng)，但依舊縮短T2*弛豫時間，造成質(zhì)子失相位；亞急性晚期血腫內(nèi)紅細(xì)胞開始溶解，水分子進(jìn)駐細(xì)胞內(nèi)，同時正鐵血紅蛋白的Fe3+逐漸游離并與蛋白結(jié)合形成含鐵血黃素，后者磁敏感性較強(qiáng)，增加局部相位對比，紅細(xì)胞溶解和含鐵血黃素形成的綜合效應(yīng)可能引起磁場不均勻性進(jìn)一步減小[17]。

本研究尚存在以下不足之處：①樣本量較小，未納入超急性期ICH，缺乏縱向研究；②血腫測量過程受到位置和掃描層面的影響；③僅進(jìn)行初步研究，有些測量結(jié)果可能存在偏差，有待以后進(jìn)一步觀察總結(jié)。

綜上所述，SWI識別不同時期血腫的敏感性均較高，對ICH性疾病具有可靠的診斷能力，能夠作為CT及常規(guī)MRI檢查的有益補(bǔ)充，但SWI對血腫體積具有高估傾向，尤其在急性期，CT血腫體積= 0.6×SWI血腫體積線性方程可以作為指導(dǎo)臨床制定診療決策和監(jiān)測預(yù)后的一項參考指標(biāo)。

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Primary study for measuring intracerebral hematoma volume on SW I

YU Xiang1,LIU Jun2,XU Liang2,SHI Yi-xing3
(1.Graduate School of Tianjin Medical University,Tianjin 300070,China;2.Department of Imaging, Tianjin People’s Hospital,Tianjin 300121,China;3.Department of Radiology, First Teaching Hospital of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine,Tianjin 300381,China)

Objective:To investigate the efficacy of susceptibility weighted imaging(SWI)for measuring intracerebral hematoma volume.Methods:Seventy patients with intracerebral hemorrhage(ICH)were included in this research.The hematoma volume were measured on CT,conventional MRI and SWI,respectively.Standard hematoma volume was determined in hyperacute,acute phase on CT and subacute on T1WI.Compare the hematoma volume on SWI with CT or T1WI,except for chronic phase.Results:The detectable rate for ICH by SWI was 100%.Hematoma volume of 16 acute,20 early subacute and 20 late subacute phase on SWI were larger than CT and T1WI counterparts and average difference rate were 192.55%,101.66%, 82.73%,respectively.There were significant statistical difference among hematoma volume of different phases(Z=-3.516,-3.921, -3.920,P＜0.05).A linear relationship defined by CT hematoma volume=0.6×SWI hematoma volume(Spearman’s correlation coefficient=0.964,P＜0.001)was derived in acute phase.Conclusion:SWI is sensitive to intracerebral hematoma in different phases.However,SWI exists an overestimate tendency for hematoma volume,notably in acute phase.A simple mathematical conversion model has been developed:CT hematoma volume=0.6×SWI hematoma volume.This formula can be contribute to make clinical projects and monitor prognosis in an individual patient.

Cerebral hemorrhage;Hematoma;Magnetic resonace imaging

R743.34；R445.2

A

1008－1062（2016）02－0082－05

2015－07－15；

2015－11－27

俞翔（1990-），男，河北廊坊人，在讀碩士研究生。E-mail：cxksqiqi2013@163.com

劉筠，天津市人民醫(yī)院影像學(xué)部，300121。E-mail：cjr.liujun@vip.163.com