磁敏感加权成像测量脑内血肿体积初步研究

俞　翔，刘　筠，许　亮，施逸兴

（1.天津医科大学研究生院，天津　300070；2.天津市人民医院影像学部，天津　300121；3.天津中医药大学第一附属医院影像科，天津　300381）

磁敏感加权成像测量脑内血肿体积初步研究

俞翔1，刘筠2，许亮2，施逸兴3

（1.天津医科大学研究生院，天津300070；2.天津市人民医院影像学部，天津300121；3.天津中医药大学第一附属医院影像科，天津300381）

目的：探讨磁敏感加权成像（Susceptibility weighted imaging，SWI）对脑内血肿体积测量的准确性。方法：回顾性分析70例脑出血（Intracerebral hemorrhage，ICH）病人，分别测量CT、常规MRI及SWI血肿体积，超急性期和急性期以CT测量数据作为标准体积，亚急性期以T1WI测量数据作为标准体积，并与同期SWI融合图血肿体积比较并计算平均差异率，慢性期血肿不做体积测量。结果：70例ICH病人，SWI对血肿检出率为100%，16例急性期血肿的SWI体积均大于CT体积，平均差异率为192.55%，且满足CT血肿体积=0.6×SWI血肿体积线性回归方程（Spearman’s相关系数=0.964，P＜0.001），20例亚急性早期血肿和20例亚急性晚期血肿SWI体积均大于T1WI体积，平均差异率分别为101.66%、82.73%，以上差异均具有统计学意义（Z= -3.516，-3.921，-3.920，P＜0.05）。结论：SWI识别不同时期血肿的敏感性均较高，但SWI对血肿体积具有高估倾向，尤其在急性期，CT血肿体积=0.6×SWI血肿体积线性方程，可以作为指导临床制定诊疗决策和监测预后的一项参考指标。

脑出血；血肿；磁共振成像

脑出血（Intracerebral hemorrhage，ICH）是全球范围内致残和致死的一个重要原因，血肿体积是影响病人预后的关键因素[1]。传统的观点认为，CT是检测急性期脑出血的首选方法，常规MRI能特异性识别亚急性期出血，磁敏感加权成像（Susceptibility weighted imaging，SWI）是以T2*WI为基础的新型MRI对比成像技术，尤其对血液产物中顺磁性物质引起的磁场不均匀性高度敏感，可敏感检测各个时期出血，但目前SWI对脑内血肿体积定量研究鲜有报道。本文就70例ICH病人SWI影像学表现进行分析，旨在探讨SWI对脑内血肿体积测量的准确性。

1　资料与方法

1.1研究对象

回顾性分析于2013年2月—2015年7月就诊于天津市人民医院的ICH病人70例，其中男38例，女32例，年龄35～88岁，平均（65±13）岁。入组标准：①均为高血压所致ICH并经手术及随访证实；②急性期血肿组同一病人的CT与MRI扫描平均间隔时间不超过240min，且扫描间隔内病人症状无明显加重，血肿体积无明显变化。

1.2设备和方法

1.2.1CT检查设备

所有病人均使用Philips公司的Brilliance 16层螺旋CT扫描机，受检者取仰卧位，头先进，以听眦线为扫描基线行横断面扫描，层厚6mm。

1.2.2MRI检查设备

采用西门子3.0T超导磁共振扫描仪（Siemens Magnetom Skyra），常规使用20通道头颈部联合线圈，病人取仰卧位，双上肢分别置于身体两侧。扫描序列：轴位、矢状位T1WI（TR 424ms，TE 6.4ms），轴位T2WI（TR 3 600ms，TE 95ms），层厚6mm，层间隔0.9mm；轴位SWI（TR 27ms，TE 20ms），层厚1.5mm，无间隔采集。

1.2.3SWI图像后处理

SWI原始数据采集中系统自动生成磁矩图与相位图，采用Syngo MMWPVE40B工作站与系统自带软件包将磁矩图与相位图叠加得到SWI融合图，对SWI融合图经最小强度投影 （Minimum intensity projection，MinIP）得到MinIP图。

1.3影像资料分析

1.3.1血肿分期

依据发病时间和MRI信号变化划分。超急性期为发病24 h以内，T1WI上为等或略低信号，在T2WI上呈稍高信号；急性期为出血1～3 d，在T1WI呈等或略低信号，在T2WI上为低信号；亚急性早期为起病4～6 d，T1WI血肿从周边向中央逐渐为高信号，在T2WI仍为低信号；亚急性晚期为发病7 d～2 w，在T1WI和T2WI血肿内部均为高信号，T2WI上血肿周围可见低信号环；慢性期为起病2 w以后，血肿内部在T1WI为低信号，T2WI为高信号，周边环以T2WI低信号[2]。

1.3.2血肿体积测量

体积的测量方法采用2/3 SH公式：S表示血肿最大截面积，H表示血肿的层面之和。超急性期和急性期以CT图像上的高密度病灶主体作为标准体积，血肿高度定义为层厚×层数，亚急性期以T1WI图像上高信号病灶体积为标准体积，血肿高度定义为 （层厚+层间隔）×层数，慢性期血肿不做体积测量。采用SWI融合图测量血肿体积，超急性期至亚急性早期测量血肿低信号主体范围，亚急性晚期以血肿最外层含铁血黄素环作为边界测量，并结合冠状、矢状、轴位定义血肿最大截面积和高度，以上方法均不纳入灶周水肿带。血肿体积以毫升为单位（1mL= 1 000mm3），差异率=（（SWI融合图血肿体积-标准体积）/标准体积）×100%。以上均由2名有经验的影像科医师采用盲法于工作站共同完成，取平均值。

1.4统计学方法

1.4.1计量资料

采用SPSS 18.0进行统计分析，血肿体积比较采用秩和检验，结果以中位数±四分位数间距表示，检验水准α定为0.05。

1.4.2线性回归方程拟合

首先绘制急性期血肿组CT与SWI血肿体积测量数据散点图并进行Spearman’s相关分析，将SWI血肿体积测量数据作为自变量，CT测量数据作为因变量，然后通过最小二乘法原则估计回归参数，分别求得回归系数、截距项及拟合优度R2，同时对各参数进行显著性检验，检验水准α定为0.05，最后求出回归方程并作回归直线图。

2　结果

2.1血肿分期、分布、显示

本研究共收集70例ICH病人，分别纳入急性期血肿16例（图1），亚急性早期血肿20例（图2），亚急性晚期血肿20例（图3），慢性期血肿14例（图3）。基底节区血肿28例，脑叶血肿21例（额叶11例、顶叶2例、颞叶3例、枕叶4例、岛叶1例），丘脑血肿13例，小脑血肿7例，脑桥血肿1例。SWI对70例ICH均敏感显示，检出率为100%。

2.2急性期血肿组概况

16例急性期血肿病人，CT与SWI平均检查间隔时间为（105±70）min，时间范围为（12～240）min，其中7例病人先行SWI扫描，9例病人先行CT扫描。

2.3血肿体积测量评估

标准血肿体积组间比较差异无统计学意义（χ2= 2.568，P=0.277）。16例急性期血肿的 SWI体积（2.015±3.927）mL均大于CT体积（0.732±2.985）mL，两组有显著性差异（Z=-3.516，P=0.000)，平均差异率为192.55%，且满足CT血肿体积=0.6×SWI血肿体积线性回归方程 （Spearman’s相关系数=0.964，P＜0.001），拟合优度R2=0.93（图4）。20例亚急性早期血肿SWI体积（3.725±4.439）mL均大于T1WI体积（2.300±3.942）mL，两组差异具有显著性（Z=-3.921，P=0.000），20例亚急性晚期血肿SWI体积 （3.760± 9.622）mL均大于T1WI体积 （2.576±6.130）mL，两组差异有统计学意义（Z=-3.920，P=0.000），平均差异率分别为101.66%、82.73%（表1）。

图1　男，76岁，症状发作2天，右侧小脑半球急性期血肿。图1a：CT示血肿最大截面积为200mm2。图1b：SWI示血肿最大截面积为295.2mm2。图1c，1d：SWI于冠/矢状位血肿高度为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.

图2　女，64岁，症状发作4天，右侧额叶亚急性早期血肿。图2a：T1WI示血肿最大截面积为160mm2。图2b：SWI示血肿最大截面积为242.5mm2。图2c，2d：SWI于冠/矢状位血肿高度为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.

图3　女，49岁，既往左侧基底节区脑出血病史1年，症状发作12天。右侧丘脑亚急性晚期血肿。图3a：T1WI示血肿最大截面积为430mm2。图3b：SWI示血肿最大截面积为534.5mm2。图3c，3d：SWI于冠/矢状位血肿高度为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　血肿体积测量评估

3　讨论

3.1SWI原理及应用

SWI作为新型MRI对比成像技术，以T2*WI序列作为基础，并采用高分辨率、三维完全流动补偿与薄层重建的梯度回波序列进行扫描，可同时获得幅值图像和相位图像两组原始图像，且两组图像所对应的解剖位置相同。常规MRI仅利用幅值图信息，SWI则额外利用了相位信息，并经过一系列复杂的图像后处理将幅值图与相位图蒙片多次叠加，得到高对比度SWI融合图。SWI利用组织间磁敏感性差异成像，能够显示静脉血、血液代谢产物、铁离子沉积等。目前SWI在中枢神经系统脑血管疾病中广泛应用，可以敏感检测出血成分[3-5]。

图4　急性期血肿体积线性回归模型。Figure 4.Linear regression model of hematoma in acute phase.

3.2血肿体积测量误差分析与方法选择

血肿体积测量误差主要包括以下方面：①血肿形状的多样性；②采用较厚层厚的图像进行测量，由于部分容积效应，可能将血肿周边部分图层内只占半层容积的血肿计算为一层容积，使所测容积可能偏大；③医师勾划血肿的边缘轮廓具有一定程度的主观性。目前计算机辅助的体积分析法被视为血肿体积测量金标准，但计算过程复杂，无法被临床应用。本研究采用2/3 SH测量方法，其最大优点是不受血肿形态的限制，且该方法方便，易行，可重复性好，能够在临床广泛开展，但该方法计算得到的血肿体积仍是一个近似值[6-7]。

3.3SWI与标准血肿体积测量比较

少量颅内出血的病人通过有效地医学干预可以提高长期生存率，而血肿扩大是病情进展和致残率、致死率增加的重要先兆，并且血肿本身会通过凝集反应、激活补体系统及氧化应激等机制导致继发性脑损伤[8]。目前人们普遍认为ICH 24～48小时内，血肿体积呈进行性扩大趋势，在大鼠ICH模型中也得到证实[9-10]，影像学诊断ICH对于治疗具有重要临床意义，尤其是急性期血肿的量涉及到治疗方法的选择以及预后[11-12]。传统的观点认为，CT是急性期ICH的首选检查方法，目前公认CT定量血肿体积准确性最高，因此本研究以CT测量数据作为急性期标准血肿体积[13-14]。多项研究表明T2*WI对血肿体积具有高估倾向[15-16]。SWI较T2*WI对磁场不均匀性更加敏感，理论上SWI对血肿体积高估程度更加明显，本组16例急性期血肿体积平均被高估了192.55%，且线性回归方程提示CT血肿体积=0.6× SWI血肿体积。分析原因为：①两者的成像原理不同，CT是球管投射X线束，穿过人体后并由探测器接收，经过计算机后处理获得的图像属于二维图像。而SWI属于三维图像，利用组织的磁敏感性来反映质子T2*弛豫时间和相位差别；②急性期血肿内去氧血红蛋白产生较强的非线性空间梯度场，造成局部磁场不均匀，并广泛累及血肿内部及周边体素，引起较大范围的SWI信号衰减；③SWI显示的血肿范围除血肿本身外，还包括血肿收缩后周围渗出的血清和组织液，而CT仅显示血肿部分。

进入亚急性期，血肿内去氧血红蛋白逐渐氧化为正铁血红蛋白，后者构象进一步变化，水分子可以与血红素中Fe3+相互作用，正铁血红蛋白主要缩短T1弛豫时间，并且血肿的降解始于血肿周边并呈向中心进展的趋势，因此以T1WI高信号边界测量的血肿体积较为可靠。本组20例亚急性早期和20例亚急性晚期血肿体积分别平均被高估了101.66%和82.73%。分析原因为，亚急性期血肿主要成分为正铁血红蛋白，具有五个不成对电子，是顺磁性物质，引起局部磁场不均匀累及邻近体素，同时SWI亚急性晚期血肿边界包括了外周的含铁血黄素环，其对T1值影响不大，在T1WI中难以确切显示，此外本研究采用3.0T磁共振设备，高场强进一步增加组织间磁敏感差异，增大血肿在SWI显示范围。

3.4血肿平均差异率演变规律

本研究在排除血肿大小对组间差异率影响的前提下，对各时期血肿体积平均差异率比较发现，急性期（192.55%）＞亚急性早期（101.66%）＞亚急性晚期（82.73%），笔者推测上述规律产生原因与血肿内铁离子状态和红细胞完整性关系密切。急性期血红蛋白Fe2+与氧解离形成脱氧血红蛋白，其具有较强的磁敏感性，引起较大范围的T2*信号衰减；亚急性早期脱氧血红蛋白的Fe2+逐渐氧化为Fe3+形成正铁血红蛋白，此时红细胞结构尚完整，细胞膜的限制作用使得血肿内外磁场不均匀，正铁血红蛋白仅有很弱的磁敏感效应，但依旧缩短T2*弛豫时间，造成质子失相位；亚急性晚期血肿内红细胞开始溶解，水分子进驻细胞内，同时正铁血红蛋白的Fe3+逐渐游离并与蛋白结合形成含铁血黄素，后者磁敏感性较强，增加局部相位对比，红细胞溶解和含铁血黄素形成的综合效应可能引起磁场不均匀性进一步减小[17]。

本研究尚存在以下不足之处：①样本量较小，未纳入超急性期ICH，缺乏纵向研究；②血肿测量过程受到位置和扫描层面的影响；③仅进行初步研究，有些测量结果可能存在偏差，有待以后进一步观察总结。

综上所述，SWI识别不同时期血肿的敏感性均较高，对ICH性疾病具有可靠的诊断能力，能够作为CT及常规MRI检查的有益补充，但SWI对血肿体积具有高估倾向，尤其在急性期，CT血肿体积= 0.6×SWI血肿体积线性方程可以作为指导临床制定诊疗决策和监测预后的一项参考指标。

[1]Brunkhorst R,Foerch C.What causes hematoma enlargement in lobar intracerebral hemorrhage?:novel insights froma genetic study[J].Stroke,2012,43(6):1458-1459.

[2]Allkemper T,Tombach B,Schwindt W,et al.Acute and subacute intracerebral hemorrhages:comparison of MR imaging at 1.5 and 3.0 T-initial experience[J].Radiology,2004,232(3):874-881.

[3]Naik D,Viswamitra S,Kumar AA,et al.Susceptibility weighted magnetic resonance imaging of brain:A multifaceted powerful sequence that adds to understanding of acute stroke[J].Ann Indian Acad Neurol,2014,17(1):58-61.

[4]Santhosh K,Kesavadas C,Thomas B,et al.Susceptibility weighted imaging:a new tool in magnetic resonance imaging of stroke [J].Clin Radiol,2009,64(1):74-83.

[5]Chalela JA,Kidwell CS,Nentwich LM,et al.Magnetic resonance imaging and computed tomography in emergency assessment of patients with suspected acute stroke:a prospective comparison[J]. Lancet,2007,369(9558):293-298.

[6]赵开军，沈建康.颅内血肿体积评估方法的影像和临床进展[J].中华神经外科疾病研究杂志，2010，9（4）：376-378.

[7]Zhao K,Liu Y,Zhang R,et al.A precise,simple,convenient and new method for estimation of intracranial hematoma volumethe formula 2/3[J].Neurol Res,2009,31(10):1031-1036.

[8]Keep RF,Hua Y,Xi G.Intracerebral haemorrhage:mechanisms of injury and therapeutic targets[J].Lancet Neurol,2012,11(8): 720-731.

[9]Rodriguez-Luna D,Muchada M,Pineiro S,et al.Potential Blood Pressure Thresholds and Outcome in Acute Intracerebral Hemorrhage[J].Eur Neurol,2014,72(3-4):203-208.

[10]田亚楠，范敬争，李冠武，等.SWI评价大鼠脑出血模型血肿演变进程的实验研究 [J].中国中西医结合影像学杂志，2014，12（1）：14-17.

[11]Morgenstern LB,Hemphill JC,Anderson C,et al.Guidelines for the Management of Spontaneous Intracerebral Hemorrhage:A Guideline for Healthcare Professionals From the American Heart Association/American Stroke Association[J].Stroke,2010,41(9): 2108-2129.

[12]Dammann P,Asgari S,Bassiouni H,et al.Spontaneous cerebellar hemorrhage-experience with57surgically treatedpatients and review of the literature[J].Neurosurg Review,2011,34(1): 77-86.

[13]Zimmerman RD,Maldjian JA,Brun NC,et al.Radiologic estimation of hematoma volume in intracerebral hemorrhage trial by CT scan[J].Am J Neuroradiol,2006,27(3):666-670.

[14]杜万萍，谭利华，翟宁，等.颅内血肿体积个人计算机测量方法[J].中南大学学报，2011，36（1）：84-87.

[15]Tang MY,Chen TW,Zhang XM,et al.GRE T2*-weighted MRI: principles and clinical applications[J].Biomed Res Int,2014, 2014(4):1-12.

[16]Burgess RE,Warach S,Schaewe TJ,et al.Development and validation of a simple conversion model for comparison of intracerebral hemorrhage volumes measured on CTand gradient recalled echo MRI[J].Stroke,2008,39(7):2017-2020.

[17]王丽娟，刘玉波，王光彬.磁敏感加权成像原理概述[J].磁共振成像，2010，1（3）：227-230.

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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，在读硕士研究生。E-mail：cxksqiqi2013@163.com

刘筠，天津市人民医院影像学部，300121。E-mail：cjr.liujun@vip.163.com