1、3.0T 磁共振 SWI 序列诊断脑海绵状血管畸形研究山东大学齐鲁医院神经内科（250012） 位坤坤 李文娜 乔珊 韩涛 王胜军 赵秀鹤 迟兆富 刘学伍（通讯作者）基金项目：国家自然科学基金项目（No. H0905） ，山东省自然科学基金项目（No. ZR2010HM052）中文摘要目的 颅脑磁共振诊断脑海绵状血管畸形（CCM）具有重要价值，但常规磁共振成像技术在诊断 CCM 和相关静脉畸形（DVAs）方面存在一定的局限性。本研究目的是评估与比较 3.0T 磁共振 SWI 序列检测 CCM 和相关 DVAs 敏感性及其优势。 方法 12 例患者（女 7 例，男 5 例，年龄 12 岁74.2
2、 岁）平均年龄 36.2 岁。所有患者均接受 3.0T 普通磁共振和 GRE、SWI 序列检查。磁共振检查结束后，其中 7 例患者接受手术治疗，另外 5 例患者选择保守治疗或放射治疗。 结果 首发症状为出血者 4 例（33.3%） ，癫痫 2 例（16.7% ） ，其他神经系统症状者 12 例（50.0%） 。手术切除的病理组织确诊为 CCM。3.0T 磁共振 SWI序列对 CCM 患者的检出率明显高于普通磁共振序列，与 GRE 序列比较无明显区别。3.0T磁共振 SWI 序列较 GRE 序列可以检出更多更小的病灶，病灶体积略小。另外， 3.0T 磁共振 SWI 序列可以检出更多相关 DVAs
3、。 结论 3.0T 磁共振 SWI 序列可以提高 CCM 诊断率，并发现一些相关静脉畸形，为术前评估提供较多重要信息。 【关键词】 脑海绵状血管畸形；磁共振成像；磁敏感加权成像；诊断Study of SWI Sequences at 3.0T MRI in the Diagnosis of Cerebral Cavernous Malformations英文摘要Objective: In the diagnosis of cerebral cavernous malformations (CCMs) magnetic resonance imaging is established as th
4、e gold standard. Conventional MRI techniques have their drawbacks in the diagnosis of CCMs and associated venous malformations (DVAs). The aim of our study was to evaluate susceptibility weighted imaging SWI for the detection of CCM and associated DVAs at 3.0T. Methods: 12 patients (14 female, 10 ma
5、le; median age: 38.3 y (21.1 y69.1 y) were included in the study. The following sequences were applied on both field strengths: a T1 weighted imaging and a SWI sequence at 30.0T. After obtaining the study MRIs, 7 patients underwent surgery and 5 patients were followed conservatively or were treated
6、radio-surgically. Results: Patients initially presented with haemorrhage (n=4, 33.3%), seizures (n=2, 16.7%) or other neurology (n=6, 50.0%). For surgical resected lesions histopathological findings verified the diagnosis of CCMs. A significantly higher number of CCMs was diagnosed at 3.0 T SWI sequ
7、ences compared with conventional MRI, but there was no evident difference between SWI sequence and GRE image. Additionally diagnosed lesions on SWI sequence were significantly smaller compared to the initial lesions on GRE image. Further, more associated DVAs were diagnosed at 3.0T MRI SWI sequence
8、compared to conventional MRI. Conclusion: SWI sequences at 3.0T MRI improve the diagnosis of CCMs and associated DVAs and therefore add important pre-operative information.Keywords: Cerebral cavernous malformations; High field MRI;Susceptibility weighted imaging脑海绵状血管畸形（CCM）是由单层血管内皮细胞构成的 “桑椹球”状血管错构畸
9、形，血管直径和壁厚不一，缺乏平滑肌和弹性蛋白，病灶周围有含铁血黄素沉积和神经胶质增生1,2。磁共振是诊断 CCM 的金标准。然而，常规磁共振成像技术有其局限性。如果CCM 病灶完整、没有出血，常规磁共振发现不了异常，除非在出现症状后行增强扫描才能发现病灶。此外，由于缺乏血液流动相关的信号强度使得常规 MR 无法检测到 CCM3,4。 据文献报道，约 13%30%脑海绵状血管畸形同时合并存在静脉畸形3,5 。然而，有研究表明，常规磁共振检查不能充分检出合并 DVAs 的脑海绵状血管畸形，小静脉畸形仅能在术中确诊3,5,6,7。此外，合并静脉畸形的 CCM 出血风险更高3,5,7。近年来，磁共振成
10、像技术得到巨大发展，尤其是 SWI 序列。SWI 序列曾被称为磁共振造影，对血降解产物高度敏感，如脱氧血红蛋白和含铁血黄素，可以明确血管情况，甚至是小血管情况。常规磁共振扫描主要依靠磁场信息，而 SWI 序列则是依靠相位数据。因此，SWI 序列是一种高空间分辨率的三维梯度回波技术。SWI 序列可以显示任何与周围结构不同的信号，如无氧血、含铁血黄素、铁蛋白以及钙化灶。磁场越高，磁敏感效应越好，SWI 序列检出脑白质小静脉病变的效果就越好，这是因为相位效应具有高敏感性，其信号噪声比和分辨率更高的缘故8,9,10,11。高磁场成像是否能够提高各种脑病的诊断率尚有待评估。最近，几项研究初步证实，与 1
11、.5T 磁共振比较，3.0 T 高场强磁共振成像能够提高脑海绵状血管畸形的检出率12,13,14。因此，本研究目的是在 CCM 患者中进行 3.0T 普通磁共振和磁共振 SWI 序列检查，比较 CCM 和相关静脉畸形的检出率。2.资料和方法2.1 临床资料经我院伦理委员会伦理批准，2011 年 3 月至 2013 年 10 月收住山东大学齐鲁医院神经内外科常规 MRI 诊断为 CCM 的患者进行初筛。患者最初在常规 MRI 上表现为类似“爆米花状”结构改变，T2 加权像呈低信号，MRA 未见异常。此外，出血灶内部或外部的异常信号（亚急性期 T1、T2 加权像高信号）均能观察到。入选标准如下：未
12、经治疗，年龄在7 岁以上，女性需排除妊娠，无造影剂过敏史，无 MRI 检查禁忌者 （如心脏起搏器、金属心脏瓣膜手术、体内存在金属物等） ，血肌酐水平正常（预防肾源性系统性纤维化） 。记录相关临床资料：包括年龄、性别、临床症状和初步诊断病变时的局灶症状。知情同意后，患者在同一天接受 3.0T 核磁共振检查。最终，12 例患者（女 7 例，男 5 例，年龄 12 岁74.2 岁，平均年龄 36.2 岁。所有患者均接受颅脑 CT 和 3.0T 普通磁共振和GRE、SWI 序列检查（图 1、 2、3、4、5） 。磁共振检查结束后，其中 7 例患者接受手术治疗，另外 5 例患者选择保守治疗或放射治疗。所
13、有手术患者均行病理检查，均确诊为CCM，发现 DVAs 3 例。2.2 MRI 各个序列比较常规 MRI 序列包括 T1、T2、T2Flair 序列、MRA 检查，不包括对比增强。常规 MRI序列只用来入组本研究的患者。所有患者均接受 3.0 T 磁共振（德国西门子）和 32 通道射频线圈（美国 NOVA 公司）检查。利用 MP-RAGE 序列获得 T1 加权像数据序列。随后进行三维立体重建，得到 SWI 序列图像。2.3 数据评估由资深放射科医师和一个初级放射科医师对数据进行单盲分析15。另外有专门研究者将资料录入临床数据库。记录 3.0T 磁共振 SWI 序列下检测到的病灶数量和诊断相关的
14、静脉畸形数量，并记录病变的具体位置和体积。所有手术患者均留取病理组织以行病理诊断。所有患者均在术中评估相关静脉畸形情况。3.0T 磁共振检查时测量每个病灶体积，以便进行比较。使用下面的公式计算病灶体积： A B C / 2 ， （A）是最大直径， （B）是病变的垂直直径， （ C ）是可见病变的切片的厚度 16。2.4 统计分析本研究属于前瞻性队列研究，更准确的说是比较性研究。由于确定治疗后患者的分组状态，本研究不属于随机研究。患者的资料是在一个匿名数据库中进行管理。由于数据分布不均，统计分析时采用非参数检验方法。描述性分析包括中间值、范围、数量和百分比。统计计算包括配对样本 Wilcoxon
15、 检验、McNemar 检验以及 Mann-Whitney 检验。 P 值0.05 被认为有统计学意义。 所有数据的处理采用 SPSS17.0 统计软件系统（美国 SPSS公司） 。3.结果大部分患者（n =6，50.0）首发症状为轻微神经症状，其他患者表现为脑出血（n = 4，33.3）和癫痫发作（n = 2，16.7） 。大多数患者（n= 9，75.0）表现为单发幕上或单发幕下病变（n = 2，16.7） ，只有 2 例（16.6）首次 MRI 表现为多发病灶。该项研究中的所有 12 例患者均可耐受 MRI 检查。3.0T 磁共振没有伪影或伪影很小（n=6，50%） ，出现伪影但不影响评估
16、者（n =5，41.7） ，伪影严重干扰者（n =1，8.3） 。常规 MRI 检查包括不同序列，但所有患者均进行了 T2 加权序列检查，而且多数进行了对比增强。所有最初发现的病变均在 3.0T 磁共振 SWI 序列研究中得以证实。另外 5 例患者被确诊为多发性病变。然而，在 3.0T 磁共振上检测到的病变比最初检测到的病变要小(p0.05） 。常规 MRI 扫描没有发现静脉畸形。SWI 3.0T 诊断出静脉畸形，有 4 例患者 DVA 在常规 MRI 上没有发现(p0.05)。在 7 例手术患者组中，2 例患者经手术进一步证实存在此前3.0T 磁共振检查发现的 DVAs。4.讨论早在 199
17、7 年发表了第一篇有关磁敏感加权成像技术的文章。但 SWI 尚未纳入 CCM常规临床神经影像学检查项目。SWI 长回波时间和较高的空间分辨率能够减少噪音和伪影干扰12,17。初步研究表明，高场 3.0T 磁共振成像要比 1.5T 磁共振监测脑血管畸形更为准确12,13,14 。目前相关文献中仍然存在争议的是一些作者将诊断精度的提高归功于超高磁场或 SWI，而有的作者则认为高磁场 SWI 和低磁场 GRE 序列也能诊断14,18。我们的研究表明，3.0T 磁共振 SWI 在诊断 CCM 及 DVA 时有更高的灵敏度。所以我们对之前的CCM 患者及相关 DVA 患者进行了详尽的评估之后将以往的数据
18、进行了补充分析。目前为止，在药物依赖性及隐匿性癫痫的临床管理和诊断中，隐匿性 CCM 的探查起到很重要的作用。如上所述14，在之前发表的文献中有一个普遍性的共识，即癫痫是隐匿性 CCM 的最常见并发症。虽然海绵状血管畸形本身不会产生癫痫，但含铁血黄素沉着症和胶质细胞增生对周围组织的影响极有可能引发癫痫，这也会导致周围脑实质的复发性轻微出血2,19,20。有研究发现，对 CCM 和其周围的含铁血黄素病灶进行切除有利于癫痫的治疗3,11,21,22。A BC DE FG H图 1 颅脑 CT 示左侧基底节区高低混杂密度病灶，周围组织萎缩（A） ；T1 序列病灶呈低信号（B ） ；T2序列呈高信号，
19、周边低信号(C)； T2flair 序列病灶呈高信号，周边低信号(D)；SE 序列左侧基底节区高信号，周边低信号，其它脑区可见多发低信号(E)；GRE 序列左侧基底节区呈高信号，周边低信号，其它脑区多发低信号(F)；SWI 序列可见脑内广泛低信号改变，病灶数量较其它序列明显增多，并且在左基底节、额、颞、枕部、侧脑室见到血管发育异常(G,H)。高场强磁共振SWI序列扫描的缺点和问题主要表现为较高的敏感性可使靠近颅底骨脑区的病灶大小被高估12,14。本研究中只有1例患者的脑内植入物干扰了病灶的评估。我们的研究也注意到了病灶被高估的情况。病灶大小的高估是基于高场强的SWI序列上对含铁血黄素易感性增加
20、。当应用高场强的SWI序列扫描进行术前评估、手术计划及可能的神经导航设备准备时，其高估效应应该考虑在内。当然，这样的考虑对于脑深部病变如脑干病变更为重要12,14,18。CCM和静脉畸形间的相互关系及其临床影响尚存争议。这些静脉发育异常的特点是存在一个或多个病理静脉。Porter等研究显示，手术切除的脑干病灶与静脉畸形有 100相关性，然而，只有其中32%相关静脉畸形是由MRI诊断的3,5。因此应用常规MRI对相关静脉畸形的诊断率不足，小的静脉瘤只能在术中发现。另有系列研究也表明，常规MRI没有诊断出相关静脉畸形3,5,6,7 。对这种情况的一种解释是，如果CCM病灶都完好无损没有流血，他们可
21、能几乎看不见，只是淡淡的或界限不清的非特异性强化病灶。此外，由于缺乏血流相关的信号强度，使得传统磁共振血管成像检测不到CCM病灶。另一方面，相关静脉畸形主要是应用对比增强后的图像才能检测到3,4。然而，由于伴有相关静脉发育畸形的脑海绵状血管畸形患者具有较高的出血风险，精确的术前诊断非常重要3,5,7。因此，找到一种可以精确检测CCM 和DVA的磁共振序列非常重要。Pinker等17研究发现，相关DVA不能通过3.0 T SWI扫描检测到。我们的研究发现3.0T SWI可以检测到 DVA，而且分组手术切除的患者也验证了我们的研究结果。 3.0T SWI扫描似乎使得在不使用强化的前提下诊断CCM和
22、DVA 成为了可能。可以推测，3.0T 增强MRI可以提高相关静脉畸形检出率。关于脑肿瘤研究的数据表明，钆对比增强磁场强度之间的相似性23,24。SWI序列是对顺磁性的血液降解产物如含铁血黄素高度敏感的。SWI序列上CCM 的表现为大的海绵状血管畸形周围的含铁血黄素低信号环，或者是较小病灶出血形成的含铁血黄素。作为鉴别诊断，钙化或微血管病出血也可能见到，虽然他们在年轻健康患者中不常见9,12,25。总之，3.0T SWI序列提高了脑海绵状血管畸形和相关静脉畸形的诊断率，同时也完善了临床和术前信息。此外，通过使用3.0 T成像长期随访保守治疗和手术治疗的患者，将有可能获得病变的动态性变化。参考文
23、献1.Baumann, C.R., Acciarri, N., Bertalanffy, H., Devinsky, O., Elger, C.E., Lo, R.G., Cossu, M.,Sure, U., Singh, A., Stefan, H., Hammen, T., Georgiadis, D., Baumgartner, R.W., Andermann, F., Siegel, A.M., 2007. Seizure outcome after resection of supratentorial cavernous malformations: a study of 168
24、 patients. Epilepsia 48, 559563.2. Bertalanffy, H., Benes, L., Miyazawa, T., Alberti, O., Siegel, A.M., Sure, U., 2002. Cerebral cavernomas in the adult. Review of the literature and analysis of 72 surgically treated patients. Neurosurgical Review 25, 153.3. Blitstein, M.K., Tung, G.A., 2007. MRI of
25、 cerebral microhemorrhages. AJR. American Journal of Roentgenology 189, 720725.4. Campbell, P.G., Jabbour, P., Yadla, S., Awad, I.A., 2010. Emerging clinical imaging techniques for cerebral cavernous malformations: a systematic review. Neurosurgical Focus 29, E6.5. Cappabianca, P., Alfieri, A., Maiu
26、ri, F., Mariniello, G., Cirillo, S., de Divitiis, E., 1997. Supratentorial cavernous malformations and epilepsy: seizure outcome after lesionectomy on a series of 35 patients. Clinical Neurology and Neurosurgery 99, 179183.6. Dammann, P., Barth, M., Zhu, Y., Maderwald, S., Schlamann, M., Ladd, M.E.,
27、 Sure, U.,2010. Susceptibility weighted magnetic resonance imaging of cerebral cavernous malformations: prospects, drawbacks, and first experience at ultra-high field strength (7-Tesla) magnetic resonance imaging. Neurosurgical Focus 29, E5.7. Frischer, J.M., Pipp, I., Stavrou, I., Trattnig, S., Hai
28、nfellner, J.A., Knosp, E., 2008. Cerebral cavernous malformations: congruency of histopathological features with thecurrent clinical definition. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry 79,783788.8. Haacke, E.M., Xu, Y., Cheng, Y.C., Reichenbach, J.R., 2004. Susceptibility weighted imaging
29、 (SWI). Magnetic Resonance in Medicine 52, 612618.9. Haacke, E.M., Mittal, S., Wu, Z., Neelavalli, J., Cheng, Y.C., 2009. Susceptibility-weighted imaging: technical aspects and clinical applications, part 1. AJNR. American Journal of Neuroradiology 30, 1930.10. Kamezawa, T., Hamada, J., Niiro, M., K
30、ai, Y., Ishimaru, K., Kuratsu, J., 2005. Clinical implications of associated venous drainage in patients with cavernous malformation. Journal of Neurosurgery 102, 2428.11. Ladd, M.E., 2007. High-field-strength magnetic resonance: potential and limits. Topics in Magnetic Resonance Imaging 18, 139152.
31、12. Lupo, J.M., Li, Y., Hess, C.P., Nelson, S.J., 2011. Advances in ultra-high field MRI for the clinical management of patients with brain tumors. Current Opinion in Neurology 24, 605615.13. Mittal, S., Wu, Z., Neelavalli, J., Haacke, E.M., 2009. Susceptibility-weighted imaging: technical aspects a
32、nd clinical applications, part 2. AJNR. American Journal of Neuroradiology 30, 232252.14. Moenninghoff, C., Maderwald, S., Theysohn, J.M., Kraff, O., Ladd, M.E., El Hindy, N., vande Nes, J., Forsting, M., Wanke, I., 2010. Imaging of adult astrocytic brain tumours with 7 T MRI: preliminary results. E
33、uropean Radiology 20, 704713.15. Novak, V., Chowdhary, A., Abduljalil, A., Novak, P., Chakeres, D., 2003. Venous cavernoma at 8 Tesla MRI. Magnetic Resonance Imaging 21, 10871089.16. Pantano, P., Caramia, F., Bozzao, L., Dieler, C., von Kummer, R., 1999. Delayed increase in infarct volume after cere
34、bral ischemia: correlations with thrombolytic treatment and clinical outcome. Stroke 30, 502507.17. Pinker, K., Stavrou, I., Szomolanyi, P., Hoeftberger, R.,Weber,M., Stadlbauer, A., Noebauer-Huhmann, I.M., Knosp, E., Trattnig, S., 2007. Improved preoperative evaluation of cerebral cavernomas by hig
35、h-field, high-resolution susceptibility-weighted magnetic resonance imaging at 3 Tesla: comparison with standard (1.5 T) magnetic resonance imaging and correlation with histopathological findingspreliminary result. Investigative Radiology 42, 346351.18. Porter, R.W., Detwiler, P.W., Spetzler, R.F.,
36、Lawton, M.T., Baskin, J.J., Derksen, P.T., Zabramski, J.M., 1999. Cavernous malformations of the brainstem: experiencewith 100 patients. Journal of Neurosurgery 90, 5058.19. Raychaudhuri, R., Batjer, H.H., Awad, I.A., 2005. Intracranial cavernous angioma: a practical review of clinical and biologica
37、l aspects. Surgical Neurology 63, 319328.20. Reichenbach, J.R., Venkatesan, R., Schillinger, D.J., Kido, D.K., Haacke, E.M., 1997. Smallvessels in the human brain: MR venography with deoxyhemoglobin as an intrinsiccontrast agent. Radiology 204, 272277.21. Robinson, J.R., Awad, I.A., Little, J.R., 19
38、91. Natural history of the cavernous angioma. Journal of Neurosurgery 75, 709714.22. Schlamann,M., Maderwald, S., Becker, W., Kraff, O., Theysohn, J.M.,Mueller, O., Sure,U., Wanke, I., Ladd,M.E., Forsting, M., Schaefer, L., Gizewski, E.R., 2010. Cerebral cavernous hemangiomas at 7 Tesla: initial exp
39、erience. Academic Radiology 17,36.23. Stavrou, I., Baumgartner, C., Frischer, J.M., Trattnig, S., Knosp, E., 2008. Long-term seizure control after resection of supratentorial cavernomas: a retrospective singlecenter study in 53 patients. Neurosurgery 63, 888896.24. Tsui, Y.K., Tsai, F.Y., Hasso, A.N
40、., Greensite, F., Nguyen, B.V., 2009. Susceptibility-weighted imaging for differential diagnosis of cerebral vascular pathology: a pictorial review. Journal of the Neurological Sciences 287, 716.25. Wurm, G., Schnizer, M., Fellner, F.A., 2007. Cerebral cavernous malformations associated with venous anomalies: surgical considerations. Neurosurgery 61, 390404.
