磁敏感加权成像检出兔眼玻璃体内自体睫毛异物的实验研究

王 娟，程敬亮，张 勇，李华丽，李 丹，李彩霞，李建灵

（郑州大学第一附属医院MRI室，河南 郑州 450052）

眼内异物可持续性刺激眼内组织，从而引起一系列并发症，因此，眼内异物的早期诊断至关重要。眼玻璃体内异物是最常见的眼内异物，约占眼球穿孔伤的1/3，其在眼内存留可导致多种并发症[1]，应尽早取出。眼玻璃体内的睫毛异物可能为眼部外伤或眼部手术时带入球内，可引起球内感染[2]，其早期诊断和及早取出极为重要。磁敏感加权成像（SWI）是一种新的磁共振成像技术，它主要应用于探测出血、铁沉积及静脉疾病，但作为眼内异物的诊断手段，尚未见文献报道。作者通过动物实验探讨高场MRI SWI对兔眼玻璃体内自体睫毛的检出价值。

1 材料与方法

1.1 实验动物

新西兰大白兔12只，雌雄不限，体重2.5～3.5kg，由河南省实验动物中心提供。

1.2 模型制作

术前8h实验动物禁食禁水。使用10%水合氯醛0.3g/kg腹腔诱导全麻。动物麻醉后侧卧位固定，常规铺消毒无菌巾，无菌眼科剪剪开兔眼角膜缘外上方3mm处无血管区的结膜层，暴露瓷白色巩膜，无菌2.5ml注射器刺破巩膜，有齿眼科镊夹持自体睫毛，缓慢送入玻璃体腔内，穿刺口用8-0号可吸收线缝合，氧氟沙星眼药膏涂抹手术兔眼。实验动物右眼植入5根长10mm、直径0.2～0.3mm自体睫毛，而左眼只穿刺不植入睫毛。所有实验动物均于术后2小时行SWI序列检查，并于检查结束后处死动物行HE染色病理学检查。

1.3 MRI检查

采用Siemens 3.0 Trio TimⅠ-class MR扫描仪和小关节表面线圈，行横断面及冠状面SWI序列扫描，扫描参数为：TR/TE＝29ms/20ms，层厚 0.6mm，空间分辨率 0.2mm×0.2mm×0.6mm，FOV 6cm×6cm，翻转角 15°，矩阵 256×256；扫描范围包括眼眶全部，横断面扫描基线垂直于硬腭，冠状面垂直于

横断面图像。

1.4 病理学检查

实验动物MRI检查结束后立即处死，将取出的眼球用4%多聚甲醛固定，石蜡包埋，5μm连续切片，HE染色后光镜观察。

2 结果

本组所有12只实验动物左眼玻璃体在横断面及冠状面SWI序列幅值图、磁敏感加权图及相位图上信号均匀，其内未见异常信号。晶状体在幅值图及磁敏感加权图像上显示为均匀低信号，在相位图上信号均匀。

本组12只实验动物中，3只右眼玻璃体内的5根睫毛异物完全显示，5只部分显示（仅显示2～3根），4只未显示。3只实验动物右眼玻璃体内的睫毛异物在横断面或冠状面SWI序列幅值图（图1）及磁敏感加权图像（图2）上均可明确显示所有5根睫毛异物，表现为点状或短线状低信号，相应层面相位图上呈线状高信号（图3）。5只右眼玻璃体内植入睫毛异物的实验动物在横断面或冠状面SWI序列幅值图及磁敏感加权图像上仅显示2～3根异物，其也表现为点状或短线状低信号，相应层面相位图上呈线状高信号。4只实验动物右眼内睫毛异物在横断面或冠状面SWI序列幅值图、磁敏感加权图像及相位图像上均未见明确显示。

HE染色病理学检查：兔眼玻璃体呈大片无染色区，玻璃体腔内的植入睫毛由毛鳞片层、毛皮质层和毛髓质层构成，毛皮质较薄，毛髓质呈交叉排列的粗细网格状。所有植入的自体睫毛均位于兔眼玻璃体内，且玻璃体腔内及睫毛异物周围未见出血灶（图4）。

3 讨论

SWI原理于 2002年由 Haacke博士、Reichenbach博士和Wang博士等首先提出[3]。2002年12月，SWI技术获得美国专利保护。SWI是一种以T2加权梯度回波序列为基础，根据不同组织间的磁敏感性差异提供对比增强机制的新技术。SWI最初称为高分辨率血氧水平依赖效应（BOLD）静脉血管成像（HRBV）[4]，但较之于检测静脉疾病，其在探测出血、铁沉积等方面的临床应用更为广泛，因此2002年以后正式命名为SWI。

图1 SWI序列幅值图像，兔右眼玻璃体内睫毛异物呈线条状低信号。 图2磁敏感加权图像，右眼玻璃体内睫毛异物亦呈条状低信号。 图3 相应层面SWI序列相位图，右眼玻璃体内睫毛异物呈条状高信号。 图4 HE染色光学显微镜下，兔眼玻璃体呈大片无染色区，玻璃体腔内可见植入的睫毛，睫毛由毛鳞片层、毛皮质层和毛髓质层构成，毛皮质较薄，毛髓质呈交叉排列的粗细网格状。Figure 1～3. Magnitude image(Figure 1),SWI image(Figure 2)and phase image(Figure 3)of SWI sequence of a rabbit with eyelash foreign body in the right vitreous body.The eyelash foreign body in the right vitreous body demonstrates linear-like low signal intensity on magnitude image(Figure 1)and SWI image(Figure 2),and high signal intensity on the corresponding phase image(Figure 3). Figure 4. Hematoxylin and eosin stain light microscope.Both a large non-staining area and implanted eyelashes can be seen in the rabbit vitreous body.The implanted eyelashes in the vitreous body is composed of cuticle,cortex and medulla layer.The cortex layer is thinner,and the medulla layer demonstrates cross-arranged coarse and fine grid-like structure.

3.1 SWI成像原理

SWI是一种三维采集完全流动补偿薄层重建高分辨率梯度回波序列，可充分显示组织之间内在的磁敏感性差异，如显示静脉血、出血、铁等离子的沉积等[5]。现有的MR扫描仪必须经过后处理才能得到SWI图像，首先是以T2加权梯度回波序列为基础扫描获得SWI原始图像，即幅值图像和相位图像，然后进行复杂的后处理。在复数域中将幅值和相位图像重组，相位图像经过适当频率滤波处理后消除相位图像中的磁场不均一性伪影，产生相位蒙片，并将其与幅值图像加权获得磁敏感加权图像[6]。本研究根据文献报道[7]，采用TR/TE＝29ms/20ms， 层厚 0.6mm， 空间分辨率 0.2mm×0.2mm×0.6mm，FOV 6cm×6cm，翻转角 15°，矩阵 256×256 等参数进行扫描，最后经过后处理得出SWI图像，并将其与幅值图及相位图相结合用于兔眼玻璃体内自体睫毛异物的检出。

3.2 SWI在兔眼玻璃体内自体睫毛中的检出价值

磁感应性是物质的物理特性，是物质在磁场环境下产生不同程度磁性的特点，表现为对局部磁力线的作用。如果磁力线被排斥，表现为局部磁力线密度下降，称为抗磁性；而当局部磁力线被吸引时，表现为局部磁力线密度增加，称为顺磁性或铁磁性。Gupta等[8]应用校正梯度回波相位成像研究证实钙化为抗磁性物质。SWI序列中，钙化在相位图上为高信号或以高信号为主的混杂信号，在重建后的磁敏感加权图像上为低信号。此外，SWI是利用BOLD和局部不同组织间磁敏感性的差异而成像的技术。血液中血红蛋白的降解过程依次经过氧和血红蛋白、脱氧血红蛋白和高铁血红蛋白的形式，最终由巨噬细胞吞噬高铁血红蛋白形成组织内含铁血黄素沉积。由于在后3种物质中铁原子含有不配对的电子，导致他们具有顺磁性。因此，在SWI序列中，出血在相位图像及重建后的磁敏感加权图像上均表现为低信号。

本实验研究中笔者通过植入自体睫毛制作兔眼玻璃体内异物的模型，兔睫毛主要化学成分为钙，其次是锌、磷、镁，仅含有少量铁和锰。而人体内病理性或生理性钙化的主要成分为磷酸钙和少量的铜、锰、锌、镁及铁[9]。另外，毛发所含钙为结合钙。由此可见，睫毛类似于人体内钙化的构成成分，导致其SWI信号特点类似钙化。钙化的磁敏感效应比铁弱，但是足以产生可观测到的磁敏感性变化。虽然兔睫毛及钙化中均含有铁，但其含量较少，难以引起磁敏感性的变化。在幅值图像及重建后的磁敏感加权图像上钙化均呈低信号，相位图像呈高信号。正如本实验结果显示，所有实验动物中共有8只兔眼玻璃体内睫毛异物可在幅值图像及磁敏感加权图像上呈条状低信号，该低信号在相同层面相位图像上呈条状高信号。但本组实验动物中并非所有兔眼玻璃体内睫毛异物均被检出，其原因可能为植入兔眼玻璃体内的睫毛异物直径为0.2～0.3mm，而SWI序列扫描空间分辨率为0.2mm×0.2mm×0.6mm，导致部分异物在扫描层面间漏检。

由于SWI是利用不同组织间磁敏感性差异产生图像对比，因此，所有能引起组织磁化率改变的物质，如顺磁性、强磁性及抗磁性物质均可在SWI序列图像上显示。脱氧血红蛋白有4个不成对电子呈顺磁性，造成顺磁性的脱氧血红蛋白及抗磁性的钙化在幅值图像及磁敏感加权图像上均表现为低信号，单靠两者难以区分钙化与出血。此时相位图像显得尤为重要，由于出血在相位图像上表现为低信号，而钙化在相位图像上呈高信号，以此可鉴别出血与钙化。本实验结果证实，对应于幅值图像及磁敏感加权图像相同层面的相位图像上可见到高信号异物的存在。此外，所有实验动物病理结果也证实了兔眼玻璃体内睫毛异物的存在，而玻璃体腔内及睫毛周围未见出血。

综上所述，兔眼玻璃体内睫毛异物在SWI序列幅值图、磁敏感加权图及相位图上具有特征性的信号表现，联合应用磁敏感加权图像、幅值图及相位图有助于兔眼玻璃体内自体睫毛异物的检出。

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