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CT后处理技术及其临床应用

2025-09-28 16:33:09

三维重建是多层螺旋CT的一个最大的优点,也是影像工作多年来,从横断解剖到多平面,乃至立体的一次飞跃,让抽象变的形象,大大地提高了准确性,为临床工作的开展,注入了无限生机,从而解决许多临床上,无法开展的一些难题。

今天我就对CT三维重建中的各种后处理方法,及各种不同类型图像有何临床用处进行简单的介绍。

CT三维重建主要有六种基本后处理方法

·多层面重建(MPR)

·最大密度投影(MIP)

·表面阴影遮盖(SSD)

·容积漫游技术(VRT)

·曲面重建(CPR)

·虚拟内镜技术(VE)

多层面重建(MPR)

多层面重建是最基本的“三维”重建成像方法,但是重建为二维的图像序列,和我们最熟悉的轴位图像是一个“家族”的。

MPR适用于任一平面的结构成像,以任意角度观察正常组织器官或病变,可以显示腔性结构的横截面以观察腔隙的狭窄程度、评价血管受侵情况、真实地反映器官间的位置关系等(图1~3)。

图1

图2

图3

最大密度投影(MIP)

最大密度投影是将一定厚度(即CT层厚)中最大CT值的体素投影到背景平面上,以显示所有或部分的强化密度高的血管和(或)器官,简单原理和图像如图4和图5。

图4

图5

由于这种方法显示的是一定层厚图像中CT值最高的体素,所以变化层厚会对图像产生影响,如图6和图7。

图6(层厚5mm)

图7(层厚15mm)

怎么样,是不是觉得层厚5mm的MIP图像上门脉有狭窄,而层厚15mm的MIP图像上门脉是正常的?

由于MIP常用来显示血管的走行(问我为啥常用来显示血管?因为增强CT上血管比周围组织器官亮啊),所以层厚的选择很重要,既不能太薄(血管的部分管腔可能在层厚以外),又不能太厚(周围组织器官有干扰),这是很考验放射科大夫的技术和临床经验的。

下面给大家比较下MPR和MIP的图像,如图8和图9。

图8

图9

可以看到,MIP图像中的血管连续性更好。

MIP这种技术有个双胞胎——最小密度投影(minIP),和MIP正好相反,反映的是一定层厚图像中CT值最低的体素,所以常用来显示胆道、气道等组织结构,如图10。

图10

表面阴影遮盖(SSD)

SSD是一种用于CT图像后处理的三维再现技术。SSD可在CTA检查中用于显示骨结构、气道和增强的血管。SSD的主要缺点包括:

不能区分具有相似CT值(CT number)的结构,如区分增强的血管与钙化斑块和骨结构

不能呈现多于一种组织类型

不能区分三维模型内的结构

在临床实践中,尽管SSD可用作后处理的标准工具,但VRT已将其取代。由于SSD图像能够快速生成,因此它是在syngo CT结肠成像中创建交互式内窥镜导航的技术选择。(关于结肠CT检查流程,参见:CT结肠成像:检查流程与注意事项 )。

SSD临床示例

下表列出了用于各种结构的SSD呈现的HU范围:

下表中列出的值基于最佳实践。确保根据自己所在环境的实际情况修改这些值

以下图像是各种结构的SSD呈现的示例:

(1) 骨(2)血管和骨(3)肺病变(4)气道

容积漫游技术(VRT)

容积再现技术是一项复杂的三维处理技术,包括基于CT密度(HU)的多种组织分割。VRT图像是一种三维复合显示,包含各种组织构成。每种组织构成的多种性质,如亮度、不透明度和颜色,均可单独指定。此外,还可运用特定的全局光照性质来创建解剖结构的逼真三维效果。

下面的图像显示胸部CTA数据集的VRT呈现。其中定义了三种组织构成:

骨组织:黄色,50%不透明度和亮度

血管:红色,60%不透明度和亮度

肺组织:深蓝色,20%不透明度和亮度

每种组织构成用一个具有VRT定义对话框中相应颜色和设置的梯形表示。

VRT组织分割

VRT只能通过将显示画面限制在特定HU范围,用于显示感兴趣的组织,而不能用于创建包含多个组织的复合图像。

以下图像显示来自外周CTA数据集的皮肤、软组织、血管和骨结构的VRT分割与显示:

(1)皮肤(2)软组织(3)血管和骨

近年, Cinematic Rendering实影渲染技术应用与临床,与VRT相比,实影渲染技术可以获得更逼真的图像显示效果 。

胸腹部血管的实影渲染重建

这种三维成像功能非常强大,形态及色彩逼真,绝对是CT三维重建中的“高富帅”,可以对动静脉血管、软组织及骨结构等进行立体塑形成像,也可以显示支气管树、结肠及内耳等结构,对于复杂结构的成像有一定优势,VRT图像直观生动,深受广大医生的喜爱,称得上是辅助诊断、显示病变的大杀器,但是我们要注意一点,VRT图像的伪彩设置很重要,不恰当的伪彩设置会将血管外层像素过滤掉,显示的血管狭窄的程度会比真实情况严重。

曲面重建技术(CPR)

这种重建技术是在一个维度上选择特定的曲线路径,将该路径上的所有体素在同一平面上进行显示,可以一次评价曲度较大的结构如脾动脉、胰管、冠状动脉、牙齿等结构的全长情况,如图15~图17。

图15 颈动脉

图16 冠状动脉

图17 胰管

CPR可以观察管腔结构的腔壁病变(如斑块、狭窄等),也可以观察管状结构与周围结构的位置关系,但CPR所显示的不是正常的解剖结构和关系(它是把管状结构拉直了看),同时需要多个角度曲面重建以完整评价病变。

虚拟内镜技术(VE)

这种CT重建图像可以模拟各种内镜检查的效果,它是假设视线位于所要观察的管“腔”内,通过设定一系列的参数范围,即可看到管“腔”内的结构,如图18~图19。

图18 声门区

图19 结肠

图20 冠状动脉腔内

CT平扫和三维重建的区别

主要有以下几点:

01CT平扫获取的是原始数据,可以是横切的水平位,也可以是矢状位和冠状位,多数时候可以很好地建立疾病损伤及对比关系。但是CT平扫对于特殊的部位,如气管和气管拐弯处、肋骨折断后的错位情况,还有其他地方的骨骼或肠腔器官的内部结构,不是特别清楚。所以需要三维重建来还原器官立体处的表现,所以心脏造影、大脑血管造影、气管立体的三维重建、骨骼的三维重建就应运而生。下面就是我们平时大家所做的CT螺旋平扫图像:

02 三维重建是基于平扫和各种冠状位、矢状位及水平位的数据,用后期电脑重新合成的数据。将获取的冠状位、矢状位和水平位的数据整合后还原出器官三维立体的形象,可以直观地看到何处有病变,而且根据血流的多少添加色彩,看起来就更加直观。下面就是三维重建的图像:

那么对于外伤性的患者三维重建有什么意义呢?

人体正常双侧肋骨共有12对,解剖形态不规则呈半弧形,由于肋骨解剖特点的复杂性,其走行的特殊性且环绕呈圆桶形,肋弓弯曲大,和前后多脏器互相重叠,故肋骨X摄片不易清楚显示细微、无明显移位的肋骨骨折;横断面CT限于连续性、定位性不佳,不易确定具体肋骨骨折根数。

而三维成像可将全部肋骨完整立体再现,并且可进行旋转观察,定位效果好,对肋骨骨折的显示具有重要意义,肋骨骨折的根数、骨折的类型对法医学鉴定结果影响尤其重要。

多层螺旋CT具有快速连续的扫描方式和容积性数据采集的特点,并具有多角度、多平面重组的后处理功能,能任意角度地旋转观察损伤部位情况,识别细微的肋骨骨折;CT扫描横轴位可显示骨折,但不能显示骨折全程。

VR是通过容积数据时所有像素总合的图像显示,利用了所有扫描信息,是一种较高形式的重建方式,并能通过任意手工选择层面,任意方位进行切割和旋转,较为满意地显示出骨折线、移位,是一种对骨折后处理较常用的CT后处理技术。VR三维重建图像提供近似解剖结构的图像,定位准确,空间立体感强。

MPR可行冠状、矢状和轴位重建图像,对胸部损伤行多剖面观察,可清楚显示断端周围软组织肿胀;能随时在VR、MPR、骨窗及肺窗间进行转换。

因此,多层螺旋CT扫描及三维重建成像在诊断肋骨骨折方面比胸片具有明显优势,特别是靠近胸椎的胸肋关节处及无明显移位的骨折。

请注意大多数肋骨骨折的原因是车祸及意外事故,其中很多都涉及到司法鉴定,能够准确诊断肋骨骨折及合并症就显得格外重要。

对于急诊的胸部外伤,特别是复合伤患者,多层螺旋CT扫描及三维重建成像,能在极短时间内一次扫描完成,准确诊断肋骨骨折及合并症,可避免胸片检查中需变换体位而造成病情加重,为临床治疗赢得宝贵时间,同时也避免不必要的医疗纠纷。

对于胸片怀疑骨折、涉及纠纷且胸片未见明确骨折、胸部外伤临床症状重者均需做多层螺旋CT扫描及三维重建成像,这能为患者提供准确的诊断及治疗,并保护患者的合法权利。

综上所述,多层螺旋CT扫描及三维重建成像能快速、准确地显示肋骨骨折及合并症,不仅大大减少骨折的误诊、漏诊,还可以为司法鉴定提供更加准确、可靠的客观资料;

多层螺旋CT扫描及三维重建成像技术组合对肋骨骨折的诊断较常规的胸片提供更加丰富的影像信息,能显示肋骨骨折位置、形态、数量及合并症,在对肋骨骨折诊断中具有不可替代的优势。

END

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