多層螺旋CT 后處理技術的臨床研究

王剛，陳莉 綜述 鄭樹卿 審校

隨著CT 新技術的進步、發展及不斷完善，CT 掃描速度越來越快、空間分辨率越來越高、圖像質量越來越好。MSCT 的問世，CT 的應用范圍越來越廣，薄層、容積、高速、大范圍掃描的應用，其顯示方式不斷豐富，由單一的二維平面圖像發展為三維空間分布，立體顯示病灶及組織結構。多種后處理技術的出現，不斷豐富臨床信息，臨床診斷及應用更加廣闊。多層螺旋CT 后處理技術方法很多，應用范圍很廣。目前，國內外對多層螺旋CT 后處理技術在各系統中的臨床研究已取得較大進展。

MSCT 常用的后處理技術

1.最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）

MIP的成像原理是利用投影法，在任意方向將三維數據進行投影。觀察視角選擇后，從假定的投影光線的該角度出發，軌跡上的興趣結構信號強度以上的像素編碼被該投影光線穿行，形成二維影像投影；由所有投影線對應的最大密度像素組成的圖像就是MIP 產生的圖像，其密度差異在組織中顯示較好，密度高低對比較明顯，容積組織最大強度值反映在每個像素中。MIP可連續施行變換投影，可得到興趣區旋轉的立體圖像，必要時還可把明顯高于興趣結構的立體顯示切割掉，使興趣結構充分顯示。MIP其獨特優勢在于能夠清晰、立體顯示血管走形、變異、異常病變如腫瘤血供的來源等以及血管壁的一系列改變如鈣化等。

2.表面遮蓋顯示（surface shaded display，SSD）

SSD 是將三維容積數據中蘊含物體表面加上的明暗陰影進行顯示的方法。其具體是先確定感興趣區的CT 閾值，根據閾值取得容積成像內的二維圖像，然后將CT 閾值以上的連續性所有像素作為等密度組成一個表面三維結構模型，CT 閾值以下的像素放棄，再以一假想的光源投照于三維模型表面，以灰階的方式或偽彩的方式顯示三維結構模型的表面影像。SSD是一種三維顯示，空間立體感強，其圖像近似于真實解剖關系，有利于顯示復雜結構的三維立體空間結構關系，多用于組織結構對比明顯的三維重建，如明顯強化的血管、骨骼等結構的三維成像。

3.容積再現技術（volume rendering technique，VRT）

VRT 包括以物體空間為序的體繪制算法和以圖像空間為序的體繪制算法兩大類，其可視化圖像發展成為近年來研究熱點。VRT 在圖像重建過程中從給定的角度上以假定的投影線穿越掃描容積，對容積內的像素信息作綜合顯示的方法。該方法首先確定密度-像素直方圖在掃描體積內，不同組織被以直方圖的不同峰值所代表，然后計算各種組織每個像素內的百分比，繼而換算成像素的不同灰度。VRT 技術所有像素能顯示，細節顯示真實，對比度顯示良好，不丟失容積資料，與大體標本相似。VRT 能使深部和表面結構同時立體顯示，必要時可切割掉興趣結構以外的部分，可避免遮蓋興趣結構；VRT 圖像可任意角度、軸向旋轉，其圖像邊緣柔和、立體感豐富，可以準確、方便地觀察組織病變的空間定位及整體形態；顯示時可賦予圖像以不同的透明度和色彩，給人以真實三維立體的視覺感受。

4.多平面／曲面重建（multiple／curved planar reconstruction，MPR／CPR）

MPR 是指把橫斷掃描所得的二維圖像以像素為單位，重建為以體素為單位的三維數據，再用橫斷面、矢狀面、冠狀面或任意斜狀面去獲取三維數據，得到重組的二維圖像，重建的多平面層厚、層數和層間距可以自行設定；在把每一層橫斷面疊加起來的時候，其插值在層與層之間確定，形成間距相同各向體素的三維容積數據。MPR 技術能同時顯示矢狀面、冠狀面、橫斷面及任意方向角度圖像。

5.CT 仿真內鏡（CT virtual endoscopy，CTVE）

CTVE是用掃描所提供的容積數據，采用仿真技術手段，模擬出三維立體空間環境，具有強烈的真實感；CTVE 能夠重建出空腔管道器官如呼吸道、胃、腸以及大血管等內表面的三維立體空間圖像，并能夠模擬纖維內鏡的檢查程序，因此稱為仿真內鏡。由此衍生出CT 仿真支氣管鏡（CT virtual bronchoscopy，CTVB），CT 仿 真 胃 鏡（CT virtual gastroscopy，CTVG），CT 仿真結腸鏡（CT virtual colonoscopy，CTVC），CT仿真膀胱鏡（CT virtual cystoscopy，CTVC）等。

6.透明顯示（Ray Sum）

Ray Sum 是VRT 技術中的一種顯示方法，經過Ray Sum處理后的技術圖像可呈現透明顯示影像，和雙對比消化道造影的效果相似。與傳統胃鋇餐對比，其優點根據需要可切割掉興趣以外的周圍骨組織結構和相鄰器官的重疊影像，而且可任意角度旋轉圖像，可讓病灶充分暴露顯示。

MSCT 后處理技術的臨床應用

1.消化系統疾病的臨床應用價值及限度

MSCT 后處理技術在胃腸道實質病灶方面利用MPR 其任意角度重建成像特點，可精確顯示病灶位置、大小形態、范圍、內部結構及與周圍組織臟器關系等；MIP 對血管病變敏感，有其優勢，它能清晰顯示腫瘤血供來源及血液分布情況，這在血管選擇介入治療及臨床醫生手術選擇方面都有重要的指導提示價值。CTVE對胃結構黏膜及皺襞可正常顯示觀察，其觀察效果類似纖維胃鏡。通過后處理技術對胃癌、胃惡性間質瘤、胃活動性潰瘍及胃炎性息肉等病變的臨床應用研究后認為［1-3］胃CTVE對胃腔內病變的外觀形態及黏膜均可良好顯示；胃炎性息肉CTVE顯示腫塊表面光滑，邊緣光整，有單個或多個結節狀隆起突入胃內；胃癌腫塊向腔內突出，CTVE 可清晰顯示腫塊表面不規則粗糙，呈菜花狀，黏膜走形紊亂粗大，基底較寬。CTVE檢查同時還可做SSD、Ray Sum 成像，進一步多角度、立體觀察病變位置、大小形態，充分顯示狹窄的胃腔情況及外觀輪廓改變等。羅敏等［4］通過MSCT 對小腸病變應用后處理技術研究后認為小腸病變與腸道關系顯示方面MPR 優于橫斷面圖像，MPR 利用其旋轉多視角成像特點，更加容易確定供血動脈與病灶關系；運用MIP或VRT 可顯示腫瘤的引流靜脈與供血動脈，VRT 可立體直觀顯示血管與腫瘤空間位置關系；MIP或VRT 在小腸炎性病變方面，可顯示增粗的引流靜脈及腸管病變段供血動脈，VRT 在其它小腸病變方面其對血管的觀察非常適合，可細膩、清晰顯示血管細節，透明感強，立體感豐富，能同時顯示鄰近組織與血管，血管與血管之間的空間立體關系。MPR 的限度在于顯示空間結構能力欠佳；MIP 的缺陷在于對相互重疊及密度相似的解剖部位，其獲得的圖像價值不充分；CTVE的限度在于對檢查前的準備要求較高，口服產氣粉劑量要適量，過高或過低都對胃黏膜與病變的觀察不利，對于腔內病變缺乏特異性及敏感性，不能取組織標本活檢，無法替代內鏡檢查及治療。

MSCT 后處理技術在結腸病變的應用較為成熟［5-6］。結腸CTVE對腸腔內黏膜和皺襞可正常顯示觀察，CTVE 對腸腔內觀察效果近似于纖維結腸鏡，能清晰顯示病灶形態、大小、位置等內容。結腸癌腫塊向腔內突出，CTVE 可清晰顯示腫塊表面凸凹不平，形態不規則，局部黏膜破壞、中斷、消失；結腸息肉CTVE顯示腫塊表面光滑，局部黏膜顯示良好，有單個或多個乳頭狀突起于腔內［7］。MPR 利用其任意平面角度切換特點，對腸壁及腸腔內外均可同時觀察；SSD 可從不同角度對結腸外形進行觀察，可了解結腸病變部位整體形態，與周圍組織結構關系及侵犯范圍、程度等，清晰顯示病變段結腸外形有無擠壓、狹窄及狹窄部位、程度等，對臨床醫生制定手術方案及治療有指導作用。Ray Sum 技術類似于氣鋇雙重結腸造影，可清晰顯示腸內軟組織塊影、腸壁增厚及管腔改變等。其限度在于對檢查前的準備要求較高，充氣不足、糞渣殘留易造成誤診；后處理時間稍嫌過長，不能對病變組織取材活檢，不能提供結腸黏膜真實色彩，對炎性病變細微黏膜改變顯示欠佳，無法取代內鏡檢查及治療。

2.呼吸系統疾病的臨床應用價值及限度

MSCT 后處理技術清晰顯示支氣管樹，有較高分辨率，可全面直觀了解病變大小形態、位置、狹窄程度以及與周圍組織結構關系，是否存在擠壓、向外侵潤及氣道遠端情況等。通過MSCT 后處理技術對支氣管、氣管異物臨床應用研究后認為MPR 可在同一平面上使阻塞段近、遠端與異物在氣道上同時顯現；利用MPR 靈活調節圖像層面角度和深度特點，可連續性顯示氣管支氣管，有利于仔細觀察病變；MPR 無法顯示直接征像時，肺部的間接改變往往提示病變的存在及位置等，診斷時結合觀察橫斷面原始CT 圖像，以防MPR 假陽性發生。SSD可以顯示Ⅰ～Ⅳ級支氣管，部分顯示Ⅴ～Ⅵ級和少量Ⅶ級支氣管；SSD 可立體觀察氣管、支氣管管壁及外觀輪廓改變，狹窄部位、程度，以及清晰顯示有無外在擠壓變形，甚至可觀察到局部截斷的支氣管［8］。CTVB可以顯示Ⅲ～Ⅳ級支氣管，而氣管支氣管異物多發生于Ⅰ～Ⅲ級支氣管，因此CTVB可提供清晰準確的圖像來了解異物發生的部位、大小形態以及與管腔的關系等［9］；CTVB可越過異物阻塞部位對遠端支氣管進行觀察或從支氣管遠端向近端觀察，這些都是纖維支氣管鏡不可能做到的［10］。肺癌腫塊向腔內突出，CTVB可以觀察到腫塊表面凸凹不平，形態不規則，粗糙，對于輕度沿管壁生長的隆起性病變CTVB容易漏診，此時應結合SSD、MPR 彌補不足，對于向腔外生長的病變，以橫斷面觀察為主；CTVB 能清晰顯示肺癌術后支氣管殘端的內表面形態以及腫瘤有無復發等。其限度在于病變隆起＜2mm，直徑＜5mm 容易漏診；閾值選擇不當易造成假陽性和假陰性，應根據病變大小、形態、部位對閾值靈活動態調整［11］，CTVB同其它仿真鏡相同，不能對病變組織取材活檢，無法替代纖維支氣管鏡檢查及治療；SSD 是將CT 閾值以下的像素放棄，僅利用閾值以上的表面數據，信息丟失較多，細節顯示欠佳，易形成假像。

3.泌尿系統疾病的臨床應用價值及限度

MSCT 后處理技術對活體腎移植術前評價方面。利用MPR、CPR、VRT、MIP、CTVE觀察供腎者術前的腎動靜脈、輸尿管、腎臟大小形態、功能以及有無腎外病變，供腎者是否存在器質性改變等進行評估［12］；MPR、VRT 可清晰顯示腎實質及腎臟與鄰近組織器官的立體關系。副腎動脈是腎動脈發生變異后產生的，副腎動脈術前發現至關重要，發生率為18%～28%［13］。MSCT 對副腎動脈的檢出率高達93%～100%［14］，對變異腎靜脈的檢出率高達95%～100%［15］，薄層VRT、薄層MIP、厚層MIP、厚層VRT 副腎動脈檢出率分別為96%、95%、89%、86%［16］；薄層VRT 和薄層MIP對輸尿管、血管觀察價值明顯，MIP 在小的血管顯示方面比VRT 有優勢且對鈣化敏感［17］，VRT 和MIP技術聯合應用在評價血管方面可互補彼此的不足。CPR 能將紆曲血管拉直，可在同一層面對血管全程進行觀察，其對腎血管解剖形態、變異的充分顯示，可為供腎者術前選擇及術中處理血管提供保障。CTVE 可顯示腎動脈分支開口、血管內壁、管腔大小方面情況，其限度在于對周圍解剖結構及血管分布的觀察欠缺。MSCT 尿路成像（MSCTU）清晰顯示腎盂、腎盞、輸尿管、膀胱形態；可了解腎臟分泌功能，以及有無狹窄、畸形、積水等，MSCTU 圖像可以任意角度方向旋轉，其對泌尿系全貌顯示更加清晰。

MSCT 后處理技術對泌尿系腫瘤評價方面。利用MPR 任意平面角度切換特點，可立體直觀地了解病變大小、形態、范圍；MPR、VRT、MIP技術聯合應用重建出不同角度、不同平面的腎臟圖像，可確定病變的空間關系及病變與腎盂、腎盞、輸尿管的立體位置關系，任意旋轉從最佳視野觀察病變，能準確顯示腫瘤與腎集合系統、血管系統及周圍正常腎實質的位置關系，對臨床醫生制定手術方案及治療有指導作用；VRT 可顯示腎盂、腎盞、輸尿管立體形態，空間定位能力強；MSCTU 可清晰顯示腎盂內充盈缺損［18］。腎癌血供豐富，動脈期腫瘤強化明顯，MPR、VRT、MIP 重 建CT 血 管 成 像（CT angiography，CTA）可顯示清晰的腫瘤供血動脈及紆曲增粗的腫瘤血管，此征象出現率93.8%。膀胱CTVE對直徑≥5mm 的膀胱腫瘤能滿意顯示，＜5mm 的膀胱腫瘤約有60%左右顯示率，對直徑≥10mm 的膀胱腫瘤診斷其符合率為100%，＜10mm 的符合率為71%［19］；CTVE對膀胱內的觀察效果類似纖維膀胱鏡，清晰顯示病變的數目、形態與輸尿管開口關系及瘤周子灶等內容，CTVE可顯示膀胱內不規則、寬基底或突出腔內帶蒂塊影，對＜5mm 的膀胱腫瘤顯示優于橫斷面圖像［19］；CTVE 適用于不能耐受纖維膀胱鏡檢查伴有狹窄的膀胱癌患者，并可用于評價膀胱癌術后的療效。CTVE 結合橫斷面、MPR、SSD 圖像綜合觀察，顯示病變的起源、侵襲程度、膀胱壁、腔內大體病變形態，與周圍組織結構關系等，對手術定位、制定手術方案及治療有指導作用。其限度在于病灶直徑＜5mm 容易漏診；成像參數選擇不當可造成圖像的誤差和失真；局限于黏膜下，扁平病灶不敏感；同其它仿真鏡相同，不能對病變組織取材活檢，無法替代纖維膀胱鏡檢查及治療，只能作為一種補充手段。

4.骨關節系統疾病的臨床應用價值及限度

MSCT 后處理技術對側彎脊柱評價方面。MPR 技術快捷簡單實用，清晰顯示椎體、椎旁組織、椎管、椎管內脊髓的情況，對椎弓根層面均能顯示清晰；冠狀面顯示脊柱的側彎程度，可發現融合椎和半椎體［20］，矢狀面可顯示椎管內結構。CPR 以椎管為軸心冠面成像，能將變形、旋轉的椎體、椎管重建在同一平面上進行顯示觀察，特別適用于旋轉型脊柱畸形的觀察，對各種疾病如炎癥、外傷等引起的旋轉型脊柱畸形患者，CPR 可對椎體、椎管的連續影像進行觀察，以了解其大小、位置、程度等［21］，為進一步治療提供幫助，其限度在于冠狀面、矢狀面的單一圖像，對附件的畸形和椎體的旋轉觀察欠缺，不能滿意。SSD首先對靶組織的閾值正確選擇，將CT 閾值以上連續性所有像素組成一個表面三維結構模型，主要是對側凸脊柱的骨性結構進行觀察，了解脊柱椎體旋轉程度，是否有骨質病變及測量側凸角度等，清晰顯示脊柱側凸的全貌，其對椎管內的結構顯示不如CPR，對脊柱椎體側凸顯示超過MPR，其限度在于閾值以下的組織，如椎管內組織、椎旁軟組織結構不能顯示。VRT 技術所有像素能顯示，真實顯示細節，對脊柱側凸綜合評價效果好，通過調節不同閾值，可對不同組織進行顯示，如椎體、椎管、附件、脊髓及椎旁軟組織等；VRT 圖像可任意角度、軸向旋轉，對重疊部分任意切割，對側彎的空間定位、整體形態觀察準確，圖像對比度顯示良好、立體感豐富，可顯示脊柱側彎組織結構、側彎程度以及與周圍組織結構關系，為臨床治療提供更直觀信息。

MSCT 后處理技術對骨關節創傷評價方面。MPR 能從不同層面對骨折、脫位清晰顯示，可了解骨折移位、骨折線的走形方向、骨折位置、類型、鄰近軟組織損傷、關節脫位以及發現小骨碎片游離于關節腔內及關節受累情況等，對骨碎片的來源判斷提供依據［22］；通過CT 閾值調節窗寬、窗位，很容易在骨窗、軟組織窗之間切換觀察，除了解骨折外，對周圍鄰近軟組織損傷清晰顯示，其限度在于立體感及空間關系顯示欠佳，對骨碎片全貌、受累的鄰近骨及骨折線的完整顯示能力不足［23］。SSD可通過任意角度切割、旋轉，從最佳視野、角度觀察骨折脫位情況，對骨折脫位后的骨關節空間關系及結構能完整立體顯示，為臨床醫生治療、手術提供幫助。SSD 空間立體感強，是一種三維顯示，其圖像近似于真實解剖關系，有利于顯示復雜結構的三維立體空間結構關系，其限度在于對未移位的線形骨折，移位不明顯或移位不超過2mm 的骨折顯示不滿意，對無明顯凹陷及深部的骨折顯示欠佳。SSD 在顯示關節脫位及深部細小骨折的細節方面不如MPR，其次，閾值選擇不當易造成假陽性、假陰性。VRT 圖像立體感豐富，邊緣柔和，可準確、方便地觀察骨關節創傷的整體形態及空間定位，圖像可任意角度、軸向旋轉，對比度好，在輕微細小骨折顯示方面較SSD 清晰，骨關節立體空間關系顯示方面優于MPR；同時，對骨折的對線、對位及金屬內固定的位置顯示清晰，術后隨訪VRT 較其他后處理技術優勢明顯，其限度在于透明度的存在，易造成重疊影像，對觀察診斷造成影響。

MSCT 后處理技術在其它方面的應用性

MSCT 后處理技術的應用領域越來越廣，不僅在骨關節、泌尿、消化、呼吸系統等方面，而且在其它系統的應用也很成熟。

MSCT 后處理技術在心血管領域，其MSCTA 技術對血管內對比劑充盈程度、腫瘤與鄰近血管，血管病變如動脈瘤、狹窄、畸形、夾層等顯示清晰；MSCTA 診斷腦動脈瘤，其圖像重建方法主要有VRT、MIP、CPR、SSD。MSCTA 對腦動脈瘤敏感度高達96%以上［24］；CPR 技術對血管的全貌有較好的顯示，可以發現瘤頸鈣化、瘤體形態等信息，對顯示顱內段的頸內動脈效果好，對于血管分叉部位顯示欠佳，易造成誤漏診；MIP技術對血管走形、形態及鈣化的管壁有較好的顯示，但對于強化的動靜脈及鈣化有時無法區分［25］；SSD 技術可顯示血管的表面形態，表面解剖清晰，立體感強，對瘤體定位以及瘤體與周圍組織結構關系顯示清晰；SSD 對血管內部形態結構及管壁鈣化等方面顯示欠佳；VRT 技術可顯示血管的表面形態、周圍結構位置關系，其三維解剖空間關系明確，清晰顯示骨骼、血管及軟組織。

MSCT 后處理技術在冠狀動脈疾病應用方面。CPR、MIP、VRT、SSD 等后處理技術聯合應用，可充分顯示冠脈前降支、回旋支、左主干、右冠狀動脈的解剖形態、鈣化及狹窄情況［26］；冠脈鈣化積分的評估，對中度危險性的冠心病患者有實用價值，對這些鈣化積分高的患者可及時指導臨床干預及治療，從而降低發生疾病的危險性。

MSCT 后處理技術在顱骨缺損修補的應用方面。顱骨缺損是神經外科術后常見的后遺癥之一，顱骨修補成形術是對缺損顱骨修補、填充的手術［27］。VRT、MPR 技術可立體、清晰、多方位顯示顱骨結構及缺損細節如位置、大小、形態等，應用其三維重建技術可精確設計制造出與患者顱骨缺損部位高度吻合的三維數字化鈦網修復體，MSCT 后處理技術在顱骨成形，修補中發揮著重要作用［28］。相信隨著后處理軟件功能的逐步升級及CT 設備硬件的不斷完善及發展，螺旋CT 后處理技術在臨床應用各領域必將發揮更大作用。

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