多排螺旋CT仿真內鏡掃描及成像參數的實驗室研究

焦　磊, 周　碧, 申玉蘭, 吳春根

(上海市第六人民醫院東院 放射科, 上海, 201306)

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多排螺旋CT仿真內鏡掃描及成像參數的實驗室研究

焦磊, 周碧, 申玉蘭, 吳春根

(上海市第六人民醫院東院 放射科, 上海, 201306)

關鍵詞:多排螺旋CT; 仿真內鏡; 成像參數; 研究

早期胃癌是指病變僅侵及黏膜或黏膜下的胃癌。多排螺旋CT(MDCT)以其快速的掃描速度、連續的容積采樣技術和強大的處理能力等優點，成為胃腸道等空腔臟器病變的新的檢查手段[1-5]。CT仿真內鏡技術(CTVE)在臨床中廣泛應用[6]。本研究分析MDCT主要掃描參數對CTVE圖像質量的影響，探討獲取較好的圖像質量(空間分辨率)的重建參數，現報告如下。

1材料與方法

1.1模型制作

新鮮成年離體豬胃5只，保留完整的食管遠端和十二指腸近端。選取離體新鮮豬胃并洗凈內外后，進行模型制作。在胃底部行3 cm切口，于胃竇及胃體部利用強力膠水帖服殘段十二指腸小片段制作直徑5～10 mm的隆起型“病變”，并在其附近用滴液管取少許 37%鹽酸多次點擊同一處黏膜面，使其逐漸變色、糜爛，制做長徑5～10 mm、深徑1～2 mm的凹陷性“病變”。模型制作后利用醫用真絲編織線縫合胃底部切口及結扎十二指腸近端，另一端食管段通過14F塑料輸液管與100 mL的注射器相連后，再經輸液管向胃內注入空氣約2 000 mL。適度擴張胃腔后，將輸液管打結、封閉，結扎時防止破壞賁門和幽門的正常形態，食管及幽門結扎端固定于水槽底部，向水槽中放入自來水使離體胃浸泡于充盈水槽中。最后模型水槽置放于掃描床上，進行無間隔連續螺旋容積掃描采集圖像。

1.2CTVE檢查

使用GE LightSpeed VCT (GE Medical Systems, Milwaukee, WI, USA)進行掃描。相關參數如下：掃描視野50 mm，管電壓 120 kV，管電流250 mAs，球管旋轉0.8 s/周；以掃描層厚5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm、0.625 mm多次容積掃描。掃描結束后掃描層厚5 mm圖像重新重建為重疊重建率分別0%、20%、50%、75%重建參數；掃描層厚5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm、0.625 mm圖像重新重建，以50%(5 mm/2.5 mm、3.75 mm/1.93 mm、2.5 mm/1.25 mm、1.25 mm/0.625 mm、0.625 mm/0.312 mm)的重疊重建率的重建參數；掃描層厚5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm圖像處理為1.25 mm層厚及0.625 mm重建間隔的薄層圖像，然后將所有重建數據傳輸到AW4.2(Advantage Workstation 4.2, GE Medical systems)后處理工作站，分別行多平面重建及仿真胃鏡重建。

1.3CTVE圖像觀察與評價

5例模型的CTVE圖像采用盲法進行獨立評分。評分標準：Ⅲ級：圖像質量好(表面細微結構顯示清晰，無變形、偽影少) 記3分；Ⅱ級：圖像質量尚可(有一定變形或偽影，表面維系結構尚能觀察)記2分；Ⅰ級：圖像質量較差(有嚴重變形或偽影，表面細微結構不能觀察)記1分。

2結果

MDCT球管電壓120 kV、電流250 mAs、床移動速度為0.8 s/輪條件下，5 mm掃描層厚0%、20%、50%及75%重建重疊率中，重建重疊率<50%時，模型邊緣清晰度明顯降低，階梯狀偽影粗大模糊，沿z軸方向的伸長變形及微細結構顯示欠佳；重建重疊率≥50%時，表面細節結構改善明顯，細小微細結構顯示清晰，階梯狀偽影逐步改善；重建重疊率≥75%時偽影明顯消失，周圍細節顯示光滑。見表1。

重建重疊率50%時，5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm及0.625 mm(5 mm/2.5 mm、3.75 mm/1.93 mm、2.5 mm/1.25 mm、1.25 mm/0.625 mm、0.625 mm/0.312 mm)掃描層厚CTVE圖像中，掃描層厚>2.5 mm時逐漸出現沿z軸方向上的伸長變形，階梯狀偽影出大模糊，邊緣圖像清晰度及表面微細結構顯示明顯下降；掃描層厚≤2.5 mm時階梯狀模糊逐漸減少，細小病灶顯示清晰、階梯偽影逐步消失；1.25 mm及0.625 mm掃描層厚50%的重建重疊率重建的CTVE圖像階梯狀偽影基本消失，邊緣柔和及細小病灶的顯示率基本相仿。見表2。

不同掃描層厚5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm圖像均處理為重疊重建率為5 mm(1.25 mm/0.625 mm)、3.75 mm(1.25 mm/0.625 mm)、2.5 mm(1.25 mm/0.625 mm)、1.25 mm(1.25 mm/0.625 mm)薄層重建圖像時，模型的CTVE圖像在各不同掃描層厚重建圖像均未見明顯階梯狀偽影和邊緣線，邊緣柔和，細小病灶也顯示清晰，周圍未見模糊偽影，對微小病灶的顯示率基本相仿。見表3。

多角度虛擬內鏡的角度視圖上均得到了較好地顯示。在所有的測量結果中，虛擬內鏡角度≥150°時絕大多數略小于實際距離，病灶形態較實體組織縮小顯示；虛擬內鏡角度≤150°時病灶形態基本相等于實體，但散在分離的病灶的一次性發現率不如大角鏡虛擬內鏡，但對病灶的細節結構的顯示明顯優于大角度虛擬內鏡，可以清晰地顯示較小凹陷型病灶。

3討論

胃部疾病在形態上一般表現為胃壁的隆起型、扁平型、凹陷型。CTVE可明確顯示胃的正常解剖結構、形態，并能準確定位，對病灶的形狀可從不同角度進行觀察，對周圍黏膜的情況可以清晰描述，可逼真地顯示病灶的三維立體成像。據文獻[7]報道空氣充盈法CTVE對5 mm以上胃部的隆起病變敏感性和特異性達100%，但難以檢出1 mm以下的凹陷性病變。能否獲得高質量的CTVE圖像及對診斷準確性至關重要，而CTVE圖像的質量則受諸多因素的影響，其中以胃充盈程度和掃描及重建參數的選擇與匹配最為重要。由此可見，只要充分清潔清除胃腸內殘留物、充分充盈胃腔進行CTVE能檢出胃壁較小的隆起及凹陷性病變并可提高診斷準確性[8-9]。MDCT應用于臨床已有10余年，但在胃部檢查中各種成像掃描參數及后處理參數的選擇尚未有一致的標準。

重疊重建率中重建間隔的定義是被重建的相鄰兩層很斷面之間中軸方向的距離。重疊重建率可用以下公式表示：重疊重建率=(掃描層厚-重建間隔)/掃描層厚×100%。據文獻[10-11]報道，MDCT腹部采集圖像是容積數據，可以回顧性任意間隔的重建，所以重建間隔小、重疊重建率高時有助于提高重建圖像的z軸分辨率，從而獲得的圖像越光滑，減少階梯狀偽影的發生率。作者分別使用0%、20%、50%、75%重建，隨著重建間隔的變小圖像質量評分明顯增高，50%和75%的圖像質量評分無明顯差異。CTVE成像一般要保持≥50%的重疊重建率就可維持一定的清晰度和光滑的圖像；過高的重建率會明顯增加重建圖像層數，延長后處理時間，圖像質量無明顯改善。因此作者認為不必追求過多密集重建，重疊重建率50%就能保證圖像質量，又能縮短重建時間和CTVE成像時間。

在球場管電流是不變的情況下，相同長度組織連續掃描時MDCT的Z軸分辨率及患者受的射線劑量取決于準直器的寬度[10-12]。相同長度的組織連續掃描時5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm、0.625 mm等不同掃描層厚圖像中，5 mm層厚掃描模塊的射線劑量最小，0.625 mm層厚掃描模塊的射線劑量最大。如適用于人體應選擇最小的射線劑量、最佳圖像質量的掃描方法。本研究中，重建重疊率50% 的5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm及0.625 mm(5 mm/2.5 mm、3.75 mm/1.93 mm、2.5 mm/1.25 mm、1.25 mm/0.625 mm及0.625 mm/0.313 mm)掃描層厚的CTVE圖像，當掃描層厚>2.5 mm時逐漸出現沿z軸方向上的伸長變形，階梯狀偽影出大模糊，邊緣圖像清晰度及表面微細結構顯示明顯下降。 掃描層厚≤2.5 mm時階梯狀模糊逐漸減少，細小病灶顯示清晰、階梯偽影逐步消失，接近于胃鏡的形態表現；1.25 mm及0.625 mm掃描層厚50%的重建重疊率重建的CTVE圖像均階梯狀偽影基本消失，邊緣柔和及細小病灶的顯示率基本相仿，故作者認為重建重疊率50%時1.25 mm及0.625 mm的CTVE重建圖像質量基本相等。

作者將5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm不同掃描層厚的圖像處理為重建重疊率50%的5 mm(1.25 mm/0.625 mm)、3.75 mm(1.25 mm/0.625 mm)、2.5 mm(1.25 mm/0.625 mm)、1.25 mm(1.25 mm/0.625 mm)薄層重建后進行CTVE后處理觀察圖像質量。研究結果表明，在各個模型不同準直寬器寬度的CTVE重建圖像中均未見明顯階梯狀偽影和邊緣線，邊緣柔和，細小病灶也顯示清晰，周圍未見模糊偽影，但橫斷面和MPR圖像中出現不同程度的圖像噪聲。

不同掃描層厚5 mm(1.25 mm/0.625 mm)、3.75 mm(1.25 mm/0.625 mm)、2.5 mm(1.25 mm/0.625 mm)、1.25 mm(1.25 mm/0.625 mm)薄層重建CTVE圖像的不同虛擬內鏡角度圖像中病灶檢出均得到了較好地顯示。在所有的測量結果中，虛擬內鏡角度≥150°時絕大多數略小于實際距離，病灶形態較實體組織縮小的表現，虛擬內鏡角度≤150°時病灶形態基本相等于實體，但散在分離的病灶的一次性發現率不如大角鏡虛擬內鏡。本研究局限性: ① 離體標本離體后時間>24 h，正常黏膜明顯脫落，影響正常胃黏膜的觀察；② 離體豬胃黏膜上制作凹陷性“病變”模型時，難以控制蘸取鹽酸量，從而對病變大小和深度難以控制，達不到實驗研究的目的。

通過本次模型研究發現，在胃充盈程度良好的條件下，重疊重建率、掃描層厚及虛擬內鏡的角度等多種因素對CTVE圖像質量有不同程度的影響。因此，利用MDCT進行CTVE檢查時胃腔充盈程度一定要良好，采用5 mm層厚、1.25 mm/0.625 mm重疊重建率及150°虛擬內鏡的角度進行CTVE后處理圖像時，可獲得良好的分辨率，表面光滑、偽影及變形不明顯的良好的三維圖像，從而使CTVE技術成為顯示胃內部具體結構和微小病變結構的有效方法之一。

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收稿日期:2016-03-02

基金項目:浦東科委基金(PKJ2015-Y09)

通信作者:申玉蘭(shenyl1007@163. com)

中圖分類號:R 445

文獻標志碼:A

文章編號:1672-2353(2016)11-141-03

DOI:10.7619/jcmp.201611047