官术网_书友最值得收藏!

第一節(jié) 圖像顯示技術(shù)

眾所周知,CT掃描機(jī)自20世紀(jì)70年代發(fā)明后就不斷地更新?lián)Q代,期間更是歷經(jīng)了從非螺旋掃描到螺旋掃描,從單排探測(cè)器到多排探測(cè)器的兩次里程碑式的技術(shù)革新。這些飛速發(fā)展的技術(shù)進(jìn)步,帶來(lái)了薄層快速大范圍采集圖像數(shù)據(jù)的“量變”,但并沒(méi)有改變CT只能得到斷層圖像信息的本質(zhì)屬性。細(xì)小的血管在斷層圖像上通常表現(xiàn)為點(diǎn)狀或條狀影像,往往不夠直觀,有時(shí)甚至無(wú)法辨認(rèn)和分析。因此,有必要對(duì)斷層圖像進(jìn)行更直觀地可視化處理和立體化顯示。目前臨床上,CT血管成像后處理中常用的圖像顯示技術(shù)包括多平面重組、最大密度投影、容積再現(xiàn)、表面遮蓋顯示以及仿真內(nèi)鏡等。
一、多平面重組技術(shù)
多平面重組(multi-planar reformation,MPR)技術(shù)是將一組以像素為單元的斷層圖像通過(guò)插值運(yùn)算,重構(gòu)為以體素為單元的三維體數(shù)據(jù),再根據(jù)診斷需要截取得到其他平面的二維重組圖像(圖3-1-1)。MPR后處理的層面厚度、層間距、層數(shù)以及截取角度等參數(shù)均可由用戶自行設(shè)定和調(diào)整。CT血管后處理中,MPR常用于顯示血管壁的斑塊、腔內(nèi)栓子、撕裂的內(nèi)膜、漏口以及觀察血管與病變的關(guān)系等(圖3-1-2)。其缺點(diǎn)是,不能顯示迂曲走行的血管全程,且缺乏空間立體感。
曲面重組(curved planar reformation,CPR)技術(shù),為MPR技術(shù)的一種特殊形式,對(duì)于彎曲走行的結(jié)構(gòu)可以沿一條既定中心線從三維體數(shù)據(jù)中截取曲面數(shù)據(jù),展開(kāi)后即得到顯示該彎曲結(jié)構(gòu)全程的平面圖像。標(biāo)定的中心線可以是手動(dòng)繪制(圖3-1-3),也可以由計(jì)算機(jī)通過(guò)閾值檢測(cè)彎曲物體邊界后,自動(dòng)繪出與物體邊界等距的中心線(圖3-1-4)。操作者還可以取一定的厚度、從不同的角度沿這條中心線360°展示CPR圖像。自動(dòng)CPR常見(jiàn)于高級(jí)血管分析軟件中,為全程顯示迂曲血管的最佳平面成像技術(shù),能避開(kāi)骨性結(jié)構(gòu)的遮擋,評(píng)價(jià)管腔狹窄可靠。其缺點(diǎn)是,一次重組只可顯示單條血管,血管以外的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭曲變形,且手動(dòng)CPR的準(zhǔn)確性受操作者的人為因素影響較大。
圖3-1-1 多平面重組技術(shù)原理示意圖
圖3-1-2 腹主動(dòng)脈多平面重組圖像
圖3-1-3 腎動(dòng)脈的手動(dòng)曲面重組技術(shù)
A.在水平面圖像上沿腎動(dòng)脈走行繪制中心線;B.雙側(cè)腎動(dòng)脈同時(shí)顯示的冠狀曲面成像
圖3-1-4 腹主動(dòng)脈的自動(dòng)曲面重組技術(shù)
A.沿血管走行自動(dòng)繪制中心線;B.腹主動(dòng)脈至髂外動(dòng)脈全程顯示的曲面成像
MPR和CPR圖像中保留了物體的X線衰減特性,反映的是實(shí)際的CT值信息,其提供的血管平面圖像可準(zhǔn)確地反映血管壁的情況,顯示血管與周圍組織的毗鄰關(guān)系,并可用于CT值和徑線的測(cè)量。因此二者通常作為評(píng)價(jià)血管性疾病的不可缺少的基本顯示方法,也是從這個(gè)特點(diǎn)上彌補(bǔ)了數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)技術(shù)不能顯示血管壁與周圍組織的缺陷,體現(xiàn)出CT血管成像(computed tomography angiography,CTA)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
二、最大密度投影技術(shù)
最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)是利用投影成像原理,將由若干源圖像組成的三維體數(shù)據(jù)朝向任意方向進(jìn)行投影,設(shè)想有許多條平行投影線穿過(guò)三維體數(shù)據(jù),取每條投影線經(jīng)過(guò)的所有體素中最大的一個(gè)體素值作為投影結(jié)果圖像的像素值(圖3-1-5)。MIP圖像是對(duì)三維信息進(jìn)行的二維投影顯示,相近密度的組織結(jié)構(gòu)在同一投影方向,會(huì)產(chǎn)生前后物體影像的重疊,可通過(guò)選擇不同的投影角度,對(duì)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行多方位觀察。MIP技術(shù)在血管后處理中的優(yōu)勢(shì)在于,可顯示更多的細(xì)小分支血管和管壁鈣化,也用于強(qiáng)化不佳的血管成像(圖3-1-6)。其缺點(diǎn)是,空間立體感不強(qiáng),易與骨骼等高密度結(jié)構(gòu)重疊顯示等。
圖3-1-5 最大密度投影技術(shù)原理示意圖
圖3-1-6 腹主動(dòng)脈最大密度圖像
三、表面陰影顯示技術(shù)
表面陰影顯示(surface shaded display,SSD)是指通過(guò)相應(yīng)的算法和選定的閾值,獲取三維體數(shù)據(jù)中物體的輪廓表面幾何信息,并用虛擬光源加上明暗陰影,呈現(xiàn)出立體感較強(qiáng)的三維效果。SSD又稱作表面再現(xiàn)或表面繪制,利用中心投影原理,判斷投影線上的體素值是否第一次達(dá)到或超過(guò)閾值,超過(guò)者被保留下來(lái),低于閾值的體素CT值被舍棄。因?yàn)镾SD技術(shù)僅處理物體表面信息,運(yùn)算量較小、繪制速度較快,在計(jì)算機(jī)能力有限的早期階段,用于顯示血管開(kāi)口、分支的空間位置關(guān)系(圖3-1-7)。其缺點(diǎn)是,結(jié)果圖像顯示準(zhǔn)確性受圖像分割參數(shù)(即閾值)的影響較大,可能過(guò)高或過(guò)低估計(jì)血管狹窄;且不能顯示物體內(nèi)部結(jié)構(gòu),無(wú)法區(qū)分內(nèi)膜鈣化和腔內(nèi)的對(duì)比劑。故目前高級(jí)CT中,SSD已經(jīng)逐漸被容積再現(xiàn)技術(shù)取代,但仍可用在多對(duì)象組合成像、組織器官的體積測(cè)量軟件和虛擬內(nèi)鏡顯示技術(shù)中。
圖3-1-7 腹主動(dòng)脈表面陰影顯示圖像
四、容積再現(xiàn)技術(shù)
容積再現(xiàn)(volume rendering,VR)技術(shù)利用投影成像原理,將穿過(guò)三維體數(shù)據(jù)后每條投影線上的所有體素值,經(jīng)傳遞函數(shù)加權(quán)運(yùn)算后,以不同的阻光度和顏色表示各CT值區(qū)間,繪制在結(jié)果圖像中。VR又稱作體積再現(xiàn)或體繪制,無(wú)論是從顯示原理還是從性能效果方面都比前述的MIP和SSD具有優(yōu)勢(shì),它保留了所有體素中的大量細(xì)節(jié)信息,最大限度地再現(xiàn)了組織結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系,立體效果逼真。
圖3-1-8 阻光度的調(diào)節(jié)示意圖
VR的主要特點(diǎn)就是阻光度的調(diào)節(jié)。阻光度又稱不透明度,反映體素不透明的程度,取值范圍從0~1,0代表完全透明,1代表完全不透明。體素的密度值與阻光度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可由用戶指定,通常用一個(gè)可以調(diào)節(jié)斜邊的梯形來(lái)表示(圖3-1-8)。斜邊表示隨著體素值的增高,阻光度逐漸變化,而不像閾值那樣截然的分開(kāi),這種調(diào)節(jié)方法又稱為模糊閾值。它保留了源圖像中的模糊信息,譬如,較薄的面顱骨在SSD顯示為骨缺損的假空洞,在VR中則呈現(xiàn)為半透明的狀態(tài)。體素的顏色也用類似的方法調(diào)節(jié)。一般廠家VR軟件中都預(yù)設(shè)了各種已經(jīng)調(diào)整好阻光度和顏色等參數(shù)的參考模式圖(通常所稱的模板),用戶可以根據(jù)不同解剖部位和組織顯示需要選用廠家模板圖,也可自行調(diào)整參數(shù)并保存為模板圖(圖3-1-9)。
VR技術(shù)已經(jīng)成為臨床上最為常用的一種血管后處理顯示方法,可立體逼真地顯示血管形態(tài)、走行及其與周圍組織復(fù)雜的空間關(guān)系(圖3-1-10)。其缺點(diǎn)是,不能觀察血管壁的情況,血管顯露受閾值調(diào)節(jié)的影響,且無(wú)法區(qū)分密度相近的鄰近結(jié)構(gòu)。
圖3-1-9 偽彩色與阻光度的參數(shù)圖
圖3-1-10 腹主動(dòng)脈容積再現(xiàn)圖像
五、CT仿真內(nèi)鏡技術(shù)
仿真內(nèi)鏡(virtual endoscopy,VE)技術(shù)利用源圖像生成的體數(shù)據(jù),通過(guò)SSD或VR重組得到管道結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的三維成像,再運(yùn)用計(jì)算機(jī)空腔導(dǎo)航技術(shù)模擬光學(xué)纖維內(nèi)鏡進(jìn)行腔內(nèi)觀察。仿真內(nèi)鏡主要用于呼吸道、充氣的腸道、鼻竇以及增強(qiáng)血管等管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)壁表面的立體觀察,顯示管腔內(nèi)異物、新生物、鈣化及管腔狹窄較好。還可用于有創(chuàng)檢查或外科手術(shù)的模擬導(dǎo)航和教學(xué)演示。操作時(shí),將視點(diǎn)置入結(jié)構(gòu)內(nèi)部,調(diào)整視角、景深,旋轉(zhuǎn)視向,自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行視點(diǎn)漫游,對(duì)視點(diǎn)前方結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示(圖3-1-11)。血管后處理時(shí),利用VE技術(shù)可從血管腔內(nèi)立體觀察血管分支開(kāi)口、管壁鈣化、支架以及管腔狹窄或閉塞等。其缺點(diǎn)是,血管腔外結(jié)構(gòu)無(wú)法顯示,且同樣受閾值影響,測(cè)量不可靠(圖3-1-12)。
圖3-1-11 仿真內(nèi)鏡路徑示意圖
圖3-1-12 腹主動(dòng)脈仿真內(nèi)鏡圖像
綜上所述,各種圖像顯示技術(shù)均有其優(yōu)勢(shì)和不足。在CT血管成像后處理的實(shí)際運(yùn)用中,操作者應(yīng)根據(jù)其各自技術(shù)特點(diǎn),結(jié)合具體情況,靈活把握,聯(lián)合運(yùn)用這幾種圖像顯示技術(shù),既有平面展示又有立體顯示。而實(shí)際上,大多數(shù)廠家的圖像工作站也都具備對(duì)同一三維體數(shù)據(jù),通過(guò)一鍵式操作在幾種不同的圖像顯示技術(shù)間即時(shí)切換顯示的功能。
(陳 偉)
主站蜘蛛池模板: 正镶白旗| 洪雅县| 曲阳县| 广灵县| 汝州市| 鹤庆县| 洛浦县| 泗洪县| 木兰县| 泗洪县| 株洲市| 永丰县| 遂川县| 秦皇岛市| 林口县| 滁州市| 临邑县| 区。| 仁布县| 乌拉特中旗| 石景山区| 贵阳市| 富裕县| 荔浦县| 同心县| 吉安市| 深水埗区| 襄城县| 德庆县| 昭通市| 星座| 永嘉县| 阳春市| 都匀市| 仁寿县| 南华县| 互助| 九寨沟县| 桂平市| 青冈县| 靖州|