3 心脏断层切面解剖
CT的问世使断层切面解剖学成为解剖学重要组成部分。心脏大体形态解剖是心脏断层切面解剖的基础,而X线也是CT成像基础,毫无疑问本节应该从X线说起。
1895年伦琴发现X线并拍下了世界上第一张X线片(图2-3-1)。这个发现在当时引起了巨大轰动,人类历史上第一次拥有了可以洞察机体内部组织的技术。次年,X线检查在医学诊断领域应用,并在随后的一百多年里大放异彩,伦琴本人也因此获得1901年诺贝尔物理学奖。
图2-3-1 X线的发现者伦琴及第一张X线片
X线的简单原理(图2-3-2):先用60V左右电压点燃X线球管里面的钨丝,钨丝产生电子云后,再用变压器产生10万V高压加载在钨丝和钨靶之间,高压驱使电子向钨靶发射,电子在撞击钨靶的过程中动能急剧下降并辐射出X射线。X射线具有高穿透性,体内不同组织吸收和透过率不同,X线透射机体使胶片感光。X线不但具有感光效还具有荧光效应,所以在胶片成本很昂贵的年代多采用荧光透视,其辐射剂量大大增加。目前荧光透视已经被影像增强透视取代,但辐射剂量仍然很大,仅限于动态器官的观察和介入操作等。
图2-3-2 X线原理示意图
既然提到穿透性,那本章要讨论第一个重要的概念就登场了,这个重要的概念就是角度,我们要了解在放射学上怎么定义角度(图2-3-3),这是我们读片的前提。以胸片为例,定义如下:
图2-3-3 X线拍摄体位示意图
正位(也叫后前位):患者面向暗盒,射线从背部进入体内,球管高度对准第6胸椎体。
侧位:患者左侧身体紧贴暗盒保持不动,右侧向后旋转90°,球管高度同上。
右前斜位:以后前位开始,患者右侧身体紧贴暗盒保持不动,左侧向后旋转45°左右,球管高度同上。
左前斜位:后前位开始,患者左侧身体紧贴暗盒保持不动,右侧向后旋转60°左右,球管高度同上。
左前斜和右前斜可以这样理解记忆——暗盒为参照,暗盒在身体左前方就是左前斜位,暗盒在身体右前方为右前斜;而角度是X线与胸廓矢状面的前后径线夹角。同样,在冠脉造影上左前斜,右前斜也是以图像增强器(相当于胸片上的暗盒)位置为参照物命名的,这样记忆起来就很方便。
X线方向对图像有影响吗?比如前后位和后前位成像一样吗?X线片呈现的是黑白半透明视觉效果,如果我们把前后位改为后前位或者球管高度没有正对第6胸椎,从空间投影上看成像是稍有些不同,为了不把事情复杂化我们姑且认为它们差不多吧,我们暂时不考虑方向。
如何阅读胸片不是在这一节里三言两语就能够说完的,大家可以参阅相关放射学教材。在这里列出四个位置(后前位、侧位、右前斜位、左前斜位)的正常X线解剖图供读者参考(图2-3-4~7)。
图2-3-4 X线后前位解剖结构及三维对照示意图
图2-3-5 X线侧位解剖结构及三维对照示意图
图2-3-6 X线右前斜位解剖结构及三维对照示意图
图2-3-7 X线左前斜位解剖结构及三维对照示意图
随着二维超声、CT、磁共振等多种检查手段的出现,胸片在心脏疾病中的诊断价值被弱化。第六版教育部本科教材《医学影像学》和第2版八年制教材《医学影像学》甚至已经取消左前斜和右前斜位片示意图,但是了解这两个体位心脏成像对于理解冠脉造影血管成像还是有一定意义。左前斜位心尖正对我们,左右室在这个角度大致可以认为是对称的。
胸片的缺点是显而易见的,在胸片中前后器官相互重叠遮盖,使很多结构显示不清;另外,胸片为透视影像,没有立体层次感,三维的信息被压缩到1张二维平片上,信息量大为减少。
计算机技术的出现使X线的临床应用有了第二次飞跃。可以这样说,计算机是21世纪最伟大的发明之一,它的出现不但改变了我们的世界,改变了我们生活,甚至改变一百多年前的诺贝尔奖。设立诺贝尔奖的时候还没计算机这个东西,自然也就不会有什么诺贝尔计算机奖。但我们仔细回顾一下近几十年的诺贝尔各方面的奖项,很多与计算机有千丝万缕的联系。CT就是一个很典型的例子,CT全称是电子计算机X射线断层扫描技术。先来看看CT机里面主要有什么(图2-3-8)。
图2-3-8 CT内部结构简单示意图
如果打开CT机舱盖,里面有样东西我们似曾相识,就是球管,前面介绍过X线基本原理,它负责发射X线。球管前面的叫前准直,决定了CT的扫描层厚;球管正对面是探测器,它负责接收穿透过人体后剩余的X线。探测器前方有个后准直,它的狭缝分别对准每一个探测器,使探测器只接收垂直于探测器方向的射线,了解这些基本就够了。
接下来解释下CT的简单原理。
首先要告诉大家的是X线片是在胶片上留下具体影像信息,而计算机X射线断层扫描技术(CT)发出的X线并不直接生成任何影像,所有的影像都是计算机通过公式推算出来的,它们都是不存在的,都是数据重建后再呈现的。
以头颅CT扫描为例,人体吸收部分CT机球管发出的X线后,X线剩余剂量被探测器接收,这样我们就知道这束X线穿过头颅后被人体吸收多少。
假设颅内只有四块密度不同物质a、b、c、d(图2-3-9),我们想知道它们是怎么排列的,西游记里有个章节叫“斗法车迟国”,但是我们没有七十二变,不能钻到脑袋里偷看,当然也不能像图示里面一样把颅顶盖掀开看,怎么办?
图2-3-9 CT成像原理图解1
正侧位片X线片肯定不行图像会叠在一起,从头顶往下照脏器干扰太多,有个简单办法(图2-3-10):我们在不同四个方向发出4束X线,看看他们被吸收多少。四个未知数,四个方程,初中水平,大家都能得到答案,假设颅内只有这四块物质,我们就知道它怎么排列的,不必需要真实成像,电脑就按照我们计算答案编排重建出这四块物质顺序。
图2-3-10 CT成像原理图解2
四块物质很容易计算编排,如果是九块呢,也不难,多发射几个角度,九个未知数,九个方程就够了。如果是九百块,也不要紧,增加角度即可,但是计算量大多了;如果是九千块物质,手工计算就不现实,把它交给电脑来处理问题就解决了。电脑重建九百个小方块的时候,我们发现这个CT重建平面有高密度物质了,电脑重建九千个小方块,我们就看得很清楚了,它是一个出血灶(图2-3-11)。以上就是最简单的CT重建原理。CT中X线的作用并不是生成实质性影像,它只是一个工具,提供这个角度及吸收剂量给电脑,代入许许多多方程,最终算出每个小方块数值,每个小方块代表一个像素,许许多多像素排列重建成图像。
图2-3-11 CT成像原理图解3
就是这样一个简单的思路把X线和电脑结合在一起,工程师亨斯费尔德和物理学家科马克(图2-3-12)在1972年发明世界上第一台CT机,1979年他们同分享了诺贝尔生理及医学奖,有意思的是这两位都不是医生。
图2-3-12 CT发明者亨斯费尔德和科马克
当然如果都是N元N次方程计算求解,学高数和编程的同志们要笑了,实际上,方程设置和程序的编排要复杂得多,但是最简单思路就是这样:只要大家知道X线在CT中作用不是生成实质性影像,一切都是电脑计算模拟出来的,知道这个就行,这是个基础的小细节。
下面介绍些CT上的小概念。
(1)矩阵(图2-3-13):表示一个横竖排列的阵列比如这个图上矩阵就是3排×3列。
图2-3-13 CT矩阵示意图
(2)像素:像素就是矩阵里面的点,3×3矩阵里面就有9个像素,如果300×300矩阵就有90000个像素,图像就是由像素组建成的。
(3)空间分辨率:这个在专业影像学上的定义有点复杂,简单地说就是CT机所能分辨最小物体直径。
像素和空间分辨率是两码事,经常被混淆。像素是指重建画面的图像由多少个点组成,空间分辨率是指对图像的分辨能力。但是它们又有些联系。做个比喻,我们买一台数码相机,多少万像素指的是相机暗盒内的感光元件(CCD)上的点。而对物体分辨率的高低,起码有三个因素决定,第一个因素是相机跟物体距离,就算你拿1千万像素码相机站在百米开外来个广角镜头,你也不可能照清楚远处车牌号,你拿30万像素手机,只要靠得近,照样拍得清楚,但是这一点在CT上并不重要,因为CT取景范围就是人体断层,远近差不了很多。第二个因素是CCD的像素,在距离相同时同一物体在CCD上投射出的大小相同,CCD所含点越多当然分辨率越高。CT上的空间分辨率还有一个决定因素——CT整体设备性能。这就好比相机的镜头、防震性能、对焦性能,即使CCD是千万像素级别,给你配个塑料镜头、对焦还有问题,你的CCD也白搭,但是反过来,给你配个莱卡镜头、专业防震,然后来个30万CCD,你也有劲使不出,所以好马要配好鞍。但是目前CT技术上的瓶颈是CT探测器质量、整体防震性、球管稳定性、准直精确性、时间分辨率、Z轴分辨率,伪影消除能力、软件重建算法,这些许许多多综合因素决定了对扫描组织的分辨率,瓶颈并不在于重建后这个层面能达到多少像素,现在随便买一部手机都有200万像素,这个不是技术瓶颈。
密度分辨率是指CT能够区分最小密度差别的能力——一般目前CT的密度分辨率达到2000层,也就是说在人体内从密度最大的骨组织,到密度最小空气,CT可以把它划分出2000个层次。一般两个临近组织密度差异在0.5%以上,CT就能分辨。
CT密度分辨率达到2000层,它可以用不同黑白层次图像表现出来供我们判断。但是问题来了不在CT本身,在我们自己身上,因为人的眼睛只能分辨16层黑白色阶。怎么办?下面引入两个很重要的概念:窗宽、窗位。
既然CT能分辨2000层组织密度,就用CT的眼观来界定组织密度叫CT值,单位是HU,最常见的水界定为0(这里有个计算公式,不展开介绍)。气体为-1000HU,骨为400~1000HU,肺含气较多故肺组织为-400HU,脂肪为-60HU左右,肌肉、肝、脾、肾大概在50HU。
如果每一张片我们都想从密度最高看到密度最低,那就要跨越2000HU,问题是我们只能看到16层黑白,那每层跨度125HU。比如说一个正常纵隔组织50UH,长了肿瘤有些地方变成90HU,变化40HU还不到一层间隔值125HU的1/3,那我们什么变化都看不到,那怎么办?既然贪多嚼不烂,我们就不要看那么多,如果我们要看纵隔我们把眼睛盯在50HU,向上我们只要看到250HU向下我们只要看到-150HU,跨度400HU。因为我们眼睛能辨别16层,每层就是25HU,我们就成功地识别到肿瘤组织灰度与周围不同,我们盯住50HU的那个地方就叫窗位,而跨度400HU就叫窗宽。刚才讲的就是胸部的纵隔窗,胸部还有两个常用的窗,即肺窗:窗位-600HU,窗宽1200HU;骨窗:窗位400HU,窗宽1200HU,当然这些都是可以灵活调整的。
CT机到目前为止发展到了第四代,第一、二代缺点多已经被淘汰,第4代电子束CT造价昂贵不适宜普及,目前的CT机大多数都属于第三代CT机。下面介绍几个重要概念。
(1)断层CT:早期的CT都是断层的,扫完一层机床先前运动一次,再扫第二层,层与层之间是分开的,有点像我们做菜时的黄瓜切片(图2-3-14A)。
图2-3-14 断层CT与螺旋CT扫描轨迹区别
(2)螺旋CT:到了1989年左右滑环技术和连续进床技术的使用,诞生了螺旋CT,X线球管扫描同时机床不间断地前进,其切面线是不间断螺旋线(图2-3-14B)。
螺旋CT又分为单层螺旋CT和多层螺旋CT。只有一排探测器的叫单层螺旋CT,有多排探测器的叫多层螺旋CT。这里有两个概念经常被混淆——排和层,排是指CT机上探测器数量,层是CT转一圈可以生成多少层图像。有时我们也经常听到64排螺旋CT,其实这是一种不正规叫法,应该叫64层螺旋CT,有什么区别?
所谓N层螺旋CT就是扫一圈最大能得到N层图像,如64层螺旋CT就是扫一圈最大能得到64层图像。那么64层螺旋CT一定是64排吗?那可不一定。
这当中经历了三个时期的变化。
早期螺旋CT探测器都只有1排,这样旋转一周只能得到一层图像,这个很容易理解在当时排和层的概念是统一的,大家“和睦相处”。
1998年之后就逐渐有了4排探测器、16排探测器的螺旋CT(图2-3-15),这样扫一圈就可以得到4层、16层。因为探测器多了,可玩的花样就多了。比如早期GE公司16层CT可以扫出1.25mm×16层,要把它设成2.5mm×8层,或者5mm×4层也可以,你甚至可以用准直遮挡住15排半,留下半排0.625mm的扫个超薄层这也是可以的,可组合的模式还不止这么多。目前大多数CT探测器是不等宽(比如西门子16层CT,当中16排探测器是0.6mm,两边还各有4排探测器宽度是1.2mm,这样组合方式就更多了。目前排和层概念开始不统一了,但是4层CT里面的探测器绝对不会少于4排,16层CT里面的探测器绝对不会少于16排。
图2-3-15 16排CT探测器简单示意图
但是到了64层CT时这个时期观念又变了,如西门子64层螺旋CT却只有40排探测器,怎么回事?
都是Z轴飞焦惹的祸,在Z轴上探测器排数不是你想加多少就加多少,这个要很多技术上的支持和改进,所以如果能Z轴不同位置再加一个球管,多一个发射源,扫一圈就可以得到双倍数据量。这个想法还是不够激进,有一个工程师想到更划算做法,只要在旋转的时候把球管向Z轴做一个快速震动,只要几分之一毫秒,产生位移,一个球管通过快速震动在Z轴不同位置发射两次射线,干了两个球管的活(图2-3-16)。这是个很聪明的想法,西门子工程师用这个思路开发Z轴飞焦技术,因此32排螺旋CT通过这个技术改进扫一圈可以得到64层图像,这个技术刚开始只有西门子公司掌握,其他的三个CT制造商压力当然很大,是羡慕、嫉妒、恨,纷纷表示不屑,后来大家纷纷掌握了这个技术,也就承认了,这就是竞争。所以现在如果说多少排CT就无法确定它转一圈能生成多少层图像,这样看来还是层的提法最正规,不会有歧义。
图2-3-16 Z轴飞焦技术示意图
还有一个小问题,刚才不是说西门子64层是40排探测器吗,用了Z轴飞焦技术40×2应该是80层才对,其实采用飞焦的时候只用到中心的32层探测器,剩下的射线用准直器遮住了,电脑也同步关闭两端各4层探测器电子开关,所以转一圈它最大生成层数是64层。两端各4层1.2mm探测器在不用飞焦技术时候可以用来和里面编排不同组合,这个就不展开说了。
另外一个有意思的概念就是螺距,它也随着多层螺旋CT出现发生了变化,过去螺距的概念也就是射线螺距:机床移动距离除以X线总宽度(准直宽度)——初衷是螺距越大成像质量越差,螺距越小质量越好。到了多层CT就出现问题了,相同X线总宽度如果是双层CT,可以在里面采集2次数据,患者接受射线总量一样,但是数据却多采集一倍,因此除了过去的射线螺距概念又引入层厚螺距概念,层厚螺距=(CT旋转一圈生成层数)×(射线螺距),可以这样简单理解射线螺距和患者接受射线总量有关,层厚螺距和成像质量有关,至于怎么取舍设定,我们不必细究。
那什么是双源CT?CT里面有两套球管和探测器就叫双源CT,为什么要双源CT?这里面涉及另外一个重要概念——时间分辨率。
严格地说时间分辨率应该包括X、Y轴时间分辨率和Z轴时间分辨率。目前由于多排CT的出现,加之Z轴速度提升Z轴分辨率的问题基本得到解决,下面讨论的重点是X、Y轴时间分辨率,狭义上就称为CT时间分辨率。
CT时间分辨率早期并不受重视,但随着冠脉CTA的兴起越来越引起重视,假设机体组织都跟脑袋一样可以受主观支配保持静止,或者像呼吸运动一样可以屏住气,那时间分辨率就没什么意义了。不幸的是心脏不可能受主观意念支配,也不能叫它暂时停跳几秒,而冠脉CTA血管斑块判定要精确到毫米级,心脏搏动形成的伪影会严重干扰成像质量。因此我们要尽可能快地在心脏相对安静的舒张期扫过一圈,如果扫的一圈时间够快,可以认为心脏相对凝固住了。时间分辨率就是这么一个概念——球管扫一圈要多长时间。那么我们做冠脉CTA时间分辨率要达到多少才是合格的。下面提供一组数据,在相对理想情况下:
心率60次/分时间分辨率要<100ms
心率110次/分时间分辨率要<50ms
早年CT扫一圈大概需要2秒,那么它的时间分辨率是2秒,1秒=1000毫秒,两秒就是2000毫秒,这个差得有点远。现在经过不断改进,普通64层螺旋CT时间分辨率100~200毫秒,但是跟上面提供的两组数据还是有差距,怎么办?日子过得紧巴巴的,如何提高时间分辨率——不外乎以下几种方法。
(1)提高转速:这个谁都想得到,但是想想看架在轴承上的仪器有多重,提高转速会产生巨大离心力,运动快了架在上面的机械更容易震动、不稳定,所以要攻克很多技术上的难关。目前西门子公司采用空气轴承技术可以把单幅成像的时间分辨率提高到30毫秒左右,似乎是这个星球上CT的极限速度了。毫不夸张地说可以胜任任何心率条件,不过问题是造价很昂贵,不是普通医院能承担得起的,看来这一条路目前还不现实。
(2)增加球管数目:这就是双源CT(图2-3-17)的思路,就是扫描一圈的活让两个人干,时间就短了一半,时间分辨率提高了一倍,有的朋友说了——好主意!那我上8个球管8个探测器,这个需要成本和技术支持,不是我们想上几个就上几个,听说过3源的再多就没有了。又有朋友说了Z轴可以飞焦啊,X、Y平面也来个旋转飞焦,注意了Z轴飞焦只是震动一点距离,X、Y平面飞焦要旋转180°,跑到对面去,这焦飞得有点远,有这技术不如直接提高转速。
图2-3-17 双源CT简单示意图
(3)门控技术和多扇区重建:门控技术就是利用心电图R波做触发,专门找到舒张期比较安静的时候扫描,而在收缩期不扫描,把一个心脏层面分3~4次舒张期采集,然后拼合在一起,显然这是个拼接的图,叫多扇区重建,但好在重建图像质量也相对不错,X线辐射剂量也大大减少,16排螺旋CT时代一直都这么做,即使到了如今64排双源CT这个方法也还在使用。
(4)用短效β受体阻滞剂减慢心率、在扫描时用深吸气屏气法兴奋迷走神经等,这些小方法就不展开说明了,其实它并没有提高CT时间分辨率,走了相反的途径——降低受检者心率。
下面要进入心脏断层切面解剖的介绍了。这个章节的铺垫已经达到了喧宾夺主的程度,但是断层切面解剖的落脚点目前主要还是CT成像,不把这前因后果说清楚,光把解剖剥离,没有相关放射学关背景知识也不能很好地把CT与临床相结合。现在CT专著很多,许多编者知识的深度和广度都是笔者所不能企及的,但是有一些小小的遗憾,在很多关键概念的描述上比较枯燥,同时没有相应生动的插图可以解释这些关键概念。书是承载知识的介质,读者总希望能生动朴实的语言或图示把晦涩艰深的概念简单而有趣的阐述出来,这是作者应该努力的方向。
心脏断层解剖第一点还是空间概念。
首先我们得了解CT片上图像和我们实际观看方向的对应关系,不要颠来倒去地想象。我们站在患者足位把人体沿Z轴推进CT切成片,用手拿起来直接观看(图2-3-18),这就是它们的对应关系。
图2-3-18 CT切面与观察方向对应关系示意图
其次就是正确的心脏空间观,这个在本部分开头就说过,这里再重复一下。房、室间隔把心脏分为左、右房和左、右室,而房、室间隔长轴在水平面和正中线成50°~60°夹角,因此我们只有在左前斜位片才是正对心尖,在这个角度看心脏勉强可以认为它对称。所以心脏在水平面上应该是图2-3-19A,千万不能想象成图2-3-19B。
图2-3-19 胸腔平扫心脏位置的正确(A)和错误(B)理解
在水平面上也会出现心脏四腔切面和五腔切面,但是它是水平切面,二维超声心尖四腔切面和五腔切面切法不同,图像也不同。
下面逐一介绍胸腔重要切面,以心脏为主,肺部不做介绍。心脏解剖需要在纵隔窗看,而不是在肺窗上看。另外解剖图示跟CT形态有些区别、层厚不同CT片看起来也有区别、造影剂充盈时相不同的图片看起来有区别。CT和MRI成像原理不同看起来图像有区别,但是大体解剖形态都是一致的。
(1)主动脉弓上层面(图2-3-20):相当于第5胸椎高度,这个层面我们需要分清胸主动脉的三个重要分支:头臂干、左颈总动脉和左锁骨下动脉,弄清其和左右头臂静脉,食管和器官毗邻关系。如果怀疑夹层动脉瘤从这个层面就要开始留心了。
图2-3-20 主动脉弓上层面CT成像与解剖对照图
(2)主动脉弓层面(图2-3-21):这层结构和主动脉弓上层面相似,头臂静脉向下延伸成上腔静脉,头臂干、左颈总动脉、左锁骨下动脉的下方当然就是主动脉弓,前面可以看到胸腺组织(成人胸腺组织退化)。这层主要观察主动脉弓钙化情况以及有无主动脉夹层、主动脉壁情况等。
图2-3-21 主动脉弓层面CT成像与解剖对照图
(3)左右肺动脉层面(图2-3-22):肺动脉干在这个层面分出左右肺动脉,一般我们冠脉CTA都是从这个层面开始往下扫。
图2-3-22 左右肺动脉层面层面CT成像与解剖对照图
(4)左主干层面(图2-3-23):这个层面可以看到升主动脉发出左主干,左主干分出前降支、回旋支(部分被左心耳遮挡),50%患者可看见中间支。这个层面再往下切一点,就可以看到右冠状动脉发出。
图2-3-23 左主干层面层面CT成像与解剖对照图
(5)主动脉口层面(图2-3-24):可以清楚看到主动脉瓣的三个瓣膜,这个层面大多和左右上肺动脉平齐,主动脉瓣膜下延伸为左室流出道,所以向下切面由左心房、右心房、左心室、右心室和左室流出道组成,也称五腔切面。
图2-3-24 主动脉口层面CT成像与解剖对照图
(6)左右下肺静脉切面(图2-3-25):也叫四腔切面。左室流出道在这个位置结束,由五腔切面正式进入四腔切面,我们可以看到左右心室、左右心房,左心房位于正后方。有一点需要说明,很多断层切面图谱和标本左心房显得很小,因为做标本左心房没有血液皱成一团,就显得很小,而很多医学插图又是根据这些标本绘画的,所以有些偏小,在CT切面上它要大得多。
图2-3-25 左右下肺静脉切面CT成像与解剖对照图
(7)心底部三腔切面(图2-3-26):左房底部较右房高,右房因为连接下腔静脉底部位置较低,在这个切面可以看到右心房、少部分右心室和左心室,再往下就能看到心底的后降支及其分支。
图2-3-26 心底部三腔切面CT成像与解剖对照图
我们在这几个层面看到血管上有很多高密度亮点,它是支架,图2-3-27是容积重建(VR)的三维图,大家可以很直观地观察到。
图2-3-27 心脏容积重建法三维重建图
一般CT从肺动脉干扫到膈面,大概是200~300层,如果快速翻看图片就会形成动态的移动效果,这样看就很容易理解各解剖部位是如何演变。
初学的朋友可以分几个轴来动态观察。
第一个轴面:了解肺动脉进入右室动态演变,最先出现是左肺动脉-然后是左右肺动脉和肺动脉干-右肺动脉和肺动脉干-右肺动脉和肺动脉干分离-肺动脉干口(可见部分瓣膜)进入右心室动脉圆锥部-右心室移行消失。
第二个轴面:主动脉轴面,了解主动脉移行变化及冠状动脉出现和演变,因为CTA从肺动脉干开始扫描,所以看不到主动脉弓的3个分支演变,我们可以看到升主动脉和降主动脉,然后主动脉发出左主干,左主干分出前降支、中间支、回旋支,再往下血管角度增大我们可以追踪血管断面亮点了解走向。右冠在左主干发出后稍后几个层面可以看到,追踪右冠亮点,在心底部,由于后降支和水平面几乎平行,所以我们可以看到一整根后降支。回头再看主动脉延伸到主动脉瓣,主动脉瓣之下是流出道,然后进入左心室,左心室演变消失。
其他轴面:比如左房几处肺静脉,左心耳、左心房,右心耳、右心房如何演变,大家可以自己往下看,这里不再一一列举,单个轴面看清楚就可以多轴面相互组合比对,只要熟悉心脏大体解剖,用这个动态方法了解断面解剖有助于加深记忆。
在胸部CT中,优势最突出无疑是冠脉CTA,这也是近10年的CT成像技术追逐的热点。因为要了解心腔的解剖结构还有心脏MRI、超声心动图,尤其是超声心动图无创、无射线、费用低、可以动态观察心脏活动和血流,所以较CT有明显优势,不足的地方就是空间分辨率不够。而近年CT技术的进展,在空间分辨率、时间分辨率、Z轴分辨率和三维重建技术上都有了长足进步,相信不远的将来,对冠脉狭窄和斑块的分辨能力还会更上一层楼,达到让业内人士都认可的水平。
什么是三维重建?
从CT诞生之日开始医学工程师就从未停止过追逐将二维平面转化为三维图像的梦想。梦想和现实的瓶颈在于电脑硬件和三维成像软件技术的革新。
其实X线正侧位片,就是最原始朴素的三维观念,只不过把三维重建的任务交给了医生的大脑来想象,让我们通过正侧位片来想象胸腔脏器的立体解剖形态。现在有一些有意思的小软件使用正侧照片来生成3D头部模型,就是用的这个思路。
CT上的多平面数据重建也是秉承这一思路,既然可以重建水平切面断层图像,重建矢状面和冠状面甚至任意不同角度斜面对电脑来说并不是什么难事,这个技术很早就开发出来,并且一直沿用至今,但是这个充其量就是个伪三维技术。
什么是真正的三维技术?这个我们远在千年之前的老祖宗就已经做了精辟阐述,宋朝诗人苏轼在《题西林壁》中写到:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同。”这两句诗写出了三维技术两大标志性特点。第一句:横看成岭侧成峰:既可以从这个角度看,也可以从那个角度看,能从不同角度观察或做360°旋转,是三维区别于二维的第一个重要特点。第二句:远近高低各不同,离我们近的东西显得高,离我们远的东西显得矮,这就是视觉景深。比如CT的多平面重建技术也可以顺着一个点做360°旋转,但图像的显示还是一层平面,没有Z轴景深,有Z轴上的景深是三维区别于二维的第二个重要特点。
20世纪90年代中期开始3D技术在电脑游戏上开始走红,其强大的视觉震撼效果以摧枯拉朽之势迅速取代2D游戏。随着以OpenGL、DirectX为代表的3D软件技术和NVIDIA、ATI为代表的3D硬件技术的发展,医用CT三维重建技术在PC平台上日臻成熟,真正意义上的三维重建技术开始兴起。
CT上的VR(容积重建)重建和VE(仿真内镜技术)符合真正三维重的特点,VR重建可以360°旋转观察,可以拉近拉远,可以依照不同密度去心血池提取出独立冠状动脉树。虽然VR和VE很直观,但目前水平VR重建分辨率还不高,在有些64层CT设备上,很多小血管甚至像动脉圆锥支这样的血管还不能很好地显示,所以它只能在提取的冠状动脉树上快速寻找狭窄部位,真正狭窄应该在VR基础上有针对性观察相应的曲面重建图像或多种方法组合应用。但是VR、VE这种成像技术代表CT三维技术未来发展的方向。随着CT软硬件技术提高,CT的分辨水平一定会进一步增高,以科技的名义正言:不远的将来冠脉CTA取代冠脉造影的影像判定功能不是一个梦想,这个时代终将到来。
(郑炜平)
参考文献
1.白人驹,徐克.医学影像学.第8版.北京:人民卫生出版社,2013.
2.余建明.实用医学影像技术.北京:人民卫生出版社,2015.
3.刘树伟,李瑞锡.局部解剖学.第8版.北京:人民卫生出版社,2013.
4.托波尔.TOPOL心血管病学.胡大一,译.第3版.北京:人民卫生出版社,2009.
5.罗伯特·波诺.Braunwald心脏病学·心血管内科学教科书.陈灏珠,译.第9版.北京:人民卫生出版社,2016.
6.杜雷克.格氏解剖学.徐群渊,译.第39版.北京:北京大学医学出版社,2008.
7.培伯格,马泽.心脏CT血管造影手册.吕滨,译.北京:人民卫生出版社,2009.
8.戴汝平.心血管病CT诊断学.第2版.北京:人民卫生出版社,2013.
9.毛定飚,张国桢,滑炎卿.多层螺旋CT心脏和冠状动脉成像.北京:人民军医出版社,2011.
10.马长生,霍勇,方唯一,等.介入心脏病学.第2版.北京:人民卫生出版社,2012.
11.陈步星,胡大一,洪楠.多层螺旋CT心脏成像与冠状动脉造影.北京:北京大学医学出版社,2007.
12.刘树伟.人体断层解剖学图谱.济南:山东科学技术出版社,2007.
13.蔡祖龙.胸部CT与MRI诊断学.北京:人民军医出版社,2005.
14.Mark DB,Berman DS,Budoff MJ,et al.ACCF/ACR/AHA/NASCI/SAIP/SCAI/SCCT 2010 expert consensus document on coronary computed tomographic angiography:a report of the American College of Cardiology Foundation Task Force on Expert Consensus Documents.JAm Coll Cardiol,2010,55(23):2663-2699.
15.Thomas JD,Zoghbi WA,Beller GA,et al.ACCF 2008 Training Statement on Multimodality Noninvasive Cardiovascular Imaging A Report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association/American College of Physicians Task Force on Clinical Competence and Training Developed in Collaboration W ith the American Society of Echocardiography,the American Society of Nuclear Cardiology,the Society of Cardiovascular Computed Tomography,the Society for Cardiovascular Magnetic Resonance,and the Society for Vascular Medicine.JAm Coll Cardiol,2009,53(1):125-146.
16.Kramer CM,Budoff MJ,Fayad ZA,etal.ACCF/AHA 2007 clinical com petence statement on vascular imaging with computed tomography and magnetic resonance:a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association/American College of Physicians Task Force on Clinical Com petence and Training:developed in collaboration with the Society of Atherosclerosis Imaging and Prevention,the Society for Cardiovascular Angiography and Interventions,the Society of Cardiovascular Computed Tomography,the Society for Cardiovascular Magnetic Resonance,and the Society for Vascular Medicine and Biology.Circulation,2007,116(11):1318-1335.