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一、 常用的图像后处理方法
(一)多平面重组
CT的扫描方式一般都是横轴位扫描断面,从诊断要求,横断面并不总是最佳方案,很多时候医生希望沿着观察病变最好的面做一组另一方向断面,多平面重组满足了这一要求,补偿了CT只提供横断面的缺憾。多平面重组(multi-planar reformation, MPR)是在原始数据中通过计算机找出观测所需的位置和角度,获得的观察面就是一个在原始数据上的斜截面。按照一定的厚度,将与该斜截面邻近与之平行的层面数据提取出来,将其按照三维图像绘制方式进行新层面的显示。
CT采集的一组断层图像,在三维工作站上被重叠起来,层与层之间做了插值,形成各个体素间距相同的三维容积数据。用正交的三个平面——冠状面、矢状面、横断面,去截取三维数据,得到的体素值作为像素值来显示,同时生成三幅二维断层图像。操作者通过鼠标移动三个平面的位置,使三幅图像随之平滑的变化,如此人机交互式的轻松观察,很容易对器官组织的立体解剖结构及病变位置和特征进行诊断(图4-6-1)。
图4-6-1 心脏的三维图像多平面重组
(二)曲面重组
曲面重组(curved planar reformation, CPR)是多平面重组的一种特殊形式,CPR方式需要有一条已知的中心线,沿着此中心线以一定的方向延展,切割原始数据呈一曲面,将此曲面展开为平面后即可使全程的中心线在结果平面中得以显示。对于弯曲的器官,用常规平面进行重组无法在一幅图像里显示足够大的范围,而曲面重组能把弯曲的器官展平,得到以中心线为轴360°方向上各个方向的信息,给疾病诊断提供了很大的帮助(图4-6-2)。
(三)最大密度投影
最大密度投影(maximum intensity projection, MIP)是将三维数据向着任意方向进行投影,假想有许多投影线,取投影线经过的所有体素中最大的一个体素值,作为投影结果图像的像素值。因此这种投影方式对于高CT值的组织,如骨,增强后的血管、钙化、支架等,显示效果较好。
图4-6-2 冠状动脉的CPR成像及冠脉树SSD成像
投影是能够把三维信息压缩到二维的常用方法。最大密度投影就是一种简单实用的投影法。最大密度投影法很早就用于磁共振血管造影(MRA)和CT血管造影(CTA),它的结果图像效果与传统血管造影很相似。之所以在投影线上要取最大值,是因为在MRA中血流呈高信号,CTA注射的对比剂也是对目标血管的增强,投影线上取最大值能够保留这些最高密度信息(图4-6-3)。
(四)表面遮盖显示
表面遮盖显示又称为表面阴影显示(shaded surface display, SSD),是通过计算机使被扫描的物体表面大于某个确定阈值的所有相关像素连接起来的一个表面的数学模式成像。SSD可逼真地显示骨骼系统及增强血管的空间解剖结构,能获得仿生学效果。对于体积、距离和角度的测量准确,可实施三维图像操作。由于该法是采用阈值法成像,图像显示准确性受图像处理中阈值的影响较明显,如选择过低的阈值可增加图像的噪声,使靶器官的显示受到影响,如阈值选得太高,又会造成细小管腔的假性狭窄征象。即使阈值合适,在有狭窄的部位,部分容积效应还会进一步降低狭窄段的CT值,使得在三维图像上狭窄率容易被夸大。为了减少部分容积效应,在采集图像时,我们要尽可能使用薄层扫描。在后处理阶段,为了减少部分容积效应带来的负面影响,要仔细调节参数阈值、阻光度、窗宽、窗位等。
SSD的主要缺点是结果图像不能显示物体内部结构,也不提供物体的密度信息,因此不能区分血管壁上的钙化和对比剂(图4-6-2)。
图4-6-3 最大密度投影法显示冠状动脉树
(五)容积再现技术
容积再现技术(visual rendering,VR)又称为容积漫游,它将每个层面容积资料中的所有体积元加以利用,而MIP重建技术只利用约10%的容积数据。
1.体绘制
是一种基于投射算法的三维体数据图像可视化方法,目前VR技术在临床应用中发挥着不可或缺的作用。绘制中的两个必要条件:①透明度曲线:不同物质的CT值是不同的,在一定的范围内,由CT值对应透明度值的映射,称为透明度曲线,通过改变曲线,可以达到区分不同密度物质的目的。
2.颜色条
不同的组织CT值不同,为不同的CT值设置不同的伪彩色,从而能分辨不同密度的组织,由CT值所对应到颜色变化的映射,称为颜色条。多颜色的显示,增强了对比,使人眼能够更好地分辨不同的组织。
VR的优点是不需要阈值,可利用最多的体素,显示重叠的组织结构如心脏、胆囊、结肠、输尿管等空腔脏器(图4-6-4)。
(六)仿真内镜技术
仿真内镜技术(CT visual endoscopy,CTVE)是计算机技术与三维图像相结合的结果,是三维医学图像的一种表现形式。VE指的是利用计算机软件功能,将螺旋CT容积扫描获得的图像数据进行后处理,重建出空腔器官内表面的立体图像,类似纤维内镜所见。螺旋CT连续扫描获得的容积数据是仿真内镜成像的基础,在此基础上调整CT值阈值及透明度,使不需要观察的组织透明度变为100%,从而消除其影像;而需要观察的组织透明度变为0,从而保留其图像(如充气管腔CT值选择在-500~500HU,透明度为0),再调节人工伪影,即可获得类似纤维内镜观察的仿真色彩。
自从1994年Vining首次报道CTVE成像技术以来,经过对此技术进行实验和临床应用的研究,已获得鼻腔、喉、气管、支气管、胃肠道、血管等空腔器官的CTVE图像(图4-6-5)。
(七)其他重建技术
图4-6-4 心脏的VR成像
图4-6-5 心脏右冠状动脉开口处的仿真内镜图像
针对心血管扫描,还有对原始数据的特殊编辑——心电编辑技术,心电编辑技术主要应用于回顾性心电门控扫描。在患者扫描过程中出现期前收缩或其他异常的不规则心律或较大变化的心率时应用。它是通过修改触发位置来获得希望得到的某一时相图像的方法。包括移动触发位置、插入触发位置、去除触发位置和按R波后选定的毫秒重建等方法。