计算机在螺旋CT领域上的作用和贡献

计算机在螺旋CT领域上的作用和贡献

戴鹏飞

（阜阳市第三人民医院236000）

【中图分类号】R2【文献标号】A【文章编号】2095-7165(2015)18-0173-02螺旋CT是近十几年开发的新技术,1989年应用于临床,是放射诊断学、临床医学、生物医学工程学、计算机与微电子学等诸多学科相结合的产物。1998年以后,4层、16层螺旋CT相继问世,特别是2004年64层螺旋CT临床应用以后,加之计算机技术以及电子技术的快速发展,计算机断层数据的快速采集以及快速处理得以实现,为螺旋CT的多种重建像算法的实现奠定了基础，使扫描速度大大加快,影像处理软件的不断升级,其使用范围逐步扩大,对疾病的诊断价值以及对手术的指导作用有了明显的提高。

1螺旋CT三维重建技术

螺旋CT的一个重要发展趋势是向着多层次、高速和高分辨率方向发展[1],而多层图像重建算法是螺旋CT技术的核心所在,它制约着CT的大部分性能,例如:建像的速度、图像的精确性、图像的清晰度、轴方向的图像分辨率等。螺旋CT三维重建的基本原理是将X线的断层扫描二维图像数字信息存入计算机，进行三维软件处理,其中包括边缘提取(edgedetermination)和阴影技术(shadingtechnique)处理,在二维显示器上显示三维重建的影像[2-3]。边缘提取技术是指通过预设CT值的域值方法将二维断层数字图像的边缘像素点提取出来[4]。目前该技术可以通过设定不同预值的方法分别对骨骼的结构和软组织几个表面进行提取,从而实现颅颌骨性结构及颜面软组织同步三维重建。阴影技术即采用灰度值的大小来表示三维表面像素的纵向深度的一种技术。通常选择在某一个视觉方向把所有能观测到的边缘像素进行叠加,然后用不同的灰色表示像素距离的远近,这样才能在二维显示器上能反应出三维虚拟的直观影像,三维CT的影像能够从多个视角显示及观察,并能单独显示颅颌面某一分离的结构,同时具有精确的距离、表面积、体积及组织密度测量[5]。

当今用于临床工作站的4种主要显像技术是多平面重组(ｍｕｌｔｉｐｌａｎａｒｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＭＰＲ)、最大密度投影法(ｍａｘｉｍｕｍｉｎｔｅｎｓｉｔｙｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓ，ＭＩＰ)、表面遮盖法(ｓｈａｄｅｄｓｕｒｆａｃｅｄｉｓｐｌａｙｓ，ＳＳＤ)及容积再现(ｖｏｌｕｍｅｒｅｎｄｅｒｉｎｇ，ＶＲ)。前两种方法使用于外观显像，后两种可用于侵入式内部显像，作为内窥镜使用。多层螺旋CT机扫描速度快，达到各向同性分辨率，同时具有三维重建及仿真内窥镜等先进的后处理功能，获得不同平面、不同角度的重建图像。多层螺旋CT三维重建技术是一种无创性检查，可在患者无痛苦情况下获得扫描部位图像。灵活运用ＭＰＲ、ＭＩＰ、ＳＳＤ和ＶＲ四种方法进行图像三维重建，通过图像分层切割，去除周围骨骼及软组织，保留观察的部分，从而确定其解剖结构及病变空间位置关系，任意旋转可得到图像最佳观察角度，为临床提供可靠的诊断信息[6]。

2计算机在螺旋CT领域上的作用

2.1在肿瘤手术中的作用目前多排螺旋CT三维重建技术可进行任意平面和多种方式的图像重建,提供肝脏相关血管清晰的三维空间图像且可任意角度旋转,从不同的方向对某一血管的走形、肿瘤与毗邻血管系统的解剖关系进行多方位、多角度的观察[7-10]。三维重建技术可清晰地显示肿瘤与肝内血管的毗邻关系,并且肿瘤的供血血管和引流肿瘤区域的肝静脉亦可清楚地显示,还可以观察肿瘤有无血管浸润和转移,用以指导手术治疗[11-12]。目前多数学者[12-14]将三维重建图像资料输入计算机特殊软件系统后可以在术前直观地模拟演示手术过程,通过虚拟手术可制定最佳的手术切线,有效地指导术中完整的切除肝肿瘤,避免术中过度切除肝实质细胞。聂世瑕等[15]研究发现64排螺旋CT三维成像可以很好的显示肿瘤的边界和累及范围,特别能精确判断肿瘤与肝脏血管的关系,充分了解肝脏血管变异情况,重建结果对病变程度估计及指导外科治疗抉择有重要价值。

2.2在口腔医学上的作用口腔临床中常用的传统的影像技术有头影测量片、曲面断层片及根尖片、咬合片,其影像有重叠和放大,产生测量误差,不能显示三维的结构,特别是在牙齿的测量研究中,由于拍摄角度的因素,牙齿有不同程度的变形、放大。难于准确判断牙齿实际大小和近远中倾斜角度。多层螺旋CT其诊断价值与传统的X线照相技术相比更有意义,快速扫描成像,可在几秒钟内对颅颌面部进行全面的扫描,通过非侵入性手段获得从软组织表面到硬组织内部三维信息,图像后处理功能强大,可满足医师的不同需求,不仅可以形成口腔曲断片,头颅定位侧位和正位片,还可以形成牙齿和颌骨在横断面上的影像;可多轴面三维重建,可进行精确三维数据测量;可以选择任意角度观察软组织和硬组织,极高的图像分辨,图像质量接近于真实解剖图像,消除了阶梯状伪影。放射线含量和价格都明显降低,头部CT扫描有效放射剂量己从2000Lsv减至50Lsv。计算机硬件和软件的发展使数据可以在个人电脑上交互呈现,为医师的使用带来极大的便利。因此我们可以预见MSCT3D技术将成为口腔诊断与研究中的重要技术,MSCT3D技术对颅颌面牙齿的形态进行研究是一种最为直观有序的方法,将会越来越引起广泛重视[16]。

2.3在创伤性骨折上的作用螺旋CT作为横断面成像，无前后重叠，又能作多平面和三维重建等多种图像处理，故对某些特殊部位和特殊类型骨折细节的显示优于X射线，是X射线检查的重要补充和完善[17]。多层螺旋CT可提供快速、清晰的图像，其成像速度快，可在短时间内进行大范围扫描，从而为一些急救赢得了宝贵时间，扫描后可进行薄层重建，应用重建增量可获得细腻的重建图像，可获得更细致的图像信息，通过矢状面、冠状面或任意方向上观察，可掌握骨折的详细情况，识别微小骨折，减少误诊、漏诊[18]。再者通过MPR、MIP可更直观地骨折本身及周围组织受累的情况，如脊柱骨折中更好地显示骨折片移位，椎管狭窄，脊柱后突畸形、侧弯及脱位的情况[19]。张坤等[20]通过与X线片比较，认为CT三维重建对踝关节骨折术后复位质量及内固定置入质量评估更可靠。王刚等[21]研究CT三维重建组未达到解剖结构25例，内固定不佳16例，与X线组的7例、2例比较差异有统计学意义(P<0.05)。

2.4在其他疾病上的作用李宏岩等[22]分析临床输尿管梗阻病变30例均行螺旋CT增强扫描,所有数据传入工作站进行三维重建，并对重建后输尿管图像与CT轴位平扫图像及Ｘ线平片对比分析。结果显示多层螺旋ＣＴ三维重建技术获得的图像能以最优形式清晰、立体地显示输尿管解剖结构及空间位置关系，对诊断输尿管梗阻确、直观地显示气管、支气管异物的位置、大小、形态、密度及阻塞程度，是一种准确、无创性诊断方法,具有较高的临床诊断及指导价值。

3小结

计算机已经显著地影响了科学的发展，也促进了医学的进步。21世纪科学技术的发展已日渐进入由生物学、信息学、物理学等相互融合的生物智能时代，医学发展的显著特征是信息化、智能化、数字化、微创化。随着信息时代迅速发展，计算机技术对螺旋CT的研究与开发必将起到更大的作用和贡献。

参考文献

[1]徐洪增.多层螺旋CT图像重建与噪声分析[D]:沈阳:东北大学,2006.

[2]CuttingCB,GraysonBH,BooksteinFL,etal.Threed-imentionalcomputerassisteddesignofcraniofacialsurg-icalprocedureOptimizationandinteractionwithcepha-lomitricandCTbasedmodels[J].PlastReconstrSurg,1986;87(4):877-879.

[3]KatsumataA,FujishitaM,MaedaM,etal.3D-CTe-valuationoffacialasymmetry[J].OralSurgoralMe-doralpatholoralRadiolEndod,2005;99(2):212-220.