多排螺旋CT仿真内镜扫描及成像参数的实验室研究

焦　磊, 周　碧, 申玉兰, 吴春根

(上海市第六人民医院东院 放射科, 上海, 201306)



多排螺旋CT仿真内镜扫描及成像参数的实验室研究

焦磊, 周碧, 申玉兰, 吴春根

(上海市第六人民医院东院 放射科, 上海, 201306)

关键词:多排螺旋CT; 仿真内镜; 成像参数; 研究

早期胃癌是指病变仅侵及黏膜或黏膜下的胃癌。多排螺旋CT(MDCT)以其快速的扫描速度、连续的容积采样技术和强大的处理能力等优点，成为胃肠道等空腔脏器病变的新的检查手段[1-5]。CT仿真内镜技术(CTVE)在临床中广泛应用[6]。本研究分析MDCT主要扫描参数对CTVE图像质量的影响，探讨获取较好的图像质量(空间分辨率)的重建参数，现报告如下。

1材料与方法

1.1模型制作

新鲜成年离体猪胃5只，保留完整的食管远端和十二指肠近端。选取离体新鲜猪胃并洗净内外后，进行模型制作。在胃底部行3 cm切口，于胃窦及胃体部利用强力胶水帖服残段十二指肠小片段制作直径5～10 mm的隆起型“病变”，并在其附近用滴液管取少许 37%盐酸多次点击同一处黏膜面，使其逐渐变色、糜烂，制做长径5～10 mm、深径1～2 mm的凹陷性“病变”。模型制作后利用医用真丝编织线缝合胃底部切口及结扎十二指肠近端，另一端食管段通过14F塑料输液管与100 mL的注射器相连后，再经输液管向胃内注入空气约2 000 mL。适度扩张胃腔后，将输液管打结、封闭，结扎时防止破坏贲门和幽门的正常形态，食管及幽门结扎端固定于水槽底部，向水槽中放入自来水使离体胃浸泡于充盈水槽中。最后模型水槽置放于扫描床上，进行无间隔连续螺旋容积扫描采集图像。

1.2CTVE检查

使用GE LightSpeed VCT (GE Medical Systems, Milwaukee, WI, USA)进行扫描。相关参数如下：扫描视野50 mm，管电压 120 kV，管电流250 mAs，球管旋转0.8 s/周；以扫描层厚5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm、0.625 mm多次容积扫描。扫描结束后扫描层厚5 mm图像重新重建为重叠重建率分别0%、20%、50%、75%重建参数；扫描层厚5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm、0.625 mm图像重新重建，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)的重叠重建率的重建参数；扫描层厚5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm图像处理为1.25 mm层厚及0.625 mm重建间隔的薄层图像，然后将所有重建数据传输到AW4.2(Advantage Workstation 4.2, GE Medical systems)后处理工作站，分别行多平面重建及仿真胃镜重建。

1.3CTVE图像观察与评价

5例模型的CTVE图像采用盲法进行独立评分。评分标准：Ⅲ级：图像质量好(表面细微结构显示清晰，无变形、伪影少) 记3分；Ⅱ级：图像质量尚可(有一定变形或伪影，表面维系结构尚能观察)记2分；Ⅰ级：图像质量较差(有严重变形或伪影，表面细微结构不能观察)记1分。

2结果

MDCT球管电压120 kV、电流250 mAs、床移动速度为0.8 s/轮条件下，5 mm扫描层厚0%、20%、50%及75%重建重叠率中，重建重叠率<50%时，模型边缘清晰度明显降低，阶梯状伪影粗大模糊，沿z轴方向的伸长变形及微细结构显示欠佳；重建重叠率≥50%时，表面细节结构改善明显，细小微细结构显示清晰，阶梯状伪影逐步改善；重建重叠率≥75%时伪影明显消失，周围细节显示光滑。见表1。

重建重叠率50%时，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)扫描层厚CTVE图像中，扫描层厚>2.5 mm时逐渐出现沿z轴方向上的伸长变形，阶梯状伪影出大模糊，边缘图像清晰度及表面微细结构显示明显下降；扫描层厚≤2.5 mm时阶梯状模糊逐渐减少，细小病灶显示清晰、阶梯伪影逐步消失；1.25 mm及0.625 mm扫描层厚50%的重建重叠率重建的CTVE图像阶梯状伪影基本消失，边缘柔和及细小病灶的显示率基本相仿。见表2。

不同扫描层厚5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm图像均处理为重叠重建率为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)薄层重建图像时，模型的CTVE图像在各不同扫描层厚重建图像均未见明显阶梯状伪影和边缘线，边缘柔和，细小病灶也显示清晰，周围未见模糊伪影，对微小病灶的显示率基本相仿。见表3。

多角度虚拟内镜的角度视图上均得到了较好地显示。在所有的测量结果中，虚拟内镜角度≥150°时绝大多数略小于实际距离，病灶形态较实体组织缩小显示；虚拟内镜角度≤150°时病灶形态基本相等于实体，但散在分离的病灶的一次性发现率不如大角镜虚拟内镜，但对病灶的细节结构的显示明显优于大角度虚拟内镜，可以清晰地显示较小凹陷型病灶。

3讨论

胃部疾病在形态上一般表现为胃壁的隆起型、扁平型、凹陷型。CTVE可明确显示胃的正常解剖结构、形态，并能准确定位，对病灶的形状可从不同角度进行观察，对周围黏膜的情况可以清晰描述，可逼真地显示病灶的三维立体成像。据文献[7]报道空气充盈法CTVE对5 mm以上胃部的隆起病变敏感性和特异性达100%，但难以检出1 mm以下的凹陷性病变。能否获得高质量的CTVE图像及对诊断准确性至关重要，而CTVE图像的质量则受诸多因素的影响，其中以胃充盈程度和扫描及重建参数的选择与匹配最为重要。由此可见，只要充分清洁清除胃肠内残留物、充分充盈胃腔进行CTVE能检出胃壁较小的隆起及凹陷性病变并可提高诊断准确性[8-9]。MDCT应用于临床已有10余年，但在胃部检查中各种成像扫描参数及后处理参数的选择尚未有一致的标准。

重叠重建率中重建间隔的定义是被重建的相邻两层很断面之间中轴方向的距离。重叠重建率可用以下公式表示：重叠重建率=(扫描层厚-重建间隔)/扫描层厚×100%。据文献[10-11]报道，MDCT腹部采集图像是容积数据，可以回顾性任意间隔的重建，所以重建间隔小、重叠重建率高时有助于提高重建图像的z轴分辨率，从而获得的图像越光滑，减少阶梯状伪影的发生率。作者分别使用0%、20%、50%、75%重建，随着重建间隔的变小图像质量评分明显增高，50%和75%的图像质量评分无明显差异。CTVE成像一般要保持≥50%的重叠重建率就可维持一定的清晰度和光滑的图像；过高的重建率会明显增加重建图像层数，延长后处理时间，图像质量无明显改善。因此作者认为不必追求过多密集重建，重叠重建率50%就能保证图像质量，又能缩短重建时间和CTVE成像时间。

在球场管电流是不变的情况下，相同长度组织连续扫描时MDCT的Z轴分辨率及患者受的射线剂量取决于准直器的宽度[10-12]。相同长度的组织连续扫描时5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm、0.625 mm等不同扫描层厚图像中，5 mm层厚扫描模块的射线剂量最小，0.625 mm层厚扫描模块的射线剂量最大。如适用于人体应选择最小的射线剂量、最佳图像质量的扫描方法。本研究中，重建重叠率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)扫描层厚的CTVE图像，当扫描层厚>2.5 mm时逐渐出现沿z轴方向上的伸长变形，阶梯状伪影出大模糊，边缘图像清晰度及表面微细结构显示明显下降。 扫描层厚≤2.5 mm时阶梯状模糊逐渐减少，细小病灶显示清晰、阶梯伪影逐步消失，接近于胃镜的形态表现；1.25 mm及0.625 mm扫描层厚50%的重建重叠率重建的CTVE图像均阶梯状伪影基本消失，边缘柔和及细小病灶的显示率基本相仿，故作者认为重建重叠率50%时1.25 mm及0.625 mm的CTVE重建图像质量基本相等。

作者将5 mm、3.75 mm、2.5 mm、1.25 mm不同扫描层厚的图像处理为重建重叠率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)薄层重建后进行CTVE后处理观察图像质量。研究结果表明，在各个模型不同准直宽器宽度的CTVE重建图像中均未见明显阶梯状伪影和边缘线，边缘柔和，细小病灶也显示清晰，周围未见模糊伪影，但横断面和MPR图像中出现不同程度的图像噪声。

不同扫描层厚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)薄层重建CTVE图像的不同虚拟内镜角度图像中病灶检出均得到了较好地显示。在所有的测量结果中，虚拟内镜角度≥150°时绝大多数略小于实际距离，病灶形态较实体组织缩小的表现，虚拟内镜角度≤150°时病灶形态基本相等于实体，但散在分离的病灶的一次性发现率不如大角镜虚拟内镜。本研究局限性: ① 离体标本离体后时间>24 h，正常黏膜明显脱落，影响正常胃黏膜的观察；② 离体猪胃黏膜上制作凹陷性“病变”模型时，难以控制蘸取盐酸量，从而对病变大小和深度难以控制，达不到实验研究的目的。

通过本次模型研究发现，在胃充盈程度良好的条件下，重叠重建率、扫描层厚及虚拟内镜的角度等多种因素对CTVE图像质量有不同程度的影响。因此，利用MDCT进行CTVE检查时胃腔充盈程度一定要良好，采用5 mm层厚、1.25 mm/0.625 mm重叠重建率及150°虚拟内镜的角度进行CTVE后处理图像时，可获得良好的分辨率，表面光滑、伪影及变形不明显的良好的三维图像，从而使CTVE技术成为显示胃内部具体结构和微小病变结构的有效方法之一。

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收稿日期:2016-03-02

基金项目:浦东科委基金(PKJ2015-Y09)

通信作者:申玉兰(shenyl1007@163. com)

中图分类号:R 445

文献标志码:A

文章编号:1672-2353(2016)11-141-03

DOI:10.7619/jcmp.201611047