医学影像图像后处理技术在主动脉夹层诊断中的应用
2021-12-08扎西桑姆卢海燕
扎西桑姆 卢海燕
1 西藏大学医学院 2 西藏自治区人民医院 西藏拉萨 850000
1 医学影像图像后处理应用
1.1 医学影像图像后处理
是指在各种影像检查图像的基础上,利用图像处理技术进行获取、处理、增强医学影像,从而显示所需的人体信息和生物信息。影像后处理技术方法包括医学影像计算机断层成像、医学影像图像分割、图像配准、图像融合、图像重建等[1],目前临床最常用的是图像重建。主动脉CTA 扫描后通过图像后处理技术分别重建出主动脉干及其主要分支二维、三维图像。
2.研究背景
2.1 主动脉夹层(aortic dissection,AD):
是由于各种病因导致主动脉壁压力增加或结构变化导致血管内膜破裂,血流通过破裂处使内膜和中膜分离,形成“双腔”主动脉,即真腔和假腔[2]。主动脉夹层患者发病时病情危急,如果无法得到及时、有效的诊断,延误患者治疗最佳时间,导致多种严重并发症,甚至可能致命,例如主动脉破裂、急性心包压塞等。随着无创影像检查技术发展,尤其得益于主动脉CTA 检查和其后处理技术的开展,大大提高了临床AD 早期诊断敏感性和特异性,近年来西藏地区影像技术设备的更新和技术人才的引进,临床医生对影像检查的认知、重视,更多的AD患者能够及时、有效的得到诊断,为进一步的处理和转院治疗争取宝贵时间。
2.2 主动脉夹层影像诊断
2.3 主动脉夹层影像检查观察内容主要包括:
①有无主动脉夹层;②主动脉夹层的分型,根据DeBaKey 法[2]:Ⅰ型内膜破裂处位于升主动脉,而病变累及主动脉弓及腹主动脉,病变范围比较大,累及范围较广;Ⅱ型内膜破裂处位于升主动脉,而病变仅限于升主动脉,病变范围较局限;Ⅲ型内膜破裂处位于主动脉左锁骨以远,而病变可累及降主动脉或/和腹主动脉,病变范围可大可小,该型往往首选腔内介入手术治疗;根据Stanford 法:A 型相当于DeBaKey I 型、II 型;B 型相当于DeBaKey Ⅲ型。③鉴别真假腔,包括真假腔的大小、内膜片形态、长度、走行,假腔内有无血栓形成;④明确夹层内膜破裂处位置、大小、是否为多发破裂口;⑤了解主动脉主要分支受累情况,以及有无并发症。
2.4 诊断主动脉夹层影像检查
2.4.1 主动脉X 线检查:
该检查对主动脉夹层诊断意义不大,主要表现包括以下:①纵隔或主动脉影增宽;②主动脉结明显增大、升高;③钙化内移;④心影增大。
2.4.2 主动脉CT 平扫检查:
①主动脉径增宽(图1);②钙化内膜内移;③壁内高密度血肿;④低密度内膜片有时能看得到(图2);⑤胸腔积液、心包积液等并发症(图3)。通过影像检查方法对AD 进行及时的诊断、明确其分型,为临床医生选择合理治疗方法提供依据。
图2 平扫:主动脉腔内密度不均、内膜片移位
图3 平扫:主动脉夹层并发症心包积液
2.4.3 主动脉CTA 检查:
①AD 的CTA 直接表现为“双腔”改变,CTA通过真假腔的大小和对比剂浓度可粗略判断真腔和假腔。真腔往往一般较小,与未受累的正常主动脉腔相连,有时可见内膜破裂处,而假腔一般较大,内可见附壁血栓形成(图4),且真腔内CT 对比剂浓度往往高于假腔;②低密度内膜片:真假腔之间的主动脉壁内膜结构,内膜片影是诊断AD 最重要依据[3];③内膜破口位置,大部分主动脉夹层位于升主动脉和主动脉弓降部,并位于真腔;④病变累及范围,根据累及范围判断主动脉夹层分型;⑤能清楚显示主动脉分支血管与真假腔关系,受累血管因受压变窄或开口于假腔,相应供血器官灌注减低;⑥累及主动脉根部时、常伴有心包、纵隔和胸腔积液;⑦破裂时有心包积血等。
图4 增强:清晰显示内膜片、双腔结构
2.4.4 主动脉DSA 检查
过去DSA 是诊断主动脉夹层的金标准,但该检查有创、操作复杂、并发症多,且内膜片、内膜破口及主动脉双腔显示并不优于CTA[4],CTA 基本替代DSA 作为主动脉夹层术前诊断和评价的首选检查[5],通常用于主动脉夹层腔内介入治疗前的诊断,而不作为常规影像诊断检查,DSA 检查AD 主要表现包括:①内膜破口位置,DSA 可见对比剂从真腔进入假腔;②内膜片和主动脉“双腔”结构,DSA 可动态显示真假腔的充盈情况,一般假腔显影延迟,充盈和排空较真腔缓慢,真腔因受假腔压迫而狭窄变形;③能清楚显示主动脉主要分支血管受累情况;④主动脉瓣关闭不全时对比剂发生返流,同时能显示冠脉起始部受累情况;⑤假腔对比剂外溢为假腔破裂或并发假性动脉瘤。
3 常用CTA 图像后处理技术
3.1 容积重建技术(Volume Rendering,VR),
利用螺旋CT 容积扫描的所有体素数据,显示出具有立体视觉效果的主动脉全景图;其中对内膜片显示直观性比较强。VR 具有很强的立体感。根据诊断要求,可以从任意角度旋转观察,同时,可去除邻近不必要的组织和血管。它能完整的反映主动脉夹层累及范围、内膜片、主要分支血管情况,为临床医生提供一个直观、逼真、清晰的图像(图5、6)。
3.2 最大密度投影(Maximum Intensity,MIP)
包括矢状位、冠状位及适当角度的斜位,它从不同方向投影血管的体积数据。MIP 经后处理获得的图像与DSA 图像相似,能够真实反映主动脉夹层病变及累及范围,能够清晰显示主动脉全程及动脉壁上钙化情况(图7、8),而MIP 在主动脉夹层中无法显示内膜破口及内膜片结构[6],尤其在真假腔密度差异较小时,很难区分真假腔及内膜片[7、8]。
3.3 多平面重建(Multi Planar Reormation,MPR)
主要显示AD 不同断层图像,包括内膜片形态、真假腔大小、受累部位、破裂处位置等从多个方位显示血管情况[9](图9、10),还可准确测量破口的上下径、破裂处距左锁骨下动脉的距离等[10],缺点是图像整体感不强,特别是对血管扭曲部位显示困难。
3.4 曲面重建技术(Curve Planar Reormation,CPR)
适用于迂曲血管病变的观察,可以使弯曲的主动脉拉直,从而显示主动脉全程,能够很好的显示被其他组织遮盖的内膜片形态、真假腔大小[11、12]。主动脉被拉直处理后,其长度和宽度就能被测出来,并最大限度显示内膜破口位置(图11、12),该技术西藏地区目前AD 中应用较少。
图1 平扫:主动脉直径明显增宽
4 小结
主动脉CTA 优势:主动脉CTA 是相对无创的检查手段,检查者一次屏气能完成主动脉全程扫描,只需12~14 S,扫描后的图像可以进行薄层重建,并能进行多种图像后处理,全方位显示主动脉全程影像;从不同方向观察病变位置、大小、范围以及与周围结构的毗邻关系。CTA 能显示DSA 不能显示的主动脉壁内血肿或假腔完全被血栓充填的患者。主动脉CTA 是目前临床上诊断和明确有无AD的首选检查方法。研究[13、14]表明CPR、MPR 对内膜破裂处显示率达90%以上,VR 显示率仅23%左右,而MIP 不显示破裂处,表明CPR、MPR 在显示内膜破口方面有优势;显示真假腔及内膜片方面MPR、CPR、VR 显示率均在95%以上,而MIP 显示率在70%左右。有研究表明主动脉夹层在进行三维重建过程中首选MPR 与VR 技术,MIP 可放弃不用[15]。而本文认为MIP 及VR 图像可提供类似于DSA 的血管造影图像,可作任意角度旋转,可多方位观察,不应舍弃。AD 诊断需要有效结合CTA 后处理各技术,即2D3D 配准方法来提高病变的显示率及准确性。
图5.VR 图:DeBaKey I 型,破口位于主动脉根部,向下累及双侧髂总动脉分叉处
图6.VR 图:DeBaKey III 型,破口位于左锁骨以远端,向下累及右侧髂总动脉
图7、8.MIP 图:可清晰显示动脉夹层真假腔(真腔密度较高)、壁上钙化灶,分支均由真腔发出,内膜破口无法观
图9、10MPR 图:多方位清晰显示内膜破口位置察
图11、12CPR:最大限度拉直迂曲的主动脉,可清晰显示内膜破口、双腔结构