正常內(nèi)耳64層螺旋CT表面透明成像最佳重建參數(shù)研究

鄒玉林，李志娟，漆　強(qiáng)，錢(qián)會(huì)絨，朱剛明

（中山大學(xué)附屬東華醫(yī)院放射科，廣東 東莞　523110）

正常內(nèi)耳64層螺旋CT表面透明成像最佳重建參數(shù)研究

鄒玉林，李志娟，漆強(qiáng)，錢(qián)會(huì)絨，朱剛明

（中山大學(xué)附屬東華醫(yī)院放射科，廣東 東莞523110）

目的：探討正常內(nèi)耳64層螺旋CT表面透明成像最佳重建參數(shù)。方法：選擇30例臨床及影像學(xué)檢查無(wú)異常耳，采用64層螺旋CT容積掃描后，進(jìn)行放大重建，比較不同重建算法（高分辨率骨算法、標(biāo)準(zhǔn)骨算法、軟組織算法）及重建間隔（0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm）對(duì)內(nèi)耳表面透明成像（RaySum）三維圖像質(zhì)量的影響。結(jié)果：三種不同重建算法的內(nèi)耳三維透明圖像質(zhì)量差異有極顯著性意義（P＜0.01），其中以高分辨率骨算法圖像質(zhì)量最佳。0.1 mm與0.2 mm重建間隔組圖像質(zhì)量差異無(wú)顯著性意義（P＞0.05）；0.1 mm、0.2 mm重建間隔組圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm重建間隔組，差異均有極顯著性意義（P＜0.01）。結(jié)論：64層螺旋CT內(nèi)耳表面透明成像以高分辨率骨算法、0.2 mm重建間隔為最佳成像參數(shù)。

迷路；體層攝影術(shù)，螺旋計(jì)算機(jī)

內(nèi)耳結(jié)構(gòu)精細(xì)復(fù)雜，位置深而隱匿。隨著多層螺旋CT薄層掃描及任意間隔重建的普遍應(yīng)用，表面遮蓋顯示（SSD）、最小密度投影（MinIP）和容積再現(xiàn)（VR）等三維重建技術(shù)已經(jīng)可以重建出內(nèi)耳三維立體結(jié)構(gòu)［1］，但均存在一定的局限性。表面透明成像（RaySum）技術(shù)以往常被用于胃、結(jié)腸、氣道等空腔臟器的三維立體顯示［2］，在內(nèi)耳的應(yīng)用尚屬少見(jiàn)。本研究利用64層螺旋CT及其后處理軟件，對(duì)30例正常內(nèi)耳行表面透明成像，并比較不同成像參數(shù)對(duì)其圖像質(zhì)量影響，探討其最佳成像參數(shù)，為直觀觀察內(nèi)耳解剖結(jié)構(gòu)提供更有價(jià)值的影像學(xué)檢查技術(shù)。

1　材料與方法

1.1一般資料

28例（56耳）臨床懷疑顳骨病變患者行顳骨CT掃描，其中男15例，女13例，年齡13～68歲，平均34.3歲。在其中選取臨床檢查無(wú)異常，CT軸位高分辨率掃描顯示無(wú)異常者30耳，應(yīng)用其原始數(shù)據(jù)以不同參數(shù)重建，行內(nèi)耳表面透明成像。

1.2檢查設(shè)備與方法

采用Toshiba Aquilion 64層螺旋CT掃描儀，患者仰臥位，常規(guī)做顳骨軸位CT容積掃描，掃描基線平行于聽(tīng)上眶耳線，掃描范圍自乳突下緣至巖骨上緣，掃描參數(shù)：電壓120 kV，電流200 mA，層厚0.5 mm，螺距因子0.641，視野120 mm，矩陣512× 512。在Toshiba批處理工作站中對(duì)原始數(shù)據(jù)分別以高分辨率骨算法、標(biāo)準(zhǔn)骨算法、軟組織算法進(jìn)行圖像放大重建，重建間隔分別為0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm；重建視野40 mm，重建層厚0.5 mm。重建出不同重建算法及重建間隔組合的容積數(shù)據(jù)包，每一例共計(jì)15個(gè)容積數(shù)據(jù)包。

1.3表面透明成像方法

將重建的容積數(shù)據(jù)包傳送至Vitrea version 3.8工作站。在Study Directory中雙擊其中一個(gè)容積數(shù)據(jù)包，進(jìn)入Gallery界面，在預(yù)設(shè)計(jì)劃中選擇Larynx Airway CT→3D TransParent Wall，即可進(jìn)入Viewer界面。首先將TransParency設(shè)為“0”，Image Quality設(shè)為“5”，適當(dāng)調(diào)整閾值；應(yīng)用“Trim”工具將內(nèi)耳周邊骨質(zhì)進(jìn)行立體修剪，然后，再交替應(yīng)用“Free”、“SculPt”工具對(duì)三維模型進(jìn)行局部修剪后得到內(nèi)耳的三維立體透明圖像，整個(gè)過(guò)程約耗時(shí)8分鐘。重復(fù)上述方法分別對(duì)其它容積數(shù)據(jù)包進(jìn)行三維透明重建。

1.4圖像評(píng)價(jià)

在內(nèi)耳表面透明三維圖像上對(duì)以下10種結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)分，包括耳蝸底圈、耳蝸中圈、耳蝸?lái)斎Α⑶巴ァ⑶巴ゴ啊⑽伌啊⑼獍胍?guī)管、上半規(guī)管、后半規(guī)管、內(nèi)耳道。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)包含三項(xiàng)：圖像是否清晰、邊緣是否銳利、結(jié)構(gòu)是否完整，“是”則評(píng)為1分，“否”則評(píng)為0分，每種結(jié)構(gòu)最高3分，最低0分，每耳滿分30分。由兩位高年資醫(yī)師進(jìn)行盲法閱片評(píng)分，取兩者平均值。

1.5統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 13統(tǒng)計(jì)分析軟件。各組間差異的顯著性檢驗(yàn)采用方差分析，P＜0.05為差異有顯著性意義，P＜0.01為差異有極顯著性意義。

2　結(jié)果

不同重建算法及重建間隔內(nèi)耳表面透明三維圖像評(píng)分及質(zhì)量對(duì)比分別見(jiàn)表1及圖1。

表1　不同重建算法及重建間隔內(nèi)耳表面透明三維圖像質(zhì)量評(píng)分

圖1　不同重建算法及重建間隔內(nèi)耳表面透明三維圖像質(zhì)量對(duì)比。A：高分辨率骨算法，B：標(biāo)準(zhǔn)骨算法，C：軟組織算法。a：重建間隔0.1 mm，b：重建間隔0.2 mm，c：重建間隔0.3 mm，d：重建間隔0.4 mm，e：重建間隔0.5 mm。Figure 1.　The inner ear RaySum three-dimensional image quality comParison of different reconstruction algorithms and reconstruction interval.A:High resolution bone algorithm，B:Standard bone algorithm，C:Soft tissue algorithm.a:Reconstruction interval 0.1 mm，b:Reconstruction interval 0.2 mm，c:Reconstruction interval 0.3 mm，d:Reconstruction interval 0.4 mm，e:Reconstruction interval 0.5 mm.

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果顯示，不同重建算法所得圖像質(zhì)量差異有極顯著性意義（F=199.513，P＜0.01）。高分辨率骨算法優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)骨算法及軟組織算法，標(biāo)準(zhǔn)骨算法優(yōu)于軟組織算法，其差異均有極顯著意義（P＜0.01）。應(yīng)用高分辨率骨算法重建所得內(nèi)耳三維透明圖像透明度高，立體感強(qiáng)，邊緣清晰、銳利，內(nèi)耳結(jié)構(gòu)完整，無(wú)明顯偽影，結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)顯示清晰。軟組織算法所得圖像最差，內(nèi)耳透明度低，立體感欠佳，邊緣模糊，甚至出現(xiàn)鋸齒狀偽影，結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)顯示不清晰。

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果顯示，同樣應(yīng)用高分辨率骨算法，重建間隔越小，內(nèi)耳三維透明圖像質(zhì)量越好，其差異有極顯著性意義（F=73.349，P＜0.01）。但0.1 mm與0.2 mm重建間隔組比較，差異無(wú)顯著性意義（P＞ 0.05）。0.1 mm分別與0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm重建間隔組比較，差異均有極顯著性意義（P＜0.01）。0.2 mm、0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm重建間隔組分別作兩兩比較，差異均有極顯著性意義（P＜0.01）。

3　討論

3.1表面透明成像優(yōu)勢(shì)

64層螺旋CT各向同性掃描及高分辨率重建的應(yīng)用，使得內(nèi)耳三維立體顯示更加精細(xì)［3］。以往常用的三維重建方法有SSD、MinIP和VR。SSD是將一定閾值范圍內(nèi)的容積數(shù)據(jù)進(jìn)行三維成像，成像時(shí)有大量的數(shù)據(jù)損失，僅利用了大約10%的數(shù)據(jù)［4］。生成的立體圖像表面粗糙，層次感不強(qiáng)。MinIP成像原理是基于膜迷路與骨迷路之間密度差異，在原始容積數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，取每個(gè)象素的最小值進(jìn)行投影。其圖像部分容積效應(yīng)明顯，立體感不強(qiáng)，空間關(guān)系不夠明確［5］。VR是將容積數(shù)據(jù)的所有體素加以利用，采用不同的透明度與彩色編碼，同時(shí)顯示表淺和深在結(jié)構(gòu)，圖像立體感強(qiáng)。但VR成像時(shí)需在斷層圖像上手動(dòng)逐層描繪、勾勒內(nèi)耳結(jié)構(gòu)，操作費(fèi)時(shí)，重建醫(yī)師的主觀性對(duì)圖像質(zhì)量也有一定的影響［6-7］。

表面透明成像是對(duì)所選擇的三維組織或物體內(nèi)的所有像素進(jìn)行投影，通過(guò)調(diào)整閾值使周?chē)M織透明化，目前主要應(yīng)用于胃、結(jié)腸、氣道等空腔臟器［2］。內(nèi)耳雖然結(jié)構(gòu)細(xì)小、復(fù)雜，但其內(nèi)、外淋巴，膜迷路與骨迷路及其周?chē)琴|(zhì)存在較大密度差異，對(duì)比反差較大，與空腔臟器結(jié)構(gòu)類(lèi)似。因此，筆者將表面透明成像技術(shù)應(yīng)用于內(nèi)耳三維成像，通過(guò)調(diào)整閾值、立體修剪和三維切割后得到內(nèi)耳三維透明圖像。本研究中采用與VR成像類(lèi)似的雙閾值顯示技術(shù)，一為衰減閾值，一為顯示閾值，高于衰減閾值的高密度結(jié)構(gòu)與低于顯示閾值的低密度結(jié)構(gòu)都被衰減掉，而處于兩者之間的結(jié)構(gòu)被顯示［8］。本研究還發(fā)現(xiàn)，不同重建算法需采用不同的閾值。經(jīng)反復(fù)嘗試，筆者認(rèn)為高分辨率骨算法與標(biāo)準(zhǔn)骨算法閾值在-300～300 HU之間時(shí)內(nèi)耳三維透明圖像顯示最佳，而軟組織算法閾值在-1 000～1 200 HU之間時(shí)內(nèi)耳三維透明圖像方能顯示清晰。在上述兩組閾值條件下，內(nèi)耳周?chē)琴|(zhì)均被透明化，而鼓室、乳突氣房呈透明空腔結(jié)構(gòu)，與內(nèi)耳之間呈透明間隔，分界明顯，在三維圖像上通過(guò)快速、簡(jiǎn)易切割就能被去除。由于未對(duì)內(nèi)耳結(jié)構(gòu)及邊緣進(jìn)行直接手工切割、涂色及描繪，此法所得內(nèi)耳結(jié)構(gòu)完整，透明度高而立體感強(qiáng)，邊緣銳利、清晰，無(wú)明顯偽影，后處理速度快。重建醫(yī)師的熟練程度及主觀性僅僅影響重建時(shí)間，對(duì)圖像質(zhì)量無(wú)影響，圖像保真度較高。

3.2不同重建算法圖像質(zhì)量的比較

在全身各部位的常規(guī)三維重建中，原始容積數(shù)據(jù)重建多采用軟組織算法，所得三維圖像表面平滑，不同密度組織之間過(guò)渡柔和，層次豐富，特別在骨關(guān)節(jié)、肌肉、肌腱、血管等的顯示中，能較真實(shí)反映實(shí)際解剖形態(tài)。本研究中，筆者通過(guò)對(duì)不同重建算法所得圖像質(zhì)量的比較，認(rèn)為在內(nèi)耳的三維重建中，骨算法所得圖像質(zhì)量明顯高于軟組織算法，其中又以高分辨率骨算法最佳；其圖像透明度高，立體感強(qiáng)，邊緣銳利，對(duì)耳蝸底圈、中圈、頂圈顯示明顯優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)骨算法；其圖像后處理過(guò)程簡(jiǎn)單、快速。而軟組織算法圖像透明度低，立體感不強(qiáng)，邊緣模糊，甚至出現(xiàn)鋸齒狀偽影，并且由于所使用閾值范圍較大，周?chē)哂嘟Y(jié)構(gòu)顯示較多，后處理過(guò)程中局部切割明顯較骨算法圖像困難，后處理時(shí)間較長(zhǎng)。

3.3不重建間隔圖像質(zhì)量的比較

64層螺旋CT采用各向同性容積掃描，最薄層厚0.5 mm，應(yīng)用其原始容積數(shù)據(jù)可以進(jìn)行任意平面及任意間隔重建，獲得與軸位掃描同樣高分辨率的圖像，滿足日常診斷［9］。但由于內(nèi)耳結(jié)構(gòu)精細(xì)，半規(guī)管極為細(xì)小，采用重疊重建可以有效減少部分容積效應(yīng)，重建間隔越小部分容積效應(yīng)影響越小，獲得的圖像質(zhì)量越高，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行三維重建所得圖像也越精細(xì)。本組研究表明，采用不同的重建間隔所得到的表面透明三維圖像均能顯示內(nèi)耳的三維立體結(jié)構(gòu)，但其圖像質(zhì)量有所差異。重建間隔越小，圖像質(zhì)量越好，但0.1 mm重建間隔組與0.2 mm重建間隔組之間差異無(wú)顯著性意義（P＜0.01）。0.3 mm重建間隔圖像上逐漸出現(xiàn)部分半規(guī)管局限性變細(xì)、不連續(xù)，隨著重建間隔的增加半規(guī)管出現(xiàn)節(jié)段性缺失，部分半規(guī)管邊緣還出現(xiàn)了波浪狀偽影。雖然0.1 mm重建間隔組與0.2 mm重建間隔組之間差異無(wú)顯著性意義（P＞0.05），但0.1 mm重建間隔容積數(shù)據(jù)量大，重建耗時(shí)較多，需耗費(fèi)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)傳輸力量傳送至后處理工作站，加重了工作站的容量負(fù)擔(dān)，對(duì)圖像質(zhì)量卻無(wú)明顯提升［10］。而采用0.2 mm重建間隔，在保證內(nèi)耳三維透明圖像質(zhì)量的同時(shí)，減少了容積數(shù)據(jù)重建時(shí)間，減輕了后處理工作站容量負(fù)擔(dān)。

綜上所述，筆者認(rèn)為相對(duì)于SSD、MinIP和VR等技術(shù)，應(yīng)用表面透明成像技術(shù)可獲得更高質(zhì)量的內(nèi)耳三維透明圖像，其最佳成像參數(shù)為高分辨率骨算法、重建間隔0.2 mm。

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Study of the optimal reconstruction parameters of normal inner ear RaySum imaging with 64-slice spiral computed tomography

ZOU Yu-lin，LI Zhi-juan，QI Qiang，QIAN Hui-rong，ZHU Gang-ming
（Department of Radiology，TungWah Hospital Affiliated to Sun Yat-sen University，Dongguan Guangdong 523110，China）

Objective：To exPlore the oPtimal reconstruction Parameters of normal inner ear RaySum imaging with 64-slice sPiral CT.Methods：30 cases of normal ears underwent 64-slice sPiral CT volume scanning.The images were amPlified reconstruction，and to comPare the effects of different reconstruction algorithms（high resolution bone algorithm，standard bone algorithm，soft tissue algorithm）and reconstruction interval（0.1 mm，0.2 mm，0.3 mm，0.4 mm，0.5 mm）on the 3D image quality of the inner ear RaySum imaging.Results：The differences were very significant in the inner ear three-dimensional RaySum image quality of three different reconstruction algorithms（P＜0.01），and the high resolution bone algorithm image quality is the best.There was no significant difference in the image quality between 0.1 mm and 0.2 mm image reconstruction interval grouPs（P＞0.05）；the image quality of 0.1 mm and 0.2 mm reconstruction interval grouP were obviously better than that of 0.3 mm，0.4 mm and 0.5 mm reconstruction interval grouP，the differences were significant（P＜0.01）.Conclusion：The high resolution bone algorithm and 0.2 mm reconstruction interval were used as the best imaging Parameters of inner ear RaySum imaging with 64-slice sPiral CT.

Labyrinth；TomograPhy，sPiral comPuted

R322.923；R814.42

A

1008-1062（2015）09-0620-03

2015-01-28

鄒玉林（1985-），男，江西贛州人，主治醫(yī)師。