圖像校正技術(shù)在急重癥患者腦血管CTA圖像后處理中的應(yīng)用價值研究

黎學兵 李小軍 陳釔地 胡春陽 向輝華*

隨著多層螺旋CT(multislice spiral CT，MSCT)的飛速發(fā)展，CT血管成像技術(shù)(CT angiography，CTA)對血管性疾病的診斷價值越來越重要，已經(jīng)成為診斷血管性疾病的首選檢查方法[1-2]。CTA的成像質(zhì)量受到許多因素的影響，圖像后處理質(zhì)量直接影響其診斷價值。腦血管CTA圖像后處理的核心是血管提取與骨骼去除，其技術(shù)包括減影去骨技術(shù)[3]和計算機自動去骨技術(shù)[4]。目前研究認為，減影去骨技術(shù)的去骨效果明顯優(yōu)于計算機自動去骨技術(shù)，但對于配合欠佳不能控制自主運動的急重癥患者，因體位前后發(fā)生偏差而不能進行減影去骨[5]。由于患者病情的緊急性和特殊性，因此很難要求其進行重復檢查來獲得滿意的圖像質(zhì)量。為此，本研究通過采用不同的圖像后處理技術(shù)對原始薄層圖像進行校正，再進行計算機自動去骨的方法，探討圖像校正技術(shù)在急重癥患者腦血管CTA圖像后處理中的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2019年1-7月在湖北民族大學附屬民大醫(yī)院接受腦血管CTA檢查的34例檢查過程中配合欠佳的急重癥患者，其中男性21例，女性13例；年齡28～91歲，平均年齡(60±12.58)歲；臨床診斷為急性自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血10例，自發(fā)性顱內(nèi)出血5例，腦挫裂傷11例，急性腦梗死8例。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者均知情同意，并簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①臨床診斷或疑似腦血管性疾病需要進行腦血管CTA檢查的患者；②CTA檢查過程中難以配合、不能處于標準體位或不能很好控制自主運動的患者。

(2)排除標準：①在檢查過程中可以處于標準體位；②明確提供碘對比劑過敏病史；③妊娠期婦女；④家屬不同意行CTA檢查的患者。

1.3 儀器設(shè)備

采用Definition AS+型128層螺旋CT(德國SIEMENS公司)。

1.4 原始數(shù)據(jù)采集

利用Definition AS+型128層螺旋CT進行容積采集，掃描范圍包括第一頸椎至顱頂，從足至頭方向掃描。①掃描參數(shù)：管電壓為120 kV，管電流采用4D-dose技術(shù)自動獲取，準直器寬度為4 mm，螺距因子為1.2，旋轉(zhuǎn)速0.5 s；②薄層圖像重建參數(shù)：層厚0.6 mm，層間距0.4 mm，視野為220 mm×220 mm；③對比劑注射方案：應(yīng)用非離子碘對比劑(碘海醇30 g：100 ml)采用雙筒單流注射方式經(jīng)上肢靜脈注射，注射速率為5.0 ml/s，總量65 ml，其后用同樣的流速推注生理鹽水35 ml。掃描時機通過團注對比劑峰值試驗，觸發(fā)平面置于第三頸椎平面，閾值120 HU觸發(fā)掃描。

1.5 圖像后處理

數(shù)據(jù)采集完成后，將所有患者的薄層圖像傳入Difination AS+型128層CT的后處理工作站，分別采用直接去骨、角度糾正和圖像標準校正3種去骨方法進行圖像后處理，并依據(jù)圖像后處理方法的不同將其分為對照組、角度糾正組和圖像標準校正組。

(1)對照組：直接采用原始薄層圖像進行計算機自動去骨，不作任何特殊處理。

(2)角度糾正組：將原始薄層圖像調(diào)入CT圖像瀏覽界面，根據(jù)患者頭部的偏移情況進行角度旋轉(zhuǎn)，盡量恢復至解剖體位，然后重新保存圖像。

(3)圖像標準校正組：將原始薄層圖像調(diào)入CT圖像后處理界面，按照標準解剖體位通過徑線進行校正，然后在標準矢狀面圖像上重新進行橫斷面重組，層厚、層間距和視野保持不變。

將處理完成后的薄層圖像分別在聯(lián)影圖像后處理工作站(上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司)上進行血管計算機自動去骨，對去骨后的CTA圖像進行的后處理包括最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)和容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)。

1.6 評價指標分析

評價指標分析包括有無骨組織殘余、有無血管殘缺及是否影響診斷。圖像質(zhì)量評價標準為：①4分，VR與MIP像顯示清晰，無骨組織殘余，血管連續(xù)，邊緣光整；②3分，VR與MIP像顯示清晰，無明顯的骨組織殘余，血管連續(xù)，邊緣欠光整；③2分，VR與MIP像顯示較清晰，有少許骨組織殘余，血管連續(xù)，邊緣粗糙有缺損，動脈瘤瘤體有缺失，影響診斷；④1分，VR與MIP像有大量骨組織殘余無法診斷，或血管有明顯的缺損無法診斷。取平均分作為最終評分，并在去骨操作的同時進行去骨所用時間的統(tǒng)計。

薄層圖像角度糾正與標準校正由一名主管技師負責，圖像分析及質(zhì)量評分由兩名腦血管CTA診斷經(jīng)驗超過5年的高年資診斷醫(yī)生完成，兩位評分意見不統(tǒng)一時，商量后共同決定。

1.7 統(tǒng)計學方法

采用SPSS22.0統(tǒng)計學軟件進行統(tǒng)計學分析。所有數(shù)據(jù)采用Shapiro-Wilk進行正態(tài)分布檢驗，計量資料用平均數(shù)±標準差()表示，分類變量用頻數(shù)表示。采用方差分析比較3種去骨方法的用時和效果評分的差異，采用最小顯著性差異(least-significant difference，LSD)法進行兩兩比較，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 三組圖像后處理方法去骨用時與去骨效果評分比較

經(jīng)方差齊性檢驗，三組去骨用時和效果評分數(shù)據(jù)滿足正態(tài)分布，三組圖像后處理方法的去骨用時和效果評分整體間比較，差異有統(tǒng)計學意義(F=31.95，F(xiàn)=15.38；P＜0.05)，見表1。

表1 34例患者三組圖像后處理方法的去骨用時與去骨效果評分比較()

表1 34例患者三組圖像后處理方法的去骨用時與去骨效果評分比較()

表2 34例患者三組圖像后處理方法的去骨用時與去骨效果評分兩兩比較()

表2 34例患者三組圖像后處理方法的去骨用時與去骨效果評分兩兩比較()

注：表中*為對照組與角度糾正組比較；△為對照組與圖像標準校正組比較；☆為角度糾正組與圖像標準校正組比較

2.2 采用LSD法進行三組間的兩兩比較

三組的去骨用時組間的兩兩比較中，對照組與角度糾正組之間差異無統(tǒng)計學意義(t=1.95，P＞0.05)；對照組與圖像標準校正組之間差異有統(tǒng)計學意義(t=7.69，P＜0.05)；角度糾正組與圖像標準校正組之間有顯著性差異(t=5.74，P＜0.05)。三組的效果評分組間的兩兩比較中，對照組與圖像角度糾正組之間差異有統(tǒng)計學意義(t=-2.86，P＜0.05)；對照組與圖像標準校正組之間差異有統(tǒng)計學意義(t=-5.55，P＜0.001)，角度糾正組與圖像標準校正組之間有顯著性差異(t=-2.69，P＜0.05)，見表2。

2.3 三組圖像質(zhì)量評價

三組的圖像質(zhì)量評價中角度糾正組與標準校正組之間有顯著性差異，圖像標準校正組VR和MIP圖像質(zhì)量評分最高，見圖1、圖2和圖3。

圖1 對照組VR和MIP圖像

圖2 角度糾正組VR和MIP圖像

3 討論

圖3 圖像標準校正組VR和MIP圖像

隨著我國人口老齡化及人們生活方式的改變，腦血管病變已成為我國死亡原因排名第二的病因[6]。在腦血管疾病的診斷中，CTA、磁共振血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)和數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)各有其優(yōu)點和不足[7]。MRA成像速度較慢，對患者配合的要求極高，不適宜急重癥患者的檢查[8]。DSA一直是血管性疾病診斷的“金標準”，但其操作復雜、有創(chuàng)且檢查費用昂貴，一般用于治療血管疾病的手段或血管性疾病的最終確診，不作為疾病的篩查和常規(guī)診斷的常用技術(shù)[9-10]。CTA可以快速成像、三維多方位顯示血管其診斷價值逐漸提高，可以滿足臨床各類患者腦血管檢查的需求，已經(jīng)成為血管性疾病最常用的檢查手段，尤其是急重癥患者腦血管檢查的首選檢查方法[11-12]。

隨著MSCT的快速發(fā)展，腦血管CTA技術(shù)也得到了不斷的革新與進步，其輻射劑量、對比劑用量都不斷降低，在滿足臨床診斷需求的前提下降低了患者的損傷與風險。圖像后處理技術(shù)的發(fā)展也促進了診斷價值的提高，后處理圖像的高質(zhì)量確保了CTA的診斷高價值[12]。

近年來，在腦血管CTA圖像后處理的研究中，以減影去骨技術(shù)為代表的骨骼去除技術(shù)極大提高了腦血管CTA圖像后處理的速度和質(zhì)量。減影去骨技術(shù)與DSA技術(shù)基本一致，對頭部進行平掃后保持掃描參數(shù)及位置不變后行增強掃描，將兩次獲得的數(shù)據(jù)輸入工作站上進行減影，采用動脈期圖像減去平掃期圖像，將增強前后的兩組數(shù)據(jù)求差值，將骨骼信息(吸收系數(shù)不變)減掉，從而獲得血管信息(吸收系數(shù)改變)的數(shù)據(jù)，將獲得的上述圖像，行血管三維重建，將頭部血管顯示完整，獲得與DSA接近的效果，其能很好的去除骨結(jié)構(gòu)、鈣化斑塊以及支架，很好的顯示小動脈瘤，得到的三維圖像可與DSA媲美[13]。通常認為，減影去骨技術(shù)的去骨效果明顯優(yōu)于計算機自動去骨技術(shù)，其已經(jīng)成為腦血管CTA圖像后處理的首選去骨方法[14-15]。

臨床中，當患者配合欠佳出現(xiàn)體位移動的情況，使其減影去骨技術(shù)無法進行，只能采用計算機自動去骨技術(shù)。在本研究的34例患者中，僅有8例患者減影去骨成功，且效果好壞不一。但自動去骨軟件存在諸多弊端，受掃描部分、重建閾值、造影劑濃度等多種因素影響，常常導致去骨不全，與骨骼、鈣化緊貼的血管容易被去掉，從而造成血管被誤去除和血管邊緣粗糙缺損，圖像質(zhì)量往往達不到診斷要求，如何提高其質(zhì)量成為難點。

本研究采用不同的腦血管CTA后處理技術(shù)，首先對原始圖像進行校正，然后再進行自動去骨后處理。過程中，分別對原始圖像進行角度糾正與標準校正。角度糾正技術(shù)是一種簡單的圖像幾何方位調(diào)整的方法，在以往的設(shè)備中只能對圖像進行90°、180°和270°的旋轉(zhuǎn)。隨著腦血管CTA后處理技術(shù)的發(fā)展，目前許多設(shè)備都已經(jīng)支持任意角度的圖像旋轉(zhuǎn)，這給圖像處理帶來了很大的便利。但其缺點是只能糾正患者在左右方向上的偏移，而不能矯正上下方向的移動。圖像標準校正的基礎(chǔ)與實質(zhì)是圖像重組。圖像重組是基于橫斷面圖像數(shù)據(jù)重新構(gòu)建圖像的處理方法，最常用的是多平面重組(multi-planar reconstruction，MPR)。MPR是指把掃描重建后以像素為單位的二維橫斷面圖像，重組成以體素為單位的三維數(shù)據(jù)，再以冠狀面、矢狀面、橫斷面或斜面截取三維數(shù)據(jù)，得到重組的二維圖像的方法。在本研究中，利用原本體位不正的橫斷面圖像重組三維數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過標準徑線校正獲得標準冠狀面和矢狀面，再以標準矢狀面作為參考平面截取三維數(shù)據(jù)獲得新的標準橫斷面圖像，即圖像標準校正技術(shù)。兩種方法的目的均期望校正患者的體位不正，以使圖像更適宜處理軟件的標準去骨模型，達到更好的去骨效果。本研究結(jié)果表明，角度糾正技術(shù)與圖像標準校正技術(shù)均可以提高去骨質(zhì)量，且圖像標準校正技術(shù)優(yōu)于角度糾正技術(shù)。

4 結(jié)論

臨床診斷中，對于檢查中不能很好配合的特殊患者，在腦血管CTA圖像后處理過程中，對薄層圖像進行角度糾正或者標準校正后再進行計算機自動去骨處理，均有助于提高后處理圖像質(zhì)量，而圖像標準校正技術(shù)相較于角度糾正技術(shù)對圖像質(zhì)量提高更加明顯，具有較好的臨床實用價值。