探討數(shù)字化斷層融合成像技術(shù)的臨床應(yīng)用價(jià)值

麥愛(ài)麗，趙燕燕，陳琦，郭晨潔

上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院

醫(yī)學(xué)裝備處，上海 201203

探討數(shù)字化斷層融合成像技術(shù)的臨床應(yīng)用價(jià)值

麥愛(ài)麗，趙燕燕，陳琦，郭晨潔

上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院

醫(yī)學(xué)裝備處，上海 201203

本文闡述了數(shù)字化斷層融合成像技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理及技術(shù)特點(diǎn)，并對(duì)比了在骨骼系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)及呼吸系統(tǒng)的傳統(tǒng)DR成像及CT成像的特點(diǎn)，探討了數(shù)字化斷層融合成像技術(shù)的臨床應(yīng)用價(jià)值。

DR；CT；數(shù)字化斷層融合成像技術(shù)；骨骼系統(tǒng)；泌尿系統(tǒng)；呼吸系統(tǒng)

0 前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于DR（Digital Radiograph，數(shù)字化X光照片）的一種新成像技術(shù)——數(shù)字化斷層融合成像技術(shù)（Digital Tomosynthesis，DTS），已逐步應(yīng)用于臨床，其特點(diǎn)為高效率、高檢出率、低劑量。本文針對(duì)數(shù)字化斷層融合成像技術(shù)DTSd的結(jié)構(gòu)原理、技術(shù)特點(diǎn)及臨床應(yīng)用進(jìn)行介紹，旨在探討該項(xiàng)新興技術(shù)的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 數(shù)字化斷層融合成像技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理

DTS一般由傳統(tǒng)微焦點(diǎn)尺寸（0.6 mm×0.6 mm）X射線球管、高性能碘化銫平板探測(cè)器、采集工作站、高壓發(fā)生裝置、X射線球管驅(qū)動(dòng)裝置、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)等組件來(lái)完成圖像的采集，DTS的結(jié)構(gòu)原理圖，見(jiàn)圖1。

實(shí)現(xiàn)DTS必須具有一定的硬件基礎(chǔ)。首先是對(duì)探測(cè)器的要求，應(yīng)具有較高的刷新速度、量子檢出效率、連續(xù)的采集能力、整板技術(shù)和良好的冷卻技術(shù)[1]。其次是對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的要求，應(yīng)具有自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)定位功能、五軸聯(lián)動(dòng)功能和全自動(dòng)功能，只有具備了以上要求，才能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成多幅原始圖像的采集，進(jìn)而由高性能計(jì)算機(jī)重建出任意層面的圖像[2]。

圖1 數(shù)字化斷層融合成像技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理圖

2 數(shù)字化斷層融合成像技術(shù)的特點(diǎn)

DTS是在傳統(tǒng)斷層成像的基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)字平板探測(cè)器及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)開(kāi)發(fā)的一種有限角度圖像重建方法。具體方法為X線球管在一定角度內(nèi)對(duì)被照體以不同角度依次進(jìn)行曝光，所得到的數(shù)十幀圖像的原始數(shù)據(jù)將自動(dòng)傳至工作站并進(jìn)行重建，將感興趣層面以外的圖像進(jìn)行模糊化處理，從而得到興趣層面的清晰圖像。也可選取不同層面為目標(biāo)進(jìn)行重建，可以得到所選范圍內(nèi)的多層面重建圖像。

與傳統(tǒng)DR相比，DTS通過(guò)多角度連續(xù)曝光采集，相鄰數(shù)字信號(hào)位移疊加，形成三維容積數(shù)據(jù)，進(jìn)行冠狀面任意層面和層厚重建，獲得單層的影像，消除重疊影的干擾，明確病灶。

3 數(shù)字化斷層融合成像技術(shù)的臨床應(yīng)用

3.1 骨骼系統(tǒng)

骨創(chuàng)傷的診斷是放射科最常見(jiàn)的和最緊迫的任務(wù)之一，DR因組織重疊和分辨率不足對(duì)隱蔽骨折容易漏診或誤診，結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位和深在部位骨折成為X線診斷的難點(diǎn)。田軍等[3]對(duì)135例創(chuàng)傷性寰樞椎脫位、關(guān)節(jié)內(nèi)骨折、骶尾骨骨折及面部骨折等骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷患者進(jìn)行了X線平片及數(shù)字化斷層融合成像的對(duì)比研究，結(jié)果顯示DR為陰性或者疑似骨折，DTS均可作出明確診斷。特別是對(duì)于寰樞椎骨折或脫位因所處部位深，組織結(jié)構(gòu)重疊多，或因曝光條件欠佳或腸腔氣體干擾而顯示不清，容易漏診或出現(xiàn)假陽(yáng)性，而類似骶尾椎因組織厚，X線難以穿透部位，平片顯示多不滿意，DTS則準(zhǔn)確的作出診斷。DTS還對(duì)X線平片無(wú)法發(fā)現(xiàn)的肩關(guān)節(jié)脫位合并肩胛盂撕脫骨折、股骨頸嵌插骨折或不全性骨折以及顱面部骨折，顯示了其獨(dú)特的優(yōu)越性。陳明等[4]對(duì)舟狀骨隱匿性骨折診斷的研究也證實(shí)了上述觀點(diǎn)，患者DR、DTS影像對(duì)比圖，見(jiàn)圖2～3。

圖2 患者DR、DTS影像對(duì)比圖

圖3 患者DR、DTS、CT影像對(duì)比圖

評(píng)價(jià)骨折愈合情況也是影像學(xué)重要工作內(nèi)容之一，常用的影像學(xué)方法有X線、CT、MRI等，其中X線應(yīng)用最廣泛，由于是重疊成像，其敏感性較低，CT的密度分辨力及斷層成像的優(yōu)勢(shì)，使其可以明確反映骨折愈合情況[5]。近年有的研究者應(yīng)用定量CT對(duì)于骨折愈合情況進(jìn)行研究，顯示定量CT可以為骨折患者提供精確的治療依據(jù)[6]。然而，進(jìn)行骨折內(nèi)固定術(shù)的患者，金屬內(nèi)固定物會(huì)在圖像中出現(xiàn)偽影，影響圖像質(zhì)量，使醫(yī)生在對(duì)骨折部位及愈合程度的判斷上造成影響，數(shù)字化斷層融合成像檢查由于其特殊的成像方式，金屬偽影明顯較小[7]，并且DTS的X線輻射劑量明顯低于CT。國(guó)內(nèi)外均有研究顯示，DTS在骨折的診斷治療過(guò)程中具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值[8]。

3.2 泌尿系統(tǒng)

作為泌尿系統(tǒng)常用的檢查方法，腹部平片（Kidney Ureter Bladder，KUB）和靜脈尿路造影（Intravenous Urography，IVU）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于臨床，KUB平片檢查簡(jiǎn)單易行，對(duì)大部分泌尿系統(tǒng)陽(yáng)性結(jié)石能做出明確診斷；IVU檢查主要用以顯示包括腎盂腎盞系統(tǒng)、輸尿管、膀胱的重要方法，它不僅可以提供上述部位的形態(tài)、結(jié)石在尿路分布關(guān)系，而且還可提供分側(cè)腎臟的分泌功能等方面的信息。近年來(lái)，隨著非離子型造影劑的應(yīng)用，使得IVU檢查變得更加安全可靠。盡管有其他一些影像技術(shù)如磁共振尿路成像（MRU）等在尿路造影成像中的應(yīng)用，但是IVU在泌尿系統(tǒng)疾病的診斷中仍有不可替代的作用。

傳統(tǒng)的KUB及IVU檢查由于腸道內(nèi)氣體、內(nèi)容物及鄰近臟器、脊柱、骨盆等的重疊，使得泌尿系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)和病變顯示不清楚，無(wú)法達(dá)到診斷目的。而DTS則是通過(guò)一個(gè)固定式接收器，在單體層成像掃描過(guò)程中，采集多幅曝光圖像，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，以顯示從接收器表面一直到成像解剖的多個(gè)平面。大大提高了泌尿系統(tǒng)圖像的對(duì)比度和清晰度，可以清晰的顯示出腎臟的形態(tài)、輪廓；清晰顯示出腎盂腎盞的細(xì)微結(jié)構(gòu)，它對(duì)病灶在縱向的邊緣形態(tài)及鄰近結(jié)構(gòu)的變化顯示更加清楚[9]。

對(duì)于不同大小的泌尿系結(jié)石的敏感度，Mermuys等[10]利用數(shù)字?jǐn)鄬尤诤铣上窦癈T對(duì)人體泌尿系結(jié)石進(jìn)行了對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)鄬尤诤铣上駥?duì)檢出2～5 mm大小結(jié)石的敏感度最高。王慶軍等[11]對(duì)8粒不同患者經(jīng)體外碎石后排出的類圓形泌尿系結(jié)石（直徑分別約為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 mm）進(jìn)行數(shù)字?jǐn)鄬尤诤铣上駥?shí)驗(yàn)性研究，通過(guò)對(duì)不同成像參數(shù)進(jìn)行全面對(duì)比分析，得出對(duì)于檢出泌尿系結(jié)石，1.0 mAs、100 kV、25次曝光、20°球管擺角為最佳數(shù)字?jǐn)鄬尤诤铣上駞?shù)組合，常規(guī)X線平片與數(shù)字?jǐn)鄬尤诤铣上耧@示泌尿系結(jié)石的比較，見(jiàn)圖4。

因此，與目前常用的KUB、IVU、CTU、MRU檢查相比，DTS作為一種新的臨床診斷方法，提高了無(wú)腸道準(zhǔn)備條件下泌尿系結(jié)石初檢的成功率，其高檢出率、低劑量的優(yōu)勢(shì)，更大大提高了臨床對(duì)泌尿系結(jié)石診斷的準(zhǔn)確性，且更適用于急診泌尿系結(jié)石檢查及碎石后的復(fù)查。

表1 胸部平片和VolumeRAD成像結(jié)果

圖4 常規(guī)X線平片與數(shù)字?jǐn)鄬尤诤铣上耧@示泌尿系結(jié)石的比較

3.3 呼吸系統(tǒng)

目前CT是診斷肺部病灶特別是肺結(jié)節(jié)的影像金標(biāo)準(zhǔn)[12-13]，但因其輻射量大、費(fèi)用高，通常用作明確診斷。胸部X線平片，作為胸部疾病篩查的首選方法，尤其針對(duì)肺結(jié)節(jié)，因其成像簡(jiǎn)單、操作方便、低劑量、低輻射量、圖像清晰、診斷準(zhǔn)確率高、廢片率低、資料易于保存，便于患者復(fù)查或遠(yuǎn)程會(huì)診等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于臨床。但由于是二維成像，有其局限性，對(duì)位于大血管、心影后及縱隔區(qū)域等組織結(jié)構(gòu)重疊嚴(yán)重或體厚處的一些小結(jié)節(jié)或結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位的病變?cè)\斷較困難，易造成漏診[14-15]。

DTS與胸部X線平片比較最大的優(yōu)勢(shì)是避免了結(jié)構(gòu)重疊,增加了局部組織的分辨率,可顯示感興趣結(jié)構(gòu)的深部信息，有效地對(duì)X線胸片可疑病灶進(jìn)行評(píng)價(jià),可使約3/4的患者不需進(jìn)一步行胸部CT檢查[16-17]。用比CT低的輻射劑量改善了常規(guī)胸部X線檢查，使其很容易在常規(guī)工作流程中作為對(duì)X線胸片上可疑病灶的補(bǔ)充診斷手段,提高對(duì)胸部組織病變的診斷率。對(duì)于已經(jīng)在X線胸片或CT上發(fā)現(xiàn)存在肺部結(jié)節(jié)而需進(jìn)行定期隨訪的患者，若使用DTS，會(huì)使患者比用CT定期隨訪獲得更低輻射劑量及費(fèi)用。

VolumeRAD容積成像是美國(guó)GE公司研發(fā)的數(shù)字X線攝影設(shè)備DR上所具有的新型X射線檢查技術(shù)，是DTS的一種。王廣麗等[18]使用GE帶有VolumeRAD容積成像選項(xiàng)的DR設(shè)備對(duì)X線胸片懷疑胸部病變的患者進(jìn)一步檢查，采用CT作為參照標(biāo)準(zhǔn)，由2名閱片者分別與X線胸片進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示，162例研究對(duì)象中可疑肺部病灶共178個(gè)，其中55例患者中的57個(gè)病灶在VolumeRAD和CT上都沒(méi)有被證實(shí),認(rèn)為是假病灶,在剩余的107例患者中,確診121個(gè)病灶。通過(guò)對(duì)2種影像學(xué)檢查方法診斷肺部病變的靈敏度、特異度、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值、準(zhǔn)確度及置信度進(jìn)行比較分析，均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05），胸部平片和VolumeRAD成像結(jié)果，見(jiàn)表1。

4 結(jié)論

綜上所述，相較于X線平片，DTS診斷準(zhǔn)確率較高，不易出現(xiàn)漏診、誤診，被臨床用作為X線平片的進(jìn)一步延伸及擴(kuò)展，而因其低劑量、低費(fèi)用，亦可部分替代CT功能。目前DTS主要被應(yīng)用于X線平片難以發(fā)現(xiàn)的隱匿性骨折的診斷以及骨折內(nèi)外固定術(shù)后的愈合復(fù)查，組織結(jié)構(gòu)重疊及結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位的泌尿系結(jié)石和肺部結(jié)節(jié)的診斷以及隨訪。隨著臨床需求的不斷增加，DTS將被各領(lǐng)域的臨床醫(yī)師應(yīng)用到更加全面的醫(yī)療診斷行為當(dāng)中，使更多的患者獲益。

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Discussion on the Clinical Effectiveness of Application of Digital Tomosynthesis

MAI Ai-li, ZHAO Yan-yan,
CHEN Qi, GUO Chen-jie
Departm ent o f M edical Equipm ent, Shanghai Shuguang Hospital Affiliated to Shanghai University of Traditional Chinese M edicine, Shanghai 200021, China

This paper expounded the structural principle and technical characteristics of digital tomosynthesis, and compared w ith the DR（Digital Radiography）and CT（Computerized Tomography）in bone, urinary and respiratory systems. Finally, it investigated the clinical effectiveness of application of digital tomosynthesis.

digital radiography；computerized tomography；digital tomosynthesis；bone system；urinary system；respiratory system

R814.42

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.10.024

1674-1633（2015）10-0086-04

2015-06-17

2015-07-08

中醫(yī)藥標(biāo)準(zhǔn)研究推廣其他（局級(jí)）。

趙燕燕，主任醫(yī)師, 醫(yī)學(xué)裝備處處長(zhǎng)。

通訊作者郵箱：fille_v@126．com