多層螺旋CT圖像后處理技術(shù)在主動脈疾病中的應(yīng)用

王存靜，李洋澤，周麗麗（通訊作者）

（贛南醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院 江西 贛州 341000）

近年來，隨著生活水平的提高和人口老齡化加劇，急性主動脈疾病的發(fā)病率不斷上升[1]。病變及早準(zhǔn)確的診斷成為臨床迫切需求，多層螺旋CT（multi-slice spiral CT, MSCT）檢查具有亞秒級掃描速度、超薄層厚、大范圍掃描及更高分辨率的優(yōu)勢，且有三維重建、強大的后處理功能，掃描圖像可進(jìn)行整體和多角度重建，使病變整體充分展現(xiàn)[2],明顯提高了主動脈病變診斷的準(zhǔn)確率，有效降低了主動脈疾病患者的死亡率。

1 MSCT后處理技術(shù)及其臨床應(yīng)用

主動脈疾病的診斷和評估與影像學(xué)技術(shù)密切相關(guān)。目前傳統(tǒng)影像技術(shù)超聲成像（US）、計算機斷層掃描（CT）和磁共振成像（MRI）是較常用的輔助檢查。其中US具有可移動檢查、無組織創(chuàng)傷、價格實惠等優(yōu)點[3],但其結(jié)果需通過經(jīng)驗判定，受主觀意識影響大[4]。MRI成像速度慢，不適用于急性主動脈疾病診斷。而相比于CT, MSCT成像更為迅速，且可進(jìn)行多種后處理，從而明確診斷主動脈疾病，并協(xié)助快速制定下一步干預(yù)方式。因此，MSCT的影像檢查圖像是主動脈疾病診斷的標(biāo)準(zhǔn)[5]。MSCT檢查常用的后處理技術(shù)主要有以下幾種。

1.1 多平面重組（multiplanar reformation, MPR）

通過MPR后處理，可顯示彎曲物體全長，可對軸、冠、矢狀位以及任意斜位成像，清晰顯示解剖結(jié)構(gòu)及病變細(xì)節(jié)；對主動脈壁附壁血栓，管腔的鈣化位移都具有一定的診斷價值。前人的研究數(shù)據(jù)證明，MPR后處理技術(shù)顯示主動脈夾層破口的靈敏度要高于其他技術(shù)，但其空間感及定位能力較差[6]。在臨床上，MPR操作簡單，對于急診患者來說，具有重組簡單，速度快，結(jié)果準(zhǔn)確可靠等優(yōu)勢，可以及時診斷，以降低致死率[7]。

1.2 曲面重組（curved planar reformation, CPR）

CPR為多平面重組技術(shù)的延伸和發(fā)展，可將不同平面的血管在同一個平面上顯示，可直觀顯示有無血管腔狹窄、狹窄程度以及斑塊性質(zhì)等[8]。在薄層圖像的軸位上，CPR可快速診斷主動脈壁間血腫及主動脈潰瘍，且可清晰顯示其病變位置、范圍，及其并發(fā)癥。因此，在臨床上具有重要應(yīng)用價值[9]。

1.3 容積再現(xiàn)（volume rendering, VR）

VR后處理技術(shù)在重組時直接將所需的三維灰度數(shù)據(jù)投影到顯示屏上，后處理時間短，但圖像顯示欠清晰，對夾層破裂顯示率較低。其優(yōu)勢是對主動脈瘤體顯示真實，可呈現(xiàn)全景圖像，并能保留周圍的組織結(jié)構(gòu)，對主動脈瘤有一定的應(yīng)用價值[10]。

1.4 表面遮蓋法（shaded surface display, SSD）

SSD采用像素閾值進(jìn)行器官組織的表面輪廓重建，其中實質(zhì)器官重建時，內(nèi)部結(jié)構(gòu)會被視為和其表面輪廓同等密度，SSD可以很好地顯示器官的輪廓特征，空間立體感強于其他后處理技術(shù)，鄰近器官組織的解剖關(guān)系明確，利于病灶定位[11]。但SSD后處理圖像不能顯示器官的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，且后處理產(chǎn)生的偽影，具有真實感，需仔細(xì)辨別。

1.5 最大密度投影（maximum intensity projection, MIP）

MIP是指只計算容積掃描中每條經(jīng)線上最大像數(shù)值獲得的圖像，其形成的灰階敏感度高，可真實反映各段血管的密度變化，明確顯示血管壁上及血栓內(nèi)的鈣化。但MIP的三維空間感不強，無法清晰顯示重疊血管的空間位置關(guān)系[12]。

綜上所述，MSCT后處理技術(shù)對急性主動脈疾病的診斷具有重要價值，如臨床懷疑主動脈夾層破裂，應(yīng)快速行MSCT檢查，并做MPR后處理。但單一的后處理技術(shù)并不能滿足主動脈疾病的準(zhǔn)確診斷要求，可先利用CPR顯示主動脈整體情況，再結(jié)合不同后處理技術(shù)對疾病進(jìn)行綜合顯像，以達(dá)到快速、準(zhǔn)確診斷的目的。

2 MSCT后處理技術(shù)的智能化——深度學(xué)習(xí)

當(dāng)前，開發(fā)人機協(xié)同的醫(yī)療系統(tǒng)成為熱門研究課題。機器如何更好地對圖像進(jìn)行識別并高效地后處理是人機協(xié)同醫(yī)療模式的關(guān)鍵。在圖像處理和模式識別問題中，輸入數(shù)據(jù)通常是圖像。經(jīng)過處理表現(xiàn)為矩陣形式用于數(shù)據(jù)分析和表示。但是，大多數(shù)現(xiàn)有方法破壞了圖像的自然結(jié)構(gòu)。近年的研究提出了一種低秩矩陣回歸模型，用于特征提取和特征選擇，從而充分利用圖像的自然結(jié)構(gòu)信息，而基于乘法器交替方向法的優(yōu)化算法，是目前回歸模型全局最優(yōu)方法，使模型對真實數(shù)據(jù)集有效[13]。而無監(jiān)督深度學(xué)習(xí)模型的自動編碼器，可準(zhǔn)確識別結(jié)構(gòu)損傷，并有效提取高級抽象特征[14]。因此，通過主動脈疾病數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，可得到主動脈疾病鑒別診斷的模型，與臨床需求相契合，使其診斷更加準(zhǔn)確迅速。在一定程度上，還解決了醫(yī)療資源分配不均的問題。此外，新型的計算分析技術(shù)，可獲取關(guān)于主動脈疾病血管的幾何變量數(shù)據(jù)例如瘤腔內(nèi)血栓、體積、直徑等數(shù)據(jù)。

目前MSCT檢查受到技術(shù)資源限制以及特殊的病例影響無法達(dá)到人機協(xié)同普遍化程度。相信在不久的將來，隨著MSCT的數(shù)字化、功能化、智能化，將迎來醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的新革命。

3 總結(jié)

急性主動脈綜合征，是對主動脈進(jìn)行最新成像的重大挑戰(zhàn)，先進(jìn)的成像方法在復(fù)雜的主動脈病變的診斷中起著重要作用。MSCT憑借自身優(yōu)勢，成為主動脈成像的首選方式。MSCT常用的后處理技術(shù)主要有MPR,CPR,VR, SSD和MIP,這些處理技術(shù)各具優(yōu)劣，針對不同病癥，臨床上應(yīng)根據(jù)不同病征合理選擇，以達(dá)到快速、準(zhǔn)確診斷的目的。

將MSCT后處理技術(shù)與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合，可形成兼具智能化、快捷度和準(zhǔn)確性的檢查系統(tǒng)。因此，醫(yī)學(xué)影像技術(shù)與現(xiàn)代計算機技術(shù)的聯(lián)動交叉，可提升醫(yī)學(xué)技術(shù)研究的廣度和深度，使其在臨床應(yīng)用中產(chǎn)生更為積極的作用，從而開創(chuàng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的新時代。