醫(yī)學影像圖像后處理技術在主動脈夾層診斷中的應用

扎西桑姆 盧海燕

1 西藏大學醫(yī)學院 2 西藏自治區(qū)人民醫(yī)院 西藏拉薩 850000

1 醫(yī)學影像圖像后處理應用

1.1 醫(yī)學影像圖像后處理

是指在各種影像檢查圖像的基礎上，利用圖像處理技術進行獲取、處理、增強醫(yī)學影像，從而顯示所需的人體信息和生物信息。影像后處理技術方法包括醫(yī)學影像計算機斷層成像、醫(yī)學影像圖像分割、圖像配準、圖像融合、圖像重建等[1]，目前臨床最常用的是圖像重建。主動脈CTA 掃描后通過圖像后處理技術分別重建出主動脈干及其主要分支二維、三維圖像。

2.研究背景

2.1 主動脈夾層（aortic dissection，AD）：

是由于各種病因?qū)е轮鲃用}壁壓力增加或結(jié)構(gòu)變化導致血管內(nèi)膜破裂，血流通過破裂處使內(nèi)膜和中膜分離，形成“雙腔”主動脈，即真腔和假腔[2]。主動脈夾層患者發(fā)病時病情危急，如果無法得到及時、有效的診斷，延誤患者治療最佳時間，導致多種嚴重并發(fā)癥，甚至可能致命，例如主動脈破裂、急性心包壓塞等。隨著無創(chuàng)影像檢查技術發(fā)展，尤其得益于主動脈CTA 檢查和其后處理技術的開展，大大提高了臨床AD 早期診斷敏感性和特異性，近年來西藏地區(qū)影像技術設備的更新和技術人才的引進，臨床醫(yī)生對影像檢查的認知、重視，更多的AD患者能夠及時、有效的得到診斷，為進一步的處理和轉(zhuǎn)院治療爭取寶貴時間。

2.2 主動脈夾層影像診斷

2.3 主動脈夾層影像檢查觀察內(nèi)容主要包括：

①有無主動脈夾層；②主動脈夾層的分型，根據(jù)DeBaKey 法[2]：Ⅰ型內(nèi)膜破裂處位于升主動脈，而病變累及主動脈弓及腹主動脈，病變范圍比較大，累及范圍較廣；Ⅱ型內(nèi)膜破裂處位于升主動脈，而病變僅限于升主動脈，病變范圍較局限；Ⅲ型內(nèi)膜破裂處位于主動脈左鎖骨以遠，而病變可累及降主動脈或/和腹主動脈，病變范圍可大可小，該型往往首選腔內(nèi)介入手術治療；根據(jù)Stanford 法：A 型相當于DeBaKey I 型、II 型；B 型相當于DeBaKey Ⅲ型。③鑒別真假腔，包括真假腔的大小、內(nèi)膜片形態(tài)、長度、走行，假腔內(nèi)有無血栓形成；④明確夾層內(nèi)膜破裂處位置、大小、是否為多發(fā)破裂口；⑤了解主動脈主要分支受累情況，以及有無并發(fā)癥。

2.4 診斷主動脈夾層影像檢查

2.4.1 主動脈X 線檢查：

該檢查對主動脈夾層診斷意義不大，主要表現(xiàn)包括以下：①縱隔或主動脈影增寬；②主動脈結(jié)明顯增大、升高；③鈣化內(nèi)移；④心影增大。

2.4.2 主動脈CT 平掃檢查：

①主動脈徑增寬（圖1）；②鈣化內(nèi)膜內(nèi)移；③壁內(nèi)高密度血腫；④低密度內(nèi)膜片有時能看得到（圖2）；⑤胸腔積液、心包積液等并發(fā)癥（圖3）。通過影像檢查方法對AD 進行及時的診斷、明確其分型，為臨床醫(yī)生選擇合理治療方法提供依據(jù)。

圖2 平掃：主動脈腔內(nèi)密度不均、內(nèi)膜片移位

圖3 平掃：主動脈夾層并發(fā)癥心包積液

2.4.3 主動脈CTA 檢查：

①AD 的CTA 直接表現(xiàn)為“雙腔”改變，CTA通過真假腔的大小和對比劑濃度可粗略判斷真腔和假腔。真腔往往一般較小，與未受累的正常主動脈腔相連，有時可見內(nèi)膜破裂處，而假腔一般較大，內(nèi)可見附壁血栓形成(圖4)，且真腔內(nèi)CT 對比劑濃度往往高于假腔；②低密度內(nèi)膜片：真假腔之間的主動脈壁內(nèi)膜結(jié)構(gòu)，內(nèi)膜片影是診斷AD 最重要依據(jù)[3]；③內(nèi)膜破口位置，大部分主動脈夾層位于升主動脈和主動脈弓降部，并位于真腔；④病變累及范圍，根據(jù)累及范圍判斷主動脈夾層分型；⑤能清楚顯示主動脈分支血管與真假腔關系，受累血管因受壓變窄或開口于假腔，相應供血器官灌注減低；⑥累及主動脈根部時、常伴有心包、縱隔和胸腔積液；⑦破裂時有心包積血等。

圖4 增強：清晰顯示內(nèi)膜片、雙腔結(jié)構(gòu)

2.4.4 主動脈DSA 檢查

過去DSA 是診斷主動脈夾層的金標準，但該檢查有創(chuàng)、操作復雜、并發(fā)癥多，且內(nèi)膜片、內(nèi)膜破口及主動脈雙腔顯示并不優(yōu)于CTA[4]，CTA 基本替代DSA 作為主動脈夾層術前診斷和評價的首選檢查[5]，通常用于主動脈夾層腔內(nèi)介入治療前的診斷，而不作為常規(guī)影像診斷檢查，DSA 檢查AD 主要表現(xiàn)包括：①內(nèi)膜破口位置，DSA 可見對比劑從真腔進入假腔；②內(nèi)膜片和主動脈“雙腔”結(jié)構(gòu)，DSA 可動態(tài)顯示真假腔的充盈情況，一般假腔顯影延遲，充盈和排空較真腔緩慢，真腔因受假腔壓迫而狹窄變形；③能清楚顯示主動脈主要分支血管受累情況；④主動脈瓣關閉不全時對比劑發(fā)生返流，同時能顯示冠脈起始部受累情況；⑤假腔對比劑外溢為假腔破裂或并發(fā)假性動脈瘤。

3 常用CTA 圖像后處理技術

3.1 容積重建技術（Volume Rendering,VR），

利用螺旋CT 容積掃描的所有體素數(shù)據(jù)，顯示出具有立體視覺效果的主動脈全景圖；其中對內(nèi)膜片顯示直觀性比較強。VR 具有很強的立體感。根據(jù)診斷要求，可以從任意角度旋轉(zhuǎn)觀察，同時，可去除鄰近不必要的組織和血管。它能完整的反映主動脈夾層累及范圍、內(nèi)膜片、主要分支血管情況，為臨床醫(yī)生提供一個直觀、逼真、清晰的圖像（圖5、6）。

3.2 最大密度投影（Maximum Intensity,MIP）

包括矢狀位、冠狀位及適當角度的斜位，它從不同方向投影血管的體積數(shù)據(jù)。MIP 經(jīng)后處理獲得的圖像與DSA 圖像相似，能夠真實反映主動脈夾層病變及累及范圍，能夠清晰顯示主動脈全程及動脈壁上鈣化情況（圖7、8），而MIP 在主動脈夾層中無法顯示內(nèi)膜破口及內(nèi)膜片結(jié)構(gòu)[6]，尤其在真假腔密度差異較小時,很難區(qū)分真假腔及內(nèi)膜片[7、8]。

3.3 多平面重建（Multi Planar Reormation,MPR）

主要顯示AD 不同斷層圖像，包括內(nèi)膜片形態(tài)、真假腔大小、受累部位、破裂處位置等從多個方位顯示血管情況[9]（圖9、10），還可準確測量破口的上下徑、破裂處距左鎖骨下動脈的距離等[10]，缺點是圖像整體感不強,特別是對血管扭曲部位顯示困難。

3.4 曲面重建技術（Curve Planar Reormation,CPR）

適用于迂曲血管病變的觀察，可以使彎曲的主動脈拉直,從而顯示主動脈全程，能夠很好的顯示被其他組織遮蓋的內(nèi)膜片形態(tài)、真假腔大小[11、12]。主動脈被拉直處理后,其長度和寬度就能被測出來,并最大限度顯示內(nèi)膜破口位置（圖11、12），該技術西藏地區(qū)目前AD 中應用較少。

圖1 平掃：主動脈直徑明顯增寬

4 小結(jié)

主動脈CTA 優(yōu)勢:主動脈CTA 是相對無創(chuàng)的檢查手段，檢查者一次屏氣能完成主動脈全程掃描，只需12～14 S，掃描后的圖像可以進行薄層重建，并能進行多種圖像后處理，全方位顯示主動脈全程影像；從不同方向觀察病變位置、大小、范圍以及與周圍結(jié)構(gòu)的毗鄰關系。CTA 能顯示DSA 不能顯示的主動脈壁內(nèi)血腫或假腔完全被血栓充填的患者。主動脈CTA 是目前臨床上診斷和明確有無AD的首選檢查方法。研究[13、14]表明CPR、MPR 對內(nèi)膜破裂處顯示率達90%以上，VR 顯示率僅23%左右，而MIP 不顯示破裂處，表明CPR、MPR 在顯示內(nèi)膜破口方面有優(yōu)勢；顯示真假腔及內(nèi)膜片方面MPR、CPR、VR 顯示率均在95%以上，而MIP 顯示率在70%左右。有研究表明主動脈夾層在進行三維重建過程中首選MPR 與VR 技術，MIP 可放棄不用[15]。而本文認為MIP 及VR 圖像可提供類似于DSA 的血管造影圖像，可作任意角度旋轉(zhuǎn)，可多方位觀察，不應舍棄。AD 診斷需要有效結(jié)合CTA 后處理各技術，即2D3D 配準方法來提高病變的顯示率及準確性。

圖5.VR 圖：DeBaKey I 型，破口位于主動脈根部，向下累及雙側(cè)髂總動脈分叉處

圖6.VR 圖：DeBaKey III 型，破口位于左鎖骨以遠端，向下累及右側(cè)髂總動脈

圖7、8.MIP 圖：可清晰顯示動脈夾層真假腔（真腔密度較高）、壁上鈣化灶，分支均由真腔發(fā)出，內(nèi)膜破口無法觀

圖9、10MPR 圖：多方位清晰顯示內(nèi)膜破口位置察

圖11、12CPR：最大限度拉直迂曲的主動脈，可清晰顯示內(nèi)膜破口、雙腔結(jié)構(gòu)