心血管CT成像
不同于超声心动图的单一切面成像技术,心血管多层螺旋CT具有任意方位、任意切面成像及多种重建方式等优点。并且与传统CT比较,心血管CT(一般为64排及以上机型)还具有以下几个方面的优点:z轴分辨率高、成像速度快及容积扫描等。
其中z轴分辨率的提高,对于心血管CT的图像质量改进具有关键性的影响。单层CT的z轴分辨率最高只有1mm,远远低于XY平面(常规CT断面)的分辨率;而心血管CT图像的像素是真正的等性像素(等性体素),其在x、y、z三个方向上的分辨率几乎相等,z轴分辨率最高可达0.3mm。这种等性体素对提高图像的三维显示能力是至关重要的;同时较快的成像速度(即较高的时间分辨率)是运动器官(尤其是不断跳动的心脏)获得理想的成像效果的保证。
临床常用的三维重建技术
包括:①容积再现(volume rendering,VR);②最大密度投影(maximum intensity projection,MIP);③多层面重组(multi-planner reconstruction,MPR)、多层面容积重组(multi-planner volume reconstruction,MPVR)及曲面重组(curved planner reconstruction,CPR);④CT仿真内镜(CT virtual endoscopy,CTVE)。
(1)容积再现法(VR):
容积再现法是一种能生成极其直观真实图像的三维重建法,操作者可以根据想要显示的组织或器官,剔除不需要显示的部分,从而重建出想要的组织或器官的三维图像,并且可以对多个物体、器官或组织指定不同的伪彩色,以更加直观的方式展现三维物体的各个方面(图2-2-1-1)。
图2-2-1-1 心脏VR图(加伪彩),通过伪彩技术,将左右心室、左右心房及主动脉标记成不同的颜色,直观、立体显示心脏的大小、形态及冠状动脉起源、走行
(2)最大密度投影法(MIP):
最大密度投影法的规则简单、实用。针对三维体元数据,沿着x方向或者y、z轴方向进行投影,每条投影线经过的所有体元值取最大的一个作为结果的像素值,这样得到的图像称为最大密度投影图像。之所以取最大值,是因为通常扫描时注射对比剂使目标器官增强,其密度高于周围组织。一幅最大密度投影图像是从全部三维体元数据提取出来的,不会遗漏被增强器官的高密度部分,特别适用于认识器官形态的全貌。但由于是投影图像,前后影像是重叠关系,密度特别高的组织(如骨骼)会完全遮挡其他组织,所以在选择投影方向时应注意避开它们,或手工把它们选出并屏蔽掉(图2-2-1-2)。
图2-2-1-2 心脏MIP图,剔除含造影剂的心房、心室,高密度的胸骨、肋骨及胸椎,整体再现含高密度造影剂的冠状动脉走行
(3)多平面重组法(MPR):
单排CT扫描的缺点之一是只能按有限的几个角度进行横断面扫描。从诊断要求,横断面并不总是最佳方案,很多时候医师希望沿着器官的长轴做一组断面,或者沿着血管弯曲的走行方向去截取。MDCT多层面重组满足了这一要求,补偿了以往单排CT只提供横断面的缺憾。多平面重组是交互式容积观察的延续。让三维体元数据分别绕x、y、z轴旋转任意角度,再移动三个平面截取,或者用斜面截取,实现了用任意角度的平面截取三维空间。可以任意规定层厚,令层厚范围内的体元值平均,得到新断层的像素值,这就是多平面重组(图2-2-1-3)。
图2-2-1-3 斜矢状位MPR图,根据观察的需要显示主动脉全程,主动脉管壁可见多发点状钙化斑块
在交互式容积观察的基础上,让三维体元数据分别绕x、y、z轴旋转合适的角度后,操作者可以在冠状面或矢状面、横断面上画任意的曲线,此曲线所确定的柱面截得的一副二维图像,就是曲面重组(CPR)。它实现了用任意柱面从任意方向截取体元数据,对于弯曲的器官(如血管),用平面重组法往往无法在一副图像里显示足够大的范围,而曲面重组常会令人满意。我们可以顺着血管轴线,通过曲面截取它,得到的效果好比把血管沿轴线方向展平(图2-2-1-4)。
图2-2-1-4 冠状动脉CPR图,沿前降支轴线重组前降支,可沿轴线360°观察血管壁及管腔狭窄情况
(4)CT仿真内镜(CTVE):
CT仿真内镜技术在容积再现时使用了透视算法,使三维物体看上去有近大远小的立体效果,操作者可以“飞进”物体的腔内,如同使用内镜。此方法交互式应用的实时性尚不尽如人意,所以一般采用预先规定路线,计算并保存图像,然后再连续演示(图2-2-1-5)。
图2-2-1-5 气管CTVE图,自头向足位于气管腔内模拟内镜观察管腔内壁及管腔狭窄情况
临床常用的重建体位
除了常规CT的人体横断位、冠状位及矢状位重建外(图2-2-2-1~2-2-2-3,人体三个体位),心血管CT多采用类似于超声心动图的切面体位,即以心脏为参照物进行重建,包括:心脏短轴位、垂直于室间隔的心脏长轴位及平行于室间隔的心脏长轴位三个重建体位(图2-2-2-4~2-2-2-6)。通过此三种体位,能直接、直观地显示心脏的解剖结构特征。
图2-2-2-1 横断位
图2-2-2-2 冠状位
图2-2-2-3 矢状位
图2-2-2-4 垂直于室间隔的心脏长轴位
图2-2-2-5 心脏短轴位
图2-2-2-6 平行于室间隔的侧心脏长轴位