MIP、MPR及VRT计算机图像后处理技术对肺动脉栓塞诊断的应用研究*

盛 蕾，王 霞，李 敏

(1.青岛大学医学院，山东 青岛 266021; 2.泰山医学院附属泰山医院影像部，山东 泰安 271000)

肺栓塞(pulmonary embolism，PE)，是以各种栓子阻塞肺动脉系统为其发病原因的一组疾病或临床综合征的总称，其中90%以上的栓子是血栓。国外研究者发现每年有50万人发生急性肺动脉栓塞。其死亡率高达30%[1]。患者的临床症状、体征和实验室检查均无特异性，仅约50%的患者生前得到了正确诊断。因此，肺动脉栓塞的早期诊断与治疗对患者的预后非常重要[2]。一直以来，肺动脉血管造影数字减影技术(DSA)被公认为是诊断PE的“金标准”，但病人创伤相对较大，死亡率为0.5%[1]。有研究表明肺灌注/通气显像研究中，它对肺动脉栓塞病人及其肺段栓塞检出率均低于螺旋CT增强扫描[4]。多层螺旋 CT肺动脉造影是一种无创的检查技术，已广泛应用于临床，在欧洲多个国家已成为 PE主要的检查技术[5]。但在关于大量图像后处理数据的处理方面出现新的困难，需要解决MSCT巨大数据带来的存储系统和影像分析的问题。采用图像重建及计算机辅助诊断(CAD)有助于处理大量图像。

多层螺旋CT计算机图像后处理技术主要有最大密度投影(Maximum intensity projection， MIP)、多平面重组(Multi-planar reconstructions，MPR)及容积重组技术(Volume rendering technique，VRT)。

已有文献比较了不同重建厚度的MPR图像对于肺动脉栓子的显示。MIP图像，国内少见报道[6]。通过比较16层螺旋CT肺动脉造影的不同层厚的MIP图像，发现 MIP在一幅图像中可显示比薄层扫描更长的血管段，与DSA肺动脉血管造影类似，同时与其他的图像后处理技术MPR、CMIP及VRT技术比较，进行研究讨论，以期进一步提高对肺栓塞的诊断水平。

1 资料与方法

1.1病例资料

使用16层螺旋CT扫描机(SOMATOM sensation 16)对临床拟诊肺栓塞的42例患者行前瞻性研究，其中诊断肺栓塞32例，肺炎5例，肺癌2例，未见异常3例。32例患者中，男17例，女15例。年龄21～75岁，平均53 岁。临床表现：胸闷19例，呼吸困难、憋喘7例，咳嗽、咯痰5例，咯血4例，胸疼9例，发作性晕厥1例。病史1天至2个月不等。

1.2 设备参数

采用西门子公司SOMATOM Sensation 16层螺旋CT机进行扫描，采用Syngo工作站进行图像后处理。扫描条件为：探测器16×0. 75 mm， 重建层厚0.75 mm，重建间隔0.3～0.5 mm 螺距125，矩阵512×512，120 kV，180 mA。

1.3 扫描

患者取仰卧位， 我们采用自膈上2 cm向上扫描至主动脉弓水平。因为正常呼吸时肺底动度最大，少数病人1次屏气时间较短，故从下向上(足侧向头侧)扫描，可明显减少呼吸产生的运动伪影，扫描范围自肺尖至膈上水平，一次屏气状态下从头侧向足侧扫描。使用非离子对比剂碘普胺100 ml(300 mgI/ml)，高压注射器经肘静脉注入，注射流率3 5 ml/s， 然后采用监测肺动脉主干CT值触发扫描，触发阈值110 Hu。一般延迟25 s开始扫描。

1.4 图像后处理方法、步骤

将16层CT扫描获得的容积原始数据另行重建获取薄层轴面图像数据(层厚0.75 mm，重建间隔0.75 mm)。采用胸部CTA模式，kernel采用30 Bf smooth 和60 Bf模式，重建完毕备血管成像用。

MPR重建：将数据输入工作站3D界面中，先用MPR重建出常规的横断面图像，层厚为2 mm， 任意调整方向，以最佳观察血管为宜。

MIP重建：先用MIP重建出常规的轴位扫描方式的横断面图像；分别重建出图像层厚为1 mm 、 2 mm、 5 mm 、10 mm MIP图像。并根据血管走行进行曲面MIP重组。

VRT重组：采用整体层厚VRT显示，以黑白模式为佳，尽可能去除心脏及胸壁骨骼组织，仅留肺血管。

1.5 评价方法

图像分析在副操作台进行， 患者检查后获得的影像图像分为2组，A组：每位病人利用原始数据分别行0.75 mm薄层重建图像组。B组：层厚分别为1 mm组，2 mm组，5 mm组，10 mm组MIP， 2 mm组MPR及VRT重建图像，为了避免一种检查方法对另一种检查方法的暗示和误导，2位主治医师在不知病人的姓名和年龄的情况下，一起观察B组图像。2位有经验的专家(主任医师)一起观察A组及B组图像，以本组结果为标准。

分别取三种不同的灰阶，一为肺窗(窗宽1500 HU、窗位-600 HU)，目的观察肺实质；二为纵隔窗(窗宽360 HU、窗位40 HU)，目的是观察肺循环血管及纵隔结构；三为血管窗，根据每例患者主肺动脉强化程度的不同，调节不同的灰阶至栓子显示最清晰。图像分析列表记录：肺动脉内充盈缺损的部位、栓塞动脉的数量、是否合并肺梗死及其他病变等。肺栓塞的直接征象为肺动脉内完全或部分充盈缺损， 间接征象为栓塞的肺动脉扩张、马赛克灌注(图1-2)、肺梗死和胸腔积液。

图1 肺窗示：左肺上叶见马赛克灌注

图2 纵隔窗示：双肺动脉主干均见栓子

临床诊断标准：将典型的临床表现、血气分析、血浆D-二聚体检查、心动超声检查、下肢静脉超声检查、肺灌注/通气显像、经MSCTPA随诊复查结果中4项以上(含4项)阳性者。

依据此标准，本组42例疑诊，32例均为临床确诊病例。检出的栓子数以两位有经验的专家(主任医师)为本组结果的标准，共计栓子数91支，两两比较用四格表的卡方检验，统计学分析在SPSS for windows14.0软件上进行。应用卡方(χ2)四格表精确检验法检验PE在上述各组中的发生率不同。P≤0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

结果见表1、2、3。 32例患者血管窗与纵隔窗各显示肺动脉栓塞91支，其中左或右主肺动脉11支、肺叶动脉29支、肺段动脉29支、肺亚段动脉22支。肺栓塞合并肺梗死2例、胸腔积液8例、肺炎28例、心包积液6例。对于肺动脉主干及各叶肺动脉栓塞，6组图像检出结果无明显差异。对于肺段及亚段肺动脉栓塞的检出，1 mm MIP、2 mm MIP、2 mm MPR组检出率明显高于5 mm、10 mm MIP组及VRT组。对于对于肺段及亚段肺动脉栓塞的检出，2 mm MIP组与1 mm MIP、2 mm MPR组在统计学上没有显著差异。2 mm MIP组与5 mm、10 mm MIP及VRT组在统计学上有显著差异。

表1 不同后处理技术对于40个肺动脉主干及肺叶动脉栓子数的检出

表2 不同后处理技术对于29支肺段动脉，22支肺亚段动脉栓子数的检出

表3 2 mm MIP组与各组图像卡方检验

3 讨 论

图像后处理的主要目的是提高诊断准确率及图像质量，其技术主要包括2 方面:不同层厚的横断图像重建和三维图像后处理如MPR、MIP、VRT等。

作为金标准的插管法肺动脉血管造影，在 Stein 等[7]研究中，观察者对亚段栓塞的一致性为66%、叶动脉为98%、段动脉为90%，这表明肺动脉血管造影对亚段动脉栓塞的诊断亦有困难。Baile等[8]对螺旋 CT与肺动脉血管造影诊断亚段级 PE 进行对比，结果显示两者对小栓子的诊断无显著差异，支持将螺旋 CT作为首选诊断 PE。Schoepf等[11]评价了MSCT的不同重建层厚对显示亚段肺动脉栓子的影响， 0.75 mm间隔重建比2 mm和3 mm间隔重建分别能增加亚段肺动脉栓子显示率的14%和40%，特别是斜位重建更有优势。

已有文献比较了不同重建厚度的MPR图像对于肺动脉栓子的显示。MIP图像，国内外少见报道。通过比较16层螺旋CT肺动脉造影的不同层厚的MIP图像，发现 MIP在一幅图像中可显示比薄层扫描更长的血管段，对于血管和栓子的显示具有无可比拟的优点，与DSA肺动脉血管造影类似。本研究采用5 mm层厚第 1 次重建，纵隔窗快速观察肺动脉有无栓子，因为薄层横断图像不仅用于三维图像后处理，在显示细小肺动脉及动脉内血栓、评价肺动脉狭窄程度等方面均优于其它重建图像，薄层横断图像是提高肺动脉栓塞诊断准确率的前提。所以，我们用0.75 mm 层厚精细观察细小肺动脉及动脉内血栓，并以此组为金标准。但是，实际工作起来，在关于大量图像后处理数据的处理方面出现新的困难，需要解决MSCT巨大数据带来的存储系统和影像分析的问题。庞大的信息不但增加医生工作量，而且浪费胶片。我们要选择最佳层厚，既能显示肺动脉内的小栓子，又能节省胶片，减轻医生工作量，更好为病人服务。

MIP 2 mm层厚与MIP 1 mm层厚的横轴位图像相比，对于肺叶、段、亚段动脉内栓子的检出，两组图像无统计学差别。快速浏览方式追踪肺动脉分支时，能增强诊断者的信心，其主要原因是提高了Z轴空间分辨力。而且我们发现这两组图像对于栓子的范围显示基本一致。

MIP 2 mm层厚与MPR 2 mm层厚的横轴位图像相比，国内有文献报道两者相类似，选择一项即可[9]。但我们发现对于肺动脉分叉处和水平走行的血管(如中叶和舌段肺动脉)，2 mm以下薄层横轴位MPR图像易出现假阳性和假阴性，显示不够确切。Schoepf等[10]认为必须结合冠、矢状位重建。但是我们认为2 mm或以上较厚的横轴位MIP图像，不必结合冠、矢状位，横轴位即可显示较长血管段，能明确显示其内小栓子，可增强诊断者的信心。(图3-4)

MIP 2 mm层厚与MIP 5 mm层厚的横轴位图像相比，图像随着厚度增加即部分容积效应的增加，肺动脉栓子的显示率降低，栓子范围变小。5 mm MIP可显示段以上肺动脉及腔内栓子，但是显示栓子的体积比2 mm要小，对亚段以下肺动脉内栓子易漏诊。(图5-7)

MIP 10 mm层厚可以整体观察肺动脉的各级分支的形态，但对动脉细节的显示不如薄层MIP，且容易漏诊较小血栓及细小肺动脉内栓子。沿肺动脉及栓子长轴重建的 cMIP 图像，可更全面地观察肺动脉管腔和栓子形态，更准确地评价肺动脉管腔狭窄程度。(图8-9)

MPR 图像与 MIP 图像相类似，可多角度观察肺动脉形态及腔内血栓，并且可评价肺动脉管壁及栓子的密度，但是其显示血管图像不如MIP直观，对于肺动脉分叉处和水平走行的血管(如中叶和舌段肺动脉)，易出现假阳性和假阴性，诊断信心不足，必须结合冠、矢状位重建。

图3 2 mm MPR

图4 2 mm MIP显示左肺上叶舌段动脉内见小栓子，较2 mm MPR显示直观，呈双轨征改变，白箭头示

图5 2 mm MIP左上尖后段肺动脉见小栓子

图6 5 mm MIP

图7 10 mm MIP，与图5同一病人，5mm MIP及10mm MIP小栓子均显示不清

图8 2 mm CMIP

图9 10 mm CMIP，右下叶肺动脉栓子，血管段显示更长，较直观，但因容积效应，栓子范围较小

VRT图像空间立体感强，对血管能提供三维立体图像，解剖结构清晰，便于临床医生接受，但是由于容积重建，双肺动脉主干动脉由于外周血管的重叠不易观察，细节显示不清，对于肺动脉内小栓子易漏诊。

总之， 2 mm层厚MIP重建图像能明显提高段、亚段肺动脉栓子的显示率，又能减少图像数目，有重要的应用价值。多层螺旋 CT肺动脉造影是诊断肺动脉栓塞迅速、有效、无创伤的首选诊断方法，可为临床医生的治疗方案提供指导意义。

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