图像校正技术在急重症患者脑血管CTA图像后处理中的应用价值研究

黎学兵 李小军 陈钇地 胡春阳 向辉华*

随着多层螺旋CT(multislice spiral CT，MSCT)的飞速发展，CT血管成像技术(CT angiography，CTA)对血管性疾病的诊断价值越来越重要，已经成为诊断血管性疾病的首选检查方法[1-2]。CTA的成像质量受到许多因素的影响，图像后处理质量直接影响其诊断价值。脑血管CTA图像后处理的核心是血管提取与骨骼去除，其技术包括减影去骨技术[3]和计算机自动去骨技术[4]。目前研究认为，减影去骨技术的去骨效果明显优于计算机自动去骨技术，但对于配合欠佳不能控制自主运动的急重症患者，因体位前后发生偏差而不能进行减影去骨[5]。由于患者病情的紧急性和特殊性，因此很难要求其进行重复检查来获得满意的图像质量。为此，本研究通过采用不同的图像后处理技术对原始薄层图像进行校正，再进行计算机自动去骨的方法，探讨图像校正技术在急重症患者脑血管CTA图像后处理中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取2019年1-7月在湖北民族大学附属民大医院接受脑血管CTA检查的34例检查过程中配合欠佳的急重症患者，其中男性21例，女性13例；年龄28～91岁，平均年龄(60±12.58)岁；临床诊断为急性自发性蛛网膜下腔出血10例，自发性颅内出血5例，脑挫裂伤11例，急性脑梗死8例。本研究经医院伦理委员会批准，所有患者均知情同意，并签署知情同意书。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准：①临床诊断或疑似脑血管性疾病需要进行脑血管CTA检查的患者；②CTA检查过程中难以配合、不能处于标准体位或不能很好控制自主运动的患者。

(2)排除标准：①在检查过程中可以处于标准体位；②明确提供碘对比剂过敏病史；③妊娠期妇女；④家属不同意行CTA检查的患者。

1.3 仪器设备

采用Definition AS+型128层螺旋CT(德国SIEMENS公司)。

1.4 原始数据采集

利用Definition AS+型128层螺旋CT进行容积采集，扫描范围包括第一颈椎至颅顶，从足至头方向扫描。①扫描参数：管电压为120 kV，管电流采用4D-dose技术自动获取，准直器宽度为4 mm，螺距因子为1.2，旋转速0.5 s；②薄层图像重建参数：层厚0.6 mm，层间距0.4 mm，视野为220 mm×220 mm；③对比剂注射方案：应用非离子碘对比剂(碘海醇30 g：100 ml)采用双筒单流注射方式经上肢静脉注射，注射速率为5.0 ml/s，总量65 ml，其后用同样的流速推注生理盐水35 ml。扫描时机通过团注对比剂峰值试验，触发平面置于第三颈椎平面，阈值120 HU触发扫描。

1.5 图像后处理

数据采集完成后，将所有患者的薄层图像传入Difination AS+型128层CT的后处理工作站，分别采用直接去骨、角度纠正和图像标准校正3种去骨方法进行图像后处理，并依据图像后处理方法的不同将其分为对照组、角度纠正组和图像标准校正组。

(1)对照组：直接采用原始薄层图像进行计算机自动去骨，不作任何特殊处理。

(2)角度纠正组：将原始薄层图像调入CT图像浏览界面，根据患者头部的偏移情况进行角度旋转，尽量恢复至解剖体位，然后重新保存图像。

(3)图像标准校正组：将原始薄层图像调入CT图像后处理界面，按照标准解剖体位通过径线进行校正，然后在标准矢状面图像上重新进行横断面重组，层厚、层间距和视野保持不变。

将处理完成后的薄层图像分别在联影图像后处理工作站(上海联影医疗科技有限公司)上进行血管计算机自动去骨，对去骨后的CTA图像进行的后处理包括最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)和容积再现(volume rendering，VR)。

1.6 评价指标分析

评价指标分析包括有无骨组织残余、有无血管残缺及是否影响诊断。图像质量评价标准为：①4分，VR与MIP像显示清晰，无骨组织残余，血管连续，边缘光整；②3分，VR与MIP像显示清晰，无明显的骨组织残余，血管连续，边缘欠光整；③2分，VR与MIP像显示较清晰，有少许骨组织残余，血管连续，边缘粗糙有缺损，动脉瘤瘤体有缺失，影响诊断；④1分，VR与MIP像有大量骨组织残余无法诊断，或血管有明显的缺损无法诊断。取平均分作为最终评分，并在去骨操作的同时进行去骨所用时间的统计。

薄层图像角度纠正与标准校正由一名主管技师负责，图像分析及质量评分由两名脑血管CTA诊断经验超过5年的高年资诊断医生完成，两位评分意见不统一时，商量后共同决定。

1.7 统计学方法

采用SPSS22.0统计学软件进行统计学分析。所有数据采用Shapiro-Wilk进行正态分布检验，计量资料用平均数±标准差()表示，分类变量用频数表示。采用方差分析比较3种去骨方法的用时和效果评分的差异，采用最小显著性差异(least-significant difference，LSD)法进行两两比较，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组图像后处理方法去骨用时与去骨效果评分比较

经方差齐性检验，三组去骨用时和效果评分数据满足正态分布，三组图像后处理方法的去骨用时和效果评分整体间比较，差异有统计学意义(F=31.95，F=15.38；P＜0.05)，见表1。

表1 34例患者三组图像后处理方法的去骨用时与去骨效果评分比较()

表1 34例患者三组图像后处理方法的去骨用时与去骨效果评分比较()

表2 34例患者三组图像后处理方法的去骨用时与去骨效果评分两两比较()

表2 34例患者三组图像后处理方法的去骨用时与去骨效果评分两两比较()

注：表中*为对照组与角度纠正组比较；△为对照组与图像标准校正组比较；☆为角度纠正组与图像标准校正组比较

2.2 采用LSD法进行三组间的两两比较

三组的去骨用时组间的两两比较中，对照组与角度纠正组之间差异无统计学意义(t=1.95，P＞0.05)；对照组与图像标准校正组之间差异有统计学意义(t=7.69，P＜0.05)；角度纠正组与图像标准校正组之间有显著性差异(t=5.74，P＜0.05)。三组的效果评分组间的两两比较中，对照组与图像角度纠正组之间差异有统计学意义(t=-2.86，P＜0.05)；对照组与图像标准校正组之间差异有统计学意义(t=-5.55，P＜0.001)，角度纠正组与图像标准校正组之间有显著性差异(t=-2.69，P＜0.05)，见表2。

2.3 三组图像质量评价

三组的图像质量评价中角度纠正组与标准校正组之间有显著性差异，图像标准校正组VR和MIP图像质量评分最高，见图1、图2和图3。

图1 对照组VR和MIP图像

图2 角度纠正组VR和MIP图像

3 讨论

图3 图像标准校正组VR和MIP图像

随着我国人口老龄化及人们生活方式的改变，脑血管病变已成为我国死亡原因排名第二的病因[6]。在脑血管疾病的诊断中，CTA、磁共振血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)和数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)各有其优点和不足[7]。MRA成像速度较慢，对患者配合的要求极高，不适宜急重症患者的检查[8]。DSA一直是血管性疾病诊断的“金标准”，但其操作复杂、有创且检查费用昂贵，一般用于治疗血管疾病的手段或血管性疾病的最终确诊，不作为疾病的筛查和常规诊断的常用技术[9-10]。CTA可以快速成像、三维多方位显示血管其诊断价值逐渐提高，可以满足临床各类患者脑血管检查的需求，已经成为血管性疾病最常用的检查手段，尤其是急重症患者脑血管检查的首选检查方法[11-12]。

随着MSCT的快速发展，脑血管CTA技术也得到了不断的革新与进步，其辐射剂量、对比剂用量都不断降低，在满足临床诊断需求的前提下降低了患者的损伤与风险。图像后处理技术的发展也促进了诊断价值的提高，后处理图像的高质量确保了CTA的诊断高价值[12]。

近年来，在脑血管CTA图像后处理的研究中，以减影去骨技术为代表的骨骼去除技术极大提高了脑血管CTA图像后处理的速度和质量。减影去骨技术与DSA技术基本一致，对头部进行平扫后保持扫描参数及位置不变后行增强扫描，将两次获得的数据输入工作站上进行减影，采用动脉期图像减去平扫期图像，将增强前后的两组数据求差值，将骨骼信息(吸收系数不变)减掉，从而获得血管信息(吸收系数改变)的数据，将获得的上述图像，行血管三维重建，将头部血管显示完整，获得与DSA接近的效果，其能很好的去除骨结构、钙化斑块以及支架，很好的显示小动脉瘤，得到的三维图像可与DSA媲美[13]。通常认为，减影去骨技术的去骨效果明显优于计算机自动去骨技术，其已经成为脑血管CTA图像后处理的首选去骨方法[14-15]。

临床中，当患者配合欠佳出现体位移动的情况，使其减影去骨技术无法进行，只能采用计算机自动去骨技术。在本研究的34例患者中，仅有8例患者减影去骨成功，且效果好坏不一。但自动去骨软件存在诸多弊端，受扫描部分、重建阈值、造影剂浓度等多种因素影响，常常导致去骨不全，与骨骼、钙化紧贴的血管容易被去掉，从而造成血管被误去除和血管边缘粗糙缺损，图像质量往往达不到诊断要求，如何提高其质量成为难点。

本研究采用不同的脑血管CTA后处理技术，首先对原始图像进行校正，然后再进行自动去骨后处理。过程中，分别对原始图像进行角度纠正与标准校正。角度纠正技术是一种简单的图像几何方位调整的方法，在以往的设备中只能对图像进行90°、180°和270°的旋转。随着脑血管CTA后处理技术的发展，目前许多设备都已经支持任意角度的图像旋转，这给图像处理带来了很大的便利。但其缺点是只能纠正患者在左右方向上的偏移，而不能矫正上下方向的移动。图像标准校正的基础与实质是图像重组。图像重组是基于横断面图像数据重新构建图像的处理方法，最常用的是多平面重组(multi-planar reconstruction，MPR)。MPR是指把扫描重建后以像素为单位的二维横断面图像，重组成以体素为单位的三维数据，再以冠状面、矢状面、横断面或斜面截取三维数据，得到重组的二维图像的方法。在本研究中，利用原本体位不正的横断面图像重组三维数据，然后经过标准径线校正获得标准冠状面和矢状面，再以标准矢状面作为参考平面截取三维数据获得新的标准横断面图像，即图像标准校正技术。两种方法的目的均期望校正患者的体位不正，以使图像更适宜处理软件的标准去骨模型，达到更好的去骨效果。本研究结果表明，角度纠正技术与图像标准校正技术均可以提高去骨质量，且图像标准校正技术优于角度纠正技术。

4 结论

临床诊断中，对于检查中不能很好配合的特殊患者，在脑血管CTA图像后处理过程中，对薄层图像进行角度纠正或者标准校正后再进行计算机自动去骨处理，均有助于提高后处理图像质量，而图像标准校正技术相较于角度纠正技术对图像质量提高更加明显，具有较好的临床实用价值。