CT三维重建

脑血管畸形,武汉大学中南医院影像中心 廖美焱,脑血管畸形分类,1、CNS血管畸形与其他部位血管畸形不同2、分类：病理形态+胚胎发生+生物学行为+临床特征,Mulliken分类（1982）,1、临床生物学+病理+胚胎学；简单、确切2、分类；血管瘤：发生、发展和退化过程 血管畸形：静脉型（海面状血管畸形、静脉畸形） 淋巴管型（淋巴管瘤、囊性水肿） 毛细血管型 动静脉型（动静脉畸形、动静脉瘘） 混合型3、不足：海面状血管畸形及静脉畸形形态学及生物学不同 没有动脉型血管畸形一类 淋巴管型畸形不见于CNS,Russell分类,1、病理解剖为基础，20年沿用2、分类：动静脉畸形 毛细血管畸形（毛细血管扩张症） 静脉型畸形 海面状畸形 混合型3、不足：未包含生物学行为、无动脉型畸形、静脉型与海面型区别不清,Challa分类,1、形态学+病因学+发病部位2、分类：脑和脊髓实质 A 动静脉畸形 B和C 静脉血管瘤和静脉扩张 D 毛细血管扩张症 E 海面状血管瘤 F 混合型：毛细血管型+海面型，海面型+静脉型软脑膜 A 动静脉畸形 B和C 静脉血管瘤和静脉扩张硬脑膜 A 动静脉畸形 B和C 静脉血管瘤和静脉扩张Galen静脉畸形 A 原发性 B 继发性,分类,血管畸形为CNS或全身性综合症的部分表现 A 斑痣性错构瘤病（特别是Sturge-Weber综合症） B 遗传性出血性毛细血管扩张症（Rendau-Osler-Weber综合症） C Foix-Alajounine血管发育不良性髓软化症 D Wyburn-Mason综合症 E 家族性脑-肝-肾海面状血管瘤 类似血管畸形的获得性血管疾病 A 辐射所致脑白质病变 B 继发静脉窦阻塞的脑部病变,Chaloupka分类,增生性血管畸形 血管瘤非增生性血管畸形 毛细血管型畸形（毛细血管扩张症） 静脉型畸形（静脉发育畸形） 海绵型畸形（海绵状血管瘤） 动脉型畸形（无动静脉分流） 先天性血管发育不良 颅内动脉瘤,Chaloupka分类,动静脉分流型畸形 典型的脑（软脑膜）动静脉畸形 软脑膜动静脉瘘 颈动脉海绵窦瘘 硬脑膜动静脉窦瘘（硬脑膜动静脉畸形） Galen动静脉畸形（Galen动静脉瘘） 混合型畸形 静脉-海绵型畸形 动静脉型-静脉型畸形 海绵型-动静脉畸形 综合征型CNS血管畸形 （特殊类别）,血管畸形诊断检查方法,1、DSA、CT、MR ，有其优缺点。2、DSA是最可靠的方法，可以直接显示异常血管、供血动脉与引流静脉之间的关系，但是创伤性检查，并有一定危险性，严重的可导致死亡。3、CT 缺乏特征性，显示病灶的继发性改变，例如钙化、出血、脑梗塞、萎缩及软化等较好，对异常供血动脉及引流静脉不能显示。增强CT显示畸形的血管，有不同程度的创伤，少数可能出现过敏反应，有一定的危险性。,MR在血管畸形诊断中应用,4、MRA 无创伤性检查，特别对有出血倾向，肝、肾功能不全，碘造影剂过敏的病人，是最理想最安全的检查方法。5、MRA 显示血管畸形的供血动脉、畸形血管团的大小和范围、引流静脉的类型和引流部位等。6、MRI 与MRA 结合更能够清晰显示脑血管畸形的解剖结构和病理变化。7、动静脉畸形、动静脉瘘、静脉瘤和静脉曲张适合MRA 检查。海绵状血管瘤无明显增粗的供血动脉和引流静脉，瘤内血流极其缓慢，仅能在常规MRI 中显示。毛细血管扩张症MRI 和MRA 均不能显示。常规MRI 检查根据血管畸形所致的流空现象，可以显示隐匿性血管畸形。,MR在血管畸形诊断中应用,8、MRA ( TOF) 和( PC) 两种技术、二维(2D) 和三维(3D) 图像重建，3D - TOF 的图像分辨率较高，对血管的搏动敏感性较差，对供血动脉较粗、血流速度快。而复杂血管，例如动静脉畸形的检查较为理想；3D - PC 技术，特别在血管畸形有明显出血的时候为最佳检查方法。但是3D - PC 因需反复预测最佳血液流速，成像时间长，临床应用较少。9、Gd - DTPA 造影剂增强扫描，在显示畸形血管细小供血动脉和引流静脉方面可获得较满意的结果。,MR在血管畸形诊断中应用,CT三维重建,武汉大学中南医院影像中心 廖美焱,原理,三维重建是将CT得到的二维灰阶数据经计算机处理，得到X、Y、Z三维灰阶数据，并显示具有真实感的三维解剖结构，称为三维重建术。 CT容积扫描数据X、Y轴分辨率高，Z轴分辨率低。 三维重建必须在相邻层面间插入假想层面，使Z轴方向与X、Y轴方向等间隔，形成三维立方的体元（Voxel），插入的像素值用插值法计算得出（常用线性插值）。每个体元可以从10243071HU。这样可完成三维重建方式，得出在二维屏幕上表达三维结构。,三维重建方式,1、多平面或曲面重组法（Multiple or Curved Plannar Format, MPR or CPR） 2、最大密度投影法（Maximum Intensity Projection, MIP） 3、表面阴影显示法（Shaded Surface Display, SSD） 4、容积重建法（Volume Rendering, VR） 5、仿真内窥镜 （Virtual endoscopy, VE） 6、最小密度投影法（Minimum Intensity Projection, MinIP）,MPR or CPR,让三维体元数据分别绕X、Y、Z轴旋转任意角度，再用任意平面截取，或划一曲面线，以曲面线所确定的柱面来截取新层面，构成多平面重组或曲面重组。 优点：能以任何方位、角度、层厚、层数自由重组新的断面图像；重组图像可反映X线衰减值的差异，当血管显示不清尤其有价值；操作方便。 缺点：CPR与操作者经验有重要关系，如不准确则影响图像真实性；物体形态复杂时难以一幅图像表达。,MPR（冠位、矢位、轴位及斜位）,CPR,MIP,三维体元数据沿给定的任意方向进行投影，每条投射线经过的所有体元取其遇到的最大值，得到投影图像。不存在阈值，信息较SSD丢失少，能描绘X线衰减值的差异。 优点：一幅图像可以概括整体立体空间的灰阶信息；是完全客观的投影，对高密度物体不会遗漏，如钙化灶。 缺点：投影物体前后重叠导致空间关系不明；图像噪声大。,MIP,SSD,预先确定观察对象阈值，高于该阈值的像素都作为等密度处理，全白或全黑，计算机将其塑形为三维结构，在光照模型的基础上显示物体表面加阴影的效果。 用于空间结构复杂的解剖结构显示，可采用多个阈值水平做SSD，并用伪彩色显示出来，可使不同结构、不同X线衰减值分割开来。 优点：直观，增强真实感，展示完整立体形态；具有良好的人机交互操作，平移、放大、旋转，假想光源可设定在任意位置、强度，可指定物体的表面粗糙度和高光度，更富有立体感和真实感。 缺点：影响因素多，CT采像参数、造影剂、重建阈值的选择均影响SSD重建效果；细微结构显示不佳；如细微骨折不易显示，小血管易产生狭窄、梗阻假象，轻-中度狭窄不易鉴别。,SSD,VR,给不同CT值指定不同的颜色和透明度，则三维体元阵列视为半透明的，假想投射光线以任意给定的角度穿过它，受到经过的体元作用，通过观察平面得到图像。 优点：丢失信息最少，立体感强。 缺点：操作选择适宜的CT值分类重要，需要人机交互动态进行；运算量大，需要大容量计算机。,VR,肺结节容积测量（间隔15d）（VR及容积雕刻）,肺结节容积测量(间隔75d、103d复查)（MPR、VR容积雕刻）,VE,为一种非侵入性医学成像技术，为虚拟-真实技术在3DCT上的应用，由于CT容积采集技术的发展和计算机图像硬件及软件的进展使VE得以实现，人体某一部位自影像诊断资料中得到一组3D数据，在计算机上重建空腔脏器内表面的立体图像，利用导航内视技术软件作腔内观察，类似纤维光镜所见，并附加伪彩着色，以获取人体腔道内三维或动态三维解剖学图像。 VE可观察1mm或甚至更小的改变。,VE,MinIP,与MIP相反，是由最小强度的像素投影而成，主要用于肺部支气管扩张的评价。,支气管扩张（MPR）,支气管扩张（MinIP）,支气管扩张（VR）,影响三维重建的主要因素（一）,1、层厚（准直器宽度） 层厚越大，断层图像的增强噪声比（CNR）越高，但部分容积效应越明显，越不利于细微结构成像。 2、重建方式 “bone”、“sharp”、“normal”、“smooth”四种重建方式所得噪声等级依次下降，CNR升高，但三维重建显示细微结构能力（如末梢血管成像长度）依次降低。,影响三维重建的主要因素（二）,3、断层重建方式 “normal”和“conebeam”相比，后者的X线利用率高，断层图像的CNR高，但等效层厚大。4、重建圆径 重建圆径越小，断层图像的CNR越高，三维重建显示的细微结构越多。5、MIP法观察窗位和SSD法重建阈值，越大，三维重建效果如血管的直径越细。,CT血管成像及三维重建,1、脑CTA或CTV及三维重建2、颈动脉CTA及三维重建3、胸主动脉CTA及三维重建4、腹主动脉CTA及三维重建5、肺动脉CTA及三维重建6、冠状动脉CTA及三维重建,脑CTA及三维重建,1、扫描范围：后床突下30mm后床突上60mm；造影剂（I）300mg/ml, 100140ml, 34ml/s, 1225s后扫描，层厚12mm, Pitch1.01.5，120140kV, 120250mA2、重建方法MIP、VR或SSD，显示颈内动脉虹吸部，Willis环，大脑前、中、后动脉主干及其23级分支血管,前交通支动脉瘤（MIP）,前交通支动脉瘤（4DVR）,前交通支动脉瘤（SSD、VR）,前交通支动脉瘤（2D、MPR）,前交通支动脉瘤（MIP、VR、SSD）,前交通支动脉瘤（SSD、VR）,前交通支动脉瘤（SSD、VR）,右大脑中动脉动脉瘤并 SAH（MIP、SSD）,CTA(右大脑中动脉动脉瘤),CTA (右大脑中动脉动脉瘤),CTA （前交通支动脉瘤）,CTA（前交通支动脉瘤）,CTA（左颈内动脉瘤）MPR,CTA（左颈内动脉瘤）MPR,CTA（左颈内动脉瘤）VR,CTA（左颈内动脉瘤）VR,CTA（左颈内动脉瘤）MIP,CTA（左颈内动脉瘤）MIP,CTA（左颈内动脉瘤）SSD,脑CTV及三维重建,1、扫描：从颅顶向颅底连续扫描120mm范围，非离子型（I）300mg/ml, 90120ml, 34ml/s, 40s后扫描，层厚12mm, pitch1.02.0,120140kV,120250mA。2、MIP、VR或SSD重建，显示大脑内静脉，大脑大静脉，皮质静脉，上矢状窦，直窦，横窦及乙状窦等结构,颈动脉CTA及三维重建,造影剂5070ml, 3ml/s, 1520s后扫描，层厚3mm, pitch1.01.5, 50重叠重建，重建方式：SSD、VR、MPR或CPR，显示主动脉弓-颈动脉分叉。,胸主动脉CTA及三维重建,造影剂5070ml，2.53ml/s，1520s延迟扫描；层厚36mm，Pitch1.01.5，4060重叠重建。重建方式：MIP、SSD、VR、MPR或CPR。使用心电门控或电子束CT，短曝光时间（0.1s），可以完全解决心脏搏动引起的运动伪影。 三维重建图像连续性好，管壁光滑，可准确诊断动脉畸形、主动脉瘤、主动脉夹层及其受累头臂动脉。,主动脉双弓、胸主动脉右位（MPR）,主动脉双弓、胸主动脉右位（VR）,腹主动脉CTA及三维重建,造影剂5060ml，2.53ml/s，2025s延迟扫描；层厚6mm，Pitch1.52.0，4060重叠重建。 重建方式：MIP、SSD、VR、MPR或CPR，显示腹主动脉至髂动脉扩张性（瘤）或狭窄性病变，夹层动脉瘤可以清楚观察内脏动脉受累情况，血管内支架或人工血管植入术开通情况；MIP和SSD不能很好显示金属支架的内腔，CPR可显示内腔和内膜增生。,腹主动脉及肠系膜上动脉（MIP）,腹主动脉及肠系膜上动脉（MPR）,腹主动脉及肠系膜上动脉（SSD）,腹主动脉及肠系膜上动脉（VR）,肾动脉（MIP）,肾动脉（SSD、VR）,肺动脉CTA及三维重建,造影剂5070ml，2.53ml/s，10s延迟扫描；层厚3mm，Pitch1.0，4060重叠重建，曝光时间0.1s，扫描范围从主动脉弓上缘至下肺动脉开口水平。 重建方式：MIP、SSD、VR、MPR或CPR，显示主肺动脉、肺叶动脉及肺段动脉血栓，敏感性与特异性达96100，为肺动脉内膜血栓切除术及术后评估重要诊断依据，CPR可以展开弯曲走行血管。,冠状动脉CTA及三维重建,造影剂120150ml，33.5ml/s，1520s延迟扫描；层厚1.5mm，Pitch1.01.5，4060重叠重建，曝光时间0.1s，使用心电门控或电子束CT，稳定的心率及良好的屏气训练是成功的关键。 重建方式：MIP、MPR或CPR、VR、SSD。首选MIP，CPR可展示弯曲血管，SSD对冠脉有夸大诊断、应慎重评价。 冠状动脉搭桥血管的CTA及三维重建已能够作为术后重要的无创检查手段，结合电子束CT血流检查，准确率达90以上 。,CTA与MRA比较,MRA依赖于质子自旋相位的移动或未饱和自旋质子的流动产生信号，在血管分叉处的涡流会使局部血流信号丢失，不易于狭窄鉴别或狭窄程度夸大；MRA扫描时间长、呼吸伪影、钙化或金属支架等，都直接影响图像质量。 CT局限性在于部分容积效应，使相邻结构间发生X线衰减值的传递，造成钙化与正常血管腔之间界限不清，小血管狭窄程度判定有一定困难；CTA空间分辨率低于血管造影，高于MRA。,MRA（前交通支动脉瘤）,VE,1、优点：非侵入性检查，能以任意切入点、任意视角观察而不受空腔狭窄限制，可选择性观察腔内外结构；显示小病变能力优于造影检查。2、局限性：VE表现缺乏组织学特异性，不能活检或治疗，腔内残留物有时会影响结果判断。3、CTVE、MPR或CPR是轴位CT的重要补充，三者须综合考虑观察。,支气管VE,1、扫描范围从隆突上2cm至下叶基底段，层厚1.03.0mm，Pitch1.01.5， 4060重叠重建。2、MPR或CPR可显示3级以上支气管、部分4级支气管，VE显示段支气管清楚；VR或VE对气道尤其是小气道的测量不准确。,支气管（VE）,支气管VE(显示4支气管),结肠VE,清洁灌肠，注入气体；层厚5mm，Pitch1.02.0， 4060重叠重建，可低剂量扫描（70mA），120kV；可观察大于5mm隆起性或溃疡性病变。,直肠癌术后复发（VE）,直肠癌术后复发（MPR）,直肠癌术后复发VR（气体透明化）,喉VE,1、层厚