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正常中内耳MDCT容积重建技术研究

来源:《中华现代影像学杂志》 作者:柴晓明 2008-12-27
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摘要: 【摘要】 Objective To study the MDCT volume rendering technique and the optimal parameters of scanning or imaging of normal ear。Methods MDCT scans were performed in 30 normal ears with 0。Conclusion The image of MDCT VR with 300 mAs and reconstruction matrix 1024×1024 can display those ......


【摘要】  Objective To study the MDCT volume rendering technique and the optimal parameters of scanning or imaging of normal ear.Methods MDCT scans were performed in 30 normal ears with 0.75 mm slice thickness.Differences in image quality were compared between two groups condition:routine condition(200 mAs,matrix 512×512); experiment condition(300 mAs,matrix 1024×1024).Results In the two conditions,most of all structures of middle and inner ear can be seen.Some can be seen after the threshold was adjusted.Only the base of stapes and the superior incus ligaments didn’t display well and the base of stapes never can be seen in the 30 ears.The scores of crus anterius,crus posterius,stapedius,chordal canal,tensor tympani with the experiment condition were better than the routine condition(P<0.05),and the difference was marked.There was no significant difference in the scores of the head and neck and base of stapes between the two groups condition(P>0.05).Conclusion The image of MDCT VR with 300 mAs and reconstruction matrix 1024×1024 can display those normal structures of middle and inner ear well,and can provide more radiology information to clinical surgery of ear.

【关键词】  tomography,spiral computed volume rendering current flow reconstruction matrix


    中内耳位于颞骨岩锥内,解剖结构细微复杂,螺旋CT三维重建图像可清楚地显示中内耳的立体形态及相互间的解剖关系。虽然国内外文献对中内耳三维重建研究有较多报道,但由于扫描及成像技术不理想,目前还不能全面显示中内耳的所有细微结构,对包括显示神经、关节、韧带等中内耳细微结构的研究也较少。因此,如何选择合理的成像技术及参数以获取高质量的三维图像仍然值得进一步研究。本文通过对正常人的多排CT螺旋扫描(Multidetector CT,MDCT)容积重建(Volume rendering technique,VR)技术研究,探讨能较全面显示中内耳结构的最佳扫描及成像方法,以期为耳部显微外科手术提供广泛而又有价值的信息。

    1  资料与方法

    1.1  一般资料  2004年7~11月在我院以耳部症状就诊,经CT检查、临床仔细问诊及听力测试等确定为单耳患病,而对侧耳正常的患者30例,取正常侧耳进行研究(全部征得本人同意,并签署知情同意书)。男18例,女12例,年龄25~57岁,平均41.5岁。

    1.2  方法  扫描设备为PHILIPS MX8000 16排螺旋CT。患者取仰卧位,下颌稍内收,以上眶耳线为基线,扫描范围从岩骨上缘至外耳孔下缘[1,2]。并以前庭为中心将两侧中、内耳分别放大重建。螺旋扫描及重建技术参数:螺距0.35,层厚0.75 mm,重建函数C,重建间隔0.3 mm,FOV 60 mm,电压120 kV,扫描视野150 mm。分别以下列两组参数扫描、重建:常规条件组为重建矩阵512×512,200 mAs;试验条件组为重建矩阵1024×1024,300 mAs。所得两组数据分别在VxView 5.0工作站上进行容积重建,将VR图像所显示的各个解剖结构的大小、位置调整到基本一致,并拍照存入硬盘。

    1.3  图像质量评价  由三位经验丰富的放射科医生分别在工作站屏幕上盲法对获得的每组图像进行评价(窗宽4000 HU,窗位700 HU)。分别评价以下结构:锤骨头、颈、柄、外侧突、前突,锤砧关节,砧骨体、短突、长突、豆状突,砧蹬关节,镫骨头、颈、前脚、后脚、底,前庭窗,圆窗,面神经管迷路段、鼓室段、乳突段,膝状神经节,鼓索神经管,前庭,耳蜗,外半规管,前半规管,后半规管,内耳道面神经区、前庭上区、蜗区、前庭下区、单孔,镫骨肌腱,鼓膜张肌,锤骨上韧带,锤骨外侧韧带,锤骨前韧带,砧骨上韧带,砧骨后韧带。评价标准:3分,解剖学的细节能清晰辨认,并能直观判断与其他结构的毗邻关系;2分,解剖学的细节可见,但不能清晰辨认或不能直观判断与其他相邻结构的比邻关系;1分,解剖学结构可探知,但细节显示不清;0分,解剖学结构未显示。满分120分,评分不一致时,取中位数作为该结构的最后得分。

    1.4  统计学方法  使用SPSS 11.5软件进行分析。两组条件下中内耳VR图像评分数据使用t检验分析;同时使用秩和检验对两组条件下镫骨、镫骨肌腱等结构的评分进行分析。

    2  结果

  不同条件下中内耳各解剖结构的图像质量评分及分析结果见表1、表2。VR成像可以完整、清楚地显示绝大部分中耳、内耳及内耳道结构(图1),如锤骨、砧骨、内耳各结构等;部分结构经调节阈值后可显示;镫骨底、砧骨上韧带等结构显示欠佳,其中镫骨底无一例显示。两种条件下锤骨、砧骨、前庭、耳蜗、半规管等相对较大结构的显示情况评分相同;不同条件下镫骨前脚、镫骨后脚、镫骨肌腱、鼓索神经管、鼓膜张肌的显示差异有统计学意义(图2),而在镫骨头、镫骨颈、镫骨底显示上的差异无统计学意义。总的来讲,试验条件下VR成像对中、内耳结构的显示好于常规条件,各结构的边缘显示得更加光滑、清晰、完整、连续。尤其是在镫骨以及肌腱、韧带等精细结构的显示上,试验条件下VR成像的图像质量明显好于常规条件。表1  两种条件下中、内耳VR图像质量评分表2  不同条件下镫骨等各结构显示情况秩和检验结果

    3  讨论

  近年来国内外进行了大量螺旋CT颞骨三维重建成像研究,并与传统CT成像进行了对比,认为螺旋CT及后处理技术能够较好地显示中、内耳的大部分结构[3~5]。与常规CT及普通螺旋CT相比,多排螺旋CT扫描速度更快(本研究所用设备全周扫描速度可达0.5 s),扫描层厚更薄,可以满足各向同性的要求;并且配有功能强大的工作站,可以更快、更好地进行大量容积数据的后处理[6]。Klingebiel等[7]使用MDCT对38例正常人及17例临床怀疑中耳结构紊乱的患者进行了研究,认为MDCT能够提高3D成像的质量。然而由于扫描、重建参数及成像技术选择不理想,目前国内外还无一种扫描技术能全面显示中、内耳的所有细微结构,对包括显示神经、关节、韧带等中内耳细微结构扫描技术的研究也较少。因此,如何选择合理的成像技术及参数以获取高质量图像仍然值得进一步研究。目前国内外对中、内耳等细小解剖结构三维成像的研究表明,使用小螺距、小视野、薄层厚、重叠重建进行扫描重建已经形成共识[8,9]。但是,进一步提升扫描条件,特别是增加扫描电流量和重建矩阵两个参数,能否提升和能够怎样提升图像质量的研究国内还没有报道,国外也少有这方面的研究,因此我们采用螺距0.35、层厚0.75 mm、电压120 kV轴位扫描和重建视野150 mm、重建函数C、重建间隔0.3 mm进行重建,比较两种不同条件对中、内耳结构显示情况的影响。CT的空间分辨率和密度分辨率是判断CT图像质量的两个指标,它们相互制约。薄层扫描提高空间分辨率而降低了密度分辨率,目前的报道中大部分使用150~240 mAs[10~13],将扫描电流量提高到300 mAs可以在一定程度上提高密度分辨率;重建矩阵的提高能够提高对比度分辨率[14,15],对于密度范围较低在软组织范围内的结构,矩阵的变化对图像质量的影响不明显。有试验证明对骨性结构进行比较时,512×512要比256×256的图像平滑。本试验结果表明适当的提高扫描电流及重建矩阵可以提高中内耳VR成像的图像质量,使用试验条件进行中内耳VR成像能够更好地观察正常中内耳解剖结构。通过进一步对镫骨、镫骨肌腱、鼓索神经管等精细结构的研究分析表明,在观察镫骨前脚、镫骨后脚、镫骨肌腱、鼓索神经管、鼓膜张肌等精细结构时,试验条件的显示效果好于常规条件,较以往文献报道要好[10,16]。Lemmerling等[17]使用120 kV、200 mAs、骨函数及512×512矩阵的条件对100耳进行HRCT扫描,研究了镫骨肌腱及中耳韧带。100耳中有27耳可见镫骨肌腱。本研究所用试验条件对镫骨肌腱的显示好于该文献。因此,笔者认为使用300 mAs和1024×1024的条件进行MDCT VR成像可以提高中内耳结构,尤其是镫骨、镫骨肌腱、鼓索神经管等细微结构的显示率。当需要观察耳部细微结构时可以使用本试验的条件。另外,以往文献中所用三维成像方法多为表面遮盖重建法(shaded surface display,SSD)[12],该方法只能利用全部数据的10%,造成部分信息丢失,且对镫骨等细微结构的显示不理想。本研究所使用的VR成像利用了全部数据进行重建,能够更真实的反映中内耳情况。通过阈值范围的调节和适当的切割,还可以同时观察到中耳、内耳以及内耳道的各个解剖结构,因此,更加有利于观察和理解中、内耳的复杂解剖关系,对于制定术前计划、术后随访及临床教学均有很大帮助。目前国内外还没有这方面的文献报道。当然,加大电流量使得病人所受射线量增大,对CT机的损耗也有所加大;将重建矩阵从512×512提高到1024×1024,数据量增大了近4倍,使得后处理的速度有所降低,对工作站的要求也提高了;VR重建过程中所用的切割技术及阈值的调节也会给最终的显示结果带来一些人为的影响。因此,临床应用时要根据实际情况具体选择适合的扫描、重建参数及成像方法。

 

【参考文献】
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3 Caldemeyer KS,Sandrasegaran K,Shinaver CN,et al.Temporal bone:comparision of isotropic helical CT and conventional direct axial and coronal CT.AJR Am Roentgenol,1999,172:1675-1682.

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5 Klingebiel R,Freigang B,Bauknecht HC,et al.Virtual rendering techniques in otologic imaging.Laryngorhinootologie,2001,80:555-562.

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10 Rodt T,Burmeister HP,Bartling S,et al.3D-visualisation of the middle ear by computer-assisted post-processing of helical multi-slice CT data.Laryngorhinootologie,2004,83:438-444.

11 Klingebiel R,Bauknecht HC,Freigang B,et al.Multislice computed tomographic imaging in temporal bone dysplasia.Otol Neurotol,2002,23:715-722.

12 黄勇,王仪生.听骨链和迷路螺旋CT三维重建技术初步临床应用报告.中华放射学杂志,1998,32:678-680.

13 刘亚武,祈吉,李吉龙,等.正常耳部解剖的高分辨CT研究.中华放射学杂志,1996,30:23-27.


作者单位:110000 辽宁沈阳,中国医科大学附属第一医院放射科


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