螺旋CT影像后处理.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,螺旋,CT,常见图像后处理,总医院 李锋坦,为何设置医学图像处理课程,现代医学影像设备具有丰富的图像处理与分析功能，作为医学影像工程或相关专业的学生应该了解和掌握图像处理的相关内容,理解和掌握医学图像处理的相关内容，对于充分开发和利用医学影像设备的功能，为临床服务至关重要,理解和掌握医学图像处理的相关内容，也可以为开发出高性能的图像处理软件奠定基础,如何做好医学图像处理,理解图像处理的理论基础，包括数学、计算机知识，图像数据要求,理解临床诊断需求，必须有一定临床及诊断基础,了解常用的后处理技术,本节课目的,熟悉常用的二维重建、三维重建的模式及区别,熟悉不同图像重建算法的应用,了解二维重建、三维重建在不同解剖部位的应用,了解仿真内窥镜技术原理及应用,了解,CT,灌注基本原理及应用,图像后处理,目的：使图像更清晰、直观，便于观察及测量,原则：,结合原始图像,明确重建目的,结合临床诊断要求,方法：选择合适的后处理模式，包括,MPR,、,CPR,、,MPVR,、,VR,及,VE,等,；,运用不同的技术使所要观察的对象更清晰。,图像后处理分类,对显示形式进行改变目的是使所要观察的目标更加清晰、直观，包括二维重建、三维重建、图像滤过等,利用 特定软件对不同时间点采集所得的数据进行处理，得到一些功能数据，以助于诊断，如,CT,灌注成像,临床对图像后处理的要求,对显示形式进行改变目的是使所要观察的目标更加清晰、直观，包括二维重建、三维重建、图像重建算法改变等,图像后处理目的,将改变传统的,CT,图像浏览模式,20th,世 纪,21th,世 纪,螺旋,CT,优势的重要方面,容积数据,先进的软件,原始数据有密度差别,螺旋,CT,图像重建条件,诊断不能依赖后处理,数据要求,多断层重建图像（至少三个断层）,无间隙,未压缩或无损压缩,每个检查床位置只有一个断层,层厚,5.0 mm,无机架倾斜,CT,轴位图像（矩阵大小为,512 512,）,高质量图像数据要求,薄层扫描,层厚小于,1mm,无间隔,扫描速度快,图像对比度足够高,噪声不太高,各项同性,各向同性,高质量图像数据要求,薄层扫描,层厚小于,1mm,无间隔,扫描速度快,转速快,探测器宽,螺距大,图像对比度足够高,头颈部,、,心脏及下肢等小血管大于,300HU,体部大血管不小于,2,50HU,噪声不太高,扫描参数,管电压：,120kv,管电流：,100,300mA,螺距：,1.0,2,机架转速：,0.4,1,秒,层厚：约,1mm,二维重建技术,多层面重建（,MPR,）,曲面重建（,CPR,）,多层面重建技术,（,Multiplanar Reconstructions;MPR,）,是指在横断面上按要求任意划线，然后沿该划线将横断面上的二维体积元层面重组，即可获得该平面的二维重建图像，主要包括冠状面、矢状面和任意角度斜位图像。,多层面重建技术,（,Multiplanar Reconstruction;MPR,）,一次常规轴位扫描，即可获得,横断面,、,冠状面,、,矢状面,及,任意角度斜位像,，其联动显示功能,.,层厚越薄，重建图像越清晰,曲面重建技术,（,Curved Reconstruction,；,CPR,）,它是多层面重建技术（,MPR,）的延伸和发展，即在,MPR,的基础上，沿兴趣器官划一条曲线，将沿曲线的体积元资料进行重组，便可获得曲面重建图像。,曲面重建技术,曲面重建技术,（,Curved Reconstruction,；,CPR,）,三维重建技术,多层面容积再现（,MPVR,）,表面遮盖显示（,SSD,）,容积再现（,VR,）,CT,仿真内镜成像术（,CTVE,）,将不同角度的一层块的原始容积资料采用不同算法进行运算，得到重组的二维图像，可从不同角度观察,层块厚度可调，最薄时即为,MPR,多层面容积重建技术,（,Multiplanar Volume Reconstructions;MPVR,）,多层面容积再现,原理：,MPVR,是将任意方位的一组层面或称为一个厚片的容积资料进行重建，由于图像上每一点包括多个体素，所以在显示该点,CT,值时，需要将该点所有体素的,CT,值进行特定的运算,分类：,最大密度投影（,maximum intensity projection,，,MIP,）,最小密度投影（,minimum intensity projection,，,MinIP,）,平均密度投影（,average intensity projection,，,AIP,）,多层面容积再现,最大密度投影,将图像上每一点的多个体素常密度最高者作为改点,CT,值；常用于显示和周围组织对比具有相对较高密度的组织结构，例如注射对比剂后的血管、骨骼及肺小结节等,多层面容积再现,最小密度投影,将图像上每一点的多个体素常密度最低者作为改点,CT,值；主要用于显示密度明显低的含气器官，如胃肠道、支气管等,多层面容积再现,平均密度投影,将图像上每一点的多个体素常密度取平均值作为改点,CT,值，其优点是不遗漏所有数据；主要用于重建常规图像，常规扫描所得图像也可以认为是平均密度投影,图像,表面遮盖法重建技术,（,Surface Shaded Display;SSD,）,是指按表面数学模式进行计算处理，将超过预设的,CT,阈值的相邻像素连接而重组成图像，图像表面有明暗之区别。,缺点：容积资料丢失较多，细节不够，切受阈值选择的影响较大。阈值高，易造成管腔狭窄的假象，分支结构显示少或不能显示；阈值低，则边缘模糊。,可应用于如头部、胸部、腹部及骨关节等各个部位的三维重建，是在螺旋,CT,中应用较为广泛的一种重建技术。,表面遮盖法重建技术,（,Surface Shaded Display;SSD,）,Volume Rendering,（体积再现）,Volume Rendering,功能采用了,opacity,（不透明度）的概念，,即为光线不能穿透一个物体的程度。不同的“不透明度”由体素值决定，表示不同组织特性,（例如密度）。该方法使得那些具有较高不透明度物体在那些具有较低不透明度的物体中间显得更加清晰，具体表现为两者透光度上的差异。从而使得用户可对多个层次的组织进行查看，而避免了由于表面投影的原因导致只能查看第一层结构,基本原理,Volume Rendering,为一,3D,可视化技术，通过对完整的体积数据进行分析以创建新的视图。沿光线轴上每一点的信息都将用于决定射线上所有结果的内容。当射线穿过物体时，每点上的不透明度决定了该点上放射光线的强弱。剩下的光线则进入下一层并重复这些过程,反射量,=(,光量,)x(,不透明度,).,反射的光线将生成用户可以看到的最后的图像,体素的不透明度确定了该点如何得以显示,不透明度值为,0,时，说明该点完全透明，不会显示于视图上,-,不透明度值为,1,时，说明该点完全不透明，不会传输光线，所有的光线均被反射，视图上显示为实心点。,-,位于中间不透明度值的体素显示为半透明,HU 0 100 200 300 400,70 340,70 340,HU 0 100 200 300 400,70 340,HU 0 100 200 300 400,70 340,HU 0 100 200 300 400,A,B,C,D,不同阈值,VR,重建,图像重建算法改变,为图像重建的数学演算方式，根据被观察组织的不同和诊断要求，在扫描和图像重建时选择不同的过滤函数，使重建图像得到最佳显示，常用的有标准演算法、软组织演算法和骨演算法等。,图像重建算法,标准算法 使图像的密度分辨力和空间分辨力均衡，通常对分辨力没有特殊要求的部位设定，主要用于常规检查，如胸部、腹部和骨盆扫描,软组织算法,可以突出密度分辨力，主要用于具有相似密度的组织，图像显示柔和平滑，但不能用于非增强扫描,肝脏标准算法,肝脏软组织算法,图像重建算法,肺算法,该算法突出空间分辨力，便于细节的显示，主要用于肺部病变,骨算法 这种算法更加突出强调图像空间分辨力，特别适用于骨细节的研究，对内耳、肺组织、骨盆及其他骨骼等部位的观察，选择骨算法比较好,标准算法,肺算法,骨算法,CTA,分类,头颈部动脉,CTA,肺动脉,CTA,胸腹部主动脉,CTA,心脏冠脉,CTA,肾动脉,CTA,下肢动脉,CTA,头颈部动脉,CTA,扫描范围：主动脉弓至颅定，包全头臂干、左锁骨下及左颈总起始部,头颈部动脉,CTA,数据要求：层厚小于,1mm,，动脉血管内,CT,值不小于,300HU,，静脉显影较少,重建方式：,MPR,、,CPR,、,VR,头颈部动脉,CTA,原始图像，重点观察大脑中动脉，其,CT,值应足够高,头颈部动脉,CTA,2D,重建,对动脉血管,CT,值要求较低，能够进行准确测量，但是不够直观,3D,重建,观察直观，不能够进行准确测量，容易受到重建阈值的影响，对血管,CT,值要求较高,头颈部动脉,CTA,大脑后动脉,大脑中动脉,大脑前动脉,MPVR-MIP,头颈部动脉,CTA,CPR,右颈内动脉,左颈内动脉,椎动脉,头颈部动脉,CTA,头部,VR,重建,头颈部动脉,CTA,头部,VR,重建,头颈部动脉,CTA,头部,VR,图像,头颈部动脉,CTA,颈部,VR,图像,肺动脉,CTA,扫描范围：肺尖肺低,监控层面,肺动脉,CTA,数据要求：,薄层连续数据，层厚小于,1mm,肺动脉,CT,值足够高，一般应大于,300HU,，肺静脉显影浅淡，上腔静脉对比剂伪影较少，主动脉是否显影与注射对比剂量及扫描延迟时间有关，对肺动脉重建影响不大,肺动脉,CTA,重建方式：,VR,、,MPVR,注意：应该根据欲观察的血管直径调整,MPVR,的厚度及角度,肺动脉,CTA,MPVR-MIP,横轴位,冠状位,肺动脉,CTA,VR,3D,MIP,肺动脉,CTA,小的肺动脉栓子必须结合不同角度,MPR,胸腹主动脉,CTA,扫描范围,监控层面,胸腹主动脉,CTA,数据要求,薄层连续数据，层厚小于,1mm,观察大血管时血管,CT,值不小于,200HU,即可,应当保证扫描开启部位及结束部位都有足够高的,CT,值，尤其是腹主动脉瘤较大时，必要时两次扫描,胸腹主动脉,CTA,443HU,243HU,117HU,胸腹主动脉,CTA,169HU,206HU,276HU,胸腹主动脉,CTA,重建方式,VR,、,MPVR,3,DMIP,有助于观察血管壁钙化,注意：应该根据欲观察的血管直径调整,MPVR,的厚度及角度,胸腹主动脉,CTA,MPVR-MIP,胸腹主动脉,CTA,VR,图像,胸腹主动脉,CTA,3DMIP,便于观察钙化性斑块,冠状动脉,CTA,扫描范围 气管分叉下,2cm,到心底,搭桥患者范围应该包全桥血管,冠状动脉,CTA,数据要求,薄层连续数据，层厚小于,1mm,施加心电门控，便于准确扫描及重建,冠脉血管,CT,值要求高，应该不小于,300HU,图像时间分辨率足够高，冠脉血管无运动伪影,无呼吸运动伪影，可以屏气扫描或应用超快速扫描,如果要进行心功能分析，应该应用回顾性心电门控扫描,冠状动脉,CTA,重建方式,三维重建,VR,冠脉树,二维重建,MPR,、,CPR,、,MPVR,各公司均有重建批处理模板,冠状动脉,CTA,不同模板,冠状动脉,CTA,VR,图像,不同角度显示左右冠状动脉开口及主干与分支血管情况,冠状动脉,CTA,冠脉树,冠状动脉,CTA,CPR,血管轴心线法，自动跟踪血管,自由全周旋转曲面重建和内腔图像,血管量化分析，可测量直径，面积和狭窄率,冠状动脉,CTA,Lumen,（内腔）视图：将所选血管分支沿中轴线“拉直”，以显示任意一点的截面积或平均直经,冠状动脉,CTA,沿血管长轴显示血管全貌，可以进行,360,旋转，可以进行狭窄测量,冠状动脉,CTA,准确的狭窄测量应该重建血管横断面,冠状动脉,CTA,多期相重建,重建窗宽,重建窗位,窗宽窗位概念,窗宽由时间分辨率决定,窗位自由选择,任意期相重建,冠状动脉,CTA,75%,35%,40%,55%,60%,65%,70%,80%,45%,50%,75%,女，,54,岁，检查时心率,61BPM,，率齐,冠状动脉,CTA,心功能分析,步骤,重建多时相图像,重建心脏功能位,测量收缩期和舒张期心室容积,冠状动脉,CTA,短轴位：,在四腔心平面定位，进行批处理，得到短轴位,肾动脉,CTA,扫描范围,注意,：,扫描范围不要太小，有些病例有副肾动脉，发出位置可能较低,肾动脉,CTA,数据要求,薄层连续数据，层厚小于,1mm,肾动脉,CT,值不小于,300HU,，可以观察到三到四级分支,重建方式,VR,、,MPVR,、,CPR,肾动脉,CTA,VR,及,3D,MIP,肾动脉,CTA,MPVR,肾动脉,CTA,CPR,下肢动脉,CTA,扫描范围,注意：,扫描范围应该包全肾动脉,下肢动脉,CTA,数据要求,薄层连续数据，层厚小于,1mm,血管,CT,值足够高，腘动脉,CT,值不小于,300HU,重建方式,VR,、,3DMIP,、,MCVR,病变部位放大显示,下肢动脉,CTA,VR,及,3DMIP,下肢动脉,CTA,下肢动脉,CTA,MSCT,后处理技术在颅脑五官疾病检查中的应用,优势,显示颅骨、颜面骨骨质微细结构，如听小骨、视神经管、面神经管。,显示病变钙化和继发颅骨改变。,显示颅腔、眼、耳、鼻、喉的三维、二维结构。,MSCT,对脑脊液鼻瘘瘘口诊断最具诊断价值。,应用范围,颅骨、颌面骨骨折,肿瘤,脑血管病变,重建技术,1,、,MIP,2,、,MPR,3,、,CPR,4,、,VR,5,、,CTVE,颧弓骨折,右上颌窦囊肿,下颌骨囊肿,垂体瘤,MPR,显示压迫鞍底变薄,MPR,冠位与双侧颈动脉关系,MSCT,后处理技术在骨关节,.,脊柱疾病检查中的应用,应用范围,骨折,肿瘤,金属固定器显示,其它,重建技术,MPR,VR,CPR,肋骨,VR,骨骼成像,骨骼成像,髋臼骨折,股骨头骨折,胫骨平台骨折,肩胛骨粉碎性骨折,骨巨细胞瘤,MPR,左髂骨膨胀性骨质破坏和软组织肿块,骨盆,VR,金属固定器显示,肺小结节分析,患者男性，,75,岁，两肺多发实性结节，容积定量证实此例无生长性,2008-12-6,；,2008-12-30,；,2009-5-14,；,2009-11-18,1,2,3,4,2009-5-14,体积：,2.221 cm,3,2009-11-18,体积：,2.978 cm,3,容积倍增时间：,444,天；增长率：,34%,；扫描间隔时间：,6,个月零,6,天,病理：细支气管肺泡癌,CT,仿真内窥镜,（,CTVE,）,CT,仿真内窥镜（,CT Virtual Endoscopy,；,CTVE,）是一种非侵入性检查。,主要利用,Navigator,等软件，通过调整,CT,阈值及透明度，辅以人工伪彩色，使其重建出类似纤维内窥镜所见的三维图像。,CT,仿真内窥镜,（,CTVE,）,其重建出的图像平滑、逼真、具有安全、舒适、方便、快捷的特点。,对明显的腔内占位、狭窄的发现率极高，能从不同角度观察病灶，协助制定手术治疗计划。,CT,仿真内窥镜,（,CTVE,）,现已广泛应用于胃肠道、气管、支气管、膀胱、喉、鼻窦等空腔器官及血管内壁的检查,。,喉部,VE,仿真胃镜：,通过应用,CTVE,技术能够较好地显示胃粘膜面的改变，尤其对龛影、环堤的显示更佳。,仿真胃镜：,结合,VR,、,MPVR,、,CPR,等后处理技术，可对胃部病变进行较准确地定位，对于溃疡更可进行溃疡中心凹陷的深度与溃疡口部的宽度等具体数据的测量。,CT,仿真结肠镜,（,CT,Virtual Colonoscopy,CTVC,）：,该技术没有盲区，可对全结肠进行全方位、完整地观察，甚至能较好地显示出回盲瓣等管腔曲折部位的病变，可沿肠腔顺行亦可逆行观察。,CT,仿真结肠镜（,CTVC,）,：,透明化后的结肠腔更可同时观察腔内外的情况，清晰地显示病变形态和大小，可以与钡灌肠的效果相媲美，而且还能通过三,维旋转从任意方向观察,病变，,CT,仿真结肠镜（,CTVC,）,：,其结肠平铺功能，尤其有利于细小、多发结肠病变的精确诊断与观察，适用于广泛开展的结肠普查工作。,缺点：,对胃肠道腔内粘膜色泽的显示,对胃肠蠕动的显示,呼吸及胃肠蠕动产生的伪影,无法进行活检,CT,灌注成像（,CT Perfusion Imaging),CT,灌注成像定义,:,是指在静脉注射对比剂的同时对选定层面进行连续同层动态扫描，以获得该层面内每一像素的时间密度曲线（,time density curve,TDC),。,根据该曲线利用不同的数学模型计算出不同的灌注参数，以评价组织器官的灌注状态。,Arterial,inlet,Venous,outlet,静脉内注射造影剂,CT,灌注功能,MTT,F C,a,(t),Q(t),X,第一种方法：,去卷积算法，同时监,测动静脉；,造影剂速度,2-4cc/s,对噪声特别敏感,第二种方法：,最大斜率算法，只能监,测动脉；,造影剂速度,8-10cc/s,忽略静脉流出,常常导致组织血流量的低估,CT,灌注常用参数,时间密度曲线：,血流量：,指血流在脉管系统内流动的速度,血容量：,指血管床在单位组织中所占的比例,对比剂峰值时间,平均通过时间：指血流从动脉流入到静脉流出的平均时间,表面通透性：指造影剂经由毛细血管内皮进入细胞间隙的单向传输速率。,CBV,ml.100g,-,1,CBF,ml.100g,-1,.min,-1,MTT,sec,男，,45,岁，,90,分钟前突发一侧肢体障碍和失语，,CT,平扫和增强扫描未见异常,CT,灌注成像的临床应用,CBV,CBF,MTT,及时行介入治疗后，症状消失，血液动力学分析显示正常,CT,灌注成像的临床应用,小结,医学图像处理是一门理、工、医等学科高度交叉的新兴学科，为数字图像处理学科的一个重要分支,医学图像处理是利用数学的方法和计算机这一现代化的信息处理工具，对由不同的医学影像设备产生的图像按照实际需要进行处理和加工的技术,要求知识全面，以临床诊断为目的，利用已有数据及技术，为临床提供更多诊断知识,谢谢,1,、常见的以改变图像显示形式为目的的图像重建模式有哪些？,2,、常见的重建算法有哪些，简述其应用及特点,