螺旋CT仿真胆道内窥镜在胆石症中的临床初步应用
作者：熊明辉 王东 宋云龙 张挽时 徐家兴
单位：100036 北京，解放军空军总医院磁共振科
关键词：胆道；胆结石；体层摄影术，X线计算机；图像处理，计算机辅助
中华放射学杂志000910 【摘要】 目的 评价螺旋CT胆道仿真内窥镜在诊断胆道结石中的应用。 方法 选择18例胆道结石患者行横轴面CT扫描，将容积数据重建后输入计算机工作站，用三维导航软件功能(Navigator Smooth)重建成仿真内窥镜图像，调整阈值并用伪彩色技术立体观察结石。全部病例经超声、横轴面CT证实,12例经手术证实。结果 选取适当的阈值后结石自动显示为红色，CT胆道仿真内窥镜可精确显示结石的三维形态，并可在三维空间以任意角度观察。结石的大小、部位与超声、横轴面CT或手术所见一致。结论 CT胆道仿真内窥镜能从管腔内外直接观察结石，是传统意义上仿真内窥镜技术的发展和延伸，可补充轴面CT检查的信息。
, http://www.100md.com
Spiral CT biliary virtual endoscopy: preliminary clinical applications in the detection of biliary calculus
XIONG Minghui, WANG Dong, SONG Yunlong, et al.
(Department of MRI, Air Force General Hospital, Beijing 100036, China)
【Abstract】 Objective To evaluate imaging features and clinical value of CT biliary virtual endoscopy in the detection of biliary calculus. Methods Eighteen patients with biliary calculi underwent volume scanning using spiral CT (Hispeed Advantage CT/i GE ). All data were transferred to computer workstation, and CT biliary virtual endoscopy images with pseudocolor encoding were generated from the volumatric data using the Navigator Smooth soft-ware. All cases were proved by ultrasound, axial CT or operation. Results Among 18 cases, gallstones were found 8 in cases, common bile duct stones in 2 cases, gallstones and bile duct stones in 6 cases. The stones were 0.3～3.2 cm in size. CT biliary virtual endoscopy correctly demonstrated the surface details of stones which were viewed from extrra- or intraluminal orientation in a 3D fashion. The findings were consistent with those of US, CT or operation. Conclusion The CT virtual biliary endoscopy is a further development of virtual endoscopy for observing biliary calculus from intra- and extraluminal views and providing three dimensional information of stone.
, 百拇医药
【Key words】 Biliary tract; Cholelithiasis; Tomography, X-ray computed; Image processing, computer-assisted
CT仿真内窥镜已广泛应用于支气管、喉、结肠及大血管的诊断[1-3]。在用对比剂使胆道系统显影的基础上进行CT仿真胆道内窥镜检查也开始应用于临床[4]。但用螺旋CT仿真内窥镜技术直接观察胆道结石笔者尚未见报道。因此，我们用新型高档螺旋CT对18例胆道结石患者进行仿真内窥镜检查，获得了较好的效果，现报道如下。
材料与方法
1. 一般资料: 1999年1 ～ 8月共18例胆道结石患者进行了CT仿真内窥镜检查，男10 例，女8例，年龄43～73岁，平均年龄60.1岁。其中胆囊结石8 例，胆管结石2 例，胆囊、胆管多发结石6 例，胆囊泥沙样结石2例。全部病例均经超声、薄层CT扫描证实，其中12例经手术证实。
, 百拇医药
2. 检查方法: 扫描设备用GE Hispeed Advantage CT/i螺旋CT机。扫描条件：120 kV，250～300 mA，螺距1.0～1.5, 层厚3 mm或5 mm。患者空腹，检查前喝白开水300～500 ml, 阳性结石无须口服或静脉注射对比剂，检查时患者仰卧于检查床上，扫描时屏气，扫描范围包括胆囊及胆总管下端，屏气时间约20～25 s。扫描所得图像重建间隔为1.0 mm或2.0 mm(重叠66%或60%)，用标准算法重建后传至工作站，在三维导航软件(Navigator Smooth)软件功能下选取“边缘显示”(within borders),阈值范围下限为-100～-1 024 HU，上限为100～200 HU。重建时间总共约3 min。
图2 胆囊结石 。调整适当的阈值，清楚显示结石的三维形态(右下角参考图表示视角及视野)
, 百拇医药
图3 胆囊结石。结石形态不规则，与结石密度相似的脊柱和肋骨也同时显示。
图4 显示器屏幕的4个方格分别显示仿真内窥镜图像、轴面、矢状面及冠状面的多平面重构图像，准确表示结石的部位
图5 胆管多发结石。胆管内多发结石呈串珠状排列(右下角红色物体为脊柱)
结果
根据结石的密度选取适当的阈值后结石自动显示为红色，依其形态不同而精确地显示其三维立体形态，结石直径约0.3～3.2 cm(图1，2)。显示器屏幕自动分成4个方格，同时显示仿真内窥镜图像、轴面CT原始图像、冠状面和矢状面的多平面重构图像。在三维图像上移动光标至结石所在部位，仿真内窥镜图像、横轴面、矢状面、冠状面上同时显示结石，可准确确定结石的位置(图3,4)，为了全面观察结石的形态，可在三维空间转动任意角度观察。其中1例胆管多发结石在横轴面上分别见于多个层面，而在CT仿真内窥镜图像上立体显示结石的形态呈串珠状，其中2个结石互相粘连(图5)，与手术所见一致。泥沙样结石为数十枚大小不一的红色砂粒状影。根据所要观察的部位调整观察方向和视角，仿真内窥镜图像右下角的参考图适时显示视野和视角。既可在胆管内观察，也可在胆管外向内观察。观察多发或较大结石时，宜加大视角或增加观察点与物体的距离。
, 百拇医药
除结石外，依观察方向不同，脊柱、肋骨等与结石密度相似的结构可同时显示，根据其形态，结合横轴面、冠状面、矢状面观察不难与结石鉴别。肠道内高密度结构有时也与结石一样显示为红色，鉴别有困难时，可在内窥镜图像上将光标置于欲鉴别的物体，横轴面、矢状面、冠状面上可自动显示该物体的位置，能准确地与结石区分开。
图1 轴面CT显示的胆囊结石
讨论
CT仿真内窥镜的成像基础是利用螺旋CT采集容积数据和计算机图像处理技术，在以上2种技术的基础上用导航软件(Navigator)便可获得酷似纤维内窥镜所见的空腔脏器内表面的模拟影像。仿真内窥镜技术的进一步发展是改变体积重建参数，使其能“看见”空腔脏器管壁外结构，或从其管壁外观察管腔内的结构。这是Rubin 等[5]1996年提出，而在目前最新型的CT机上实现的新技术。笔者正是利用这一新的方法，既可在胆囊或扩张的胆管内观察，也能从管壁外向管腔内观察胆道结石，与传统意义的仿真内窥镜只能在腔内观察有所不同，是仿真内窥镜在临床应用的延伸。清晰显示结石的关键在于根据结石的密度调整阈值，阈值的范围分上下2组，笔者选取的下限在-100～-1 000 HU，上限在100～200 HU。例如，阈值在-1 000～100 HU时，所得图像只显示密度大于100 HU和小于-1 000 HU的物体，密度介于两者之间的物体不能显示。在实际应用中，为了突出显示结石，消除“漂浮结构(floating structure)”的干扰[4]，阈值的下限调低至背景结构消失为止。
, 百拇医药
一般来说，轴面CT扫描可满足胆石症的诊断。作为一种新的成像技术，本方法的主要优点是不需额外扫描，一次获取数据可反复多次使用，建成多幅仿真内窥镜图像，立体显示结石的形态，并能在三维空间任意角度观察，便于医师立体地观察结石，弥补了横轴面的不足；对阳性结石不需对比剂；尤其是对多发胆管结石有个整体观念，克服了结石分散在多个层面缺乏整体性、容易遗漏的缺陷。
CT仿真胆道内窥镜在结石的诊断方面有一定的限度，它所显示的只是结石的三维表面形态，观察结石的内部结构、测量结石的大小和确定结石的部位目前还必须根据轴面图像，阴性结石需口服或静脉注射对比剂。此外，分析结石时还须和肠道内与结石密度相似的肠内容物鉴别，发现泥沙样结石的敏感性还较低。但作为一种新的无创性的检查方法，能立体显示胆道结石，对诊断有一定的意义。随着经验的积累和计算机技术的发展，诊断的敏感性和特异性将会有进一步的提高。
参考文献
1，冯敢生，韩萍. 医学影像学中的奇葩——仿真内窥镜技术. 中华放射学杂志,1999，33：5-6.
, http://www.100md.com
2，Higgins WE, Ramaswamy K, Swift RD, et al .Virtual bronchoscopy for three-dimensional pulmonary image assessment: state of the art and future needs. Radio Graphics，1998，18：761-778.
3，Ferretti GR,Vining DJ, Knoplioch J,et al. Tracheobronchial tree: three-dimensional spiral CT with bronchoscopic perspective. J Comput Assist Tomogr, 1996, 20:777-781.
4，Prassopoulos P, Raptopoulos V, Chuttani R, et al. Development of virtual CT cholangiopancreatoscopy. Radiology, 1998, 209:570-574.
5，Rubin GD, Beaulieu CF, Argiro V, et al. Perspective volume rendering of CT and MRI images : applications for endoscopic imaging . Radiology,1996, 199：321-330.
(收稿日期：1999-11-22), http://www.100md.com
单位：100036 北京，解放军空军总医院磁共振科
关键词：胆道；胆结石；体层摄影术，X线计算机；图像处理，计算机辅助
中华放射学杂志000910 【摘要】 目的 评价螺旋CT胆道仿真内窥镜在诊断胆道结石中的应用。 方法 选择18例胆道结石患者行横轴面CT扫描，将容积数据重建后输入计算机工作站，用三维导航软件功能(Navigator Smooth)重建成仿真内窥镜图像，调整阈值并用伪彩色技术立体观察结石。全部病例经超声、横轴面CT证实,12例经手术证实。结果 选取适当的阈值后结石自动显示为红色，CT胆道仿真内窥镜可精确显示结石的三维形态，并可在三维空间以任意角度观察。结石的大小、部位与超声、横轴面CT或手术所见一致。结论 CT胆道仿真内窥镜能从管腔内外直接观察结石，是传统意义上仿真内窥镜技术的发展和延伸，可补充轴面CT检查的信息。
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Spiral CT biliary virtual endoscopy: preliminary clinical applications in the detection of biliary calculus
XIONG Minghui, WANG Dong, SONG Yunlong, et al.
(Department of MRI, Air Force General Hospital, Beijing 100036, China)
【Abstract】 Objective To evaluate imaging features and clinical value of CT biliary virtual endoscopy in the detection of biliary calculus. Methods Eighteen patients with biliary calculi underwent volume scanning using spiral CT (Hispeed Advantage CT/i GE ). All data were transferred to computer workstation, and CT biliary virtual endoscopy images with pseudocolor encoding were generated from the volumatric data using the Navigator Smooth soft-ware. All cases were proved by ultrasound, axial CT or operation. Results Among 18 cases, gallstones were found 8 in cases, common bile duct stones in 2 cases, gallstones and bile duct stones in 6 cases. The stones were 0.3～3.2 cm in size. CT biliary virtual endoscopy correctly demonstrated the surface details of stones which were viewed from extrra- or intraluminal orientation in a 3D fashion. The findings were consistent with those of US, CT or operation. Conclusion The CT virtual biliary endoscopy is a further development of virtual endoscopy for observing biliary calculus from intra- and extraluminal views and providing three dimensional information of stone.
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【Key words】 Biliary tract; Cholelithiasis; Tomography, X-ray computed; Image processing, computer-assisted
CT仿真内窥镜已广泛应用于支气管、喉、结肠及大血管的诊断[1-3]。在用对比剂使胆道系统显影的基础上进行CT仿真胆道内窥镜检查也开始应用于临床[4]。但用螺旋CT仿真内窥镜技术直接观察胆道结石笔者尚未见报道。因此，我们用新型高档螺旋CT对18例胆道结石患者进行仿真内窥镜检查，获得了较好的效果，现报道如下。
材料与方法
1. 一般资料: 1999年1 ～ 8月共18例胆道结石患者进行了CT仿真内窥镜检查，男10 例，女8例，年龄43～73岁，平均年龄60.1岁。其中胆囊结石8 例，胆管结石2 例，胆囊、胆管多发结石6 例，胆囊泥沙样结石2例。全部病例均经超声、薄层CT扫描证实，其中12例经手术证实。
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2. 检查方法: 扫描设备用GE Hispeed Advantage CT/i螺旋CT机。扫描条件：120 kV，250～300 mA，螺距1.0～1.5, 层厚3 mm或5 mm。患者空腹，检查前喝白开水300～500 ml, 阳性结石无须口服或静脉注射对比剂，检查时患者仰卧于检查床上，扫描时屏气，扫描范围包括胆囊及胆总管下端，屏气时间约20～25 s。扫描所得图像重建间隔为1.0 mm或2.0 mm(重叠66%或60%)，用标准算法重建后传至工作站，在三维导航软件(Navigator Smooth)软件功能下选取“边缘显示”(within borders),阈值范围下限为-100～-1 024 HU，上限为100～200 HU。重建时间总共约3 min。
图2 胆囊结石 。调整适当的阈值，清楚显示结石的三维形态(右下角参考图表示视角及视野)
, 百拇医药
图3 胆囊结石。结石形态不规则，与结石密度相似的脊柱和肋骨也同时显示。
图4 显示器屏幕的4个方格分别显示仿真内窥镜图像、轴面、矢状面及冠状面的多平面重构图像，准确表示结石的部位
图5 胆管多发结石。胆管内多发结石呈串珠状排列(右下角红色物体为脊柱)
结果
根据结石的密度选取适当的阈值后结石自动显示为红色，依其形态不同而精确地显示其三维立体形态，结石直径约0.3～3.2 cm(图1，2)。显示器屏幕自动分成4个方格，同时显示仿真内窥镜图像、轴面CT原始图像、冠状面和矢状面的多平面重构图像。在三维图像上移动光标至结石所在部位，仿真内窥镜图像、横轴面、矢状面、冠状面上同时显示结石，可准确确定结石的位置(图3,4)，为了全面观察结石的形态，可在三维空间转动任意角度观察。其中1例胆管多发结石在横轴面上分别见于多个层面，而在CT仿真内窥镜图像上立体显示结石的形态呈串珠状，其中2个结石互相粘连(图5)，与手术所见一致。泥沙样结石为数十枚大小不一的红色砂粒状影。根据所要观察的部位调整观察方向和视角，仿真内窥镜图像右下角的参考图适时显示视野和视角。既可在胆管内观察，也可在胆管外向内观察。观察多发或较大结石时，宜加大视角或增加观察点与物体的距离。
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除结石外，依观察方向不同，脊柱、肋骨等与结石密度相似的结构可同时显示，根据其形态，结合横轴面、冠状面、矢状面观察不难与结石鉴别。肠道内高密度结构有时也与结石一样显示为红色，鉴别有困难时，可在内窥镜图像上将光标置于欲鉴别的物体，横轴面、矢状面、冠状面上可自动显示该物体的位置，能准确地与结石区分开。
图1 轴面CT显示的胆囊结石
讨论
CT仿真内窥镜的成像基础是利用螺旋CT采集容积数据和计算机图像处理技术，在以上2种技术的基础上用导航软件(Navigator)便可获得酷似纤维内窥镜所见的空腔脏器内表面的模拟影像。仿真内窥镜技术的进一步发展是改变体积重建参数，使其能“看见”空腔脏器管壁外结构，或从其管壁外观察管腔内的结构。这是Rubin 等[5]1996年提出，而在目前最新型的CT机上实现的新技术。笔者正是利用这一新的方法，既可在胆囊或扩张的胆管内观察，也能从管壁外向管腔内观察胆道结石，与传统意义的仿真内窥镜只能在腔内观察有所不同，是仿真内窥镜在临床应用的延伸。清晰显示结石的关键在于根据结石的密度调整阈值，阈值的范围分上下2组，笔者选取的下限在-100～-1 000 HU，上限在100～200 HU。例如，阈值在-1 000～100 HU时，所得图像只显示密度大于100 HU和小于-1 000 HU的物体，密度介于两者之间的物体不能显示。在实际应用中，为了突出显示结石，消除“漂浮结构(floating structure)”的干扰[4]，阈值的下限调低至背景结构消失为止。
, 百拇医药
一般来说，轴面CT扫描可满足胆石症的诊断。作为一种新的成像技术，本方法的主要优点是不需额外扫描，一次获取数据可反复多次使用，建成多幅仿真内窥镜图像，立体显示结石的形态，并能在三维空间任意角度观察，便于医师立体地观察结石，弥补了横轴面的不足；对阳性结石不需对比剂；尤其是对多发胆管结石有个整体观念，克服了结石分散在多个层面缺乏整体性、容易遗漏的缺陷。
CT仿真胆道内窥镜在结石的诊断方面有一定的限度，它所显示的只是结石的三维表面形态，观察结石的内部结构、测量结石的大小和确定结石的部位目前还必须根据轴面图像，阴性结石需口服或静脉注射对比剂。此外，分析结石时还须和肠道内与结石密度相似的肠内容物鉴别，发现泥沙样结石的敏感性还较低。但作为一种新的无创性的检查方法，能立体显示胆道结石，对诊断有一定的意义。随着经验的积累和计算机技术的发展，诊断的敏感性和特异性将会有进一步的提高。
参考文献
1，冯敢生，韩萍. 医学影像学中的奇葩——仿真内窥镜技术. 中华放射学杂志,1999，33：5-6.
, http://www.100md.com
2，Higgins WE, Ramaswamy K, Swift RD, et al .Virtual bronchoscopy for three-dimensional pulmonary image assessment: state of the art and future needs. Radio Graphics，1998，18：761-778.
3，Ferretti GR,Vining DJ, Knoplioch J,et al. Tracheobronchial tree: three-dimensional spiral CT with bronchoscopic perspective. J Comput Assist Tomogr, 1996, 20:777-781.
4，Prassopoulos P, Raptopoulos V, Chuttani R, et al. Development of virtual CT cholangiopancreatoscopy. Radiology, 1998, 209:570-574.
5，Rubin GD, Beaulieu CF, Argiro V, et al. Perspective volume rendering of CT and MRI images : applications for endoscopic imaging . Radiology,1996, 199：321-330.
(收稿日期：1999-11-22), http://www.100md.com