三维超声心动图重建的图像显示

· 1 5 2 · · 综述与讲座 · 三维超声心动图重建的图像显示 上海第二医科大学附属仁济医院心内科 朱宗昌 黄定九审阅 在医学诊断中 , 超声技术正在发挥着越来越重要 的作用 , 超声心动图已广泛应用于心脏病的临床诊断 , 目前应用较多的是 M 型和二维超声心动图 。 近年来迅 速发展起来的三维超声心动图是一种将计算机用于超 声图像分析的新技术 。 由于三维超声心动图不仅能观 察人体器官的形态结构 , 而且还能得到有关组织和功 能信息 , 故三维超声心动图成像及图像显示已成为 目 前研究和发展的重点 . M 。 rek Be fo hl av ek ¹ 称三维和四 维超声心动图的出现在超声心动图史上具有划时代的 意义 。 三维超声心动图重建技术一般包括图像的获取 、 储存 、加工和三维显示四部分 。 在平面图像的三维处理 中 , 关键是如何提取隐含的三维信息 , 并将它们恰当地 示出来 , 供医学诊断用 。 本文仅就三维图像显示介绍 如下 : 常用的三维显示 1 . 实时伪三维显示 :通过加宽标准换能器和凸透 镜一起使用所获得的超声束可建立实时伪三维显示 〔2 , . 图像是通过加宽超声束产生三维幻觉形成 , 但是深度 的知觉高度依赖实体的运动 。 此方法不能提供真的三 维图像和体积 、也不能形成断层平面 。 2 . 线框显示 :显示 曲面最 简单的方法是用框架表 示 , 是三维显示的最基本类型 ,这些点通常是用来标定 有意义实体的边界 。 显示曲线时 , 只要算出许多密集的 参数值的坐标和显示这些点 , 这些点通过线框网连接 到一起形成一个实体 。 用这种方法显示曲面的优点是 速度快 , 算法简单 , 多数试验已证明此方法对测定实物 的体积和评价动态运动非常有用 〔“, ‘、“、‘J 。 不足之处是对 曲面的外貌强加了“直纹 ” , 从而可能遮挡了形状的细 节 。 3 . 表面的绘制 : 实体 (如心脏 ) 可被三维基质中绘 制出来 , 并且通过在 实休的边界产生的表面描述 出 来 (73 。 阴影技术可用于提洪三维的透视图像 。 成对的表 现复制图像通过轻度旋转图像间的实体可产生 。 通过 体视镜显示可产生更为逼真的三维图像 。 4 . 体积的绘制 : 目前使用的最为复杂的三维显示 技术是以射线追踪为基础 。 和表面的绘制不同 、因为在 表面的绘制中所有在实体表面内部的象素都被忽视 , 体积的绘制则维持实体的内部结钩 。 此项技术使“计算 机活体解剖气三维和四维实体再建的计算机解剖 )更 容易 。 特殊的三维显示技术 1 . 局部解剖显示 :三维超声实体的内部结构可通 过 “打开和变平 ”实体来显示 。 表面特征结果的显示和 局部解剖图相似 . 这种显示和病理学家在解剖桌上检 查血管内部结构时得到的景观相似 。 2 . 容积的显示 : 实体的内腔计算使表面轮廓的分 析变得容易 。 这种显示法对血管狭窄的估价非常有用 。 动态的容积显示 已被用于对球形的和局部心肌收缩性 的评价 。 3 . 血流显示 : 三维彩色血流多普勒图像有助于提 高血流空间分布的理解 , 特别是对二尖瓣的返流 . 4 . 功能显示 : 内腔计算截面的时间系列可以显示 为时间变化的伪三维实体 。 搏动的和收缩的结构 (如主 动脉和心脏 )可显示为波动的表面 . 这种显示方法使局 部收缩性的评价变得容易 。 5 . 小部分显示 :三维图像的一部分可从整体体积 中切除以便仔细检查 。 通过限制部分实体的显示 , 如房 间隔特别的解剖细节可被更仔细的研究 。 6 . 电学解剖 :三维图像可以从计算机储存器中分 离出来 , 例如狭窄的二尖瓣可从心脏中移出 。 电学解剖 的概念对制定外科非常有用 。 7 . 组织特征化 : 图像灰阶的保存有助于从三维图 像中提取出结构信息 。 图像中的结构类型的统计学描 述可被计算出来并适于鉴定异常组织 。 统计值可被用 于三维图像的重建 。 通过组织特征化 、正常组织从异常 组织的分割可自动进行 。 展望 随着许多先进技术在三维图像显示中应用 , 三维 图像显示技术将不断完善 。 如光学全息照像术的放影 为三维图像显示提供了有力的深度插入字幕 ;应用多 变焦点镜图像的显示使观察者能移动实体和检查空间 关系 : 体视镜图像配对显示系统 , 如偏振快门和小型电 视屏幕投影 , 已被用于心脏的三维图像显示 〔’二。 有的技 术 目前仍处于研究之中 , 没有商品化〔” 。 相信随着科学 技术的进步 , 三维超声心动图重建的显示技术也会取 得飞速的发展 。 (下转 14 4 页 ) . 1 4 4 - 标本的高分辨 C T 与组织学的对照观察 , 结果显示在体 正常肺标本次级肺小叶成分的高分辨 C T 显示率介于 离体肺标本与活体扫描之间 , 提示胸壁对 X 线的衰减 和生理运动的干扰致 C T 图像分辨力下降 , 可能是活体 肺高分辨扫描不如离体肺标本肺小叶成分显著的主要 原因 , 其次也要考虑所用的高分辨条件 、肺含气量 、 “血 流坠积”和“部分容积平均效应 ”的影响。 临床高分辨 C T 应用中 , 由于次级肺小叶内的小叶 间隔 、小动脉和小静脉均呈高密度 , 往往难以 区分 , 以 致于也难以确定肺小叶的范围 . 本文观察结果提示小 叶间隔呈细线状 , 多分布于胸膜下或有伸向胸膜的倾 向 ; 小静脉位于小叶间隔内 , 呈点状或线状高密度 , 但 直径较小叶间隔大 , 约 0 . sm m , 往往沿小叶间隔走行或 伸向胸膜 ; 小动脉多呈点状或 “Y ”形分支 , 约距胸膜面 5 ~ IOm m , 距 小叶间 隔或 肺静脉 3 ~ sm m , 直 径约 1 . Om m , 在胸膜下往往形成与胸膜面平行的一排点 , 据 此可鉴别它们和确定小叶范围 。 文献较少描述肺癌时病灶周围肺小叶的高分辨 C T 表现 , st ei nc 卿 曾指出小叶间隔增厚是淋巴道转移 的高分辨 C T 征象 。 本实验结果初步表明除小叶间隔明 显增厚增长之外 ,肺小叶核心结构周围间质增多形成 “支气管袖套 ”和 “印戒”状改变 , 小叶实质内的网状高 密度影与癌细胞浸润 、纤维组织反应性增生和淋巴 回 流不畅造成的水肿有关 , 这些表现能否作为肺癌早期 的高分辨 C T 特征 , 仍需进一 步研究来证实 。 参考文献 1 . W eb b W R , e d it ed . H ig h 一 r e s o lu tio n CT o f the lu叩 , N e w Y o r k : R a v e n p r e s s , 19 9 2 : l一2 4 2 . N a id ie h D P , e d ite d . C o m p u t ed T o m o g r ap hy a n d m a g - ne tie re s o n a n e e o f the tho r a x , Zn d e d it io n , N e w Y o r k : R a v e n Pr e s s , 1 9 9 1 : 3 4 1一4 0 0 3 . M u r a ta k , e t al , C e n t r i:o b u la r le s io ns o f the lu飞 : d e m o n s tra t io n by hig h一 r e s o lu t io n C T a n d p a tho lo g ie e o r r ela - tio n , R ad io lo gy , 1 98 6 ; 1 6 1 : 64 4 . Be r gi n C , e t a l . T he s e e o nd a r y p u lmo n a r y lo b u la r : n o r - m a l a n d ab n o r m al CT a p醉 a ra n ee s , AJR , 1 9 88 , 15 1 : 2 1 5 . W e bb W R , e t al . N o r m al a n d d is e a s e d is o la te d lu ng s t h ig h一 r e s o lu tio n CT , R ad io lo g y , 1 9 8 8 ; 1 6 6 : 8 1 6 . M a th ie s o n JR , e t al . C hr o n ie d iffu s e in filt r a t iv e lu n g d is e a s e : C o m pa r is o n o f d i犯 n o s tie a ee u r a ey o f CT a n d ehe s t r a - d io g r a p hy , R ad io lo g y , 1 9 8 9 ; 1 7 1 : 1 1 1 7 . G re n ie r P , e t a l . Ch r o n ic d iffu s e in te r e s t ittial lu n g d is - e a s e ; d ia g n o s t ie v a lu e o f eh e s t r ad io g r ap hy a n d hig h 一 r e s o 玉u - t io n CT , R a d io lo g y , 19 9 1 ; 1 7 9 : 1 2 3 8 , 滑炎卿 , 于彦铮 。 在体肺铸型标本的制作 , 解剖学杂志 , 1 9 94 ; 1 7 (1 ) : 8 3 9 . 滑炎卿 , 等。肺段的 CT 解剖 , 临床医学影像杂志 , 19 94 ; 5 (1 ) : 3 8 1 0 . S te in M G , e t a l . Pu lm o n a ry lym p ha n g itie s p r ea d o f e a re in o m a : a a p卯a r a n ee o n CT s e a n s , R a d io lo g y , 1 9 8 7 , 1 6 2 : 3 7 1 (上接 1 5 2 页 ) 参考文献 ( 1 )M a r e k Be l o hla v e k , e t a l . T h r e e 一 a n d fo u r 一 d im e n - sio n al C a r d io v a s e u la r U ltr a s o u n d im a g in g : a N e w e r a fo r e - e ho e a r d io g r a p hy . M a y o Clin Pr o e 1 9 9 3 ; 6 8 : 2 1 1一 2 4 0 (2 ) E n t r ek in R , e t al . R e a l一 t im e 3一 D u lt ra s o u n d im a g - in g w ith a l 一 D “ fa n be a m ,, t r ans d u e e r a r r a y . Pr o e S PIE . 1 9 9 2 ; 1 7 3 3 : 2 6 4 一 2 7 2 (3 )R a ie hle n JS , e t a l , Dy n a m ;e thr e e 一 d im e n s io n al r e e o n - s t r u e t io n o f Ieft v e n t r ie le fr o m tw o 一 d im e n s io n a l e eho e a r d i、, - g r a m s . J A m C o ll C a r d io l 1 9 8 6 ; 8 : 3 6 4 一 3 7 0 (4 )Fin e IX 二 , e t al , T hr e e 一 d im e n sio n a le e ho e a r d io g r a p hie r e e o n s tr u e t io n q 一ia lit a tiv e a n d q u a n t ir a t i、℃ e 、·a lu a t io n o f v e n - t r ic u la r f几一xle rio n . C o llip u t M e rho t ls P r o g r a m s B io m e d 1 9 8 8 ; 2 6 : 3 3一 4 3 (5 )R a q u e n o R , e t a l , Fo u r 一 d im e n s io n a l r ee o n s tr u e tio n o f tw o 一 d im e n s io n al e e ho ed io g ra p h ie im a罗 s , E e ho e r d io g r a p hy . 1 9 8 9 ; 6 : 3 2 3一 3 3 7 (6 ) I o t ho r JP , e t a l , A n ew fu l!y in t e g r a t ed s y s t e m fo r t hr e e 一 d im e n s io n al e eh o e a r d io g r a p hie r e e o n s tr u e tio n : v alida - tio n fo r ve :、t r ie , Jla r v o lu m e . C ir e u la t io n . 1 9 9 1 ; 8 4 : I ⋯ 6 8 4 (7 )L e v o y M , 以 sp la y o f s u rfa e e s fr o m v o lu m e d a ta IE E E C o m Pu t (l ra p h A Pp lie a t io n s , 1 9 8 8 ; 8 : 2 9一 3 7 (8 ) R o b 卜R A , e t a l, In t e r a e tiv e d is p la y a n d a n a ly sis o f 3一 D m ed ie al im a g e s . IE E E T r a n s M e d Im a g in g , 1 9 8 9 ; 8 : 2 1 7 一 2 2 6 (9) 张朝等 、医学三维成像 , 国外医学生物 医学工程分册 。 1 9 9 3 ; 1 6 (5 ) ; 2 5 5 2 5 8 。