探讨数字化断层融合成像技术的临床应用价值

麦爱丽，赵燕燕，陈琦，郭晨洁

上海中医药大学附属曙光医院

医学装备处，上海 201203

探讨数字化断层融合成像技术的临床应用价值

麦爱丽，赵燕燕，陈琦，郭晨洁

上海中医药大学附属曙光医院

医学装备处，上海 201203

本文阐述了数字化断层融合成像技术的结构原理及技术特点，并对比了在骨骼系统、泌尿系统及呼吸系统的传统DR成像及CT成像的特点，探讨了数字化断层融合成像技术的临床应用价值。

DR；CT；数字化断层融合成像技术；骨骼系统；泌尿系统；呼吸系统

0 前言

随着计算机技术的不断发展，基于DR（Digital Radiograph，数字化X光照片）的一种新成像技术——数字化断层融合成像技术（Digital Tomosynthesis，DTS），已逐步应用于临床，其特点为高效率、高检出率、低剂量。本文针对数字化断层融合成像技术DTSd的结构原理、技术特点及临床应用进行介绍，旨在探讨该项新兴技术的临床应用价值。

1 数字化断层融合成像技术的结构原理

DTS一般由传统微焦点尺寸（0.6 mm×0.6 mm）X射线球管、高性能碘化铯平板探测器、采集工作站、高压发生装置、X射线球管驱动装置、系统计算机等组件来完成图像的采集，DTS的结构原理图，见图1。

实现DTS必须具有一定的硬件基础。首先是对探测器的要求，应具有较高的刷新速度、量子检出效率、连续的采集能力、整板技术和良好的冷却技术[1]。其次是对机械运动的要求，应具有自动跟踪、自动定位功能、五轴联动功能和全自动功能，只有具备了以上要求，才能够在较短的时间内完成多幅原始图像的采集，进而由高性能计算机重建出任意层面的图像[2]。

图1 数字化断层融合成像技术的结构原理图

2 数字化断层融合成像技术的特点

DTS是在传统断层成像的基础上结合数字平板探测器及现代计算机图像处理技术开发的一种有限角度图像重建方法。具体方法为X线球管在一定角度内对被照体以不同角度依次进行曝光，所得到的数十帧图像的原始数据将自动传至工作站并进行重建，将感兴趣层面以外的图像进行模糊化处理，从而得到兴趣层面的清晰图像。也可选取不同层面为目标进行重建，可以得到所选范围内的多层面重建图像。

与传统DR相比，DTS通过多角度连续曝光采集，相邻数字信号位移叠加，形成三维容积数据，进行冠状面任意层面和层厚重建，获得单层的影像，消除重叠影的干扰，明确病灶。

3 数字化断层融合成像技术的临床应用

3.1 骨骼系统

骨创伤的诊断是放射科最常见的和最紧迫的任务之一，DR因组织重叠和分辨率不足对隐蔽骨折容易漏诊或误诊，结构复杂部位和深在部位骨折成为X线诊断的难点。田军等[3]对135例创伤性寰枢椎脱位、关节内骨折、骶尾骨骨折及面部骨折等骨关节创伤患者进行了X线平片及数字化断层融合成像的对比研究，结果显示DR为阴性或者疑似骨折，DTS均可作出明确诊断。特别是对于寰枢椎骨折或脱位因所处部位深，组织结构重叠多，或因曝光条件欠佳或肠腔气体干扰而显示不清，容易漏诊或出现假阳性，而类似骶尾椎因组织厚，X线难以穿透部位，平片显示多不满意，DTS则准确的作出诊断。DTS还对X线平片无法发现的肩关节脱位合并肩胛盂撕脱骨折、股骨颈嵌插骨折或不全性骨折以及颅面部骨折，显示了其独特的优越性。陈明等[4]对舟状骨隐匿性骨折诊断的研究也证实了上述观点，患者DR、DTS影像对比图，见图2～3。

图2 患者DR、DTS影像对比图

图3 患者DR、DTS、CT影像对比图

评价骨折愈合情况也是影像学重要工作内容之一，常用的影像学方法有X线、CT、MRI等，其中X线应用最广泛，由于是重叠成像，其敏感性较低，CT的密度分辨力及断层成像的优势，使其可以明确反映骨折愈合情况[5]。近年有的研究者应用定量CT对于骨折愈合情况进行研究，显示定量CT可以为骨折患者提供精确的治疗依据[6]。然而，进行骨折内固定术的患者，金属内固定物会在图像中出现伪影，影响图像质量，使医生在对骨折部位及愈合程度的判断上造成影响，数字化断层融合成像检查由于其特殊的成像方式，金属伪影明显较小[7]，并且DTS的X线辐射剂量明显低于CT。国内外均有研究显示，DTS在骨折的诊断治疗过程中具有一定的临床应用价值[8]。

3.2 泌尿系统

作为泌尿系统常用的检查方法，腹部平片（Kidney Ureter Bladder，KUB）和静脉尿路造影（Intravenous Urography，IVU）已经被广泛应用于临床，KUB平片检查简单易行，对大部分泌尿系统阳性结石能做出明确诊断；IVU检查主要用以显示包括肾盂肾盏系统、输尿管、膀胱的重要方法，它不仅可以提供上述部位的形态、结石在尿路分布关系，而且还可提供分侧肾脏的分泌功能等方面的信息。近年来，随着非离子型造影剂的应用，使得IVU检查变得更加安全可靠。尽管有其他一些影像技术如磁共振尿路成像（MRU）等在尿路造影成像中的应用，但是IVU在泌尿系统疾病的诊断中仍有不可替代的作用。

传统的KUB及IVU检查由于肠道内气体、内容物及邻近脏器、脊柱、骨盆等的重叠，使得泌尿系统解剖结构和病变显示不清楚，无法达到诊断目的。而DTS则是通过一个固定式接收器，在单体层成像扫描过程中，采集多幅曝光图像，并对数据进行重建，以显示从接收器表面一直到成像解剖的多个平面。大大提高了泌尿系统图像的对比度和清晰度，可以清晰的显示出肾脏的形态、轮廓；清晰显示出肾盂肾盏的细微结构，它对病灶在纵向的边缘形态及邻近结构的变化显示更加清楚[9]。

对于不同大小的泌尿系结石的敏感度，Mermuys等[10]利用数字断层融合成像及CT对人体泌尿系结石进行了对照研究，发现数字断层融合成像对检出2～5 mm大小结石的敏感度最高。王庆军等[11]对8粒不同患者经体外碎石后排出的类圆形泌尿系结石（直径分别约为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 mm）进行数字断层融合成像实验性研究，通过对不同成像参数进行全面对比分析，得出对于检出泌尿系结石，1.0 mAs、100 kV、25次曝光、20°球管摆角为最佳数字断层融合成像参数组合，常规X线平片与数字断层融合成像显示泌尿系结石的比较，见图4。

因此，与目前常用的KUB、IVU、CTU、MRU检查相比，DTS作为一种新的临床诊断方法，提高了无肠道准备条件下泌尿系结石初检的成功率，其高检出率、低剂量的优势，更大大提高了临床对泌尿系结石诊断的准确性，且更适用于急诊泌尿系结石检查及碎石后的复查。

表1 胸部平片和VolumeRAD成像结果

图4 常规X线平片与数字断层融合成像显示泌尿系结石的比较

3.3 呼吸系统

目前CT是诊断肺部病灶特别是肺结节的影像金标准[12-13]，但因其辐射量大、费用高，通常用作明确诊断。胸部X线平片，作为胸部疾病筛查的首选方法，尤其针对肺结节，因其成像简单、操作方便、低剂量、低辐射量、图像清晰、诊断准确率高、废片率低、资料易于保存，便于患者复查或远程会诊等特点被广泛应用于临床。但由于是二维成像，有其局限性，对位于大血管、心影后及纵隔区域等组织结构重叠严重或体厚处的一些小结节或结构复杂部位的病变诊断较困难，易造成漏诊[14-15]。

DTS与胸部X线平片比较最大的优势是避免了结构重叠,增加了局部组织的分辨率,可显示感兴趣结构的深部信息，有效地对X线胸片可疑病灶进行评价,可使约3/4的患者不需进一步行胸部CT检查[16-17]。用比CT低的辐射剂量改善了常规胸部X线检查，使其很容易在常规工作流程中作为对X线胸片上可疑病灶的补充诊断手段,提高对胸部组织病变的诊断率。对于已经在X线胸片或CT上发现存在肺部结节而需进行定期随访的患者，若使用DTS，会使患者比用CT定期随访获得更低辐射剂量及费用。

VolumeRAD容积成像是美国GE公司研发的数字X线摄影设备DR上所具有的新型X射线检查技术，是DTS的一种。王广丽等[18]使用GE带有VolumeRAD容积成像选项的DR设备对X线胸片怀疑胸部病变的患者进一步检查，采用CT作为参照标准，由2名阅片者分别与X线胸片进行对比。结果显示，162例研究对象中可疑肺部病灶共178个，其中55例患者中的57个病灶在VolumeRAD和CT上都没有被证实,认为是假病灶,在剩余的107例患者中,确诊121个病灶。通过对2种影像学检查方法诊断肺部病变的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、准确度及置信度进行比较分析，均有统计学差异（P＜0.05），胸部平片和VolumeRAD成像结果，见表1。

4 结论

综上所述，相较于X线平片，DTS诊断准确率较高，不易出现漏诊、误诊，被临床用作为X线平片的进一步延伸及扩展，而因其低剂量、低费用，亦可部分替代CT功能。目前DTS主要被应用于X线平片难以发现的隐匿性骨折的诊断以及骨折内外固定术后的愈合复查，组织结构重叠及结构复杂部位的泌尿系结石和肺部结节的诊断以及随访。随着临床需求的不断增加，DTS将被各领域的临床医师应用到更加全面的医疗诊断行为当中，使更多的患者获益。

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Discussion on the Clinical Effectiveness of Application of Digital Tomosynthesis

MAI Ai-li, ZHAO Yan-yan,
CHEN Qi, GUO Chen-jie
Departm ent o f M edical Equipm ent, Shanghai Shuguang Hospital Affiliated to Shanghai University of Traditional Chinese M edicine, Shanghai 200021, China

This paper expounded the structural principle and technical characteristics of digital tomosynthesis, and compared w ith the DR（Digital Radiography）and CT（Computerized Tomography）in bone, urinary and respiratory systems. Finally, it investigated the clinical effectiveness of application of digital tomosynthesis.

digital radiography；computerized tomography；digital tomosynthesis；bone system；urinary system；respiratory system

R814.42

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.10.024

1674-1633（2015）10-0086-04

2015-06-17

2015-07-08

中医药标准研究推广其他（局级）。

赵燕燕，主任医师, 医学装备处处长。

通讯作者邮箱：fille_v@126．com