多模态三维影像重建的基础:数据、数据的配准,这两个基础没做好,后面的重建工作就没法进行下去。目前数据获取最大的难题就是大部分医院的影像系统仍然比较封闭,需要临床医生亲自到影像科拷贝数据,或者刻盘,甚至有些数据无法拷贝,而如果要将影像重建技术运用于临床,就必须要用到自己患者的数据进行处理,这个难题目前无法解决,建议多和影像科及信息科交流,逐步改善影像系统。我们医院的PACS影像系统很不错,在这里要赞一下这个系统,只要影像科及时把扫描原始数据上传到系统后,马上就能在科室内网电脑上直接下载保存,见图1,非常的方便
图1
这次我们先谈谈数据,就是我们要建出即漂亮、又实用的模型,到底需要用到CT、MRI哪些序列。只有搞明白了,我们才好向影像科的老师们提要求,这也是目前想学影像重建老师们问我最多的问题,比如下面这两张图,到底需要哪些序列的数据?
图3
图2重建需要T1 3D、T1+3D 序列(层厚1mm),CT平扫、CTA、CTV(层厚0.625mm),图3需要加一个DTI序列,这两张图是比较完整的一个肿瘤多模态的重建病例。下面具体谈谈重建分别需要的数据序列:
脑组织:效果最好的数据是T1 3D,其它比如T1+3D,CT平扫薄层也可以,推荐有条件的医院要求影像科颅内肿瘤病人常规加扫T1 3D序列。处理软件:freesurfer,SPM12下的CAT12插件,3D slicer里的Swiss Skull Stripper模块等。Freesufer处理效果最好,但对于大脑皮层有异常信号的数据不能处理,耗时最长,几小时到几十小时不等;SPM12效果稍差,但耗时较短,一般几十分钟,对于脑压高的病人数据剥脑后重建脑回显示欠佳;Swiss Skull Stripper模块简单、快捷,但是效果最差。另外还有FSL软件里的bet也可以剥脑,虽然处理速度快,但是效果也不太令人满意。综合来看,推荐使用CAT12作为主力处理软件
图4(freesurfer处理后重建)
图5(cat12处理后重建)
脑血管:所需序列,MRA、MRV,CTA,CTV。MRA、MRV优势是重建出的血管效果平滑,重建快捷、简单,缺点是次级小血管部分无法显示,尤其是静脉,细节丢失较多;CTA、CTV次级血管显示较好,细节保留更多,但重建出的血管不够平滑,尤其是与颅骨相邻的血管,虽然可以利用平扫数据进行减影,但效果还是会比MRA和MRV稍差一些,重建耗时也会更多。为了更好的指导临床手术,细节保留是最重要的,所以推荐使用CTA、CTV结合CT平扫减影来重建大脑动、静脉系统
图7(MRA、MRV重建)
肿瘤:所需序列,3D+T1、T2 3D、CTA 。用的最多的还是3D+T1序列,部分没有强化的肿瘤需要T2 3D序列,要求不高的时候也可以用CTA数据来重建
图9(低级别胶质瘤重建)
白质纤维束和颅神经:所需序列,DTI、FIESTA-C(GE磁共振命名,其它品牌会有不同)、T1 3D。DTI序列扫描参数一般设置为20-30个方向,层厚2mm-5mm,一般大的纤维束重建完全够用。方向数越多,层厚越小,颅神经重建出来的机率就更大,也会更精细,颅神经的重建需要结合T1 3D序列作为结构像进行重建;颅神经也可以根据FIESTA-C序列,通过影像辨别进行人工勾画分隔重建,个人观点,通过DTI重建更符合颅神经的真实走行。目前后组颅神经重建还比较困难,使用DSI数据重建,目前来看效果是最好的
以上是本人关于多模态影像三维重建数据方面的一些经验和体会,希望能够帮助到各位老师,其中会有一些不够专业和局限的观点,希望各位老师能够指出
下一期准备谈谈相关序列数据的配准问题,都是大家在配准过程中容易碰到的问题。后面会陆续出关于多模态影像三维重建的教程,希望各位有兴趣的老师多多关注3DSlicer社区