c仿真胃镜对猪胃病变的检查

c仿真胃镜对猪胃病变的检查

近年来，已有关于ct真实胃镜（ctcg）的报告，但研究条件和对象不同，评估方法不同，结果差异很大，临床应用的价值也存在争议。而且,MR仿真胃镜(MRVG)研究报道尚少,有待对比CT/MR和纤维(电子)胃镜进行系统研究,以进一步规范成像技术,提高仿真胃镜诊断胃部疾病的能力。消化道疾病在形态上的表现,不外乎为管壁的隆起性、凹陷性或扁平性病理改变。为此,笔者在仿真结肠镜实验研究的基础上,独立探索出了一条简单、实用的同时制作胃部隆起性和凹陷性“病变”模型的方法,并成功地进行了仿真内镜及相关三维(3D)影像学检查。笔者着重观察CTVG对这些模拟肿块、溃疡病变的显示能力,探讨CTVG的应用价值。1材料和方法1.1效率的“病变”“内压层”设计选取离体新鲜成年猪胃(胃底部有1个巨大憩室)1只,里外洗净后,依次将胃窦、胃角、小弯、胃底的粘膜面从贲门口区翻出,用1号医用真丝编织线将粘膜结扎制作出直径5～14mm大小的隆起性“病变”6个;并在其附近,用小棉签蘸取少许37%盐酸(南通教育试剂厂生产),多次点击同一处粘膜面,使其逐渐变色、糜烂,制成5个长径6～8mm,深径1.0～1.5mm的凹陷性“病变”。测量、标记“病变”大小、部位后,使其复位,并结扎残留十二指肠,备用。1.2eth检查将上述胃病模型送至内镜室,由专业内镜医师进行电子胃镜(FUJINONEC-410HI)检查。胃镜自食管残段经贲门缓缓插入,并注入适量气体充盈胃腔,依次检查十二指肠、幽门、胃窦、胃角、胃体、胃底,仔细观察病灶与内腔情况,实时录像全过程,并拍摄所示“病变”照片。1.3空气丰富法模拟在十二指肠端结扎的基础上,将8F塑料螺旋管及接头(外径10mm)经食管残段置于贲门处,近端结扎、固定。再经螺旋管向胃内注入空气约2500ml,适度扩张胃腔后,将螺旋管打结、封闭。模型置放于扫描床上,进行CT容积采集(无间隔连续螺旋扫描)。CT扫描应用GEHispeedCT/i螺旋CT机,层厚3mm或5mm,重建间隔1.5mm或2.5mm,螺距1.0,电压100kV,电流50mA。空气充盈法扫描后,改用阳性对比剂(3%泛影葡胺)充盈法适度充盈胃腔再行螺旋CT扫描,参数基本同前。然后将螺旋CT扫描所得到的源影像数据传送至工作站(AdvantageWindows3.1,GE),采用导航软件(NavigatorVersion2.0.8)进行仿真内镜成像。空气充盈法源影像应用“黑底白影(whiteinblack)”阈值方式,最大阈值为负值(本文重点探讨);阳性对比剂充盈法源影像应用“白底黑影(blackinwhite)”阈值方式,最小阈值为正数。阈值上、下限的选择,应以同时最佳成像、显示胃腔和病变为宜。必要时,可根据需要加上人工伪彩。另外,采用最大强度投影(MIP)、表面阴影显示(SSD)和透明显示(RaySum)等技术进行其他图像形式的3D成像。同一模型还作了MR容积扫描(MR水成像和MR钆剂造影)和MRVG及气钡双对比造影检查。全部扫描完毕,即纵向剖开胃,仔细观察并触捏之,发现“病变”形态、大小无甚变化。1.4ctgs对不同部位胃粘膜的检出情况及图像质量结合文献,笔者定义仿真内镜的胃隆起性或凹陷性病变,为不连续的局限性胃内膜的隆起或凹陷,其高于或低于周围内膜和粘膜皱襞。在CTVG上,正常胃内膜表现为自然、连续的粘膜、粘膜皱襞和粘膜间沟。不同部位,胃粘膜形态不同。一般地,胃底粘膜呈粗网状,胃体粘膜呈纵条形走行,胃窦粘膜呈纵横交错状,贲门、幽门处粘膜则呈放射状或星芒状。任何局部胃粘膜皱襞或沟的连续性发生中断或出现局限性隆起、凹陷变化即可视为病理改变。着重分析CTVG对“病变”(包括隆起结节、凹陷溃疡、憩室和异物即螺旋管头等)的检出情况及图像质量。图像质量分优、良、差3个等级:CTVG显示“病变”且表面细节及与邻近胃粘膜关系清晰、类似胃镜所见者为优;“病变”显示但其表面及粘膜细节欠清者为良;“病变”未显示者为差。采用χ2检验进行统计分析,P<0.05为有显著性差异。2结果2.1ctgsa-pge-gs胃内起落架性“病变”检测结果空气充盈法CTVG检出了所有6个长径5～14mm的隆起性“病变”和5个长径6～8mm、深径1.0～1.5mm凹陷性“病变”中的3个(其长、宽、深径大小分别为7mm×4mm×1mm、8.0mm×3.0mm×1.5mm、8mm×5mm×1mm)(图1、2),未检出的2个凹陷性“病变”均为6mm×3mm×1mm大小。另外,一个40mm×60mm的憩室(图3、4)、一个螺旋管接头也清晰显示。该方法未见假阳性结果。为此,空气充盈法CTVG对6mm以上胃隆起性“病变”的检出率为100%,敏感性和特异性皆为100%;对8.0mm×5.0mm×1.5mm以下的凹陷性“病变”检出率为60%,敏感性、特异性分别为60%和100%。CTVG测量病变及螺旋管接头大小均比实际大0.2～1.0mm,且对较小、较浅尤其深度1mm以下的凹陷性“病变”难以检出。MIP、RaySum仅检出2个长径10mm以上隆起性“病变”,未能检出模拟凹陷性“病变”;SSD仅清晰展示胃底憩室,未检出模拟隆起性和凹陷性“病变”(图5)。气钡双对比造影仅显示较大的3个隆起性“病变”(分别为10mm×14mm、10mm×11mm和10mm×9mm)(图6)。电子胃镜检出了所有模拟“病变”。阳性对比剂充盈法CTVG显示了6个隆起性“病变”中的5个,未检出凹陷性“病变”(憩室除外),出现了3个假阳性隆起性“病变”(实为气泡)。净水或3%Gd-DTPA充盈法MRVG结果类似阳性对比剂充盈法CTVG。2.2ctgp的成像空气充盈法CTVG的图像质量皆为良,优于阳性对比剂充盈法CTVG和MRVG的图像质量(P<0.05),但次于电子胃镜图像质量(P<0.01)。另外,阈值方式及数值大小直接影响仿真内镜的图像质量。空气充盈法CTVG应采用“黑底白影”阈值方式成像,最佳阈值上限范围为-800～-650,在最佳阈值范围内图像质量最佳;阈值过高或过低,胃腔及“病变”变形甚至成像困难(图7～12)。同时发现,起源于胃壁的“病变”,在CTVG上随阈值而变化并与胃腔改变同步、一致;胃内异物如螺旋管接头,在CTVG上也随阈值而变化,但与胃腔不同步、不一致(图7～12)。这就提示阈值数值改变时,CTVG所示胃腔与“病变”变化的协调性有助于判定“病变”来源和鉴别诊断。3讨论3.1胃粘膜的制作胃部隆起性、凹陷性“病变”模型的制作较结肠“病变”模型制作复杂。笔者开始采用胃镜下钳取离体猪胃粘膜的方法来制作凹陷性“病变”模型,结果发现病变大小、深度难以控制,仿真内镜效果欠佳,且无法得到隆起性“病变”模型,达不到实验研究的目的。后经反复摸索,发现将胃粘膜从食管残段(不宜太长,一般长约3cm为佳)翻出来直接制作胃部“病变”模型非常有效,且距贲门远的部位“病变”制作更为容易。隆起性“病变”模型只要夹提少许胃粘膜并结扎之即可制成。在制作凹陷性“病变”时,棉签头不宜太大,蘸取盐酸量不宜过多,这样制作的凹陷性病变大小较易控制。胃壁肌层的破坏较粘膜层迅速,操作时应防止将模拟溃疡制成穿透性。3.2优质源影像的基础和目胃为空腔脏器,缺乏自然对比,胃腔空虚时尤甚。为此,要有效成像和观察胃及胃部病变,尚需引入合适的对比剂。仿真影像学对组织之间的对比即密度或信号差异要求更高,组织间对比度太小则无法有效进行仿真内镜及其他3D影像的重建与成像。笔者在研究和临床工作中发现,高质量的源影像是获得优质仿真内镜图像的基础,而前者除了选择合适的扫描方式、方法外,对比剂均匀一致地分布要求非常重要。空气取材方便,且在胃内分布均匀,对比效果极佳;阳性对比剂往往难免残留气腔,造成假阳性结果。笔者研究发现,源影像技术以空气充盈法CT技术最佳,阳性对比剂充盈法CT技术次之,再次为MR水成像和MR钆剂造影技术。目前,MR容积采集技术的缺陷主要在于图像分辨率不高和对比剂腔内分布不均。不过,需指出的是,吴东等对比空气(阴性对比剂)、3%～5%泛影葡胺(阳性对比剂)、脂肪乳剂(阴性对比剂)等不同对比剂对螺旋CT胃部3D成像的影响,发现以阳性对比剂为优。3.3仿真内镜图像的后处理CTVG技术较为简单,文献报道较多;但其成像原理颇为复杂,提法不一,至今尚未见系统、详细的中文论述。医学三维成像方法主要有体绘制(volumerendering)、面绘制(surfacerendering)以及介于两者之间的方式。体绘制主要采用光线跟踪技术(raytracing),可以SSD、MIP或最小强度投影(Min-IP)、RaySum等图像形式表现出来;面绘制技术通常采用MarchingCube方法,主要以SSD图像形式表现出来;面绘制、体绘制技术也都可用以进行仿真内镜成像(virtualendoscopy,又称腔内表面重建,internal3Dshaded-surfacereformation),其中面绘制图像细节较体绘制的佳。仿真内镜成像就是利用建立在面绘制、体绘制基础上的特殊计算机软件功能,将扫描获得的容积图像源数据进行后处理,对器官表面具有相同象素值范围的部分进行3D重建,再利用计算机的模拟导航技术进行腔内观察,并赋予人工伪彩和不同的光照强度,即可获得类似纤维(电子)内镜行进和转向直视观察效果的单帧或动态重建图像。也就是说,仿真内镜图像建立在光照模型之上,是以明暗方式虚拟表现器官表面的3D结构,隆起越高越明亮,凹陷越深越暗淡。仿真内镜成像过程与步骤,一般包括:(1)CT、MRI或DSA容积采集,以获得连续无间隔的源影像数据。不同脏器和不同仪器,扫描条件不同。这一步常需引入对比剂,目的就是为了使差别不大的器官人为地产生对比差异,以达到最佳重建成像的效果;(2)将源影像数据传输到至少装备了仿真内镜成像的图像分析软件的工作站,作后处理重建成像;(3)利用图像分析软件如导航软件(Navigator),选择适当的成像模式(Fast或Smooth)、阈值方式(有blackinwhite、whiteinblack、withinborders3种)、阈值数值(thresholdvalue)、视角(aperture)方向与角度及伪彩色产生内镜样影;(4)单帧或动态序列抓取保存(伪彩色一并存入)或一般保存(色彩无法一并存入)至硬盘上;(5)单帧或动态序列(电影,cine)回放和再显示。同一源影像,成像模式(smoothingmode)、阈值方式(thresholdmode)与数值、视角等选择不同,其重建出来的图像可以不全相同。仿真内镜重建时,只成像所选择的阈值数值(为阈值上限或下限)与仪器自动给予或另选的阈值下限或上限之间阈值范围内的解剖图像,该阈值范围以外的组织解剖信息自动去除(视为透明)。一般地,源影像为白影即亮色时,多采用“黑底白影”重建方式,源影像为黑影即黑色时多采用“白底黑影”重建方式,且都适用边缘性重建方式;源影像为白影时,阈值数值为正值,黑影时则为负值,阈值大小的调节以影像逼真、伪影最少为原则。快速(fast)成像模式重建时间快,但图像分辨率较低、细节显示欠佳;平滑式(smooth)成像模式重建图像细腻,层次丰富,深部信息多。视角在15°～60°之间选择,视角越小,视野越小,局部影像越大,细节越清楚。伪彩色技术对红、绿、蓝三原色(RGB)进行适当调整,即可获得类似纤维(电子)内镜的彩色图像,其应用适当,可明显增加被观察结构的解剖层次与细节。3.4ctgpa表达了“病变”的检胃部疾病在形态上一般都表现为胃壁的隆起、凹陷或扁平性病理改变。本实验结果显示,胃部“疾病”以空气充盈法CTVG显示最佳,其次为阳性对比剂充盈法CTVG和MRVG,其图像质量尚皆次于电子胃镜。其中,空气充盈法CTVG对5mm以上胃部隆起性“病变”的敏感性和特异性均达100%,对8.0mm×5.0mm×1.5mm以内的凹陷性“病变”的敏感性、特异性分别达60%和100%,其还准确显示了螺旋管接头和胃底憩室,对这些结构形态、大小和表面细节显示也好;但其难以检出较小、较浅尤其深度在1mm以内的凹陷性“病变”,且测量数值要比实际大0.2～1.0mm。另发现,阈值数值改变时,CTVG所示管腔与“病变”变化的协调性对判定“病变”来源和鉴别诊断有帮助。起源于胃壁的“病变”尤其赘生物,在CTVG上随阈值而变化并与胃腔改变同步、一致;胃内异物如螺旋管接头,在CTVG上也随阈值而变化,但往往与胃腔不同步、不一致阈值方式及数值大小直接影响仿真内镜的图像质量。由此可见,只要胃肠道清洁准备得当、无甚胃液潴留和引入有效对比剂并均匀分布,CTVG能够准确检出胃部5mm以上隆起性病变和1mm左右深度的凹陷性病变,并可进行初步的定性诊断。最近的临床研究表明,CTVG和MRVG在胃癌病灶的探查、定位及Borrmann分型等方面均