c仿真胃鏡對豬胃病變的檢查

近年來，已有關于ct真實胃鏡（ctcg）的報告，但研究條件和對象不同，評估方法不同，結果差異很大，臨床應用的價值也存在爭議。而且,MR仿真胃鏡(MRVG)研究報道尚少,有待對比CT/MR和纖維(電子)胃鏡進行系統(tǒng)研究,以進一步規(guī)范成像技術,提高仿真胃鏡診斷胃部疾病的能力。消化道疾病在形態(tài)上的表現(xiàn),不外乎為管壁的隆起性、凹陷性或扁平性病理改變。為此,筆者在仿真結腸鏡實驗研究的基礎上,獨立探索出了一條簡單、實用的同時制作胃部隆起性和凹陷性“病變”模型的方法,并成功地進行了仿真內鏡及相關三維(3D)影像學檢查。筆者著重觀察CTVG對這些模擬腫塊、潰瘍病變的顯示能力,探討CTVG的應用價值。1材料和方法1.1效率的“病變”“內壓層”設計選取離體新鮮成年豬胃(胃底部有1個巨大憩室)1只,里外洗凈后,依次將胃竇、胃角、小彎、胃底的粘膜面從賁門口區(qū)翻出,用1號醫(yī)用真絲編織線將粘膜結扎制作出直徑5～14mm大小的隆起性“病變”6個;并在其附近,用小棉簽蘸取少許37%鹽酸(南通教育試劑廠生產),多次點擊同一處粘膜面,使其逐漸變色、糜爛,制成5個長徑6～8mm,深徑1.0～1.5mm的凹陷性“病變”。測量、標記“病變”大小、部位后,使其復位,并結扎殘留十二指腸,備用。1.2eth檢查將上述胃病模型送至內鏡室,由專業(yè)內鏡醫(yī)師進行電子胃鏡(FUJINONEC-410HI)檢查。胃鏡自食管殘段經賁門緩緩插入,并注入適量氣體充盈胃腔,依次檢查十二指腸、幽門、胃竇、胃角、胃體、胃底,仔細觀察病灶與內腔情況,實時錄像全過程,并拍攝所示“病變”照片。1.3空氣豐富法模擬在十二指腸端結扎的基礎上,將8F塑料螺旋管及接頭(外徑10mm)經食管殘段置于賁門處,近端結扎、固定。再經螺旋管向胃內注入空氣約2500ml,適度擴張胃腔后,將螺旋管打結、封閉。模型置放于掃描床上,進行CT容積采集(無間隔連續(xù)螺旋掃描)。CT掃描應用GEHispeedCT/i螺旋CT機,層厚3mm或5mm,重建間隔1.5mm或2.5mm,螺距1.0,電壓100kV,電流50mA?？諝獬溆⊕呙韬?改用陽性對比劑(3%泛影葡胺)充盈法適度充盈胃腔再行螺旋CT掃描,參數(shù)基本同前。然后將螺旋CT掃描所得到的源影像數(shù)據(jù)傳送至工作站(AdvantageWindows3.1,GE),采用導航軟件(NavigatorVersion2.0.8)進行仿真內鏡成像?？諝獬溆ㄔ从跋駪谩昂诘装子?whiteinblack)”閾值方式,最大閾值為負值(本文重點探討);陽性對比劑充盈法源影像應用“白底黑影(blackinwhite)”閾值方式,最小閾值為正數(shù)。閾值上、下限的選擇,應以同時最佳成像、顯示胃腔和病變?yōu)橐?。必要時,可根據(jù)需要加上人工偽彩。另外,采用最大強度投影(MIP)、表面陰影顯示(SSD)和透明顯示(RaySum)等技術進行其他圖像形式的3D成像。同一模型還作了MR容積掃描(MR水成像和MR釓劑造影)和MRVG及氣鋇雙對比造影檢查。全部掃描完畢,即縱向剖開胃,仔細觀察并觸捏之,發(fā)現(xiàn)“病變”形態(tài)、大小無甚變化。1.4ctgs對不同部位胃粘膜的檢出情況及圖像質量結合文獻,筆者定義仿真內鏡的胃隆起性或凹陷性病變,為不連續(xù)的局限性胃內膜的隆起或凹陷,其高于或低于周圍內膜和粘膜皺襞。在CTVG上,正常胃內膜表現(xiàn)為自然、連續(xù)的粘膜、粘膜皺襞和粘膜間溝。不同部位,胃粘膜形態(tài)不同。一般地,胃底粘膜呈粗網(wǎng)狀,胃體粘膜呈縱條形走行,胃竇粘膜呈縱橫交錯狀,賁門、幽門處粘膜則呈放射狀或星芒狀。任何局部胃粘膜皺襞或溝的連續(xù)性發(fā)生中斷或出現(xiàn)局限性隆起、凹陷變化即可視為病理改變。著重分析CTVG對“病變”(包括隆起結節(jié)、凹陷潰瘍、憩室和異物即螺旋管頭等)的檢出情況及圖像質量。圖像質量分優(yōu)、良、差3個等級:CTVG顯示“病變”且表面細節(jié)及與鄰近胃粘膜關系清晰、類似胃鏡所見者為優(yōu);“病變”顯示但其表面及粘膜細節(jié)欠清者為良;“病變”未顯示者為差。采用χ2檢驗進行統(tǒng)計分析,P<0.05為有顯著性差異。2結果2.1ctgsa-pge-gs胃內起落架性“病變”檢測結果空氣充盈法CTVG檢出了所有6個長徑5～14mm的隆起性“病變”和5個長徑6～8mm、深徑1.0～1.5mm凹陷性“病變”中的3個(其長、寬、深徑大小分別為7mm×4mm×1mm、8.0mm×3.0mm×1.5mm、8mm×5mm×1mm)(圖1、2),未檢出的2個凹陷性“病變”均為6mm×3mm×1mm大小。另外,一個40mm×60mm的憩室(圖3、4)、一個螺旋管接頭也清晰顯示。該方法未見假陽性結果。為此,空氣充盈法CTVG對6mm以上胃隆起性“病變”的檢出率為100%,敏感性和特異性皆為100%;對8.0mm×5.0mm×1.5mm以下的凹陷性“病變”檢出率為60%,敏感性、特異性分別為60%和100%。CTVG測量病變及螺旋管接頭大小均比實際大0.2～1.0mm,且對較小、較淺尤其深度1mm以下的凹陷性“病變”難以檢出。MIP、RaySum僅檢出2個長徑10mm以上隆起性“病變”,未能檢出模擬凹陷性“病變”;SSD僅清晰展示胃底憩室,未檢出模擬隆起性和凹陷性“病變”(圖5)。氣鋇雙對比造影僅顯示較大的3個隆起性“病變”(分別為10mm×14mm、10mm×11mm和10mm×9mm)(圖6)。電子胃鏡檢出了所有模擬“病變”。陽性對比劑充盈法CTVG顯示了6個隆起性“病變”中的5個,未檢出凹陷性“病變”(憩室除外),出現(xiàn)了3個假陽性隆起性“病變”(實為氣泡)。凈水或3%Gd-DTPA充盈法MRVG結果類似陽性對比劑充盈法CTVG。2.2ctgp的成像空氣充盈法CTVG的圖像質量皆為良,優(yōu)于陽性對比劑充盈法CTVG和MRVG的圖像質量(P<0.05),但次于電子胃鏡圖像質量(P<0.01)。另外,閾值方式及數(shù)值大小直接影響仿真內鏡的圖像質量?？諝獬溆–TVG應采用“黑底白影”閾值方式成像,最佳閾值上限范圍為-800～-650,在最佳閾值范圍內圖像質量最佳;閾值過高或過低,胃腔及“病變”變形甚至成像困難(圖7～12)。同時發(fā)現(xiàn),起源于胃壁的“病變”,在CTVG上隨閾值而變化并與胃腔改變同步、一致;胃內異物如螺旋管接頭,在CTVG上也隨閾值而變化,但與胃腔不同步、不一致(圖7～12)。這就提示閾值數(shù)值改變時,CTVG所示胃腔與“病變”變化的協(xié)調性有助于判定“病變”來源和鑒別診斷。3討論3.1胃粘膜的制作胃部隆起性、凹陷性“病變”模型的制作較結腸“病變”模型制作復雜。筆者開始采用胃鏡下鉗取離體豬胃粘膜的方法來制作凹陷性“病變”模型,結果發(fā)現(xiàn)病變大小、深度難以控制,仿真內鏡效果欠佳,且無法得到隆起性“病變”模型,達不到實驗研究的目的。后經反復摸索,發(fā)現(xiàn)將胃粘膜從食管殘段(不宜太長,一般長約3cm為佳)翻出來直接制作胃部“病變”模型非常有效,且距賁門遠的部位“病變”制作更為容易。隆起性“病變”模型只要夾提少許胃粘膜并結扎之即可制成。在制作凹陷性“病變”時,棉簽頭不宜太大,蘸取鹽酸量不宜過多,這樣制作的凹陷性病變大小較易控制。胃壁肌層的破壞較粘膜層迅速,操作時應防止將模擬潰瘍制成穿透性。3.2優(yōu)質源影像的基礎和目胃為空腔臟器,缺乏自然對比,胃腔空虛時尤甚。為此,要有效成像和觀察胃及胃部病變,尚需引入合適的對比劑。仿真影像學對組織之間的對比即密度或信號差異要求更高,組織間對比度太小則無法有效進行仿真內鏡及其他3D影像的重建與成像。筆者在研究和臨床工作中發(fā)現(xiàn),高質量的源影像是獲得優(yōu)質仿真內鏡圖像的基礎,而前者除了選擇合適的掃描方式、方法外,對比劑均勻一致地分布要求非常重要?？諝馊〔姆奖?且在胃內分布均勻,對比效果極佳;陽性對比劑往往難免殘留氣腔,造成假陽性結果。筆者研究發(fā)現(xiàn),源影像技術以空氣充盈法CT技術最佳,陽性對比劑充盈法CT技術次之,再次為MR水成像和MR釓劑造影技術。目前,MR容積采集技術的缺陷主要在于圖像分辨率不高和對比劑腔內分布不均。不過,需指出的是,吳東等對比空氣(陰性對比劑)、3%～5%泛影葡胺(陽性對比劑)、脂肪乳劑(陰性對比劑)等不同對比劑對螺旋CT胃部3D成像的影響,發(fā)現(xiàn)以陽性對比劑為優(yōu)。3.3仿真內鏡圖像的后處理CTVG技術較為簡單,文獻報道較多;但其成像原理頗為復雜,提法不一,至今尚未見系統(tǒng)、詳細的中文論述。醫(yī)學三維成像方法主要有體繪制(volumerendering)、面繪制(surfacerendering)以及介于兩者之間的方式。體繪制主要采用光線跟蹤技術(raytracing),可以SSD、MIP或最小強度投影(Min-IP)、RaySum等圖像形式表現(xiàn)出來;面繪制技術通常采用MarchingCube方法,主要以SSD圖像形式表現(xiàn)出來;面繪制、體繪制技術也都可用以進行仿真內鏡成像(virtualendoscopy,又稱腔內表面重建,internal3Dshaded-surfacereformation),其中面繪制圖像細節(jié)較體繪制的佳。仿真內鏡成像就是利用建立在面繪制、體繪制基礎上的特殊計算機軟件功能,將掃描獲得的容積圖像源數(shù)據(jù)進行后處理,對器官表面具有相同象素值范圍的部分進行3D重建,再利用計算機的模擬導航技術進行腔內觀察,并賦予人工偽彩和不同的光照強度,即可獲得類似纖維(電子)內鏡行進和轉向直視觀察效果的單幀或動態(tài)重建圖像。也就是說,仿真內鏡圖像建立在光照模型之上,是以明暗方式虛擬表現(xiàn)器官表面的3D結構,隆起越高越明亮,凹陷越深越暗淡。仿真內鏡成像過程與步驟,一般包括:(1)CT、MRI或DSA容積采集,以獲得連續(xù)無間隔的源影像數(shù)據(jù)。不同臟器和不同儀器,掃描條件不同。這一步常需引入對比劑,目的就是為了使差別不大的器官人為地產生對比差異,以達到最佳重建成像的效果;(2)將源影像數(shù)據(jù)傳輸?shù)街辽傺b備了仿真內鏡成像的圖像分析軟件的工作站,作后處理重建成像;(3)利用圖像分析軟件如導航軟件(Navigator),選擇適當?shù)某上衲Ｊ?Fast或Smooth)、閾值方式(有blackinwhite、whiteinblack、withinborders3種)、閾值數(shù)值(thresholdvalue)、視角(aperture)方向與角度及偽彩色產生內鏡樣影;(4)單幀或動態(tài)序列抓取保存(偽彩色一并存入)或一般保存(色彩無法一并存入)至硬盤上;(5)單幀或動態(tài)序列(電影,cine)回放和再顯示。同一源影像,成像模式(smoothingmode)、閾值方式(thresholdmode)與數(shù)值、視角等選擇不同,其重建出來的圖像可以不全相同。仿真內鏡重建時,只成像所選擇的閾值數(shù)值(為閾值上限或下限)與儀器自動給予或另選的閾值下限或上限之間閾值范圍內的解剖圖像,該閾值范圍以外的組織解剖信息自動去除(視為透明)。一般地,源影像為白影即亮色時,多采用“黑底白影”重建方式,源影像為黑影即黑色時多采用“白底黑影”重建方式,且都適用邊緣性重建方式;源影像為白影時,閾值數(shù)值為正值,黑影時則為負值,閾值大小的調節(jié)以影像逼真、偽影最少為原則?？焖?fast)成像模式重建時間快,但圖像分辨率較低、細節(jié)顯示欠佳;平滑式(smooth)成像模式重建圖像細膩,層次豐富,深部信息多。視角在15°～60°之間選擇,視角越小,視野越小,局部影像越大,細節(jié)越清楚。偽彩色技術對紅、綠、藍三原色(RGB)進行適當調整,即可獲得類似纖維(電子)內鏡的彩色圖像,其應用適當,可明顯增加被觀察結構的解剖層次與細節(jié)。3.4ctgpa表達了“病變”的檢胃部疾病在形態(tài)上一般都表現(xiàn)為胃壁的隆起、凹陷或扁平性病理改變。本實驗結果顯示,胃部“疾病”以空氣充盈法CTVG顯示最佳,其次為陽性對比劑充盈法CTVG和MRVG,其圖像質量尚皆次于電子胃鏡。其中,空氣充盈法CTVG對5mm以上胃部隆起性“病變”的敏感性和特異性均達100%,對8.0mm×5.0mm×1.5mm以內的凹陷性“病變”的敏感性、特異性分別達60%和100%,其還準確顯示了螺旋管接頭和胃底憩室,對這些結構形態(tài)、大小和表面細節(jié)顯示也好;但其難以檢出較小、較淺尤其深度在1mm以內的凹陷性“病變”,且測量數(shù)值要比實際大0.2～1.0mm。另發(fā)現(xiàn),閾值數(shù)值改變時,CTVG所示管腔與“病變”變化的協(xié)調性對判定“病變”來源和鑒別診斷有幫助。起源于胃壁的“病變”尤其贅生物,在CTVG上隨閾值而變化并與胃腔改變同步、一致;胃內異物如螺旋管接頭,在CTVG上也隨閾值而變化,但往往與胃腔不同步、不一致閾值方式及數(shù)值大小直接影響仿真內鏡的圖像質量。由此可見,只要胃腸道清潔準備得當、無甚胃液潴留和引入有效對比劑并均勻分布,CTVG能夠準確檢出胃部5mm以上隆起性病變和1mm左右深度的凹陷性病變,并可進行初步的定性診斷。最近的臨床研究表明,CTVG和MRVG在胃癌病灶的探查、定位及Borrmann分型等方面均