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        MRI檢查圖像患者骨盆傾斜情況: 461例MRI圖像分析

        2018-12-13 08:34:14陳春林廖科丹王可競
        分子影像學雜志 2018年4期
        關(guān)鍵詞:矢狀橫斷面骨盆

        陳 蘭,陳春林,劉 萍,馮 婕,蒼 鵬,唐 連,廖科丹,王可競,陳 怡

        南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院1婦產(chǎn)科,2影像科,廣東 廣州 510515

        磁共振成像(MRI)目前已廣泛用于臨床疾病的輔助診斷和評估,常通過二維圖像進行測量分析后評估患病程度[1-4]。目前對于盆腔臟器脫垂疾病的影像評估,主要依賴于通過MRI二維圖像進行徑線測量從而評估患者脫垂的程度?,F(xiàn)較常用的評估標準有恥骨尾骨線(PCL)、MPL分度、HMO分度,以此來進行盆腔臟器脫垂程度的測量和評估[5-7],較為關(guān)鍵的是PCL線。保證測量評估準確的第一步首先是要準確選取正中矢狀切面,倘若人體正中矢狀切面選擇存在誤差,評估參考線也會存在偏差,從而可能影響患者病情程度的評估結(jié)果。而掃描時骨盆傾斜狀態(tài)會影響人體正中矢狀面的選取,目前國內(nèi)外尚沒有關(guān)于常規(guī)MRI影像檢查時是否存在骨盆傾斜情況的調(diào)查分析,本團隊經(jīng)過一段時間對大量的盆腔MRI斷層掃描圖像進行觀察,在排除骨盆畸形等病變情況后,發(fā)現(xiàn)常規(guī)MRI掃描的斷層圖像確實存在一定比例骨盆傾斜的情況,遂本文擬通過回顧性觀察分析2013~2016年在我院影像科行MRI檢查的461例婦科患者,觀察和討論骨盆傾斜的發(fā)生概率及原因。

        1 資料與方法

        1.1 研究對象

        選取自2013年1月~2016年1月南方醫(yī)院婦科就診,因各類疾病需要已行MRI檢查的患者。本研究為回顧性分析,在知情同意的情況下拷貝所有患者MRI的影像數(shù)據(jù)集,篩選出滿足下述納入排除標準的患者進行觀察和分析。

        納入標準:(1)MRI掃描圖像滿足重建和分析需要;(2)體查時患者無明顯的四肢、脊柱及骨盆畸形;(3)檢查前已簽署相關(guān)知情同意書。排除標準:(1)有明顯的骨骼畸形患者;(2)MRI圖像模糊,圖像質(zhì)量不滿足分析要求;(3)檢查前未簽署相關(guān)知情同意書。

        本研究已獲得南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院倫理委員會批準,在經(jīng)過上述標準篩選后,總共納入461例患者的MRI圖像進行分析?;颊邽楦鞣N婦科疾病患者,如子宮肌瘤、子宮腺肌病、子宮脫垂、盆腔包塊、宮頸癌、子宮內(nèi)膜癌、滋養(yǎng)細胞疾病、卵巢腫瘤等?;颊吣挲g42.52±12.93歲,身高157.5±5.2 cm,體質(zhì)量56.3±8.5 kg,產(chǎn)次為1.65±1.4次。

        1.2 盆腔MRI數(shù)據(jù)采集

        采用美國GE公司生產(chǎn)的Signa Excite超導型3.0 T全身磁共振掃描儀,采用腹部相控陣表面線圈,常規(guī)行冠狀位、矢狀位、橫斷位掃描后,再進一步對受檢者行FSE T2WI軸位薄層掃描。囑其掃描前1 h排空膀胱后再服半杯水,未予其他特殊處理。掃描過程中,取仰臥位,保證人體正中矢狀面與床面中線一致,雙手抱頭,雙腿伸直并攏。掃描范圍上至骶骨2水平,下至會陰下1.0 cm。掃描參數(shù)如下:TR/TE 3000/102 ms,激勵次數(shù)為3,翻轉(zhuǎn)角 180°,F(xiàn)OV 260 mm×260 mm,矩陣512×512,層厚3.0 mm,層間距0 mm,體素大小0.50 mm×0.50 mm×2.0 mm。

        所有圖像采集均由南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院醫(yī)學影像中心經(jīng)過統(tǒng)一培訓的技師操作完成。全部二維影像數(shù)據(jù)資料均以DICOM 3.0格式導出并刻碟保存。

        1.3 女性骨盆三維模型的構(gòu)建

        將FSE T2WI軸位薄層掃描所獲取的全部DICOM原始斷層圖像,總共75張圖片,全部導入重建軟件Mimics10.01(Materialise,比利時)。軟件會對圖像進行自動定位、組織及內(nèi)插值處理,由橫斷面圖像可插值處理生成冠狀面和矢狀面視圖。由于導入的原圖是橫斷面圖像,其圖像質(zhì)量最高,畫質(zhì)最清晰,而插值生成的矢狀面和冠狀面圖像信噪比則相對減弱,但仍可以進行編輯,或者是作為精準定位的輔助視窗。調(diào)整橫斷面二維圖像的窗寬窗閾(亮度和對比度)后,通過閾值分割法設(shè)定骨組織的重建閾值為1250~4095 Hu,軟件可以自動生成各層面骨組織蒙罩,該蒙罩內(nèi)尚包含有其他與骨組織信號強度相近的臨近組織及噪聲。再進一步使用軟件中的編輯模塊對蒙罩邊界進行修正,切斷骨組織與周邊無關(guān)噪聲及冗余數(shù)據(jù)相交聯(lián)處,同時彌補丟失的骨信號。最后經(jīng)區(qū)域增長、蒙罩三維重建和光滑處理后,軟件自行進行三維運算,得出包含部分腰椎及股骨在內(nèi)的女性骨盆數(shù)字化三維模型,可分別以BMP、AVI及STL等格式導出保存。

        1.4 模型的觀察及偏移角度的測量

        對所有成功構(gòu)建的骨盆進行三維顯示,均選擇正前面觀(Front view),從立體的角度直觀的觀察三維骨盆是否處于真正的正前位。當發(fā)現(xiàn)不處于真正正前位的三維骨盆模型時,進一步觀察該患者的二維橫斷面圖像,在掃描后生成的坐標系統(tǒng)下,兩側(cè)髂骨呈現(xiàn)出不對稱的表現(xiàn)(圖2A~B),進一步證實其掃描體位存在偏斜。在其二維圖像上,連接橫斷面上兩側(cè)髂骨翼的端點做一條線作為左右方向的軸,在經(jīng)過骶椎表面中點做那條線的垂線作為前后方向的Y軸,則構(gòu)成調(diào)整后的橫斷面二維坐標系,如圖2A~C中的紅色虛線坐標,圍繞調(diào)整后的坐標,骨盆二維圖像則成為左右對稱的圖像。

        圖1 三維骨盆正前面觀視圖

        圖2 體位二維示意圖

        1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

        所有角度測量結(jié)果單位采用°,采用SPSS20.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析。對計量資料進行正態(tài)性檢驗,采取均數(shù)±標準差進行統(tǒng)計描述。

        2 結(jié)果

        所有入選對象均可成功構(gòu)建骨盆三維模型,形態(tài)規(guī)則,可任意角度旋轉(zhuǎn)觀察。當所有模型在軟件中均選擇正前面觀時,發(fā)現(xiàn)有23%(106/461)的模型并非真正的正前位,而是表現(xiàn)為圍繞人體矢狀軸左偏或右偏的情況(圖1)。在二維橫斷面圖像上,通過坐標軸的定位,也能明顯發(fā)現(xiàn)左偏及右偏現(xiàn)象,同時通過軟件自帶的角度測量工具,可以測量原坐標系(實線構(gòu)成的坐標)與調(diào)整后坐標系(紅色虛線構(gòu)成的坐標)之間的發(fā)生的角度偏差,如圖2A~C所示。通過對106例發(fā)生骨盆偏轉(zhuǎn)的患者,進一步進行二維橫斷面觀察、測量和統(tǒng)計分析,得出向右偏轉(zhuǎn)28例,偏轉(zhuǎn)(6.28±2.14)°,向左偏轉(zhuǎn)共有78例,偏轉(zhuǎn)(5.88±1.67)°(表1)。

        圖3 矢狀切面掃描方向

        表1 骨盆不同方向偏轉(zhuǎn)的一般統(tǒng)計情況

        3 討論

        3.1 人體正中矢狀面的獲取及產(chǎn)生體位偏斜的原因探討

        盆腔MRI的掃描主要是選擇體部相控陣線圈,要求檢查者仰臥位平躺于檢查床上,使人體的長軸與床面長軸保持一致,雙手抱頭,雙腿并攏伸直。移動床面位置,使十字定位燈的縱橫交點對準臍與恥骨聯(lián)合連線的中點,以線圈中心為采集中心,鎖定位置并送至磁場中心。掃描開始時,技師通過快速成像序列,同時做橫斷位、矢狀位、冠狀位3個方向的定位像,在定位像上確定掃描基線、掃描方法及掃描范圍。根據(jù)本研究回顧性分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)23%的患者MRI掃描圖像存在骨盆偏斜的情況,產(chǎn)生的原因可能是:(1)雖然患者是仰臥位平躺,脊柱長軸與床板是貼合平行的,但是患者在行盆腔掃描過程中出現(xiàn)了骨盆左右的傾斜。引起骨盆傾斜的原因,可能是由于骨盆本身結(jié)構(gòu)的問題,當患者骨盆左右不平衡時,一旦骨盆發(fā)生左右一高一低的現(xiàn)象時就會衍生出骨盆旋轉(zhuǎn)的問題,同時還會影響髖關(guān)節(jié)的受力。髖關(guān)節(jié)是連接骨盆和大腿的關(guān)節(jié),當髖關(guān)節(jié)受力不均衡時,會直接影響步行時踏出的步伐方向和用力方式,造成走路時左右兩邊力量分配不均,長此以往,會進一步加重骨盆左右不平衡的表現(xiàn),導致惡性循環(huán)。(2)掃描定位的過程中,患者骨盆沒有傾斜,但是技師采用定位的平面不是盆腔平面,而是盆腔上部的椎體平面,當患者脊柱有偏斜時,則據(jù)此設(shè)置的定位線,用于盆腔,可導致盆腔表現(xiàn)為偏斜。不論何種原因,在已經(jīng)定好位的橫斷面坐標系時,矢狀切面圖像是機器沿著以一定層厚垂直于橫斷面的方向進行逐層的掃描而獲取的,如果骨盆是偏斜的,那么逐層掃描的矢狀切面圖像中,很難獲取真正的正中矢狀切面,當時如果骨盆不偏斜,那么沿著垂直盆腔橫斷面的方向掃描,就可以獲取正中矢狀切面。而用于評價盆腔臟器脫垂的所有參考線均來源于人體正中矢狀切面圖像,本研究的初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)在常規(guī)進行MRI掃描時,有20%左右的概率出現(xiàn)骨盆的偏斜,偏斜的程度不一,此種偏斜的程度是否會真的導致POP評估的不準確,還有待進一步設(shè)計更好的對照試驗進行研究,但本研究揭示了日常影像檢查過程中,無論是因為患者骨盆本身解剖的因素、還是掃描過程中發(fā)生的骨盆旋轉(zhuǎn)、抑或是技師掃描定位出現(xiàn)的偏差,正中矢狀面的定位是存在偏差的,而且概率達到20%左右。對于普通病人,這樣的偏差可能并不會影響疾病診斷,但對于POP患者,尤其需要注意盡量減少這類偏差。如通過掃描前交代患者臀部要緊貼床面,不要有左右偏斜,其次技師在掃描的過程中,以盆腔中部作為定位平面,即使患者臀部體位存在偏斜,在定位的時候也可以進行校正。如果能夠兩方面同時把關(guān),則能大大減少偏斜的概率。

        3.2 人體正中矢狀切面在疾病評估中的應(yīng)用

        隨著磁共振技術(shù)的提高和應(yīng)用的推廣,許多疾病有了除臨床評估標準以外的影像分度系統(tǒng),而影像分度的基礎(chǔ)往往需要確定標準切面,以標準切面為參照,對疾病的程度進行評估,尤其是近些年發(fā)展起來的關(guān)于盆腔臟器脫垂的影像評估系統(tǒng)[8-12]。

        1996年國際尿控協(xié)會開始推薦應(yīng)用POP定量評估系統(tǒng)[13],隨后該系統(tǒng)便被廣泛應(yīng)用于POP的臨床診治中。但該評價系統(tǒng)并不能直接觀察到實際脫垂的器官,測量方法存在主觀性,偏差較大。隨著MRI掃描技術(shù)的發(fā)展,成像速度和成像質(zhì)量均較前有了明顯提高,加之MRI對軟組織分辨率高、無創(chuàng)無放射性,使得MRI成為評估POP的重要手段,它能夠更加直觀、全面地顯示盆腔臟器與盆底平面的關(guān)系,可以在一次檢查中同時評價盆底功能障礙患者尿道、膀胱,女性生殖系統(tǒng)、直腸等前、中、后三部分的脫垂情況,對于臨床盆底功能障礙及其嚴重程度的診斷、指導手術(shù)方式的制定、以及術(shù)后治療效果的評價均有廣闊的臨床應(yīng)用前景。

        Yang[14]和Kruyt[15]最先報道運用動態(tài)MRI觀察盆腔器官與PCL線的相對關(guān)系來評價脫垂的程度。后續(xù)針對POP的MRI研究對參考線的選取不盡相同[16],仍舊存在爭議。為使POP患者的盆底MRI檢查結(jié)果便于比較,Pannu[17]提出HMO分度系統(tǒng),不僅統(tǒng)一了動態(tài)MRI對盆腔器官脫垂的診斷標準,而且相較于其他參考線增加了對盆底松弛狀態(tài)的判別方法。

        近10年來國內(nèi)研究團隊利用MRI技術(shù)評估盆腔臟器脫垂程度主要參照美國UCLA的標準[18]:以正中矢狀位圖像劃線測量:PCL線是恥骨聯(lián)合下緣到末端尾骨關(guān)節(jié)的連線;H線是恥骨聯(lián)合到直腸后壁恥骨直腸肌附著點的連線;M線是直腸后壁恥骨直腸肌附著點到PCL線的垂線。分別觀察并測量盆腔器官最遠點到H線的距離,再依據(jù)HMO分度系統(tǒng)對脫垂程度進行評估。所有參考線使用的骨性標志均為恥骨聯(lián)合下緣、骶尾關(guān)節(jié)等,均是在患者正中矢狀面圖像上獲取,如果選擇的正中矢狀面不準確,所獲得的參考線就存在偏差。

        3.3 數(shù)字化三維模型的重要意義

        二維圖像雖能提供多個平面的觀測數(shù)據(jù),但仍有可能存在選擇偏差,況且盆腔各部分的空間位置關(guān)系難以在同一個層面的圖像中反應(yīng)出來,無法滿足研究需要。為此,數(shù)字化三維重建技術(shù)的出現(xiàn),不僅可以解決上述偏差問題,換言之脫垂程度評估不再依賴于二維正中矢狀切面的那些參考線,而是在患者個體化骨盆三維模型上直接進行測量和評估,那么無論二維偏不偏斜,三維模型均可以任意旋轉(zhuǎn),而且所有評估參考線均在三維模型上制定;同時可以在立體的盆腔三維模型上整體觀察,從不同方位進行測量評估。有研究先后利用MRI數(shù)據(jù)突破了靜態(tài)骨盆、韌帶、肛門外括約肌、盆底肌,動態(tài)盆腔臟器及肛提肌等多個器官的三維重建工作[19-23],三維模型的重構(gòu)是三維評估系統(tǒng)建立的重要基礎(chǔ),對POP患者建立更為精準的評估系統(tǒng),也為精確治療提供依據(jù)。

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