2018.12.22
利用3D Slicer重建魔幻般的肺部血管
王奎重 博士
3D Slicer医学重建软件有强大的体绘制（volume rendering）功能，其新的版本预设模块内有专门显示CT-Lung的模板。这里介绍利用利用该模块显示肺部魔幻般的血管影像。
1.打开3D Slicer软件，载入CT薄层扫描图像，这里选择了一个含对比剂的影像。先利用其分割（segmentation）功能，重建出灰度值0以上的血管模型和灰度值0以下的气管支气管模型。这些模型只能显示较粗的血管（红色和蓝色）和支气管（黄色）。
2.打开体绘制（volume rendering）模块，选择CT-AAA2模板，显示心脏和肋骨。
3.选择ROI,把前后的肋骨都遮挡掉，再点击volume propertiers，调整显示重建的边界值最小为0，最大为1000。可以看到蓝色和红色血管模型头端有通过VR新重建血管的延续（黄色小分支）。
4.魔术来了：为了更好的显示细枝末节，通过调整不同的边界值（threshold）、不透明度（opacity）及color mapping，可以看到即便CT值调整到负值以下，这些血管的细枝末节还能显示的更清晰。
3.幻觉来了：为了更好的显示肺部影像，利用3D Slicer强大的分割功能把皮肤、骨头和纵膈内组织都剥离掉，只保留两肺影像。打开体绘制（volume rendering）模块，选择CT-Lung模板，可以看到其预设的边界灰度值为-600至-400，不透明度为0.15。那么3D里面显示的树枝样解剖结构是支气管还是血管？
4.再放大显示，调整不同参数，这些细枝末节应该是血管。可CT-Lung模板重建出的图像为何像支气管一样是空心透明的呢？
5.同一个视角，对右肺血管（红色）进行放大，与CT-Lung模板重建出的图像融合，显示通过对比剂增强显示重建的血管模型与这些中空的“支气管”完全重叠，这说明了CT-Lung模板重建出这些细枝末节主要是血管而非支气管。
6.为何会出现这种魔幻般的图像？考虑主要是CT-Lung模板中边界和不透明度设定问题。-600至-400是一个相对比较窄的边界范围，在CT扫描过程中，一般设定空气的CT值为-1000，骨骼为+1000，因此在连续的CT影像中一定会存在-600至-400范围内的影像。比如气管和支气管与空气接触的表面，肺内血管与肺泡（CT值与空气接近）接触的表面，肺泡与胸膜接触的表面，皮肤与空气接触的表面，检查床与空气接触的表面，利用3D Slicer强大的体绘制（volume rendering）功能，这些都能在3D视窗内显示出来。再加上设置较低的不透明度，这些图像看起来是中空的。
本例采用肺部增强影像进行重建，束主任、曹主任等用肺部非增强的平扫影像重建肺部血管和支气管，也能较好的显示病变与周围结构的关系。当然，无论增强还是平扫图像，这些重建的“肺部血管”也包括了一部分支气管壁，对于重建出的支气管也可以制作虚拟内镜图像。但对于怀疑肺动脉栓塞等病变，微小的血栓密度与血液和血管壁等软组织密度差异不大，还需要注射对比剂来显示血管是否通畅。由于重建及分割步骤较多，这里不再赘述，具体一些操作方法详见社区内一些基础教程。
最后向大家展示一下另外一例支气管（黄色）与肺静脉、左心室、冠脉及主动脉（红色）之间的关系。
支气管（绿色）、肺动脉（蓝色）、肺静脉（暗红色，包括左心室及主动脉）和肺部细小分支血管（褐色）之间的关系。
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