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'左肩'变'右肩'?探讨图像参考系关系…

 pppsss 2023-03-05 发布于天津

前  言

对于影像学的新手,最容易出现的问题就是将图像的左右看反了…这样的小问题也容易出现在临床;故此作为现代医学重要的组成部分影像图像的解读是所有医疗从业者须必备的技能;对于技师而言,除了掌握图像内容的正确别外,亦要掌握影像学坐标体系的确立及相关参数的解读与设定方面的知识;

设定图像出图顺序的方法,详见第二章;

<提示>如果嫌本文字多,看下划加粗字体与图片即可大致理解其叙述内容;

正  文
一、磁共振坐标体系的建立与影像图像参考系
首先需要知道的是磁共振的坐标体系;三维的笛卡尔坐标系由XYZ三个坐标轴相互垂直所构成;对于磁共振而言,我们定义平行于主磁体的磁感线方向为它的'Z轴'方向,那么垂直于Z轴的平面即为'XY平面'在此基础上,由梯度线圈组确定XY轴的方向;通常情况下,Y轴与水平面是垂直的关系,剩下的便是X轴了(笔者懒,不想在这里讲设备学的内容图片);
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如果将志愿者以头朝内平躺于检查床上,那么X轴便是受检者的RL方向,Y轴便是受检者的AP方向,Z轴是受检者的FH方向如上图所示;
为什么要按照“右左RL、前后AP、足头FH”而不是我们日常所习惯的“左右、前后、头脚”作为参考呢?原因也很简单,其实医学影像学也和拍人像的原理类似,我们拍的照片是人的正脸,而不是背面;故从冠状位开始,医学影像的图像是按照受检者面朝我们作为观测方向的,所以患者的右侧相对我们而言,是在我们的左侧,那么这时候按照我们自身参考的实际习惯(从左向右观察)图像自然是受检者RL方向了;再从冠状位看向横轴位,如果我们要保证之前的RL习惯,而又要保证受检者的图像看上去是平躺着的,自然只能顺着受检者FH方向进行观察;剩下矢状位,其实是不在乎图像的左右的(不是真的不在乎);仍然是考虑到自身参考的实际习惯(从左向右观察),保证左侧为受检者AP方向的话,自然是要保证患者为右侧位;以这个方向来看,我们先看到的是患者的左侧,Sag的出图方向就成了LR,这与我们之前的阅图习惯(RL)不一致,怎么解决这个矛盾呢?就定义下来,矢状位的扫描顺序为'自右向左';
由此,我们所看到的图像在我们自身的参考系下,横断位是由受检者足侧向头侧方向观察,其默认出图顺序为F→H,图片左右方位为RL,上下方位为AP,观察者的左侧为受检者实际的右侧;冠状位是受检者面向我们的观察方向,其默认出图顺序为A→P,图片左右方位为RL,上下方位为HF,观察者的左侧为受检者实际的右侧;而矢状位则确定为右侧位,并约定矢状位的第一幅图,约定为从右边开始到左边结束,其默认出图顺序为R→L,图片左右方位为AP,上下方位为HF
所以,对于新装机的设备,一定要特别注意矢状位的出图顺序!注意出图的顺序是RL还是LR;假设扫描的是双膝,或者是具有对称结构的部位如头颅脊柱等,在没有参考的情况下,根本不好确定病变的左右侧;

二、如何设置设备图像的出图顺序

飞家的设备设置图像的出图顺序,可以参考下面的图片;对于序列卡片,用户也可以通过自定义部位标签的方式来定义图像的出图顺序;

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哥家的设备相对简单,在导航条右侧下拉菜单中选择'Reverse Slice Order'来实现扫描顺序的变更,其快捷键为'R';那么这时候就要注意,哥家层块的显示,最好先打开'Show Slice'来观察图像的扫描顺序;设置完之后,记得保存协议~
三、扫描角度的设定、方位与图像的镜像翻转

在上面我们说到磁共振坐标体系的时候,我们可以看到冠状位与矢状位之间的关系,其实是同一个层面以FH轴作旋转所获得;对于成像系统而言,什么样的范围对系统而言算作冠状位,什么范围算作矢状位呢?其实是有分界的,如下图所示:

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图例为XY平面沿Z轴FH方向的投影,绿色则为冠状面的切线,红色则代表矢状面的切线方位;对于系统而言,标准的冠状面肯定是Z轴与X轴所组成的平面,而标准矢状面为Z轴与Y轴所组成的平面;冠状面与矢状面的交界线为Z轴,其夹角为90°;我们以冠状面作参考,矢状面就相当于冠状面顺时针旋转90°所获得,我们可以表达为Sag=Cor+90°或Cor=Sag-90°;这里就牵涉到一个问题,在我们手动将层块由冠状变动到矢状时,会发生什么样的变化?我们用图例来观察实际的变化:
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蓝色代表着扫描层块的角度和图片左右方向,如上图所示:设定层块由冠状位逆时针旋转30°时,其层块角度的表达为Cor-30°或Sag+60°;我们不可能用两个数值来表达这样的旋转运动,故选择绝对值数值最小的那个做固定的表述;冠状面向矢状面进行旋转运动,其绕定的轴是FH轴,故此,整个旋转运动的表述方式就很明显了:给出它的参考层面、旋转轴,再确定好它的旋转角度,我们就可以定义整个旋转体系到底是怎么标识的;那么,上图例就可写成Cor.rotate FH (-30°);

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当旋转运动继续直至超过45°时,整个绝对值最小值就发生了变化;在上图的基础上假定我们旋转了60°,按之前的表达层块的旋转角应为Cor.rotatFH (-60°)或Sag.rotatFH (30°),很明显第二中表述的绝对值数值小,系统将认定我们在定义的是矢状面;这也就意味着,不管技师如何进行定位,我们所认定的冠状面或矢状面是按照主磁体所定义的范围进行确定的;而空间上,Cor及Sag各自管辖着90°的范围即±45°,超出这个范围便不再被认定为之前所设定的方位;

冠状面沿FH轴逆时针旋转超过45°时,我们看层面的扫描方向由原先的RL变为PA;这与之前所设定矢状面采集方向'AP'相违背;怎样解决这个矛盾呢?系统的方案就是遵循设定的方位,将图像的方向镜像翻转,这样便解决了这一冲突;

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不过这样会带来一个新的问题,这个问题也很常见,就是在扫描肩关节的时候冠状位有时候定位角度过大,明明是左肩,图像翻转成了'右肩';

讨论了冠状位逆时针旋转至矢状位时,当偏转角度超过45°时层块将被识别为矢状位,且出现图像的镜面翻转但如果是顺时针旋转呢?我们可以看到,当偏转角度超过45°时,层块同样会被识别为矢状位,但是我们可以看到层块的方向仍然是'AP',与系统设定的方向相同,故此图像不会出现镜像翻转的情况;


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那么还有没有镜像翻转的情况存在呢?还是有的,常见于腰骶椎扫描时,如果腰5骶1的倾角过大,将横轴位识别为冠状位,那同样会出现图像的镜像翻转;只不过这种翻转就不是图像的左右翻转,而是上下方向的镜像翻转;
四、磁共振参数选项卡中相关参数的表述
从上面的论证中我们已经知道,对于层块的旋转操作,我们使用的是其旋转轴作为标注而非层块的旋转方向;这也就很明确的阐明了,当我们进行旋转Batch操作(如MRA或MRCP的后处理)时,要想表明我们进行的旋转运动(如Sag开始绕FH轴作RL方向旋转)则应该标注的是其旋转轴而非其旋转方向MIP RL就是代表着我们图像的旋转轴是按RL轴作旋转的而RL轴通常为Cor及Tra的交界线
对于磁共振“Offc/Ang”选项卡,我们要明白的是:Offc”指扫描层块与设定的磁体中心的坐标的位移关系;我们查看坐标的参数如“Offc.AP(P=+mm  )20”指的是层块在磁体坐标的'前后方向'上以''为正方向偏移'20mm';而“Ang”则指的是层块与磁共振坐标系的角度关系;比如扫描冠状位时,参数“Ang.FH(deg)-20”指的是层块在磁体坐标下以'FH轴'作旋转运动,以当前系统设定的方位'冠状位'作参考,顺时针方向旋转'-20°'。
这个参数有什么用呢?有些科研序列是有要求不打角度的,这时候我们就可以在这里将角度旋转设定为'0',从而保证参数的准确性;

五、肩关节冠状位定位角度与图像左右镜像翻转实例

在第三节中我们已经详细叙述了在绝对参考系下层块的角度如果设置过大,会发生图像镜面翻转的情况;在实际操作中,我们也会遇见肩关节的冠状位定位出现这样的问题;我们从实际的参数来验证其是否与理论所一致;

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如上图所示,当我们的左肩关节扫描时,常规的角度扫描获得的冠状位像是符合我们视觉角度的;我们注意上图的主要参数:Slice orientation-Coronal,foldover direction-RL,Stack Ang.FH -21.65;按照上面的解读,扫描的参数则为冠状位逆时针旋转21.65°,相位编码方向RL;
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如上图所示,我们使用更大的角度进行定位,冠状位图像在左右方向上发生了镜像翻转,容易被错判为右肩;我们注意上图的主要参数:Slice orientation-Sagittal,foldover direction-AP,Stack Ang.FH 44.5;按照之前的解读,扫描的参数则被更改为矢状位顺时针旋转44.5°,相位编码方向也发生了改变,由RL变为了AP,毕竟矢状位哪来的RL方向的相位编码呢~图片为什么Ang.FH的数值也变化了呢?原因很简单,参考系发生了变化,由冠状面变成矢状面;
如何解决这个问题呢?就必须注重规范化摆位;对于过度含胸或驼背的患者,就要考虑使用体垫来让受检侧的角度更加平稳;其次,如果扫出来的图像已经是翻转的状态,那么在打印胶片的时候就可以考虑使用镜像翻转重新变换回我们所习惯的观察方案;对于任何可能出现角度过大翻转的部位,都要注意规范化摆位,如腰骶椎…

当然,在无法确定扫描参考方位的时候,怎么确定有没有出现翻转的情况呢?方法还是有的,就是看图像的备注:我们可以看到,正常的图像左侧所标注的是'R',代表这一侧为患者的右侧;而翻转的图像中我们可以看出,图像的标注是'AL',如下图所示;

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为啥显示的是AL?因为它首先得是'矢状位',那图像的左边自然是'前面',所以A在前;其次它又是个斜矢状位,对应A方向实际上是受检者的'左侧',所以后面加标注L,以确定图像的标注顺序;
当然,这种翻转只出现在冠状位扫描中逆时针角度超过45°的情形下,也就是常见于左肩的冠状位,因为它是逆时针方向上的角度变化,RL关系变成了AP;但是在右肩扫描定位时,冠状位的定位变更是顺时针方向,即使定位的角度大于45度,图像也不会出现翻转的情况,如下图所示:图片

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虽然这次已经够了300字…但我还是要水字数~图片

没啥特别想说的…很多老师经常吐槽,很多要求繁多的图像标注…或者有临床反馈说分不清图像的左右要求添加其它注释信息…笔者是这么思考的,对于DR而言,前后位与后前位这样的情景确实给我一张不加标注的图,我是很难知道图像的左右有无错误的,对图像进行标注是有必要的;同样的,笔者在设定扫描协议的时候,会将肢体或关节的左右直接写进序列名中; 但是,对于规范化处理的横断位断层,还有系统默认的标注,你还分不清左右,这就不能算影像的锅了!你跟我说双髋关节横断位和冠状位分不清左右,还需要特别标注左髋和右髋,这我!@#$%^就不能理解了…


写完了…

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