【教程003】MRA實(shí)體重建

計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)和學(xué)術(shù)研究中越來(lái)越受到人們的重視，許多醫(yī)學(xué)圖像處理分析軟件平臺(tái)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，給臨床診斷帶來(lái)革命性的變化。3D Slicer便是這樣一款軟件，該軟件免費(fèi)開(kāi)源，不僅支持基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的圖像分析與處理功能，還提供很多高級(jí)功能【1】。本教程學(xué)習(xí)MRA在3D Slicer中的重建方法，著重介紹了Volume Rendering（可翻譯為容積重建、體繪制、理解為3D渲染，但還是實(shí)體重建更通俗易懂，反正就是這玩意【2】）模塊的參數(shù)調(diào)整，但僅限于初級(jí)操作，高級(jí)操作將在后續(xù)教程補(bǔ)充，比如MVD時(shí)重建血管與神經(jīng)并了解其關(guān)系。所有教程均以Windows 10 64位操作系統(tǒng)進(jìn)行演示。 

前言

我最先接觸到3D Slicer的時(shí)候是2016年11月份，醫(yī)院購(gòu)買(mǎi)STORZ神經(jīng)內(nèi)鏡，因有兩個(gè)學(xué)習(xí)的名額，醫(yī)院派我到301醫(yī)院陳曉雷教授主辦的內(nèi)鏡學(xué)習(xí)班學(xué)習(xí)了一天，陳教授的講課非常精彩，最重要的是接地氣，密切結(jié)合臨床實(shí)際，收獲頗豐。除了內(nèi)鏡學(xué)習(xí)之外，授課過(guò)程中反復(fù)提到3D Slicer軟件，血腫重建、計(jì)算血腫體積、陀螺儀定位、虛擬腦室鏡等功能，頓時(shí)覺(jué)得高大上的一個(gè)軟件，居然還免費(fèi)。陳教授主辦的3D Slicer軟件學(xué)習(xí)班沒(méi)有時(shí)間參加，只好自學(xué)。我的英文水平本來(lái)一般，網(wǎng)站的培訓(xùn)課件都是英文的，老版本的居多，與新版本模塊很多名稱(chēng)都不一致，一些專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)翻譯軟件也找不到，課件講解也不是很細(xì)致，專(zhuān)業(yè)也不全對(duì)口。由于軟件對(duì)電腦硬件水平要求偏高，于2017年1月份新配置了電腦，憑借自己的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)加上熱情，開(kāi)始了艱難的自學(xué)，并且漸入佳境，腫瘤建模、CTA、MRA三維重建、DTI纖維束成像等逐漸學(xué)會(huì)并應(yīng)用于臨床輔助手術(shù)計(jì)劃的制定，原來(lái)CTA無(wú)法明確診斷需要進(jìn)一步造影的部分病例通過(guò)軟件都得到了圓滿(mǎn)的解決。自學(xué)過(guò)程中很多問(wèn)題反復(fù)查找資料和文獻(xiàn)，請(qǐng)教影像技師還得不到圓滿(mǎn)的解決，2017年2月份建了一個(gè)3D Slicer交流群，和同行們交流軟件的使用心得，這期間影像匹配、多模態(tài)融合，模擬入路及手術(shù)定位等一些難點(diǎn)得到解決，對(duì)軟件的運(yùn)用又有了一個(gè)新的認(rèn)識(shí)，期間又交了一批志同道合的朋友，在此想把我們的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)寫(xiě)出來(lái)，供那些感興趣的同道借鑒，尤其那些想學(xué)習(xí)又望而卻步的初學(xué)者。特別需要說(shuō)明的是3D Slicer沒(méi)有經(jīng)過(guò)FDA批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床，本教程僅限于交流軟件的使用方法，而不是側(cè)重于臨床的應(yīng)用，因不是專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，錯(cuò)誤之處在所難免，懇請(qǐng)批評(píng)指正。3D Slicer中國(guó)區(qū)培訓(xùn)是由301醫(yī)院陳曉雷教授負(fù)責(zé)，每年都舉辦多期培訓(xùn)班并上機(jī)操作，3D Slicer入門(mén)之后建議到培訓(xùn)班進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

01MRA數(shù)據(jù)導(dǎo)入（3D Slicer導(dǎo)入）

患者可能同時(shí)行MRI多個(gè)序列的檢查，以Philips 3.0核磁共振為例，每一個(gè)序列均存放在不同的目錄里面，3D Slicer讀取數(shù)據(jù)時(shí)如果發(fā)現(xiàn)目錄里面有DICOMDIR文件時(shí)，則不再讀取下一級(jí)子目錄，所以想同時(shí)將所有序列同時(shí)導(dǎo)入3D Slicer時(shí)，需要?jiǎng)h除DICOMDIR文件。

導(dǎo)入數(shù)據(jù)后顯示所有序列如下：

此時(shí)Load按鈕為灰色，無(wú)法導(dǎo)入數(shù)據(jù)，新版本加入了數(shù)據(jù)分析功能，點(diǎn)擊Examine按鈕進(jìn)行分析。

此序列并非彌散掃描（Diffusion），所以選擇801：s3DI_MC_HR（Scalar Volume）導(dǎo)入如下圖。

如果選擇Diffusion Volume則出現(xiàn)如下錯(cuò)誤。

如果同時(shí)選擇導(dǎo)入，在Subject Hierarchy模塊里面處理，則會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)影像的融合狀態(tài)，這里就不展開(kāi)講解。

02MRA數(shù)據(jù)導(dǎo)入（Mango導(dǎo)入）

目前因3D Slicer的功能局限，不是所有廠家機(jī)器的MRI數(shù)據(jù)都可以導(dǎo)入，這時(shí)候就要借助其他軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入，下面以Mango軟件為例進(jìn)行演示。

安裝后界面介紹

打開(kāi)文件目錄，不用刪除DICOMDIR文件即可讀取。

只需要幾秒鐘的時(shí)間顯示了所有序列

打開(kāi)速度非?？欤@示界面如下。

把MRA序列保存成一個(gè)單獨(dú)的文件，可以應(yīng)用于3D Slicer讀取。

支持的文件格式有：nii.gz、hdr、des、dcm、spr等，本人最常用的是NIFTI，存成nii.gz格式。

再由3D Slicer讀取*.nii.gz文件或?qū)⑽募先?D Slicer界面中即可讀取，如果讀取失敗請(qǐng)檢查是否存在中文目錄名。

還可以應(yīng)用DICOMWORKS、MRIConvert等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取分析及轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入，在此不贅述。

033D Slicer界面設(shè)置

導(dǎo)入數(shù)據(jù)后界面如下

工作界面可進(jìn)行如下設(shè)置，方位顯示（Cube、Human、Axex）選其中之一即可，設(shè)置時(shí)閉合鏈條按鈕可三個(gè)界面同步操作。

04MRA重建（Volume Rendering）

調(diào)出Volume Rendering模塊，選中相應(yīng)的MRA序列，預(yù)設(shè)可以選擇MR-Default，Rendering選項(xiàng)根據(jù)電腦配置進(jìn)行選擇，如果電腦為獨(dú)立顯卡且性能優(yōu)良，可以選擇VTK GPU Ray Casting模式，反之選擇CPU模式，GPU模式下需要設(shè)置顯存，請(qǐng)參照教程001，如設(shè)置正確仍無(wú)顯示，則需要更改為CPU模式。

左右調(diào)整Shift滑塊使血管顯示最佳，也可以鍵盤(pán)左右方向鍵進(jìn)行調(diào)節(jié)。

ROI為感興趣區(qū)域（Region of interest）的縮寫(xiě)【3】，Display ROI顯示睜眼時(shí)，通過(guò)拖動(dòng)圓點(diǎn)可以改變3D渲染圖像的顯示范圍，如果想關(guān)閉ROI框，則可在Advanced中通過(guò)調(diào)整滑塊來(lái)改變感興趣區(qū)域的顯示（L-左、R-右、P-后、A-前、I-下、S-上）。

這樣簡(jiǎn)單的處理之后基本可以滿(mǎn)足臨床要求，如果做課件或發(fā)表文章可以進(jìn)一步進(jìn)行處理，后續(xù)中高級(jí)教程再詳述。

【1】曾文曄 醫(yī)學(xué)圖像處理平臺(tái)3D Slicer結(jié)構(gòu)剖析及國(guó)際化方法研究，浙江工業(yè)大學(xué).

【2】束旭俊 江蘇淮安82醫(yī)院.

【3】李闖 鶴崗市人民醫(yī)院神經(jīng)外科三病房.

致謝：感謝咸陽(yáng)215醫(yī)院謝國(guó)強(qiáng)醫(yī)生的校對(duì)

3D Slicer系列教程

001 軟件安裝及設(shè)置

002 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

003  MRA實(shí)體重建