Investigative Radiology：如何延长术中纵向三维锥形束CT与连续的多转反向螺旋扫描视野？

现阶段，术中3维（3D）锥形束计算机断层扫描（CBCT）成像在骨科手术中应用越来越广泛，可减少手术翻修的可能性并缩短手术时间。

术中CBCT成像通常由移动式O型臂和C型臂成像系统提供，可以很容易地与现有的手术室配置相结合。借鉴其他学科的经验，最近在骨科手术中越来越多地使用混合手术室集成固定房间机器人CBCT成像系统。虽然有越来越多的工作使用移动系统来实现长距离的术中二维（2D）成像技术，但目前还不可能在术中的单一CBCT图像中捕捉到从骶骨到颈椎或主动脉（腹腔和胸腔）的图像。以肌肉骨骼干预为重点，这样的成像限制阻碍了自动全脊柱3D登记与规划CT的转换，从单一图像中进行所有级别的3D导航以及术中评估整体脊柱排列。

近日，发表在Investigative Radiology杂志的一项研究利用多圈反向螺旋扫描展示了术中CBCT视野的纵向扩展，并评估了其在介入手术中的潜在临床效用。

研究使用了一个固定房间的机器人CBCT成像系统进行评估，该系统带有额外的实时控制可用来实现多圈反向螺旋扫描。使用一个简单的几何模型检查了多圈反向螺旋成像轨迹的运动特性和几何精度。为了评估潜在的临床效用，研究在一具牛尸体上进行了从T1到T12的胸椎椎弓根螺钉后置固定手术。多圈反向螺旋扫描用于通过皮质破损分级，并由2名观察员的平均螺钉角度误差测量（轴向和矢状面）对螺钉插入进行术后评估。对于所有螺钉角度的测量，计算类内相关系数以确定观察者的可靠性。 

多圈反向螺旋扫描需要100秒才能完成，纵向覆盖范围增加了370%，从17厘米到80厘米。通过比较简单几何模型的测量尺寸（0.2±0.1毫米）和角度（0.2±0.1度），检验了几何精度，表明多圈反向螺旋扫描提供了亚毫米和度的精度，而且没有失真。在对一具牛尸体进行椎弓根螺钉手术时，多圈反向螺旋扫描发现了4处皮质破损，并通过术后CT扫描进行了确认。直接比较术后多圈反向螺旋扫描和CT扫描测得的螺钉插入角度（n = 22），发现2名专家观察员的轴向角度平均相差3.3 ± 2.6度，矢状角度相差1.9 ± 1.5度。所有扫描类型（常规CT、多圈反向螺旋和常规CBCT）的所有测量（轴向和矢状面）的类内相关系数都在0.900以上，表明观察者之间的可靠性非常好。 

图 从（A）传统CT、（B）多圈反向螺旋和（C）一系列传统CBCT扫描缝合（编号为1至6）获得的牛尸体的术前重建3D图像（矢状面和冠状面）。传统CT扫描的强度窗口显示[2000, 100] HU。多圈反向螺旋和缝合的传统CBCT扫描的强度窗口显示[0.063, 0.025] mm^-1

本项研究为第一例在介入手术背景下对动物标本进行连续多圈反向螺旋CBCT扫描的报告。本项研究代表了多圈反向螺旋扫描在临床转化中的关键一步，可以扩展纵向视野、观察长的手术结构，还可以提供设备放置的术中验证。

原文出处：

Tess Reynolds,Yiqun Q Ma,Andrew J Kanawati,et al.Extended Intraoperative Longitudinal 3-Dimensional Cone Beam Computed Tomography Imaging With a Continuous Multi-Turn Reverse Helical Scan.DOI:10.1097/RLI.0000000000000885