主动成像（共7篇）
主动成像 篇1
高技术条件下的现代海战中,反舰导弹面临的作战环境越来越复杂,不仅舰载拦截武器迅速发展,构成了对反舰导弹的层层拦截,以硬杀伤手段来削弱反舰导弹的突防能力,而且各种有源干扰、无源干扰、隐身技术以及电子诱饵的使用进一步削弱了反舰导弹的突防能力[1]。因此,随着战场环境的日益复杂和水面舰艇综合防护能力的提高,主动雷达采用径向距离高分辨体制可以获取目标的距离,并能有效抑制角闪烁及海杂波的影响。红外成像制导技术具有高分辨率、高灵敏度、高信息更新率的优点,可实现对预定目标的精确打击。采用主动雷达与红外成像双模复合的制导技术具有:全天时、全天候工作能力;抗多种电子干扰、光电干扰和反隐身目标能力;复杂环境下选择、识别目标能力;对运动目标精确定位能力。二者优势互补,可以进一步提高导弹的突防能力。
综上所述,复合制导已成为反舰导弹发展的关键技术,是战斗力生成的倍增器,也是世界各国竞相发展的前沿技术。
反舰导弹中,采用主动雷达/红外成像双模复合的较多[2]。其中,法国的飞鱼反舰导弹采用的是主动雷达/红外成像双模导引头,具有灵活的可编程四维航线点飞行剖面,增加了对沿海目标的攻击能力;瑞典的RBS15MK3反舰导弹采用了主动雷达/红外成像双模导引头,具有电子反对抗能力,可以进行真假目标分析、干扰寻的、宽频带频率捷变等,可通过数据链与其他平台进行数据交换,具备末端预测规避机动与二次攻击能力;法国与意大利联合研制的奥拓马特-4反舰导弹,采用雷达/红外成像双模导引头,可以通过数据链发回目标红外图像,具有目标选择能力与较强的抗干扰能力。台湾海军装备的雄风-Ⅱ反舰导弹,采用雷达/红外成像双模导引头,分口径布局,雷达天线位于弹体头部,红外成像系统位于天线罩后弹体上方的背脊前端中部,具有自动目标识别和图像跟踪功能。
1 传感器共口径技术
主动雷达/红外成像双模复合导引头在复合方式上主要有2种不同的形式[3],一种方式是采用雷达传感器与红外传感器分平台安装,称为分口径技术。如瑞典研制的RBS-15MK3导弹的复合导引头就是采用这种复合方式,雷达和红外成像部分采用上下分立的排布。工作时微波信号的接收和发射、红外信号的接收也是完全分立的。这种复合方式也可以看成是2种体制探测器的拼接。分口径结构的优点是技术成熟,实现简单。最大缺陷是2个探测器必须通过空间坐标转换和时间校准,增加了系统信号处理的复杂性和伺服随动机构的复杂性,难于实现真正意义上的复合,另外体积和质量较大。
另一种是采用雷达传感器与红外传感器共轴安装的方式,称为共口径技术。如美国洛克希德-马丁公司研制的毫米波/红外成像复合导引头就是采用了这种方式。共轴安装复合传感器的工作原理为:微波信号可以直接从可透射微波反射红外波的反射面穿过。红外信号被大反射面反射后,再经过最前方的小反射面进行二次反射,最终被位于中间掏洞的平板缝阵天线后方的红外图像传感器接收。
共口径相对于分口径在结构上具有结构简单、体积小、质量轻等优势,适合在空间要求苛刻的导弹上应用。另外还可以实现2个传感器数据的精确配准,为复合信息处理减小误差。但整流罩的材料选择、设计、加工生产工艺等是共口径结构中存在的主要问题,同时,其对雷达天线有一定的遮挡和红外能量的衰减。只要很好地解决了整流罩所存在的难点,那么共口径结构就会是复合导引头的理想结构。
发展同轴共孔径必须要解决双模头罩问题。头罩保护导引头内部件,对双模头罩的要求包括:(1)应选用对微波、红外均有较高透过率的双透波材料。即损耗较小地透过微波与红外辐射;(2)充分考虑材料在指定频带内的介电性能,在指定范围内的强度、热膨胀系数,以及密度、抗雨蚀性能等。常用材料:低损耗有机或无机材料,如硫化锌、锗玻璃等。同时,对头罩厚度也有要求,应保证在微波波段反射损耗最小,使其有高的透过性能,有足够的机械性能使其满足高的抗过载性能要求[4]。
对于同轴共孔径的导引头安装方式,复合导引头内部既要安装雷达又要安装红外,使得导引头内部的电磁环境异常复杂。这种电磁环境包括:(1)雷达探测器的频率源与收发组件在工作时会向外辐射高频电磁脉冲;(2)红外图像传感器需配备斯特林制冷机,它也会对整个导引头系统产生十分严重的高频干扰;(3)伺服机构中的力矩电机磁力线的干扰。这种复杂的电磁环境会严重影响导引头的整体性能。
2 复合信息处理技术
主动雷达/红外成像复合导引头的信息处理机是一个非常复杂的系统,主要包括主动雷达信号处理、红外焦面阵成像信号处理、数据融合3种功能。这三部分处理的工作量都很大,因而一般采用分布式处理结构,主动雷达与红外成像子系统均采用单独的处理器完成各自的预处理,将预处理结果通过接口送到融合中心,由融合中心完成特征级与决策层数据融合处理[5]。
单个传感器,无论是主动雷达还是红外成像,其信息处理技术都比较成熟。这里重点讨论复合信息处理。
2.1 时空配准
在主动雷达/红外成像数据融合系统中,各个传感器一般具有不同的数据率和测量坐标系,而关联判决和航迹融合需要同一测量坐标系内、同一时刻的目标状态估计,因此需要对各单个传感器的数据进行时间和空间上的同步处理[6]。
空间配准主要消除传感器空间布局带来的误差,对于采用共口径技术的传感器布局,该部分误差影响很小。
时间配准要消除信号不同步带来的误差。时间不同步的原因是两传感器的开机时刻、采样周期、处理速度以及信号在通信过程中的时间延迟等因素的影响,导致两传感器对同一目标的测量不能同步地进行。
多传感器时间配准方法主要有曲线拟合法、最小二乘法和线性插值等,其基本思想都是以某一传感器时间节点为基准,对其余传感器通过已知时间节点上的数据来估计所需时间节点上的数据,从而达到传感器在时间节点上的一致性,即把不同传感器在不同时刻对同一目标的测量数据转换到以融合时间节点为基准的时标数据[7]。
2.2 融合检测
融合检测的作用是通过对主动雷达和红外成像检测数据的融合处理[7],使得复合导引头在干扰条件下具有高的目标检测概率。
例如,箔条干扰会对雷达产生十分强的回波,从而对雷达的目标检测和识别构成威胁。而红外烟幕或诱饵会威胁到红外导引头的目标检测和识别。将红外和主动雷达进行复合,由于它们的物理特性不同,对抗红外成像的措施(红外烟幕、诱饵)对雷达不起作用,而对抗雷达的措施(箔条)则对红外成像不起作用。因此,可以采用融合方法来消除干扰的影响,提高检测率。
2.3 数据关联
数据关联是确定主动雷达和红外成像是否探测的是同一目标。如果不是同一目标,则根本无从谈及信息互补,更谈不到对目标的优化探测。主动雷达和红外成像各自提供了目标方位角,各自的测量构成了观测数据集,数据关联可采用加权法、最近邻法、K近邻法、修正的K近邻法、独立序贯法、相关序贯法、独立双门限法、经典分配法与广义分配法等[8]。
2.4 融合识别
由于常规的单一传感器自动目标识别系统存在许多局限性,它仅基于某一类数据有限集进行识别决策,尤其是存在干扰的复杂场景中,其抗干扰能力和识别的可靠性将大为降低。多模制导引入导弹制导系统的一个重要原因是明显提高了导弹的目标识别能力。
红外成像能够体现目标的形状信息,主动雷达能够提供红外成像无法获取的目标距离信息,在融合识别过程中,应充分利用这些信息的互补性。目标识别的基础是目标的特征参数,所谓特征就是真目标与假目标之间的一种差异。舰船目标的特征有:
(1)由红外和主动雷达分别测量出来的舰船目标的位置是基本一致的,而对于随机的假目标却没有这种特性,因此,红外和主动雷达测量出来的目标位置的一致性是舰船目标识别的重要特征之一。
(2)在主动雷达跟踪状态下,由红外测得的舰船目标位置必邻近图像坐标系原点,所以,目标位置的相邻性亦是舰船目标识别的特征之一。
(3)舰船目标的灰度值是随着时间(距离由远及近)增长的,所以,灰度变化率是识别舰船目标的重要依据之一。
(4)当目标距离小于红外成像导引头作用距离时,红外导引头便开始对舰船目标进行成像,在这种情况下,目标的面积、形状及其变化率是区分舰船目标和假目标的重要特征。
现代海上战争需要导弹对特定目标进行精确打击。因此,复合导引头应具有选择、识别特定目标的能力。如:
(1)舰艇编队内不同舰艇目标的选择与识别;
(2)攻击部位的选择;
(3)舰艇目标与干扰的选择与识别;
(4)舰艇目标与岛岸背景的选择与识别。
2.5 融合跟踪
融合跟踪模块的功能是通过红外和主动雷达对目标的跟踪结果,采用融合方法使目标的角位置精度得到进一步的提高。常用的方法如加权最小二乘融合方法。
红外成像提供的可供目标识别的信息较雷达丰富,因此在目标跟踪过程中,应该以红外成像为主,结合雷达提供的距离信息,进一步提高跟踪精度,增加跟踪的可靠性和稳定性。
3 结论
复合制导具有任一单模导引头不(下转第59页)(上接第11页)
可比拟的优越性,是现代海战中战斗力的倍增器,也是世界各国正在竞相发展的前沿技术。主要发展特点是:(1)主动雷达/红外成像复合是反舰导弹发展的主流方向;(2)同轴共孔径是传感器复合的主流方向;(3)同控式是复合导引头控制导弹的主流方向;(4)特征级复合是复合信息处理的主流方向。
参考文献
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非扫描激光主动成像系统性能分析 篇2
影响激光主动成像系统性能的因素有很多,如:探测器和激光器的性能,大气的衰减、散射,目标的反射率以及光学系统的性能等。但起决定性作用的主要是探测器的灵敏度、信噪比和激光器的功率及发散角等光束质量指标。目前采用比较多的探测器是像增强ICCD,因为它具有最灵活快速的快门控制,更适合距离选通和脉宽门控操作,激光器则采用脉冲半导体激光器,因为它的波段大多在750~900 nm之间,正好和ICCD相匹配。如:加拿大的两代激光主动成像系统ALBEDOS和ELVISS。文中的分析和实验也是基于此种模式的系统。
1 激光主动成像模型
根据所要求的性能细节不同,可以从不同角度模拟激光主动成像系统的性能。比如采用激光测距方程模型[6]、激光雷达方程模型[7]。激光主动成像具有面阵ICCD成像,激光发散角小,可以距离选通去除后向散射,可以控制快门过滤背景噪声,可以多帧累加和积分等特性,系统性能的核心就是在焦平面上成像的最低辐照度和成像的距离。根据以上特点建立的激光主动成像模型[8,9]如图2所示,并假定照射光束具有均匀的强度分布,目标为漫反射目标。
模型中激光光源输出功率P,激光发散角θ,距离L,可得入射到探测器上的目标辐照度为
式中,ρ为目标平均反射率;C为目标对比度(在能见度较低的情况下一般取1);K为入射光与反射光比率系数(对朗伯表面为1/πsr-1;对半球反射表面强度分布为1/2π);Ta为大气透过率;To为镜头透过率;f#为镜头F数(f/D);θ为激光发散角。
通过式(1)可计算出不同距离目标反射的辐照度数值范围,然后与探测器的响应灵敏度进行比较,只有大于探测器的响应辐照度才可能成像。
2 ICCD探测器性能分析
像增强ICCD的性能可以由它的亮度增益、调制传递函数、分辨率等来描述[10],但比较实用的是用噪声等效照度(NEI)和响应灵敏度来表示。用噪声等效照度可计算系统的信噪比SNR
NEI是当SNR=1时与入射光强Ii对应的噪声等效照度。MTFs是整个系统的调制传递函数。而ICCD的响应灵敏度一般用m A/W或量子效率(QE)的百分比来表示(见图3),需要换算成激光主动成像模型中的辐照度(W/m2)单位。
设量子效率为ηλ,以m A/W为单位的辐射响应灵敏度为Sλ,前者表征了产生的光电子数和接收到的光子数的比例,而后者表示探测器输出信号电流(由产生的光电子形成)和接收到的辐射功率之比。它们其实是统一的,可由下式表示
式中,h为普朗克常数6.626×10-34J·S;c为光速3×108m/s;e为电子电荷常数1.6×10-19C;λ为波长,以μm为单位。
实际上hc/λ就是光子能量的表达式。根据以上分析可以推导出探测器的量子效率和辐照度响应灵敏度Iλ(W/m2)的关系
式中,t为探测器有效积分时间;a为像元面积;
3 成像距离计算
由式(1)、式(2)可以导出距离估算公式[11,12]
理论上只要信噪比SNR>1,通过图像滤波增强等处理手段,就可以获得目标图像。但实际上SNR达到2以上更加稳妥。图4为Matlab计算的成像距离和激光功率关系曲线,参数取值为:MTFs=0.036,C=1(夜间实验),To=0.7,SNR=2.5,f#=2,NEI=7×10-9W/m2,θ=3 mrad,大气透过率Ta=exp(-σL),σ为大气消光系数,它与距离、波长和天气等因素有关。
实际上探测器的响应灵敏度能更直观、更简便、更准确地反映系统的性能。因此可根据式(1)的计算结果和探测器灵敏度的辐照度指标Iλ,来计算探测距离。理论上当入射到探测器像面上的辐照度Ii>Iλ时,就可以探测到目标,但Ii应大于2Iλ更符合实际情况。表1列出了计算数据(ρ=0.1~0.7,大气透过率Ta可按表2取值)。
(μW/m2)
(%)
4 目标识别性能分析
对于成像系统而言,要得到满足要求的目标像,除了要求被摄目标具有足够的照度,还需要满足分辨率要求的光学系统和高分辨率ICCD。根据约翰逊准则,发现、识别和认清目标所需的空间频率n分别为1、4、8对线/目标临界尺寸,则相应分辨角为
式中,H为目标的临界尺寸。系统所能达到的最小分辨角α由物镜的焦距f和ICCD的分辨力m决定
由式(6)和式(7)得
系统的视场角为
式中,Y为有效靶面尺寸。表3列出了不同距离和尺寸下识别目标的焦距和视场要求,认清目标时的焦距和视场则相应的分别扩大和减小一倍。可见,系统的目标识别性能可以达到10 km处识别2 m的物体和认清4 m的物体。如果配合高质量的光学系统,进一步增加焦距到1 200 mm,则可达到认清10 km处2 m目标的性能。
5 激光成像实验结果
图5列出了采用808 nm波段进行非扫描激光主动成像的实验图像。其中,图5a、图5b的探测器辐照度灵敏度为:Iλ=1.76μW/m2,10 W功率可以得到4.7 km高塔的图像,根据式(1)估算的入射辐照度Ii=2.6μW/m2,满足Ii>Iλ的条件;图5c的ICCD在波长808 nm的灵敏度可根据图3和式(4)换算成相应的辐照度响应灵敏度为Iλ=0.1μW/m2。3 ns快门对应的有效激光功率为21 m W,则估算Ii=0.2μW/m2满足探测灵敏度要求。图5d是通过长焦镜头实验得到的8.32 km目标图像,这一结果也在先前的估算范围之中。
6 结论
通过理论分析、计算并且和实验数据进行对比,可以得出以下结论:
(1)非扫描激光主动成像系统的成像距离主要依赖ICCD探测器的灵敏度和激光光束质量。激光的发散角要小,而平均功率不一定很大。
(2)ICCD采用距离选通和多快门累加,延长积分时间,可以达到很高的灵敏度,探测很低的辐照度。发散角3 mrad,最低激光功率21 m W就可探测到4.7 km的目标光斑。
(3)激光器应具备高频、低脉宽特性,可以降低其总的功率。功率太大对提升探测距离的作用有限,而且会增加后向散射能量,但提高脉冲峰值功率是有益的。
(4)理论分析和实验数据是基本符合的,证明激光主动成像模型和距离计算方法的有效性。合理地选择参数对计算成像距离和分析系统的性能具有一定的应用和指导意义。
(5)由于ICCD探测性能的提高,有效激光功率10 W以上可以达到10 km的成像距离。随着大气衰减、散射的增强,要进一步增加系统成像距离,单纯增大激光功率是不行的,需要大口径光学系统、更小的发散角和多种降噪手段的综合运用,才能实现更远距离的探测。
摘要：介绍了面阵非扫描型激光主动成像系统的原理、特点及影响其性能和成像距离的因素。对激光主动成像模型、ICCD探测器性能、灵敏度指标换算和目标识别性能进行了分析计算。依据入射辐照度和探测器辐照度灵敏度,建立了探测距离公式和入射辐照度需大于探测器辐照度灵敏度2倍的距离估算方法。采用808 nm波段激光进行的主动成像实验证明了理论分析的有效性。
关键词：非扫描,激光主动成像,成像距离,辐照度灵敏度,ICCD
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主动成像 篇3
1 国内外激光主动探测系统成像仿真情况
1.1 国外的成像仿真情况
国外比较重视成像仿真在空间目标地基激光主动探测系统中的应用价值, 开发的仿真系统已经直接应用到实际研究中。比较典型的是卫星可视化和信号工具SVS T (Satellite Visualization and Signature To ol) 和高级跟踪时域分析仿真工具TASAT。
美国波音公司开发的应用于地基激光主动探测系统的可视化工具软件SVST, 能够提供良好的用户操作界面和可视化仿真环境, 生成原始图像和焦平面图像, 实现新型激光武器系统体系结构的可视化, 在较短时间内解决系统设计问题。
波音公司通过成像仿真进一步验证了激光主动成像探测的技术优势, 指出激光主动成像与可见光被动成像相比, 能够获得亮度更高、细节更清楚、质量更好的空间目标图像, 因此部署激光主动成像系统是十分必要和有效的。目前, SVST已经应用到了波音公司武器系统概念和设计仿真的实际研究中 (如天基激光雷达) , 能够辅助制定打击敌方卫星/导弹的作战方案, 以可视化形式模拟太空作战环境, 且可进行系统升级和功能扩展。
T A S A T由美国空军研究实验室 (A F R L) 开发, 目的是高精度仿真地基光电探测系统和动能武器系统对卫星、导弹等目标进行被动/主动式光电跟踪过程和成像过程, 评估系统性能, 优化系统设计。TASAT能够仿真精确的卫星运行轨道、导弹弹道、大气及光学系统模糊效果、传感器噪声、自适应光学的大气效应等, 具有轨道/弹道动态分析、图像渲染与生成、点扩散函数分析、光学传感器分析、图像处理算法研究、视轴干扰与控制等功能。
经多次外场试验, 验证了TASAT的有效性与正确性。AFRL也在不断扩展TASA T的功能, 修正仿真理论模型, 最终提高仿真精度。TASAT在对目标进行跟踪、成像试验中发挥了积极作用。Logicon Technol ogy Solutions公司和波音公司利用TASAT详细研究了不同轨道高度卫星在被动成像和主动照明成像条件下的偏振特征 (Stoke s参数、偏振度、三维Mueller矩阵等) , 发现主动照明下目标的偏振特性更加明显, 由此提出了在地基平台利用偏振特征对目标卫星进行识别的方法。
1.2 国内的成像仿真情况
目前国内没有开展空间目标地基激光主动探测系统成像仿真研究的报道。在针对一般地面目标的激光成像雷达仿真方面, 国内大部分主要是分析激光雷达系统性能, 给出数值结果及关系式等, 而给出仿真图像的很少。成像仿真理论模型较为简单, 主要做法是从原始图像到焦平面图像的变换, 即给定一幅原始图像后, 考虑各种效应和影响 (模糊、噪声等) , 用图像处理的方法生成新的图像, 而没有研究“原始图像如何生成”这一关键性问题。此外, 目标大都是二维平面物体。
2 成像仿真的意义和价值
从国内外的相关研究发展现状可以看出, 成像仿真在整个激光主动探测系统的研究、开发与实际应用中具有重要意义: (1) 在系统整体开发设计方面, 实现整个成像场景和激光照明的可视化, 实时演示典型空间目标运动过程和成像过程, 实现卫星轨道参数和相关数据的收集管理和分析, 使仿真环境具备沉浸感, 有利于研究人员建立清晰的全景构思;为系统参数的优化确定、顶层设计提供必要依据, 有利于缩短研究和开发周期, 提高试验和研制质量, 节省资源和经费。 (2) 在具体分析研究方面, 提高数值仿真的可信度和工作效率, 为研究人员提供了有效的分析工具和观察数据交互作用的手段, 使其能够研究系统中参变量与外部环境之间的关系, 获得探测系统的静态和动态特征;为研究合作式、非合作式空间目标的探测、识别方法提供了多样性的素材和量化参数, 奠定了数据基础, 使得图像处理算法稳定性和可靠性的测评更有说服力。
3 可行的仿真思路和方法
国外的空间目标地基激光主动探测成像仿真情况, 对于我国研发部署针对空间目标的激光主动探测系统和开发针对地面目标的激光雷达成像仿真软件, 都有较好的参考价值。
关于地基激光主动探测成像仿真研究, 可行的仿真思路为:采用模块化的思想, 针对具体的探测体制建立系统仿真模型, 见图1所示, 包括激光雷达、空间目标、大气三个模块, 每个模块都有描述其物理特征的相应参数和理论模型。激光雷达模块包括激光器、光学系统和像探测器三部分, 目的是分析系统的成像性能、初始激光状态以及系统电子噪声等。大气模块包括大气衰减和大气湍流两部分。大气衰减会引起激光光束能量衰减, 大气湍流主要引起光束抖动和扩展, 改变光斑光强均匀度, 使得目标图像失真或模糊。空间目标模块包括目标的几何信息和表面材质特性信息, 目的是分析和研究目标的激光散射特性。
成像仿真的核心内容是生成空间目标成像的灰度图。当卫星进入主动探测系统的观测范围时, 开始进行主动成像仿真。仿真流程见图2所示, 首先根据初始参数生成初始激光高斯光束, 模拟大气衰减和大气湍流对光束传输的影响, 获得光束传输至目标处的光强分布, 根据空间目标几何信息及表面材质特性求得经目标反射后的光强分布, 将结果进行归一化处理转化为灰度值, 生成原始图像。根据成像系统的点扩散函数对原始图像进行卷积运算以及添加系统噪声, 模拟成像系统的成像模糊效应和噪声的影响, 最终生成焦平面图像。为有效兼顾仿真精度和计算速度, 需要设定合适的仿真参数。
4 结语
21世纪的外层空间是各世界大国谋求未来战争主动权的战略制高点。地基激光主动成像探测系统在空间目标监视与识别方面具有显著的技术优势。深入开展空间目标激光主动探测成像仿真技术, 实时显示典型空间目标的运行过程和激光主动照明成像结果, 优化探测系统参数指标, 开发空间目标跟踪识别算法, 指导激光主动探测系统的研发和部署, 对于我国国防安全有着重要的现实意义和深远的军事利益。
摘要：成像仿真技术能够解决地基激光主动成像探测系统研发部署过程复杂的问题, 有效指导工程实践。本文介绍了国内外成像仿真在地基激光主动探测系统中的应用情况, 在此基础上分析了成像仿真技术的重要作用和现实价值, 并结合目前的仿真研究现状提出了开展激光主动探测系统成像仿真研究的可行的思路和方法。
关键词：成像仿真,地基激光雷达,主动探测系统
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主动脉壁内血肿的CT血管成像 篇4
关键词：主动脉,壁内血肿,多层螺旋CT血管成像,血管造影
主动脉壁内血肿 (aortic intramural hematoma, AIH) 称为不典型主动脉夹层, 其中所有部位均不能发现内膜撕裂口, 约占主动脉夹层的5%～20%。其临床症状与患者体征及AIH的危险程度与相应的主动脉夹层相似, 因而受到临床的重视, 早期诊断和及时治疗对其预后有着重要的作用[1,2]。而AIH影像学表现有其特殊性, 就我院自2004年7月至2009年6月收集的23例AIH进行回顾性分析, 以进一步提高对它的认识。
1 材料和方法
1.1 一般资料
对临床怀疑主动脉夹层的186例患者行16层螺旋CT血管成像 (MSCTA) 扫描, 其中确诊夹层动脉瘤105例, AIH 23例。23例AIH患者中男16例, 女7例, 年龄55～81岁, 平均 (68.3±5.7) 岁。23例均有不同程度的胸背部疼痛, 其中剧烈疼痛为18例, 5例为中等度疼痛。有高血压病史者17例, 高脂血症4例。
1.2 方法
全部病例采用GE Lightspeed 16层螺旋CT机, 行胸腹部联合直接增强扫描, 非离子型对比剂100 ml, 注射速率3 ml/s, 应用Bolus Tracking 技术, 阈值100 Hu, 感兴趣区于主动脉弓水平, 扫描参数:电压120 kV, 200 MS, 重建层厚1.25 mm, 准直器0.625 mm, 螺距1。再行多平面重建 (MPR) , 曲面重建 (CPR) , 最大密度投影 (MIP) 及容积显示 (VR) 等。更好地显示AIH情况。
参照主动脉夹层Stanford分型, 升主动脉受累的为A型, 升主动脉不受累的为B 型。AIH的诊断标准为主动脉壁呈新月形或同心圆形增厚, 且增厚的血管壁≥5 mm, 增强后其血管壁无强化, 无明确的内膜片显示。
2 结果
在23例AIH中, A型 (图1) 为4例, B型 (图2) 为19例, 而且5例伴主动脉壁内溃疡 (图3) 。其中仅累及胸主动脉的为10例, 累及至肾动脉上方为9例, 累及腹主动脉分叉处4例。MSCTA表现为真腔明显均匀强化, 血肿及其主动脉壁表现为新月形或环形的中、低密度影, 内壁常较光整, 且血肿及其壁的厚度>5 mm (图4) 。有主动脉壁内溃疡时可见主动脉壁间有斑点状含造影剂的局限性尖角样龛影 (图3) 。MPR及CPR, MIP均能很好地显示AIH的部位及范围 (图2) , 主动脉管壁的厚度及其管腔的宽度, 而且可显示其并发的胸腔积血 (图4) , 心包积血等, 同时可显示肺内的病灶影。
从升主动脉至降主动脉壁均可见 低密度增厚的血管壁
从主动脉弓至腹腔干水平见低密度的增厚的血管壁
降主动脉呈环形增厚的血管壁, 其管壁的外 后方见尖角样龛影为主动脉壁内溃疡
B型AIH, 降主动脉环形增厚呈低密度影, 增厚的降主动脉壁>5 mm, 伴双侧胸腔积液
3 讨论
AIH指血管壁中层发生血肿的主动脉夹层, 而没有其内膜的破裂口, 没有主动脉夹层的内膜片, 无真假两腔, 不与主动脉腔相通连, 增厚的主动脉壁呈新月形或环形>5 mm[3,4]。其形成的主要原因可能为: (1) 主动脉内膜没有中断, 由主动脉壁内滋养血管的自发破裂形成; (2) 由于穿透性溃疡邻近出血及动脉粥样斑块的内膜碎裂, 使血液流入动脉壁中层蔓延形成[5,6]。老年是最主要的易感因素。本组发生于55～81岁, 平均 (68.3±5.7) 岁, 高血压病史者17例, 高脂血症4例, 与文献报道一致。
临床病理学研究发现, 大多数AIH患者有高血压和动脉粥样硬化, 而且AIH被认为是典型夹层的前兆, 可发展成双腔夹层, 动脉瘤, 甚至破裂[7,8]。本组23例中, 有动脉粥样硬化的达17例, 有穿透性溃疡的为5例, 与张自力等[3]报道相似。
AIH的临床表现和主动脉夹层一样均有突发的不同程度的急性胸背部疼痛[5], 本组中刀割样、撕裂样剧烈痛为18例, 另外5 例为持续的钝性疼痛。
AIH的CT血管成像表现: (1) 主动脉成半月形或环形增厚, 而增厚的主动脉壁不强化, 增厚的主动脉壁厚度≥5 mm, 提示血肿的真假腔不相通, 因而可以区别于典型的主动脉夹层, 本组所有的病例均见主动脉壁增厚, 并且厚度≥5 mm。 (2) 主动脉粥样斑块伴穿透性溃疡形成, 病变区血管断面溃疡向腔外突出, 呈龛影样表现, 周围局部有明显的壁内血肿形成, 当溃疡范围较大时, 可使主动脉管腔呈动脉瘤样扩张, 本组中3例有瘤样扩张表现。 (3) 胸腔及心包腔积液等间接表现, 本组中有3例伴胸腔积血, 2例伴心包积血。
AIH的预后主要与受累部位及是否伴有穿透性溃疡有关, 发生于升主动脉的及伴有溃疡的容易进展, 不伴溃疡的相对较稳定, 一方面血肿可以吸收, 甚至可以消失, 预后良好, 另一方面血肿可以向主动脉真腔内穿破形成典型的主动脉夹层[6]。因而密切观察AIH的变化对治疗方案的选择具有重要的作用。
AIH需与以下情况进行鉴别: (1) 主动脉夹层, 尤其是与假腔内充满大量血栓的主动脉夹层进行鉴别。两者影像学上主动脉壁均呈新月形或环形增厚, 而AIH无撕裂的内膜口及壁内血肿与真腔无交通是两者鉴别的主要点, 主动脉夹层多沿主动脉呈螺旋形, 而血肿大多较均匀环绕主动脉。 (2) 大动脉炎所致的动脉壁增厚, 常可累及胸腹主动脉, 而这种累及常是节段性的, 常可见部分正常的主动脉壁, 且可见大动脉炎累及主动脉的主要分支血管使其狭窄甚至闭塞。而AIH无此种表现。 (3) 动脉粥样硬化的管壁增厚, 主动脉粥样硬化主要累及胸腹主动脉形成粥样硬化斑块, 主动脉壁常不规则增厚, 可见到斑块处密度较低或有钙化斑点。 (4) 主动脉瘤伴附壁血栓形成, 病变区主动脉呈瘤样扩张, 其壁有低密度的半月形或不规则环形血栓表现, 而AIH很少伴主动脉瘤样扩张。
主动脉壁内血肿是一种逐渐被重视的病变, 因而早期的诊断对并发症的处理及早期的治疗有重要作用, 16层MSCT是一种快速有效的检查方法, 它不但可以显示主动脉壁内血肿的直接征象, 还可显示其间接表现。CTA轴位及其MRP、CPR重建图像能清晰直观地显示AIH的部位及范围, 并可显示其主动脉管壁的厚度及其并发的胸腔、心包腔积血。有文献报道通过平扫与增强扫描去诊断[9], 而笔者认为直接行CTA检查即可对主动脉壁内血肿进行诊断, 一方面可节省时间和减少放射剂量, 另一方面也可为病人节省费用, 可达到同样对AIH的诊断作用。
参考文献
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主动成像 篇5
被动成像系统, 隐蔽性好, 但工作距离和成像效果受到天空背景照度、气象条件、目标温度对比等诸多限制, 在一些特殊的探测领域如远程暗弱目标探测, 恶劣气象条件观测, 水下目标成像等场合将会遇到极大的困难[1]。
主动成像系统由于自带照明光源, 受外界自然环境的影响较小, 成像效果一般比被动系统好。然而, 传统的主动式红外夜视系统, 由于体积大、重量重、隐蔽性差等缺点, 其应用范围在不断缩小。采用激光作为照射光源, 利用激光的高亮度、高方向性和高单色性等特点, 对远、小、暗目标或其局部进行照射, 以增加返回信号的能量, 减小背景辐射的影响, 提高系统对远、小、暗目标的精确跟踪和成像测量能力, 获得远距离目标的高分辨率图像, 从而实现对远距离目标的探测。如选用合适的成像波长, 还可以应用于水下成像[7,8], 并且可以在无温差、零照度环境中成像。此外还具有抗电磁干扰和抗隐身能力强的特点, 被公认为目前最具潜力的复杂背景下的目标探测模式。由于激光在大气中传输时, 会受到空气中气体分子和悬浮微粒 (雨、雾、烟、尘等) 吸收和散射、后向散射、背景辐射等影响。同时, 激光束经过远距离传输, 又经目标漫反射, 实际返回的光能很弱。在能见度较差的情况下, 需要增加激光的功率来获得远距离目标的高分辨率图像。而随着激光功率的增加, 大气后向散射作用也随之增加, 强大的后向散射光会淹没大量的有用信号不能探测和识别目标。本文拟采用脉冲激光器照射目标, 通过距离选通技术克服大气后向散射和背景杂光的影响, 从而提高成像系统的作用距离。
1 距离选通激光成像原理
激光器发射很强的短脉冲, 对目标进行照射, 由目标反射的激光返回到摄像机, 在目标反射光未到达摄像机时, 摄像机处于关闭状态, 当反射光到达摄像机时, 选通门开启, 让来自目标的反射光进入摄像机。根据所要求的景深, 摄像机快门开启一段时间, 可以获得从目标反射回来的光所形成的图像, 从而排除后向散射光, 这样形成的目标图像主要与距离选通时间内的反射光有关。当摄像机接收到从目标反射回来的激光脉冲信号后, 再将选通门关闭, 使背景辐射等其他的干扰光不能进入接收器, 这样形成的目标图像主要与距离选通时间内的反射光有关。如果选通门宽度和激光脉冲宽度足够短, 那么就能去除大部分后向散射大大提高返回信号的信噪比。
本文采用近红外脉冲激光器和开门时间可控的CCD设计出了一种距离选通激光主动成像系统。该系统主要由像增强CCD、脉冲激光器、同步控制电路三部分组成。其结构框图如图1所示。工作过程为:激光电源打开, 发射激光, 根据目标距离CCD距离和激光器自身延迟时间, 由延时电路控制ICCD快门打开, 根据图像质量, 调节激光束的聚焦状态 (发散角) 和ICCD镜头, 直到接收清晰图像为止。
2 距离选通激光成像主要关键技术
在距离选通激光成像系统中, 涉及到的关键技术主要有:激光器的选择、精确延时控制电路和CCD的选择[2]。
2.1 激光器的选择
激光器是距离选通激光成像系统的发射器件, 它主要用于提供照射目标能量。在此系统中根据成像2km的距离计算, 要求激光的峰值功率达到1000W以上;要求单兵携带, 小型一体化对激光器提出了更高要求。
因此该系统对激光光源的主要要求是:①峰值功率:具有一定的输出功率或能量, 该系统使用脉冲激光器, 要求要有较高的峰值功率, 以保证有足够的作用距离。②中心波长的选择:即与CCD光电转换效率要匹配, 大气传输性能好。③光束质量:激光光束质量好。④脉冲宽度:要求较窄的脉冲宽度, 以便更好地将脉冲信号同后向散射分开。⑤寿命长, 体积小, 重量轻。
从功率和体积分析:目前, 实用的激光器主要有气体激光器, 固体激光器和半导体激光器[3]。气体激光器光束质量好, 功率大, 但是一般体积庞大, 不能小型化[3]。固体激光器主要分为闪光灯泵浦和半导体激光器泵浦, 半导体激光器泵浦与闪光灯泵浦方式相比, 其谱线线宽窄 (<2 nm) , 发射波长与固体激光介质吸收峰值易于匹配, 电光转换效率高 (30%~40%) , 工作寿命长 (典型值10000 h) , 体积缩小、光束质量好, 半导体激光器泵浦更适合激光成像系统。半导体激光器, 结构紧凑、转换效率可达30%, 但是目前市场上还没有窄脉冲、高亮度的二极管激光器。激光二极管列阵具有效率高、寿命长、光束发散角大等优点, 适合于近距离大视场成像探测。
从激光中心波长分析, 激光波长的选择必须综合考虑CCD的光电转换效率、大气传输衰减性能以及镜头的透过率等。从现有的激光成像系统, 有采用1.06um近红外、532nm绿光、808或880nm近红外;如果选用工作波长为1.06um的近红外, 普通CCD的光电转换效率很低, 相对光电转换效率只有0.07%。如果采用相应波段的CCD, 价格太高;532nm绿光属于可见光, 容易被敌方侦测到。且两者穿透战场烟尘的能力较差。
综上考虑我们选用808nm近红外的激光二极管阵列。
2.2 精确延时控制电路
为消除大气后向散射作用, 通常采用距离选通技术, 距离选通技术是利用脉冲激光器和选通型CCD摄像机, 以时间的先后分开不同距离上的散射光和目标的反射光, 使被观察目标反射回来的辐射脉冲刚好在CCD摄像机选通工作的时间内到达摄像机并成像[4,6]。
其工作过程为激光器发射很强的短脉冲照射目标, 这时接收器的选通门是关闭的, 这样就挡住了大气中悬浮微粒引起的后向散射光;当反射光到达摄像机时, 选通门开启, 让来自目标的反射光进入摄像机。选通门开启持续时间与激光脉冲一致。接收到从目标反射回来的激光脉冲信号后, 再将选通门关闭, 使背景辐射等其他的干扰光不能进入接收器。这样形成的目标图像主要与距离选通时间内的反射光有关。如果选通脉冲宽度和激光脉冲宽度都很窄, 使得只能探测到目标附近的反射光, 那么就能大大提高回波信号的信噪比。
在这里涉及到的关键技术有三点:
①激光脉冲信号的产生
根据CCD的工作频率, 要求产生周期为25Hz, 脉冲宽度从50ns~100μs可调的脉冲信号, 通过计算可以算出占空比为1.25×10-4%~0.25%, 占空比很少, 现有的器件很难满足要求, 可以采用FPGA或CPLD技术。
②时间同步控制
激光器按照设定的脉冲宽度和周期发射激光脉冲, 同步控制电路根据目标距离及系统延迟计算同步延时时间, 再向CCD发送曝光触发信号, 实现快门对回波的距离选通。在这里同步控制精度要求在ns级范围。
③焦距同步控制。
根据延迟时间, 计算作用距离, 控制镜头焦距与激光作用距离一致。
2.3 CCD选择
接收机要求具有外触发功能、高空间分辨率和高量子效率, 噪声低, 有足够的增益动态范围。大多数图像探测器使用CCD摄像机, 但是在微光条件下不能提供高分辨率图像, 对激光器功率要求高。因此可以采用近红外摄像系统实现距离选通成像[5]。
近红外摄像系统由光学系统和成像电路系统两部分组成, 完成对目标的实时监测。
光学系统需要具备两个功能:与红外激光光源相匹配, 实现对激光波长的单透, 截至其它波长的杂光;实现镜头的成像功能。
近红外摄像系统的CCD成像电路安装在光学系统之后, 完成光电转换、曝光控制、数据输出等功能。主要包括CCD传感器、CCD驱动电路、时序发生器与电源变换等功能。
3 试验
该项目组对红外距离选通激光成像系统进行了原理验证:光源采用氙灯泵浦脉冲Nd:YAG激光器, 波长1064nm, 脉冲宽度10ns, 频率4Hz, 能量100m J。CCD采用带外触发功能的摄像机。在夜晚对500m目标进行了照射, 先采用非主动照明, 照明图像如图1所示;再采用主动照明不采用距离选通技术, 获取图像如图2所示;最后采用激光选通技术, 获取图像如图3所示。
从实验图像, 可以看出:在夜间看不到图像的情况下, 采用激光照明, 可以看到图像。图2不采用距离选通技术, 图像有很明显的后向散射光, 几乎看不清图像。图3加入距离选通技术, 图像清晰, 很好的抑制了后向散射光。可见该方案可行。
4 结论
本文讨论了激光成像探测系统的基本原理及所涉及的主要关键技术, 提出了一种基于距离选通方法的激光主动成像系统, 并进行了原理验证试验。激光距离选通成像技术能够克服被动成像的缺点, 能大大减少激光成像的后向散射, 提高图像的信噪比, 可以在全天候、零照度条件下工作, 在目标探测、侦察、瞄准、跟踪和导航等军事领域和搜索、营救、车辆识别等非军事领域具有重要的实用价值和广泛的应用前景。
摘要：该文讨论了激光成像探测系统的基本原理及所涉及的主要关键技术, 提出了一种基于距离选通方法的激光主动成像系统, 并进行了原理验证试验。试验证明, 距离选通方法能有效减少激光成像的后向散射, 提高图像的信噪比, 可以在全天候、零照度条件下工作。
关键词：激光成像,后向散射,距离选通技术,CCD
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主动成像 篇6
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取我院2010~2014年收治的26例AD患者。其中男19例, 女7例;年龄35~90 (65.3±15.3) 岁。主要临床症状为急性胸背痛并向肩背放射, 呈刀割样及撕裂样痛, 有动脉粥样硬化及高血压病史21例。
1.2 方法
选择GE-Lightspeed VCT/XT 64排多层螺旋CT机及数据后处理工作站AW4.4软件。扫描范围自主动脉弓上至下腹部髂动脉分支以下。层厚为3.0mm, 重建间隔为1.0mm, 螺距1.0~1.25, 120k V、350MA, 100m As, 非离子碘对比剂 (欧乃派克, 370mg I/ml) , 双筒高压注射器, 一筒对比剂100ml, 另一筒生理盐水50ml;注射速率4.0~4.5ml/s, 延时20~25s, 将扫描数据传至工作站进行MPR、MIP及VR等图像重建技术处理。
2 结果
本组26例患者中, I型和II型夹层动脉瘤各5例, III型夹层动脉瘤13例, 不典型夹层3例。内膜片将血管分为真假两腔, 凹面多向真腔, 平扫表现为钙化的主动脉内膜内移, CTA表现为主动脉腔内见细线状低密度影, 内膜片撕裂口表现为连续的主动脉内膜中断, 对比剂经破裂口进入假腔, 5例显示钙化的主动脉内膜内移, 位移最大约10mm。真腔较假腔窄18例, 增强早期真腔的密度高于假腔, 假腔密度随着时间的延迟而增高 (图1~17) 。多发撕裂10例, 附壁血栓15例, 胸腔积液16例, 并发心包积液6例;6例髂总动脉受累, 7例腹腔动脉受累。5例接受手术人造血管置换, 13例行血管内覆膜支架置入隔绝术, 其余患者接受保守治疗。
图9~13撕裂累及主动脉弓分支、腹腔动脉、肾动脉及髂动脉分支
3 讨论
3.1 AD病因和病理
(1) 动脉硬化。本组55岁以上21例, 均并发高血压。临床常见动脉粥样硬化并高血压, 主要是损伤动脉壁内膜, 严重累及中膜。内皮细胞损伤、单核/巨噬细胞浸润和增生, 平滑肌细胞或纤维细胞增生、内膜迁移、细胞坏死和大量脂肪沉积。早期:脂质及内膜纤维粥样斑块形成, 在血流剪力冲击压力作用下, 斑块溃疡破裂、出血及并备血小板聚集致血栓形成。晚期:脂质硬化、钙盐沉积于环死灶及纤维帽内, 致动脉壁硬化、变脆、管腔狭窄。当动脉壁斑块病部中膜萎缩, 不能承受血流压力及冲力, 形成动脉瘤, 或中膜破裂形成夹层动脉瘤。 (2) 少数病人因炎症外伤或如马方综合症等原因, 破坏动脉壁中层, 纤维弹力及坏死, 不能承受压力冲击而导致扩张, 致假性动脉瘤或夹层动脉瘤。镜下早期有中膜粘液样变性及纤维样坏死, 纤维组织增生及毛细血管、淋巴组织浸润及晚期瘢痕形成, 基质富含蛋白多糖至内膜增厚, 大量产生胶原蛋白及蛋白多糖, 内弹力膜断裂或消失[4]。
3.3 好发部位和分型
AD好发主动脉内壁流体动力学压力最大处。Valsavlva窦上方5cm或左锁骨下动脉起始附近远心端降主动脉的动脉壁多发;并向远端延伸至腹主动脉及其分支[5]。主动脉夹层分型方法常用的是Debakey分型和Stanford分型[4]。Debakey分型可分为I~III型, 其中III型又可以分为IIIa型和IIIb型;Stanford分型主要分为A型和B型。
3.4 CT平扫
CT平扫可以较好地放映撕裂内膜片钙化向内移位[7]。在主动脉内壁内见到梭形或半圆型等高密度;CT平扫可见主动脉内膜钙化影内移, 剥离的主动脉内膜瓣片呈线状或弧线状低密度影, 弯曲突向假腔。动脉CTA增强表现为内膜破裂口内膜中断, 呈尖角样突起, 造影剂进入假腔可见云片状高密度影行走[7]。动脉CTA增强的重要征象为可以分辨主动脉真假两个充盈对比剂高密度管腔, 真假腔之间可见分隔线状低密度负影。一般真腔比假腔小, 充盈快;而假腔充盈对比剂较慢。内膜片和主动脉真假两腔形成是诊断夹层动脉瘤的典型征象。
3.5 多层螺旋CT扫描
薄层CT三维重建和MRI检查比彩超多普勒具有更大优势[8]。MSCTA图像后处理技术MPR、MIP、VR等联合应用比较常用, 通过呈现真假腔、内膜片及破裂口的情况以确定夹层动脉瘤的位置和分支受累。二维MPR后处理技术可以较好呈现腔内血栓形态、真假腔、动脉瘤累及的范围。MPR冠状面、矢状面、斜面选择任意角度平面重建显示血管形态解剖关系, 动脉瘤范围、血栓与血管壁关系, 可以清楚显示撕裂口累及各血管分支开口情况 (如腹腔肋、胃动脉、肠系膜上动脉等) 。CPR可拉直血管避免干扰, 显示被组织遮盖的血管、动脉以及重建后病变真假腔、内膜片钙化和内腔支架;MPR与CPR对夹层动脉瘤破裂口显示的准确率较高, 但也要结合原始断面图及MIP、VR图像。MIP接近血管成像模式, 但对细节处理不足[8]。MIP技术可清晰呈现小血管和管壁钙化, 但无“景深”效果, 不能清晰显示血栓、内膜和解剖结构, 不能很好描记重叠血管机骨骼干扰, 有时去骨不当会造成假象, 可以通过旋转避免。MIP显示周围血栓及钙化, 并且MIP优于MPR显示结构全貌, 但对显示撕裂口内膜片及真假腔需要借助其他3D图像。VR可显示立体多角度三维图像, 对大范围复杂血管完整形态、走行及病变较好;重建的血管图像表面光滑、富有立体感, 内膜片呈现效果优于MPR, 立体展示主动脉、分支血管以及螺旋状撕裂的内膜, 广泛用于血管CTA成像。SSD具有丰富的三维信息和立体感, 有利于夹层动脉瘤的分型[3]。但SSD对血管钙化及狭窄显示欠佳, 对血管数据丢失显示细节不够。
3.6 MSCTA对夹层动脉瘤诊断及临床应用具有重要价值
目前Stanford A型为外科手术治疗, 而B型首选经皮覆膜支架置入腔内隔绝术, 封堵原发破裂口。夹层动脉瘤撕裂口位置及是否累及其它血管分支开口, 对制定手术治疗方案有重要意义。介入手术是夹层动脉瘤有效手段[9], 要考虑夹层动脉撕裂口位置及累及分支血管情况, 避免在放置动脉内膜保护环垫时阻塞分支血管血流, 阻碍血液循环导致器官组织血液供应及并发症。本组26病例全部经手术治疗后复查观察, 血管介入支架稳定, 无脱落、扭曲、变形移位情况。5例采用手术人造血管置换, 13例III型行血管内覆膜支架置入隔绝术, 夹层动脉瘤手术后真腔及分支血管血流正常, 假腔缩小, 手术成功。
综上, MSCTA技术可以明确诊断AD, 并为临床制订治疗方案及术后的疗效评价提供参考, 具有重要的临床应用价值。
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主动成像 篇7
1 材料与方法
1.1 临床资料
收集常德市第一人民医院2006年9月至2009年2月41例患者, 男性28例, 女性13例。年龄38～72岁, 平均50岁。临床表现有胸背部或腹部疼痛及胸背部紧束感35例, 有或不伴发咳嗽, 亦有无胸或腹部疼痛史。29病例均有3～10年高血压病史。全部41例病例均经临床和影像学检查确诊。
1.2 检查方法
本组41例均采用德国Simens16层全身螺旋CT机扫描。先行采集层厚5mm, 螺距为1mm普通平扫;再经静脉高压注射器注射37%碘帕醇1.5mL/kg和0.9%生理盐水100mL左右, 注射速度3.0～4.5mL/s, 启用“sure start”[4]技术行增强扫描, 采集层厚3mm, 螺距0.75mm, 自主动脉弓上10cm向下扫描至左右髂总动脉分叉下或看不到病变征象即显示正常主动脉为止;再行层厚0.75或1mm重建并行二维多平面和三维图像后处理。
2 CT表现
本组41例患者, 均进行主动脉血管的全程增强横轴位扫描, 并对图像进行0.75mm薄层重建, 再运用多平面成像 (MPR) 和三维立体成像, 其表现如下图1～6。
3 讨论
3.1 主动脉夹层的CT表现
3.1.1 显示主动脉真腔和假腔
这是本病的特征性表现。本文41例均可见到此征象, 如图1～6。虽然CT有较高的密度分辨率, 但平扫时显示出真腔和假腔的比率不是很高, 本组只有不到一般的病例可见。但增强后, 无论是什么切面, 均可显示, 而本组病例中多如上图, 假腔均大于真腔。假腔位于周边呈新月形, 真腔受压变形, 这是由于假腔内血流缓慢, 压力增加, 挤压真腔所致。同时, 真腔明显增强, 假腔呈不均匀增强, 这可能是由于假腔内血流缓慢或不均所致。本文有27例显示上述改变。当真假两腔内血流速度均较快时, 两腔均可明显增强, 但假腔内常见血栓影, 假腔的增强与排空较真腔稍迟。本文有16例可见这种改变。在急性血肿形成时, 平扫可见假腔密度高于真腔。
3.1.2 显示主动脉夹层内膜瓣和破裂口
这也是本病的特征性表现。本病内膜瓣较薄, 平扫大多不能清晰显示, 在内膜钙化或贫血的患者才较明确内膜瓣。增强扫描时, 内膜瓣多呈平直或弯曲突向假腔侧, 少数突向真腔侧或呈“S”形;破裂口显示较难, 只有薄层多平面成像才能提高其显示率。本文41例全部清晰显示内膜瓣, 内膜破裂口的显示有28例, 清晰显示率分别为100%, 显示率约68.3%, 同周新春等[5]报道有所不同, 其而者显示率分别为100%和22.7%。认为破裂口显示率明显提高, 多层CT和多平面成像的应用无疑是关键。
3.1.3 显示主动脉内膜钙化内移
平扫见内膜钙化并向内移位与主动脉壁外缘距离>5mm最具诊断价值。有学者认为仅依此征象即可诊断为主动脉夹层。本文24例可见到此征象。
3.1.4 显示受累主动脉的范围、长度以及不同程度迂曲、扩张, 管径粗细比例, 病变局部呈瘤样扩张, 病变与正常主动脉间无明确界限。
本文41例运用多平面成像均显示夹层的起始部位, 均显示主动脉不同程度增宽迂曲, 最宽达80 mm。
3.1.5 检测出有关并发症
当主动脉夹层向外膜破裂时, 可造成胸腔积液和心包积液, 这是本病最常见的并发症, 亦可破入纵隔、肺动脉、食管或腹膜后而极易引起死亡。本文16例有少量胸腔积液, 其余病例未见到明显并发症。3.2对主动脉夹层的诊断, 多层螺旋CT多平面成像, 具有明显的优越性: (1) 多层螺旋CT血管成像是无创性检查, 患者几乎没有多大痛苦; (2) 多层螺旋CT高速成像大大缩短了扫描时间, 完成一次主动脉全程扫描仅需几秒钟, 为危重患者的抢救赢得更多的时间; (3) 增强扫描中“sure start”[4]技术和高压注射器的使用, 使扫描时机把握更准, 从而使血管增强显影最佳; (4) 螺旋无间隔连续扫描, 可以获得亚毫米重建层厚图像, 图像更清晰, 对夹层破口的显示率大大提高; (5) 强大的图像后处理功能可以进行二维多平面成像和三维显像等, 可以清晰的显示夹层的范围, 真假腔的走行情况及假腔的血流情况等。
3.3 多平面成像对临床治疗的价值
3.3.1 主动脉夹层起病急促, 发展迅速
有资料显示, 如未经治疗, 急性主动脉夹层在24、48h、1周内病死率分别为33%、50%、80%[6]。但经过治疗后10年生存率40%～60%[5]。因此, 诊断过程的快速、简捷、准确对及时治疗尤为重要。而多层螺旋CT扫描能在短短数秒至十几秒内完成检查, 无疑是最快捷、方便、准确而无创的诊断方法。
3.3.2 多层CT多平面成像的应用, 能融合新一代CT图像的高分辨率和MRI多平面成像的优点, 更清晰显示主动脉真腔和假腔, 内膜瓣和破裂口的更高显示率, 直观清晰的病变范围的显示, 无疑对患者治疗方案的制订意义重大。特别是对手术治疗的患者, CT多平面成像对夹层的范围, 破裂口的位置, 以及真假腔的内部情况要有充分的术前了解, 这样才能制定更合理的治疗方案, 从而取得更佳的治疗效果。
3.3.3 术前能及时检测出有关并发症, 对伴发胸腔积液等并发症的显示也比较重要, 这样就能对术前患者情况做较全面的评估, 对术中的准备才会更充分。
3.3.4 是观察患者治疗效果最常用的复查手段。对支架治疗的病例, 术后的复查更为重要。它能清晰显示支架安放的位置, 对破裂口的封堵情况能较好的显示。
总之, 多层螺旋CT多平面成像大大提高对本病诊断的准确率, 几乎可达100%。且具有无创伤性、迅速方便的特点, 在本病的诊断特别是早期诊断方面有重要意义, 对临床治疗能提供更准确的诊断, 直观的诊断, 为内外科治疗提供更科学的依据, 也是内、外科治疗后复查的有效手段。
摘要：目的总结多层CT多平面成像诊断主动脉夹层以及对临床治疗的价值, 提高多平面成像技术在本病诊断的应用。方法对41例主动脉夹层在多层CT多平面成像的表现以及对临床治疗的价值进行总结。结果41例胸主动脉夹层病例, 增强扫描显示内膜片41例、平扫显示19例;内膜破口显示28例;真腔均小于假腔;假腔形态多样呈半球形、新月形、环绕形、不规则形。结论多层螺旋CT增强扫描并多维成像对主动脉夹层的诊断准确, 更直观, 对临床治疗意义重大。
关键词：多平面重建,主动脉夹层,体层摄影术, X线计算机
参考文献
[1]朱晓东, 张宝仁.心脏外科学[M].北京:人民卫生出版社, 2007:1077.
[2]蔡祖龙, 高元桂.胸部CT和MRI诊断学[M].北京:人民军医出版社, 2005:381.
[3]李松年, 唐光健.现代全身CT诊断学[M].北京:中国医药科技出版社, 2007:792.
[4]李松柏, 徐克.多层螺旋CT临床诊断实践图谱[M].北京:人民军医出版社, 2004:336.
[5]周新春, 向飞鹤.主动脉夹层的CT诊断与临床应用[J].临床医学研究, 2005, 22 (9) :1292.