曲面體層影像的垂直體層域
01
什麼叫垂直體層域？
垂直體層域是指在兩維體層影像上，除去與X線中心線成90°垂直點外，在膠片X、Y兩個維度軸上各方向，共同組成一幅圖像的組織結構區域。二維影像畫面上，除去與中心線平行穿過的那個點之外，其他頜面部畫面顯示的任何位點，絕對意義上都不是垂直的，而是有許許多多絕對意義上不垂直的點組成的影像。是因與垂直面相接近所以作者統稱它為垂直體層域。換言之，就是說這個影像畫面的範圍有多大，垂直體層域就有多大。這與縱向體層域的區別是影像組成的寬闊度，也是畫面的高低寬窄，而縱向體層域卻是顯示這個影像結構的厚度（圖1，圖2）。
圖1 曲面體層縱向體層域、垂直體層域
圖2 垂直體層域
垂直體層域提出的目的，是對描述影像區域範圍的大小，與描述影像清晰程度相區別。前者是畫面範圍大小及界線的總稱，而後者則是在很多情況下所提到的縱向體層域厚度。
垂直體層域是與中心線垂直方向的體層域稱其為垂直體層域（《中國醫學影像學》2000.8.2p141）。在上一節中、對曲面體層縱向體層域做了論述，論述中對曲面體層影像畫面長約240mm、寬約120mm的照射野，從一側旋轉經過變軌到另一側，以約16mm/s的速度組成畫面。在成像過程中的每一幀影像都是與中心線平行穿過的信息，稱其為縱向體層域。縱向體層域的成像是與中心線平行的X線阻射信息、在時相上連續不斷的變化組成完整的曲面體層影像。X線中心線與探測器接觸、只是一個點，這個點發自焦點、止於探測器間的直線稱其為中心線，與中心線垂直的線叫垂直線，垂直線是來源於自中心線與射向探測器的那個圓點，從這個圓點起向任意方向發散而成的線，除去那個中心圓點外其他都是在相對而然的垂直線。換言之，垂直線也就是膠片盒面、或是在探測器接收側的探測面積上的構成線。垂直線離開中心線源點，向組成畫面的任意向，參與在時相上構成視野影像的區域，稱為垂直體層域。說白了垂直體層域就是指畫面長與寬組成的區域。
曲面體層垂直體層域是構成照射野影像畫面、在長度、寬度兩維區域的擴大的原因。多年來隨著對曲面體層機器構造認識的不斷加深，發現曲面體層機的X線束成像方式，不是線性、不是錐形容積束（圖3A、B），它是採用近似半個扇面狀X線束成像（圖3C）。
圖3 曲面體層X 線束與垂直體層域成像關係
註：A. 圓錐容積形X 線束；B. 方錐容積形X 線束；C. 曲面體層採用的半扇形X 線束
02
垂直體層域試驗驗證
使用西門子曲面體層機（ORTHOPANTOMOGRAPH），採用10mm厚的鉛板，平置於縱向體層域深度線上，將照射野全部遮擋，鉛板平面垂直於中心線，從照射野底邊起向上每隔5mm鑽一2mm直徑的圓孔，此時做曝光投照試驗，影像所見2mm圓孔自下而上逐漸消失。經測量發現，在照射野底部約佔垂直體層域高度1/4區域保持了圓孔形態，以上區域圓孔形態逐漸變形消失在照射野的上1/5 處（圖4）。
圖4 曲面體層垂直體層域測試
註：1. 球管；2.X 線限束器；3. 垂直體層域試驗每隔5mm 鑽2mm 圓孔；4. 探測器上形成的垂直體層域高度；5. 片盒移動方向；6. 片盒；7. 底部相對垂直部分影像；8. 上部有斜角的垂直體層域；9. 上部1/5 斜射區域；120mm、影像寬度（垂直斷層域的畫面高度）
03
垂直體層域解析
平片X線機的X線束成圓或方錐形（圖3A、B），自投射窗起經一定距離至膠片，照射野中只有中心線與膠片（探測器）平面垂直，這個垂直部位的射線是直射線，見圖4（4）也就是線束，圖4顯示成半個扇形的直角三角形的底邊。除此之外其他部位都不再垂直，越向上遠離中心斜角約大，這些射線的斜射角度是自下而上、也是有小至大漸變的，雖然在影像投照成像與診斷中沒有什麼明確的界限，但它卻是投照技術的準繩，是操作者離開對（直射點）中心線的掌控，很難提高影像質量。如果沒有這些向外圍輻射的斜射線，在照射野上就只能是一個點。如果沒有這一個點為中心向四周輻射，就不能在平面的片盒或探測器上組成有一定長乘寬的二維影像。在這個意義上我們將由以中心線角度為標準，其他方向放射組成畫面的都是相對於垂直方向的，所以將其統稱為垂直斷層域。掌握其直射線性質，這對影像檢查操作者對於曲面體層影像檢查操作，其實同平片投照對中心線方向的掌握是一樣的重要。它關係到曲面體層影像質量，也關係到曲面體層影像在垂直體層域所包納的範圍。
在這裡著重提及的是，當X線中心線與片盒平面垂直前提下，拍攝一張平片時，在這張平片上與X線中心線垂直的、只有畫面中心的一個點，且只有這個點與影像畫面是垂直的，畫面是有這個直射點和在同一平面中任意方向的，組成畫面的許許多多的相對斜射點構成畫面，這是射線構成一張平片的照射方式（點與線的關係是、點的擴大成為面，點的延長成為線）。這樣分析來說明平片的影像畫面是點的擴大而構成的。
平片直射位於中心，而曲面體層的直射點是位於最底點，（圖5a）是以直角三角形的底邊為直射的，向上斜射構成有120mm、150mm的高度與窄縫合成的半個扇面狀。用點與面的關係描述、是點的延長成的線狀，這半個扇面窄縫狀線束，與斜射線組成的影像，跟平片影像接受射線的位置與方向有所不同，半個扇面窄縫狀射線束在做圍繞頜面部曲面環周運動時，在時相上展開畫面構成一個完整的曲面體層影像。
圖5 曲面體層偏心狀線束呈半扇形X 線束
這一節段又提到了一個窄縫問題，所謂的窄縫有多窄，可以肯定的說，窄縫的厚度也很重要，他決定著影像的清晰度，縫越窄影像越是清晰，反之就模糊。這是因為曲面體層成像過程中，接收器與X線影像信息呈線性反向運動組合，將影像信息在角速度影響下，分成縱向的數條線，然後一條條排列成像。這些個條線的線寬就是窄逢的寬度。這個寬度的決定性有兩個因素條件，一個是X線投射窗限線器的鉛窗寬度。另一個是在旋轉速度與探測器電子信息脈衝的接受傳輸的頻率，頻率越高窄逢線寬約窄，投射窗口越窄一次所包含的解剖結構寬度越窄。所以說窄縫的寬度有兩個因素決定，窄縫的寬度影響著曲面體層影像的清晰度。
曲面體層機利用不同的光線限制器（圖4，2），將投射窗發射的錐形束容積照射野，將錐形束兩側遮擋，保留中心呈一個扇面形狀的光束。再將完整的扇面形下部分（圖5a）線以下光線修減。呈半扇形X線束的中心線投射窗口，成為寬不大於1mm、高約30mm的窄縫。此窄逢狀射線達到片盒或探測器，構成約110mm、120mm、130mm、160mm不同高的、縫狀線束（圖5）。這條窄縫狀線束在連續曝光運轉時約以16mm/s、18mm/s或20mm/s的速度，連續不斷地有片盒運動電動機推動膠片盒逆時鐘向旋轉，與體層機從頜面部的一側旋轉到另一側的正時鐘向，做相反方向的勻速運動（數字化成像是探測器電子脈衝式信號傳輸運動），在體層域的時相（橫向）上、自左向右平掃，在約240mm寬的膠片上組成完整的曲面體層影像。
圖6 偏離直射半徑值影像模糊程度
圖5a底線與b垂直為直射線，（圖5e）向上與b逐步變為有一定斜角的相對斜射線構成的照射野，稱為垂直體層域。遠離直射區以上為相對垂直射線區，而且越遠離底部斜射角越大。物像越接近直射區，影像清晰層越是接近縱向體層區域的真實厚度（圖6）。反之越是接近斜射線區，（圖5e、a、c）影像清晰層越是遠離垂直點，因為探測器與中心線成直角，縱向體層區域值也就隨斜射角度變化而改變，物像越是變形、失真甚至模糊。這個越是遠離，影像越是模糊的原因，是隨著向上方距離的延長線而變化的。這個變化的因數，是（圖5）中a、b、c三角線d線長度變化而變化，d線越高斜射角度越大，角度越大實際上是縱向體層域在中心線上，發生了向近焦點方向的偏移（圖6e）。縱向體層域清晰層位點，應該始終處在球管旋轉方向的中心半徑點上，偏離旋轉方向半徑值，將導致縱向體層域清晰層變化（有國外專家報道）。這個問題在切牙區縱向體層域試驗的坐標實驗影像分析中，筆者沒有討論，因為本實驗的坐標刻度不夠微觀，所以在前述中的分析是力不能及的，但是這種隨旋轉半徑值變化而改變位點的理論是成立的。這也與國外專家報道的理論是一致的，但是這種變化是微觀的，在曲面體層機的製造，及臨床醫學影像閱讀診斷上起到的作用並不明顯，因此在我們臨床診斷上可以忽略（圖6e）。
04
垂直體層域的臨床意義
早在2009年筆者曾對多種不同型號的曲面體層機，進行了頜面部體位兩側後部曲面體層域選層測量擺位法的研究中（圖7），發現各曲面體層機型影像高度（垂直體層域寬度）不同。圖7A是東芝曲面體層機產品的影像高度達160mm，另有不明機型130mm，西門子和普蘭梅卡老機型影像高度均為110mm。影像的高度都低於東芝機器，即便是投照擺位時的咬合平面一致，因為影像厚度較窄，也會導致下頜骨髁狀小頭溢出畫面上方界線。
圖7 各種不同高度畫面的曲面體層影像
註：A. 影像高度160mm ；B. 影像高度130mm ；C. 影像高度110mm ；D. 影像高度110mm
圖7B與圖7D是同一個患者，因為使用不同畫面高度的曲面體層機，B畫面高度130mm，髁突沒有溢出畫面，而D畫面高度110mm，髁突溢出畫面上緣邊界，這是一個典型的例子。以上對垂直體層域的臨床意義分析舉例，說明一個很重要的問題，就是對於曲面體層影像檢查的操作者一定要充分理解和了解其所操作的機器，它的垂直體層域高度和寬度，這關係到臨床檢查的影像質量，是否一次擺位檢查成功的問題。
視頻摘錄：上頜乳尖牙牙片投照法
本文內容摘編自王照五，許來青，曹均凱主編《口腔頜面影像技術與診斷》第11章第六節。
《口腔頜面影像技術與診斷》
主編：王照五，許來青，曹均凱
責任編輯：馬莉
北京：科學出版社，2019.10
ISBN：978-7-03-0625465
主編簡介
王照五
副主任技師，畢業於解放軍後勤軍醫學院技術專業。曾在北京大學口腔醫學院影像診斷科進修，現任解放軍總醫院口腔醫學中心放射科主任。中華口腔醫學會口腔頜面放射專業委員會委員，《中華老年口腔醫學雜誌》編審。從事口腔頜面放射影像技術理論及臨床診斷研究30餘年，發表論文近百篇，主編及參編專著5部。獲軍隊醫療成果獎6項，國家發明專利2項，榮立解放軍總醫院技術革新三等功1次，獲解放軍軍醫進修學院優秀教師稱號。負責主辦了13期國家級繼續醫學教育項目「口腔頜面影像技術與診斷學習班」。
主審簡介
劉洪臣
主任醫師，教授，博士生導師，解放軍總醫院口腔醫學中心主任，全軍口腔醫學研究所所長。歷任中華口腔醫學會、中國整形美容協會、北京口腔醫學會等副會長，中國整形美容協會口腔整形美容分會及中華口腔醫學會口腔修復學、口腔種植學、全科口腔醫學、顳下頜關節病及學、中華口腔醫學會老年口腔醫學等專業委員會主任委員，國際牙醫師學院Fellow，亞太區口腔種植協會名譽會長，第18屆世界美容醫學大會主席，國家教育部研究生教育指導委員會、國務院學位委員會學科評議組委員，《中華老年口腔醫學雜誌》等5種期刊主編。清華大學、南開大學客座教授。發表論文400餘篇，主編專著16部，獲國家及軍隊科學技術進步獎20餘項，獲保健特殊貢獻獎、傑出口腔醫師獎、中國醫師獎、解放軍總醫院首屆10位名醫等獎項和榮譽。
內容簡介
本期編輯丨小文
一起閱讀科學!
科學出版社│微信ID：sciencepress-cspm
專業品質 學術價值
原創好讀 科學品味
更多好素材，期待您的來稿
