320排CT去金屬偽影技術(shù)在髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后的應(yīng)用

李平??趙靜??江利??楊智云??丁磊

[摘要] 目的 研究320排CT去金屬偽影技術(shù)在髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后檢查的效果。 方法 對30例單側(cè)金屬髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后的患者進(jìn)行CT檢查，比較去偽影前后圖像中金屬股骨頭、股骨頸和股骨體層面的顯示情況和偽影強(qiáng)弱，圖像質(zhì)量進(jìn)行五級評分，并測量去偽影前后患側(cè)股骨頭外緣肌肉組織的CT值和SD值，對所有評分和測量結(jié)果進(jìn)行配對t檢驗分析。 結(jié)果 去偽影后的圖像質(zhì)量評分高于未去偽影圖像質(zhì)量評分（P<0.05）；去金屬偽影肌肉CT值大于未去偽影的肌肉CT值（P<0.05）；去金屬偽影的圖像噪聲小于未去偽影的圖像噪聲（P<0.05）。 結(jié)論 去金屬偽影技術(shù)可以提高圖像質(zhì)量，清晰顯示金屬髖關(guān)節(jié)和周圍組織，是金屬髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后評價中新的可選影像技術(shù)。

[關(guān)鍵詞] 計算機(jī)體層成像；髖關(guān)節(jié)；金屬偽影；圖像質(zhì)量

[中圖分類號] R445.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-0616（2017）11-171-03

Evaluation of 320 row CT metal artifacts reduction technology in assessment after hip joint replacement

LI Ping ZHAO Jing JIANG Li YANG Zhiyun DING Lei

Department of Radiology， the First Affiliated Hospital， Sun Yat-sen University， Guangdong， Guangzhou 510080， China

[Abstract] Objective To explore the efficacy of reduced metal artifacts technology of 320-row CT in assessment with hip joint replacement. Methods Thirty patients with unilateral metal hip replacement were included in the study. All the patients under 320-row CT examination with the metal artifacts reduction technology. Comparing the both CT images before and after artifacts reduction in metallic femoral head， femoral neck and femoral body. Image qualities were grading into five degrees. And the both CT and SD values of the muscle tissue attached the affected femoral head were measured. For all the evaluation and measurement of the results， pair t-testing analysis was performed. Results The image quality was significantly higher by using metal artifacts reduction technology （P<0.05） and the CT attenuation of muscle was significantly higher in metal artifacts reduction group； further， the image noise of metal artifacts reduction group was significantly lower. Conclusion Metal artifacts reduction technology can improve the image quality， display the metal hip joint and surrounding tissue clearly. This technology could serve as a choice to evaluate the metal hip joint after replacement.

[Key words] Computed tomography； Hip joint； Metal artifacts； Image quality

人體的骨盆和雙下肢經(jīng)髖關(guān)節(jié)連接，髖關(guān)節(jié)一旦受損，會給人的生活造成嚴(yán)重不便。由于外傷、腫瘤、炎癥等導(dǎo)致股骨頭缺血變性和壞死，甚至先天性異常的原因，患者需要進(jìn)行人工金屬髖關(guān)節(jié)置換來提高生活質(zhì)量[1]。關(guān)節(jié)外科術(shù)后常規(guī)通過臨床檢查和影像檢查來判斷術(shù)后情況。CT（computed tomography）是診斷金屬假體相關(guān)并發(fā)癥的基本方法[2]。但金屬異物植入會導(dǎo)致金屬偽影和射線硬化偽影，影響周圍組織結(jié)構(gòu)的顯示和術(shù)后情況的評估，從而導(dǎo)致醫(yī)生誤診和漏診。隨著CT新技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種去金屬偽影的方法，但仍然存在局限性。本文研究320排CT SEMAR[3]（single-energy metal artifact reduction）技術(shù)對人工金屬髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后患者的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象

我院30例行單側(cè)金屬髖關(guān)節(jié)置換的患者，男13例，女17例，年齡21～86歲，平均年齡64.2歲。

1.2 掃描方法

采用東芝320排（Aquilion ONE）CT容積掃描，管電壓：135KV，管電流：200mA，轉(zhuǎn)速：1圈/s，F(xiàn)OV：400mm，層厚和層間距均為：0.5mm，矩陣：512×512，患者足先進(jìn)、仰臥位，掃描范圍包括雙側(cè)髖關(guān)節(jié)。分別采用SEMAR技術(shù)和常規(guī)技術(shù)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，得到A組（去金屬偽影）和B組（未去金屬偽影）兩組圖像。

1.3 圖像分析

主觀分析評價：由2名資深放射科醫(yī)生對圖像質(zhì)量進(jìn)行評分，分別評閱去偽影前后的軟組織窗的圖像，取金屬偽影最大層面進(jìn)行評價分析，分別對金屬股骨頭、股骨頸和股骨干的結(jié)構(gòu)顯示情況和造成的偽影強(qiáng)弱進(jìn)行綜合評分，意見不一致時討論決定，評分參考Gondim等[4]的研究：5分，結(jié)構(gòu)清晰，無偽影；4分，結(jié)構(gòu)基本清楚，少量偽影；3分，結(jié)構(gòu)顯示一般，輕度偽影；2分，結(jié)構(gòu)顯示模糊，中度偽影；1分，結(jié)構(gòu)顯示困難，嚴(yán)重偽影。軟組織窗窗位：40HU，窗寬：400HU。

客觀測量評價：取冠狀位偽影最大層面，測量患側(cè)股骨頭外側(cè)緣肌肉組織的CT和SD值（感興趣區(qū)中均勻物質(zhì)CT值的標(biāo)準(zhǔn)差，即噪聲），位置如圖⑦⑧。測量3次，取其平均值，感興趣區(qū)面積為50～60mm2。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

分別比較SEMAR技術(shù)和常規(guī)技術(shù)重建得到的A、B兩組圖像，采用SPSS16.0統(tǒng)計軟件分別對兩組圖像評分和測量結(jié)果進(jìn)行配對t檢驗，當(dāng)P<0.05時兩者的差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

在髖關(guān)節(jié)置換側(cè)股骨頭、股骨頸和股骨體的結(jié)構(gòu)顯示和偽影比較中，去金屬偽影的圖像質(zhì)量評分均高于未去金屬偽影圖像質(zhì)量評分，兩者有統(tǒng)計學(xué)差異（P<0.05）；去金屬偽影的肌肉CT值大于未去偽影的CT值，兩者有統(tǒng)計學(xué)差異（P<0.05）；去金屬偽影圖像中的肌肉SD值小于未去偽影的肌肉SD值，兩者的差異也有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。結(jié)果見表1。

3 討論

隨著外科人工金屬髖關(guān)節(jié)置換的廣泛運(yùn)用，術(shù)后金屬關(guān)節(jié)是否移位、松動、脫位或斷裂，周圍軟組織是否感染，有無新腫瘤骨的形成，需要放射科醫(yī)生準(zhǔn)確診斷[5]。而影像學(xué)檢查是必不可少的方法。普通X線拍片是最常規(guī)的檢查，但只能得到重疊影像，影響解剖細(xì)節(jié)顯示。磁共振掃描MRI檢查時間長、禁忌證較多、費(fèi)用高，患者不能長時間忍受，并且金屬假體會影響磁場的均勻性，空間分辨率低，顯示骨骼能力也不如CT好。

CT可以確定假體的精確位置，與鄰近組織的解剖關(guān)系[6]。而雙源能譜CT采用高低電壓瞬間切換掃描，得到兩組數(shù)據(jù)，無疑增加了患者的輻射劑量。而后處理上，迭代重建法運(yùn)算量大、重建時間長，不能滿足臨床實際工作要求；插值法容易產(chǎn)生新的偽影，效果有待研究。

金屬偽影的產(chǎn)生是由于X線遇到高密度的金屬后嚴(yán)重衰減，穿透的X線減少造成的。而射線硬化偽影由于X線為一定寬度能譜的混合射線，金屬的吸收系數(shù)較大，低能量X線容易被吸收衰減；而高能量X線則易穿透，透過人體的平均射線能量提高，即射線變硬，在圖上表現(xiàn)為暗區(qū)和條狀偽影[7]。日常檢查中為減輕金屬偽影影響，放射技師通常采用較高掃描條件，增加管電壓與管電流毫安秒，運(yùn)用平滑算法，增加窗寬，降低偽影程度，但效果一般，并且增加了患者的輻射劑量[8]。植入材料成分也會影響偽影強(qiáng)弱，鈷鉻合金、不銹鋼、鈦合金的金屬偽影逐漸減弱[9]。

普通CT掃描后重建圖像偽影明顯不能滿足臨床診斷[10]，本文中的SEMAR技術(shù)是利用濾波反投影法[11]（filtered back projection， FBP），在體素基礎(chǔ)上進(jìn)行重建，將提取的金屬軌跡與反投影受偽影影響的組織進(jìn)行線性內(nèi)插和轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)圖像。它是一種后處理技術(shù)，不會增加患者的輻射劑量，操作簡單，運(yùn)算速度快，實用性強(qiáng)[12]。通過去偽影技術(shù)可以減小軟組織的噪聲，減小的組織CT值的失真，未去偽影時肌肉CT值為（-300.26±18.83）HU，已經(jīng)嚴(yán)重失真。而正常人髖部肌肉組織的CT值約為55HU[13]，本研究去偽影后處理的肌肉組織CT值為（57.85±4.52）HU，近似軟組織密度。

SEMAR技術(shù)可提高CT圖像質(zhì)量和確保劑量精確分布[14]。植入物的物理特性如密度、厚度、形狀和內(nèi)部均勻性都可以影響圖像質(zhì)量。另外，植入物的位置也與偽影的大小有關(guān)[15]。本研究表明，SEMAR技術(shù)的運(yùn)用對人工髖關(guān)節(jié)周圍的軟組織、金屬、金屬與骨質(zhì)的接觸面的顯示能力有很大提高。在金屬股骨頭、股骨頸和股骨體層面評分中，由于股骨頭處解剖最復(fù)雜，相對較厚，X線難以穿透，去偽影效果評分比股骨頸部和體部略低，股骨頸部和體部近似圓柱體，去偽影重建后圖像質(zhì)量評分較高?？傊琒EMAR技術(shù)可提高圖像質(zhì)量，增強(qiáng)了圖像的可視性，為術(shù)后評估提供新的影像選擇。

本文有一定不足之處，首先對金屬假體是否松動未進(jìn)行診斷學(xué)研究，由于髖關(guān)節(jié)術(shù)后翻修很少，不容易馬上進(jìn)行手術(shù)驗證；其次本文只對金屬髖關(guān)節(jié)進(jìn)行研究，并沒有對金屬材料分類細(xì)化，希望以后能進(jìn)一步深入探討；最后本文均采用平掃評價圖像質(zhì)量，未進(jìn)行增強(qiáng)后圖像對比。

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（收稿日期：2017-04-06）