寶石能譜CT去偽影技術(shù)對(duì)脊柱小型金屬植入物成像中最佳單能量的臨床研究

(鄭州市第一人民醫(yī)院，河南 鄭州 450000)

寶石能譜CT去偽影技術(shù)對(duì)脊柱小型金屬植入物成像中最佳單能量的臨床研究

王淳正，王 戰(zhàn)

(鄭州市第一人民醫(yī)院，河南 鄭州 450000)

目的探討寶石能譜CT單能量成像結(jié)合去金屬偽影技術(shù)在臨床影像檢查中的應(yīng)用價(jià)值。方法選取脊柱金屬植入物患者23例，對(duì)其進(jìn)行寶石能譜CT檢查，并采用單能量成像進(jìn)行圖像重建，其中單能量成像重建時(shí)能量間隔為20 KeV，范圍為40～140 keV，共計(jì)獲得6組圖像，對(duì)圖像中無偽影層面(A層)和偽影最重層面(B層)中SD、CT值進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果在6組不同keV下進(jìn)行圖像重建，其中在以120keV進(jìn)行單能量成像時(shí)A、B層面SD值，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，表明此時(shí)偽影最重層面中偽影基本全部消除；在其余5組單能量成像結(jié)果中，A、B層面SD值均存在明顯差異(P<0.05)；在6組單能量成像結(jié)果中，以60keV成像中CNR最佳，隨著成像能量的逐漸增加，CNR逐漸減小。結(jié)論寶石能譜CT單能量成像可有效對(duì)脊柱金屬植入物患者CT影像中金屬偽影進(jìn)行消減，其中以120keV進(jìn)行單能量成像時(shí)質(zhì)量最佳，可最大限度對(duì)偽影進(jìn)行消減，有利于為此類患者早期并發(fā)癥的診斷提供可靠依據(jù)，具有十分積極的臨床意義。

寶石能譜CT； 單能量成像； 去金屬偽影技術(shù)； 金屬置入物

脊柱金屬植入物是一種有效的脊柱病變輔助治療手段，但易引發(fā)椎管內(nèi)出血等并發(fā)癥[1]。多層螺旋CT檢查可有效對(duì)脊柱金屬置入物并發(fā)癥進(jìn)行檢查，但受到金屬植入物的影響，CT檢查結(jié)果中多存在不同程度星芒狀或放射狀偽影，不利于對(duì)椎管內(nèi)結(jié)構(gòu)做出準(zhǔn)確判斷[2]。因此，探討如何進(jìn)行金屬植入物術(shù)后成像中偽影消減具有十分重要的意義。目前臨床可通過采用寶石能譜CT結(jié)增強(qiáng)此類患者CT影像準(zhǔn)確性。有報(bào)道指出，采用單能量成像可有效增強(qiáng)金屬偽影消減效果[3]。本次研究以23例脊柱金屬植入物患者作為觀察對(duì)象，對(duì)其行寶石能譜CT檢查，以探討圖像重建中最佳單能量。現(xiàn)將結(jié)果匯報(bào)如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年9月～2017年3月期間鄭州市第一人民醫(yī)院所收治脊柱金屬植入物患者23例，男14例，女9例，年齡22～67歲，平均(53.4±10.5)歲；其中18例為腰椎植入，5例為胸椎植入。

1.2 方法

本次研究選用GE公司所生產(chǎn)Discovery CT750 HD掃描儀對(duì)患者脊椎部分進(jìn)行寶石能譜CT檢查，管電壓設(shè)定為80/140 keV瞬時(shí)切換，管電流取600 mA，射線劑量指數(shù)設(shè)定為120 kVp,235 mAs(符合《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》)；層厚設(shè)定為0.625 mm，螺距設(shè)定為0.984，矩陣大小設(shè)定為512×512。CT掃描結(jié)束后，所獲得圖像數(shù)據(jù)包括40～140keV能譜掃描數(shù)據(jù)，在工作站中對(duì)其進(jìn)行處理，每隔20keV進(jìn)行單能量圖像重建，共計(jì)獲得6組單能量圖像。

1.3 觀察指標(biāo)

分別選取無偽影層面(A層)和偽影最重層面(B層)，對(duì)A、B兩個(gè)層面中感興趣區(qū)域SD值和CT值進(jìn)行測(cè)定，分別記錄為SD1、SD2、CT1、CT2，根據(jù)測(cè)定結(jié)果對(duì)金屬偽影對(duì)比噪聲比(CNR)進(jìn)行計(jì)算：CNR = (CT1～CT2)/SD。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

不同單能量下圖像重組結(jié)果見表1。由表中數(shù)據(jù)可知，在6組不同keV下進(jìn)行圖像重建，其中在以120 keV進(jìn)行單能量成像時(shí)A、B層面SD值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，表明此時(shí)偽影最重層面中偽影基本全部消除；在其余5組單能量成像結(jié)果中，A、B層面SD值均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。在6組單能量成像結(jié)果中，以60 keV成像中CNR最佳，隨著成像能量的逐漸增加，CNR逐漸減小。圖1～5典型層面選取結(jié)果與不同單能量成像結(jié)果：由圖3～4可知，盡管在70 keV處CNR值優(yōu)于120 keV處，但后者成像中偽影程度明顯小于前者；由圖4～5可知，在120 keV、140 keV處，通過目測(cè)無法對(duì)二者成像質(zhì)量中偽影程度進(jìn)行有效判斷，且CNR值計(jì)算結(jié)果顯示二者對(duì)于偽影的消減程度基本相當(dāng)，但其中120 keV成像中B層面SD值明顯低于140 keV處。

表1 40～140 keV不同單能量下A、B層面圖像重組結(jié)果

圖1 無偽影層面(A層)

圖2 偽影最重層面(B層)

圖3 70 keV時(shí)重建圖像

圖4 120 keV時(shí)重建圖像

圖5 140 keV時(shí)重建圖像

3 討論

理想情況下，CT圖像中被檢測(cè)物體的幾何特征應(yīng)完全得到準(zhǔn)確保留，但是在實(shí)際操作過程中，CT影像中多存在各類偽影，對(duì)圖像準(zhǔn)確性造成影響。由于同人體組織相比，金屬具有更高的密度和更多的原子數(shù)，因此其射線衰減明顯高于骨組織和軟組織，因此金屬植入物患者行CT檢查時(shí)易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不完整，易造成漏診或誤診。

寶石能譜CT檢查中高、低能量數(shù)據(jù)采集可瞬時(shí)進(jìn)行，同時(shí)根據(jù)投影模式對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行單能量重組，同傳統(tǒng)CT相比，可有效對(duì)偽影所造成CT值漂移進(jìn)行檢出，從而為消除金屬偽影奠定了基礎(chǔ)[4]。相關(guān)資料顯示，為贏得產(chǎn)生同層厚、管電流、管電壓等密切相關(guān)，其中以管電壓對(duì)于成像質(zhì)量的影響最為顯著，隨著keV的增加，偽影可逐漸減小或增加，其中在某一能量值附近偽影形成最小[5]。既往研究指出，寶石能譜CT檢查可有效去除CT影像中大型金屬植入物偽影，如關(guān)節(jié)置換等。脊柱金屬植入物主要為釘狀固定物，直徑3.5～6.5 mm，長(zhǎng)度在6～10 cm之間，其尺寸較小，多呈放射狀偽影。對(duì)于此類小型金屬植入物，目前臨床關(guān)于如何使用寶石能譜CT檢查進(jìn)行最佳單能量圖像重建，以更好的消除金屬偽影尚缺乏充足報(bào)道。

相關(guān)資料顯示，脊柱金屬植入物在CT影像中主要造成兩種不同性質(zhì)偽影[6]。一種為低密度偽影，同螺釘長(zhǎng)軸方向平行，此類偽影在CT圖像中顯示較為明顯，可通過目測(cè)進(jìn)行判斷，因此本次研究未對(duì)其進(jìn)行相關(guān)量化分析。另一種為高低密度混雜的放射狀偽影，主要位于螺釘旁邊，僅通過目測(cè)鑒別難度較大。本次研究以脊柱金屬植入物放射狀偽影消減最為研究中心，對(duì)23例患者的寶石能譜CT影響在40～140 keV范圍內(nèi)，以20 keV為間隔進(jìn)行單能量重建，結(jié)果顯示，23例患者在40～140 keV范圍內(nèi)主要為高密度偽影，且周圍組織CT值多呈高水平。隨著管電壓的逐漸增加，偽影逐漸減少，表現(xiàn)為在不同能量重建影像中CNR值的逐漸降低，其中在60 keV處偽影減少幅度最大，但其CNR水平最高；在120 keV CNR達(dá)到最小值，表明此處偽影消減效果趨近于最佳。

在以SD值作為同一單能量重建圖像無偽影層面和偽影最重層面對(duì)比指標(biāo)時(shí)，結(jié)果顯示在60 keV處，A、B層面SD值仍存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)，表明盡管以60keV進(jìn)行單能量成像時(shí)偽影消除程度最大，但此時(shí)CT影像中仍存在較為明顯的偽影，不利于臨床鑒別診斷(見圖3)。6例單能量成像結(jié)果中，僅120 keV成像中A、B層面SD值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，表明此時(shí)B層偽影程度接近于完全消除，達(dá)到最佳成像質(zhì)量，明顯優(yōu)于其他單能量成像結(jié)果(見圖4)。綜上所述，寶石能譜CT單能量成像可有效對(duì)脊柱金屬植入物患者CT影像中金屬偽影進(jìn)行消減，其中以120 keV進(jìn)行單能量成像時(shí)質(zhì)量最佳，可最大限度對(duì)偽影進(jìn)行消減，有利于為此類患者早期并發(fā)癥的診斷提供可靠依據(jù)，具有十分積極的臨床意義。

[1] 溫齊平，張 濱，潘 俊，等.O-MAR技術(shù)在頭頸CT檢查中去除口腔內(nèi)金屬偽影的應(yīng)用評(píng)估[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2017,32(1):50-53.

[2] 薛龍梅，宮亞琳，張志遠(yuǎn).寶石能譜CT在去金屬偽影技術(shù)最佳單能量的再研究[J].實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志，2015,31(4):586-589.

[3] 潘自兵，趙 凱，海 錄，等.能譜 CT 成像技術(shù)在減除金屬植入物偽影方面的應(yīng)用價(jià)值[J].實(shí)用放射學(xué)雜志，2015，31(6):1014-1017.

[4] 許立功，牛金亮，吳 爽，等.能譜成像技術(shù)減除脊柱金屬植入物偽影的臨床應(yīng)用價(jià)值[J].中國(guó)醫(yī)療前沿，2012,7(6):57-59.

[5] 吳雯麗，田 軍，張殿星，等.數(shù)字化體層融合-去金屬偽影技術(shù)在人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后評(píng)估的應(yīng)用研究[J].醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2016,26(10):1895-1898.

本文編輯：王知平

R687.3

A

1671-0126(2017)05-0020-04

鄭州市普通科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(20150007)

王淳正，男，主治醫(yī)師，從事寶石能譜CT臨床工作