寶石能譜CT單能量結(jié)合MARs技術(shù)在減少體內(nèi)金屬偽影中的應(yīng)用研究

時(shí)雨軒

摘要：探討寶石能譜CT單能量結(jié)合MARs技術(shù)在減少金屬偽影中的臨床應(yīng)用價(jià)值?；旌夏芰繄D像質(zhì)量與單能量+MARs圖像質(zhì)量存在著較為明顯的差異，其中單能量+MARs圖像質(zhì)量的金屬偽影大大減少，效果優(yōu)于混合圖像質(zhì)量。寶石能譜 CT GSI掃描及去金屬偽影技術(shù)（MARs）可以很好地去除體內(nèi)金屬植入物產(chǎn)生的金屬偽影，提高了結(jié)構(gòu)的清晰度，改善了圖像質(zhì)量，為臨床醫(yī)生提供了更好的圖像信息，有利于患者術(shù)后隨訪。

關(guān)鍵詞：能譜CT;金屬植入物;金屬偽影消除技術(shù);圖像質(zhì)量

在臨床工作中，金屬植入物被廣泛使用，較為常見(jiàn)的有顱內(nèi)血管疾病動(dòng)脈瘤介入治療中的線圈栓塞、金屬義齒、活檢穿刺針、心臟起搏器和骨科置換椎體內(nèi)固定等等。所以在影像科診斷醫(yī)師工作中的較大一部分就包括診斷金屬植入物患者的CT圖像。在臨床檢查中，帶有金屬植入物的患者臨床醫(yī)生通常會(huì)要求他們進(jìn)行CT檢查來(lái)觀察所查部位的斷層圖像以及評(píng)估術(shù)后情況是否良好。然而，由于非線性部分容積效應(yīng)、光子饑餓、散射、線束硬化等原因，當(dāng)X線穿過(guò)金屬時(shí)，光子的衰減量大幅度增高，投影的數(shù)據(jù)也就嚴(yán)重失真，導(dǎo)致圖像質(zhì)量退化，使得CT圖像的解讀能力下降，醫(yī)生很難對(duì)CT圖像進(jìn)行判斷，模糊的圖像結(jié)構(gòu)容易造成漏診，嚴(yán)重影響術(shù)后的評(píng)價(jià)和治療。所以，臨床醫(yī)生往往需要更高質(zhì)量的掃描圖像，以減少金屬偽影帶來(lái)的麻煩。

一、金屬偽影對(duì)圖像質(zhì)量影響的原因

CT掃描中產(chǎn)生偽影的原因與本身機(jī)器的掃描技術(shù)以及人體內(nèi)金屬材質(zhì)厚度等都有關(guān)系，在所采集的圖像表示上也都是不同的。之所以會(huì)出現(xiàn)這種偽影是因?yàn)椋瑐鹘y(tǒng)的CT采用的是混合能量的X線，這種射線在穿過(guò)人體和物體時(shí)，能量低的光子就會(huì)先吸收，能量高的后吸收，使得X線的平均能量不斷地在加大，就產(chǎn)生了所謂的硬化偽影。在本次實(shí)驗(yàn)中我們主要還探討了金屬偽像，金屬偽影的出現(xiàn)主要原因是金屬的密度比骨組織和肌肉組織更高，它的原子序數(shù)也更多。當(dāng)X射線遇到高密度材料時(shí)，能量會(huì)急劇衰減，導(dǎo)致投影數(shù)據(jù)的失真和周?chē)M織X射線衰減信息的丟失。隨著X射線穿過(guò)人體，平均能量會(huì)逐漸增加，X射線束也會(huì)逐漸變硬。因此，當(dāng)所有金屬植入物出現(xiàn)在人體內(nèi)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生放射狀和帶狀偽影。

二、寶石能譜CT單能量結(jié)合MARs技術(shù)

在CT掃描中，患者體內(nèi)的金屬植入物所產(chǎn)生的金屬偽影極大地降低了圖像質(zhì)量，使得醫(yī)生難以辨認(rèn)相鄰結(jié)構(gòu)，還會(huì)遮擋住植入物的開(kāi)裂、松動(dòng)等一系列問(wèn)題，以及患者骨折處周?chē)难[、感染等情況，對(duì)金屬植入后患者的復(fù)查有較大影響。還有一些患者有其他全身性疾病，例如腫瘤的轉(zhuǎn)移，而在臨床工作中我們不難發(fā)現(xiàn)，有些腫瘤患者的體內(nèi)植入物偽影恰好遮擋了病變所處的位置，這就嚴(yán)重影響了患者病情的評(píng)估。所以不斷地有學(xué)者研究究竟要運(yùn)用怎樣的掃描方法才能改善這一問(wèn)題?，F(xiàn)有的研究表明采用寶石能譜CT掃描后首先會(huì)獲得帶有金屬偽影的圖像，然后再通過(guò)能譜分析軟件進(jìn)行重建獲得單一能量成像，如果掃描時(shí)采用低能量水平X線，其圖像對(duì)比度雖增強(qiáng)但是圖像質(zhì)量差，采用高能量X線掃描，圖像噪聲有所減低，但其對(duì)比度又會(huì)相對(duì)減弱，因此需要找到一個(gè)最佳單能量來(lái)確保圖像質(zhì)量。還有一種方法就是金屬偽影去除技術(shù)，這種技術(shù)也可以很好的減輕偽影，但是金屬內(nèi)固定在體內(nèi)如果遇到某些金屬不規(guī)則或有多個(gè)的情況時(shí)，所得的圖像質(zhì)量也并不理想。所以本研究就是把單能量GSI掃描與MARs技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用，最大程度上去除金屬植入物所產(chǎn)生的硬化偽影，使植入物周?chē)墓呛蛙浗M織狀況也得到更清晰的顯示，為臨床提供更多的診斷信息，盡量讓每一位患者都能早日康復(fù)。

三、GSI掃描原理及混合能量圖像質(zhì)量

X射線波長(zhǎng)極短，穿透力強(qiáng)，穿透物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的衰減。同時(shí)，這種衰減與光電效應(yīng)和非相干散射密不可分，這意味著任何物質(zhì)對(duì)X射線都有特定的衰減曲線，相應(yīng)的吸收系數(shù)也不一樣，直接決定了整個(gè)衰減環(huán)節(jié)。能譜CT 包含了混合能量與單能量，通過(guò)高低壓能譜瞬切技術(shù)將X線進(jìn)行分離，運(yùn)用寶石超速光學(xué)探測(cè)器接受瞬時(shí)分離的高低能X線，并進(jìn)行精確探查以及成分定性定量分析最后就可以得到寶石能譜成像。

四、寶石能譜CT單能量結(jié)合MARs技術(shù)在減少體內(nèi)金屬偽影中的意義

研究證實(shí)，混合能量圖像的評(píng)分較低，解剖結(jié)構(gòu)不清晰，無(wú)法顯示周?chē)浗M織;而單能量結(jié)合去偽影技術(shù)的圖像評(píng)分較高，圖像上的偽影減少，組織結(jié)構(gòu)能很好的顯示，兩位專(zhuān)家在圖像質(zhì)量的評(píng)分具有高度一致性。在對(duì)SD值偽影最重層做量化分析時(shí)，結(jié)果顯示在能量在60keV時(shí)，圖像偽影已經(jīng)很大程度減輕，但此時(shí)的圖像還是不能滿(mǎn)足臨床工作的需要，肉眼觀察上，圖像偽影還是比較明顯，但是研究結(jié)果表明在120keV成像中所選層面SD值不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05），此時(shí)圖像的偽影已經(jīng)接近于完全消除，達(dá)到了最佳成像質(zhì)量，質(zhì)量明顯優(yōu)于其他單能量成像。在使用單能量+ MARs技術(shù)掃描時(shí)，我們可以通過(guò)調(diào)整能量來(lái)獲得不同的單能量圖像，并根據(jù)患者具體的病情需要選擇最清楚的圖像進(jìn)行觀察。CT能譜成像技術(shù)中的單能量成像結(jié)合MARs技術(shù)能有效降低金屬植入物的偽影，從而可以獲得良好的能清晰顯示周?chē)?xì)骨骼和軟組織結(jié)構(gòu)的圖像，具有較好的臨床價(jià)值。

近年來(lái)，根據(jù)學(xué)者的研究表明，能譜CT已成為金屬植入物術(shù)后患者們檢查的主要方法，能譜CT在去除術(shù)后植入物偽影方面的成效是很顯著的。但是由于植入材料的不同和人體條件的不同，很難找到一個(gè)統(tǒng)一的最佳單能級(jí)。另外，隨著患者檢查次數(shù)的增加，特別是一些骨折的兒童或者腫瘤患者的吸收劑量也成為了一個(gè)非常重要的關(guān)注點(diǎn)，所以在提高圖像質(zhì)量的同時(shí)，還需要研究出一些有關(guān)劑量?jī)?yōu)化的技術(shù)來(lái)減少輻射對(duì)患者人體的傷害。但我們相信，隨著能譜CT軟件和硬件的不斷創(chuàng)造和改進(jìn)，獲得更完善的金屬植入體CT圖像將逐漸成為可能，CT最終也會(huì)成為一種真正意義上的既高效又綠色的檢查方式。

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指導(dǎo)老師：馬遠(yuǎn)娜