寶石能譜CT不同成像技術在去除人體金屬植入物偽影中的應用價值▲

黃建寧 丁 可 周豎平 黃瑞歲 慕 鑒 何 飛 劉秋雙

(廣西南寧市第二人民醫院1 影像科，2 脊柱外科，南寧市 530031，電子郵箱：11796290qq.com)

四肢外傷骨折和因血管病變行介入治療術的患者在臨床治療過程中常需植入金屬物。然而，由于光子饑餓、部分容積效應、散射以及線束硬化[1]，人體金屬植入物在CT檢查中會產生偽影，從而嚴重影響CT對周圍組織的顯示，容易造成漏診。寶石能譜CT技術是近年來開發的一項新技術，對消除金屬植入物產生的偽影有較好的作用[2-3]。本研究對寶石能譜CT混合能量成像、單能量+金屬偽影消除技術(metal artifact reduction system，MARs)成像的去金屬偽影效果進行比較，探討寶石能譜CT掃描技術在去金屬偽影中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2016年1月至2017年12月在南寧市第二人民醫院行寶石能譜CT掃描的50例患者為研究對象，體內均含金屬植入物。其中，行鋼板螺釘內固定及植骨術18例，顱骨鈦板修補術22例，人工關節置換5例，金屬動脈瘤夾5例；男性39例，女性11例；年齡19～56 (36.6±4.3)歲。本研究經過我院倫理委員會審核批準，且所有患者均簽署知情同意書。

1.2 設備及掃描參數 采用美國GE公司的寶石能譜CT (Discovery CT 750HD)進行掃描。掃描釆用GSI模式，管電壓在0.5 ms周期內完成140 kVp和80 kVp的瞬時切換，管電流自動mAs調制，準直寬度為40 mm，層厚和層間距均為0.625 mm，視野為35 cm×35 cm(腰椎15 cm×15 cm)，矩陣為512×512，螺距為0.984 ∶1，X射線管旋轉速度為0.7 s/r。

1.3 圖像后重建 采用GE公司的AW 4.6重建工作站，對受檢者行寶石能譜成像GSI掃描后獲得混合能量(140 kVp)圖像；所有圖像均于110 keV下并行重建，獲得單能量(110 keV)+MARs圖像。

1.4 圖像觀察 所有圖像均經兩名高年資主治醫師或高級職稱醫師主觀閱讀，并分別對圖像質量進行評價。按金屬偽影對圖像質量的影響程度記3、2、1、0分：3分為圖像質量好，基本無偽影；2分為圖像質量較好，有部分偽影；1分為偽影較重，圖像尚能觀察；0分為偽影很重，圖像無法觀察[4]。

1.5 統計學分析 采用SPSS 18.0軟件進行統計分析。符合正態分布的計量資料以(x±s)表示，比較采用配對t檢驗；一致性評估采用Kappa檢驗，Kappa值0.81～1.00為一致性非常好，0.61～0.80為一致性好，0.41～0.60為一致性中等，0.21～0.40為一致性一般，Kappa值≤0.20為一致性差。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 混合能量成像和單能量+MARs成像去除金屬植入物偽影效果的比較 混合能量成像和單能量重建成像后所獲得的影像質量均能滿足影像診斷的需要，其中人工髖關節置換術后，混合能量成像和單能量+MARs成像對金屬植入物位置、形狀、局部解剖結構及周圍組織細節均顯示清晰，見圖1～2；但股骨鋼板螺釘內固定及植骨術后，單能量+MARs成像消除偽影的效果更明顯，對螺釘、植入骨顯示較混合能量圖像更清楚，見圖3～4。單能量+MARs圖像質量評分為(2.48±0.78)分，高于混合能量圖像質量評分的(2.04±0.14)分(t=2.803,P=0.006)。

圖1 人工髖關節置換術后混合能量圖像圖2 人工髖關節置換術后單能量+MARs圖像

圖3 股骨鋼板螺釘內固定及植骨術后混合能量圖像圖4 股骨鋼板螺釘內固定及植骨術后單能量+MARs圖像

2.2 不同評價者對圖像質量的評價一致性 兩位評價者對圖像質量的評價一致性非常好 (Kappa值=0.824，P<0.001)。見表1。

表1 不同評價者對圖像質量的評價結果(n)

3 討 論

隨著金屬植入術被廣泛地應用于臨床，放射科進行CT檢查時常遇到帶有金屬植入物的患者。由于金屬植入物會產生偽影，導致CT圖像質量下降，部分明顯的偽影還會影響病灶部位的成像，因而，對于這類患者，醫生常難以準確判斷病灶結構或漏檢重要病變，從而影響診斷和治療等[5]。因此，減少或消除金屬植入所致的偽影成為提高掃描圖像質量的重要指標之一。寶石能譜CT掃描技術是近年來開發的一項新影像學技術，其成像時可瞬時切換高低電壓，然后使用寶石探測器檢測信號。寶石能譜CT在優化圖像的信噪比、物質定量分析和能譜綜合分析等方面較傳統CT有明顯的先進性[6]。傳統CT檢查采用的是混合能量圖像診斷模式，只能選取一種能量的圖像，而寶石能譜CT的單能量成像可提供40～140 keV間的一系列連續能量的圖像，醫生可根據病灶具體情況選取最佳的單能量圖像，從而更清晰地顯示病灶及其周圍病變情況[7]。而在使用單能量+MARs進行檢查的過程中，可以通過調節能量水平來獲得不同的單能量圖像，并根據需要選擇金屬植入物、周圍組織或骨骼結構顯示最清晰的圖像進行觀察分析，有效地避免了傳統CT掃描過程中金屬植入物產生偽影所造成的影響；此外，重建的單能量+MARs圖像在金屬植入物結構清晰度和信噪比等方面優于混合能量圖像[8]。因此，寶石能譜CT單能量+MARs是目前較為常用的消減金屬植入物偽影技術。

目前，國內已有研究報告寶石能譜CT在去除金屬植入物偽影中的應用效果。黃鐘杰等[9]發現，在寶石能譜CT去除金屬偽影基礎上，MARs二次減除脊柱內固定支架金屬偽影時易引入大量新偽影，影響診斷，而二次減除髖關節置換術后金屬偽影的效果良好。霍愛華等[10]發現，寶石能譜CT掃描及MARs后重建技術能顯著地改善兒童脊柱側彎術后的CT圖像質量。這表明對于椎管外軟組織金屬植入物偽影的去除，能譜CT單能量成像技術表現較突出。本研究結果顯示，對于金屬植入物的圖像，混合能量成像和單能量重建技術所獲得的影像質量均能滿足影像診斷的需要，但對于股骨鋼板螺釘內固定及植骨術后病例，單能量+MARs消除偽影的效果更明顯，對螺釘、植入骨的顯示較混合能量圖像更清楚，且單能量+MARs成像獲得的影像質量評分高于混合能量成像的影像質量評分(P<0.05)，這提示單能量獲得的影像質量可以提供更好的圖像，從而有利于醫生做出正確的診斷。此外，本研究中兩位高年資影像學醫生對于圖像質量的評價一致性較高，提示本研究結果較為可靠。

總之，與混合能量成像相比，寶石能譜CT單能量+MARs成像能夠最大限度地消除金屬偽影的影響，并提高對臨近組織結構的顯示清晰度，從而為臨床正確診斷和治療提供更好的影像學依據。但本研究的樣本量較少，寶石能譜CT去除金屬植入物偽影的價值還需要臨床大樣本研究進一步探討。