數字斷層融合成像-去金屬偽影技術在脊柱病變內固定術后的應用價值

鐘 鑒，王浩東，張 滔，李 蘭

(四川省骨科醫院醫學影像科，四川 成都 610041)

普通DR及CT檢查是臨床醫師對脊柱內固定術后金屬內固定位置、術區骨質結構等進行評估，以及后期隨訪觀察療效的常用影像學檢查方法。但普通DR檢查圖像是二維重疊影像，常不能準確判斷金屬內固定位置及術區骨質結構情況。而在CT檢查中，金屬內固定同樣會對圖像質量造成嚴重干擾，對術后評估產生影響。數字斷層融合成像(digital tomosynthesis，DTS)作為普通X射線及CT、磁共振等常用影像學檢查的重要延伸和補充，具有操作簡單、使用方便、金屬偽影少且圖像更清晰、同時輻射量低等優勢。本研究通過對脊柱病變內固定術后，DTS分別與普通DR及CT進行圖像質量比較，探討DTS-去金屬偽影技術(T-smart)在脊柱病變內固定術后的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料2020年1月至2021年8月我院經臨床行脊柱病變內固定術后進行復查的患者110例，男50例，女60例，年齡18～80歲[(58.46±11.58)歲]，其中椎體滑脫42例，椎體骨折40例，椎間盤突出28例。110例患者均在術后隨診復查時完成了普通DR及DTS檢查，其中40例同時完成了CT檢查。

1.2 檢查方法普通DR和DTS檢查均在在日本島津公司 Sonialvision safirePlus 大平板數字胃腸機上進行。普通DR攝影拍攝脊柱正位、側位片。曝光條件：70～90 kV，25～65 mAs，焦片距(SID)為1000 mm。DTS投照位置選擇脊柱正位、側位；曝光條件：70～90 kV，25～65 mAs，SID為1100 mm。曝光方法：選擇“TOMOS”模式采集，將被檢查部位置于檢查床中心，掃描范圍大小設置為100 mm，在曝光的整個完整過程中，球管的移動范圍為40°，并根據患者年齡、身體胖瘦對參數進行適當調整。在X射線透視下進行定位，使脊柱內固定椎體處于視野中央位置，各方面準備無誤后開始檢查掃描。在整個掃描過程中，患者處于保持限制活動狀態，一個完整的掃描過程為6 s左右。檢查完成后，將數據傳入Sonialvision safirePlus 圖像后處理工作站，采用T-smart對原始圖像進行重建處理。重建完成后，對圖像的窗寬、窗位進行適當的調整，并從獲取的連續不間斷多個不同層面圖像中選擇符合診斷要求的斷層融合圖像傳送至醫學影像科PACS系統。使用GE 16排MSCT進行檢查，檢查范圍以金屬內固定為中心，包上下兩個椎體進行掃描。掃描參數：管電壓120 kV，管電流為自動mAs，層厚1.25 mm，層間距1.25 mm，螺距0.938，轉速大小為1 s/r，掃描野選擇“Large”，大小為25 cm×25 cm，對原始圖像采用標準函數進行重建，重建層厚、間隔為0.625 mm，矩陣為512×512。在圖像后處理工作站上利用軸位影像數據進行脊柱內固定椎體的MPR及三維容積成像，MPR 影像上金屬內固定應盡可能的顯示，VR重建顯示椎體三維形態，并采用切割技術，顯示椎體內部骨質情況。

1.3 圖像分析由兩名經驗豐富的醫學影像科醫師采用5分法分別對普通DR、CT、DTS檢查所獲得的圖像質量[1]進行獨立互盲評價。出現結果不一致的情況時，通過與高年資上級醫師進行討論商量，形成統一意見。5分：圖像脊柱整體顯示完全，無金屬偽影，內固定、術區椎體、鄰近骨質結構清晰；4分：脊柱整體顯示比較完全，基本無金屬偽影，內固定、術區椎體、鄰近骨質結構比較清晰；3分：脊柱整體顯示基本完全，有少許輕微偽影，但觀察內固定、術區椎體、鄰近骨質結構影響很小；2分：脊柱結構顯示不全，有部分偽影，觀察內固定、術區椎體、鄰近骨質有部分的影響；1分：不能顯示脊柱整體結構，金屬偽影較多，圖像不清晰，嚴重影響對內固定、術區椎體、椎小關節等結構的觀察。

1.4 統計學方法采用SPSS 21.0統計學軟件進行數據分析。等級資料的比較采用秩和檢驗，圖像質量評分比較進行配對樣本t檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 DTS與普通DR圖像質量比較采用DTS與普通DR檢查的患者1～5分得分范圍比較，差異有統計學意義(Z=5.209，P<0.05)，見表1。DTS組圖像評分為(3.69±1.19)分，普通DR組圖像評分為(2.71±1.21)分，DTS組評分高于普通DR組，差異有統計學意義(t=6.085，P<0.05)。脊柱病變內固定術后影像學檢查中DTS與DR圖像質量比較，見圖1。

表1 DTS與普通DR圖像質量比較 (n)

圖1 頸2椎齒狀突骨折內固定術后影像圖 a、c：普通DR檢查正側位圖像，圖像重疊影較多，術區折端對位情況無法顯示，椎弓根螺釘位置、鄰近骨質結構不清晰；b、d：DTS正側位圖像，準確顯示寰椎齒狀突骨折，折端對位較好，椎弓根螺釘位置、鄰近骨質結構清晰。

2.2 DTS與CT圖像質量比較DTS與CT檢查1～5分得分范圍比較，差異有統計學意義(Z=6.030，P<0.05)，見表2。DTS組圖像質量評分為(3.85±1.10)分，CT組圖像質量評分為(2.05±0.85)分，DTS組評分高于CT組，差異有統計學意義(t=8.209，P<0.05)。脊柱病變內固定術后影像學檢查中DTS與CT圖像質量比較，見圖2。

表2 DTS與CT圖像質量比較 (n)

圖2 胸9椎骨折內固定術后影像圖 a：CT三維重組矢狀位圖像，術區椎體骨質結構顯示不清，可見明顯條狀偽影，圖像質量較差；b：DTS側位圖像，顯示椎體呈輕度楔形改變，椎弓根螺釘及術區骨質結構顯示清晰，金屬偽影極少。

3 討論

脊柱是身體的支柱，具有支撐、保護、運動、造血等十分重要作用。脊椎常見和多發疾病包括退行性變、結核、外傷、強直性脊柱炎等，可導致機體產生疼痛、脊柱活動受限、畸形等不良后果。而脊柱內固定術是治療椎體滑脫、椎體骨折、椎間盤突出等脊柱病變的常用治療方法，對脊柱椎體復位能夠起到有效促進作用，維持脊柱穩定性[2]，并且降低了患者的肺部感染、褥瘡等各種并發癥的發生率，同時極大縮短了患者臥床恢復的時間[3，4]。普通DR檢查是脊柱內固定術后復查的常用檢查方法，具有操作使用簡單，對患者輻射劑量低，同時價格便宜等特點，但是常規DR圖像重疊范圍較大，難以對內固定位置、術區骨質結構情況做出客觀、準確的判斷，圖像分辨率較低，質量不高。CT掃描時，當掃描部位中含有金屬植入物時，會產生嚴重的X射線束硬化和金屬偽影，圖像質量較差。同時CT輻射劑量較大，費用也相對較高。在磁共振檢查中金屬內固定會使圖像產生失真、扭曲變形等，從而對內固定術后情況無法進行準確評估，同時核磁共振檢查對患者配合度及自身身體情況方面要求較高，整個檢查過程花費時間較長，價格偏高，一般不考慮作為脊柱病變內固定術后影像學檢查方法。

DTS是近年來發展起來的一種新型X射線攝影技術，它是利用計算機改進了傳統的幾何斷層成像，通過結合現代科學及數字化技術，開發的一種新型醫學影像檢查方法。其最明顯的優勢及特點是在球管沿著檢查床長軸進行直線運動同時旋轉并連續進行曝光，從而獲取一系列不間斷的數字冠狀圖像[5～7]，從而有效防止了普通X射線檢查中，由于組織結構重疊所導致敏感性低、特異性低等缺陷，其在深度定位能力上，具有明顯的優勢。而在圖像重建中，其特有的T-Smart技術是在DTS原有標準算法基礎上，開發的一種新型圖像重建技術，其原理是在完成DTS掃描獲得原始圖像以后，運用金屬分離方法，把原始圖像分開成為金屬部分和不含金屬圖像部分，接著運用迭代重建(IR)算法對圖像進行融合，最終獲得去金屬偽影圖像。應用T-smart得到的圖像整體對比度較高，骨質結構清楚，金屬產生的偽影很小。

吳雯麗等[8]研究發現利用DTS去金屬內固定偽影技術，可以清晰顯示金屬內固定及鄰近骨質結構，金屬偽影明顯減少。張滔等[9]使用普通DR和DTS對行人工膝關節置換術后患者進行隨診復查，與普通DR比較，DTS圖像質量更優，觀察人工膝關節周圍骨質結構更具優勢。張加冠等[10]研究發現DTS成像IR技術能明顯減少圖像金屬偽影，踝關節內固定術后術區骨質結構顯示清晰，為臨床醫師術后評估提供了準確的依據。在本研究中，DTS圖像質量評價高于普通DR及CT，比普通DR、CT檢查金屬偽影少，術區骨質結構顯示清晰，結果與上述文獻報道具有一致性。同時，有研究顯示DTS的有效輻射劑量約是0.08～0.13 mSv，而與CT有效輻射劑量(1～4mSv)比較，DTS的輻射劑量明顯更低[11]。

綜上，在脊柱內固定術后隨診復查中，采用DTS檢查T-smart技術可提供更少的金屬偽影，能夠對內固定位置、術區骨質結構情況做出客觀、準確的判斷，輻射劑量顯著減少，并能降低成本，改善臨床工作流程和成本效益。因此，可作為脊柱內固定術后復查的一種較好影像學檢查方法，臨床應用前景較好，可進行廣泛推廣。