李笑石，石磊，劉豹，常英娟，石明國，余厚軍

第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院 放射科，陜西西安 710032

雙源CT雙能量線性融合重建去除腰椎固定物金屬偽影的初步研究

李笑石，石磊，劉豹，常英娟，石明國，余厚軍

第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院 放射科，陜西西安 710032

目的 探討雙源CT雙能量掃描線性融合技術對消除腰椎金屬植入物偽影的臨床應用價值。方法 對33例腰椎金屬植入術后復查的患者使用雙源CT雙能量掃描，對獲得的80 kV及140 kV數據進行線性融合成像，所得圖像為A組，模擬常規(guī)120 kV重建為B組，分別進行多平面重建技術、容積顯示和最大密度投影，并對重建后圖像質量及偽影進行評估。結果 線性融合像質量為優(yōu)者分別為90%和33%；無偽影圖像分別占91%和36%，兩者差異有統(tǒng)計學意義（分別為Z=-5.74，P=0.00；Z=-6.74，P=0.00）。結論 雙源CT雙能量線性融合技術能夠非常準確有效的去除金屬偽影，清晰顯示腰椎金屬內固定物的位置、形態(tài)及其他細微結構，雙側腰大肌不受偽影干擾顯示清楚，圖像質量較高，可滿足診斷要求。

腰椎金屬固定物；計算機斷層攝影術；X射線；放射攝影術；雙能掃描投影；線性融合

引言

腰椎金屬固定物置入手術廣泛引用于椎間盤突出、膨出、腰椎結核、腰椎退行性改變、腰椎滑脫、腰椎占位性病變、腰椎體骨折等病變，其復查時并不能進行磁共振檢查。而應用CT檢查會不可避免會產生偽影，這是各種金屬置入物患者進行CT檢查難以回避的問題。如果偽影明顯，就會對鄰近重要結構（如腰大肌、椎間盤等）的觀察產生影響，造成診斷信息的缺失。應用雙源CT雙能量掃描線性融合成像技術可很好地消除腰椎部位金屬置入物的偽影[1]。本研究重點對其圖像質量進行研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2016年9月～2016年12月西安市第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院收治36例腰椎金屬置入術后復查的患者接受西門子雙源CT掃描，男18例，女15例，年齡30～65歲，平均49歲。金屬植入物均位于腰椎。

1.2 掃描方法

采用西門子雙源CT進行檢查。先進行常規(guī)掃描定位像，后行雙能量掃描模式掃描，掃描范圍包全整個內固定材料，且至少超出固定材料上下各緣。掃描參數：兩個球管電壓分別為80 kV及140 kV。自動重建層厚1.0 mm、層距0.8 mm的圖像。

1.3 圖像處理

將掃描所得的80、140 kV及兩組混合數據傳入Work Space工作站中，利用Monoenergtic軟件，選擇120 kV能量重建，獲得120 kV圖像（B組），然后將保存的能譜圖像傳入3D后處理軟件中進行重建，分別使用多平面重建技術（Multiplanar Reconstruction，MPR）、容積顯示（Volume Rendering，VR）和最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）。A組采用雙能量線性融合圖像，直接用3D后處理軟件進行重建處理。兩組圖像共計99張。

1.4 圖像評估

兩名本科室主治或主治以上影像醫(yī)師用對圖像質量及偽影進行雙盲法評價、評分。圖像質量評價標準如下:優(yōu)（3分），金屬固定物外形、位置及周圍腰大肌組織解剖細節(jié)顯示清楚，且無偽影；中（2分），金屬固定物外形、位置及周圍腰大肌解剖細節(jié)顯示一般，偽影??；差（1分），金屬固定物外形、位置及周圍腰大肌組織解剖細節(jié)及結構顯示不清楚，偽影大。圖像偽影的大小分級：無偽影（3分）、偽影?。?分）、偽影大（1分）。

1.5 統(tǒng)計學分析

應用SPSS 18.0軟件，對于兩種不同的重建方法產生的圖像質量和偽影大小對比采用Wilcoxon符號秩和檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

圖像質量結果見表1。通過線性融合成像得到的MRP、VR、MIP圖像質量均可滿足影像學診斷要求，解剖細節(jié)顯示清楚，固定物位置與周圍關系顯示清晰；腰大肌觀察清晰，模擬常規(guī)法由于有不同程度的金屬線束硬化偽影存在，對于金屬固定物的準確位置顯示或周圍骨質細節(jié)情況顯示欠佳。其中線性融合成像法中圖像質量為優(yōu)者平均達90%（90/99），模擬常規(guī)法中圖像質量為優(yōu)者平均為45%（45/99）。兩組間圖像質量差異有統(tǒng)計學意義（Z=-5.74，P=0.00）。雙能CT線性融合技術成像處理后對金屬固定物的術后評價中所獲得的圖像質量明顯優(yōu)于非處理圖像，能獲得更好的圖像顯示，固定物可以獲得更多的細節(jié)展示，腰大肌顯示的更清楚。

表1 線性融合與常規(guī)掃描圖像質量對比（n=33）

對于所有36例患者，兩種重建方法的圖像偽影評價見表2。線性融合減影成像法中無圖像偽影的所占比為91%（91/99），模擬常規(guī)法中僅占36%（36/99）。雙能CT能量減影處理后在腰椎金屬固定物置入術后的評價中所產生的偽影差異有統(tǒng)計學意義（Z=-6.74，P=0.00）。線性融合重建技術可以有效的去除偽影（圖1）。

表2 線性融合與常規(guī)掃描圖像偽影對比（n=33）

圖1 線性融合重建技術可以有效的去除偽影

3 討論

隨著檢查和治療手段的進步，骨病和外傷骨折等骨關節(jié)手術中髓內釘、固定支架、鋼板和螺釘、金屬假體等金屬固定物越來越多地應用于治療中，而術后可能有壞死、感染、脫位、畸形及脊髓損傷等后遺癥，例如開放性骨折固定術后的感染率仍有30%[2]。

而其中腰椎金屬固定物的偽影更是非常難以去除，腰椎固定物應用也最為普遍，本院為例，西京醫(yī)院骨科醫(yī)院每個月至少50例以上的患者接受該手術治療，因此對于固定術后的監(jiān)測和遠期隨訪變得至關重要。而影像學檢查是必不可少的存在。X線攝影是最普遍的檢查手段，但其存在組織重疊等方面的干擾。MRI對骨關節(jié)比較敏感，但對金屬固定物使用受限。普通CT橫斷位不能全面反映損傷處空間解剖位置關系，同時金屬偽影的干擾亦很明顯。雙能量CT可選擇不同的重建方法對金屬成像，去除金屬植入物產生的低能偽影，可以得到高質量的圖像[3]。本文從腰椎固定物偽影去除方法著手，總結出最佳除腰椎偽影的方法，再此基礎上進一步研究身體其他部分金屬固定物偽影去除的方法。

雙源CT雙能量減影的提出、研究和使用始于20世紀20年代的中后期，70年代開始在臨床得到應用；但是由于當時低電壓球管產生的圖像質量噪聲較大不能滿足臨床診斷，而且低電壓和高電壓兩種不同能量的數據不能同時采集，從而導致分次采集的兩組數據不匹配，所以雙能CT一直沒有廣泛應用[4]。西門子雙源CT是在原西門子64層CT的成熟技術基礎上新開發(fā)的設備。與普通多層螺旋CT不同，其裝備兩個不同的球管和探測器，進行1次掃描就可以獲得高能（140 kV）及低能（80 kV）兩組不同的圖像。因為是同時同層進行掃描，故取得的低能及高能數據之間沒有時間及位置的差別[5]，這提供了能譜成像技術成功的最基本條件。同時可以在掃描時，通過線性融合技術，減少重復的低能量，更好的分離組織，降低圖像噪聲。隨后傳入后處理軟件的Monoenergtic功能，根據部位、材質的不同，選擇不同的能譜進行減影成像，從而去除金屬植入物的低能偽影，獲得清晰的圖像。

結合本組數據，應用西門子雙源CT雙能量掃描后線性融合重重建成像技術，金屬植入物導致的線束硬化偽影基本消除，其圖像優(yōu)等和無偽影分別占90%和91%，明顯高于模擬常規(guī)法。近些年來，常規(guī)CT對有關骨關節(jié)金屬植入物重建成像的報道很多[6-8]。但由于偽影的存在，對于植入物的準確位置、相鄰解剖結構細節(jié)、椎體骨質的顯示等方面觀察不清。文獻報道認為[8-12]，常規(guī)螺旋CT的VR等成像技術產生的偽影較大，不能整體顯示植入物的形狀和位置，不利于術后對細微結構的精準評價。本組病例通過減影方法基本消除了金屬偽影的影像，對于置入物的形態(tài)和局部細節(jié)、骨折愈合情況、椎管、腰大肌或椎小關節(jié)等處顯示清晰。而模擬常規(guī)法則對偽影消除、細節(jié)顯示不夠完全，圖像質量不夠滿意。雙能量線性融合去偽影技術仍有其不足之處，主要是雙源CT其中一個探測器（B 球管）掃描視野有限（孔徑33 cm），有時無法將肥胖患者的整個橫截面包括在內，不能完成掃描[13-16]。

綜上所述，雙源雙能量CT的線性融合去金屬偽影技術能夠清楚顯示腰椎金屬固定物的細微結構，椎間盤和腰大肌清晰顯示，消除了線束硬化偽影對圖像質量的影響，對于使影像診斷更能配合臨床工作的需要，是一種具有很大發(fā)展?jié)摿Φ臋z查方法。

[1] National Research Council.Health risks from exposure to low levels of ionizing radiation BEIR VII Phase 2[M].Washington DC: National Academies Press,2006:550-551.

[2] Perren SM.Evolution of the intetnal fixation of long bone fractures. The scientific basis of biological internal fixation: choosing a new balance between stability and biology[J]. J Bone Joint Surg(Br),2002,84(8):1093-1110.

[3] 曾憲春,韓丹.雙能量CT成像在骨關節(jié)系統(tǒng)的應用進展[J].中華放射學雜志,2013,47(10):958-960.

[4] Coursey CA,Nelson RC,Boll DT,et al.Dual-energy multidetector CT: how does it work,what can it tell us,and when can we use it in abdominopelvic imaging[J].Radio Graphics,2010, 30(4):1037-1055.

[5] 誠奇,翟輝,王中秋.直接數字化成像雙能量剪影對肋骨骨折診斷價值的探討[J].醫(yī)學研究生學報,2006,19(2):190-191.

[6] 胡小新,陳時洪.螺旋CT三維重組成像在骨關節(jié)外傷中的臨床應用價值探討[J].中華放射學雜志,2002,36(8):758-760.

[7] Medina LS.Three-dimensional CT maximum intensity projections of the calvaria: a new approach for diagnosis of craniosy nostosis and fractures[J].AJNR,2000,21(10):1951-1954.

[8] 夏春潮,李真林,陳憲,等.螺旋CT最大密度投影技術在脊柱骨折內同定術后的臨床應用價值[J].實用放射學雜志,2009, 25(8):1187-1190.

[9] Slovis TL.The ALARA concept in pediatric CT: myth or reality?[J]. Radiology,2002,223:5-6.

[10] Schindera ST,Nelson RC,Mukundan S Jr,et al.Hypervascular liver tumors: low tube voltage,high tube current mulitidetector row CT for enhanced detection-phantom study[J]. Radiology,2008,246(1):125-132.

[11] Freeman RV,O’Donnell M,Share D,et al.Nephropathy requiring dialysis after percutaneous coronary intervention and the critical role of an adjusted contrast dose[J].Am Cardiol, 2002,90:1068-1073.

[12] Briguori C,Tavano D,Colombo A.Contrast agent-associated nephrotoxicity[J].Prog Cardiovasc Dis,2003,45:493-503.

[13] Fletcher JG,Takahashi N,Hartman R,et al.Dual-energy and Dualsource CT: is there a role in the abdomen and pelvis?[J].RadiolClin North Am,2009,21:41-57.

[14] Chandarana H,Godoy MC,Vlahos I,et al.Abdominal aorta: evaluation with dual-source dual-energy multidetector CT after endovascular repair of aneurysms-initial observations[J]. Radiology,2008,249:692-700.

[15] Cecco CND,Darnell A,Rengo M,et al.Dual-Energy CT: Oncologic Applications[J].AJR Am J Roentgenol,2012,199(5S): S98-S105.

[16] Heye T,Nelson RC,Ho LM,et al.Dual-energy CT applications in the abdomen[J].AJR Am J Roentgenol,2012,199(5 Suppl): S64-S70.

本文編輯 蘇欣

Preliminary Study of Utilizing Dual Source CT Dual Energy Linear Fusion Technology to Eliminate Lumbar Metal Implants Artifacts

LI Xiao-shi, SHI Lei, LIU Bao, CHANG Ying-juan, SHI Ming-guo, YU Hou-jun

Department of Radiology, Xijing Hospital Affiliated to the Fourth Medical University, Xi’an Shaanxi 710032, China

Objective To explore the clinical application value of the dual source CT dual energy scanning linear fusion technology for eliminating lumbar metal implants artifacts. Methods 33 patients that were going to check after lumbar metal implants were selected for our research. The dual source CT dual energy scanning with the voltages were separately 80 kV and 140 kV was used to gain the imaging data for linear fusion, which we marked as group A. The regular 120 kV imaging data was simulated, which we marked as group B. Multiple planar reconstruction, volume reality, maximum intensity projection, reconstruction image quality and the artifacts were evaluated. Results The images with high quality under linear fusion were 90% and 33%, respectively. The images with no artifact in group A and B accounted for 91% and 36%, respectively. The difference between group A (Z=5.74, P=0.00) and group B (Z=6.74, P=0.00) was statistically signif i cant. Conclusion It was very accurate and effective for the dual source CT dual energy scanning linear fusion technology to eliminate lumbar metal implants artifacts. It could clearly show the location shape, and other microscopic structures of the lumbar metal fi xture. In addition, it could clearly show right and left psoas muscles without artifacts interference. Therefore, the dual source CT dual energy scanning linear fusion technology can obtain high quality images and meet the diagnostic requirements.

lumbar metal fixture; computed tomography; X-ray; radiography; dual energy scanned projection; linear fusion

R816.6

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.05.005

1674-1633(2017)05-0019-03

2017-02-11

石明國，教授。

通訊作者郵箱：smg2002@163.com