劉 穎 張 磊 謝麗響 王小龍 徐 凱

金屬內(nèi)固定已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到一些疾病的治療，這些患者術(shù)后進(jìn)行CT檢查時(shí)，常規(guī)CT圖像金屬等高原子序數(shù)植入物會引起X線束硬化偽影[1]，對術(shù)后可能發(fā)生的感染，固定物脫位和手術(shù)部位愈合不良等情況，不利于進(jìn)行精確評價(jià)。去金屬偽影技術(shù)（orthopedic metal artifact reduction，O-MAR）是Philips公司開發(fā)的一種圖像重建技術(shù)，可以有效減輕金屬等高原子序數(shù)植入物X線束硬化偽影。本文收集21例體內(nèi)有金屬植入物患者的MSCT圖像，比較使用O-MAR技術(shù)與傳統(tǒng)FBP重建技術(shù)，金屬植入物對CT圖像質(zhì)量影響的差異。

方 法

1.臨床資料

收集2014年4月-2017年3月本院21例術(shù)后體內(nèi)有金屬植入物行CT檢查患者圖像，其中男性11例，女性10例，年齡30～89歲，平均年齡58.33歲。植入物部位包括椎體5例，股骨頭8例，四肢關(guān)節(jié)6例，鎖骨1例，骨盆1例。

2.CT檢查方法

采用Philips 256層iCT進(jìn)行相應(yīng)興趣區(qū)檢查，管電壓120kV，管電流最大300mAs（開啟Z-DOM模式），層厚3.0mm，層間距3.0mm，探測器64×0.625，螺距 0.609，球管轉(zhuǎn)速 0.75s，掃描矩陣512×512，重建模式選standard B，圖像采用同一窗寬（300HU）、窗位（50HU）。所有21例患者CT圖像分別使用兩種方法進(jìn)行減薄處理，層厚1.0mm，層間距1.0mm，A組使用FBP(filer back projection)重建技術(shù)，B組使用O-MAR迭代重建技術(shù)，A、B兩組同時(shí)使用iDose4（5）進(jìn)行重建。將兩組不同重建方法得到的薄層圖像傳入星云工作站進(jìn)行多平面重建（MPR）和容積再現(xiàn)（VR）后處理。

3.圖像分析

3.1 主觀評價(jià)：由2名高年資影像科醫(yī)師以A、B兩組薄層重建原始圖像為評價(jià)對象，分別對兩組圖像進(jìn)行評分，評分標(biāo)準(zhǔn)：植入物周圍偽影重，影響周圍結(jié)構(gòu)組織分析為0分；偽影較重，植入物周圍結(jié)構(gòu)組織欠清晰為1分；偽影減少明顯，植入物周圍結(jié)構(gòu)組織尚清晰為2分；偽影基本去除，植入物周圍結(jié)構(gòu)組織可清晰分辨為3分。評分不一致時(shí)通過共同協(xié)商達(dá)成最終評分。

3.2 .客觀評價(jià)：選擇FBP重建技術(shù)（A組）圖像中植入物偽影最重的層面，以及O-MAR組（B組）相應(yīng)層面，在距離植入物邊緣2cm處，分別在3個(gè)偽影最重位置（兩組位置相同）測量興趣區(qū)軟組織的CT值和SD值，然后計(jì)算其平均值，ROI面積選擇40mm2。對測量所得CTA、SDA和CTB、SDB進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

3.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：采用SPSS17.0軟件包進(jìn)行分析，主觀評分結(jié)果采用計(jì)量資料秩和檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，客觀評價(jià)對A、B兩組CT值和SD值差異采用方差分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 男性患者，61歲，雙側(cè)股骨頭置換術(shù)后，A1、B1、C1常規(guī)技術(shù)重建圖像；A2、B2、C2為相應(yīng)層面O-MAR技術(shù)重建圖像。顯示2組圖像偽影與噪聲明顯小于1組。

結(jié) 果

主觀評價(jià)，O-MAR組圖像質(zhì)量評分優(yōu)于FBP組圖像，O-MAR組植入物周圍條帶狀偽影較FBP組明顯減小，兩者間存在顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01）；O-MAR組圖像植入物周圍組織影像顯示明顯優(yōu)于FBP組，兩者間存在明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01）（表1）?？陀^評價(jià)，對O-MAR組與FBP組圖像偽影區(qū)域的軟組織CT值和圖像噪聲（以SD值表示）進(jìn)行差別上的分析，兩者符合正態(tài)分布，采用方差分析，兩者間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，且O-MAR組圖像噪聲水平明顯小于FBP組，噪聲下降了46.71%；而O-MAR組所測CT值更接近組織實(shí)際CT值（表2）。

表1 使用O-MAR和未使用O-MAR重建圖像主觀圖像質(zhì)量評分（ ±s ）

表1 使用O-MAR和未使用O-MAR重建圖像主觀圖像質(zhì)量評分（ ±s ）

組別圖像評分植入物周圍組織影像 條帶狀偽影FBP（A）組 1.50±0.51 1.46±0.60 O-MAR（B）組 2.30±0.29 2.41±0.18 Z-3.01 -2.88 P 0 0

表2 A、B兩組偽影區(qū)CT值及SD值數(shù)據(jù)分析

討 論

CT檢查中金屬等高原子序數(shù)植入物會產(chǎn)生偽影，其原因與部分容積效應(yīng)、射線束硬化和散射效應(yīng)有關(guān)[2]，相鄰組織之間因?yàn)楹穸?、密度差異較大是會產(chǎn)生X線束硬化，導(dǎo)致相應(yīng)投影數(shù)據(jù)缺失而產(chǎn)生偽影[3-4]，使圖像質(zhì)量下降，對于術(shù)后植入物發(fā)生斷裂、位置移動(dòng)、周圍組織發(fā)生的感染等情況不利于影像科醫(yī)師做出明確診斷，影響患者術(shù)后的復(fù)查和病情評估。

金屬偽影的產(chǎn)生與金屬植入物的成分，植入物位置、形狀和圖像重建參數(shù)有關(guān)。鈦合金、不銹鋼、鈷-鉻合金的硬化偽影依次增大[5]。降低CT金屬偽影的傳統(tǒng)方法有以下幾種，掃描時(shí)選擇高kV、mAs，使用小的螺距，在圖像重建時(shí)選擇稍厚的層厚，使用平滑算法都可以減少噪聲，降低偽影。

近年來隨著CT設(shè)備硬件及應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，使用雙能量CT單能譜成像技術(shù)和寶石能譜CT單能量成像去金屬偽影的研究已有很多報(bào)道[6-8]。另外使用適合的圖像重建算法也可以減少金屬偽影的發(fā)生，目前常用的圖像后處理方面的偽影矯正方法大致可分為3種：迭代重建法，投影插值法和混合法。投影插值法一般是基于濾波反投影算法（filtered back projecting，F(xiàn)BP），與迭代重建算法相比，F(xiàn)BP算法計(jì)算量較小，重建速度快，實(shí)用性高，而迭代重建算法計(jì)算量非常大，重建速度慢，相比于FBP算法，能夠更加有效地去除金屬偽影。本研究所使用的O-MAR技術(shù)是Philips公司開發(fā)的一種基于迭代算法的圖像重建技術(shù)，在不增加輻射劑量的前提下實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)秀的去除金屬偽影效果，這種技術(shù)首先將金屬像素從原始圖像中分離出來，其余組織像素設(shè)置為零，通過反復(fù)迭代對比計(jì)算，將金屬等高原子序數(shù)物質(zhì)造成的偽影數(shù)據(jù)剔除，直到得到滿意的無較大簇金屬像素的圖像[9]。O-MAR技術(shù)適用范圍較廣，如椎體金屬固定物、人工金屬關(guān)節(jié)、顱內(nèi)金屬夾閉物等，但對于皮膚附近、氣穴附近的金屬植入物，使用該技術(shù)可能會產(chǎn)生更大的偽影[10]。

CT檢查中使用O-MAR技術(shù)降低金屬條帶狀偽影和圖像噪聲已有報(bào)導(dǎo)[11-12]，樂先杰等[11]的研究表明使用O-MAR技術(shù)后腰椎金屬植入物產(chǎn)生的偽影面積明顯減少，偽影周圍組織CT值干擾也明顯減輕。溫齊平等[12]研究表明使用O-MAR技術(shù)重建后口腔金屬植入物周圍的放射狀偽影變淡，植入物中心及周圍缺失的組織被填充。本文通過對在我院進(jìn)行CT檢查的21例有金屬植入物患者的圖像進(jìn)行分析表明，使用FBP重建技術(shù)的圖像，植入物周圍的放射狀金屬偽影嚴(yán)重，植入物區(qū)域組織影像缺失，影響醫(yī)師對該部位疾病的觀察診斷，使用O-MAR技術(shù)重建后的圖像，金屬植入物周圍放射狀偽影范圍明顯變小，偽影變淡，興趣區(qū)SD值變小，圖像噪聲明顯減小，O-MAR組圖像噪聲較FBP組下降了46.71%，植入物周圍組織能夠清晰顯示，圖像主觀評分明顯提高（圖1）；O-MAR組所測組織的CT值更接近于軟組織（CT值范圍30～70HU）實(shí)際的CT值，能夠更為真實(shí)地反映組織狀態(tài)，對于術(shù)后可能發(fā)生的植入物周圍組織的水腫、出血、炎癥及壞死等情況，能夠更為早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)，為臨床提供具有更多診斷信息的圖像。研究結(jié)果與前兩者一致，與 Shim等[13]的研究結(jié)果相符。另外O-MAR技術(shù)的使用不需要特殊的硬件設(shè)備支持，在常規(guī)CT掃描后發(fā)現(xiàn)圖像中有金屬植入物，即可在掃描中使用該技術(shù)重建或掃描后進(jìn)行回顧性重建，在實(shí)際的使用中具有更好的靈活性與實(shí)用性，可以廣泛在臨床檢查中推廣使用。本研究存在的不足是沒有考慮植入物材料不同所產(chǎn)生的影響，也沒有能夠?qū)χ踩胛锊课还墙M織結(jié)構(gòu)的骨皮質(zhì)和骨小梁顯示進(jìn)行更為精細(xì)的評價(jià)，有待以后進(jìn)一步研究。

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