320排CT去金属伪影技术在髋关节置换术后的应用

李平??赵静??江利??杨智云??丁磊

[摘要] 目的 研究320排CT去金属伪影技术在髋关节置换术后检查的效果。 方法 对30例单侧金属髋关节置换术后的患者进行CT检查，比较去伪影前后图像中金属股骨头、股骨颈和股骨体层面的显示情况和伪影强弱，图像质量进行五级评分，并测量去伪影前后患侧股骨头外缘肌肉组织的CT值和SD值，对所有评分和测量结果进行配对t检验分析。 结果 去伪影后的图像质量评分高于未去伪影图像质量评分（P<0.05）；去金属伪影肌肉CT值大于未去伪影的肌肉CT值（P<0.05）；去金属伪影的图像噪声小于未去伪影的图像噪声（P<0.05）。 结论 去金属伪影技术可以提高图像质量，清晰显示金属髋关节和周围组织，是金属髋关节置换术后评价中新的可选影像技术。

[关键词] 计算机体层成像；髋关节；金属伪影；图像质量

[中图分类号] R445.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2017）11-171-03

Evaluation of 320 row CT metal artifacts reduction technology in assessment after hip joint replacement

LI Ping ZHAO Jing JIANG Li YANG Zhiyun DING Lei

Department of Radiology， the First Affiliated Hospital， Sun Yat-sen University， Guangdong， Guangzhou 510080， China

[Abstract] Objective To explore the efficacy of reduced metal artifacts technology of 320-row CT in assessment with hip joint replacement. Methods Thirty patients with unilateral metal hip replacement were included in the study. All the patients under 320-row CT examination with the metal artifacts reduction technology. Comparing the both CT images before and after artifacts reduction in metallic femoral head， femoral neck and femoral body. Image qualities were grading into five degrees. And the both CT and SD values of the muscle tissue attached the affected femoral head were measured. For all the evaluation and measurement of the results， pair t-testing analysis was performed. Results The image quality was significantly higher by using metal artifacts reduction technology （P<0.05） and the CT attenuation of muscle was significantly higher in metal artifacts reduction group； further， the image noise of metal artifacts reduction group was significantly lower. Conclusion Metal artifacts reduction technology can improve the image quality， display the metal hip joint and surrounding tissue clearly. This technology could serve as a choice to evaluate the metal hip joint after replacement.

[Key words] Computed tomography； Hip joint； Metal artifacts； Image quality

人體的骨盆和双下肢经髋关节连接，髋关节一旦受损，会给人的生活造成严重不便。由于外伤、肿瘤、炎症等导致股骨头缺血变性和坏死，甚至先天性异常的原因，患者需要进行人工金属髋关节置换来提高生活质量[1]。关节外科术后常规通过临床检查和影像检查来判断术后情况。CT（computed tomography）是诊断金属假体相关并发症的基本方法[2]。但金属异物植入会导致金属伪影和射线硬化伪影，影响周围组织结构的显示和术后情况的评估，从而导致医生误诊和漏诊。随着CT新技术的发展，出现了多种去金属伪影的方法，但仍然存在局限性。本文研究320排CT SEMAR[3]（single-energy metal artifact reduction）技术对人工金属髋关节置换术后患者的临床价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

我院30例行单侧金属髋关节置换的患者，男13例，女17例，年龄21～86岁，平均年龄64.2岁。

1.2 扫描方法

采用东芝320排（Aquilion ONE）CT容积扫描，管电压：135KV，管电流：200mA，转速：1圈/s，FOV：400mm，层厚和层间距均为：0.5mm，矩阵：512×512，患者足先进、仰卧位，扫描范围包括双侧髋关节。分别采用SEMAR技术和常规技术对原始数据进行重建，得到A组（去金属伪影）和B组（未去金属伪影）两组图像。

1.3 圖像分析

主观分析评价：由2名资深放射科医生对图像质量进行评分，分别评阅去伪影前后的软组织窗的图像，取金属伪影最大层面进行评价分析，分别对金属股骨头、股骨颈和股骨干的结构显示情况和造成的伪影强弱进行综合评分，意见不一致时讨论决定，评分参考Gondim等[4]的研究：5分，结构清晰，无伪影；4分，结构基本清楚，少量伪影；3分，结构显示一般，轻度伪影；2分，结构显示模糊，中度伪影；1分，结构显示困难，严重伪影。软组织窗窗位：40HU，窗宽：400HU。

客观测量评价：取冠状位伪影最大层面，测量患侧股骨头外侧缘肌肉组织的CT和SD值（感兴趣区中均匀物质CT值的标准差，即噪声），位置如图⑦⑧。测量3次，取其平均值，感兴趣区面积为50～60mm2。

1.4 统计学分析

分别比较SEMAR技术和常规技术重建得到的A、B两组图像，采用SPSS16.0统计软件分别对两组图像评分和测量结果进行配对t检验，当P<0.05时两者的差异有统计学意义。

2 结果

在髋关节置换侧股骨头、股骨颈和股骨体的结构显示和伪影比较中，去金属伪影的图像质量评分均高于未去金属伪影图像质量评分，两者有统计学差异（P<0.05）；去金属伪影的肌肉CT值大于未去伪影的CT值，两者有统计学差异（P<0.05）；去金属伪影图像中的肌肉SD值小于未去伪影的肌肉SD值，两者的差异也有统计学意义（P<0.05）。结果见表1。

3 讨论

随着外科人工金属髋关节置换的广泛运用，术后金属关节是否移位、松动、脱位或断裂，周围软组织是否感染，有无新肿瘤骨的形成，需要放射科医生准确诊断[5]。而影像学检查是必不可少的方法。普通X线拍片是最常规的检查，但只能得到重叠影像，影响解剖细节显示。磁共振扫描MRI检查时间长、禁忌证较多、费用高，患者不能长时间忍受，并且金属假体会影响磁场的均匀性，空间分辨率低，显示骨骼能力也不如CT好。

CT可以确定假体的精确位置，与邻近组织的解剖关系[6]。而双源能谱CT采用高低电压瞬间切换扫描，得到两组数据，无疑增加了患者的辐射剂量。而后处理上，迭代重建法运算量大、重建时间长，不能满足临床实际工作要求；插值法容易产生新的伪影，效果有待研究。

金属伪影的产生是由于X线遇到高密度的金属后严重衰减，穿透的X线减少造成的。而射线硬化伪影由于X线为一定宽度能谱的混合射线，金属的吸收系数较大，低能量X线容易被吸收衰减；而高能量X线则易穿透，透过人体的平均射线能量提高，即射线变硬，在图上表现为暗区和条状伪影[7]。日常检查中为减轻金属伪影影响，放射技师通常采用较高扫描条件，增加管电压与管电流毫安秒，运用平滑算法，增加窗宽，降低伪影程度，但效果一般，并且增加了患者的辐射剂量[8]。植入材料成分也会影响伪影强弱，钴铬合金、不锈钢、钛合金的金属伪影逐渐减弱[9]。

普通CT扫描后重建图像伪影明显不能满足临床诊断[10]，本文中的SEMAR技术是利用滤波反投影法[11]（filtered back projection， FBP），在体素基础上进行重建，将提取的金属轨迹与反投影受伪影影响的组织进行线性内插和转换，得到相应图像。它是一种后处理技术，不会增加患者的辐射剂量，操作简单，运算速度快，实用性强[12]。通过去伪影技术可以减小软组织的噪声，减小的组织CT值的失真，未去伪影时肌肉CT值为（-300.26±18.83）HU，已经严重失真。而正常人髋部肌肉组织的CT值约为55HU[13]，本研究去伪影后处理的肌肉组织CT值为（57.85±4.52）HU，近似软组织密度。

SEMAR技术可提高CT图像质量和确保剂量精确分布[14]。植入物的物理特性如密度、厚度、形状和内部均匀性都可以影响图像质量。另外，植入物的位置也与伪影的大小有关[15]。本研究表明，SEMAR技术的运用对人工髋关节周围的软组织、金属、金属与骨质的接触面的显示能力有很大提高。在金属股骨头、股骨颈和股骨体层面评分中，由于股骨头处解剖最复杂，相对较厚，X线难以穿透，去伪影效果评分比股骨颈部和体部略低，股骨颈部和体部近似圆柱体，去伪影重建后图像质量评分较高。总之，SEMAR技术可提高图像质量，增强了图像的可视性，为术后评估提供新的影像选择。

本文有一定不足之处，首先对金属假体是否松动未进行诊断学研究，由于髋关节术后翻修很少，不容易马上进行手术验证；其次本文只对金属髋关节进行研究，并没有对金属材料分类细化，希望以后能进一步深入探讨；最后本文均采用平扫评价图像质量，未进行增强后图像对比。

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（收稿日期：2017-04-06）