宝石能谱CT去伪影技术对脊柱小型金属植入物成像中最佳单能量的临床研究

(郑州市第一人民医院，河南 郑州 450000)

宝石能谱CT去伪影技术对脊柱小型金属植入物成像中最佳单能量的临床研究

王淳正，王 战

(郑州市第一人民医院，河南 郑州 450000)

目的探讨宝石能谱CT单能量成像结合去金属伪影技术在临床影像检查中的应用价值。方法选取脊柱金属植入物患者23例，对其进行宝石能谱CT检查，并采用单能量成像进行图像重建，其中单能量成像重建时能量间隔为20 KeV，范围为40～140 keV，共计获得6组图像，对图像中无伪影层面(A层)和伪影最重层面(B层)中SD、CT值进行测定。结果在6组不同keV下进行图像重建，其中在以120keV进行单能量成像时A、B层面SD值，差异无统计学意义(P>0.05)，表明此时伪影最重层面中伪影基本全部消除；在其余5组单能量成像结果中，A、B层面SD值均存在明显差异(P<0.05)；在6组单能量成像结果中，以60keV成像中CNR最佳，随着成像能量的逐渐增加，CNR逐渐减小。结论宝石能谱CT单能量成像可有效对脊柱金属植入物患者CT影像中金属伪影进行消减，其中以120keV进行单能量成像时质量最佳，可最大限度对伪影进行消减，有利于为此类患者早期并发症的诊断提供可靠依据，具有十分积极的临床意义。

宝石能谱CT； 单能量成像； 去金属伪影技术； 金属置入物

脊柱金属植入物是一种有效的脊柱病变辅助治疗手段，但易引发椎管内出血等并发症[1]。多层螺旋CT检查可有效对脊柱金属置入物并发症进行检查，但受到金属植入物的影响，CT检查结果中多存在不同程度星芒状或放射状伪影，不利于对椎管内结构做出准确判断[2]。因此，探讨如何进行金属植入物术后成像中伪影消减具有十分重要的意义。目前临床可通过采用宝石能谱CT结增强此类患者CT影像准确性。有报道指出，采用单能量成像可有效增强金属伪影消减效果[3]。本次研究以23例脊柱金属植入物患者作为观察对象，对其行宝石能谱CT检查，以探讨图像重建中最佳单能量。现将结果汇报如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2015年9月～2017年3月期间郑州市第一人民医院所收治脊柱金属植入物患者23例，男14例，女9例，年龄22～67岁，平均(53.4±10.5)岁；其中18例为腰椎植入，5例为胸椎植入。

1.2 方法

本次研究选用GE公司所生产Discovery CT750 HD扫描仪对患者脊椎部分进行宝石能谱CT检查，管电压设定为80/140 keV瞬时切换，管电流取600 mA，射线剂量指数设定为120 kVp,235 mAs(符合《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》)；层厚设定为0.625 mm，螺距设定为0.984，矩阵大小设定为512×512。CT扫描结束后，所获得图像数据包括40～140keV能谱扫描数据，在工作站中对其进行处理，每隔20keV进行单能量图像重建，共计获得6组单能量图像。

1.3 观察指标

分别选取无伪影层面(A层)和伪影最重层面(B层)，对A、B两个层面中感兴趣区域SD值和CT值进行测定，分别记录为SD1、SD2、CT1、CT2，根据测定结果对金属伪影对比噪声比(CNR)进行计算：CNR = (CT1～CT2)/SD。

1.4 统计学方法

2 结果

不同单能量下图像重组结果见表1。由表中数据可知，在6组不同keV下进行图像重建，其中在以120 keV进行单能量成像时A、B层面SD值无统计学差异(P>0.05)，表明此时伪影最重层面中伪影基本全部消除；在其余5组单能量成像结果中，A、B层面SD值均存在统计学差异(P<0.05)。在6组单能量成像结果中，以60 keV成像中CNR最佳，随着成像能量的逐渐增加，CNR逐渐减小。图1～5典型层面选取结果与不同单能量成像结果：由图3～4可知，尽管在70 keV处CNR值优于120 keV处，但后者成像中伪影程度明显小于前者；由图4～5可知，在120 keV、140 keV处，通过目测无法对二者成像质量中伪影程度进行有效判断，且CNR值计算结果显示二者对于伪影的消减程度基本相当，但其中120 keV成像中B层面SD值明显低于140 keV处。

表1 40～140 keV不同单能量下A、B层面图像重组结果

图1 无伪影层面(A层)

图2 伪影最重层面(B层)

图3 70 keV时重建图像

图4 120 keV时重建图像

图5 140 keV时重建图像

3 讨论

理想情况下，CT图像中被检测物体的几何特征应完全得到准确保留，但是在实际操作过程中，CT影像中多存在各类伪影，对图像准确性造成影响。由于同人体组织相比，金属具有更高的密度和更多的原子数，因此其射线衰减明显高于骨组织和软组织，因此金属植入物患者行CT检查时易出现数据不完整，易造成漏诊或误诊。

宝石能谱CT检查中高、低能量数据采集可瞬时进行，同时根据投影模式对两组数据进行单能量重组，同传统CT相比，可有效对伪影所造成CT值漂移进行检出，从而为消除金属伪影奠定了基础[4]。相关资料显示，为赢得产生同层厚、管电流、管电压等密切相关，其中以管电压对于成像质量的影响最为显著，随着keV的增加，伪影可逐渐减小或增加，其中在某一能量值附近伪影形成最小[5]。既往研究指出，宝石能谱CT检查可有效去除CT影像中大型金属植入物伪影，如关节置换等。脊柱金属植入物主要为钉状固定物，直径3.5～6.5 mm，长度在6～10 cm之间，其尺寸较小，多呈放射状伪影。对于此类小型金属植入物，目前临床关于如何使用宝石能谱CT检查进行最佳单能量图像重建，以更好的消除金属伪影尚缺乏充足报道。

相关资料显示，脊柱金属植入物在CT影像中主要造成两种不同性质伪影[6]。一种为低密度伪影，同螺钉长轴方向平行，此类伪影在CT图像中显示较为明显，可通过目测进行判断，因此本次研究未对其进行相关量化分析。另一种为高低密度混杂的放射状伪影，主要位于螺钉旁边，仅通过目测鉴别难度较大。本次研究以脊柱金属植入物放射状伪影消减最为研究中心，对23例患者的宝石能谱CT影响在40～140 keV范围内，以20 keV为间隔进行单能量重建，结果显示，23例患者在40～140 keV范围内主要为高密度伪影，且周围组织CT值多呈高水平。随着管电压的逐渐增加，伪影逐渐减少，表现为在不同能量重建影像中CNR值的逐渐降低，其中在60 keV处伪影减少幅度最大，但其CNR水平最高；在120 keV CNR达到最小值，表明此处伪影消减效果趋近于最佳。

在以SD值作为同一单能量重建图像无伪影层面和伪影最重层面对比指标时，结果显示在60 keV处，A、B层面SD值仍存在统计学差异(P<0.05)，表明尽管以60keV进行单能量成像时伪影消除程度最大，但此时CT影像中仍存在较为明显的伪影，不利于临床鉴别诊断(见图3)。6例单能量成像结果中，仅120 keV成像中A、B层面SD值无统计学差异(P>0.05)，表明此时B层伪影程度接近于完全消除，达到最佳成像质量，明显优于其他单能量成像结果(见图4)。综上所述，宝石能谱CT单能量成像可有效对脊柱金属植入物患者CT影像中金属伪影进行消减，其中以120 keV进行单能量成像时质量最佳，可最大限度对伪影进行消减，有利于为此类患者早期并发症的诊断提供可靠依据，具有十分积极的临床意义。

[1] 温齐平，张 滨，潘 俊，等.O-MAR技术在头颈CT检查中去除口腔内金属伪影的应用评估[J].中国医疗设备，2017,32(1):50-53.

[2] 薛龙梅，宫亚琳，张志远.宝石能谱CT在去金属伪影技术最佳单能量的再研究[J].实用医学杂志，2015,31(4):586-589.

[3] 潘自兵，赵 凯，海 录，等.能谱 CT 成像技术在减除金属植入物伪影方面的应用价值[J].实用放射学杂志，2015，31(6):1014-1017.

[4] 许立功，牛金亮，吴 爽，等.能谱成像技术减除脊柱金属植入物伪影的临床应用价值[J].中国医疗前沿，2012,7(6):57-59.

[5] 吴雯丽，田 军，张殿星，等.数字化体层融合-去金属伪影技术在人工关节置换术后评估的应用研究[J].医学影像学杂志，2016,26(10):1895-1898.

本文编辑：王知平

R687.3

A

1671-0126(2017)05-0020-04

郑州市普通科技攻关计划项目(20150007)

王淳正，男，主治医师，从事宝石能谱CT临床工作