宽体探测器CT降低金属植入物所致颌面部伪影

魏一娟，王小鹏，侯 平，查开继，高剑波

(郑州大学第一附属医院放射科，河南 郑州 450052)

随着口腔医学材料、技术的发展和生活水平的提高，牙齿修复和义齿安装日趋普及，导致头颈部、颌面部CT检查中常因口腔金属植入物伪影而影响观察其周围组织结构[1-2]。能谱CT 虚拟单能谱影像(virtual monoenergetic images，VMI)及多物质伪影降低(multi-artifact reduction system, MARS)[3-5]技术有助于降低口腔修复材料或义齿所致金属伪影。目前针对新一代宽体探测器能谱CT新型多物质伪影降低(multi-material artifact reduction， MMAR)技术减少颌面部金属植入物伪影的研究尚少。本研究观察宽体探测器CT的VMI联合MMAR技术降低金属植入物所致颌面部伪影的效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2019年3月—12月40例植入金属义齿后因头颈、颌面部病变接受颌面部CT检查患者，男26例，女14例，年龄11～78岁，平均(53.5±16.2)岁；均无严重心、肝、肾功能不全及碘对比剂过敏，检查前均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Revolution宽体探测器能谱CT机，自动管电流调节，旋转时间0.5 s，螺距0.992∶1，前置自适应迭代重建技术50%，扫描范围自胸廓入口至鼻部，对4例仅行平扫、36例行平扫加增强扫描。扫描完成后，分别重建层厚0.625 mm的120 kV-like(混能图像)、单能量水平VMI(50、70、90、110、130 keV)及VMI(50、70、90、110、130 keV)联合MMAR图像，每例均获得11组图像。见图1。

1.3 图像质量评价 于AW4.7工作站采用GSIviewer软件对图像进行客观及主观评价。

1.3.1 客观评价 由2名放射科主治医师以双盲法阅片。分别于伪影旁口底及同层面不受伪影影响的后颈部头长肌内设置ROI(40～60 mm2，记为ROI 1、ROI 2)，测量CT值、噪声(standard deviations, SD)、对比噪声比(contrast to noise ratio, CNR)和伪影指数(artifact index, AI)。

图1 患者女，18岁，左侧磨牙义齿，左侧咽旁腮裂囊肿 A.120 kV-like软组织窗图像，左侧磨牙义齿旁金属伪影明显，左侧腮腺深叶稍低密度灶(箭)，边界不清，密度欠均匀； B.110 keV VMI+MMAR软组织窗图像，伪影被有效去除，病变边界清晰，密度均匀； C.120 kV-like骨窗图像，左侧义齿轮廓、形态显示欠清； D.110 keV VMI+MMAR骨窗图像，伪影去除后左侧义齿显示清晰

1.3.2 主观评价 采用4分法进行评价：1分，伪影重，影响口底及口腔内外结构观察；2分，伪影较重，口底及口腔内外结构显示欠清晰；3分，伪影尚可，图像锐利度较好，纹理较自然，口底及口腔内外结构显示正常，周围组织尚可分辨；4分，无放射状伪影，图像锐利度良好，纹理自然，口腔内外结构清晰显示，周围组织清晰分辨。

1.4 统计学分析 采用SPSS 17.0统计分析软件。图像SD及CNR、AI值均符合正态分布，以±s表示，组间比较采用配对样本t检验，组内比较采用单因素方差分析；以中位数(上下四分位数)表示不符合正态分布的图像主观评分，组间比较采用Wilcoxon秩和检验。采用Kappa检验评价观察者间一致性，Kappa值<0.40为一致性差，0.41～0.60为一致性一般，>0.60为一致性好。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 客观评价 120 kV-like图像SD、CNR、AI均低于50 keV VMI(P均<0.05)，与70 keV-VMI差异均无统计学意义(P均>0.05)，SD、AI均高于90、110、130 keV-VMI(P均<0.001)，CNR值均低于110、130 keV-VMI(P均<0.05)。各单能量水平VMI+MMAR图像的SD、AI均低于120 kV-like图像(P均<0.001)，50、70、90 keV-VMI+MMAR图像的SD、AI低于相应VMI(P均<0.05)，110、130 keV-VMI+MMAR图像的SD、AI与对应VMI间差异均无统计学意义(P均>0.05)，各单能量水平VMI+MMAR图像CNR均高于对应VMI及120 kV-like图像(P均<0.05)。VMI及VMI+MMAR图像SD、AI均随keV增高而逐渐减低(P均<0.001)。见表1。

2.2 主观评价 2名医师对图像质量的主观评分的一致性好(Kappa值为0.813)。120 kV-like图像评分低于各单能量水平VMI+MMAR图像(P均<0.05)而高于50 keV-VMI图像评分(P=0.002)，与70 keV及以上能量水平VMI图像差异均无统计学意义(P均>0.05)。各单能量水平VMI+MMAR图像评分高于对应VMI(P均<0.001)。50、70、90、110 keV-VMI、VMI+MMAR图像评分随keV增高而增高，110 keV时评分最高，130 keV时减低(P均<0.05)。见表2。

3 讨论

金属假体伪影与金属成分和植入物位置、形状、大小及排列等相关[6]，严重降低颌面部CT扫描图像质量，影响对颌面部感染性、炎性及肿瘤病变的评估[7-8]。能谱CT的VMI技术能减轻“光子饥饿效应”，减少硬化伪影[9]；MARS技术对“光子饥饿”现象进行数据处理，可提供金属植入物及其周边组织的准确投射数据，有效抑制临床常见金属伪影及其他射线硬化伪影[6,10]。林晓霞等[3]发现VMI技术可显著减少金属义齿伪影而提高图像质量，改善对于金属修复材料邻近组织或病变的显示状况，去除金属伪影的最佳单能量值范围为110～140 keV[4]，而稍高能量水平的单能量图像更有利于显示口腔内结构[11]。CHA等[5]指出，联合应用VMI及MARS能有效减少舌部、颊部金属伪影，且MARS诱发的新伪影多位于颈深部中心区域。NAIR等[12]的体模研究结果表明，略低于100 keV的单能量图像可于去除伪影与足够碘衰减之间达到平衡，达到显示及鉴别头颈部肿瘤的最佳效果。

表1 不同重建图像SD、CNR及AI比较(±s，n=40)

表1 不同重建图像SD、CNR及AI比较(±s，n=40)

不同重建条件SDCNRAI对比图像P1值P2值P3值120 kV-like198.73±137.511.67±0.27197.38±138.4350 keV-VMI <0.0010.026<0.001---70 keV-VMI 0.0910.1740.094---90 keV-VMI <0.0010.363<0.001---110 keV-VMI <0.001<0.001<0.001---130 keV-VMI <0.0010.001<0.00150 keV-VMI 420.53±170.201.89±0.64419.32±171.2650 keV-VMI+MMAR<0.0010.001<0.00170 keV-VMI 157.75±53.631.79±0.55156.53±54.2170 keV-VMI+MMAR<0.0010.014<0.00190 keV-VMI 79.87±13.951.57±0.5878.66±14.2590 keV-VMI+MMAR<0.0010.040<0.001110 keV-VMI 45.54±13.931.14±0.4944.28±14.52110 keV-VMI+MMAR 0.327<0.0010.187130 keV-VMI 31.93±12.611.14±0.8930.50±13.16130 keV-VMI+MMAR0.955<0.0010.078F值158.95112.169156.806----P值<0.001<0.001<0.001----不同重建条件SDCNRAI对比图像P1值P2值P3值50 keV-VMI+MMAR121.63±50.513.68±3.30116.78±59.89120 kV-like<0.001<0.001<0.00170 keV-VMI+MMAR85.08±38.542.96±2.7774.65±35.08120 kV-like<0.0010.005<0.00190 keV-VMI+MMAR54.88±31.892.34±2.1152.84±33.19120 kV-like<0.0010.047<0.001110 keV-VMI+MMAR41.63±23.842.59±2.2238.73±26.06120 kV-like<0.0010.012<0.001130 keV-VMI+MMAR31.78±19.083.63±2.9825.60±19.23120 kV-like<0.001<0.001<0.001F值44.6201.96636.670----P值<0.0010.101<0.001----

注：P1、P2、P3分别为重建图像与对比图像间SD、CNR、AI比较的P值

表2 不同条件重建图像主观评分比较

宽体探测器能谱CT的MMAR技术在重建过程中采用动态能量变化非线性模型，对不同物质进行分割，可有效消除或降低硬化效应，进一步提高图像质量。宁志光等[13]以含不同浓度碘对比剂的试管作为体模，采用MMAR技术以不同管电压进行扫描，发现伪影指数与碘浓度、球管电压的相关性显著降低，提示MMAR技术具有良好适应性和去除图像伪影的能力。刘卓等[14]以微弹簧圈定位肺结节，发现74 keV-VMI+MMAR时微弹簧圈所致金属伪影得到有效抑制，且不影响肺结节显示。

本组图像质量客观评价结果显示，与VMI图像相比，120 kV-like图像的SD、AI均高于90 keV以上能量水平VMI图像，VMI图像SD、CNR、AI值随keV升高而逐渐降低，130 keV-VMI的SD、AI值最小，表明VMI 有助于降低图像SD、金属伪影，提高图像质量，但同时伴随CNR损失。相比各单能量水平VMI+MMAR图像，120 kV-like图像的SD、AI值较高而CNR值较低，表明在VMI及MMAR去伪影技术的双重作用可更有效去除金属伪影，同时保证图像有较高的CNR及较低SD。

对比各单能量水平VMI与VMI+MMAR图像，50、70、90 keV-VMI+MMAR图像SD、AI低于相应VMI，110、130 keV-VMI+MMAR图像与对应VMI间差异均无统计学意义，各单能量水平VMI+MMAR图像CNR均高于对应VMI及120 kV-like图像，表明MMAR技术在任何单能量水平下均能保持良好的CNR，可不同程度去除金属伪影，且在90 keV及以下能量水平时伪影去除效果显著。

在图像主观评分方面，视觉上120 kV-like重建图像与传统120 kVp混合能量图像类似，金属伪影较显著，其评分仅高于50 keV-VMI图像，与70 keV及以上能量水平VMI图像相近，显著低于对应的VMI+MMAR图像评分，表明VMI+MMAR图像质量明显优于120 kV-like图像。各单能量水平VMI+MMAR图像评分均显著高于相应的VMI图像，表明VMI+MMAR图像伪影去除效果更显著、更彻底。50、70、90、110 keV VMI图像及VMI+MMAR图像评分均随keV增高而增高，110 keV时评分最高，130 keV时减低，提示金属伪影去除效果逐步完善，显示金属假牙的边缘和内部结构更清楚，但软组织对比度随能量升高而降低，故在110 keV时图像质量最佳，而130 keV图像评分减低，与既往研究[4,11]结论相似。

综上所述，宽体探测器CT的VMI联合MMAR技术能有效降低金属植入物所致颌面部伪影，提高图像质量，利于观察和评价植入物周围细小结构。义齿金属成分不同，产生的伪影程度亦不同，而本研究未对口腔金属植入物材质进行区别分析，有待扩充病例后深入观察。