单能去金属伪影技术改善头颈部软组织图像质量的应用评价

赵 立，胡志海，刘笑颜，王 裕

（1.北京市平谷区医院 放射科，北京 101200；2.首都医科大学北京友谊医院 放射科，北京 100050）

头颈部CT 血管造影术（CTA）是诊断头颈部血管病变的常规影像检查，通过头颈CTA 图像也可评价头颈部软组织的相关疾病，比如唾液腺炎、蜂窝织炎和淋巴结炎， 确定炎症范围。 进行头颈CTA 扫描时， 口腔内的金属置物会使CT 图像产生放射状或条索状金属伪影， 比如铸造镍铬合金假牙、锻造硬质无缝冠假牙、铜合金假牙等，很多假牙不可拆除， 其产生的金属伪影使金属物及周围软组织结构无法显示， 严重影响了临床医生对于头颈部软组织病变的评估。 双能CT 的应用具有较好的去伪影效果[1～4]，但对机器硬件要求较高，患者受到的辐射剂量较高并且影响周围软组织密度[5]。 近年来单能量去金属伪影算法重建（single energy metal artifact reduction，SEMAR）技术逐渐应用于临床。 本研究使用宽体320 排CT 进行头颈CTA 检查， 并验证SEMAR 技术对于假牙金属伪影的去除效果。

1 资料与方法

1.1 研究对象

回顾性分析北京市平谷区医院2021年2月～5月间做头颈CTA 检查且假牙不可取出患者47例，其中男27 例、女20 例；年龄46～80 岁，平均63.7±8.5 岁。 排除由于患者移动造成的图像出现严重运动伪影。

1.2 重建方法

使用佳能公司宽体320 排CT（Aquilion ONE Vision）对患者行CTA 扫描后进行原始数据重建。AIDR3D 组：采用混合迭代重建（AIDR3D）重建图像，层厚0.5mm，层间距0.5mm；SEMAR 组：采用AIDR3D 配合SEMAR 技术重建图像， 层厚0.5mm，层间距0.5mm。

1.3 图像质量评价

客观评价： 将重建后的2 组图像传至VITAL工作站，选取假牙所在层面，在舌下处画ROI，并在同层面的肌肉处画ROI，ROI 大小保持一致，分别在2 组图像上测量其CT 值和SD 值（图1）。 各参数需在连续层面上重复3 次， 取其平均值作为该处的CT 值和SD 值。

图1 ROI 分别画在2 组图像的肌肉和舌下处

专家评分： 由2 名高年资医生采用双盲法对2 组图像进行评分。采用软组织窗浏览图像（WW：300Hu，WL：50Hu），层厚0.5mm。 医生可以自由改变窗宽和窗位， 评估舌下腺、 淋巴和总体图像质量。 评分1 分：图像质量差；2 分：图像质量不足；3分：图像可以满足临床诊断；4 分：图像质量较好，5 分：图像质量优秀。 认为图像评分≥3 分为符合临床诊断需求，2 分及以下为不符合临床诊断需求。

1.4 统计学方法

采用SPSS23.0 软件进行统计学分析。 呈正态分布的计量数据用平均值±标准差表示，组间比较采用t 检验。

2 结果

图像质量客观评价结果见表1。在舌下和肌肉处，SEMAR 组图像的CT 值和SD 值明显低于AIDR3D 组，差异具有统计学意义（均P<0.01）。表2 示， 相比于AIDR3D 组，AIDR3D+SEMAR 组图像的专家评分在舌下腺处、 淋巴处和总体图像质量方面都显著提高，差异具有统计学意义（均P<0.01）。

表1 AIDR3D 组与AIDR3D+SEMAR 组图像的测量值

表2 医生1 和医生2 对图像质量的评分比较

图2 为68 岁男性的2 组重建后图像的对比，可见AIDR3D+SEMAR 组的图像质量明显优于AIDR3D 组，且AIDR3D+SEMAR 图像对于淋巴结的显示明显优于AIDR3D 图像。

图2 68 岁男性， 颈动脉狭窄复查头颈CTA， 假牙不可取出。 a 图为AIDR3D 组图像，b 图为SEMAR 组图像，b 图的淋巴结显示明显优于a 图。

3 讨论

3.1 SEMAR 技术的原理及应用

本研究使用SEMAR 技术有效地去除了假牙的金属伪影。 SEMAR 技术的原理为：首先将金属轨迹分割出来， 再用周围未受伪影影响的体素测量值对受伪影影响的部分进行线性内插， 然后将其反投影到金属轨迹中， 线性整合出物体的完整轮廓， 最后用线性基线转换方式使融合的图像更接近原始图像。 Kidoh 等[6]的研究中提到，运用投影运算得到的去伪影图像一般都会产生新的类型的伪影（如假体边缘锯齿状伪影），但是研究中的SEMAR 图像并没有新产生的伪影， 可能是由于SEMAR 运算能够更精确地分割金属假体，反复纠正假体边缘没有金属的数据， 并且有效去除金属伪影。

李嘉慧等人运用SEMAR 技术可以在颞骨CT 中有效地去除人工耳蜗的金属伪影[7]。 冉彦永等发现， 运用SEMAR 技术可以在头灌注扫描中有效地去除脑动脉瘤夹闭术后的金属伪影， 并且没有对灌注参数产生影响[8]。 SEMAR 技术能够减少膝关节肿瘤假体产生的伪影， 提高对假体周围结构的辨识，尤其在关节平面其效果更显著[9]，其对于腰椎内固定术后的螺钉位置、松动情况、螺钉周围骨质溶解及软组织感染等的评估都具有较高的应用价值[10]。本研究验证了SEMAR 技术可以有效去除头颈CTA 图像中假牙的金属伪影，提高头颈部软组织的图像质量，尚未见有相关研究报道。

3.2 SEMAR 技术的应用效果

本研究结果显示，戴假牙患者做头颈CTA 检查后， 使用SEMAR 技术可以明显提高周围软组织的清晰度， 金属伪影覆盖范围明显缩小甚至消失，可以清晰观察假牙周围的组织结构，而且SEMAR 技术不会影响没有金属伪影的层面，从而提供更多诊断信息。SEMAR 技术是基于原始数据的后处理算法， 不会加大CT 检查对患者的辐射剂量，头颈部平均剂量为0.93mSv。 而且扫描前也不需要准确了解患者有无假牙， 因此相对于其他去伪影技术更加适合应用于临床，便于推广。

本研究的不足是病例数较少且为单中心研究。 另外，未讨论不同材质的假牙运用SEMAR 技术后去除伪影的效果。 虽然SEMAR 技术能够很好的去除假牙伪影，明显提高图像质量，但是在研究过程中有部分去除假牙伪影的效果欠佳， 这可能与假牙的材质有关，这也是今后研究的方向。