宝石能谱CT在骨科患者术后检查中的应用效果分析

赵宾，王继红

1.唐山市第二医院 CT MR室， 河北唐山 063000；2.唐山市第三医院 手术室 河北 唐山 063000

宝石能谱CT在骨科患者术后检查中的应用效果分析

赵宾1，王继红2

1.唐山市第二医院 CT MR室， 河北唐山 063000；2.唐山市第三医院 手术室 河北 唐山 063000

目的探讨宝石能谱CT（GSICT）在骨科患者术后检查中的应用效果，比较该方法与常规CT扫描的图像差异。方法选取2014年5月～2015年3月于我院骨科进行治疗的32例患者，其中20例行骨折金属固定术，12例行人工关节固定术，均对其行GSICT扫描。采用GSIViewer软件分析扫描结果，并对图像进行三维重组及金属伪影去除，与常规CT扫描图像进行对比。结果与常规CT扫描图像相比，GSICT成像质量明显较高，金属伪影明显减少，可清晰呈现骨折复位、人工关节以及内固定术的修复效果。结论在高的keV区，GSICT扫描可有效减少射线束硬化伪影以及金属植入物伪影，100～140 keV为其成像最佳区间。在术后细微结构的成像时，充分利用GSICT的合理区间可提高成像质量。

人工关节；能谱CT；伪影

骨科患者术后进行CT检查时，常会出现向周边扩散的星光样及阶梯状伪影，多是由于行内固定术时使用了金属器件，如髓内钢钉、金属置换关节及内固定钢板等，伪影的产生给CT图像的重组带来了极大的困难，经常会导致误诊。临床中曾采用双源或双扫描模式来处理此类问题，虽然可以去除金属伪影，但由于能量时间分辨率偏差，而产生了另一种伪影，因此在临床中的应用具有一定的局限性。高清能谱（Gemstone Spectral Imaging，GSI）CT可有效解决这一问题，该技术的核心是瞬间改变kVp，在投影数据空间完成双能量过程，并利用金属伪影消除重建（Metal-Artifacts Reduction System，MARS）技术去除金属伪影，该技术已广泛应用于骨科患者的术后检查[1]。本文通过对32例骨科住院患者（其中20例行骨折金属固定术，12例行人工关节固定术）进行高清能谱CT术后检查，同时使用GSIViewer软件分析扫描结果，旨在观察其成像质量并与常规CT扫描图像进行对比，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2014年5月～2015年3月于我院骨科住院治疗的32例患者，其中20例行骨折金属固定术，男13例，女7例，年龄32～77岁，平均（53.4±7.6）岁；12例行人工关节固定术，男6例，女6例，年龄35～72岁，平均（51.7±6.8）岁。两组患者的年龄、体重等自然情况均不存在明显差异（P＞0.05），具有可比性。

1.2 仪器与方法

采用GE Discovery CT750 HD高清能谱CT进行扫描，选择骨关节GSI模式。扫描参数：管电流330 mA，管电压120 kV，扫描野25 cm，球管转速350 ms，间距及层厚均为5 mm，重建后单一探测器宽度0.5 mm，螺距0.95：1。采用MARS技术去除金属伪影，扫描过程中始终固定窗位420 Hu、窗宽2200 Hu[2]。

1.3 图像处理及观察

为减少患者所受的辐射剂量，参与研究的患者均不再重复进行常规CT扫描，而是将患者曾经的常规CT扫描数据进行重组[3]，包括最大密度投影（MIP）、多平面重组（MPR）、容积重建（VR）等。将GSI扫描数据进行同样的处理，并采用GSIViewer软件进行分析，选出keV核实的单能图像，并与常规CT扫描图像进行比较。

2 结果

常规CT扫描图像经处理后，30例可观察到强烈金属伪影，2例伪影有减少但仍然严重影响观察。GSICT扫描图像经处理后，27例不存在金属伪影，4例有轻微伪影，1例伪影较重影响观察。常规CT扫描及GSICT扫描图像，见图1～2。

CT扫描时，金属、内固定钉、人工关节等体内金属制品的存在经常会导致伪影的产生，即使经过多种软件的处理也无法完全消除，大大的增加了医师诊断的难度，甚至导致误诊，对骨科医师随访造成了较大的困难。

GSICT扫描图像经过GSI与MARS功能处理后，可基本将金属伪影完全消除，可将人体内存在的金属制品（如内固定钉或人工关节）的位置、形态及其边缘情况清晰呈现，可为骨科医师的诊断提供可靠的依据，提高了病情诊断的准确率，同时有利于骨科医师对CT的复查以及术后康复情况的评价。

图1 常规扫描CT图像

图2 宝石高清能谱扫描图像

3 讨论

探测器是CT最核心的部件，决定着图像的质量。经过近10年潜心研究的GSICT，采用宝石作为探测器材料，与传统稀土陶瓷探测器和钨酸镉探测器相比，稳定性高出20倍；宝石透气性好、纯度高等特点可保证更好的图像质量和更低的辐射剂量。此外，与传统CT设备相比，能谱成像可实现单光子成像与物质分离，经多个临床病例证实，GSICT能够显示出常规CT不能发现的细小病灶，同时也实现了较高的密度分辨率，对于小病灶的敏感性可与PET相媲美，在病灶的特异诊断上也有独特优势。

内固定钢板及人工关节造成的伪影对常规CT影响极大[4]，伪影使得成像模糊，增加了医师诊断病情的难度，若诊断失误而使患者过早的行走，可能致使手术失败，若延迟了患者康复锻炼的时间，则有可能致使患者运动障碍或肌肉废用性萎缩。因此能否去除CT图像伪影，提高图像质量显得尤为重要。GSICT扫描技术可有效解决金属伪影，提高CT的图像质量，该技术要求CT扫描应同时、同向、同源采样以得到物体的双组投影数据，需要很高的硬件技术。该技术去除伪影的方法有2种：MARS技术、单能量成像技术[5]。MARS技术是通过软件控制射线，使其通过金属器件后发生失能产生低信号，同时处理数据，该方法可有效减少图像伪影[6-7]；单能量成像技术结合MARS技术可如实反映金属置入物周围结构的CT值，CT值与距离成正比，距离越远，越能真实反映组织的CT值。

在该扫描技术的应用中，笔者总结出100～140 keV是GSI消除金属植入物伪影的最佳区域[8]。利用该区间可提高图像质量，使细微结构也可清晰成像。但本次研究仍存在不足之处，例如，进行GSICT扫描时需要较大的射线能量，这样使患者所受辐射剂量大幅度增加，因此有待进一步研究讨论。

[1] 吴祥才.高清能谱CT在骨科患者术后检查中的应用[J].中国医学工程,2014,22(2):3-4.

[2] 沈云.宝石CT能谱成像原理及其扫描射线剂量[J].中国医疗设备,2012,27(9):13-16.

[3] 徐志荣,徐汀,王振洲,等.CT能谱成像新技术及应用[J].中国医学装备,2013,8(1):25-26.

[4] 周泽俊,胡永胜,高斌,等.多层螺旋CT图像伪影的分析[J].中国CT和MRI杂志,2008,6(5):72-73.

[5] Lee YH,Park KK,Song HT,et al.Metal artefact reduction in gemstone spectral imaging dual-energy CT with and without metal artefact reduction software[J].Eur Radiol,2012,22(6):1331-1340.

[6] 鲍丽君.能谱CT成像的临床应用[J].安徽医科大学学报,2012, 47(3):320-322.

[7] 张挽时.从RSNA2010看CT技术的新进展[J].空军医学杂志, 2011,27(1):21-23.

[8] 王万勤,刘斌,周勇,等.能谱CT最佳单能量成像去除体模对比剂硬化伪影及图像噪声[J].中国医学影像技术,2014,3(11):76-78.

An Analysis of the Application Effect of Gemstone Spectral CT Scan in Orthopedic Postoperative Examination

ZHAO Bin1, WANG Ji-hong2
1.CT and MR Room, the Second Hospital of Tangshan, Tangshan Hebei 063000, China; 2.Operating Room, the Third Hospital of Tangshan, Tangshan Hebei 063000, China

ObjectiveTo discuss the the application effect of Gemstone spectral CT scan (GSICT) in postoperative examination of patients undergoing orthopedic surgery, and compare the difference in imaging of the two methods.Methods32 patients who received orthopedic treatment between May 2014 to March 2015 in our hospital were selected. Among the 34 patients, 20 patients underwent metal fracture fixation, 12 patients underwent internal fixation of artificial joint. All the 34 patients received GSICT scan. The GSIViewer software was used for the analysis of the scan results. Three-dimensional images restructuring was carried out, metal artifact was removed. The images were then compared with the images obtained from conventional CT scan.ResultsCompared with images obtained from conventional CT scans, the GSICT has significantly better imaging quality: metal artifacts were significantly reducing, the reduction of fractures and the repair effect of artificial joints and internal fixation were clearly presented.ConclusionGSI CT scan at a high keV area can reduce beam-hardening artifacts and metal implants artifacts. The 100～140 keV is the optimal imaging range. In the process of conducting the postoperative imaging of the fine structures, imaging quality can be improved by taking full advantage of the reasonable range of GSICT.

artificial joints; gemstone spectral CT; artifacts

R814.42

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.03.017

1674-1633(2016)03-0074-02

2015-06-16

2015-07-16

作者邮箱：zhaobin438909@126.com