FAST DE技术与单能谱成像技术在腰椎内固定术后去金属伪影的成像对比

●乌力杰巴雅尔 楼俭茹

FAST DE技术与单能谱成像技术在腰椎内固定术后去金属伪影的成像对比

●乌力杰巴雅尔 楼俭茹

目的：通过FAST DE技术与单能谱成像技术在腰椎内固定后去金属伪影效果的比较分析，探索临床影像判断中高质量、高效率的检测技术。方法：用双源CT对30例腰椎内固定术后患者分别采用单能谱成像及FAST DE两种方法进行扫描，通过比较两组图像的客观指标：伪影指数（AI）和 对比噪声比（CNR）以及肌肉、椎体以及金属植入物图像质量的主观评分，对两种方法在腰椎内固定术后去除金属伪影效果进行比较评价。结果：客观指标评价结果显示FAST DE方法在最长肌AI、最长肌CNR及多裂肌AI三组指标方面去除金属伪影效果优于单能谱成像方法（P＜0.05）：在左腰大肌AI、左腰大肌CNR及多裂肌CNR三组指标上无统计学差异（P＞0.05）。主观评分结果显示FAST DE方法在肌肉、椎体、金属植入三组指标方面均大幅优于单能谱成像方法（P＜0.05）。结论：FAST DE技术能有效抑制金属伪影，图像质量优于单能谱成像技术，同时可减少据量，加快工作流程，提高工作效率。

双源CT；FAST DE；单能谱成像；金属伪影

1 研究方法

1.1 研究对象

2012年5月-2016年11月在因腰椎间盘突出在我院行腰椎后路减压椎弓根钉内固定术后复查的患者30例进行两种检测方法的比较研究。

1.2 研究方法

首次复查行腰椎双能量扫描，应用德国西门子三代双源Somatom Definition Flash行常规探测器扫描，所有扫描均从腰1水平至骶1水平扫描，采用双能量成像模式，2个球管电压分别为140kV和80kV；参考有效管电流分别为468m As和86m As；准直器宽度：64x0.6mm；矩阵：512x512；螺距：0.8；球管旋转时间：1秒/转。重建层厚：0.6mm；重建层间距：0.5mm；卷积核：B30f。打开CARE Dose 4D和CARE kV。将单能谱成像组A+B+M三组图像传入Siemens Syngo MM工作站进行后处理重建，带入单能谱成像软件，手动选120KeV为最佳成像条件，行多平面重建（MPR）和容积再现（VR）。

二次复查行FAST DE扫描，应用德国西门子五代双源Somatom Definition Flash行Stellar光子探测器扫描，所有扫描均从腰1水平至骶1水平扫描，采用双能量成像模式，2个球管电压分别为140kV和100kV；参考有效管电流分别为483mAs和250m As；准直器宽度：64x0.6mm；矩阵：512x512；螺距：0.8；球管旋转时间：1秒/转。重建层厚：0.6mm；重建层间距：0.5mm；卷积核：Q30f。打开CARE Dose 4D和CARE kV。FAST DE组图像传入Siemens Syngo MM工作站进行后处理重建，行多平面重建（MPR）和容积再现（VR）。

1.3 研究指标

客观评价指标：每例在金属内固定伪影较重的层面取左侧腰大肌中央和左侧内固定钉尾部内方（竖脊肌内侧束：多裂肌）、外方（竖脊肌外侧束：最长肌）3个感兴趣区(ROI)，测量CT值和SD值，ROI面积为50mm²。 并取附近无伪影层面相同肌肉组织做参照物测其CT值和SD值。ROI面积为50mm²

1.4 统计分析

采用SPSS22.0软件进行数据的整理及统计分析，两种方法图像质量的客观评价指标比较采用两项本均数的t检验，经方差齐性检验方差不齐时采用t’检验对结果进行校正，主观评价指标比较采用两组计数资料的χ2检验，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 研究对象一般情况

本研究的30例患者均诊断为腰椎间盘突出症，并行腰椎后路减压椎弓根钉内固定术，其中：男21例，女9例，年龄35-62岁，平均年龄48岁，多数内固定位于腰3-骶1椎体。

2.2 两种方法图质量客观评价指标比较分析

最长肌AI、最长肌CNR及多裂肌AI三组指标均数FAST DE检测结果均低于单能谱成像方法（差异有统计学意义，P＜0.05），即去除金属伪影效果更佳。而两种方法在左腰大肌AI左腰大肌CNR及多裂肌CNR三组指标上均数无统计学差异。

2.3 两种方法图质量主观评价指标比较分析

两种方法在肌肉、椎体、金属植入三组指标方面均有统计学差异（P＜0.05），主观评分结果显示FAST DE方法大幅优于单能谱成像方法。双源CT(DSCT)的两套X线球管，探测器系统能同时同层进行扫描，并获得高能、低能、混合能量三套能级的数据，将扫描所获得的高能与低能数据调入单能谱成像(Monoenergrtic)软件中，可以通过调整keV滑动条获得不同keV下的图像(keV的调节范围为40keV"～190keV)，从而去除图像中部分甚至全部金属伪影，使图像得到优化，提高图像质量，经多例文献[1-9]研究，120keV为最佳成像条件。五代双源光子CT除双能量扫描单能谱成像技术外，提供了双能量扫描全面协助技术FAST DE（ Fully Assisting Scanner Technologies Dual-Energy）。FAST DE技术也是基于两套X线球管，探测器系统扫描，采集高能、低能两套能级不同的混合数据，选择预设置的适合金属内固定检查的高、低能的混合比：-0.3直接形成经自动优化金属伪影明显抑制的单组数据。单能谱成像组与FAST DE组图像进行比较，在兴趣区1即左侧腰大肌中央位置，图像的伪影指数 (AI)和对比噪声比 (CNR)的差异无统计学意义，，这是由于腰椎后路减压椎弓根钉内固定术内固定钉的方向呈与人体正中线夹角呈锐角，近乎平行，且与腰大肌有一定距离，CT扫描时的线束硬化伪影干扰较小；而兴趣区2、3即内固定钉尾部内方（竖脊肌内侧束：多裂肌）和外方（竖脊肌外侧束：最长肌）紧贴内固定钉尾，故线束硬化伪影干扰明显，图像质量明显下降。本研究结果显示FAST DE方法在竖脊肌外束AI、竖脊肌外束CNR及竖脊肌内侧束AI三组指标上均数均显著低于单能谱成像方法（P＜0.05），即其去除去除金属伪影效果优于单能谱成像组。除此之外FAST DE方法在肌肉、椎体、金属植入物三组主观评价指标数据均显示其抑制金属伪影效果显著优于单能谱成像组。

除此之外，FAST DE成像技术在工作效率方面亦优于单能谱成像技术，其检测结果可重建直观迅速，扫描结束可直接生成能金属伪影明显抑制的图像，可直接用于诊断。而双能量扫描获得的高能+低能+混合能量三组图像，必须手动带入单能谱成像（Monoenergrtic），人为调节KeV值，才能获得金属伪影抑制后的图像，总共为四组图像，图像重建速度较慢，时间较长，流程较复杂，工作效率较低。

本研究中FAST DE单组数据形成的图像质量及抑制金属伪影效果从客观或主观评价均明显优于双能量扫描单能谱成像。不足：单能谱成像技术和FAST DE技术都是两套球管同时同层进行扫描，但FAST DE技术是设置固定的混合比，再由计算机自动调整剂量，以期达到相应的图像质量，本研究未能对两种成像技术之间辐射剂量进行比较。且30例患者处于不同性别、年龄、体重，本研究未能进一步细化分类比较。

3 总结

FAST DE技术较单能谱成像技术不仅减少了数据的采集，加快了工作流程，且能更好的抑制金属伪影，提高图像质量。

（作者单位：新疆自治区中医医院影像中心）

[1]周长圣，郑玲．双源CT单能谱成像技术在骨折金属固定术后的应用[J]．中华放射学杂志，201 1,2：124—125．

[2]钱玲玲，李真林．双源CT单能谱成像减少脊柱金属固定器伪影的研究[D]．放射学实践，2013，12：1216．1217．

[3]王山山，苏茜．炫速双源CT去除金属伪影的实验研究阴．滨州医学院学报,2013，2：32．33．

[4]潘昌杰，钱农．双能量CT单能谱成像技术在骨折金属固定术后的应用[J]．中华放射学杂志，201 1,5：496．497．

[5]李晓莉，冯卫华，董诚，等．CT能谱成像技术减除金属植入物伪影的定量实验研究．中华放射学杂志，2011。45(8)：736．739．

[6]Liu PT, Pavlicek WP, Peter MB, Spangeh l M J, Roberts CC,Paden RG. Metal artifact reduction im age reconstruction algorithm for CT of im p lanted m etal orthopedic devices: a work in progress. Skelet Radiol. 2009;38(8):797–802.

[7]W atzke O, Kalender WA. A p ragm atic app roach to m etal artifact reduction in CT: merging of metal artifact reduced im ages. Eur Radiol. 2004;14:849–56.

[8]Yu L, Li H,Mueller J, et al.Metal artifact reduction from reform atted p rojections for hip prostheses in mu ltislice helical com puted tom og raphy techn iques and initial clinical resu lts. Invest Rad io l.2009;44:691–6.

[9]Meyer E, Raupach R, LellM, et al. Norm alized metal artifact reduction (NMAR) in com puted tom ography. Med Phys. 2010;37:5482–93.

乌力杰巴雅尔（1982～），男，主治医生，研究方向为影像诊断。

楼俭茹，副主任医师，新疆自治区中医医院影像中心。