Revolution宝石能谱CT在减少腰椎内固定引起的硬化伪影中的应用

胡永志 梁媛

[摘要] 目的 探究Revolution宝石能谱CT在减少腰椎内固定在CT检查中产生的硬化伪影的应用价值;探究在减少该硬化伪影中的最佳单能量值。 方法 方便收集2017年7月—2018年1月南京医科大学第一附属医院的55例腰椎内固定术后的患者在GE Revolution CT下进行的宝石能谱扫描（Gemstone Spectral Imaging，GSI），在40～140 keV间，以2.5 mm层厚，结合金属伪影去除功能（Metal ArtifactsRemoval，MAR），重建出间隔为5 keV的21组单能量（Mono）图像，以此分析在不同单能量下金属伪影的残余程度。由3名诊断医师采用3分法评分独立评价各成像的图像质量，进行医生的Cronbachs Alpha 重复性测定和评分数据的Mann-Whitney U统计学分析。 结果 3位医生的Cronbachs Alpha分别为0.956、0.963、0.982，认为有非常好的重复性。3位医生对3组图像做出的评分稍有区别，但整体一致。由腰椎内固定引起的硬化伪影，在90～140 keV的单能量条件下明显减少，在120～140 keV下更为显著，但高于125 keV的单能量下，软组织影像分辨率下降;120 keV的单能量值下，图像评分优于其他单能量值，差异有统计学意义（P<0.001）。 结论 为了减少腰椎内固定造成的金属伪影，在进行宝石能谱CT扫描时，120keV是成像的最佳的单能量。

[关键词] 宝石能谱CT;腰椎内固定;金属硬化伪影

[中图分类号] R445          [文献标识码] A          [文章编号] 1674-0742（2019）01（a）-0181-04

随着金属植入术被广泛地应用于临床，如颅内血管病变中动脉瘤介入治疗的弹簧圈栓塞、金属假牙或牙内填充物、穿刺活检的穿刺针、心脏起搏器和骨科置换的人工关节及金属螺钉等，这些带有金属植入物的患者的 CT 图像诊断已经成为放射科医生日常工作的一部分。伪影是指在扫描过程中由于设备或患者的原因而产生的一些与被扫描的组织结构无关的异常影像，这些异常影像降低了图像的质量，掩盖正常组织和病变，甚至影响了对病变的分析诊断。常规CT无法克服金属植入物的线束硬化伪影，影响了临近结构的显示与观察，从而给手术后的疗效判断带来了一定的困难。而宝石能谱 CT 成像（gemstone spectral imaging，GSI）可以克服传统CT 混合能量图像的缺陷，将复杂的 X 线衰减线性化，克服图像硬化伪影，从而降低或者消除体内金属植入物硬化伪影。腰椎椎弓根螺钉内固定术后影像学检查的目的在于确定植入物的位置是否满意及有无影响到椎管和椎间孔而造成压迫[1]。因此，笔者采用宝石能谱CT成像，来评价其在减少腰椎内固定术后金属植入物伪影中的价值，并得到该成像中的最佳单能量值，以期能帮助影像医生做出更准确的诊断并满足临床的需求。分析2017年7月—2018年1月间在该院行腰椎内固定术后，进行过宝石能谱扫描的55例患者的临床资料，报道如下。

1  资料与方法

1.1  一般资料

方便收集南京医科大学第一附属医院的腰椎内固定术后，进行过宝石能谱扫描的患者，男女不限，最终纳入患者55例，其中男性患者34例，女性患者21例，年龄18～65岁，平均年龄（46±12）岁。

1.2  检查前准备

去除腰椎部位体外金属异物及厚衣物，无需呼吸训练。

1.3  仪器与参数

采用GE公司Revolution 256排高清能谱CT扫描仪。扫描体位头先进仰卧位，两手上举过头顶，采用GSI能谱扫描方法，80 mm探测器，smart mA，层厚2.5 mm。重建单能量的DataFile，重建参数见表1。

1.4  评价方法

由3位放射科主治医师用盲法独立对椎弓根钉层面的40～140keV单能量图像进行主观评分，根据金属植入物对图像质量的影响，记为3、2、1、0分。评分标准见表2。

1.5  统计方法

采用SPSS 18.0统计学软件处理数据，首先对3位医生两次评分的数据以Cronbachs Alpha系数来评价观察者自身重复性，ICC代表测量的重复性，ICC<0.2表示重复性差，0.2～0.4表示一般，0.4～0.75表示好，>0.75表示重复性非常好，然后对3组评分进行两两的Mann-Whitney U检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2  结果

2.1  观察者重复性评价

3位医生的Cronbachs Alpha分別为0.956、0.963、0.982，认为有非常好的重复性。

2.2  影像医生评分结果

3位医生对图像的评分稍有区别，但整体一致。见图1，伪影主要位于椎弓根钉长轴方向，MAR功能开启时，图像伪影明显减轻。如图2所示，随着keV增加，图像金属伪影呈减少趋势，沿椎弓根钉长轴方向上的暗带状伪影变短、变细，组织结构密度增高;随着keV增加，椎弓根钉以及椎弓根皮质显示更清晰，椎弓根钉与周围骨质界限更清晰;但随着keV增加，椎弓根钉横径逐渐变细，椎弓根钉周围软组织对比度呈降低趋势。40～75 keV图像较140 kVp图像伪影多，椎弓根皮质及椎弓根钉边缘显示不清，图像质量不佳;80 keV与140 kVp图像相仿;在120～140 keV的较高keV范围内，随着keV增加，骨窗（1800，650，Bone）图像质量相仿;软组织窗（350，40，Stnd）下，软组织对比度逐渐降低（图3）。在80～120 keV范围内，随着keV增加，主观评分的均值增高;在125～140 keV内，主观评分的均值呈下降趋势，见表3。单因素方差分析结果为40～75keV范围内评分差异无统计学意义（P>0.05），80 keV图像评分与140 kVp图像评分差异无统计学意义（P>0.05），余单能量水平与140 kVp图像主观评分差异有统计学意义（P<0.05）。评分及统计学分析见表3、4。

图1   A、B均为软组织窗（350，40，Stnd），A为120keV，MAR功能关闭;B为120keV，MAR功能开启。MAR功能开启时，图像伪影明显减轻。

图2：图2（A～F）均为骨窗（1800，650，Bone）MAR开启。 80～120keV范围内，随keV升高，椎弓根钉逐渐清晰;但大于120keV的高keV范围内，图像相仿。

图3：A、B均为软组织窗（350，40，Stnd）MAR开启，A为120 keV，B为140 keV。可见大于120 keV的图像，虽不影响观察，但组织分辨率略有下降。

3  讨论

伪影是指在扫描过程中由于设备或患者的原因而产生的一些与被扫描的组织结构无关的异常影像，这些异常影像降低了图像的质量，掩盖正常组织和病变，甚至影响了对病变的分析诊断。由于金属密度较高，X线穿过金属时，强度发生了急剧衰减，导致探测器采集到的周围组织衰减信息失真，进而重建出的图像发生变化，从而产生了金属伪影。CT检查中的X线并不是单能量的单色X线，对X 线吸收能力强的物质，其CT值高于对X线吸收能力弱的物质，当穿过人体时低能量射线比高能量射线衰减快，从而使透过物体的射线能谱发生变化，光子的平均能量升高，这就是射束硬化现象[2]。常规CT无法消除金属硬化伪影[3-4]。通过Revolution宝石CT的能谱扫描，可以获得40～140 keV的任意单能量图像，低能量水平的 X 线（40～70 keV）穿透力低，易被吸收，图像对比度会增强，但金属伪影较重;过高能量水平的X线（120～140 keV）穿透力高[5-6]，金属植入物引起的伪影减除效果明显，图像的噪声减低，但对比度减弱，软组织的层次对比欠佳。所以，在能谱CT可重建出的101个单能量中，可以找到一个平衡点，此时金属伪影消除程度较高，软组织分辨率所受影响也比较小;再结合金属伪影去除技术（MAR），重建出质量较高的、符合诊断需求的图像，有较高的临床价值[7-10]。

该研究的局限性在于：能谱CT扫描时，遇到比较肥胖的个体，扫描条件受到球管热容量限制;因能谱CT扫描的特殊性，许多扫描参数为机器自动设置，参数无法完全一致。此外，该研究中的样本数量仍较少，不能更充分的反映不同单能量间的图像质量差别。

综上所述，腰椎内固定术后的患者在进行宝石能谱CT扫描时，120 keV是成像的最佳的单能量。结合金属伪影去除技术（MAR），可重建出高质量的图像，大大减少椎弓根钉所产生的伪影对图像质量的影响，从而避免了漏诊、误诊，为影像诊断以及临床治疗提供更大的帮助。

[参考文献]

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[10]  蒋娜，陈志民，方天舒.宝石能谱CT临床应用進展[J].中国老年学杂志，2016（24）：6319-6320.

（收稿日期：2018-09-25）