宝石能谱CT不同成像技术在去除人体金属植入物伪影中的应用价值▲

黄建宁 丁 可 周竖平 黄瑞岁 慕 鉴 何 飞 刘秋双

(广西南宁市第二人民医院1 影像科，2 脊柱外科，南宁市 530031，电子邮箱：11796290qq.com)

四肢外伤骨折和因血管病变行介入治疗术的患者在临床治疗过程中常需植入金属物。然而，由于光子饥饿、部分容积效应、散射以及线束硬化[1]，人体金属植入物在CT检查中会产生伪影，从而严重影响CT对周围组织的显示，容易造成漏诊。宝石能谱CT技术是近年来开发的一项新技术，对消除金属植入物产生的伪影有较好的作用[2-3]。本研究对宝石能谱CT混合能量成像、单能量+金属伪影消除技术(metal artifact reduction system，MARs)成像的去金属伪影效果进行比较，探讨宝石能谱CT扫描技术在去金属伪影中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2016年1月至2017年12月在南宁市第二人民医院行宝石能谱CT扫描的50例患者为研究对象，体内均含金属植入物。其中，行钢板螺钉内固定及植骨术18例，颅骨钛板修补术22例，人工关节置换5例，金属动脉瘤夹5例；男性39例，女性11例；年龄19～56 (36.6±4.3)岁。本研究经过我院伦理委员会审核批准，且所有患者均签署知情同意书。

1.2 设备及扫描参数 采用美国GE公司的宝石能谱CT (Discovery CT 750HD)进行扫描。扫描釆用GSI模式，管电压在0.5 ms周期内完成140 kVp和80 kVp的瞬时切换，管电流自动mAs调制，准直宽度为40 mm，层厚和层间距均为0.625 mm，视野为35 cm×35 cm(腰椎15 cm×15 cm)，矩阵为512×512，螺距为0.984 ∶1，X射线管旋转速度为0.7 s/r。

1.3 图像后重建 采用GE公司的AW 4.6重建工作站，对受检者行宝石能谱成像GSI扫描后获得混合能量(140 kVp)图像；所有图像均于110 keV下并行重建，获得单能量(110 keV)+MARs图像。

1.4 图像观察 所有图像均经两名高年资主治医师或高级职称医师主观阅读，并分别对图像质量进行评价。按金属伪影对图像质量的影响程度记3、2、1、0分：3分为图像质量好，基本无伪影；2分为图像质量较好，有部分伪影；1分为伪影较重，图像尚能观察；0分为伪影很重，图像无法观察[4]。

1.5 统计学分析 采用SPSS 18.0软件进行统计分析。符合正态分布的计量资料以(x±s)表示，比较采用配对t检验；一致性评估采用Kappa检验，Kappa值0.81～1.00为一致性非常好，0.61～0.80为一致性好，0.41～0.60为一致性中等，0.21～0.40为一致性一般，Kappa值≤0.20为一致性差。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 混合能量成像和单能量+MARs成像去除金属植入物伪影效果的比较 混合能量成像和单能量重建成像后所获得的影像质量均能满足影像诊断的需要，其中人工髋关节置换术后，混合能量成像和单能量+MARs成像对金属植入物位置、形状、局部解剖结构及周围组织细节均显示清晰，见图1～2；但股骨钢板螺钉内固定及植骨术后，单能量+MARs成像消除伪影的效果更明显，对螺钉、植入骨显示较混合能量图像更清楚，见图3～4。单能量+MARs图像质量评分为(2.48±0.78)分，高于混合能量图像质量评分的(2.04±0.14)分(t=2.803,P=0.006)。

图1 人工髋关节置换术后混合能量图像图2 人工髋关节置换术后单能量+MARs图像

图3 股骨钢板螺钉内固定及植骨术后混合能量图像图4 股骨钢板螺钉内固定及植骨术后单能量+MARs图像

2.2 不同评价者对图像质量的评价一致性 两位评价者对图像质量的评价一致性非常好 (Kappa值=0.824，P<0.001)。见表1。

表1 不同评价者对图像质量的评价结果(n)

3 讨 论

随着金属植入术被广泛地应用于临床，放射科进行CT检查时常遇到带有金属植入物的患者。由于金属植入物会产生伪影，导致CT图像质量下降，部分明显的伪影还会影响病灶部位的成像，因而，对于这类患者，医生常难以准确判断病灶结构或漏检重要病变，从而影响诊断和治疗等[5]。因此，减少或消除金属植入所致的伪影成为提高扫描图像质量的重要指标之一。宝石能谱CT扫描技术是近年来开发的一项新影像学技术，其成像时可瞬时切换高低电压，然后使用宝石探测器检测信号。宝石能谱CT在优化图像的信噪比、物质定量分析和能谱综合分析等方面较传统CT有明显的先进性[6]。传统CT检查采用的是混合能量图像诊断模式，只能选取一种能量的图像，而宝石能谱CT的单能量成像可提供40～140 keV间的一系列连续能量的图像，医生可根据病灶具体情况选取最佳的单能量图像，从而更清晰地显示病灶及其周围病变情况[7]。而在使用单能量+MARs进行检查的过程中，可以通过调节能量水平来获得不同的单能量图像，并根据需要选择金属植入物、周围组织或骨骼结构显示最清晰的图像进行观察分析，有效地避免了传统CT扫描过程中金属植入物产生伪影所造成的影响；此外，重建的单能量+MARs图像在金属植入物结构清晰度和信噪比等方面优于混合能量图像[8]。因此，宝石能谱CT单能量+MARs是目前较为常用的消减金属植入物伪影技术。

目前，国内已有研究报告宝石能谱CT在去除金属植入物伪影中的应用效果。黄钟杰等[9]发现，在宝石能谱CT去除金属伪影基础上，MARs二次减除脊柱内固定支架金属伪影时易引入大量新伪影，影响诊断，而二次减除髋关节置换术后金属伪影的效果良好。霍爱华等[10]发现，宝石能谱CT扫描及MARs后重建技术能显著地改善儿童脊柱侧弯术后的CT图像质量。这表明对于椎管外软组织金属植入物伪影的去除，能谱CT单能量成像技术表现较突出。本研究结果显示，对于金属植入物的图像，混合能量成像和单能量重建技术所获得的影像质量均能满足影像诊断的需要，但对于股骨钢板螺钉内固定及植骨术后病例，单能量+MARs消除伪影的效果更明显，对螺钉、植入骨的显示较混合能量图像更清楚，且单能量+MARs成像获得的影像质量评分高于混合能量成像的影像质量评分(P<0.05)，这提示单能量获得的影像质量可以提供更好的图像，从而有利于医生做出正确的诊断。此外，本研究中两位高年资影像学医生对于图像质量的评价一致性较高，提示本研究结果较为可靠。

总之，与混合能量成像相比，宝石能谱CT单能量+MARs成像能够最大限度地消除金属伪影的影响，并提高对临近组织结构的显示清晰度，从而为临床正确诊断和治疗提供更好的影像学依据。但本研究的样本量较少，宝石能谱CT去除金属植入物伪影的价值还需要临床大样本研究进一步探讨。