應(yīng)用Flash CT消減脊柱金屬植入物偽影的探討＊

廣西貴港市人民醫(yī)院放射科(廣西 貴港 537100)

陳小玫 劉 彪 謝兆林 鄭進(jìn)天 黃 波 魏景欣

在脊柱骨關(guān)節(jié)學(xué)科，術(shù)后復(fù)查釘棒是否斷裂、松動(dòng)，螺釘在椎弓根上的位置是否傷及椎管，金屬與周圍骨質(zhì)兼容情況，有否增生硬化帶形成，術(shù)周有否感染、神經(jīng)損傷、硬膜下出血等并發(fā)癥的內(nèi)容至關(guān)重要[1-3]，傳統(tǒng)CT掃描因?yàn)榻饘賯斡爸轮車M織受到明顯干擾，對(duì)組織結(jié)構(gòu)性質(zhì)判斷出現(xiàn)漏診、誤診,雙能CT作為一種鑒別組織成分的新興技術(shù)進(jìn)入臨床，國(guó)內(nèi)外研究表明[4]，其單能譜重建成像技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)CT掃描明顯減少金屬偽影，可以通過調(diào)節(jié)單能量值獲得觀察金屬植入物、骨髂及周圍組織的多參數(shù)成像圖像，但未給予確切的最佳單能量值[5]，導(dǎo)致日常工作中后處理重建工作煩瑣，不同的重建者均按照自己的喜好來重建。研究通過使用西門子炫速CT對(duì)脊柱術(shù)后植入金屬內(nèi)固定釘棒的患者進(jìn)行雙能掃描、單能譜后處理重建技術(shù)，對(duì)消減金屬偽影并清楚顯示目標(biāo)椎體及附件、軟組織和病變等進(jìn)行臨床應(yīng)用探討，尋找最佳的單能量成像值，提供滿足臨床評(píng)估要求的最佳重建圖像。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象收集脊椎手術(shù)后植入金屬鈦合金釘棒系統(tǒng)的需要術(shù)后評(píng)估及追蹤復(fù)查的病例，男28例，女20例，年齡6～77歲，平均年齡為(44.5±16.48)歲。植入物位頸椎16例，胸椎7例，腰椎19例，胸腰段6例，頸椎螺釘75枚，胸椎螺釘71枚，腰椎螺釘107枚，共253枚。檢查前均告知使用雙能CT機(jī)掃描，患者均能順利配合完成檢查。

1.2 CT檢查設(shè)備與技術(shù)指標(biāo)所有患者均在德國(guó)西門子Somatom Definition Flash CT進(jìn)行掃描，掃描范圍為申請(qǐng)單檢查的部位，包括整個(gè)金屬固定器范圍，使用雙能量掃描模式，A球管電壓100kVp，B球管電壓sn140kVp，融合系數(shù)為0.5；準(zhǔn)直器寬度Acq.32×0.6mm，螺距0.55，球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5s/周，矩陣512×512，自動(dòng)重建層厚0.75mm，層間距0.7mm。輻射劑量：長(zhǎng)度乘積(DLP)為238～664 mGy·cm。

1.3 分析方法雙能量CT掃描完成后，獲得3組數(shù)據(jù)：100kVp、sn140 kVp及2種能量平均加權(quán)的數(shù)據(jù)sn120kVp，使用Syngo dual energy軟件，啟用monoenergict程序，手動(dòng)調(diào)節(jié)能量譜在40～190keV范圍以10keV為間距的16組圖像的單能量重建圖，層厚0.75mm，骨窗的窗寬/窗位為2000/450HU，軟組織窗的窗寬/窗位為350/40HU。

1.3.1 圖像主觀分析：副主任醫(yī)師以上職稱的放射科醫(yī)師與脊柱骨科醫(yī)師各1名按同樣的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分，評(píng)定內(nèi)容包括金屬偽影的面積、骨皮質(zhì)、骨小梁、肌肉紋理及脂肪間隙的顯示。在脊柱骨窗和軟組織窗上對(duì)16組單能量圖像及3組混合能量圖像進(jìn)行偽影大小和圖像質(zhì)量等評(píng)分。采用5分法，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：1分為大片偽影，周圍組織分辨不清，不能診斷；2分為明顯偽影，周圍組織模糊，診斷有困難；3分為小片偽影影響周圍軟織結(jié)構(gòu)的判斷，尚可診斷；4分為只在最大偽影層面有少許偽影，周圍組織結(jié)構(gòu)清晰，不影響診斷；5分為沒有偽影，毫無診斷困難，如圖1-6所示。

1.3.2 數(shù)據(jù)測(cè)量：典型層面的設(shè)定：腰大肌作為研究對(duì)象，A為金屬偽影最重的層面，金屬偽影最小的層面為B，在A、B層面用同一大小的ROI來測(cè)量其CT值，分別記錄為CT1、CT2，如圖7-8所示。選擇顯示椎弓根釘最長(zhǎng)矢狀面的層面圖像，使用CT軟件中的標(biāo)尺工具，用鼠標(biāo)測(cè)量椎弓根釘?shù)淖畲髮挾?，如圖9-11所示。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均采用軟件SPSS16.0版本分析(設(shè)P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)?；旌夏芰?00kVp、120kVp、140kVp圖像與單能量100keV、120keV、140keV圖像評(píng)分采用秩和檢驗(yàn)(Kruskal-wallis檢驗(yàn))；各單能量主觀評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)采用秩和檢驗(yàn)(Kruskal-wallis檢驗(yàn))；在不同單能量重建的各組圖像中，A、B層面的CT值差異兩兩對(duì)比配對(duì)T檢驗(yàn)；每位患者的螺釘在不同單能量重建圖像中CT測(cè)量的寬徑分別與釘子生產(chǎn)廠家所給的實(shí)際直徑比較，找到最佳顯示的單能量值后求均值。

2 結(jié) 果

同管電壓值的單能量圖像評(píng)分的秩次比混合能量圖像高，兩者的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000＜0.05)，即各能量組兩兩對(duì)比有明顯差異，表明單能量圖像質(zhì)量更優(yōu)。

在骨窗上可見隨單能量的遞增，圖像金屬偽影減少，評(píng)分分值增高，直到130keV即以上能級(jí)偽影減少程度趨于平穩(wěn)，反而植入物周圍開始有小線狀低密度偽影產(chǎn)生，4分以上的圖像例數(shù)最多的為單能量130keV共43例，其次是140keV為41例。軟組織窗上可見單能量級(jí)的圖像評(píng)分分值在40～120keV呈遞增型，但是，在130～190keV評(píng)分分值呈遞減趨勢(shì)。4分以上，例數(shù)最多的單能量為120keV共8例，其次是130keV共7例。綜合骨窗和軟組織窗評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量，總的評(píng)分秩次在130keV最高為1416.78，其次是120keV，秩次為1402.75，其余keV秩次較低。

最重偽影層面A與最輕偽影層面B的CT值比較，40～120keV、100kVp、120kVp兩兩差異對(duì)比使用配對(duì)T檢驗(yàn)的P＜0.05，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明此能量段受金屬偽影影響的周圍組織的CT值與無偽影對(duì)比，CT值差異明顯，即組織的CT值受金屬偽影影響明顯。140kVp及130keV以上的單能量圖像的P＞0.05，A、B兩層面CT值差異無統(tǒng)計(jì)意義，表明此單能量段的圖像，偽影最重層面與無偽影層面的CT值相似，金屬偽影對(duì)周圍組織的影響較小，偽影基本消除，圖像質(zhì)量較穩(wěn)定。不論是混合能量或是單能量圖像，隨著能量級(jí)的增大，CT1-CT2差值的均數(shù)明顯減小，表示CT值差異隨著能量的增大逐漸減小，金屬周圍組織受影響程度遞減。

椎弓根釘直徑在不同單能量圖中的測(cè)量誤差分析示253枚螺釘在不同脊柱水平上的直徑及最佳單能量值，從可見各病人的釘?shù)闹睆剑案鲉文芰繕?biāo)尺量的寬徑，研究表明在40～130keV隨著單能量值增高，螺釘形態(tài)接近實(shí)際直徑，130keV單能量圖像螺紋清晰，146枚頸椎、胸椎內(nèi)固定螺釘于150keV圖像測(cè)量的螺釘寬徑約等于真實(shí)螺釘直徑，107枚腰椎內(nèi)固定螺釘于160keV圖像顯示最佳，隨著單能量值增加，周邊出現(xiàn)低密度偽影逐漸明顯，單能量154keV是最佳觀察螺釘形態(tài)的值。

3 討 論

西門子雙源CT[6]擁有兩套X線球管與兩套探測(cè)器，可以進(jìn)行同步掃描[7]，雙能后處理軟件的Monoenergetic單能譜分析，通過調(diào)節(jié)能譜滑塊，有151級(jí)能譜選擇，研究收集2014年所有的脊柱骨金屬內(nèi)固定術(shù)后復(fù)查的患者進(jìn)行Flash CT雙能掃描做研究分析，分別在骨窗與軟組織窗評(píng)分是考慮到較高單能量值能明顯減偽影，但是圖像信噪比、對(duì)比度同時(shí)下降，不利圖像周圍組織的觀察、診斷，呈“矯枉過正”表現(xiàn)，統(tǒng)一兩方面評(píng)分更能體現(xiàn)尋找的最佳單能量值可以滿足臨床需求。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不論是骨窗還是軟組織窗40～70keV的評(píng)分都是最低，其單能量圖像偽影較重，可能是由于電壓較低、X線穿透能力較弱引起，不宜做圖像診斷評(píng)估。隨著管電壓的增加，偽影減少，從80keV開始金屬偽影逐漸減少，評(píng)分上可見80～110keV圖像偽影仍較混合能量140kVp稍多，110～150keV的金屬偽影相對(duì)最少，評(píng)分秩次較高，160～190keV的評(píng)分在軟組織窗上明顯下降，這是由于隨著能量的升高，圖像SNR明顯降低，顆粒感很重，在骨窗上能清晰看到釘與周圍組織的關(guān)系，但在軟組織窗上就不能分清組織結(jié)構(gòu)。所以從評(píng)分上30keV為最佳單能量,其次是120keV。因?yàn)槎嘀赜绊懸蛩氐拇嬖冢紤]最佳能量值時(shí)我們不能局限地認(rèn)為這是一個(gè)點(diǎn)，在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，這是一段范圍，可以根據(jù)不同因素做微量的適當(dāng)調(diào)整。

結(jié)合CT值發(fā)現(xiàn)，不同單能量下的ROI于120keV以下有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，130keV無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表示130keV以上的偽影產(chǎn)生的CT值差異是很小的，130keV以上的單能量能達(dá)到減金屬偽影的效果。

在測(cè)量螺釘?shù)膶挾壬希?0～120keV可見螺釘?shù)穆菁y尚不清晰，與椎弓根的骨質(zhì)分界不清，因?yàn)榉派錉罡呙芏葌斡暗拇嬖冢荒芊智褰饘僦車琴|(zhì)是否存在增生硬化帶，而130keV單能量圖像螺紋清晰，150keV可以清晰看到螺紋及周圍骨皮質(zhì)邊緣，160keV以上圖像螺紋周邊線狀低密度金屬偽影增加明顯，螺釘稍有變形趨勢(shì)。

綜上所述，雙能CT單能量成像技術(shù)做為一種新興技術(shù)，其減少金屬偽影的優(yōu)勢(shì)是其它常規(guī)CT所不具備的[8]，是目前金屬內(nèi)植入物術(shù)后診斷的掃描方法中最理想的一種，F(xiàn)lash CT雙能掃描單能譜成像技術(shù)減少金屬偽影圖像在后處理重建上130keV為最佳單能量值，154keV單能量圖像接近釘子實(shí)際直徑，能提供更準(zhǔn)確信息的圖像，可以推廣臨床應(yīng)用。