骨去金屬偽影技術對腰椎內固定術后CT圖像質量影響的研究

李艷，沈倩，蘭永樹，戴貴東

在CT圖像中，各種金屬植入物（如鋼板、髓內釘、金屬支架）會在周圍因為線束硬化而產生偽影［1］。這些偽影嚴重影響醫(yī)師對金屬植入物及其周圍器官結構的觀察，給臨床診治帶來極大的困難，因此，金屬偽影的減少或去除是獲得良好圖像的關鍵。目前已有多種校正金屬偽影的方法［2－3］，但是大部分文獻都是對金屬偽影減少方面的關注，而對其周圍組織結構是否會產生影響卻缺乏研究。本研究擬通過臨床病例的觀察分析，對使用骨去金屬偽影技術（orthopedic mental artifact reduction，O－MAR）前后的圖像進行比較，探討O－MAR技術在減少金屬偽影的同時是否對金屬周圍組織結構產生影響。

材料與方法

1．臨床資料

選取本院2017年3－9月因腰椎骨折、滑脫等病行腰椎內固定術后復查腰椎CT的患者33例，男16例，女17例，年齡27～74歲，平均51．6歲。

2．檢查方法

采用Philips iCT對腰椎金屬內固定患者腰椎內固定區(qū)進行掃描，掃描范圍包括金屬內固定器并且上下超過1個椎體，掃描方向從頭端至足端。掃描參數(shù)：管電壓120kV、管電流300mAs，機架旋轉時間為0．75s，層厚0．67mm，螺距因子0．6，掃描野160×160 mm2，矩陣512×512。分別采用O－MAR和iDose迭代重建算法（迭代指數(shù)為3）進行圖像重建。將圖像傳至Philips Portal后處理工作站，進行圖像后處理，并進行圖像質量評價。

3．圖像評價

①客觀評價：結合軟組織窗及骨窗于椎弓根螺釘產生偽影最大的層面手動選取4個類圓形興趣區(qū)（椎管、椎體、腰大肌、腰大肌旁脂肪），面積為50mm2，測量CT值和SD值，重復測量3次，取平均值為最終結果。測量時使用Philips Portal工作站的compare軟件使O－MAR組與非O－MAR組CT圖像的層面及興趣區(qū)的位置、大小一致（圖1，2）。

②主觀評價：由3名放射科高年資醫(yī)師對OMAR組與非O－MAR組進行圖像質量評價，選擇椎弓根螺釘產生偽影最大層面的軟組織窗及骨窗圖像上進行評價，評分不一致時，由3名醫(yī)師討論后決定。評分標準參考張沉石等［4］的標準進行。診斷信心明確（4分）：金屬偽影面積極小或無偽影，周圍結構（椎體、肌肉、脂肪）清晰，圖像無失真；診斷信心尚可（3分）：偽影面積稍大，周圍結構略模糊，圖像輕度失真；診斷信心不足（2分）：偽影面積大，周圍結構顯示模糊，圖像中度失真；無法診斷（1分）：偽影面積較大，周圍結構顯示不清，圖像重度失真。

4．統(tǒng)計學分析

采用SSPS 17．0統(tǒng)計分析軟件，計量資料以均數(shù)±標準差表示。經(jīng)檢驗所有客觀評價參數(shù)值均不符合正態(tài)分布，非O－MAR組與O－MAR組的椎管、椎體、腰大肌、腰大肌旁脂肪的CT值和SD值及主觀評分均采用秩和檢驗，P＜0．05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

O－MAR組椎管、脂肪的CT值大于非O－MAR組，而O－MAR組椎體、腰大肌的CT值小于非OMAR組，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0．05）。O－MAR組的椎管（Z＝－2．70，P＝0．007）、腰大?。╖＝－4．89，P＜0．01）、脂肪（Z＝－4．28，P＜0．01）的SD值較非O－MAR組均降低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0．05），而椎體的SD值與非O－MAR組比較差異無統(tǒng)計學意義（Z＝－0．13，P＝0．893），見表1。O－MAR組圖像較非O－MAR組圖像偽影明顯減少，但不同組織均有不同程度失真，O－MAR組主觀評分與非OMAR組主觀評分差異無統(tǒng)計學意義（Z＝－0．277，P＝0．782），見表2、圖1。

表1 33例臨床病例的不同組織的CT值、噪聲值

表2 33例臨床病例的圖像質量的主觀評分

討 論

隨著外科手術的不斷改進和介入技術的迅速發(fā)展，高密度的植入物（特別是金屬植入物）在臨床得到廣泛應用，其作用得到醫(yī)務工作者的一致認同和患者的高度認可。椎弓根螺釘內固定術后通常需要通過影像檢查來對手術療效進行評價，CT檢查是最常用的術后影像評價手段之一［5－6］，但是這些高密度的螺釘在CT圖像上容易產生線束硬化偽影，影響螺釘本身及周圍組織結構的觀察，從而降低了CT圖像的質量并嚴重影響手術療效的評價。為此很多CT生產廠家都也在不斷改進和完善CT設備及CT技術，目前CT圖像去除偽影主要的方法有雙能CT、雙源CT及能譜CT等［7－9］，但是以上方法會重復掃描或者同時進行兩次不同能量掃描，雖然去除金屬偽影效果顯著，但也會造成患者所受輻射劑量明顯增加。本文中的O－MAR技術是一個重建后處理技術，它通過多次迭代運算采用投影數(shù)據(jù)的修正來消除金屬偽影，不會增加掃描的輻射劑量。O－MAR適合骨科大型金屬植入物［10］，如本研究中的椎體內固定術使用的螺釘。

圖1 男，42歲，因L4／5椎間盤左側旁中央型巨大突出而行經(jīng)腰椎后路椎管減壓融合術。a）非O－MAR組椎弓根層面軟組織窗圖像；b）非OMAR組同一層面骨窗圖像；c）O－MAR組椎弓根層面軟組織窗圖像；d）O－MAR組同一層面骨窗圖像。O－MAR組較非O－MAR組偽影明顯減少，但是圖像失真明顯，如軟組織界限欠清、脂肪組織模糊（圖c箭），骨組織缺失（圖d箭）。

劉穎等［11］研究表明O－MAR技術使用后的CT圖像金屬偽影范圍減小明顯、偽影密度減低，圖像噪聲顯著降低，所測得的軟組織CT值更接近于真實值，更有利于術后觀察。高思喆等［12］研究認為O－MAR應用于顱內動脈瘤術后時均可以不同程度去除偽影，使周圍組織顯示得更清楚。在本研究中通過評價腰椎內固定術后O－MAR組與非O－MAR組的主觀評分及客觀評分，并且主觀評價中充分考慮周圍不同組織結構，結果顯示O－MAR組的不同組織（除椎體）的SD值均小于非O－MAR，說明了O－MAR技術對不同組織均有降低噪聲的效果，而且偽影明顯減少，這與劉穎等、高思喆等人的研究相似，但并不完全一致，本文的主觀評分沒有差異，可能原因是O－MAR雖然會減少圖像偽影，但是卻造成組織結構模糊、骨組織的缺失（圖1），拉低了主觀評分，降低了圖像質量，使得圖像失真，這與張沉石等［4］的研究相符，其原因可能是O－MAR算法進行金屬與組織分類之后，組織的CT值是模擬組織代替金屬偽影的插值數(shù)據(jù)，這會使各組織重建后細節(jié)失真、分界不清，如肌肉、脂肪組織的模糊、骨組織的缺失等。也可能是以上研究著重關注偽影減少，卻忽略了各種組織在圖像中的顯示情況，或者是不同部位的軟組織分布及種類不一致，導致使用O－MAR后影響也不同。而且本研究在主觀評分時還發(fā)現(xiàn)偽影不能完全去除，殘余偽影主要在高密度偽影與軟組織的交界區(qū)，Li等［13］研究報道偽影的殘留原因可能是金屬、組織分類識別和移除的過程可能不完善，使得交界區(qū)的數(shù)據(jù)插值錯誤，也可能是金屬植入物造成的X線散射和線束硬化通過重建過程影響圖像質量，使得周圍組織結構重建后失真。所以在臨床的診斷和治療過程中，醫(yī)生應該結合非O－MAR原始圖像的使用，方能最大限度地減少誤診和誤治。

綜上所述，O－MAR可以明顯減少偽影的同時也會對周圍的組織產生影響，導致圖像失真。因此認為在診斷時應該同時觀看非O－MAR的圖像才能減少誤判。