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[摘要]目的探讨双源CT双能量扫描线性融合技术对消除腰椎金属植入物伪影的临床应用价值。方法对33例腰椎金属植入术后复查的患者使用双源CT双能量扫描，对获得的80 kV及140 kV数据进行线性融合成像，所得图像为A组，模拟常规120 kV重建为B组，分别进行多平面重建技术、容积显示和最大密度投影，并对重建后图像质量及伪影进行评估。结果线性融合像质量为优者分别为90%和33%；无伪影图像分别占91%和36%，两者差异有统计学意义（分别为Z=-5.74，P=0.00；Z=-6.74，P=0.00）。结论双源CT双能量线性融合技术能够非常准确有效的去除金属伪影，清晰显示腰椎金属内固定物的位置、形态及其他细微结构，双侧腰大肌不受伪影干扰显示清楚，图像质量较高，可满足诊断要求。

[关键词]腰椎金属固定物；计算机断层摄影术；X射线；放射摄影术；双能扫描投影；线性融合

引言

腰椎金属固定物置入手术广泛引用于椎间盘突出、膨出、腰椎结核、腰椎退行性改变、腰椎滑脱、腰椎占位性病变、腰椎体骨折等病变，其复查时并不能进行磁共振检查。而应用CT检查会不可避免会产生伪影，这是各种金属置入物患者进行CT检查难以回避的问题。如果伪影明显，就会对邻近重要结构（如腰大肌、椎间盘等）的观察产生影响，造成诊断信息的缺失。应用双源CT双能量扫描线性融合成像技术可很好地消除腰椎部位金属置入物的伪影[1]。本研究重点对其图像质量进行研究。

1 资料与方法

2016年9月～2016年12月西安市第四军医大学西京医院收治36例腰椎金属置入术后复查的患者接受西门子双源CT扫描，男18例，女15例，年龄30～65岁，平均49岁。金属植入物均位于腰椎。

采用西门子双源CT进行检查。先进行常规扫描定位像，后行双能量扫描模式扫描，扫描范围包全整个内固定材料，且至少超出固定材料上下各缘。扫描参数：两个球管电压分别为80 kV及140 kV。自动重建层厚1.0 mm、层距0.8 mm的图像。

将扫描所得的80、140 kV及两组混合数据传入Work Space工作站中，利用Monoenergtic软件，选择120 kV能量重建，获得120 kV图像（B组），然后将保存的能谱图像传入3D后处理软件中进行重建，分别使用多平面重建技术（Multiplanar Reconstruction，MPR）、容积显示（Volume Rendering，VR）和最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）。A组采用双能量线性融合图像，直接用3D后处理软件进行重建处理。两组图像共计99张。

两名本科室主治或主治以上影像医师用对图像质量及伪影进行双盲法评价、评分。图像质量评价标准如下:优（3分），金属固定物外形、位置及周围腰大肌组织解剖细节显示清楚，且无伪影；中（2分），金属固定物外形、位置及周围腰大肌解剖细节显示一般，伪影小；差（1分），金属固定物外形、位置及周围腰大肌组织解剖细节及结构显示不清楚，伪影大。图像伪影的大小分级：无伪影（3分）、伪影小（2分）、伪影大（1分）。

应用SPSS 18.0软件，对于两种不同的重建方法产生的图像质量和伪影大小对比采用Wilcoxon符号秩和检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

图像质量结果见表1。通过线性融合成像得到的MRP、VR、MIP图像质量均可满足影像学诊断要求，解剖细节显示清楚，固定物位置与周围关系显示清晰；腰大肌观察清晰，模拟常规法由于有不同程度的金属线束硬化伪影存在，对于金属固定物的准确位置显示或周围骨质细节情况显示欠佳。其中线性融合成像法中图像质量为优者平均达90%（90/99），模拟常规法中图像质量为优者平均为45%（45/99）。两组间图像质量差异有统计学意义（Z=-5.74，P=0.00）。双能CT线性融合技术成像处理后对金属固定物的术后评价中所获得的图像质量明显优于非处理图像，能获得更好的图像显示，固定物可以获得更多的细节展示，腰大肌显示的更清楚。

表1 线性融合与常规扫描图像质量对比（n=33）

对于所有36例患者，两种重建方法的图像伪影评价见表2。线性融合减影成像法中无图像伪影的所占比为91%（91/99），模拟常规法中仅占36%（36/99）。双能CT能量减影处理后在腰椎金属固定物置入术后的评价中所产生的伪影差异有统计学意义（Z=-6.74，P=0.00）。线性融合重建技术可以有效的去除伪影（图1）。

表2 线性融合与常规扫描图像伪影对比（n=33）

图1 线性融合重建技术可以有效的去除伪影

3 讨论

随着检查和治疗手段的进步，骨病和外伤骨折等骨关节手术中髓内钉、固定支架、钢板和螺钉、金属假体等金属固定物越来越多地应用于治疗中，而术后可能有坏死、感染、脱位、畸形及脊髓损伤等后遗症，例如开放性骨折固定术后的感染率仍有30%[2]。

而其中腰椎金属固定物的伪影更是非常难以去除，腰椎固定物应用也最为普遍，本院为例，西京医院骨科医院每个月至少50例以上的患者接受该手术治疗，因此对于固定术后的监测和远期随访变得至关重要。而影像学检查是必不可少的存在。X线摄影是最普遍的检查手段，但其存在组织重叠等方面的干扰。MRI对骨关节比较敏感，但对金属固定物使用受限。普通CT横断位不能全面反映损伤处空间解剖位置关系，同时金属伪影的干扰亦很明显。双能量CT可选择不同的重建方法对金属成像，去除金属植入物产生的低能伪影，可以得到高质量的图像[3]。本文从腰椎固定物伪影去除方法着手，总结出最佳除腰椎伪影的方法，再此基础上进一步研究身体其他部分金属固定物伪影去除的方法。

双源CT双能量减影的提出、研究和使用始于20世纪20年代的中后期，70年代开始在临床得到应用；但是由于当时低电压球管产生的图像质量噪声较大不能满足临床诊断，而且低电压和高电压两种不同能量的数据不能同时采集，从而导致分次采集的两组数据不匹配，所以双能CT一直没有广泛应用[4]。西门子双源CT是在原西门子64层CT的成熟技术基础上新开发的设备。与普通多层螺旋CT不同，其装备两个不同的球管和探测器，进行1次扫描就可以获得高能（140 kV）及低能（80 kV）两组不同的图像。因为是同时同层进行扫描，故取得的低能及高能数据之间没有时间及位置的差别[5]，这提供了能谱成像技术成功的最基本条件。同时可以在扫描时，通过线性融合技术，减少重复的低能量，更好的分离组织，降低图像噪声。随后传入后处理软件的Monoenergtic功能，根据部位、材质的不同，选择不同的能谱进行减影成像，从而去除金属植入物的低能伪影，获得清晰的图像。

结合本组数据，应用西门子双源CT双能量扫描后线性融合重重建成像技术，金属植入物导致的线束硬化伪影基本消除，其图像优等和无伪影分别占90%和91%，明显高于模拟常规法。近些年来，常规CT对有关骨关节金属植入物重建成像的报道很多[6-8]。但由于伪影的存在，对于植入物的准确位置、相邻解剖结构细节、椎体骨质的显示等方面观察不清。文献报道认为[8-12]，常规螺旋CT的VR等成像技术产生的伪影较大，不能整体显示植入物的形状和位置，不利于术后对细微结构的精准评价。本组病例通过减影方法基本消除了金属伪影的影像，对于置入物的形态和局部细节、骨折愈合情况、椎管、腰大肌或椎小关节等处显示清晰。而模拟常规法则对伪影消除、细节显示不够完全，图像质量不够满意。双能量线性融合去伪影技术仍有其不足之处，主要是双源CT其中一个探测器（B 球管）扫描视野有限（孔径33 cm），有时无法将肥胖患者的整个横截面包括在内，不能完成扫描[13-16]。

综上所述，双源双能量CT的线性融合去金属伪影技术能够清楚显示腰椎金属固定物的细微结构，椎间盘和腰大肌清晰显示，消除了线束硬化伪影对图像质量的影响，对于使影像诊断更能配合临床工作的需要，是一种具有很大发展潜力的检查方法。

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Preliminary Study of Utilizing Dual Source CT Dual Energy Linear Fusion Technology to Eliminate Lumbar Metal Implants Artifacts

Department of Radiology, Xijing Hospital Affiliated to the Fourth Medical University, Xi’an Shaanxi 710032, China

Abstract：Objective To explore the clinical application value of the dual source CT dual energy scanning linear fusion technology for eliminating lumbar metal implants artifacts. Methods 33 patients that were going to check after lumbar metal implants were selected for our research. The dual source CT dual energy scanning with the voltages were separately 80 kV and 140 kV was used to gain the imaging data for linear fusion, which we marked as group A. The regular 120 kV imaging data was simulated, which we marked as group B. Multiple planar reconstruction, volume reality, maximum intensity projection, reconstruction image quality and the artifacts were evaluated. Results The images with high quality under linear fusion were 90% and 33%, respectively. The images with no artifact in group A and B accounted for 91% and 36%, respectively. The difference between group A (Z=5.74, P=0.00) and group B (Z=6.74, P=0.00) was statistically signif i cant. Conclusion It was very accurate and effective for the dual source CT dual energy scanning linear fusion technology to eliminate lumbar metal implants artifacts. It could clearly show the location shape, and other microscopic structures of the lumbar metal fi xture. In addition, it could clearly show right and left psoas muscles without artifacts interference. Therefore, the dual source CT dual energy scanning linear fusion technology can obtain high quality images and meet the diagnostic requirements.

Key words：lumbar metal fixture; computed tomography; X-ray; radiography; dual energy scanned projection; linear fusion

双源CT双能量线性融合重建去除腰椎固定物金属伪影的初步研究

引言

1 资料与方法

2 结果

3 讨论