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能谱CT去除金属伪影技术的应用

[日期:2018-01-03]   来源:河北省临床医学工程学会  阅读: 0[收藏本站]
能谱CT去除金属伪影技术的应用
 
韩雪  李秋平  韩闽生
(河北大学附属医院放射科  保定  071000)
 
【摘 要】目的 研究宝石CT能谱扫描在减少金属伪影方面的临床价值。方法 对62例体内含有金属植入物的受检者行能谱扫描(GSI),扫描后获得混合能量图像(140kVp),用能谱分析软件(GSI Viewer)进行分析,10keV为间距在40140keV间进行11种不同能量的单能量图像重建,选取最优单能量图像,再行金属伪影消除重建(MARs) ,对混合能量图像及单能量图像进行感兴趣区(ROI)SD值的测定,计算出伪影的SD值。并且所有图像由2名放射医师和1名技师进行评分,按金属伪影对图像质量的影响程度予以记分。对所获数据采用SPSS进行分析。结果110keV单能量图像信噪比较高,因此所有图像均于110keVMARs重建。单能量图像的评分与混合能量图像的评分之间,以及单能量图像组与混合能量图像组金属伪影的SD值之间均存在显著性差异(P< 0.05) ,即单能量图像的金属伪影明显降低,图像质量优于混合能量的图像质量。结论 宝石CT能谱扫描能显著减少受检部位的金属伪影与硬化伪影,使含金属植入物的受检部位CT图像质量明显提高,具有较高的临床价值。
【关键词】能谱CT;金属伪影;图像质量
本研究通过对金属植入术后的患者行宝石CT 的能谱扫描( GSI) ,并通过后处理软件( GSI Viewer) 对比分析,探讨宝石能谱CT在减少金属伪影方面的临床价值。
一、材料与方法
1、临床资料
收集我院2013年4月~2013年12月间62例行宝石CT 能谱扫描的体内含金属植入物的受检者,其中钢板内固定36例,骨折髓内钉4例,人工髋关节置换8例,金属夹2例,金属假牙6例,心脏起搏器6例。
2、方法
使用美国GE 公司的宝石能谱CT(DiscoveryCT 750 HD) 对受检者进行检查,采用GSI扫描模式,管电压在0.5ms 周期内完成140kVp 80kVp的瞬时切换,管电流固定为600mA,准直宽度40mm ,层厚0.625mm ,螺距为0.984:1 ,扫描速度0.6s
3、分析方法
对受检者行GSI扫描后获得混合能量图像(140kVp),用能谱分析软件( GSI Viewer)进行分析,10keV为间距在40140keV 间进行11种不同能量的单能量图像重建,结果显示,110keV单能量区图像信噪比较高,因此所有图像均进行110keV图像重建,分别获得单能量图像(110keV) 和单能量(110keV)+ MARs 图像。①所有图像均由2名放射医师和1名技师进行评分,按金属伪影对图像质量的影响程度予以记3 2 1 0 (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)  ②量化分析:在伪影最重的层面选择伪影最重的两个部位进行感兴趣区(ROI)测定,同时选择无或伪影最少部位进行测定作为正常对照,分别获得不同感兴趣区的SD,伪影部位的SD值采用两个伪影点的均值,然后通过计算获得伪影的SD值。所获得的数据采用SPSS 17.0进行分析,分析混合能量图像质量与单能量图像的图像质量之间有无差异,P<0.05 为差异有统计学意义。
二、结果
单能量图像的评分与混合能量图像的评分之间存在显著性差异(P<0.05) ,即单能量图像的图像质量明显优于混合能量图像的图像质量。单能量图像的评分中,3分图像占22.58 % ,2分图像占54.84 % ,1分图像占19.35 %,0分图像占3.23 %;混合能量图像评分中1分与0分分别为29.03 %70.97 %
评分结果显示:钛金属的髓内钉、金属夹和钢板伪影去除效果最好,不锈钢制作的金属植入物伪影去除效果较好,而镍铬合金制作的关节假体等伪影去除效果欠佳。单能量图像组与混合能量图像组金属伪影的SD值之间存在显著性差异(P<0.05) ,即单能量图像的图像质量明显优于混合能量图像的图像质量。
三、讨论
CT 图像伪影是指CT图像中重建数据与物体实际衰减系数之间的差异,或是受检体中根本不存在,而图像中显示出来的影像。对图像质量影响最显著的伪影有金属伪影和射线束硬化伪影。金属伪影是人体内外的一些高密度金属物质引起的伪影,多呈放射状或条索状影,其产生原理是X 射线穿过高密度的金属物质后急剧衰减,导致对应的投影数据失真,丧失了周围组织X射线衰减信息。射线束硬化伪影是因为CT 球管产生的X 射线不是单能的,其能谱有一定的范围,穿过被扫描人体的过程中,低能射线最易被吸收,而高能射线较易穿过,吸收系数随X 线能量的增大而减少,X 射线穿过人体过程中,平均能量会渐渐变高,射线束会逐渐变硬,这称为射线束硬化效应。硬化效应的伪影主要表现为致密物体之间的暗区或条状伪影。
CT 图像中金属伪影与硬化伪影的存在,严重影响了金属植入部位图像的清晰度,给周围结构的判断带来了很大的困难。特别是对于脊柱外科,如果伪影很大,影响重要邻近结构的观察,不能为临床提供清晰的影像学信息,进而影响准确诊断。
宝石CT的临床应用提供了减除金属伪影的解决方案,单能量图像结合MARs 技术能够有效减除金属伪影与硬化伪影,并且通过调整能量水平可以分别获得观察植入物、骨骼及周围软组织的最佳能量图像,达到多参数成像的目的。
宝石能谱CT 减除伪影有两种方法:一种是单能量成像,另一种是MARs 技术。这在金属植入术后的随访和评估中都获得很好的应用,特别是某些部位以往由于金属植入物的影响而不能显示其真实情况,现在通过应用宝石能谱CT的单能量成像及多种伪影消除技术(MARs) ,使这些区域的病变和整体情况能很好的显示。本组资料显示,对这两种方法的应用,材质是一个重要的影响因素。比如在减除伪影的应用中,股骨转子间骨折植入的动力髋引起的伪影用单能量成像就能去掉,而对于假牙引起的伪影,需要用单能量成像结合MARs技术这两种方法,才能有效去除假牙植入体的金属伪影。这种差异性就是因为材质的不同而引起。另外金属植入物的形状及数量也是一个重要的影响因素,形状规则或单个的金属植入物应用单能量成像或单能量成像结合MARs技术后伪影明显减少,图像质量显著提高;而形状不规则或有多个金属植入物时,金属伪影减除效果并不理想。据有关报道, keV 的单能量图像能有效减除硬化伪影,同时单能量成像结合MARs 技术可以更有效地减除金属植入物引起的金属硬化伪影,大大提高了图像质量。
本研究显示,随着单能量的增高伪影去除的程度也逐渐增加,当能量达到110keV,图像信噪比最佳。MARs 技术在减除金属伪影方面有很广泛的应用。以往由于金属伪影,很难评价金属植入术后的表现,应用MARs 技术,解决了很多金属伪影的问题。但金属植入物的边缘会有锯齿状的改变,因此MARs 技术在临床应用以及图像失真的纠正方面仍需进一步完善。
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