雙源CT雙能量成像技術在骨與關節疾病中的應用

馬新榮　蘇 萱　郭榮洲　趙 君　梅 堯

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雙源CT雙能量成像技術在骨與關節疾病中的應用

馬新榮①蕪湖市中醫醫院醫學影像科 安徽 蕪湖 241000蘇 萱①郭榮洲①趙 君①梅 堯①

[摘要]目的：探討雙源CT雙能量成像技術在骨與關節疾病中的應用價值。方法：選取67例應用雙源CT雙能量技術檢查的骨與關節疾病的病例資料，對所獲圖像進行分析，并與臨床診斷結果對照。結果：在67例雙能量檢查患者中，痛風檢查12例，骨肌成像15例，金屬內固定去偽影成像19例，去骨血管成像21例，所得圖像均能滿足診斷需要，影像診斷結果與臨床診斷符合率為95%。結論：雙源CT雙能量成像技術提高了CT對不同組織的鑒別能力，拓展了CT在骨與關節疾病中的應用范圍，具有較高的應用價值。

[關鍵詞]雙源CT；骨與關節；雙能量

[First-author’s address] Department of Radiology, Traditional Chinese Medical Hospital of Wuhu, Anhui 241000, China.

由德國西門子雙源CT(dual source computed tomography，DSCT)SOMATOM Definition Flash實現了真正意義上的雙能量成像，可對組織成分進行定性分析，具有較高的臨床應用價值。本研究選取67例應用雙源CT雙能量技術檢查的骨與關節疾病的病例資料，探討雙源CT雙能量成像技術在骨與關節疾病中的應用價值。

1　資料與方法

1.1 一般資料

選取2013年9月至2014年11月期間67例雙能量檢查患者資料，其中男性41例，女性26例；年齡1～87歲，平均54.9歲。痛風檢查12例，其中足6例，踝關節4例，膝關節1例，肘關節1例，所有患者均因關節疼痛、臨床懷疑痛風接受檢查。骨肌成像15例，其中外傷10例，臨床懷疑感染3例，幼兒多趾畸形1例，不明原因足痛1例。金屬內固定去偽影成像19例，其中腰椎內固定術后4例，髖關節置換術后10例、脛腓骨骨折內固定后3例、股骨骨折內固定術后1例、肱骨骨折內固定術后1例。去骨血管成像21例，顱腦、頸部動脈19例，主動脈1例，下肢動脈1例。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：采用雙源CT雙能量檢查，其影像診斷結論得到核磁共振、手術病理或經臨床治療明確診斷且患者資料完整。

(2)排除標準：雙源CT雙能量檢查結論未得到臨床確認、臨床疑似診斷以及患者資料不全。

1.3 檢查方法

(1)采用德國西門子SOMATOM Definition Flash雙源CT掃描機。雙能量檢查首先將掃描部位置于掃描野中心，常規獲取雙定位像，掃描范圍包括整個病變部位。掃描參數：X射線管(A)管電壓80 kV，參考管電流468 mA；X射線管(B)管電壓140 kV，參考管電流86 mA；探測器選擇32 mm×0.6 mm。開啟實時動態曝光劑量調節(CARE Dose 4D)。圖像融合系數為0.3，即70%的信息來自140 kV數據，30%的信息來自80 kV數據。軟組織算法重建卷積核為D30f，骨算法重建卷積核為D60f。

(2)掃描完畢后分別重建層厚為0.75 mm、重建間隔0.5 mm和層厚5 mm、重建間隔5 mm的2個系列圖像，每個系列圖像均得到3組數據(140 kV、80 kV及Merge融合圖像)。5 mm層厚圖像一般用于攝片。0.75 mm薄層數據(140、80 kV及Merge融合圖像)分別傳輸至PACS及德國西門子后處理工作站(syngo MMWP VE40B)3D、Inspace軟件分別進行多平面重組(MPR)、曲面重建(CPR)等；將雙能80 kV與140 kV數據調入雙能量(Dual-Energy)軟件內，根據不同診斷要求選擇應用程序內的Gout(痛風結節)、Tendon(肌腱)、Monoenergetie(單能譜)等軟件進行后處理，并結合MPR、CPR等后處理重組圖像，對病變進行對比分析。

2　結果

2.1 雙能量痛風檢查

在12例臨床懷疑痛風患者中，發現11例痛風結晶沉積(如圖1所示)。1例未發現痛風結晶，影像診斷為退行性骨關節病，與臨床痛風診斷不符合。

圖1　雙能量成像圖

2.2 雙能量骨肌成像檢查

在骨肌成像發現的15例患者中，1例明確診斷骨折伴前交叉韌帶斷裂，并經MR及臨床手術證實(如圖2所示)。1例不明原因足內側痛患者，MRI檢查未發現異常，普通CT檢查只發現距骨骨贅，雙能量圖像清晰地顯示脛距韌帶附著于骨贅上，并經手術證實(如圖3所示)；其余13例未發現肌腱、韌帶斷裂，與臨床檢查相吻合。

圖2　雙能量肌腱及韌帶成像圖

圖3　雙能量骨骼及肌腱成像圖

2.3 雙能量能普純化檢查

在1 9例金屬內固定去偽影成像中，經Monoenergetic軟件處理后偽影基本消失，均能很好地顯示骨質及金屬內固定器件結構，滿足診斷要求(如圖4所示)。

圖4　雙能量能譜純化技術成像圖

2.4 雙能量去骨血管成像

雙能量去骨血管成像發現17例椎動脈顯示鈣化斑塊及明確的血管狹窄，2例未發現異常，與臨床診斷不相符合；1例主動脈瘤，1例下肢血管成像診斷為左脛前動脈、脛后動脈及其遠端動脈重度狹窄，與臨床診斷一致。本組病例與臨床診斷符合率為95%(64/67)；鈣化斑塊及明確的血管狹窄如圖5所示。

圖5　雙能量去骨血管成像圖

3　討論

雙源CT采用2套X射線管和相對應的2套探測器，相互垂直安裝在旋轉的機架上，通過一次掃描同時獲取高能和低能2組不同能量的數據，不存在位置和時間差，從而實現了真正意義上的雙能量掃描[1]。因此，通過分析不同能量的X射線下組織相對應的CT值變化，能夠區分不同成分的組織，拓展了CT在骨與關節疾病檢查中的應用范圍。

3.1 雙源CT雙能量技術對痛風的診斷

痛風是長期嘌呤代謝障礙、尿酸產生過多或排泄不暢而致血中尿酸升高引起的，尿酸鹽結晶會破壞軟骨與骨組織。在臨床上，少數無癥狀性高尿酸血癥患者不一定發展成痛風；而極少數痛風急性發作期患者的血尿酸值又在正常范圍內，因此早期、準確診斷有著非常重要的意義。由于尿酸鹽結晶在不同能量下存在不同衰減，故采用雙能量技術可檢測出體內沉積的尿酸鹽結晶，目前已成為診斷痛風的重要手段[2-6]。

對痛風常見好發部位手、足及少見疑似發病部位采用雙源CT雙能量檢查，通過雙能量工作站的Gout(痛風結節)程序軟件進行分析。設置軟組織、尿酸鹽結晶和骨組織3種CT值，采用自動彩色編碼技術，將尿酸鹽結晶標記為綠色，可以顯示痛風結晶的大小、部位及分布，發現早期亞臨床痛風石。檢查中應注意趾甲和足墊、趾墊處皮膚與尿酸鹽結晶的密度相仿，也會被標識為綠色偽彩，應作為軟組織偽影處理。魏福全等[5]研究表明，雙能量CT對痛風診斷的靈敏度、特異度和準確率分別為100%、87.5%和97.9%。Nicolaou等[6]認為，雙能量檢查是目前唯一的可以高精確度診斷痛風的影像方法。本組病例11/12均顯示了痛風結晶，其中1例患者尿酸值為241 umol/L，在膝關節檢查部位發現了少量的尿酸鹽結晶沉著；另1例檢查陰性患者可能與發病早期有關。目前雙能量對痛風的診斷還缺乏定量分析，尚有待進一步研究。

3.2 雙源CT雙能量肌腱及韌帶成像

MRI一直是診斷肌腱、韌帶損傷的金標準，但是少數患者因體內植入物、金屬內外固定器件以及幽閉恐懼癥等原因不能進行此類檢查，為臨床診斷帶來困難。而肌腱屬于致密結締組織，由膠原纖維和腱細胞組成，這些結構成分中膠原分子側鏈中的密實羥基賴氨酸和羥脯氨酸對不同能量的X射線有較明顯的衰減差異，從而可以與周圍結構清晰的區別顯示，為肌腱、韌帶的顯示提供了可能，成為MRI檢查的重要補充手段。

雙能量成像可以觀察主要由膠原構成的手和足部的大部分較長肌腱的起點、走行和止點，對評價外傷患者韌帶、肌鍵的連續性以及軟骨的完整性有很大幫助。通過“雙能染色”能夠清楚地顯示前、后交叉韌帶的形態，可清楚地顯示韌帶的撕裂，但韌帶內結構顯示圖像質量低于MRI，對韌帶的輕微挫傷尚不能分辨[7-8]。馮強等[9]研究認為，可以通過測量后交叉韌帶的CT值及起點、中點韌帶的厚度評價韌帶損傷情況，但目前對其應用尚處于初始階段。

相對于MRI，雙能量技術的優勢在于對部分術后患者，既可以觀察骨質情況，同時可以了解鄰近肌腱、韌帶結構，為骨與關節疾病提供了一種新的檢查方式。本組2例經MRI與臨床手術證實的病例充分肯定了雙能量檢查的價值。此外，雙能量CT虛擬去鈣圖像還可應用于外傷性骨髓損傷的診斷[10]。

3.3 雙源CT雙能量去除內固定金屬偽影

以往，鋼板、髓內釘及金屬支架等金屬植入物周圍產生的放射狀或星芒狀偽影一直困擾著CT檢查，嚴重影響了金屬植入部位圖像的清晰度，給周圍結構的判斷帶來了很大的困難。雙源CT雙能量能譜純化技術有效降低了圖像噪聲，徹底解決了這一難題。

雙能數據通過后處理軟件Monoenergetic，操作者只要通過調整圖像對比度浮動條調節光子能量(軟件所提供的光子能量范圍為40～190 keV)，選擇不同的能譜數值對檢查部位成像，不但可以顯示骨質細微結構，還可去除金屬固定物產生的低能偽影，消除線束硬化偽影對圖像質量的影響，從而得到高質量的圖像，圖像優者和無偽影圖像可以達到90.7%和87.0%[11]。周長圣等[12]通過優化不同光子能量對單能譜技術重組后圖像質量的影響，結果顯示對于金屬內固定術而言，70 keV可提供最佳的圖像質量，而對于金屬外固定而言，130 keV可提供最佳的圖像質量。本組所有病例結果也證實了上述觀點，雙能量去除金屬內固定偽影技術是CT檢查技術的新革命。

3.4 雙源CT雙能量檢查去骨血管成像功能

雙能量檢查去骨血管成像技術是指從頭部、體部和四肢的CT血管造影數據中直接去除骨骼成分以利于血管的充分顯示[13]。研究發現，雙源CT采用雙能量技術可以有效地去除脊柱、肋骨、牙齒和顱骨，同時也可以消除明顯鈣化的影響。雙能量去骨血管成像功能尤其適用于椎動脈型頸椎病的診斷，通過去除椎動脈周圍的骨質結構，留下清晰的血管圖像，同時利用血管分析軟件，可對血管的狹窄程度進行評價分級。與單能量掃描相比，雙能量掃描所需劑量也明顯降低[14]。

本研究中17例頭、頸部血管成像均能清楚顯示椎動脈及頸動脈的形態、鈣化及狹窄程度，但2例未發現異常者與臨床診斷不符，由于缺乏DSA對比，對結果尚需進一步商榷。有研究表明，針對頸內動脈狹窄的患者，雙能自動去骨CTA圖像與MRA結果匹配良好，但存在過度評價狹窄的情況，尤其是在重度狹窄的診斷上，需引起注意[15]。

綜上所述，雙源CT雙能量技術使得CT檢查從過去單純對骨質結構顯示提高到對肌腱、韌帶以及血管，甚至于對骨髓成分的分析，為臨床提供了更多的診斷信息。本研究中各類檢查病例數較少，且部分病例結果無對比是為不足之處，尚待更多樣本、更加深入的進一步研究。隨著雙源CT的不斷推廣，以及對雙能量技術研究的不斷深入，此項技術必將進一步完善，未來將有著更為廣闊的應用前景。

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Research on application of dual energy CT in bone and joint/MA Xing-rong, SU Xuan, GUO Rong-zhou, et al// China Medical Equipment,2016,13(1):93-96.

[Abstract]Objective: To investigate the application value of dual energy CT imaging technique in bone and joint in. Methods: Sixty-seven with bone and joint cases were collected from Sep.2013 to Nov.2014, both the obtained images were analyzed and the results were compared with clinical diagnosis. Results: Sixty-seven cases of dual energy check patients, 12 cases of gout examination, 15 cases of musculoskeletal imaging, metallic fixation to 19 cases of artifacts to bone imaging, boneless vascular imaging 21 cases, the image can meet the needs of the clinical diagnosis, the rate of 95% in line with diagnostic imaging results and clinical diagnosis. Conclusion: Dual energy CT imaging technology to improve the ability of CT to identify different organizations, expand the scope of application of CT in bone and joint diseases, have high application value.

[Key words]Dual-source computed tomography; Bone and joint; Dual-energy

收稿日期：2015-04-16

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.01.029

[文章編號]1672-8270(2016)01-0093-04

[中圖分類號]R816.8

[文獻標識碼]A

作者簡介
馬新榮,男,(1969- ),本科學歷，副主任醫師。蕪湖市中醫醫院醫學影像科，從事CT/MR醫學影像診斷工作。