寶石能譜CT單能量結合MARs技術在減少體內金屬偽影中的應用研究

時雨軒

摘要：探討寶石能譜CT單能量結合MARs技術在減少金屬偽影中的臨床應用價值。混合能量圖像質量與單能量+MARs圖像質量存在著較為明顯的差異，其中單能量+MARs圖像質量的金屬偽影大大減少，效果優于混合圖像質量。寶石能譜 CT GSI掃描及去金屬偽影技術（MARs）可以很好地去除體內金屬植入物產生的金屬偽影，提高了結構的清晰度，改善了圖像質量，為臨床醫生提供了更好的圖像信息，有利于患者術后隨訪。

關鍵詞：能譜CT;金屬植入物;金屬偽影消除技術;圖像質量

在臨床工作中，金屬植入物被廣泛使用，較為常見的有顱內血管疾病動脈瘤介入治療中的線圈栓塞、金屬義齒、活檢穿刺針、心臟起搏器和骨科置換椎體內固定等等。所以在影像科診斷醫師工作中的較大一部分就包括診斷金屬植入物患者的CT圖像。在臨床檢查中，帶有金屬植入物的患者臨床醫生通常會要求他們進行CT檢查來觀察所查部位的斷層圖像以及評估術后情況是否良好。然而，由于非線性部分容積效應、光子饑餓、散射、線束硬化等原因，當X線穿過金屬時，光子的衰減量大幅度增高，投影的數據也就嚴重失真，導致圖像質量退化，使得CT圖像的解讀能力下降，醫生很難對CT圖像進行判斷，模糊的圖像結構容易造成漏診，嚴重影響術后的評價和治療。所以，臨床醫生往往需要更高質量的掃描圖像，以減少金屬偽影帶來的麻煩。

一、金屬偽影對圖像質量影響的原因

CT掃描中產生偽影的原因與本身機器的掃描技術以及人體內金屬材質厚度等都有關系，在所采集的圖像表示上也都是不同的。之所以會出現這種偽影是因為，傳統的CT采用的是混合能量的X線，這種射線在穿過人體和物體時，能量低的光子就會先吸收，能量高的后吸收，使得X線的平均能量不斷地在加大，就產生了所謂的硬化偽影。在本次實驗中我們主要還探討了金屬偽像，金屬偽影的出現主要原因是金屬的密度比骨組織和肌肉組織更高，它的原子序數也更多。當X射線遇到高密度材料時，能量會急劇衰減，導致投影數據的失真和周圍組織X射線衰減信息的丟失。隨著X射線穿過人體，平均能量會逐漸增加，X射線束也會逐漸變硬。因此，當所有金屬植入物出現在人體內時，都會產生放射狀和帶狀偽影。

二、寶石能譜CT單能量結合MARs技術

在CT掃描中，患者體內的金屬植入物所產生的金屬偽影極大地降低了圖像質量，使得醫生難以辨認相鄰結構，還會遮擋住植入物的開裂、松動等一系列問題，以及患者骨折處周圍的血腫、感染等情況，對金屬植入后患者的復查有較大影響。還有一些患者有其他全身性疾病，例如腫瘤的轉移，而在臨床工作中我們不難發現，有些腫瘤患者的體內植入物偽影恰好遮擋了病變所處的位置，這就嚴重影響了患者病情的評估。所以不斷地有學者研究究竟要運用怎樣的掃描方法才能改善這一問題。現有的研究表明采用寶石能譜CT掃描后首先會獲得帶有金屬偽影的圖像，然后再通過能譜分析軟件進行重建獲得單一能量成像，如果掃描時采用低能量水平X線，其圖像對比度雖增強但是圖像質量差，采用高能量X線掃描，圖像噪聲有所減低，但其對比度又會相對減弱，因此需要找到一個最佳單能量來確保圖像質量。還有一種方法就是金屬偽影去除技術，這種技術也可以很好的減輕偽影，但是金屬內固定在體內如果遇到某些金屬不規則或有多個的情況時，所得的圖像質量也并不理想。所以本研究就是把單能量GSI掃描與MARs技術結合起來使用，最大程度上去除金屬植入物所產生的硬化偽影，使植入物周圍的骨和軟組織狀況也得到更清晰的顯示，為臨床提供更多的診斷信息，盡量讓每一位患者都能早日康復。

三、GSI掃描原理及混合能量圖像質量

X射線波長極短，穿透力強，穿透物質時會發生相應的衰減。同時，這種衰減與光電效應和非相干散射密不可分，這意味著任何物質對X射線都有特定的衰減曲線，相應的吸收系數也不一樣，直接決定了整個衰減環節。能譜CT 包含了混合能量與單能量，通過高低壓能譜瞬切技術將X線進行分離，運用寶石超速光學探測器接受瞬時分離的高低能X線，并進行精確探查以及成分定性定量分析最后就可以得到寶石能譜成像。

四、寶石能譜CT單能量結合MARs技術在減少體內金屬偽影中的意義

研究證實，混合能量圖像的評分較低，解剖結構不清晰，無法顯示周圍軟組織;而單能量結合去偽影技術的圖像評分較高，圖像上的偽影減少，組織結構能很好的顯示，兩位專家在圖像質量的評分具有高度一致性。在對SD值偽影最重層做量化分析時，結果顯示在能量在60keV時，圖像偽影已經很大程度減輕，但此時的圖像還是不能滿足臨床工作的需要，肉眼觀察上，圖像偽影還是比較明顯，但是研究結果表明在120keV成像中所選層面SD值不具有統計學差異（P>0.05），此時圖像的偽影已經接近于完全消除，達到了最佳成像質量，質量明顯優于其他單能量成像。在使用單能量+ MARs技術掃描時，我們可以通過調整能量來獲得不同的單能量圖像，并根據患者具體的病情需要選擇最清楚的圖像進行觀察。CT能譜成像技術中的單能量成像結合MARs技術能有效降低金屬植入物的偽影，從而可以獲得良好的能清晰顯示周圍精細骨骼和軟組織結構的圖像，具有較好的臨床價值。

近年來，根據學者的研究表明，能譜CT已成為金屬植入物術后患者們檢查的主要方法，能譜CT在去除術后植入物偽影方面的成效是很顯著的。但是由于植入材料的不同和人體條件的不同，很難找到一個統一的最佳單能級。另外，隨著患者檢查次數的增加，特別是一些骨折的兒童或者腫瘤患者的吸收劑量也成為了一個非常重要的關注點，所以在提高圖像質量的同時，還需要研究出一些有關劑量優化的技術來減少輻射對患者人體的傷害。但我們相信，隨著能譜CT軟件和硬件的不斷創造和改進，獲得更完善的金屬植入體CT圖像將逐漸成為可能，CT最終也會成為一種真正意義上的既高效又綠色的檢查方式。

參考文獻

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指導老師：馬遠娜