能谱CT单能量成像技术消除椎弓根钉固定术后金属伪影的研究

目的：研究能谱CT单能量成像（单keV）技术在去除脊柱金属植入物术后金属伪影方面的临床价值，并评价金属邻近区域的组织在去除伪影后的诊断可信度。 材料与方法：收集本院35例腰椎椎弓根钉内固定术后患者，行能谱CT能谱扫描(Gemstone Spectral Imaging, GSI)，用GSI viewer重建出5mm140kVp图像，并以10keV的间隔重建40～140keV范围的11组单能量图像。客观评价:（1）选择椎弓根钉最完整层面图像，在金属邻近区域选择12个感兴趣区（region ofinterest，ROI）并选择1个背景ROI，测量每个ROI的CT值、噪声即SD值（StandardDeviation，SD），分别计算金属周围12个ROI的伪影指数（artifacts index，AI）；（2）选择椎弓根钉层面和邻近无椎弓根钉的椎弓根层面图像，分别于椎管、腰大肌处选择ROI，测量其CT值、SD值。主观评价：2位具有中级职称的放射科医师对140kVp图像、40～140keV单能量图像行双盲法主观评分。评分方法：根据伪影对图像质量的影响程度予以记3、2、1、0分。3分为图像质量好,基本无伪影，金属钉及椎弓根皮质显示清晰，软组织对比良好;2分为图像质量较好,有部分伪影，金属钉及椎弓根皮质显示尚清晰，软组织基本显示清楚;1分为伪影较重,图像尚能观察，金属钉及椎弓根皮质显示欠清晰;0分为伪影很重,图像无法观察。统计学方法：所有统计学分析均使用SPSS19.0软件，以p<0.05为差异具有统计学意义。对金属钉周围12个ROI的AI值取对数后进行单因素方差分析，并用LSD检验进行多重对比；对椎管、腰大肌CT值、SD值在椎弓根钉层面和无椎弓根钉的椎弓根层面图像之间分别进行配对样本t检验；对主观评分行单因素方差分析，并应用LSD检验进行多重对比。 结果： 1、客观评价：（1）随着keV增加，AI均值逐渐降低；双侧椎弓根旁90～140keV组间的AI值差异无统计学意义，余感兴趣区100～140keV组间的AI值差异无统计学意义（p>0.05）。与140kVp组比较,右侧椎弓根外、椎体前方、椎体、棘突后方70keV、80keV水平AI值差异无统计学意义（p>0.05），余感兴趣区在70keV水平AI差异无统计学意义（p>0.05），其余keV水平AI值差异均有统计学意义，其中40～60keV组的AI均值大于140kVp图像AI均值，90～140keV水平其AI均值小于140kVp图像的AI均值。（2）椎弓根钉层面和无椎弓根钉层面腰大肌、椎管CT值分别于100～120keV、120～140keV水平差异无统计学意义（p>0.05）；椎弓根钉层面和无椎弓根钉层面腰大肌SD值、椎管SD值在140kVp图像、40～140keV单能量图像上差异均有统计学意义（p<0.05），随着keV增加差值的绝对值变小，其中100～140keV差值相近。 2、主观评价：随着keV增加，图像伪影减少，椎弓根钉及椎弓根皮质显示更清晰，但周围组织对比度降低，椎弓根钉直径变细。120～140keV水平图像主观评分差异无统计学意义（p>0.05）；80keV图像与140kVp图像评分差异无统计学意义（p=0.607），余keV水平单能量图像与140kVp图像主观评分差异均有统计学意义（p<0.05）。 结论： 1、能谱CT单能量成像技术可有效降低腰椎椎弓根钉内固定术后的金属伪影，其中高能量水平（100～140keV）去除脊柱金属植入物伪影效果更佳。不同位置理想的重建单能量水平具有良好的一致性，100keV为理想重建能量水平。 2、120keV单能量图像椎弓根钉周围组织CT值比较真实，提示临床上测量CT值的理想图像应以该能量水平重建。单能量成像技术可在一定程度上校正伪影，但不能完全消除伪影。 3、降低伪影与图像质量是相互制约关系：即随着keV增高，伪影减少，但图像对比度降低；因此在重建图像选择能量水平时，应合理平衡图像质量与伪影的关系，而并非keV值越高越好。