探讨单源能谱CT在消除金属内固定伪影的应用

【作者】 阮海建； 贾庆； 颜森森； 高源统；

【机构】 瑞安市人民医院；

【摘要】 目的硬化伪影是CT影像的主要伪影之一,特别是现时代,金属内固定已经被广泛应用于骨折的治疗,其术后可能有感染、脱位、愈合不良等后遗症发生,因此骨折固定术后的疗效监测和远期随访显得至关重要,MRI检查由于金属伪影导致信号缺失,骨质结构及其周围情况无法观察,X线检查不能克服图像重叠的缺点,对于金属固定物及骨折处细节显示有一定困难,因此骨折术后评估,一般依靠多层螺旋CT检查。各种金属内固定在CT扫描是也不可避免的会出现伪影,尤其是脊柱和骨关节的金属植入物,严重影响邻近组织结构的图像诊断。随着宝石能谱CT的问世及能谱技术的普及,金属内固定在CT下产生的伪影也找到了可以解决的方法。能量成像是CT影像学的一个全新而广阔的应用领域。材料和方法目前单源能谱成像都是基于单源64排CT平台实现的,以西门子SOMATOM Definition AS 64层128排多层CT为例,探讨下单能源CT对金属内固定伪影消除中的应用。首先行常规扫描定位像后,行双能扫描模式,采用同源双电压80千伏峰值(kVp)、140kVp动态扫描模式,扫描范围包含整个金属内固定及周围组织,扫描参数为:管电压80kVp时,开启实时动态曝光剂量调节(CARE Dose 4D),螺距1.0,层厚0.75毫米(mm),旋转时间1.0秒(s),层间距0.75mm,图像重建算法为标准算法,采用滤波反投影(filtered back projection,FBP)重建,选用B70重建核;管电压140kVp时,扫描参数同80kVp;特别注意,2次扫描过程中必须保证被检查部位位置的一致性。双能扫描完成后,获得2组自动重建数据即80KV、140KV能量的数据,将数据传输至工作站。所得数据装入Dual Energy软件中,利用单能谱成像(Monoenergetic)技术,获得在40kev到190kev范围内不同图像,分别以40、70、100、130、160、190keV的光子能量进行去金属伪影处理,分别重建成层厚1.0cm、层距1.0cm的能谱图像保存,并装入同机的3D后处理软件中行重建后处理成像,后处理使用多平面重建技术(MPR)、容积显示(VR)等技术,对所得的不同能级图像进行对照。结果单源双能量CT扫描技术大大改善了骨折金属内固定术后的图像质量,不同程度消除金属内固定在CT下的硬化伪影,能更清晰地显示病变及其周围结构的关系,有助于骨折固定术后的疗效评价。讨论CT在不同能量的X射线条件下照射物体,X射线经过物质后产生的光电效应与康普顿效应共同决定了物质的衰减特性:人体内的轻元素(C、H、O、N等)以康普顿效应为主,对X光的衰减变化不大;而重元素(碘、钙、铁等)则以光电效应为主,对X光的衰减变化大;因此利用这种物质衰减系数的差异,在获取物质在高低不同千伏下的衰减之后,可以分离、辨别并量化不同的物质。在能谱分析中,任何一种组织的吸收都可以由相应比例的基础物质组合来表示。水和碘就是常用的医学成像组合,它包含了从软组织到含碘对比剂以及医学中常见物质的范围。当获得了物质中水基和碘基的密度后,可以计算出任意keV能级下的物质衰减率(即CT值),从而获得能谱曲线,以及多个keV能级下的单能谱图像。目前应用于临床的能量成像技术依据设备的不同,主要分为两大类:双源双能量成像和单源能谱成像。不同于双源双能成像,单源能谱成像并非同步发出两种不同能量,而是在确保扫描部位静止不动的前提下,先后用不同能量的射线进行扫描,将不同能量下所采集的各密度物质的衰减信息进行分析。更多还原