杜 瑶，徐 凯，王 沄，陈 钰，金征宇

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院放射科，北京 100730

随着人们生活水平的提高和口腔医疗技术的发展，牙齿修复及义齿安装越来越多。特别是种植体修复，以其独特的优点逐渐获得广泛应用。对于头颈部CT检查，虽然义齿植入不是检查禁忌，但致密义齿结构会在头颈部CT扫描中导致严重条状伪影产生，影响邻近组织结构的观察，损失诊断信息。近年来，能谱CT成像技术逐渐进入临床应用。能谱CT的单能谱(mono-energetic，MonoE)成像技术可以有效减除射线硬化伪影，有望减轻义齿伪影，改善头颈CT图像质量。基于探测器的能谱 CT是最近研发的新型能谱CT，应用分辨能量的双层能谱探测器可以同时获得传统CT图像和能谱数据，并重建单能谱图像用于头颈部平扫的患者图像回顾式分析。因此，本研究将探讨能谱探测器CT单能谱技术在义齿植入的病例头颈部CT成像中，对减除义齿植入伪影的临床应用价值和对图像质量改善的能力。

对象和方法

对象2016年6至12月，回顾性分析在北京协和医院就诊行头颈部平扫患者定位像，随机抽取定位像显示有义齿植入的患者40例，男26例、女14例，年龄27～79岁，平均(56.1±11.9)岁；单侧单颗义齿28例、单侧多颗(2颗及以上)7例、双侧多颗(2颗及以上)5例。原发病包括头颈部肿瘤、颈椎退行性病变、头颈部血管病变、颈部血管支架植入术后、外伤等。

仪器与方法采用能谱探测器CT (Philips IQon Spectral CT)扫描。扫描参数为：管电压120 kVp；管电流采用智能mAs调控技术，调控指数为15；CT剂量指数(CT dose index，CTDI)(7.8±1.0)mGy；剂量长度乘积(dose-lengh product，DLP)：(333.7±44.9)mGy·cm；螺距0.938；机架旋转速度 0.4 s/r。CT扫描完成后，获得常规CT图像和能谱CT图像。常规CT图像重建选用混合迭代重建方法(iDose4level 3)，重建层厚1 mm，层间隔0.5 mm；矩阵512×512。能谱探测器CT图像重建为能谱基础图像(spectral based image，SBI)，从SBI图像中可获得单能谱MonoE 110 keV图像，单能谱图像使用与常规CT图像相同的层厚和层间距。重建函数选择B，观察窗宽/窗位为360 HU/60 HU。扫描范围颅底上方3～4 cm至锁骨上窝，扫描长度35～45 cm。

两名5年以上工作经验且经过Philips IQon Spectral CT应用培训的放射科医生，使用Philips ISP(IntelliSpace Portal version 6.5)工作站对于SBI能谱基图像进行阅片，采用工作站的对照阅片方式：同屏显示典型相同层面的常规图像和单能谱MonoE 110 keV图像。使用5分法对单能谱MonoE 110 keV较常规图像质量的改进程度进行评估：5分：无金属伪影，邻近组织显示清晰；4分：金属伪影明显减少，邻近组织显示较清晰；3分：金属伪影稍有减少，邻近组织显示尚可；2分：金属伪影无减少，邻近组织显示差；1分：金属伪影加重，邻近组织显示受干扰加重。

CT1：义齿根部伪影暗区的CT值；CT2：受义齿伪影干扰的口腔中部舌部软组织的CT值；CT3：同层面后颈部头夹肌的CT值

CT1：the CT value of the artifact streak；CT2：the CT value of the soft tissue affected by the artifact；CT3：the CT value of the splenius capitis muscle of same level

A.常规图像：义齿周围少量条片状高密度硬化伪影及小片低密度暗区；B.单能谱110 keV图像：义齿周围无明显金属伪影，邻近软组织显影清晰，主观评分为5分

A.conventional image shows some hyperdense metal artifacts and hypodense areas around the denture implants；B. monochromatic 110 keV image shows absent metal artifact around the denture implants and the subjective score is 5

图1感兴趣区的选择示意图，常规图像与单能谱110 keV图像比较，图像评分为5分

Fig1Images shows regions of interest，with comparisons of conventional and monochromatic 110 keV images，and the subjective image score is 5

统计学处理使用SPSS 18.0统计软件进行统计分析，经检验两组图像CT值、噪声及AI值不符合正态性分布，故计量资料用中位数(最小值，最大值)表示。对于两组图像CT值、噪声及AI值的比较，采用两相关样本轶和检验；通过计算Kappa统计量，评价两位观察者之间对图像质量评估的一致性。Kappa=0.61～0.80为一致性好，0.81～1.00为一致性非常好。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

图像噪声、CT值差异、金属伪影指数对比40例患者常规图像与单能谱110 keV图像的CT1(义齿根部伪影暗区)及CT2(受义齿伪影干扰的口腔中部舌部软组织)差异有统计学意义(P=0.00)，而CT3(后颈部竖脊肌)差异无统计学意义(P=0.50)，单能谱110 keV图像│CT2-CT3│显著小于常规图像(P=0.00)(表1、图2)。单能谱110 keV图像的SD2、SD3值均较常规图像明显减小(P=0.00)，单能谱110 keV图像的AI值明显小于常规图像(P=0.00)(表2)。

金属伪影减除评分对40例单能谱MonoE 110 keV图像质量的改进程度用5分法进行评估，结果显示对于阅片者1，评分为3、4、5分的图像分别为45%(18/40)、52.5%(21/40)、2.5%(1/40)；对于阅片者2，评分为3、4、5分的图像分别为42.5%(17/40)、55%(22/40)、2.5%(1/40)。两位阅片者对金属伪影的评分具有非常好的一致性(Kappa=0.769)。

表 1 常规图像和单能谱图像CT值比较 [中位数(最小值，最大值)，HU]Table 1 Comparison of CT values between conventional and monochromatic 110 keV images [median(minimum，maximum)，HU]

圆圈为左侧颈内动脉支架

Circle shows the stent in left internal carotid

A.常规图像前部义齿周围少量高低混杂密度放射状伪影；B.单能谱110 keV图像：义齿周围伪影明显减少，邻近软组织结构观察尚可，主观评分均4分，可清晰显示左侧颈内动脉支架情况，去除支架伪影

A.conventional image shows some metal artifacts with heterogeneous densities in front of the denture implants；B. monochromatic 110 keV image shows minor metal artifact in front of the denture implants，and the subjective score is 4,stent implanted in left internal carotid is also clearly visible after the stent artifact is removed

图2常规图像与单能谱110 keV图像比较，图像评分为4分

Fig2Comparison of images between conventional and monochromatic 110 keV groups，and the subjective score is 4

表 2 常规图像和单能谱图像SD值和伪影指数比较 [中位数(最小值，最大值)]Table 2 Comparisons of standard deviation values and artifact index between conventional and monochromatic 110 keV images [median (minimum，maximum)]

讨 论

自1971年英国工程师亨斯菲尔德发明第1台CT以来，金属内固定及植入物产生的星芒状或放射状伪影一直是困扰着影像工作者的难题。随着科技发展，能谱CT逐渐进入临床常规应用，为减少图像金属伪影提供了一种新方法。

目前能谱CT按照扫描方式主要有两种[1- 2]：(1)基于球管电压产生双能量CT方法。其基本原理是采用两组不同电压能量的X射线对同一物质照射，获得两组不同能量的图像，进行双能量处理。基于球管的双能量采集方法主要有双源双能量扫描、单球管kVp瞬时切换扫描等。(2)基于探测器能谱CT成像：采用常规CT扫描方案，通过上下两层探测器分别收集低能和高能射线进行能量采集，能谱数据在投影域分解为光电效应与康普顿散射效应，然后进行相关能谱计算。本研究使用Philips IQon CT采用基于探测器的能谱成像方法，可以使用常规辐射剂量进行能谱扫描同时获得常规图像和SBI能谱基图像，可以进行回顾式能谱分析。

金属植入物产生伪影各式各样，高低混杂密度的辐射状伪影、低密度暗带等是扫描时射线通过金属后产生的射线硬化效应及光子饥饿效应所致。对于去除金属伪影，有很多种方法不断提出，包括作插值算法、迭代校正法、滤波片校正法、能量矫正法等[3- 7]。随着能谱成像技术的发展和新技术的应用，能谱成像矫正法逐渐应用于临床。Wellenberg等[8]的研究证实，能谱探测器CT能够有效去除髋关节内固定模型中人工股骨头的金属伪影，提高图像质量，降低噪声。CT去除金属伪影的研究很多[9- 10]，但是基于能谱探测器基础的去除义齿伪影的价值尚待进一步研究。本研究就单能谱110 keV图像进行了探讨，得出单能谱110 keV图像能够减除义齿金属伪影，提高图像质量的结论。

本研究随机抽取2016年6至12月头颈部平扫定位像显示义齿的40例进行回顾性分析。单能谱110 keV图像测得义齿根部伪影暗区CT1值显著高于常规图像的测量值，表明单能谱110 keV图像能够有效提高义齿根部暗区伪影的CT值，减小义齿根部伪影对邻近软组织CT值的干扰。单能谱110 keV图像测得受义齿伪影干扰的口腔中部舌部软组织CT2数值更接近未受伪影干扰的后颈部竖脊肌CT3值，两者均为肌肉组织，无干扰状态下CT2值应与CT3接近。表明单能谱110 keV图像能够有效减除义齿根部伪影对于邻近口腔内软组织的干扰，使邻近软组织更接近或等同于真实CT值。通过SBI能谱基图像回顾性单能谱分析，可以得到40～200 keV任意能级的单能谱图像，共有161个能级。若对全部能级逐一分析数据量过于庞大，因此本研究根据前期预实验及临床实践经验，并参考多篇相关文献[11- 15]，确定去除义齿伪影效果最佳的单能谱图像能级为110 keV。黄钟杰等[16]和许立功等[17]在对脊柱金属内置物进行的能量扫描证实，单能谱成像高电压区可有效减除脊柱金属植入物伪影，最佳成像区间为100～120 keV及110 keV。去除伪影的效果并不是随着keV值的升高而升高，而是最佳为110 keV。故本研究总结只采用常规图像与单能谱110 keV图像进行对比研究，探讨单能谱成像技术对减除义齿伪影的临床价值。通过对客观测量数值分析及主观评分分析，本研究结果表明，单能谱 110 keV图像能够有效减少义齿伪影，提高图像质量。同时，本研究表明能谱扫描去金属伪影的可行性。

由于IQon Spectral CT可以进行回顾性分析，且该设备实现能谱分析在探测器阶段，不需要预先设计特殊的高kV(140 kV)辐射剂量扫描协议，只需以常规120 kV辐射剂量扫描即可。因此可以在较低的辐射剂量下，取得能谱图像分析信息。本研究40例患者管电压均采用120 kVp，并应用智能mAs调控技术，设置调控指数为15，CTDI为(7.8±1.0)mGy。牛延涛等[18]对头颈部扫描辐射剂量的研究表明，头颈部常规扫描辐射剂量参数 CTDI为10 mGy(25%位数)、15 mGy(50%位数)、25 mGy(75%位数)。本研究为常规剂量能谱扫描，并且采用智能mAs技术，辐射剂量远低于其他的能谱扫描方法。与常规CT头颈部扫描相比，辐射剂量亦小于其25%位数。因此，本研究推测探测器单能谱技术CT能够以较低辐射剂量实现金属义齿伪影减除和图像质量改进。

本研究存在不足之处。本研究使用单一能谱CT设备，仅入选40例患者，因此本研究结论需要更大规模患者在多家能谱CT上验证。义齿的金属成分有诸多类型，产生金属伪影程度各不相同，尤其对于多颗连续义齿植入病例，由于“光子饥饿”现象严重而金属伪影仍有部分存在，本研究病例数量有限，并没有对各个类型的义齿进行分组研究。将来可进行深入研究。

综上，对于扫描范围涉及口腔的义齿植入术后的病例图像，单能谱110 keV图像能够减除义齿金属伪影，提高图像质量。