时雨轩

摘要：探讨宝石能谱CT单能量结合MARs技术在减少金属伪影中的临床应用价值。混合能量图像质量与单能量+MARs图像质量存在着较为明显的差异，其中单能量+MARs图像质量的金属伪影大大减少，效果优于混合图像质量。宝石能谱 CT GSI扫描及去金属伪影技术（MARs）可以很好地去除体内金属植入物产生的金属伪影，提高了结构的清晰度，改善了图像质量，为临床医生提供了更好的图像信息，有利于患者术后随访。

关键词：能谱CT;金属植入物;金属伪影消除技术;图像质量

在临床工作中，金属植入物被广泛使用，较为常见的有颅内血管疾病动脉瘤介入治疗中的线圈栓塞、金属义齿、活检穿刺针、心脏起搏器和骨科置换椎体内固定等等。所以在影像科诊断医师工作中的较大一部分就包括诊断金属植入物患者的CT图像。在临床检查中，带有金属植入物的患者临床医生通常会要求他们进行CT检查来观察所查部位的断层图像以及评估术后情况是否良好。然而，由于非线性部分容积效应、光子饥饿、散射、线束硬化等原因，当X线穿过金属时，光子的衰减量大幅度增高，投影的数据也就严重失真，导致图像质量退化，使得CT图像的解读能力下降，医生很难对CT图像进行判断，模糊的图像结构容易造成漏诊，严重影响术后的评价和治疗。所以，临床医生往往需要更高质量的扫描图像，以减少金属伪影带来的麻烦。

一、金属伪影对图像质量影响的原因

CT扫描中产生伪影的原因与本身机器的扫描技术以及人体内金属材质厚度等都有关系，在所采集的图像表示上也都是不同的。之所以会出现这种伪影是因为，传统的CT采用的是混合能量的X线，这种射线在穿过人体和物体时，能量低的光子就会先吸收，能量高的后吸收，使得X线的平均能量不断地在加大，就产生了所谓的硬化伪影。在本次实验中我们主要还探讨了金属伪像，金属伪影的出现主要原因是金属的密度比骨组织和肌肉组织更高，它的原子序数也更多。当X射线遇到高密度材料时，能量会急剧衰减，导致投影数据的失真和周围组织X射线衰减信息的丢失。随着X射线穿过人体，平均能量会逐渐增加，X射线束也会逐渐变硬。因此，当所有金属植入物出现在人体内时，都会产生放射状和带状伪影。

二、宝石能谱CT单能量结合MARs技术

在CT扫描中，患者体内的金属植入物所产生的金属伪影极大地降低了图像质量，使得医生难以辨认相邻结构，还会遮挡住植入物的开裂、松动等一系列问题，以及患者骨折处周围的血肿、感染等情况，对金属植入后患者的复查有较大影响。还有一些患者有其他全身性疾病，例如肿瘤的转移，而在临床工作中我们不难发现，有些肿瘤患者的体内植入物伪影恰好遮挡了病变所处的位置，这就严重影响了患者病情的评估。所以不斷地有学者研究究竟要运用怎样的扫描方法才能改善这一问题。现有的研究表明采用宝石能谱CT扫描后首先会获得带有金属伪影的图像，然后再通过能谱分析软件进行重建获得单一能量成像，如果扫描时采用低能量水平X线，其图像对比度虽增强但是图像质量差，采用高能量X线扫描，图像噪声有所减低，但其对比度又会相对减弱，因此需要找到一个最佳单能量来确保图像质量。还有一种方法就是金属伪影去除技术，这种技术也可以很好的减轻伪影，但是金属内固定在体内如果遇到某些金属不规则或有多个的情况时，所得的图像质量也并不理想。所以本研究就是把单能量GSI扫描与MARs技术结合起来使用，最大程度上去除金属植入物所产生的硬化伪影，使植入物周围的骨和软组织状况也得到更清晰的显示，为临床提供更多的诊断信息，尽量让每一位患者都能早日康复。

三、GSI扫描原理及混合能量图像质量

X射线波长极短，穿透力强，穿透物质时会发生相应的衰减。同时，这种衰减与光电效应和非相干散射密不可分，这意味着任何物质对X射线都有特定的衰减曲线，相应的吸收系数也不一样，直接决定了整个衰减环节。能谱CT 包含了混合能量与单能量，通过高低压能谱瞬切技术将X线进行分离，运用宝石超速光学探测器接受瞬时分离的高低能X线，并进行精确探查以及成分定性定量分析最后就可以得到宝石能谱成像。

四、宝石能谱CT单能量结合MARs技术在减少体内金属伪影中的意义

研究证实，混合能量图像的评分较低，解剖结构不清晰，无法显示周围软组织;而单能量结合去伪影技术的图像评分较高，图像上的伪影减少，组织结构能很好的显示，两位专家在图像质量的评分具有高度一致性。在对SD值伪影最重层做量化分析时，结果显示在能量在60keV时，图像伪影已经很大程度减轻，但此时的图像还是不能满足临床工作的需要，肉眼观察上，图像伪影还是比较明显，但是研究结果表明在120keV成像中所选层面SD值不具有统计学差异（P>0.05），此时图像的伪影已经接近于完全消除，达到了最佳成像质量，质量明显优于其他单能量成像。在使用单能量+ MARs技术扫描时，我们可以通过调整能量来获得不同的单能量图像，并根据患者具体的病情需要选择最清楚的图像进行观察。CT能谱成像技术中的单能量成像结合MARs技术能有效降低金属植入物的伪影，从而可以获得良好的能清晰显示周围精细骨骼和软组织结构的图像，具有较好的临床价值。

近年来，根据学者的研究表明，能谱CT已成为金属植入物术后患者们检查的主要方法，能谱CT在去除术后植入物伪影方面的成效是很显著的。但是由于植入材料的不同和人体条件的不同，很难找到一个统一的最佳单能级。另外，随着患者检查次数的增加，特别是一些骨折的儿童或者肿瘤患者的吸收剂量也成为了一个非常重要的关注点，所以在提高图像质量的同时，还需要研究出一些有关剂量优化的技术来减少辐射对患者人体的伤害。但我们相信，随着能谱CT软件和硬件的不断创造和改进，获得更完善的金属植入体CT图像将逐渐成为可能，CT最终也会成为一种真正意义上的既高效又绿色的检查方式。

参考文献

[1]李杰，袁源，陈永明，袁慧书.MAR技术去除脊柱金属物伪影的临床应用研究[J].临床放射学杂志，2020，39（06）：1180-1184.

[2]薛龙梅，宫亚琳，张志远.宝石能谱CT在去金属伪影技术最佳单能量的再研究[J].实用医学杂志，2015，31（04）：586-589.

指导老师：马远娜