馬新榮　蘇 萱　郭榮洲　趙 君　梅 堯

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雙源CT雙能量成像技術(shù)在骨與關(guān)節(jié)疾病中的應(yīng)用

馬新榮①蕪湖市中醫(yī)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 安徽 蕪湖 241000蘇 萱①郭榮洲①趙 君①梅 堯①

[摘要]目的：探討雙源CT雙能量成像技術(shù)在骨與關(guān)節(jié)疾病中的應(yīng)用價(jià)值。方法：選取67例應(yīng)用雙源CT雙能量技術(shù)檢查的骨與關(guān)節(jié)疾病的病例資料，對(duì)所獲圖像進(jìn)行分析，并與臨床診斷結(jié)果對(duì)照。結(jié)果：在67例雙能量檢查患者中，痛風(fēng)檢查12例，骨肌成像15例，金屬內(nèi)固定去偽影成像19例，去骨血管成像21例，所得圖像均能滿足診斷需要，影像診斷結(jié)果與臨床診斷符合率為95%。結(jié)論：雙源CT雙能量成像技術(shù)提高了CT對(duì)不同組織的鑒別能力，拓展了CT在骨與關(guān)節(jié)疾病中的應(yīng)用范圍，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]雙源CT；骨與關(guān)節(jié)；雙能量

[First-author’s address] Department of Radiology, Traditional Chinese Medical Hospital of Wuhu, Anhui 241000, China.

由德國(guó)西門(mén)子雙源CT(dual source computed tomography，DSCT)SOMATOM Definition Flash實(shí)現(xiàn)了真正意義上的雙能量成像，可對(duì)組織成分進(jìn)行定性分析，具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。本研究選取67例應(yīng)用雙源CT雙能量技術(shù)檢查的骨與關(guān)節(jié)疾病的病例資料，探討雙源CT雙能量成像技術(shù)在骨與關(guān)節(jié)疾病中的應(yīng)用價(jià)值。

1　資料與方法

1.1 一般資料

選取2013年9月至2014年11月期間67例雙能量檢查患者資料，其中男性41例，女性26例；年齡1～87歲，平均54.9歲。痛風(fēng)檢查12例，其中足6例，踝關(guān)節(jié)4例，膝關(guān)節(jié)1例，肘關(guān)節(jié)1例，所有患者均因關(guān)節(jié)疼痛、臨床懷疑痛風(fēng)接受檢查。骨肌成像15例，其中外傷10例，臨床懷疑感染3例，幼兒多趾畸形1例，不明原因足痛1例。金屬內(nèi)固定去偽影成像19例，其中腰椎內(nèi)固定術(shù)后4例，髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后10例、脛腓骨骨折內(nèi)固定后3例、股骨骨折內(nèi)固定術(shù)后1例、肱骨骨折內(nèi)固定術(shù)后1例。去骨血管成像21例，顱腦、頸部動(dòng)脈19例，主動(dòng)脈1例，下肢動(dòng)脈1例。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：采用雙源CT雙能量檢查，其影像診斷結(jié)論得到核磁共振、手術(shù)病理或經(jīng)臨床治療明確診斷且患者資料完整。

(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：雙源CT雙能量檢查結(jié)論未得到臨床確認(rèn)、臨床疑似診斷以及患者資料不全。

1.3 檢查方法

(1)采用德國(guó)西門(mén)子SOMATOM Definition Flash雙源CT掃描機(jī)。雙能量檢查首先將掃描部位置于掃描野中心，常規(guī)獲取雙定位像，掃描范圍包括整個(gè)病變部位。掃描參數(shù)：X射線管(A)管電壓80 kV，參考管電流468 mA；X射線管(B)管電壓140 kV，參考管電流86 mA；探測(cè)器選擇32 mm×0.6 mm。開(kāi)啟實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)(CARE Dose 4D)。圖像融合系數(shù)為0.3，即70%的信息來(lái)自140 kV數(shù)據(jù)，30%的信息來(lái)自80 kV數(shù)據(jù)。軟組織算法重建卷積核為D30f，骨算法重建卷積核為D60f。

(2)掃描完畢后分別重建層厚為0.75 mm、重建間隔0.5 mm和層厚5 mm、重建間隔5 mm的2個(gè)系列圖像，每個(gè)系列圖像均得到3組數(shù)據(jù)(140 kV、80 kV及Merge融合圖像)。5 mm層厚圖像一般用于攝片。0.75 mm薄層數(shù)據(jù)(140、80 kV及Merge融合圖像)分別傳輸至PACS及德國(guó)西門(mén)子后處理工作站(syngo MMWP VE40B)3D、Inspace軟件分別進(jìn)行多平面重組(MPR)、曲面重建(CPR)等；將雙能80 kV與140 kV數(shù)據(jù)調(diào)入雙能量(Dual-Energy)軟件內(nèi)，根據(jù)不同診斷要求選擇應(yīng)用程序內(nèi)的Gout(痛風(fēng)結(jié)節(jié))、Tendon(肌腱)、Monoenergetie(單能譜)等軟件進(jìn)行后處理，并結(jié)合MPR、CPR等后處理重組圖像，對(duì)病變進(jìn)行對(duì)比分析。

2　結(jié)果

2.1 雙能量痛風(fēng)檢查

在12例臨床懷疑痛風(fēng)患者中，發(fā)現(xiàn)11例痛風(fēng)結(jié)晶沉積(如圖1所示)。1例未發(fā)現(xiàn)痛風(fēng)結(jié)晶，影像診斷為退行性骨關(guān)節(jié)病，與臨床痛風(fēng)診斷不符合。

圖1　雙能量成像圖

2.2 雙能量骨肌成像檢查

在骨肌成像發(fā)現(xiàn)的15例患者中，1例明確診斷骨折伴前交叉韌帶斷裂，并經(jīng)MR及臨床手術(shù)證實(shí)(如圖2所示)。1例不明原因足內(nèi)側(cè)痛患者，MRI檢查未發(fā)現(xiàn)異常，普通CT檢查只發(fā)現(xiàn)距骨骨贅，雙能量圖像清晰地顯示脛距韌帶附著于骨贅上，并經(jīng)手術(shù)證實(shí)(如圖3所示)；其余13例未發(fā)現(xiàn)肌腱、韌帶斷裂，與臨床檢查相吻合。

圖2　雙能量肌腱及韌帶成像圖

圖3　雙能量骨骼及肌腱成像圖

2.3 雙能量能普純化檢查

在1 9例金屬內(nèi)固定去偽影成像中，經(jīng)Monoenergetic軟件處理后偽影基本消失，均能很好地顯示骨質(zhì)及金屬內(nèi)固定器件結(jié)構(gòu)，滿足診斷要求(如圖4所示)。

圖4　雙能量能譜純化技術(shù)成像圖

2.4 雙能量去骨血管成像

雙能量去骨血管成像發(fā)現(xiàn)17例椎動(dòng)脈顯示鈣化斑塊及明確的血管狹窄，2例未發(fā)現(xiàn)異常，與臨床診斷不相符合；1例主動(dòng)脈瘤，1例下肢血管成像診斷為左脛前動(dòng)脈、脛后動(dòng)脈及其遠(yuǎn)端動(dòng)脈重度狹窄，與臨床診斷一致。本組病例與臨床診斷符合率為95%(64/67)；鈣化斑塊及明確的血管狹窄如圖5所示。

圖5　雙能量去骨血管成像圖

3　討論

雙源CT采用2套X射線管和相對(duì)應(yīng)的2套探測(cè)器，相互垂直安裝在旋轉(zhuǎn)的機(jī)架上，通過(guò)一次掃描同時(shí)獲取高能和低能2組不同能量的數(shù)據(jù)，不存在位置和時(shí)間差，從而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的雙能量掃描[1]。因此，通過(guò)分析不同能量的X射線下組織相對(duì)應(yīng)的CT值變化，能夠區(qū)分不同成分的組織，拓展了CT在骨與關(guān)節(jié)疾病檢查中的應(yīng)用范圍。

3.1 雙源CT雙能量技術(shù)對(duì)痛風(fēng)的診斷

痛風(fēng)是長(zhǎng)期嘌呤代謝障礙、尿酸產(chǎn)生過(guò)多或排泄不暢而致血中尿酸升高引起的，尿酸鹽結(jié)晶會(huì)破壞軟骨與骨組織。在臨床上，少數(shù)無(wú)癥狀性高尿酸血癥患者不一定發(fā)展成痛風(fēng)；而極少數(shù)痛風(fēng)急性發(fā)作期患者的血尿酸值又在正常范圍內(nèi)，因此早期、準(zhǔn)確診斷有著非常重要的意義。由于尿酸鹽結(jié)晶在不同能量下存在不同衰減，故采用雙能量技術(shù)可檢測(cè)出體內(nèi)沉積的尿酸鹽結(jié)晶，目前已成為診斷痛風(fēng)的重要手段[2-6]。

對(duì)痛風(fēng)常見(jiàn)好發(fā)部位手、足及少見(jiàn)疑似發(fā)病部位采用雙源CT雙能量檢查，通過(guò)雙能量工作站的Gout(痛風(fēng)結(jié)節(jié))程序軟件進(jìn)行分析。設(shè)置軟組織、尿酸鹽結(jié)晶和骨組織3種CT值，采用自動(dòng)彩色編碼技術(shù)，將尿酸鹽結(jié)晶標(biāo)記為綠色，可以顯示痛風(fēng)結(jié)晶的大小、部位及分布，發(fā)現(xiàn)早期亞臨床痛風(fēng)石。檢查中應(yīng)注意趾甲和足墊、趾墊處皮膚與尿酸鹽結(jié)晶的密度相仿，也會(huì)被標(biāo)識(shí)為綠色偽彩，應(yīng)作為軟組織偽影處理。魏福全等[5]研究表明，雙能量CT對(duì)痛風(fēng)診斷的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確率分別為100%、87.5%和97.9%。Nicolaou等[6]認(rèn)為，雙能量檢查是目前唯一的可以高精確度診斷痛風(fēng)的影像方法。本組病例11/12均顯示了痛風(fēng)結(jié)晶，其中1例患者尿酸值為241 umol/L，在膝關(guān)節(jié)檢查部位發(fā)現(xiàn)了少量的尿酸鹽結(jié)晶沉著；另1例檢查陰性患者可能與發(fā)病早期有關(guān)。目前雙能量對(duì)痛風(fēng)的診斷還缺乏定量分析，尚有待進(jìn)一步研究。

3.2 雙源CT雙能量肌腱及韌帶成像

MRI一直是診斷肌腱、韌帶損傷的金標(biāo)準(zhǔn)，但是少數(shù)患者因體內(nèi)植入物、金屬內(nèi)外固定器件以及幽閉恐懼癥等原因不能進(jìn)行此類檢查，為臨床診斷帶來(lái)困難。而肌腱屬于致密結(jié)締組織，由膠原纖維和腱細(xì)胞組成，這些結(jié)構(gòu)成分中膠原分子側(cè)鏈中的密實(shí)羥基賴氨酸和羥脯氨酸對(duì)不同能量的X射線有較明顯的衰減差異，從而可以與周圍結(jié)構(gòu)清晰的區(qū)別顯示，為肌腱、韌帶的顯示提供了可能，成為MRI檢查的重要補(bǔ)充手段。

雙能量成像可以觀察主要由膠原構(gòu)成的手和足部的大部分較長(zhǎng)肌腱的起點(diǎn)、走行和止點(diǎn)，對(duì)評(píng)價(jià)外傷患者韌帶、肌鍵的連續(xù)性以及軟骨的完整性有很大幫助。通過(guò)“雙能染色”能夠清楚地顯示前、后交叉韌帶的形態(tài)，可清楚地顯示韌帶的撕裂，但韌帶內(nèi)結(jié)構(gòu)顯示圖像質(zhì)量低于MRI，對(duì)韌帶的輕微挫傷尚不能分辨[7-8]。馮強(qiáng)等[9]研究認(rèn)為，可以通過(guò)測(cè)量后交叉韌帶的CT值及起點(diǎn)、中點(diǎn)韌帶的厚度評(píng)價(jià)韌帶損傷情況，但目前對(duì)其應(yīng)用尚處于初始階段。

相對(duì)于MRI，雙能量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)部分術(shù)后患者，既可以觀察骨質(zhì)情況，同時(shí)可以了解鄰近肌腱、韌帶結(jié)構(gòu)，為骨與關(guān)節(jié)疾病提供了一種新的檢查方式。本組2例經(jīng)MRI與臨床手術(shù)證實(shí)的病例充分肯定了雙能量檢查的價(jià)值。此外，雙能量CT虛擬去鈣圖像還可應(yīng)用于外傷性骨髓損傷的診斷[10]。

3.3 雙源CT雙能量去除內(nèi)固定金屬偽影

以往，鋼板、髓內(nèi)釘及金屬支架等金屬植入物周圍產(chǎn)生的放射狀或星芒狀偽影一直困擾著CT檢查，嚴(yán)重影響了金屬植入部位圖像的清晰度，給周圍結(jié)構(gòu)的判斷帶來(lái)了很大的困難。雙源CT雙能量能譜純化技術(shù)有效降低了圖像噪聲，徹底解決了這一難題。

雙能數(shù)據(jù)通過(guò)后處理軟件Monoenergetic，操作者只要通過(guò)調(diào)整圖像對(duì)比度浮動(dòng)條調(diào)節(jié)光子能量(軟件所提供的光子能量范圍為40～190 keV)，選擇不同的能譜數(shù)值對(duì)檢查部位成像，不但可以顯示骨質(zhì)細(xì)微結(jié)構(gòu)，還可去除金屬固定物產(chǎn)生的低能偽影，消除線束硬化偽影對(duì)圖像質(zhì)量的影響，從而得到高質(zhì)量的圖像，圖像優(yōu)者和無(wú)偽影圖像可以達(dá)到90.7%和87.0%[11]。周長(zhǎng)圣等[12]通過(guò)優(yōu)化不同光子能量對(duì)單能譜技術(shù)重組后圖像質(zhì)量的影響，結(jié)果顯示對(duì)于金屬內(nèi)固定術(shù)而言，70 keV可提供最佳的圖像質(zhì)量，而對(duì)于金屬外固定而言，130 keV可提供最佳的圖像質(zhì)量。本組所有病例結(jié)果也證實(shí)了上述觀點(diǎn)，雙能量去除金屬內(nèi)固定偽影技術(shù)是CT檢查技術(shù)的新革命。

3.4 雙源CT雙能量檢查去骨血管成像功能

雙能量檢查去骨血管成像技術(shù)是指從頭部、體部和四肢的CT血管造影數(shù)據(jù)中直接去除骨骼成分以利于血管的充分顯示[13]。研究發(fā)現(xiàn)，雙源CT采用雙能量技術(shù)可以有效地去除脊柱、肋骨、牙齒和顱骨，同時(shí)也可以消除明顯鈣化的影響。雙能量去骨血管成像功能尤其適用于椎動(dòng)脈型頸椎病的診斷，通過(guò)去除椎動(dòng)脈周圍的骨質(zhì)結(jié)構(gòu)，留下清晰的血管圖像，同時(shí)利用血管分析軟件，可對(duì)血管的狹窄程度進(jìn)行評(píng)價(jià)分級(jí)。與單能量掃描相比，雙能量掃描所需劑量也明顯降低[14]。

本研究中17例頭、頸部血管成像均能清楚顯示椎動(dòng)脈及頸動(dòng)脈的形態(tài)、鈣化及狹窄程度，但2例未發(fā)現(xiàn)異常者與臨床診斷不符，由于缺乏DSA對(duì)比，對(duì)結(jié)果尚需進(jìn)一步商榷。有研究表明，針對(duì)頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄的患者，雙能自動(dòng)去骨CTA圖像與MRA結(jié)果匹配良好，但存在過(guò)度評(píng)價(jià)狹窄的情況，尤其是在重度狹窄的診斷上，需引起注意[15]。

綜上所述，雙源CT雙能量技術(shù)使得CT檢查從過(guò)去單純對(duì)骨質(zhì)結(jié)構(gòu)顯示提高到對(duì)肌腱、韌帶以及血管，甚至于對(duì)骨髓成分的分析，為臨床提供了更多的診斷信息。本研究中各類檢查病例數(shù)較少，且部分病例結(jié)果無(wú)對(duì)比是為不足之處，尚待更多樣本、更加深入的進(jìn)一步研究。隨著雙源CT的不斷推廣，以及對(duì)雙能量技術(shù)研究的不斷深入，此項(xiàng)技術(shù)必將進(jìn)一步完善，未來(lái)將有著更為廣闊的應(yīng)用前景。

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Research on application of dual energy CT in bone and joint/MA Xing-rong, SU Xuan, GUO Rong-zhou, et al// China Medical Equipment,2016,13(1):93-96.

[Abstract]Objective: To investigate the application value of dual energy CT imaging technique in bone and joint in. Methods: Sixty-seven with bone and joint cases were collected from Sep.2013 to Nov.2014, both the obtained images were analyzed and the results were compared with clinical diagnosis. Results: Sixty-seven cases of dual energy check patients, 12 cases of gout examination, 15 cases of musculoskeletal imaging, metallic fixation to 19 cases of artifacts to bone imaging, boneless vascular imaging 21 cases, the image can meet the needs of the clinical diagnosis, the rate of 95% in line with diagnostic imaging results and clinical diagnosis. Conclusion: Dual energy CT imaging technology to improve the ability of CT to identify different organizations, expand the scope of application of CT in bone and joint diseases, have high application value.

[Key words]Dual-source computed tomography; Bone and joint; Dual-energy

收稿日期：2015-04-16

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.01.029

[文章編號(hào)]1672-8270(2016)01-0093-04

[中圖分類號(hào)]R816.8

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

作者簡(jiǎn)介
馬新榮,男,(1969- ),本科學(xué)歷，副主任醫(yī)師。蕪湖市中醫(yī)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，從事CT/MR醫(yī)學(xué)影像診斷工作。