盧國(guó)雄，姜雨松，顏?zhàn)亢悖瑥埛?，石廣滋，胡輝軍

計(jì)算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）已廣泛運(yùn)用于頜面部腫瘤性病變的檢測(cè)和定性［1，2］。但隨著口腔金屬植入物的廣泛使用，其所產(chǎn)生的金屬偽影嚴(yán)重影響著頜面部病灶的顯示［3，4］。目前，常規(guī)螺旋CT 常通過提高管電流（mAs）和管電壓（kV）等方式來減少偽影，但此類方法會(huì)增加輻射劑量，且管電壓的增加會(huì)降低組織對(duì)比度［5］。隨著雙能CT（dual-energy computed tomography，DECT）的不斷發(fā)展，其具備的較高keV 和較低keV 的虛擬單能量圖像（virtual monoenergetic imaging，VMI）能有效減少金屬偽影，但其對(duì)比噪聲比低［6-7］，一定程度上限制了其運(yùn)用。近年來，噪聲優(yōu)化的虛擬單能成像（noise-optimized virtual monoenergetic imaging，VMI+）已初步應(yīng)用于臨床，在減少金屬偽影的同時(shí)，可以顯著提高圖像質(zhì)量［8-10］，目前，VMI+技術(shù)已在脊柱內(nèi)固定術(shù)后評(píng)估中已初步運(yùn)用［11］。然而應(yīng)用VMI+技術(shù)減少口腔金屬偽影并改善口腔癌患者腫瘤顯示的研究報(bào)道得非常少。本研究擬通過比較DECT 的VMI+技術(shù)與VMI 技術(shù)在有口腔金屬植入物的口腔癌患者中的應(yīng)用，探索VMI+技術(shù)在減少口腔金屬偽影并改善圖像質(zhì)量中的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性收集中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院2019年8月至2020年4月行頜面部CT 掃描且有口腔金屬植入物口腔癌患者的CT 影像資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥18 歲；②存在人工金屬植入物；③病理確診為口腔惡性腫瘤；④雙能模式CT 掃描。排除標(biāo)準(zhǔn)：①存在不屬于人工金屬植入物的偽影；②嚴(yán)重心、肝、腎功能不全；③碘對(duì)比劑過敏。共54 名患者被納入研究，男女比例16∶11，年齡59.3±12.9歲；其中鱗狀細(xì)胞癌52 人，疣狀癌1 人，淋巴上皮瘤樣癌1 人；容積CT 劑量指數(shù)（CT dose index volume，CTDIvol）：19.76±3.00 mGy，劑量長(zhǎng)度乘積（dose length product，DLP）：449.52±97.09 mGy*cm。

1.2 CT 檢查與圖像重建方法

CT 掃描在第三代雙源CT（SOMATOM Force，德國(guó)西門子公司）上采用雙能模式完成。掃描參數(shù)為：A 球管：70 kVp，70 mAs；B 管：Sn150 kVp，240 mAs；準(zhǔn)直192×0.6 mm；轉(zhuǎn)速0.25 s；螺距0.7，開啟管電流調(diào)制。以4 mL/s 的流速靜脈注射1 mL/kg的碘造影劑（碘克沙醇，270 mg I/mL，上海通用電氣藥業(yè)公司），再用30 mL 生理鹽水沖洗，于注射造影劑25 s、50 s 后行動(dòng)脈期、靜脈期掃描。掃描完成后采用卷積核Qr40 和自適應(yīng)迭代重建算法（advanced modeled iterative reconstruction，ADMIRE）分別重建VMI（40～190 keV，10 個(gè)keV 為間隔）和VMI+（40～190 keV，10 個(gè)keV 為間隔）圖像，層厚均為1 mm，層間距均為1 mm。然后將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦ぷ髡荆⊿yngo.via version VB 20A；德國(guó)西門子公司）進(jìn)行圖像分析。

1.3 圖像定量分析

由一名6年CT 診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師對(duì)圖像進(jìn)行客觀分析。選擇金屬偽影影響最嚴(yán)重的層面，分別在低密度金屬偽影區(qū)（40 mm2）、高密度金屬偽影區(qū)（100 mm2）、軟腭（40 mm2）、口底（40 mm2）、舌（40 mm2）、頰部軟組織（40 mm2）、腫瘤（40 mm2）、頸內(nèi)動(dòng)脈（20 mm2）及頸內(nèi)靜脈（20 mm2）九個(gè)受金屬植入物影響的區(qū)域畫感興趣區(qū)（region of interest，ROI），另外在不受偽影干擾的頸部皮下脂肪區(qū)域畫一個(gè)ROI（40 mm2）。所有圖像中，10 個(gè)ROI 以相同的大小分別放置在相同的位置，測(cè)量CT 值和噪聲（standard deviation，SD）。分別測(cè)量?jī)纱尾?duì)結(jié)果取平均值。采用偽影指數(shù)（artifact index，AI）來量化金屬偽影的嚴(yán)重程度，定義為AI=，其中SDa是鄰近金屬植入物ROI的SD值，SDb是相同層面皮下脂肪ROI 的SD 值。如果SDa＜SDb，則AI 為0；AI 值越小，表明金屬偽影的影響越小。

1.4 圖像定性分析

由三名放射科醫(yī)生（分別有12年、6年和4年的頭頸部放射診斷經(jīng)驗(yàn)）在雙盲狀態(tài)下采用5分法對(duì)所有圖像進(jìn)行圖像質(zhì)量評(píng)估：①低密度和高密度金屬偽影的程度：5分為幾乎沒有金屬偽影；4分為輕微金屬偽影；3分為中度金屬偽影；2分為明顯金屬偽影；1分為大量金屬偽影；②評(píng)估軟腭、口底、舌頭、頰部軟組織、皮下脂肪、腫瘤、頸內(nèi)動(dòng)脈（internal carotid artery，ICA）和頸內(nèi)靜脈（internal jugular vein，IJV）和整體圖像質(zhì)量：5分為可完全診斷；4分為可診斷，存在不影響診斷的輕微金屬偽影；3分為可診斷，存在輕微影響診斷的金屬偽影；2分為診斷受限；1分為無法診斷［6］。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 26.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示。用Kolmogorov-Smirnov 檢驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正態(tài)分布。符合正態(tài)分布用方差分析（analysis of variance，ANOVA）檢驗(yàn)，組間比較采用LSD分析。不符合正態(tài)分布采用Friedman 檢驗(yàn)，兩兩比較采用配對(duì)Wilcoxon 檢驗(yàn)。觀察者間圖像質(zhì)量評(píng)分的一致性用內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）表示：ICC＜0.40，一致性差；ICC 為0.41～0.60，一致性中等；ICC 為0.60～0.80，一致性強(qiáng)；ICC 為0.81～1.0，一致性極強(qiáng)。P＜0.05 認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 偽影指數(shù)

低密度偽影、高密度偽影、軟腭、口底、舌、頰部軟組織、腫瘤、ICA 和IJV 的最小AI 值分別為130 keV VMI+、190 keV VMI+、190 keV VMI+、120 keV VMI+、120 keV VMI+、160 keV VMI+、130 keV VMI+、150 keV VMI+和120 keV VMI+。除低密度偽影最低AI 值與80～120 keV VMI（0.431≥P≥0.079），頰部軟組織的AI 值與80～140 keV VMI（0.272≥P≥0.050）和腫瘤的AI值與90～100 keV 的VMI（0.110≥P≥0.087）無明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異外，其余所有的VMI+系列與相同水平的VMI 系列相比明顯較低（0.000≤P≤0.047）。（表1）

表1 40～190 keV 重建圖像感興趣組織AI 值

2.2 圖像噪聲

VMI 系列的圖像噪聲從40 keV 到80 keV 或90 keV 明顯下降，并在最低水平后逐漸增加。在140 keV（低密度偽影）、160 keV（口底）、130 keV（舌和腫瘤）和180 keV（ICA）之后，VMI+系列的圖像噪聲與VMI 系列有相同的趨勢(shì)。但是高密度偽影、軟腭、頰部軟組織和IJV 的圖像噪聲隨著能量水平的增加持續(xù)下降。除60、70 keV 的VMI/VMI+系列外，VMI+的圖像噪聲均明顯低于相同能量水平的VMI 圖像（P＜0.05）。

2.3 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)

觀察者主觀評(píng)分的一致性檢驗(yàn)顯示絕大多數(shù)為一致性強(qiáng)或極強(qiáng)（ICC＞0.60）。低密度偽影、口底、舌、腫瘤、ICA 和IJV 在130keV VMI+中圖像評(píng)分最高，且明顯高于VMI 圖像系列（P≤0.026）。頰部軟組織、軟腭和高密度偽影在160 keV VMI+、180 keV VMI+和190 keV VMI+評(píng)分最高，且都明顯高于其他VMI 圖像系列（P＜0.019）。整體圖像評(píng)分在130 keV VMI+得分最高，且都明顯高于其他VMI 圖像系列（P＜0.05），但與130 keV VMI 相比沒有顯著差異（P=0.692）。（表2）

表2 40～190 keV 重建圖像感興趣組織和整體圖像主觀評(píng)分比較

圖1 右側(cè)舌鱗狀細(xì)胞癌患者，口腔內(nèi)見明顯金屬植入物，在130 keV VMI+上得到了低金屬偽影及最佳圖像質(zhì)量

3 討 論

CT 在口腔癌的診斷、鑒別診斷及療效評(píng)估中發(fā)揮著重要的作用。然而，隨著口腔金屬植入物的廣泛使用，其所產(chǎn)生的金屬偽影嚴(yán)重影響著口腔癌病灶的顯示，一定程度上限制了其臨床運(yùn)用。目前，部分研究通過增加CT 掃描中的管電壓和管電流，使用窄的準(zhǔn)直器和增加圖像的重建層厚及后處理算法等方法減少金屬偽影，然而，這些方法減低金屬偽影的能力非常有限，同時(shí)管電壓和管電流的提高會(huì)大大增加患者的輻射劑量［12］，限制了其臨床上的廣泛運(yùn)用。近年來，隨著DECT的廣泛應(yīng)用，其在減少金屬偽影方面展示了一定的運(yùn)用前景。DECT在不同的管電壓下使用兩個(gè)正交定位的球管-探測(cè)器，同時(shí)采集兩套不同的CT 圖像數(shù)據(jù)，通過處理分析可以重建出不同keV 能級(jí)下的虛擬單能量圖像［8］。研究表明VMI 圖像中的高keV 能量圖像由于穿透力高，更少受射線硬化偽影的影響，能夠明顯減少圖像的金屬偽影。目前，DECT已初步運(yùn)用于脊柱及骨關(guān)節(jié)內(nèi)固定術(shù)后、血管支架術(shù)后金屬偽影的減少及消除［11，13，14］，但采用DECT 的VMI 技術(shù)應(yīng)用于口腔癌的相關(guān)研究仍非常少。本研究結(jié)果也提示，DECT 中的高KeV 能級(jí)圖像較低KeV 能級(jí)具備更低的AI 值，提示其能夠減少口腔金屬植入物的偽影；同時(shí)，與VMI 相比，VMI+具備更低的AI 值，更能夠提高病灶的顯示，這些結(jié)果提示能譜成像技術(shù)對(duì)于減少口腔癌患者金屬植入物偽影方面具備常規(guī)CT 所無法比擬的優(yōu)勢(shì)。另一方面，高KeV 能級(jí)圖像在減少金屬偽影的同時(shí)，其圖像的對(duì)比度減弱，軟組織的層次對(duì)比欠佳，一定程度上影響了圖像質(zhì)量，不利于病灶的顯示。VMI+技術(shù)能夠在一定程度上克服上述的不足，VMI+技術(shù)在減少金屬偽影的同時(shí)，能夠較VMI 技術(shù)更顯著提高圖像的對(duì)比噪聲比和信噪比［15-18］，明顯改善圖像質(zhì)量。本研究中，VMI+的圖像噪聲均低于VMI 圖像，絕大部分VMI+的圖像噪聲均明顯低于相同能量水平的VMI 圖像，提示VMI+不僅能減少圖像的金屬偽影，而且能夠明顯增加圖像的質(zhì)量。

不同能級(jí)的VMI+在減少金屬偽影和增加圖像對(duì)比方面有著不同的優(yōu)劣。低能級(jí)圖像金屬偽影大，圖像對(duì)比好，而高能級(jí)的圖像剛好相反。因此，尋求最佳能級(jí)平衡圖像質(zhì)量與圖像顯示的對(duì)比度是提高病灶顯示的關(guān)鍵及難點(diǎn)。本研究結(jié)果表明，在具有金屬植入物的口腔癌患者中推薦采用130 keV 能級(jí)，能夠在最大程度地減少患者的金屬偽影的同時(shí)，獲得病灶顯示的最佳圖像質(zhì)量。既往關(guān)于金屬植入物的最佳能級(jí)的推薦方面依據(jù)金屬內(nèi)固定物的種類及部位有所不同，Laukamp等［19］認(rèn)為200 keV 是觀察全髖置換術(shù)后的最佳能級(jí)、Stehli 等［20］認(rèn)為140 keV 是測(cè)量冠脈非鈣化內(nèi)腔直徑的最佳能級(jí)、鄧凱等［21］認(rèn)為130 keV 是觀察腰椎金屬內(nèi)固定的最佳能級(jí)，我們的研究均等于或低于上述研究所推薦的能量水平，分析原因可能與不同的機(jī)器及掃描參數(shù)、內(nèi)固定器金屬的材料及部位等有關(guān)。此外，本研究重點(diǎn)為觀察口腔腫瘤的輪廓和與周圍組織的關(guān)系，而上述研究均主要為觀察內(nèi)固定周圍的骨質(zhì)情況，也導(dǎo)致了本研究的最佳keV 低于上述的最佳能級(jí)。

本研究存在局限性，雖然納入了各種口腔金屬植入物的患者，但是無法明確大部分金屬植入物的材料，無法研究不同材料金屬下應(yīng)用VMI+技術(shù)的好處。確定偽影較少的金屬植入物類別將會(huì)是我們未來的研究方向。此外，我們的樣本量較少。但是我們進(jìn)行了詳細(xì)的主客觀分析，并且主觀分析證實(shí)了客觀分析的結(jié)果。隨著口腔金屬植入物越來越普遍，未來需要更好地減少偽影方法。在其他方法中，減少偽影專用的重建算法似乎很有前景，特別是將這些算法與VMI/VMI+技術(shù)相結(jié)合［22］。

綜上所述，能譜CT 的VMI+技術(shù)能夠有效地減少口腔癌患者金屬植入物所產(chǎn)生的金屬偽影，提高病灶的顯示。在具有金屬植入物的口腔癌患者中推薦采用130 keV 作為最佳能級(jí)，能保持最佳的偽影去除效果及整體圖像質(zhì)量，為口腔頜面外科提供更好的術(shù)前評(píng)估。