甘露，刘基，袁晨，王玉恩，黎薛明，杨诗明，刘斌
随着人们生活水平的提高和口腔医疗技术的发展，口腔义齿越来越普遍。目前临床常见的义齿材料有烤瓷、镍铬合金、胶托+不锈钢托、银汞、自凝塑料等［1］。虽然植入义齿不是头颈部CT检查的禁忌，但CT 扫描时口腔内致密义齿可产生高密度或高低密度相间的放射状、星芒状伪影，损失诊断信息，严重影响邻近结构的显示，干扰疾病的影像学诊断［2］。近年来研究发现，能谱成像技术（GSI）在去除金属伪影，提高图像质量、图像对比度及空间分辨力方面具有较高的优势［3］。因此，本研究拟探讨能谱CT在义齿植入患者头颈部CT 成像中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。
1 对象与方法
1.1 研究对象 纳入2021年3月—11月于淮南东方医院集团广济医院就诊的100 例口腔内义齿植入患者，均接受GSI扫描，按义齿种类分为镍铬合金组30例、烤瓷组30例、胶托+不锈钢托组40例。本研究经过医院医学伦理委员会批准备案［伦理号：（2021）医伦审第121-01号］，检查前均告知患者并签署知情同意书。
1.2 GSI 扫描及后处理技术 采用GE 能谱CT（Revolution 128排），能谱模式扫描。扫描参数：准直128×0.625 mm，电压80、140 kV 瞬间切换，管电流为自动毫安技术，层厚5.0 mm，间隔5.0 mm，螺距0.992∶1，旋转时间0.5 s/圈；影像重建为0.625 mm 层厚影像，扫描完成后把图像传至AW4.7 工作站，经过后处理，分别获得混合能量（QC）影像（QC组，140 kVp），70、80、90、100、110、120、130、140 keV 单能量影像（单能组）及单能量+多伪影去除系统（MARs）技术的影像（单能+MARs组）。
1.3 图像评估
1.3.1 主观评分 采用双盲法，由2名高年资放射科医师在同一窗宽（300 HU）、窗位（35 HU）下独立对各组影像质量进行主观评分。采用5 分制评分标准：5 分，解剖细节清晰，无明显金属伪影；4分，解剖细节较清楚，金属伪影增多；3分，大部分解剖结构较清楚，金属伪影明显但可以接受；2分，解剖结构不清楚，金属伪影非常明显；1分，解剖结果不清楚，金属伪影严重，不能满足诊断要求［4］。主观评分取均值，用Kappa检验观察者间一致性。
1.3.2 客观评价 采用AW4.7后处理工作站处理数据，分别对QC 影像、单能量影像及单能量+MARs 影像进行测量。所有数据测量均由同1名放射专业主治医师完成。所有影像的测量均采用横断面影像，在义齿周围伪影最多的层面和邻近无伪影的软组织区域划定2 个兴趣区（region of interest，ROI），见图1。ROI1选取在同层无伪影的头夹肌处；ROI2选取在口腔中部舌部软组织明暗相间伪影区，ROI 面积150～200 mm2，分别测量噪声（SD）、CT 平均值，并计算伪影指数（artifact index，AI），用SD 和AI 作为评价参数。采用"比较（compare）功能"保证各组影像ROI大小、形态、位置一致。利用以上各均值计算AI。
Fig.1 Schematic diagram of ROI selection图1 ROI的选择示意图
1.4 统计学方法 使用SPSS 25.0 软件进行数据分析，经Kolmogrov-Smirnov 检验2 组SD、AI 值及主观评分数据均不服从正态分布，采用M（P25，P75）表示。组间比较采用Wilcoxon、Kruskal Wallis 或Friedman 秩和检验。通过计算Kappa 系数评价2 位观察者之间对影像质量评估的一致性。P＜0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 影像质量的客观评价结果
2.1.1 镍铬合金组 随着管电压的增加，单能组及单能+MARs 组图像的SD 和AI 均呈降低趋势，且单能+MARs 组影像的SD 和AI 均低于同参数单能组（P＜0.05），见表1、图2。QC 组影像的SD 为87.32（73.27，196.03）HU，AI 为82.95（69.61，186.23）HU，90 keV及以上单能组影像SD和AI值低于QC组（均P＜0.05）。
Tab.1 Comparison of image noise and artifact index between different imaging parameters of the nichcr group表1 镍铬合金组义齿不同成像参数下影像噪声及伪影指数比较（n=30，HU）
Fig.2 Variation trend of image noise and artifact index between different imaging parameters in the nichcr alloy group图2 镍铬合金组不同成像参数影像噪声及伪影指数变化趋势图
2.1.2 烤瓷组 随着管电压的增加，单能组及单能+MARs 组图像的SD 和AI 均呈降低趋势，且单能+MARs 组影像的SD 和AI 均低于同参数单能组（P＜0.05），见表2、图3。QC 组影像的SD 为［60.22（50.53，135.19）HU］，AI 为［56.07（47.05，125.86）HU］，90 keV 及以上单能组影像SD 和AI 值低于QC组（均P＜0.05）。
Tab.2 Comparison of image noise and artifact index between porcelain dentures with different imaging parameters表2 烤瓷组义齿不同成像参数下影像噪声及伪影指数比较（n=30，HU）
Fig.3 Variation trend of image noise and artifact index of different imaging parameters in the porcelain teeth group图3 烤瓷牙组不同成像参数影像噪声及伪影指数变化趋势图
2.1.3 胶托+不锈钢托组 随着管电压的增加，单能组及单能+MARs 组图像的SD 和AI 均呈降低趋势，且单能+MARs组影像的SD和AI均低于同参数单能组（P＜0.05），见表3、图4。QC 组影像的SD 为［90.76（77.22，190.50）HU］，AI 为［82.06（69.36，171.97），90 keV 及以上单能组影像SD 和AI 值低于QC组（均P＜0.05）。
Tab.3 Comparison of image noise and artifact index between rubber and stainless steel bracket dentures with different imaging parameters表3 胶托+不锈钢托组义齿不同成像参数下影像噪声及伪影指数比较（n=40，HU）
Fig.4 Variation trend of image noise and artifact index of different imaging parameters in the rubber bracket+stainless steel bracket group图4 胶托+不锈钢托组不同成像参数影像噪声及伪影指数变化趋势图
2.1.4 3 种材质影像质量比较 镍铬合金组、烤瓷组、胶托+不锈钢托组在110 keV+MARs 时对比度最佳。三者比较（HSD=10.620、HAI=10.353，均P＜0.01），烤瓷组的SD 和AI 最小（P＜0.05），而镍铬合金组与胶托+不锈钢托组间差异无统计学意义（P＞0.05）。
2.2 影像质量的主观评价结果 2位医生主观评分一致性较高，镍铬合金组、烤瓷组及胶托+不锈钢托组义齿主观评分Kappa 系数分别为0.851、0.850、0.938。镍铬合金组、烤瓷组及胶托+不锈钢托组义齿单能量影像在90 keV 以上时评分均高于QC 影像评分［2.00（1.00，2.00）分、2.00（1.50，2.00）分、1.00（1.00，2.00）分］（均P＜0.05），同参数单能量+MARs较单能量影像得分高（均P＜0.05），且在110 keV+MARs 时得分最高（P＜0.05）。见表4。该参数条件下，3 组材质义齿相比（H主观评分=29.729，P＜0.01），烤瓷义齿主观评分高于其他两组（P＜0.05），烤瓷义齿金属伪影对影像质量的影响最小，见图5、6。
Tab.4 Comparison of subjective scores between three kinds of dentures with different energy parameters表4 不同能量参数下3种材质义齿的主观评分比较
Fig.5 Comparative effect of porcelain denture implantation under three different parameters图5 烤瓷义齿植入在3种不同参数条件下的对比效果
Fig.6 Comparison of the best imaging parameters(110 keV+MARs)between three kinds of dentures图6 3种材质义齿最佳成像参数（110 keV+MARs）影像比较
3 讨论
3.1 金属伪影产生的原因 CT扫描过程中，金属伪影的大小与金属材质的大小、形态、厚度及原子序数有关。由于金属物质相对于人体骨骼及软组织原子序数相差很大，穿过金属物质的X 线会发生急剧衰减，传统扫描方式CT球管产生的X线是具有一定频谱宽度的QC射线，即X线光子能量不一，QC射线穿过金属后造成“线束硬化”和“光子饥饿效应”，硬化效应导致CT 值的“漂移”，产生条纹状、放射状的明暗相间的伪影，影响金属植入物周围组织的观察［5］。
3.2 能谱CT成像原理 GE能谱CT球管能瞬时（＜0.5 ms）实现高低（80 kV、140 kV）双能切换，球管几乎在同时同向产生两种能量的X 线，再由高效探测器先后采集两种能量的X线所产生的数据。通过一次能谱扫描可以获得扫描部位常规的QC 影像［6］和单能量影像（40～140 keV）［7］。单能量影像可以减少硬化伪影的产生，改善影像质量。CT能谱成像根据X线在物质中的衰减系数生成相应的影像。该技术能够进行高能量与低能量的数据采集，即采用原始数据投影的模式对2组数据进行重建，解析出高keV的影像，间接提高了X线的穿透力，从而达到减少线束硬化伪影的目的［8］。新一代宽体宝石探测器能谱CT 单能量+MARs 技术将“光子饥饿”现象进行数据处理［9］，对金属植入物及其周围组织提供准确的投射数据，在重建过程中采取动态能量变化非线性模型，将硬化效应及“光子饥饿效应”有效地消除或降低，进一步提高影像质量［10］。
3.3 CT图像噪声的影响因素 CT图像噪声大小与X 线剂量、管电压、扫描层厚、探测器灵敏度及重建算法等有关。就本实验而言，不同成像方法对SD的影响主要是单能量X 线降低了“射线硬化”及MARs技术对“光子饥饿效应”进行了有效补偿。本研究对100 例义齿植入的患者进行研究发现，单能谱110 keV+MARs影像测得口腔中部舌部软组织明暗相间伪影区SD及AI明显低于单能110 keV影像及QC影像的测量值，表明单能110 keV+MARs 影像能够明显改善口腔中舌部软组织明暗相间伪影区伪影的SD，减小伪影对邻近软组织CT值的干扰。
通过对原始数据重建可以得到QC 影像及40～140 keV任意能级的单能量影像，若对全部能级逐一分析数据量过于庞大，因此本研究参考多篇相关去金属伪影文献［11-13］，选取70～140 keV单能量及单能量+MARs，每间隔10 keV 进行影像分析，确定去除义齿伪影效果最佳的单能谱影像能级为110 keV+MARs。传统研究认为，单能量+MARs 技术只对脊柱内固定钉棒、人工股骨头等大金属植入物去金属伪影效果较好。Kidoh等［14］认为，运用投影运算得到的去伪影图像一般都会产生新的类型的伪影（如假体边缘锯齿状伪影）。但是本研究中的MARs 影像并没有新产生的伪影，可能是由于新一代MARs 运算能够更精确地分割金属假体，反复纠正义齿边缘没有金属的数据，并且有效去除金属伪影［15］。
通过对客观测量数据及主观评分分析，本研究认为新一代宽体宝石探测器能谱CT 单能量110 keV+MARs 影像能够有效减少义齿伪影，提高影像质量，与魏一娟等［16］研究一致。
本研究特别观察了不同材质的义齿伪影及噪声，结果表明烤瓷义齿在CT 扫描中伪影和噪声最小。各组义齿主观评分中在110 keV+MARs 条件下最高，烤瓷、镍铬合金及胶托+不锈钢托义齿分别为5.0、4.0、4.0分，其中烤瓷义齿的SD和AI最小。
3.4 本研究的不足之处 本研究未对切牙、尖牙、磨牙等不同形状、不同部位的义齿及单颗与多颗义齿伪影进行区分研究，或许不同形状、不同位置、单颗与多颗义齿对影像质量及结果会有一定的影响。
综上所述，能谱CT单能量影像能够减少义齿伪影，在单能谱110 keV+MARs 条件下义齿周围伪影最少，软组织效果最佳，影像质量最好，主观评分最高；能谱CT对烤瓷材质的义齿去除伪影效果最佳。
