天津医药 ›› 2023, Vol. 51 ›› Issue (6): 642-647.doi: 10.11958/20221330
甘露1,2(
), 刘基2, 袁晨2, 王玉恩2, 黎薛明2, 杨诗明2, 刘斌1,△
收稿日期:2022-09-08
修回日期:2023-03-03
出版日期:2023-06-15
发布日期:2023-06-20
通讯作者:
△E-mail：作者简介:甘露（1984），女，医师，主要从事能谱CT技术方面研究。E-mail：
GAN Lu1,2(), LIU Ji2, YUAN Chen2, WANG Yuen2, LI Xueming2, YANG Shiming2, LIU Bin1,△
Received:2022-09-08
Revised:2023-03-03
Published:2023-06-15
Online:2023-06-20
Contact:
△E-mail：甘露, 刘基, 袁晨, 王玉恩, 黎薛明, 杨诗明, 刘斌. 能谱CT结合MARs技术对不同材质义齿伪影去除的临床价值[J]. 天津医药, 2023, 51(6): 642-647.
GAN Lu, LIU Ji, YUAN Chen, WANG Yuen, LI Xueming, YANG Shiming, LIU Bin. Clinical value of energy spectrum CT combined with MARs technique for artifact removal of dentures of different materials[J]. Tianjin Medical Journal, 2023, 51(6): 642-647.
摘要：
目的 研究能谱CT单能量成像及单能量+多伪影去除系统（MARs）去除义齿周围伪影的临床价值，并比较不同材质义齿对影像质量的影响。方法 纳入100例有义齿植入的患者，义齿种类包括镍铬合金（30例）、烤瓷（30例）、胶托+不锈钢托（40例）。在相同CT扫描参数条件下进行能谱成像技术（GSI）扫描，获得混合能量（QC）影像、70~140 keV的单能量影像及单能量+MARs影像。在每例患者义齿伪影最严重层面和邻近无伪影的软组织区域划定2个感兴趣区（ROI）：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（AI），以SD和AI作为客观评价参数。由2名高年资放射科医师对各组影像质量进行主观评分。结果 镍铬合金、烤瓷、胶托+不锈钢托3种材质义齿邻近组织的SD、AI随着管电压的增加而降低，在90 keV及以上时明显低于QC影像；单能量+MARs影像的SD和AI均明显低于同参数单能量影像；随着管电压的增加，口腔软组织的对比度明显降低，在110 keV+MARs时对比度最佳，主观评分最高。镍铬合金、烤瓷、胶托+不锈钢托3种材质义齿最佳成像参数比较，烤瓷的SD和AI最小。结论 能谱扫描联合MARs技术能有效减少镍铬合金、烤瓷、胶托+不锈钢托的金属伪影，可作为去除口腔修复体伪影的有效方法。
中图分类号:
图1 ROI的选择示意图 A：QC图像，义齿周边高密度硬化伪影及小片低密度暗区；B：单能谱110 keV+MARs图像，义齿周边无明显金属伪影，邻近软组织成像清晰；ROI1：同层面后颈部头夹肌的CT值、SD值；ROI2：受义齿干扰的口腔中舌部软组织明暗相间伪影区的CT值、SD值；窗宽300 HU、窗位35 HU。
Fig.1 Schematic diagram of ROI selection
| 成像参数 | SD | AI | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 单能组 | 单能+MARs组 | Z | 单能组 | 单能+MARs组 | Z | |
| 70 keV | 141.61（111.79，239.71） | 67.81（36.86，86.85） | 4.782＊＊ | 134.53（106.20，227.73） | 64.42（35.02，82.50） | 4.782＊＊ |
| 80 keV | 91.64（75.65，199.00） | 52.46（29.01，71.35） | 4.782＊＊ | 87.06（71.87，189.057） | 49.84（27.56，67.78） | 4.782＊＊ |
| 90 keV | 60.61（52.50，176.52） | 43.03（22.11，58.33） | 4.782＊＊ | 57.58（49.87，167.69） | 40.88（21.01，55.41） | 4.782＊＊ |
| 100 keV | 51.66（39.32，162.03） | 38.11（19.81，54.23） | 4.782＊＊ | 49.08（37.35，153.93） | 36.20（18.82，51.52） | 4.782＊＊ |
| 110 keV | 46.64（29.51，152.62） | 32.34（17.65，48.31） | 4.782＊＊ | 44.31（28.03，144.99） | 30.73（16.77，45.89） | 4.782＊＊ |
| 120 keV | 41.82（27.14，146.03） | 28.43（16.54，44.17） | 4.783＊＊ | 39.73（25.79，138.729） | 27.01（15.71，41.95） | 4.782＊＊ |
| 130 keV | 37.39（26.64，141.62） | 25.46（16.03，41.073） | 4.721＊＊ | 35.53（25.31，134.54） | 24.19（15.23，39.02） | 4.721＊＊ |
| 140 keV | 34.79（27.15，138.15） | 23.38（15.82，38.65） | 4.720＊＊ | 33.05（25.79，131.25） | 22.21（15.02，36.72） | 4.720＊＊ |
| χ2 | 195.011＊＊ | 208.233＊＊ | 195.011＊＊ | 208.233＊＊ | ||
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）
Tab.1 Comparison of image noise and artifact index between different imaging parameters of the nichcr group
| 成像参数 | SD | AI | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 单能组 | 单能+MARs组 | Z | 单能组 | 单能+MARs组 | Z | |
| 70 keV | 141.61（111.79，239.71） | 67.81（36.86，86.85） | 4.782＊＊ | 134.53（106.20，227.73） | 64.42（35.02，82.50） | 4.782＊＊ |
| 80 keV | 91.64（75.65，199.00） | 52.46（29.01，71.35） | 4.782＊＊ | 87.06（71.87，189.057） | 49.84（27.56，67.78） | 4.782＊＊ |
| 90 keV | 60.61（52.50，176.52） | 43.03（22.11，58.33） | 4.782＊＊ | 57.58（49.87，167.69） | 40.88（21.01，55.41） | 4.782＊＊ |
| 100 keV | 51.66（39.32，162.03） | 38.11（19.81，54.23） | 4.782＊＊ | 49.08（37.35，153.93） | 36.20（18.82，51.52） | 4.782＊＊ |
| 110 keV | 46.64（29.51，152.62） | 32.34（17.65，48.31） | 4.782＊＊ | 44.31（28.03，144.99） | 30.73（16.77，45.89） | 4.782＊＊ |
| 120 keV | 41.82（27.14，146.03） | 28.43（16.54，44.17） | 4.783＊＊ | 39.73（25.79，138.729） | 27.01（15.71，41.95） | 4.782＊＊ |
| 130 keV | 37.39（26.64，141.62） | 25.46（16.03，41.073） | 4.721＊＊ | 35.53（25.31，134.54） | 24.19（15.23，39.02） | 4.721＊＊ |
| 140 keV | 34.79（27.15，138.15） | 23.38（15.82，38.65） | 4.720＊＊ | 33.05（25.79，131.25） | 22.21（15.02，36.72） | 4.720＊＊ |
| χ2 | 195.011＊＊ | 208.233＊＊ | 195.011＊＊ | 208.233＊＊ | ||
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
Fig.2 Variation trend of image noise and artifact index between different imaging parameters in the nichcr alloy group
| 成像参数 | SD | AI | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 单能组 | 单能+MARs组 | Z | 单能组 | 单能+MARs组 | Z | |
| 70 keV | 101.15（79.85，171.22） | 50.23（27.31，64.33） | 4.782＊＊ | 96.10（75.86，162.66） | 47.72（25.94，61.12） | 4.782＊＊ |
| 80 keV | 65.46（54.04，142.15） | 38.86（21.4，52.85） | 4.782＊＊ | 62.19（51.34，135.044） | 36.92（20.42，50.21） | 4.782＊＊ |
| 90 keV | 43.29（37.50，126.09） | 31.88（16.39，43.21） | 4.782＊＊ | 41.13（35.63，119.78） | 30.29（15.56，41.04） | 4.782＊＊ |
| 100 keV | 36.90（28.09，115.74） | 26.28（13.66，37.40） | 4.782＊＊ | 35.06（26.69，109.95） | 24.97（12.99，35.53） | 4.782＊＊ |
| 110 keV | 33.32（21.08，109.02） | 22.31（12.17，33.31） | 4.782＊＊ | 31.65（20.03，103.57） | 21.19（11.57，31.65） | 4.782＊＊ |
| 120 keV | 29.87（19.39，104.31） | 19.61（11.41，30.46） | 4.782＊＊ | 28.38（18.42，99.09） | 18.63（10.84，28.94） | 4.782＊＊ |
| 130 keV | 26.71（19.03，101.16） | 17.56（11.06，28.33） | 4.782＊＊ | 25.38（18.08，96.10） | 16.68（10.51，26.91） | 4.782＊＊ |
| 140 keV | 24.85（19.39，98.68） | 16.12（10.91，26.65） | 4.782＊＊ | 23.60（18.42，93.75） | 15.32（10.36，25.32） | 4.782＊＊ |
| χ2 | 195.011＊＊ | 205.911＊＊ | 195.011＊＊ | 204.811＊＊ | ||
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）
Tab.2 Comparison of image noise and artifact index between porcelain dentures with different imaging parameters
| 成像参数 | SD | AI | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 单能组 | 单能+MARs组 | Z | 单能组 | 单能+MARs组 | Z | |
| 70 keV | 101.15（79.85，171.22） | 50.23（27.31，64.33） | 4.782＊＊ | 96.10（75.86，162.66） | 47.72（25.94，61.12） | 4.782＊＊ |
| 80 keV | 65.46（54.04，142.15） | 38.86（21.4，52.85） | 4.782＊＊ | 62.19（51.34，135.044） | 36.92（20.42，50.21） | 4.782＊＊ |
| 90 keV | 43.29（37.50，126.09） | 31.88（16.39，43.21） | 4.782＊＊ | 41.13（35.63，119.78） | 30.29（15.56，41.04） | 4.782＊＊ |
| 100 keV | 36.90（28.09，115.74） | 26.28（13.66，37.40） | 4.782＊＊ | 35.06（26.69，109.95） | 24.97（12.99，35.53） | 4.782＊＊ |
| 110 keV | 33.32（21.08，109.02） | 22.31（12.17，33.31） | 4.782＊＊ | 31.65（20.03，103.57） | 21.19（11.57，31.65） | 4.782＊＊ |
| 120 keV | 29.87（19.39，104.31） | 19.61（11.41，30.46） | 4.782＊＊ | 28.38（18.42，99.09） | 18.63（10.84，28.94） | 4.782＊＊ |
| 130 keV | 26.71（19.03，101.16） | 17.56（11.06，28.33） | 4.782＊＊ | 25.38（18.08，96.10） | 16.68（10.51，26.91） | 4.782＊＊ |
| 140 keV | 24.85（19.39，98.68） | 16.12（10.91，26.65） | 4.782＊＊ | 23.60（18.42，93.75） | 15.32（10.36，25.32） | 4.782＊＊ |
| χ2 | 195.011＊＊ | 205.911＊＊ | 195.011＊＊ | 204.811＊＊ | ||
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
Fig.3 Variation trend of image noise and artifact index of different imaging parameters in the porcelain teeth group
| 成像参数 | SD | AI | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 单能组 | 单能+MARs | Z | 单能组 | 单能+MARs | Z | |
| 70 keV | 144.40（102.23，229.82） | 62.61（38.31，88.50） | 5.511＊＊ | 134.39（94.54，213.88） | 58.03（35.56，82.35） | 5.511＊＊ |
| 80 keV | 93.85（75.46，189.39） | 51.63（30.15，71.78） | 5.511＊＊ | 87.34（69.76，175.89） | 47.83（27.99，66.81） | 5.511＊＊ |
| 90 keV | 62.58（51.24，165.26） | 43.56（23.28，58.72） | 5.511＊＊ | 58.10（47.37，153.53） | 40.36（21.47，54.65） | 5.511＊＊ |
| 100 keV | 50.97（38.79，150.18） | 39.25（20.59，52.98） | 5.511＊＊ | 46.79（35.52，138.21） | 36.43（19.11，49.30） | 5.511＊＊ |
| 110 keV | 43.18（30.24，138.63） | 33.31（18.31，47.26） | 5.511＊＊ | 39.65（27.70，127.61） | 31.10（16.92，43.98） | 5.511＊＊ |
| 120 keV | 38.80（27.17，112.54） | 29.28（17.12，45.32） | 5.511＊＊ | 35.61（25.05，103.58） | 27.2450（15.83，40.31） | 5.511＊＊ |
| 130 keV | 35.04（26.94，90.73） | 26.22（16.66，40.39） | 5.431＊＊ | 32.15（24.83，83.50） | 24.41（15.470，37.59） | 5.430＊＊ |
| 140 keV | 33.48（26.89，88.88） | 24.08（16.38，38.13） | 5.430＊＊ | 30.58（25.65，82.03） | 22.41（15.24，35.48） | 5.430＊＊ |
| χ2 | 265.367＊＊ | 277.925＊＊ | 258.300＊＊ | 279.075＊＊ | ||
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）
Tab.3 Comparison of image noise and artifact index between rubber and stainless steel bracket dentures with different imaging parameters
| 成像参数 | SD | AI | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 单能组 | 单能+MARs | Z | 单能组 | 单能+MARs | Z | |
| 70 keV | 144.40（102.23，229.82） | 62.61（38.31，88.50） | 5.511＊＊ | 134.39（94.54，213.88） | 58.03（35.56，82.35） | 5.511＊＊ |
| 80 keV | 93.85（75.46，189.39） | 51.63（30.15，71.78） | 5.511＊＊ | 87.34（69.76，175.89） | 47.83（27.99，66.81） | 5.511＊＊ |
| 90 keV | 62.58（51.24，165.26） | 43.56（23.28，58.72） | 5.511＊＊ | 58.10（47.37，153.53） | 40.36（21.47，54.65） | 5.511＊＊ |
| 100 keV | 50.97（38.79，150.18） | 39.25（20.59，52.98） | 5.511＊＊ | 46.79（35.52，138.21） | 36.43（19.11，49.30） | 5.511＊＊ |
| 110 keV | 43.18（30.24，138.63） | 33.31（18.31，47.26） | 5.511＊＊ | 39.65（27.70，127.61） | 31.10（16.92，43.98） | 5.511＊＊ |
| 120 keV | 38.80（27.17，112.54） | 29.28（17.12，45.32） | 5.511＊＊ | 35.61（25.05，103.58） | 27.2450（15.83，40.31） | 5.511＊＊ |
| 130 keV | 35.04（26.94，90.73） | 26.22（16.66，40.39） | 5.431＊＊ | 32.15（24.83，83.50） | 24.41（15.470，37.59） | 5.430＊＊ |
| 140 keV | 33.48（26.89，88.88） | 24.08（16.38，38.13） | 5.430＊＊ | 30.58（25.65，82.03） | 22.41（15.24，35.48） | 5.430＊＊ |
| χ2 | 265.367＊＊ | 277.925＊＊ | 258.300＊＊ | 279.075＊＊ | ||
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
Fig.4 Variation trend of image noise and artifact index of different imaging parameters in the rubber bracket + stainless steel bracket group
| 成像参数 | 镍铬合金组（n=30） | ||
|---|---|---|---|
| 单能组 | 单能+MARs组 | Z | |
| 70 keV | 1.00（1.00，1.00） | 2.50（2.00，3.00） | 4.861＊＊ |
| 80 keV | 1.00（1.00，1.13） | 2.75（2.00，3.00） | 4.903＊＊ |
| 90 keV | 2.00（2.00，3.00） | 3.00（3.00，3.63） | 4.588＊＊ |
| 100 keV | 3.00（2.00，3.00） | 3.00（3.00，3.63） | 4.091＊＊ |
| 110 keV | 3.00（2.00，3.00） | 4.00（3.00，4.00） | 5.150＊＊ |
| 120 keV | 3.00（2.00，3.00） | 3.75（3.00，4.00） | 4.893＊＊ |
| 130 keV | 3.00（3.00，3.00） | 3.00（3.00，4.00） | 2.008＊ |
| 140 keV | 3.00（2.50，3.00） | 3.00（3.00，4.00） | 3.017＊＊ |
| χ2 | 177.093＊＊ | 154.020＊＊ | |
| 成像参数 | 烤瓷组（n=30） | ||
| 单能组 | 单能+MARs组 | Z | |
| 70 keV | 1.50（1.00，2.00） | 3.00（2.00，4.00） | 4.879＊＊ |
| 80 keV | 1.75（1.00，2.00） | 3.00（2.00，4.00） | 4.880＊＊ |
| 90 keV | 2.00（2.00，3.00） | 3.25（2.00，4.00） | 4.520＊＊ |
| 100 keV | 2.75（2.00，3.00） | 3.50（2.50，4.00） | 4.490＊＊ |
| 110 keV | 3.00（2.00，3.00） | 5.00（4.00，5.00） | 5.062＊＊ |
| 120 keV | 3.00（2.00，3.13） | 4.00（3.50，4.00） | 5.010＊＊ |
| 130 keV | 3.75（2.88，4.00） | 4.00（3.50，4.00） | 3.578＊＊ |
| 140 keV | 3.00（3.00，4.00） | 3.00（3.00，4.00） | 2.598＊＊ |
| χ2 | 183.634＊＊ | 155.189＊＊ | |
| 成像参数 | 胶托+不锈钢托组（n=40） | ||
| 单能组 | 单能+MARs组 | Z | |
| 70 keV | 1.00（1.00，1.00） | 2.00（2.00，3.00） | 5.646＊＊ |
| 80 keV | 1.00（1.00，1.00） | 2.00（2.00，3.00） | 5.734＊＊ |
| 90 keV | 2.00（1.50，3.00） | 3.00（3.00，3.00） | 5.351＊＊ |
| 100 keV | 2.00（1.50，3.00） | 3.00（3.00，3.00） | 4.941＊＊ |
| 110 keV | 2.00（2.00，3.00） | 4.00（3.00，4.00） | 5.786＊＊ |
| 120 keV | 2.00（2.00，3.00） | 3.00（3.00，4.00） | 5.746＊＊ |
| 130 keV | 3.00（3.00，3.00） | 3.00（3.00，3.38） | 2.008＊ |
| 140 keV | 3.00（3.00，3.00） | 3.00（3.00，3.00） | 3.017＊＊ |
| χ2 | 238.454＊＊ | 215.823＊＊ | |
表4 不同能量参数下3种材质义齿的主观评分比较
Tab.4 Comparison of subjective scores between three kinds of dentures with different energy parameters
| 成像参数 | 镍铬合金组（n=30） | ||
|---|---|---|---|
| 单能组 | 单能+MARs组 | Z | |
| 70 keV | 1.00（1.00，1.00） | 2.50（2.00，3.00） | 4.861＊＊ |
| 80 keV | 1.00（1.00，1.13） | 2.75（2.00，3.00） | 4.903＊＊ |
| 90 keV | 2.00（2.00，3.00） | 3.00（3.00，3.63） | 4.588＊＊ |
| 100 keV | 3.00（2.00，3.00） | 3.00（3.00，3.63） | 4.091＊＊ |
| 110 keV | 3.00（2.00，3.00） | 4.00（3.00，4.00） | 5.150＊＊ |
| 120 keV | 3.00（2.00，3.00） | 3.75（3.00，4.00） | 4.893＊＊ |
| 130 keV | 3.00（3.00，3.00） | 3.00（3.00，4.00） | 2.008＊ |
| 140 keV | 3.00（2.50，3.00） | 3.00（3.00，4.00） | 3.017＊＊ |
| χ2 | 177.093＊＊ | 154.020＊＊ | |
| 成像参数 | 烤瓷组（n=30） | ||
| 单能组 | 单能+MARs组 | Z | |
| 70 keV | 1.50（1.00，2.00） | 3.00（2.00，4.00） | 4.879＊＊ |
| 80 keV | 1.75（1.00，2.00） | 3.00（2.00，4.00） | 4.880＊＊ |
| 90 keV | 2.00（2.00，3.00） | 3.25（2.00，4.00） | 4.520＊＊ |
| 100 keV | 2.75（2.00，3.00） | 3.50（2.50，4.00） | 4.490＊＊ |
| 110 keV | 3.00（2.00，3.00） | 5.00（4.00，5.00） | 5.062＊＊ |
| 120 keV | 3.00（2.00，3.13） | 4.00（3.50，4.00） | 5.010＊＊ |
| 130 keV | 3.75（2.88，4.00） | 4.00（3.50，4.00） | 3.578＊＊ |
| 140 keV | 3.00（3.00，4.00） | 3.00（3.00，4.00） | 2.598＊＊ |
| χ2 | 183.634＊＊ | 155.189＊＊ | |
| 成像参数 | 胶托+不锈钢托组（n=40） | ||
| 单能组 | 单能+MARs组 | Z | |
| 70 keV | 1.00（1.00，1.00） | 2.00（2.00，3.00） | 5.646＊＊ |
| 80 keV | 1.00（1.00，1.00） | 2.00（2.00，3.00） | 5.734＊＊ |
| 90 keV | 2.00（1.50，3.00） | 3.00（3.00，3.00） | 5.351＊＊ |
| 100 keV | 2.00（1.50，3.00） | 3.00（3.00，3.00） | 4.941＊＊ |
| 110 keV | 2.00（2.00，3.00） | 4.00（3.00，4.00） | 5.786＊＊ |
| 120 keV | 2.00（2.00，3.00） | 3.00（3.00，4.00） | 5.746＊＊ |
| 130 keV | 3.00（3.00，3.00） | 3.00（3.00，3.38） | 2.008＊ |
| 140 keV | 3.00（3.00，3.00） | 3.00（3.00，3.00） | 3.017＊＊ |
| χ2 | 238.454＊＊ | 215.823＊＊ | |
图5 烤瓷义齿植入在3种不同参数条件下的对比效果 A：QC图像，义齿周围大量条片状明暗相间高密度硬化伪影及低密度暗区；B：单能谱110 keV影像，义齿周围金属伪影较QC减少；C：110 keV+MARs影像；主观评分分别为2.5分、3.0分、4.5分。
Fig.5 Comparative effect of porcelain denture implantation under three different parameters
图6 3种材质义齿最佳成像参数（110 keV+MARs）影像比较 A、B、C分别为110 keV+MARs烤瓷义齿、镍铬合金义齿及胶托-不锈钢托义齿影像；主观评分分别为5.0分、4.5分、4.5分。
Fig.6 Comparison of the best imaging parameters (110 keV+MARs) between three kinds of dentures
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