ISSN 1004-4140
CN 11-3017/P

低管电压结合AIIR抑制髋关节假体CT伪影的效果研究

胡永志, 武鹏飞, 曹达, 王彬彬, 唐玉霞, 王守巨, 王传兵

胡永志, 武鹏飞, 曹达, 等. 低管电压结合AIIR抑制髋关节假体CT伪影的效果研究[J]. CT理论与应用研究(中英文), 2025, 34(3): 377-384. DOI: 10.15953/j.ctta.2024.334.
引用本文: 胡永志, 武鹏飞, 曹达, 等. 低管电压结合AIIR抑制髋关节假体CT伪影的效果研究[J]. CT理论与应用研究(中英文), 2025, 34(3): 377-384. DOI: 10.15953/j.ctta.2024.334.
HU Y Z, WU P F, CAO D, et al. Elucidation of the Efficacy of Low Tube Voltage Combined with AIIR in Suppressing Hip Prosthesis CT Artifacts[J]. CT Theory and Applications, 2025, 34(3): 377-384. DOI: 10.15953/j.ctta.2024.334. (in Chinese).
Citation: HU Y Z, WU P F, CAO D, et al. Elucidation of the Efficacy of Low Tube Voltage Combined with AIIR in Suppressing Hip Prosthesis CT Artifacts[J]. CT Theory and Applications, 2025, 34(3): 377-384. DOI: 10.15953/j.ctta.2024.334. (in Chinese).

低管电压结合AIIR抑制髋关节假体CT伪影的效果研究

基金项目: 江苏省人民医院高层次人才培育计划(第一期)(CZ0121002010039)。
详细信息
    作者简介:

    胡永志,男,主管技师,主要研究方向为医学影像技术,E-mail:liangzi99819981@163.com

    通讯作者:

    王传兵✉,男,主任技师,主要研究方向为医学影像技术及图像处理,E-mail:wangchuanb_csr@163.com

  • 中图分类号: R 814.2;TP 391;R 144.1

Elucidation of the Efficacy of Low Tube Voltage Combined with AIIR in Suppressing Hip Prosthesis CT Artifacts

  • 摘要:

    目的:探讨低管电压结合人工智能迭代重建(AIIR)在髋关节术后盆腔CT检查中抑制金属伪影的效果。方法:回顾性收集46例在我院接受盆腔CT扫描的髋关节置换患者数据,分为筛查组(80 kVp)和临床组(120 kVp),分别进行常规重建、1~5级AIIR的重建;对图像“蜡像感”和整体质量进行主观评分;勾画ROI并计算ΔCT肌肉、ΔCT脂肪、SD伪影、SD背景、MAI和CNR;对主观和客观指标先进行组内两两对比,再将筛查组最优重建方法与临床组所有重建方法进行对比,并比较其容积CT剂量指数。结果:随着AIIR等级提升,图像整体质量评分提升(均优于常规重建),“蜡像感”降低(AIIR 5级与常规重建差异无统计学意义)。随着AIIR等级提升,筛查组和临床组图像噪声呈上升趋势,CNR呈下降趋势,筛查组MAI呈上升趋势,临床组MAI差异无统计学意义,但均优于常规重建。AIIR等级间ΔCT肌肉、ΔCT脂肪差异无统计学意义,但AIIR使筛查组的该差值明显降低。筛查组容积CT剂量指数明显低于临床组。筛查组最优的AIIR 5级与临床组各重建相比,ΔCT肌肉、ΔCT脂肪差异无统计学意义,其他客观指标均有差异;主观评分与临床组AIIR 5级差异无统计学意义,且都优于其他重建。结论:在髋关节置换术后患者盆腔CT中,5级是最优的AIIR等级,能显著抑制噪声和金属伪影并提升CNR;80 kVp结合5级AIIR,能在辐射剂量低于120 kVp的同时,使图像主观质量达到120 kVp水平。

    Abstract:

    Objective: To investigate the efficacy of low tube voltage combined with artificial intelligence iterative reconstruction (AIIR) in suppressing metal artifacts during pelvic CT scans after hip arthroplasty. Methods: Data from 46 patients with hip replacements who underwent pelvic CT scans at our hospital were retrospectively collected and divided into a screening group (80 kVp) and a clinical group (120 kVp). Conventional reconstruction and AIIR reconstructions at levels 1~5 were performed. Subjective scoring of “wax-like” appearance and overall image quality was conducted. Regions of interest (ROI) were drawn to calculate ΔCT of muscle, ΔCT of fat, SD of artifacts, SD of background, MAI, and CNR. Pairwise comparisons were made within each group, and the optimal reconstruction method within the screening group was compared with all methods applied in the clinical group. Volume CT dose indices were also compared. Results: As the AIIR level increased, the overall image quality score improved (better than conventional reconstruction), and the “wax-like” appearance decreased (no significant difference between AIIR level 5 and conventional reconstruction). With increasing AIIR level, image noise displayed an upward trend in both the screening and clinical groups, while CNR decreased. MAI increased in the screening group, but no significant difference was observed in the clinical group. However, both groups performed better than that obtained from conventional reconstruction. No significant differences were found in ΔCT of muscle and ΔCT of fat between AIIR levels, but AIIR significantly reduced these values in the screening group. The volume CT dose index of the screening group is significantly lower than that of the clinical group. There was no significant difference in ΔCT of muscle or fat between optimal AIIR level 5 in the screening group and all reconstructions in the clinical group, but other objective indicators showed differences. Subjective scores showed no significant difference between the clinical group and AIIR level 5, and all were better than other reconstructions. Conclusion: In pelvic CT scans of patients after hip arthroplasty, AIIR level 5 is the optimal level, and can significantly suppress noise and metal artifacts and improve CNR. Combining 80 kVp with AIIR level 5 reduces the radiation dose below that required with 120 kVp, while maintaining comparable subjective image quality.

  • 髋关节置换术广泛用于治疗严重的髋关节疾病[1-2],如骨性关节炎、股骨头坏死、类风湿性关节炎等。然而,髋关节假体通常由金属制成,这在盆腔CT扫描时会产生金属伪影,严重影响图像质量。金属伪影主要表现为条纹状伪影和射线硬化伪影,这些伪影会遮挡或扭曲关键解剖结构,影响病变评估和治疗决策[3-4]。通常,通过提高管电压、应用能谱成像或进行软件处理等方法,可有效减轻CT金属伪影的影响,然而,提高管电压和使用能谱成像可能会导致辐射剂量的增加。传统的图像处理技术(如滤波和插值)对伪影的抑制效果有限[5]

    迭代重建技术则通过模拟CT扫描过程中的物理特性,利用数学模型反复迭代修正图像,从而在图像质量和噪声抑制方面取得显著提升。人工智能迭代重建(artificial intelligence iterative reconstruction,AIIR)算法结合了人工智能与迭代重建的优点,能够进一步降低图像噪声,提高图像清晰度。以往研究[6-7]多为探讨AIIR降低图像噪声方面的价值,应用于抑制金属伪影的文献较少。

    本研究旨在探讨AIIR在筛查患者与临床患者髋关节术后盆腔CT检查中减少金属伪影的效果,比较不同AIIR等级的表现,以期为临床提供更低剂量、高质量的影像支持。

    回顾性收集2022年9月至2024年12月在我院接受腹部或盆腔CT检查的患者。入组标准:①扫描范围涵盖盆腔;②患者有髋关节置换史。排除标准:图像中存在运动伪影,影响测量。最终入组46例,其中筛查组34例(均为80 kVp扫描),临床组12例(均为120 kVp扫描)。

    本研究已通过医院伦理委员会审核(批件号2023-SR-782)。

    所有患者使用uCT960+(上海联影)CT扫描仪检查,体位为头先进仰卧位,对扫描范围外的敏感器官进行防护。进行定位扫描后进行螺旋CT扫描,扫描范围覆盖盆腔。

    扫描参数:筛查组管电压80 kVp,临床组管电压120 kVp,管电流根据剂量等级2自动调节,球管旋转周期0.5 s,螺距0.9938

    将原始数据导入探索者平台(ulnnovation-CT R001,上海联影)进行重建。重建方式:①常规滤波反投影(filtered back projection,FBP)重建;②AIIR重建,使用AIIR 1~5级进行重建。

    使用B_SOFT_B重建核,层厚和层间距均为1 mm,软组织窗(窗宽400 HU,窗位40 HU)。每组共获得6组图像数据。

    图像质量评价分为主观评价和客观评价。

    主观评价由两名具有5年以上经验的诊断医师,采用盲法随机评分6组图像。若评分不一致,双方商讨得出最终评分。主观评价包括:

    (1)图像整体质量评分。使用5分法评分[8],主要考虑伪影程度和盆腔器官潜在病变的诊断能力。评分标准:1分表示大量伪影且影响诊断;5分表示无伪影或几乎无伪影,诊断不受影响;

    (2)图像“蜡像感”评分[9]。使用5分法评分CT图像的“蜡像感”,该现象常见于高迭代次数的重建图像,特点是图像看起来更平滑、噪点更少,但丢失了精细细节和空间分辨率,使其看起来有点像蜡像模型。评分标准:1分表示“蜡像感”很严重,图像模糊;5分表示图像“蜡像感”很弱,图像清晰。

    客观评价由一位放射科医师进行,勾画5个类圆形感兴趣区(regions of interest,ROI)(图1):①盆腔伪影最严重层面的盆腔中心区域;②同层面受伪影影响的肌肉组织;③同层面受伪影影响的皮下脂肪;④未受伪影影响层面的肌肉;⑤未受伪影影响层面的皮下脂肪。

    图  1  ROI勾画示意图
    注:(a)和(b)分别为筛查组盆腔CT常规重建图像的伪影最重层面、不受伪影影响层面的ROI勾画示意图。
    Figure  1.  Schematic diagram of ROI delineation

    在常规重建图像上勾画并复制到其他图像中,记录所有ROI的CT值和标准差(standard deviation,SD),计算以下参数。

    (1)CT值差异(ΔCT):分别计算受伪影影响的肌肉和脂肪与未受伪影影响层面的差值(ΔCT肌肉、ΔCT脂肪),以衡量金属伪影对CT值的影响程度。差值越大,影响越大[10]

    (2)图像噪声(以标准差SD表示):计算受伪影影响层面和未受伪影影响层面的SD值,用以反映噪声水平,分别记为SD伪影 和SD背景。SD值越大,噪声越大。计算公式:

    $$ \mathrm{SD}_{ \mathrm{伪影}} \mathrm{=AVERAGE}\Big({\mathrm{SD}}_{ \mathrm{伪影中心区}} \mathrm{,SD}_{ \mathrm{伪影肌肉}} \mathrm{,SD}_{ \mathrm{伪影脂肪}} \Big)\text{,} $$ (1)
    $$ \mathrm{SD}_{ \mathrm{背景}} \mathrm{=AVERAGE}\Big({\mathrm{SD}}_{ \mathrm{背景肌肉}} \mathrm{,SD}_{ \mathrm{背景脂肪}} \Big)。 $$ (2)

    (3)金属伪影指数(metal artifact index,MAI):计算图像中的金属伪影含量,MAI值越小,伪影去除越好。计算公式:

    $$ \mathrm{MAI}=\left({\mathrm{SD}}_{ \mathrm{伪影}}^{ \mathrm{2}} -{{\mathrm{SD}}}_{ \mathrm{背景}}^{ \mathrm{2}} \right)^{ \tfrac{1}{2}} \mathrm{。} $$ (3)

    (4)对比噪声比(contrast-to-noise ratio,CNR):计算受伪影影响的层面盆腔中心区域和同层面受伪影影响的肌肉的平均CNR值。CNR越大,图像质量越高。计算公式:

    $$\begin{aligned} &\qquad\qquad\quad\qquad\qquad \mathrm{CNR} =\\ & \frac{\Big({\mathrm{AVERAGE}}\Big({\mathrm{CT}}_{ \mathrm{伪影中心区}} \mathrm{,CT}_{ \mathrm{伪影肌肉}} \Big)-{\mathrm{CT}}_{ \mathrm{背景脂肪}} \Big) }{{\mathrm{SD}}_{ \mathrm{背景脂肪}}} \mathrm{。} \end{aligned}$$ (4)

    在分别对筛查组和临床组主观评价和客观指标对比后,结合两组结果选出图像综合质量最高的AIIR重建等级,并使用筛查组质量最佳的等级,与临床组各等级重建图的相应指标进行组间对比。

    对筛查组和临床组的容积CT剂量指数(volume CT dose index,CTDIvol)进行组间对比。

    所有统计分析使用SPSS 25.0软件进行。计量数据经过Shapiro-Wilk检验,符合正态分布者以(均数±标准差)表示,不符合正态分布者以(中位数,(上下四分位数))表示。

    (1)组内比较

    ①主观评价分析:通过Kappa检验评估两位医师评分的一致性,Kappa≥0.6为一致性良好。患者组内各组图像的整体质量评分和“蜡像感”评分进行Friedman双向方差分析,并使用Wilcoxon符号秩检验对评分进行两两比较。

    ②客观评价分析:对各组重建图像的ΔCT肌肉、ΔCT脂肪、SD伪影、SD背景、MAI和CNR数据,符合正态分布者使用配对样本t检验进行两两比较,不符合正态分布者使用配对样本Wilcoxon符号秩检验进行两两比较。

    每个指标共进行15次两两比较,属于中等规模的多重比较。为了控制假阳性率,使用Holm-Bonferroni法对P值进行校正,校正后的P值用P*表示。

    (2)组间比较

    符合正态分布者以独立样本t检验进行比较,不符合正态分布者以独立样本Mann-Whitney U检验进行比较。

    多重比较以P* < 0.05为差异有统计学意义,其他检验以P < 0.05为差异有统计学意义。

    对于筛查和临床组的图像,两位医师对图像的整体质量评分和“蜡像感”评分的Kappa检验均显示一致性良好(均有Kappa > 0.7,表1)。

    表  1  医师对不同重建的主观评分Kappa值
    Table  1.  Kappa values of physicians’ subjective scoring of different reconstructions
    项目 筛查组 临床组
    常规 AIIR 1 AIIR 2 AIIR 3 AIIR 4 AIIR 5 常规 AIIR 1 AIIR 2 AIIR 3 AIIR 4 AIIR 5
    “蜡像感”评分Kappa 0.850 0.905 0.722 0.834 0.887 0.768 0.800 0.750 0.818 0.800 0.833 0.846
    整体质量评分Kappa 0.866 0.820 0.791 0.751 0.743 0.803 0.800 0.833 0.765 0.833 0.800 0.750
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    筛查组6组图像的整体质量评分组间均有差异;“蜡像感”评分常规重建与AIIR5级差异无统计学意义,其他组间均有差异。对于临床组,整体质量评分方面,AIIR 3级与4级差异无统计学意义,其他组间均有差异。“蜡像感”评分方面,常规重建与AIIR 5级、AIIR 2级与3级,差异无统计学意义,其他组间均有差异(图2)。

    图  2  “蜡像感”、整体质量评分分布
    注:(a)和(b)分别为筛查组、临床组的“蜡像感”评分分布,(c)和(d)分别为筛查组、临床组的图像整体质量评分分布。随着AIIR等级提高,图像“蜡像感”减弱,整体质量评分提高。
    Figure  2.  Distributions of ‘Wax-like’ appearance and overall quality scores

    筛查组6组重建图像的SD伪影、SD背景、MAI、CNR两两均有差异;ΔCT肌肉、ΔCT脂肪 方面,AIIR各等级与常规重建相比均有差异,而各等级的AIIR之间差异无统计学意义(表2)。

    表  2  不同重建的客观指标
    Table  2.  Objective indicators of different reconstruction types
    项目 筛查组 临床组
    常规 AIIR 1 AIIR 2 AIIR 3 AIIR 4 AIIR 5 常规 AIIR 1 AIIR 2 AIIR 3 AIIR 4 AIIR 5
    ΔCT肌肉 51.35
    (27.35,77.33)
    16.94
    (7.94,33.74)
    17.87
    (9.05,35.97)
    17.99
    (8.34,35.92)
    17.98
    (8.32,35.89)
    18.06
    (8.24,35.83)
    21.24
    (3.89,59.93)
    9.76
    (5.85,23.53)
    9.35
    (4.95,23.46)
    9.96
    (5.92,23.45)
    9.98
    (5.90,23.41)
    10.03
    (6.02,23.40)
    ΔCT脂肪 26.52
    (10.31,47.64)
    9.79
    (7.74,19.03)
    9.84
    (7.58,18.93)
    9.89
    (7.47,18.90)
    10.02
    (7.40,18.41)
    10.06
    (7.36,18.93)
    25.45±
    22.75
    14.42±
    11.63
    14.42±
    11.60
    14.39±
    11.55
    14.35±
    11.50
    14.37±
    11.52
    SD伪影 54.89
    (45.76,61.55)
    22.52
    (16.28,31.51)
    23.07
    (17.01,32.08)
    23.49
    (17.59,32.15)
    24.52
    (18.34,32.79)
    25.23
    (19.13,33.73)
    25.24
    (21.92,25.91)
    10.22
    (7.64,12.90)
    10.91
    (8.55,13.50)
    11.95
    (9.37,14.06)
    12.78
    (10.06,14.60)
    13.40
    (10.74,15.12)
    SD背景 21.98
    (19.11,24.94)
    8.41
    (5.38,9.94)
    9.92
    (6.72,11.03)
    11.02
    (8.10,12.22)
    12.31
    (9.48,13.41)
    13.09
    (10.51,14.24)
    11.90±
    1.45
    4.82±
    1.35
    5.86±
    1.23
    6.86±
    1.17
    7.82±
    1.14
    8.66±
    1.18
    MAI 48.96
    (39.99,56.84)
    20.45
    (13.91,30.47)
    20.78
    (14.28,30.73)
    20.41
    (13.57,30.47)
    21.41
    (14.38,30.78)
    21.69
    (14.35,31.27)
    21.55
    (18.44,22.39)
    8.66
    (5.54,12.00)
    9.00
    (5.76,12.17)
    9.30
    (6.00,12.28)
    9.57
    (6.23,12.24)
    9.82
    (6.40,12.20)
    CNR 7.54
    (5.61,9.65)
    16.47
    (11.49,29.03)
    14.28
    (10.47,20.87)
    12.82
    (9.40,17.95)
    11.44
    (8.67,15.65)
    10.38
    (8.00,12.98)
    10.51±
    4.00
    29.90±
    10.35
    24.38±
    6.90
    21.32±
    5.70
    18.83±
    4.62
    16.88±
    3.74
    注:符合正态分布者以(均数±标准差)表示;不符合正态分布者以(中位数,(上下四分位数))表示。
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    临床组6组重建图像的SD伪影、SD背景、CNR组间均有差异;MAI方面,AIIR各等级与常规重建相比均有差异,而各等级的AIIR之间差异无统计学意义;ΔCT肌肉、ΔCT脂肪在6组图像之间差异无统计学意义(表2)。

    对于筛查组与临床组,5级均是综合质量最佳的AIIR等级。

    筛查组的CTDIvol显著低于临床组((3.38±0.52 ) vs. (15.49±2.35))。

    筛查组AIIR 5级与临床组常规重建对比,ΔCT肌肉、ΔCT脂肪、SD伪影、SD背景、MAI、CNR差异无统计学意义;筛查组AIIR 5级与临床组AIIR 1~5级对比,ΔCT肌肉、ΔCT脂肪差异无统计学意义,SD伪影、SD背景、MAI、CNR都有差异(表3)。

    表  3  筛查组AIIR 5与临床组各重建类型的对比
    Table  3.  Comparisons of AIIR 5 in the screening group and different reconstruction types in the clinical group
    项目 常规 AIIR 1 AIIR 2 AIIR 3 AIIR 4 AIIR 5
    “蜡像感”评分 −1.328(0.184) −5.417( < 0.001) −5.410( < 0.001) −5.411( < 0.001) −4.323( < 0.001) −0.146(0.884)
    整体质量评分 −5.485( < 0.001) −5.328( < 0.001) −5.357( < 0.001) −4.477( < 0.001) −4.207( < 0.001) −0.647(0.518)
    ΔCT肌肉 −0.300(0.764) −1.351(0.177) −1.601(0.109) −1.401(0.161) −1.426(0.154) −1.426(0.154)
    ΔCT脂肪 −1.176(0.240) −0.163(0.871) −0.150(0.881) −0.150(0.881) −0.150(0.881) −0.125(0.900)
    SD伪影 −0.150(0.881) −4.678( < 0.001) −4.578( < 0.001) −4.503( < 0.001) −4.453( < 0.001) −4.378( < 0.001)
    SD背景 −1.026(0.305) −5.103( < 0.001) −5.103( < 0.001) −5.103( < 0.001) −4.953( < 0.001) −4.528( < 0.001)
    MAI −0.350(0.726) −4.903( < 0.001) −4.678( < 0.001) −4.328( < 0.001) −4.028( < 0.001) −3.727( < 0.001)
    CNR −0.225(0.822) −3.752( < 0.001) −3.652( < 0.001) −3.527( < 0.001) −3.477(0.001) −3.352( < 0.001)
    注:不符合正态分布者以独立样本Mann-Whitney U检验进行比较;检验结果以(Z值(P值))表示。
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    髋关节置换术后患者进行盆腔CT检查时,金属假体常常会引起伪影,影响图像质量和诊断精度[11-13]。传统的图像处理方法如滤波和插值,虽能在一定程度上改善图像质量,但对于复杂的金属伪影效果有限[14-15]

    随着迭代重建技术,尤其是AIIR技术的引入[16-18],改善图像质量和减少伪影的潜力得到了显著提升。本研究通过对筛查组和临床组常规重建与5个等级AIIR重建图像的对比,探讨了不同AIIR等级去除金属伪影及改善图像质量的效果。

    研究结果表明,筛查组中,5个等级的AIIR重建图像在ΔCT肌肉 和ΔCT脂肪 方面明显低于常规重建,说明AIIR技术能够有效减小金属伪影对CT图像的影响。AIIR技术通过迭代优化重建算法,能够更好地处理金属假体引起的高密度伪影,从而提高图像质量。尤其在修正软组织(如肌肉和脂肪)CT值方面,AIIR重建明显优于常规重建,为临床医生提供了更加精确的诊断依据。

    对于临床组,常规重建与AIIR的ΔCT肌肉 和ΔCT脂肪 差异均无统计学意义,这表明在较高管电压下,金属伪影对软组织的CT值失真较小,因此AIIR的修正效果有限。而筛查组中,质量最佳的AIIR 5级图像与临床组6组图像的ΔCT肌肉 和ΔCT脂肪 差异均无统计学意义,表明80 kVp结合AIIR 5级重建,能够达到120 kVp扫描的软组织CT值修正水平。

    此外,AIIR技术在降低图像噪声和金属伪影指数,提升CNR方面也表现出显著优势。AIIR重建图像的噪声(SD伪影 和SD背景)、MAI显著低于常规重建,CNR则高于常规重建。表明AIIR技术不仅能减少伪影对图像质量的影响,还能有效抑制噪声,提高图像的清晰度和CNR。筛查组AIIR 5级图像的噪声(SD伪影 和SD背景)、MAI和CNR与临床组常规重建差异无统计学意义,但仍逊色于临床组AIIR各等级,表明80 kVp结合AIIR 5级重建,可将噪声和金属伪影指数降低到120 kVp扫描的水平,但高管电压结合AIIR重建在此方面效果更佳(图3)。

    图  3  常规重建与AIIR 5级重建图像对比
    注:(a)和(b)分别为61岁女患者的80 kVp盆腔CT常规重建、AIIR 5级重建;(c)和(d)分别为66岁女患者的120 kVp盆腔CT常规重建、AIIR 5级重建。AIIR 5级能显著降低图像噪声,减少金属伪影,对低管电压者效果尤为显著。
    Figure  3.  Comparison of conventional reconstruction with AIIR level 5 reconstruction images

    AIIR技术在去伪影和降噪方面表现出色,但不同AIIR等级之间的效果仍存在差异。随着AIIR等级的提高,筛查组图像的噪声和MAI值呈增大趋势,CNR值则呈下降趋势,但均明显优于常规重建。尽管高等级AIIR图像噪声增多,信噪比下降,但图像的“蜡像感”明显减轻,图像变得更清晰、细节更加丰富,特别是在软组织和器官边界的表现上更为细腻。这一改善在主观评分中得到了体现,随着AIIR等级提升,图像整体质量评分逐步上升,这与已发表文献一致[9,19-20]

    在主观评价方面,筛查组与临床组的常规重建和AIIR 5级的“蜡像感”评分均相当,均优于低AIIR等级;AIIR各等级的整体质量评分均优于常规重建,且AIIR 5级最佳。筛查组AIIR 5级的“蜡像感”评分与临床组常规重建和AIIR 5级重建相当;整体质量评分与临床组AIIR 5级重建相当,且都优于筛查组其他AIIR等级。这表明,结合AIIR 5级重建,80 kVp与120 kVp的“蜡像感”和主观整体质量能达到相同水平。

    研究还发现,随着AIIR等级的提升,重建时间延长,因此在实际临床应用中,应根据患者具体情况灵活选择适当的AIIR等级,以平衡重建时长与图像质量,获得最佳CT图像,提升诊断精度。

    本研究的局限性。回顾性研究收集的病例植入物类型和扫描参数的多样性有限,且临床病例也偏少,限制了结论的广泛适用性。

    未来的研究可增加病例数,探讨AIIR在不同部位、不同金属植入物类型,以及不同扫描条件的患者数据,以实现更加个性化的影像学支持。

    综上所述,在髋关节置换术后患者盆腔CT中,5级是最优的AIIR等级,能显著抑制噪声和金属伪影并提升CNR;80 kVp结合5级AIIR,能在辐射剂量低于120 kVp的同时,使图像主观质量达到120 kVp水平,建议在髋关节置换术后患者盆腔CT检查中应用。

  • 图  1   ROI勾画示意图

    注:(a)和(b)分别为筛查组盆腔CT常规重建图像的伪影最重层面、不受伪影影响层面的ROI勾画示意图。

    Figure  1.   Schematic diagram of ROI delineation

    图  2   “蜡像感”、整体质量评分分布

    注:(a)和(b)分别为筛查组、临床组的“蜡像感”评分分布,(c)和(d)分别为筛查组、临床组的图像整体质量评分分布。随着AIIR等级提高,图像“蜡像感”减弱,整体质量评分提高。

    Figure  2.   Distributions of ‘Wax-like’ appearance and overall quality scores

    图  3   常规重建与AIIR 5级重建图像对比

    注:(a)和(b)分别为61岁女患者的80 kVp盆腔CT常规重建、AIIR 5级重建;(c)和(d)分别为66岁女患者的120 kVp盆腔CT常规重建、AIIR 5级重建。AIIR 5级能显著降低图像噪声,减少金属伪影,对低管电压者效果尤为显著。

    Figure  3.   Comparison of conventional reconstruction with AIIR level 5 reconstruction images

    表  1   医师对不同重建的主观评分Kappa值

    Table  1   Kappa values of physicians’ subjective scoring of different reconstructions

    项目 筛查组 临床组
    常规 AIIR 1 AIIR 2 AIIR 3 AIIR 4 AIIR 5 常规 AIIR 1 AIIR 2 AIIR 3 AIIR 4 AIIR 5
    “蜡像感”评分Kappa 0.850 0.905 0.722 0.834 0.887 0.768 0.800 0.750 0.818 0.800 0.833 0.846
    整体质量评分Kappa 0.866 0.820 0.791 0.751 0.743 0.803 0.800 0.833 0.765 0.833 0.800 0.750
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    表  2   不同重建的客观指标

    Table  2   Objective indicators of different reconstruction types

    项目 筛查组 临床组
    常规 AIIR 1 AIIR 2 AIIR 3 AIIR 4 AIIR 5 常规 AIIR 1 AIIR 2 AIIR 3 AIIR 4 AIIR 5
    ΔCT肌肉 51.35
    (27.35,77.33)
    16.94
    (7.94,33.74)
    17.87
    (9.05,35.97)
    17.99
    (8.34,35.92)
    17.98
    (8.32,35.89)
    18.06
    (8.24,35.83)
    21.24
    (3.89,59.93)
    9.76
    (5.85,23.53)
    9.35
    (4.95,23.46)
    9.96
    (5.92,23.45)
    9.98
    (5.90,23.41)
    10.03
    (6.02,23.40)
    ΔCT脂肪 26.52
    (10.31,47.64)
    9.79
    (7.74,19.03)
    9.84
    (7.58,18.93)
    9.89
    (7.47,18.90)
    10.02
    (7.40,18.41)
    10.06
    (7.36,18.93)
    25.45±
    22.75
    14.42±
    11.63
    14.42±
    11.60
    14.39±
    11.55
    14.35±
    11.50
    14.37±
    11.52
    SD伪影 54.89
    (45.76,61.55)
    22.52
    (16.28,31.51)
    23.07
    (17.01,32.08)
    23.49
    (17.59,32.15)
    24.52
    (18.34,32.79)
    25.23
    (19.13,33.73)
    25.24
    (21.92,25.91)
    10.22
    (7.64,12.90)
    10.91
    (8.55,13.50)
    11.95
    (9.37,14.06)
    12.78
    (10.06,14.60)
    13.40
    (10.74,15.12)
    SD背景 21.98
    (19.11,24.94)
    8.41
    (5.38,9.94)
    9.92
    (6.72,11.03)
    11.02
    (8.10,12.22)
    12.31
    (9.48,13.41)
    13.09
    (10.51,14.24)
    11.90±
    1.45
    4.82±
    1.35
    5.86±
    1.23
    6.86±
    1.17
    7.82±
    1.14
    8.66±
    1.18
    MAI 48.96
    (39.99,56.84)
    20.45
    (13.91,30.47)
    20.78
    (14.28,30.73)
    20.41
    (13.57,30.47)
    21.41
    (14.38,30.78)
    21.69
    (14.35,31.27)
    21.55
    (18.44,22.39)
    8.66
    (5.54,12.00)
    9.00
    (5.76,12.17)
    9.30
    (6.00,12.28)
    9.57
    (6.23,12.24)
    9.82
    (6.40,12.20)
    CNR 7.54
    (5.61,9.65)
    16.47
    (11.49,29.03)
    14.28
    (10.47,20.87)
    12.82
    (9.40,17.95)
    11.44
    (8.67,15.65)
    10.38
    (8.00,12.98)
    10.51±
    4.00
    29.90±
    10.35
    24.38±
    6.90
    21.32±
    5.70
    18.83±
    4.62
    16.88±
    3.74
    注:符合正态分布者以(均数±标准差)表示;不符合正态分布者以(中位数,(上下四分位数))表示。
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    表  3   筛查组AIIR 5与临床组各重建类型的对比

    Table  3   Comparisons of AIIR 5 in the screening group and different reconstruction types in the clinical group

    项目 常规 AIIR 1 AIIR 2 AIIR 3 AIIR 4 AIIR 5
    “蜡像感”评分 −1.328(0.184) −5.417( < 0.001) −5.410( < 0.001) −5.411( < 0.001) −4.323( < 0.001) −0.146(0.884)
    整体质量评分 −5.485( < 0.001) −5.328( < 0.001) −5.357( < 0.001) −4.477( < 0.001) −4.207( < 0.001) −0.647(0.518)
    ΔCT肌肉 −0.300(0.764) −1.351(0.177) −1.601(0.109) −1.401(0.161) −1.426(0.154) −1.426(0.154)
    ΔCT脂肪 −1.176(0.240) −0.163(0.871) −0.150(0.881) −0.150(0.881) −0.150(0.881) −0.125(0.900)
    SD伪影 −0.150(0.881) −4.678( < 0.001) −4.578( < 0.001) −4.503( < 0.001) −4.453( < 0.001) −4.378( < 0.001)
    SD背景 −1.026(0.305) −5.103( < 0.001) −5.103( < 0.001) −5.103( < 0.001) −4.953( < 0.001) −4.528( < 0.001)
    MAI −0.350(0.726) −4.903( < 0.001) −4.678( < 0.001) −4.328( < 0.001) −4.028( < 0.001) −3.727( < 0.001)
    CNR −0.225(0.822) −3.752( < 0.001) −3.652( < 0.001) −3.527( < 0.001) −3.477(0.001) −3.352( < 0.001)
    注:不符合正态分布者以独立样本Mann-Whitney U检验进行比较;检验结果以(Z值(P值))表示。
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图(3)  /  表(3)
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-12-29
  • 修回日期:  2025-02-12
  • 录用日期:  2025-02-25
  • 网络出版日期:  2025-03-10

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