Уменьшение металлических артефактов в ультра

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 15549 (2022 г.) Цитировать эту статью

944 доступа

1 Цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Было показано, что конусно-лучевая компьютерная томография (КЛКТ) является мощным инструментом для трехмерной визуализации аппендикулярного скелета, позволяющим детально визуализировать микроархитектуру кости. Целью данного исследования было сравнение артефактов при наличии остеосинтетических имплантатов при КЛКТ и мультидетекторной компьютерной томографии (МДКТ) при сканировании трупного запястья. Всего было использовано 32 протокола сканирования с различным потенциалом и током трубки: были включены как традиционные исследования КЛКТ, так и MDCT с напряжением трубки в диапазоне от 60 до 140 кВ, а также дополнительные протоколы MDCT со специальным формированием спектра посредством предварительной фильтрации оловом. Независимо от типа сканера все исследования проводились в режиме сканирования сверхвысокого разрешения (СВР). Для реконструкции сканирований UHR-CBCT был использован дополнительный итеративный алгоритм уменьшения металлических артефактов, инструмент коррекции изображения, который нельзя использовать в сочетании с UHR-MDCT. Для сравнения доз облучения, применяемых обоими сканерами, оценивался индекс дозы объемной компьютерной томографии для фантома длиной 16 см (CTDIvol). Изображения оценивались по субъективному и объективному качеству изображения. Без автоматической модуляции тока трубки или контроля потенциала трубки дозы радиации варьировались от 1,3 мГр (при 70 кВпик и 50,0 эффективных мАс) до 75,2 мГр (при 140 кВпик и 383,0 эффективных мАс) в UHR-MDCT. При использовании метода получения импульсных изображений КЛКТ-сканера значение CTDIvol варьировалось от 2,3 мГр (с 60 кВпик и 0,6 среднего мАс на импульс) до 61,0 мГр (с 133 кВпик и 2,5 средним мАс на импульс). По сути, было обнаружено, что все протоколы UHR-CBCT, использующие потенциал трубки 80 кВп или более, обеспечивают превосходное общее качество изображения и уменьшение артефактов по сравнению с UHR-MDCT (все p < 0,050). Межэкспертная надежность семи рентгенологов в отношении качества изображений была значительной для оценки тканей и умеренной для оценки артефактов с каппа Фляйсса 0,652 (95% доверительный интервал 0,618–0,686; p < 0,001) и 0,570 (95% доверительный интервал 0,535–0,606; p < 0,001). ), соответственно. Наши результаты показывают, что режим сканирования UHR-CBCT двойной роботизированной рентгеновской системы обеспечивает превосходную визуализацию аппендикулярного скелета при наличии металлических имплантатов. Достижимое качество изображения и уменьшение артефактов превосходят сопоставимые по дозе UHR-MDCT, и даже протоколы MDCT, использующие формирование спектра с предварительной фильтрацией оловом, не достигают такого же уровня уменьшения артефактов в прилегающих мягких тканях.

В послеоперационном наблюдении после артропластики суставов обзорная рентгенография является основным методом визуализации из-за повсеместной доступности, экономической эффективности и быстрых результатов визуализации при относительно низких дозах облучения. Для более детального анализа предполагаемых осложнений после операции может потребоваться дополнительная КТ, хотя это и связано с более высокой дозой облучения. Однако в послеоперационном периоде артефакты, вызванные металлическими имплантатами, могут снизить точность диагностики при оценке самого имплантата, интерфейса имплантат-кость, а также прилегающих к нему тканей1,2. Типичные металлические артефакты включают упрочнение луча и фотонное голодание: упрочнение луча происходит, когда полихроматические рентгеновские фотоны проходят через плотные объекты, что приводит к более сильному поглощению фотонов низкой энергии, что вызывает сверхплотные артефакты с прилегающими темными полосами. Напротив, артефакты фотонного голодания проявляются из-за полного поглощения фотонов, что приводит к гипоплотным полосам3,4,5. В результате выявление осложнений при наличии металлических имплантатов, таких как вторичный вывих, участки резорбции кости или расшатывание имплантата, на что указывает окружающий рентгенопрозрачный край или даже скопление жидкости в мягких тканях, может представлять собой серьезную проблему.

В прошлом различные подходы к уменьшению металлических артефактов (MAR) оценивались преимущественно для обычных портальных многодетекторных КТ (MDCT) сканеров6,7. Фотонное голодание можно уменьшить, увеличив ток трубки, чтобы увеличить количество фотонов в рентгеновском луче. Повышенное напряжение трубки и, следовательно, более высокая энергия фотонов приводит к более высокой скорости проникновения в плотный материал. При более высоких напряжениях трубки шум изображения и фотонное голодание можно свести к минимуму за счет снижения контрастности тканей. Однако уменьшение количества металлических артефактов за счет более высоких доз облучения является дискуссионным, особенно у молодых пациентов и пациентов, проходящих повторные обследования8. Подобный эффект можно увидеть при использовании предварительной фильтрации олова, которая увеличивает проникновение фотонов за счет уменьшения количества фотонов низкой энергии и, следовательно, ужесточения рентгеновского луча7,9. Хотя эти подходы MAR на основе протоколов должны быть установлены до получения изображений, такие алгоритмы, как методы итеративной реконструкции, могут выполняться ретроспективно, не оказывая негативного влияния на дозу радиации. С другой стороны, алгоритмы итеративной реконструкции могут приводить к появлению вторичных артефактов и, как сообщается, изменяют информацию изображения в целом10,11. Кроме того, данные изображения могут быть потеряны вблизи края металла из-за интерполяции12. Помимо оптимизации металлических имплантатов и протоколов сканирования, другие подходы к уменьшению подобных артефактов включают коррекцию данных на основе моделей и постобработку изображений13.