울트라의 금속 인공물 감소

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 15549(2022) 이 기사 인용

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원뿔빔 컴퓨터 단층촬영(CBCT)은 맹장골격의 3D 이미징을 위한 강력한 도구로 나타났으며, 이를 통해 뼈 미세구조를 상세하게 시각화할 수 있습니다. 이 연구는 사체 손목 스캔에서 CBCT와 다중검출기 컴퓨터 단층촬영(MDCT) 사이의 골합성 임플란트가 있는 인공물을 비교하기 위해 고안되었습니다. 다양한 튜브 전위와 전류를 갖는 총 32개의 스캔 프로토콜이 사용되었습니다. 기존 CBCT 및 MDCT 연구에는 60~140kVp 범위의 튜브 전압과 주석 사전 여과를 통한 전용 스펙트럼 성형이 포함된 추가 MDCT 프로토콜이 포함되었습니다. 스캐너 유형에 관계없이 모든 검사는 초고해상도(UHR) 스캔 모드에서 수행되었습니다. UHR-CBCT 스캔을 재구성하기 위해 UHR-MDCT와 함께 사용할 수 없는 이미지 수정 도구인 추가 반복 금속 인공물 감소 알고리즘이 사용되었습니다. 두 스캐너 사이에 적용된 방사선량을 비교하기 위해 16 cm 팬텀에 대한 부피 컴퓨터 단층 촬영 선량 지수(CTDIvol)를 평가했습니다. 이미지는 주관적 및 객관적인 이미지 품질을 기준으로 평가되었습니다. 자동 관 전류 변조 또는 관 전위 제어 없이 UHR-MDCT에서 방사선량 범위는 1.3mGy(70kVp 및 50.0 유효 mAs)에서 75.2mGy(140kVp 및 383.0 유효 mAs) 사이였습니다. CBCT 스캐너의 펄스 이미지 획득 방법을 사용하면 CTDIvol의 범위는 2.3mGy(펄스당 60kVp 및 0.6 평균 mAs)에서 61.0mGy(펄스당 133kVp 및 2.5 평균 mAs) 사이였습니다. 본질적으로, 80kVp 이상의 관전위를 사용하는 모든 UHR-CBCT 프로토콜은 UHR-MDCT에 비해 우수한 전체 이미지 품질과 아티팩트 감소를 제공하는 것으로 나타났습니다(모두 p < .050). 영상 품질에 관한 7명의 방사선과 전문의의 평가자 간 신뢰도는 조직 평가에서는 상당했고 인공물 평가에서는 중간 정도였으며 Fleiss 카파는 0.652(95% 신뢰 구간 0.618–0.686; p < 0.001) 및 0.570(95% 신뢰 구간 0.535–0.606; p < 0.001)이었습니다. ) 각각. 우리의 결과는 트윈 로봇 X선 시스템의 UHR-CBCT 스캔 모드가 금속 임플란트가 있는 경우 사지 골격의 뛰어난 시각화를 용이하게 한다는 것을 보여줍니다. 달성 가능한 이미지 품질과 아티팩트 감소는 선량 비교 UHR-MDCT보다 우수하며 주석 사전 여과를 통해 스펙트럼 성형을 사용하는 MDCT 프로토콜조차도 인접한 연조직에서 동일한 수준의 아티팩트 감소를 달성하지 못합니다.

관절 치환술 후 수술 후 추적관찰에서 일반 방사선 촬영은 상대적으로 낮은 방사선량을 유지하면서 어디서나 이용 가능하고 비용 효율성이 높으며 빠른 영상 결과를 얻을 수 있기 때문에 기본 영상 방법입니다. 수술 후 의심되는 합병증에 대한 보다 자세한 분석을 위해서는 더 높은 선량 패널티와 관련되어 있지만 추가 CT가 필요할 수 있습니다. 그러나 수술 후 환경에서 금속 임플란트로 인한 인공물은 임플란트 자체, 임플란트-뼈 경계면 및 인접 조직을 평가하기 위한 진단 정확도를 방해할 수 있습니다1,2. 일반적인 금속 인공물에는 빔 경화 및 광자 고갈이 포함됩니다. 다색 X선 광자가 밀도가 높은 물체를 통과할 때 빔 경화가 발생하여 저에너지 광자의 흡수가 더 강해지고, 이로 인해 인접한 어두운 줄무늬가 있는 고밀도 인공물이 발생합니다. 대조적으로, 광자의 완전한 흡수로 인해 광자 기아 아티팩트가 나타나며, 이는 저밀도 줄무늬3,4,5로 이어집니다. 결과적으로, 2차 탈구, 뼈 흡수 영역, 주변 방사선 투과성 테두리 또는 심지어 연조직의 체액 축적으로 나타나는 임플란트 느슨해짐과 같은 금속 임플란트가 있는 경우 합병증을 감지하는 것이 중요한 과제가 될 수 있습니다.

금속 인공물 감소(MAR)에 대한 다양한 접근법은 과거 기존 갠트리 기반 다중 검출기 CT(MDCT) 스캐너에 대해 주로 평가되었습니다6,7. X선 빔의 광자 수를 늘리기 위해 관 전류를 증가시켜 광자 고갈을 줄일 수 있습니다. 관전압이 증가하여 광자 에너지가 높아지면 밀도가 높은 재료의 침투율이 높아집니다. 더 높은 튜브 전압에서는 조직 대비가 감소하는 대신 이미지 노이즈와 광자 결핍이 최소화될 수 있습니다. 그러나 특히 젊은 환자와 반복적인 검사를 받는 환자의 경우 더 높은 방사선량을 희생하여 금속 인공물을 줄이는 것에 대해서는 논쟁의 여지가 있습니다8. 저에너지 광자의 양을 줄여 X선 빔을 경화시켜 광자 침투를 증가시키는 주석 사전 여과를 사용할 때 유사한 효과를 볼 수 있습니다7,9. 이러한 프로토콜 기반 MAR 접근법은 이미지 획득에 앞서 확립되어야 하지만 반복적 재구성 기술과 같은 알고리즘은 방사선량에 부정적인 영향을 주지 않고 소급적으로 실행할 수 있습니다. 단점은 반복 재구성 알고리즘이 2차 아티팩트를 유발할 수 있으며 일반적으로 이미지 정보를 변경하는 것으로 보고되었습니다10,11. 또한 보간법에 의해 금속 가장자리 근처에서 이미지 데이터가 손실될 수 있습니다12. 금속 임플란트 및 스캔 프로토콜의 최적화 외에도 이러한 아티팩트를 줄이기 위한 다른 접근 방식에는 모델 기반 데이터 수정 및 이미지 기반 후처리가 포함됩니다.