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能谱CT钙抑制成像技术在颞下颌关节紊乱病评估中的应用
中华口腔医学杂志, 2022,57(7) : 775-779. DOI: 10.3760/cma.j.cn112144-20220527-00282
摘要

颞下颌关节紊乱病(temporomandibular disorders,TMD)是一种主要累及颞下颌关节及其附属结构的常见疾病,TMD的影像学评估主要包括颞下颌关节软硬组织的评估。能谱CT钙抑制成像技术具有一次扫描多模态成像的特点,较MRI具有成像时间短、费用低等优点。扫描生成的传统CT图像可对硬组织进行评估,同步生成的能谱CT钙抑制图像可对关节盘移位、髁突骨髓水肿、关节腔积液等进行类似MRI评估,为临床TMD的影像学评估提供一种全新的影像学评估手段。

引用本文: 陈志晔, 胡敏, 王燕一. 能谱CT钙抑制成像技术在颞下颌关节紊乱病评估中的应用 [J] . 中华口腔医学杂志, 2022, 57(7) : 775-779. DOI: 10.3760/cma.j.cn112144-20220527-00282.
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颞下颌关节紊乱病(temporomandibular disorders,TMD)是一种主要累及颞下颌关节(temporomandibular joint,TMJ)及其附属结构的常见疾病1,累及总人口的28%2,好发于中青年,可累及10%~15%的成年人,发病高峰年龄为 20~40岁3。TMD的常见临床症状包括关节区疼痛、关节弹响及运动受限等,其病因尚不清楚4

临床评估TMD的影像学检查手段主要有X线、常规CT、锥形束CT及MRI,其中MRI是评估TMD中关节盘移位的金标准,可精准评估关节盘移位,同时包括对滑膜炎、关节腔积液及髁突骨髓水肿的评价5,但MRI的缺点是扫描时间长、费用高。传统CT可准确评估TMJ的骨质改变情况6, 7,但无法评估骨髓水肿、关节盘及滑膜等表现。能谱CT作为一种单能级CT成像设备,较传统CT的混合能量成像可明显改善软组织分辨率,已在临床开展应用8, 9, 10。2020年,中华放射学杂志双层探测器光谱CT临床应用协作组发表了《双层探测器光谱CT临床应用中国专家共识(第一版)》11,对能谱CT技术进行了全面解读。其中,能谱CT的钙抑制技术(calcium suppressed),也称为虚拟去钙技术(virtual noncalcium technique),通过去除体素内的钙质成分从而进一步提高软组织的对比度12, 13。笔者课题组已在TMJ骨关节病的诊断及评估中广泛应用能谱CT技术,尤其是在TMD的诊断及评估进行了临床应用研究14, 15,本文就能谱CT钙抑制成像技术在TMD的临床诊断评估中的应用进行初步介绍,以飨读者。

一、TMJ的CT成像

临床实践中,TMJ的CT成像常用设备包括传统CT及锥形束CT,用以显示TMJ的骨性结构,但不能清晰显示颞下颌关节盘的形态及位置。能谱CT的出现为评估颞下颌关节盘及骨性关节炎带来契机。

常见的能谱CT主要包括快速千伏峰值切换扫描(fast kilovolt peak-switching)、双源双能CT扫描(dual-source dual-energy CT scanners)及双层探测器扫描(能谱CT扫描)16。双层探测器扫描在生成传统CT图像的同时,同步生成光谱CT图像(spectral-based CT image,SBI)。而基于SBI数据的钙抑制技术,目前临床已初步用于骨髓水肿评估(如非移位性髋关节骨折)、新发椎体压缩性骨折、强直性脊柱炎、膝关节骨性关节炎等评估1317,同时也有学者将其用于TMD的评估14, 15

二、钙抑制技术

钙抑制图是能谱CT采集生成的基于CT值(HU值)的能谱CT图像。该图像通过特定算法识别含钙的体素,这些体素的钙信号被部分或完全抑制,生成一种没有钙元素影响的虚拟CT图像18。该图像中包含钙的体素由虚拟HU值替代,虚拟HU值的设置应与没有钙成分导致衰减情况下的HU值尽可能一致。影像科医师可选择钙的抑制指数进行相应的后处理(钙抑制指数的范围为25~100)。对钙含量低的目标组织选择低抑制指数,对钙含量高的目标组织选择高抑制指数。钙抑制图像应用于软组织时,其HU值可能发生改变,因此钙抑制图像仅用于对骨组织进行分析。钙抑制图像可实现骨骼区域骨髓或关节病变的可视化151719

基于两物质分离算法(含钙物质和水)去除每个体素中含钙物质对X线信号衰减的影响,选择70 KeV单能级图像显示每个体素中含钙物质被部分或完全抑制后的CT衰减值20。在图像生成时,系统将水线与钙线之间的角度分成76个相等分数,其中每个分角代表一个不同的抑制指数。所选指数(分线)和水线均用于生成此图像的基数据。高抑制指数直线斜率较高,用于含钙量高的组织,如骨皮质;低抑制指数直线斜率较低,用于含钙量低的组织,如骨小梁或海绵骨。在TMJ钙抑制成像中,笔者团队选择60 HU,可较好地显示颞下颌关节盘14, 15

三、能谱CT钙抑制成像参数

采用IQon光谱CT(IQon,飞利浦,荷兰)对双侧TMJ进行扫描生成光谱基数据SBI。扫描参数如下:管电压120 kV,管电流为自动剂量调节,准直器 64.000 mm×0.625 mm,螺距0.359,转速0.5 s/r,视野220 mm×220 mm,矩阵512×512,层厚和层间距均为0.67 mm。常规CT图像采用迭代重建算法(iDose4 level 2)进行重建,SBI数据采用能谱重建算法(spectral level 2)进行重建15

四、能谱CT钙抑制成像后处理技术要点

采用能谱工作站进行离线钙抑制成像数据处理。首先对扫描生成的SBI数据通过钙抑制算法进行处理,生成基于CT值的能谱钙抑制图像。调整合适的钙抑制指数,生成双侧TMJ钙抑制能谱CT图像;在横轴位图像上分别垂直于双侧髁突长轴重建斜矢状位钙抑制能谱CT图像,平行于双侧髁突长轴重建斜冠状位钙抑制能谱CT图像,并进行伪彩显示。

五、能谱CT钙抑制成像在TMD关节盘移位评估中的应用

颞下颌关节盘由纤维组织(或纤维软骨)组成,含水量较少,因此在常规CT上表现为低密度而较难显示,在临床上通常采用MRI质子密度加权成像进行评估21。能谱钙抑制成像作为一种新的成像技术,通过虚拟去除周围骨性结构钙质成分,可清晰凸显关节盘的形态及位置14, 15图1)。

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图1
颞下颌关节能谱CT钙抑制成像显示闭口位正常颞下颌关节盘 A:钙抑制指数为40;B:钙抑制指数为50;C:钙抑制指数为60
图2
能谱CT钙抑制成像与常规CT融合显示关节盘(框线示)
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注:箭头示关节盘

图1
颞下颌关节能谱CT钙抑制成像显示闭口位正常颞下颌关节盘 A:钙抑制指数为40;B:钙抑制指数为50;C:钙抑制指数为60
图2
能谱CT钙抑制成像与常规CT融合显示关节盘(框线示)

能谱CT为三维螺旋采集数据,后处理时可以将钙抑制图像与原始CT图像进行刚性融合,更清晰直观地显示关节盘的形态及位置(图2)。同时,根据其三维采集特点,可以进行任意角度多平面重建(图3),从不同角度观察关节盘的形态及位置关系。

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图3
颞下颌关节冠状位重建显示关节盘形态及位置关系 A:钙抑制指数为60的能谱CT钙抑制图像;B:能谱CT钙抑制图像与原始图像融合
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注:箭头示关节盘

图3
颞下颌关节冠状位重建显示关节盘形态及位置关系 A:钙抑制指数为60的能谱CT钙抑制图像;B:能谱CT钙抑制图像与原始图像融合

TMD常见的关节盘移位包括前移位、后移位、内侧移位及外侧移位(图45,均可在钙抑制CT成像上清晰显示。

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图4
钙抑制图像及融合图像显示不同颞下颌关节盘移位类型 A:钙抑制图像与原始图像融合,显示关节盘前移位;B:钙抑制图像与原始图像融合,显示关节盘后移位;C:能谱CT钙抑制成像显示关节盘内侧移位;D:能谱CT钙抑制成像显示关节盘外侧移位
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注:箭头示颞下颌关节盘

图4
钙抑制图像及融合图像显示不同颞下颌关节盘移位类型 A:钙抑制图像与原始图像融合,显示关节盘前移位;B:钙抑制图像与原始图像融合,显示关节盘后移位;C:能谱CT钙抑制成像显示关节盘内侧移位;D:能谱CT钙抑制成像显示关节盘外侧移位
六、能谱CT钙抑制成像在TMJ骨关节炎评估中的应用

TMJ骨关节炎是严重的TMD之一,是一种进行性软骨退化、软骨下骨改建、滑膜炎和慢性疼痛为特征的退行性关节病,其特征性改变主要包括髁突扁平(图5A)、磨损(图5B)、骨赘及囊性变。钙抑制CT成像不仅可清晰显示髁突形态学改变,同时也可通过对骨质中钙的抑制显示骨髓水肿(图5B)、骨质磨损。

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图5
能谱CT钙抑制成像显示颞下颌关节骨关节炎的特征性改变 A:髁突扁平改变(黄箭头);B:髁突局部磨损改变,磨损部位呈高密度影(黄箭头),同时显示髁突骨髓水肿改变(红箭头)
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图5
能谱CT钙抑制成像显示颞下颌关节骨关节炎的特征性改变 A:髁突扁平改变(黄箭头);B:髁突局部磨损改变,磨损部位呈高密度影(黄箭头),同时显示髁突骨髓水肿改变(红箭头)
七、钙抑制成像在TMD滑膜炎评估中的应用

颞下颌关节腔分为上关节腔及下关节腔,关节上腔为1.0~1.2 ml,关节下腔为0.5~0.6 ml5。关节腔积液是TMJ滑膜炎的常见表现,常规影像学通常采用脂肪抑制T2加权成像评估,而传统CT对关节腔积液的评估欠佳。钙抑制CT成像技术通过对周围骨质的抑制可以显示关节腔积液,在既往研究中也证实钙抑制成像技术可以显示膝关节强积液17。同样颞下颌关节腔积液也可以在能谱CT钙抑制成像上得到显示(图6)。

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图6
钙抑制CT显示颞下颌关节上关节腔积液(箭头示)
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图6
钙抑制CT显示颞下颌关节上关节腔积液(箭头示)

总之,能谱CT钙抑制成像技术具有以下优势:①同步生成传统CT图像及能谱CT图像,可一次扫描生成多种模态图像,减少了辐射,节省了拍摄时间;②传统CT图像可对TMJ的硬组织进行准确评估,如髁突关节硬化、扁平改变、磨损、骨赘等;而能谱CT图像可进行钙抑制成像,对关节盘移位、髁突骨髓水肿、关节腔积液等进行类似MRI评估。

能谱CT钙抑制成像技术作为一种新的成像技术,尽管在其他学科已进行广泛应用研究,但目前在TMJ中应用相对较少,相信随着广大口腔医师对此项技术认识加深及在基层医院的普及,能谱CT钙抑制成像技术可为TMD患者的诊断及评估提供一种全新的影像学手段。

利益冲突
利益冲突

所有作者声明不存在利益冲突

思考题(单选):

1.常见的能谱CT技术不包括哪些()

A.双层探测器扫描 B.锥形束CT

C.快速千伏峰值切换扫描 D.双源双能CT扫描

2.关于能谱CT钙抑制技术说法错误的是()

A.通过特定算法识别含钙的体素,这些体素的钙信号被部分或完全抑制,生成一种没有钙元素影响的虚拟CT图像

B.钙抑制指数范围是25~100

C.高抑制指数,用于含钙量低的组织

D.低抑制指数,用于含钙量低的组织

3.能谱CT钙抑制技术在TMJ评估的后处理要点不包括()

A.采用钙抑制算法对能谱CT数据进行处理,生成基于CT值的能谱钙抑制图像

B.调整合适的钙抑制指数,TMJ通常为60

C.垂直或平行于髁突长轴生成标准矢状位及标准冠状位钙抑制图像

D.将生成后的钙抑制图像与原始图像融合,伪彩显示

4.在TMD患者中,评估关节盘的常见技术不包括()

A.斜矢状位PDWI评估前、后移位

B.斜矢状位T1WI可用来评估关节腔积液

C.斜矢状位钙抑制图像评估前、后移位

D.斜冠状位钙抑制图像评估内、外侧移位

5.关于能谱CT钙抑制成像较传统CT的优势说法错误的是()

A.辐射增加

B.一次扫描同时生成传统CT图像及能谱CT图像

C.一次检查可满足传统CT对TMJ硬组织的评估,同时钙抑制图像还可满足对髁突骨髓水肿、磨损等评估

D.光谱CT钙抑制技术可与传统CT互补,对TMD进行精准评估,具有快速、费用低等优点

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