随着人口老龄化速度不断加快，以及骨科技术的发展及关节置换术的大量开展。越来越多的患者实施金属植入物手术。据不完全统计全世界每年约有 100 万人置换人工关节，三分之二是髋关节，其次是膝关节，再次为肩、肘关节。
而对于这些患者的术后评估，一直以来给临床带来极大的困扰。另外带有义齿，金属夹等异物的患者 CT 图像由于高密度金属伪影给医疗诊断带来困难，严重的情况下甚至会造成误诊，对病患者的后续治疗构成极大的威胁。
最先进的去除金属伪影专利技术——O-MAR 技术：
如何降低 CT 图像中的金属伪影以提高图像质量成为医疗影像领域中重要的研究课题。随着计算机处理数据能力不断提升，目前已经有许多方法出现用来抑制 CT 扫描中金属植入物的伪影，并且取得不同程度的效果。
O-MAR 是一项去除金属伪影的迭代重建后处理技术。复杂的迭代重建流程，嵌附在主机的重建柜，实施的关键是一个迭代循环。
首先 O-MAR 对图像内物质结构进行重新定义和分类，再通过对所定义的不同组织对应的投影数据进行反复对比迭代运算，寻找出金属伪影对应的投影数据并从原始数据中剔除，如此反复循环，直至图像中没有大簇的金属像素存在，最终得到满意的重建图像。所以 O-MAR 技术对图像的迭代重建是只针对图像中的金属像素而不会影响非金属图像。[1]
图 1. O-MAR 迭代对比运算流程摘要
图 2-3. O-MAR 迭代技术在投影空间去除金属伪影所对应的投影数据
O-MAR 技术的优势：
O-MAR 利用高级迭代方法抑制金属伪影的技术，相对于能量成像技术的优势如下：
O-MAR 技术可以同时减轻条索状伪影和硬化伪影。[3]
传统的去金属伪影的方法利用插值技术替换掉原始投影数据中受金属异物污染的数据，以此来达到去除金属伪影的目的，但是容易产生次生伪影。能量成像技术是相对高级的重建技术，能量成像技术能够更加有效地去除金属伪影，同时较好地抑制次生伪影的产生。但相对于 O-MAR 技术去除金属伪影的能力，能量成像技术只可以减轻硬化伪影，但是对于光子饥饿产生的条索状伪影却无能为力。
O-MAR 技术可以全 FOV 成像。
O-MAR 技术完全可以解决能量成像技术因为患者体型大或摆位不正无法去除金属伪影的问题。
O-MAR 技术不会增加患者接受的辐射剂量，同时保持较高的对比度。
能量成像需要进行不同 KVp 扫描然后进行剪影。不仅数据冗长而且后处理速度非常慢，大大影响了工作效率，更重要的是患者检查部位重复扫描，造成患者接受额外辐射剂量。同时高 keV 图像减少伪影的同时降低了图像对比度，妨碍周围软组织的观察。而 O-MAR 成像只需要一次正常的成像，不需要额外的后处理就可以实现更加优秀的去金属伪影成像。
O-MAR 技术主要的应用领域：
人工股骨头置换术后 [4,5]
O-MAR 技术可以明显减轻金属伪影，显著改进图像质量。大大增强了医生的诊断信心。
随着人口的不断老龄化，需要利用 CT 扫描骨科技术植入物例如人工股骨头等的患者变得越来越普遍。这些体积较大的金属物体会产生非常严重的金属伪影。如下图，右侧 O-MAR 图像上条索状和暗影统统被抑制了。
更加具有挑战性的是进行了双侧股骨头置换的患者，这样将会导致大面积的暗区伪影出现在解剖中心位置，金属植入物掩盖了累及层面的诊断依据。如下图，O-MAR 图像（右侧）上的软组织部位的 CT 值更加接近真实的软组织数值，而在非 O-MAR 图像上 CT 值偏差比较大。
脊柱及肢体内固定术后
下图中，右图使用 O-MAR 技术后，第 4，第 5 颈椎内固定钢钉周围的软组织中金属伪影明显减少，利于观察软组织与内固定物的结构关系。
左图使用 O-MAR 技术后，第 4，5 腰椎内固定钢钉周围的软组织中金属伪影明显减少，利于观察软组织与内固定物的结构关系。内固定钢钉的形态在没有金属伪影的显像中可以较容易的提取并观察其细致结构。
肢体部位的金属植入物成像也有研究，下面是一例左腿植入金属假体的病例，使用 O-MAR（右侧）之后植入物周围显示的不再模糊了。
金属伪影不仅影响 2D 图像，对于 3D 容积成像同样会有金属植入物导致的异常。下图是一个肱骨外科的病例，在未校正的图像里，从金属植入物发出的条索状伪影模糊了肩部，而在 O-MAR（右侧）图像上面，金属植入物和骨骼之间的间隙清晰可见。
齿科 [2]
O-MAR 技术的主要目的是抑制骨科金属植入物的伪影，然而，它也对非骨科金属植入物有效果，例如义齿或者牙齿填充物等。下图，是一例 O-MAR 技术应用在一个金属牙冠的患者。不仅软组织可以辨识，皮肤的边界也更加清晰。（右侧图像使用 O-MAR 技术）
神经外科金属夹
另外一项非骨科金属植入物的应用是在颅脑扫描中的能够产生伪影的金属夹。在这些应用中，O-MAR 有非常显著的效果。下图显示在 O-MAR 图像上，第四脑池和侧脑室后角这些区域出现在未校正图像的金属植入物导致的伪影被明显抑制。
图 12. 非 O-MAR 图像
图 13. O-MAR 图像的轴位以及 MPR，VR 图像体外异物
体外金属导致的伪影也是临床上诊断的障碍。尽管扫描前嘱咐病人去除金属物，但仍然有例如急诊创伤等一些情况没法完全做到扫描前清除掉体外金属异物。O-MAR 技术的诞生很好地解决了我们的棘手问题，从以下病例也可以看出 O-MAR 技术的效果明显。体外钥匙导致的伪影，经 O-MAR 重建后，伪影明显减少，邻近的表皮清晰显示。
静脉造影剂污染
静脉内造影剂伪影比较常见，O-MAR 迭代重建技术主要对高致密的金属伪影效果优越，但对静脉造影剂导致的伪影也有一定的效果。
肿瘤放射治疗的应用 [3]
当 CT 用于放射治疗计划（RTP），是对肿瘤和器官的风险准确识别和界定至关重要的条件。下图是一个膀胱扫描的病例，轮廓由同一医师在 O-MAR 图像和未校正的图像上勾画。在 O-MAR 图像上勾画的轮廓是红色的，未校正的图像轮廓是绿色的。在未校正的图像的膀胱被金属造成的阴影被遮蔽，因此医生高估了膀胱的大小。
在 O-MAR 图像，膀胱边界是清晰可见的。这对于需要自动计算出边界的放射治疗计划（RTP）来说至关重要，没有 O-MAR 技术，这个自动计算方式就会失败，需要人为校正外缘的边界。排除观察者间的变异性，轮廓的体积相差 32%。该病例来自于一项目前正在亨利福特卫生系统进行的研究。
O-MAR 技术实现低剂量扫描 [6]
为了在降低患者的扫描剂量同时去除图像中的金属伪影。搭载了 O-MAR 技术的星光 iDose4 Premium 平台，作为第四代迭代重建算法的杰出代表，无需减影，也无需用能量，更无需用常规提高扫描条件的方法来去除伪影，相反，即使降低扫描条件，一样具备出色的去除大块高致密放射状伪影的能力。
在降低了整个图像的噪声的同时克服了更加严重的金属伪影，重建出完全满足临床诊断需要的图像，大大增强了医生的诊断信心。
下图中女性患者 80Y（100Kv, 32mAs CTDI: 1.4 mGy DLP: 154.14 mGy×cm）
右侧为使用 O-MAR 技术重建的 iDose4 Premium 图像
O-MAR 是目前最先进的专利迭代去金属伪影重建技术，目前已经在广泛的临床应用中取得了卓越的成绩。相信 O-MAR 技术在不久的将来一定会更加完善，能够涉及更加广泛的临床应用并且有更加出色的表现。
参考文献：
J Appl Clin Med Phys. 2014 Jan 6;15(1):4597. doi: 10.1120/jacmp.v15i1.4597.The CT number accuracy of a novel commercial metal artifact reduction algorithm for large orthopedic implants.Hilgers G1, Nuver T, Minken A.2. Clin Radiol. 2014 Jan;69(1):e11-6. doi: 10.1016/j.crad.2013.08.008. Epub 2013 Oct 22.
Reduction of dental metallic artefacts in CT: value of a newly developed algorithm for metal artefact reduction (O-MAR).Kidoh M1, Nakaura T2, Nakamura S2, Tokuyasu S3, Osakabe H3, Harada K4, Yamashita Y5.
Med Phys. 2012 Dec;39(12):7507-17. doi: 10.1118/1.4762814.Clinical evaluation of a commercial orthopedic metal artifact reduction tool for CT simulations in radiation therapy.Li H1, Noel C, Chen H, Harold Li H, Low D, Moore K, Klahr P, Michalski J, Gay HA, Thorstad W, Mutic S.
Radiat Oncol. 2014 Feb 4;9:43. doi: 10.1186/1748-717X-9-43.Optimization of tomotherapy treatment planning for patients with bilateral hip prostheses.Chapman D, Smith S, Barnett R, Bauman G, Yartsev S.
J Appl Clin Med Phys. 2014 Sep 8;15(5):4857. doi: 10.1120/jacmp.v15i5.4857.Evaluation of a metal artifact reduction algorithm in CT studies used for proton radiotherapy treatment planning.Andersson KM, Ahnesjö A, Vallhagen Dahlgren C.
Presented at RSNA, Chicago, 2012. Evaluation of artifacts reducing effect of Orthopedic Metal Artifact Reduction Technique and New Iterative Reconstruction Algorithm. Hu Yi et al. Shengjing Hospital
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