《Veterinary Immunology and Immunopathology》：Evaluation of artifacts produced by cannulated and solid-core screws using magnetic resonance imaging and computed tomography
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为解决犬肱骨髁骨折术后影像学评估受金属植入物伪影干扰的问题，研究者对比了三种厂商生产的钛合金空心与实心螺钉在MRI（SE DP/T2、Turbo 3D T1等）和CT下的伪影特征。结果发现螺钉设计与材质均显著影响图像质量，为临床螺钉选型及影像方案制定提供了重要依据。
在兽医骨科与医学影像领域，如何平衡内固定手术的稳固性与术后影像学评估的准确性，一直是一个令人头疼的问题。当我们的宠物（如犬类）遭遇肱骨髁骨折时，医生通常会使用钛合金螺钉进行内固定。传统的术后评估多依赖普通X线放射摄影（Radiographic examination），这种方法虽然成本低、普及广，但它只能提供二维重叠影像，难以清晰呈现骨骼关节的三维结构，也无法精准评估关节面的复位情况。
为了克服这些局限，医生们逐渐开始借助计算机断层扫描（CT，Computed Tomography）和磁共振成像（MRI，Magnetic Resonance Imaging）这两种更高级的模态。CT能清晰显示钙化的骨组织，MRI则在软组织、骨髓和软骨成像上极具优势，且不含电离辐射。然而，这两把“利器”也有软肋——当它们面对金属植入物（如钛合金螺钉）时，往往会产生严重的成像伪影（Artifacts）。在CT图像上，这可能表现为条纹伪影（Streak artifacts）、束硬化（Beam hardening）和边缘绽放（Blooming）；在MRI上，则常出现信号缺失（Signal void）、磁敏感伪影导致的“开花”效应（Blooming）以及周围结构的几何扭曲。这些伪影不仅会掩盖植入物周围的骨皮质、软骨下骨和关节面细节，还可能误导医生的判断。
目前已知，钴铬合金或不锈钢植入物比钛合金产生的伪影更严重，但在同为钛合金的情况下，不同设计（如临床常用的实心螺钉 Solid screws 与带内部通道的空心螺钉 Cannulated screws）以及不同制造商的合金成分差异，究竟会在多大程度上影响MRI和CT的成像质量？这个问题在兽医骨科领域尚缺乏系统的对比数据。为了回答这一问题，Guilherme Rech Cassanego等人开展了一项针对性研究，将来自三个不同制造商的钛合金实心螺钉和空心螺钉植入犬肱骨髁标本中，分别进行低场强MRI和多层螺旋CT扫描，通过定性和定量的方式评估其产生的伪影特征，并探讨螺钉设计与材料成分对图像质量的影响。该研究发表于《Veterinary Immunology and Immunopathology》，为兽医临床选择合适的内固定器械和优化术后影像协议提供了关键参考。
作者为开展本研究，主要采用了以下关键技术方法：获取6具与肱骨髁骨折无关的死亡犬只前肢作为生物标本，并选用来自3个不同制造商的钛合金实心螺钉与空心螺钉（具体规格涉及3.0 mm至3.5 mm直径、26 mm至30 mm长度，包含部分螺纹、全螺纹及锥形加压等不同设计）。在将螺钉经外科操作植入犬肱骨髁内后，依次进行MRI扫描（使用0.25 T低场强系统，采集SE DP/T2、Turbo 3D T1、STIR及fast FLAIR等序列）与CT扫描（使用80排多层螺旋CT，120 kVp，100 mA，0.5 mm层厚）。最后，借助3D Slicer和Blender软件对Turbo 3D T1序列及CT图像中的螺钉伪影区域进行三维分割与定量测量，并结合专业DICOM阅片软件进行定性评估。
Materials and methods（材料与方法）
通过对外科植入操作、影像扫描协议及后续图像处理流程的描述，归纳得出：研究成功建立了犬肱骨髁钛合金螺钉植入的离体模型，并制定了标准化的MRI（含多种加权序列）与CT扫描参数，以及基于3D Slicer和Blender的伪影定量测量方案，为客观对比不同螺钉的成像干扰程度奠定了基础。
Results（结果）
Magnetic resonance imaging（磁共振成像）
定性评估显示，在所有序列中，实心螺钉主要产生局限于钉道周围的轻度信号缺失与开花伪影，邻近骨结构几何扭曲极小，骨皮质及关节面轮廓清晰；而空心螺钉产生的信号丢失区域更大，尤其在Turbo 3D T1梯度回波序列及脂肪抑制STIR/FLAIR序列中伪影更显著，但对肱骨髁的整体评估和关节面的辨识仍可行。定量测量（Turbo 3D T1序列）表明，G1和G2组中空心螺钉的伪影尺寸大于同组实心螺钉，但G3组例外，其实心螺钉的伪影反而略大于空心螺钉，提示制造商间的材料成分可能存在差异。
Computed tomography（计算机断层扫描）
CT图像显示，所有螺钉均引起轻度的边缘绽放及由钉体/钉头放射出的线状条纹伪影（束硬化/光子饥饿效应）。出乎直觉的是，实心螺钉在视觉上表现出比空心螺钉更明显的金属伪影（绽放更显著），这归因于空心螺钉中央管腔减少了金属体积；但定量测量却显示部分空心螺钉的伪影数值更高。不过，无论是哪种螺钉，这些伪影均未严重妨碍植入物周围骨皮质、软骨下骨及关节面的评估。同样，G3组的实心螺钉测得了较高的伪影值，与其MRI结果趋势一致。
Discussion（讨论）
研究确认了螺钉类型和制造商差异均会显著影响MRI及CT的伪影表现，证实了初始假设。实心钛合金螺钉在MRI上因磁敏感效应主要引起局灶性信号缺失，伪影更离散；空心螺钉因内部结构可能放大了磁敏感差异，导致更大的信号丢失范围。在CT上，尽管空心螺钉因金属量少而视觉绽放略轻，但量化数据反映了几何与成分的综合影响。特别值得注意的是，G3组的实心螺钉无论在MRI还是CT中都表现出相对较大的伪影值，而其对应的空心螺钉伪影值最低，作者推测这很可能与制造商未公开的钛合金具体成分（如铁元素残留量）差异有关，因为铁等元素会增加磁敏感性和射线衰减。此外，低场强（0.25 T）MRI虽降低了伪影程度，但也伴随信噪比和空间分辨率的降低；SE DP/T2序列是所受金属伪影影响最轻的MRI序列。
Conclusions（结论）
螺钉的设计（空心 vs 实心）及材料成分均对MRI和CT的图像质量有显著影响。因此，在选择螺钉以进行骨内固定（尤其是涉及关节面的重要解剖部位）以及制定术后影像学评估方案时，必须仔细考量这些因素。
综上所述，这项研究通过严谨的离体实验揭示了一个常被临床忽视的细节：即便同是生物相容性良好的钛合金螺钉，“空心”与“实心”的设计差异，乃至不同厂家的材料冶炼细微差别，都会给精密的CT和MRI诊断带来可测量的影响。在兽医骨科针对犬肱骨髁骨折等关节内骨折的诊疗中，这意味着医生在追求手术入路便捷（空心螺钉可沿导针植入）的同时，也需权衡其可能带来的额外影像伪影；而对于需要长期术后影像随访的病例，选择伪影更可控的螺钉类型将有助于更准确地监测骨愈合及并发症情况。该研究的量化数据为临床决策提供了实证依据，同时也提醒医疗器械行业进一步关注合金成分标准化对医学影像诊断价值的重要性。
