虚拟单能图像(Virtual Monoenergetic Images, VME)对光子计数探测器CT（Photon-Counting Detector CT, PCDCT）中（多发）创伤患者下肢动脉可评估性的影响

《Emergency Radiology》：Impact of virtual monoenergetic images on the assessability of lower extremity arteries in (Poly-) trauma photon-counting detector CT

　　

背景：计算机断层扫描（Computed Tomography, CT）是严重创伤患者的标准影像检查手段。双期团注对比剂（double-bolus contrast media）方案可用于一次扫描同时获得动脉期及实质期对比。当下肢创伤时，CT扫描范围可延伸至下肢以排除血管病变。源自光子计数探测器CT（Photon-Counting Detector CT, PCDCT）的虚拟单能图像（Virtual Monoenergetic Images, VME）已被证实有助于血管诊断，因而可能提升此类扩展创伤扫描的信息量。本研究旨在确定具有充足血管对比度（＞200 Hounsfield Units, HU）的VME重建能级，并探讨何种VME能级具有最佳敏感度、特异度及主观血管可见度。 方法：回顾性分析纳入34例于PCDCT下行包含下肢的全身创伤扫描且存在下肢动脉病变（造影剂外渗、夹层等）的患者，并匹配34例无血管病变患者。研究人员在40～190 keV能级下测量6个血管节段的CT值及噪声，计算信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）及对比噪声比（Contrast-to-Noise Ratio, CNR）。由两名阅片者对40、70、90及110 keV四个能级图像行血管可见度五级Likert评分，并分析血管损伤检出情况。 结果：股总动脉CT衰减值＞200 HU的能级上限为＜88 keV，股浅动脉＜86 keV，腘动脉＜85 keV；胫动脉在＜87 keV时CT值＞200 HU。各能级中40 keV噪声最高，股总动脉SNR及CNR在40 keV最高。血管创伤检出敏感度在40 keV达峰值（78.4%），随能级升高下降；特异度随能级升高增至91.7%（110 keV）。40 keV的主观血管可见度Likert评分总和最高。 结论：采用双期团注对比剂行扩展全身创伤扫描时，PCDCT衍生的VME重建在＜86 keV时下肢动脉血管对比度充足（＞200 HU）。低能级图像噪声增加可能影响细小血管显示致图像参数下降，但低能级VME有潜力提升血管病变（如出血及血管闭塞）的检出率。

光子计数探测器CT虚拟单能成像对创伤患者下肢动脉评估价值的研究解读——发表于《Emergency Radiology》

研究背景与立项依据

计算机断层扫描（Computed Tomography, CT）是严重创伤患者伤情评估的金标准影像手段，国际指南推荐对疑似血管创伤行CT血管造影。对于伴有下肢骨折或关节移位、可疑动脉出血的多发伤患者，可将常规全身创伤扫描向下延伸涵盖下肢以评估远侧血流（runoff）。为在一次扫描中兼顾动脉及脏器实质显影，常采用双期团注对比剂（double-bolus contrast media）方案。光子计数探测器CT（Photon-Counting Detector CT, PCDCT）较传统能量积分探测器CT具备更低图像噪声、更高空间分辨率及原生能谱信息，可重建不同keV的虚拟单能图像（Virtual Monoenergetic Images, VME）。低keV VME可放大碘对比剂衰减效应，使血管内腔及造影剂外渗更显著，既往已在腹部及颈部血管评估中展现优势，但双期团注方案下PCDCT VME不同能级对全身创伤扫描中下肢动脉及血管损伤检出的诊断准确性尚缺乏报道。因此，研究人员拟明确满足血管腔内CT值＞200 Hounsfield Units（HU）的VME能级阈值，并比较各能级对下肢动脉创伤检出的敏感度（Sensitivity）、特异度（Specificity）及主观血管可见度。

主要研究方法简述

本研究为单中心回顾性配对研究，筛选2021年12月至2025年4月于Siemens NAEOTOM Alpha PCDCT上行含双下肢（至少至膝关节）扩展全身创伤扫描的患者，选取34例经初诊报告确认存在下肢动脉病变（造影剂截断、轮廓不规则、明显外渗）者，按1:1匹配34例仅有下肢骨骼/软组织伤但无血管病变者，排除严重金属伪影干扰血管观察者。所有患者采用相同双期团注对比剂方案（先60 mL Xenetix 350 @4 mL/s + 50 mL生理盐水@4 mL/s，暂停15 s后再60 mL对比剂+50 mL生理盐水同流速），用降主动脉阈值触发（100 HU）延迟70 s扫描。客观评价：在Syngo.via工作站于Monoenergetic+模式下于双侧股总、股浅、腘动脉及胫动脉放置感兴趣区（Region of Interest, ROI），获取40～190 keV每1 keV递增的CT值及标准差（噪声），计算信噪比SNR＝CT_血管/SD_血管及对比噪声比CNR＝(CT_血管－CT_{肌肉/周围组织})/SD_背景，记录CT值＞200 HU的最高keV阈值。主观评价：由两名具6～7年创伤影像诊断经验的放射科医师对盲法随机呈现的40、70、90、110 keV 1 mm层厚横断面图像行五级Likert血管可见度量表评分，并判断有无血管损伤，不一致时由第三名15年急诊影像经验高年资医师复核。统计采用SPSS 30，连续变量正态检验后以均值±标准差或中位数（四分位间距）描述，诊断效能用交叉表计算敏感度与特异度，阅片者间一致性用Cohen's kappa。

研究结果

研究人群（Study population）

从1167例创伤扫描中筛选出PCDCT 1013例，其中121例含下肢扫描，最终入组68例（血管病变组34例＋对照组34例）。记录了剂量长度乘积（Dose Length Product, DLP）、CT容积剂量指数（CT Dose Index, CTDI_vol）及根据O'Neill法计算的有效患者直径（Effective Patient Diameter, D_eff），两组基线均衡可比。

客观图像参数（Objective image parameters）

共成功测量股总动脉272/272段（100%）、股浅动脉262/272（96%）、腘动脉248/272（91%）及胫动脉332/408（81%，未测原因含外周动脉疾病无显影、止血带、高位截肢或未扫及该节段）。CT衰减值随keV升高递减：股总动脉＞200 HU上限为＜88～89 keV，＜150 HU始于104～105 keV；股浅动脉＞200 HU上限＜86 keV，＜150 HU始于101 keV；腘动脉＞200 HU上限＜85 keV，＜150 HU始于101 keV；胫动脉＞200 HU上限＜87 keV，＜150 HU始于92 keV。噪声在各血管节段均于40 keV最高（股总动脉中位64，胫动脉中位134），随keV升高降低（70 keV时股总动脉中位噪声25，胫动脉44）。CNR随keV升高持续下降，在63～65 keV有一小平台，190 keV时各节段CNR趋近均一；SNR在股总动脉40 keV最高，股浅及腘动脉SNR峰值略右移至约66～68 keV，胫动脉最大SNR出现在90 keV（中位6）。

主观图像参数（Subjective image parameters）

40 keV主观血管可见度Likert评分主要集中在4分和5分，总分526；70 keV总分486；90 keV总分384；110 keV总分270。越高keV越易出现"非诊断级"评级。两名阅片者间一致性为一般（kappa＝0.29）。

不同能级下的敏感度与特异度（Sensitivity and specificity on different energy levels）

血管损伤检出敏感度随keV升高降低：40 keV为78.4%，110 keV降至59.2%；特异度随keV升高略升：40 keV为82.3%，110 keV升至91.7%。经第三方复核新增初诊漏报血管损伤后，趋势保持一致。观察者间变异范围敏感度67.6%～89.2%，特异度67.7%～96.8%。

讨论与结论翻译

本研究表明，PCDCT下行双期团注对比剂扩展全身创伤扫描时，VME重建在约85 keV以下各下肢动脉节段均可维持＞200 HU的充足血管对比度（各节段临界值介于85～88 keV，差异微小）。低keV VME通过增强碘衰减提升血管及造影剂外渗显示，使血管创伤检出敏感度提高，尤其40 keV最敏感但噪声最大，对胫动脉等细血管可能造成一定干扰；高keV（≥110 keV）更适合配合专用金属伪影减除算法（Metal Artifact Reduction, MAR）抑制金属植入物伪影，但单独使用会因血管CT值跌破200 HU而损失血管对比。本研究局限包括回顾性单中心设计、样本量偏小无法进行亚组分析、创伤人群异质性（心输出量差异影响对比剂到达下肢时机）及同一组病例多能级重评可能存在回忆偏倚。

结论（Conclusion）：基于本有限样本量的回顾性研究，虚拟单能重建显著影响创伤CT中下肢动脉的显示效果。较低keV能级提供更高校衰减值及改善的对比噪声比（CNR），带来更高的血管损伤检出敏感度。约＜85 keV的VME可维持充足血管对比度且各节段差异较小。较高keV降低敏感度但在联合专用金属伪影减除算法时对减少金属伪影仍有价值。因此，低keV重建（尤指40–70 keV）有望提升创伤影像中临床相关下肢血管损伤的检出率。