双能CT虚拟单能量成像技术在儿童先天性漏斗胸金属板矫正后的应用价值及金属伪影减少效果：一项单中心回顾性研究

《Frontiers in Pediatrics》：The value of dual-energy CT virtual monoenergetic imaging and metal-artifacts reduction system after metal plate correction of congenital funnel chest in child: a single center retrospective study

先天性漏斗胸患儿术后胸CT中应用110keV虚拟单能成像联合金属伪影减少算法可显著降低金属伪影，改善图像质量，为术后随访提供最佳诊断方案。

　　本研究探讨了虚拟单能成像（VMI）与金属伪影减少系统（MARs）算法在儿童先天性漏斗胸（CFC）术后应用中的价值。漏斗胸是一种常见的儿童胸部发育畸形，主要表现为胸骨凹陷，造成胸廓形态异常，如胸骨回缩和胸廓不对称。这种疾病可能影响心肺功能，导致呼吸困难或心脏受压等症状。随着微创胸腔镜手术的广泛应用，CFC的治疗效果得到了显著提升，但术后需要通过影像学手段评估植入的金属钢板与周围组织的关系，以确保手术的成功和后续治疗的指导。

然而，传统CT扫描在评估植入金属物时，常常受到金属伪影的严重影响。这些伪影主要由射线硬化、光子饥饿和散射等物理现象引起，表现为图像中的条纹和暗带，掩盖了解剖结构的细节，降低了定量分析的准确性。为了解决这一问题，双能CT（DECT）技术应运而生，通过虚拟单能成像和金属伪影减少算法，提供了更高质量的影像数据。尽管DECT能够在广泛的能量范围内（40–140 keV）进行VMI重建，但针对儿童CFC患者术后影像的最优重建参数仍需进一步探索。

本研究回顾性分析了在徐州儿童医院接受胸腔镜微创治疗的CFC患儿，时间跨度为2022年1月至2023年8月。研究对象包括114名年龄在4至17岁之间的儿童，其中男性占99名，女性占15名。所有患者均植入了一种特定型号的不锈钢钢板（Biomet Microfixation，型号01-3170）。为了确保研究的科学性和可靠性，研究排除了存在气管切开、气道狭窄、气道压迫或气胸、先天性发绀心脏病、中心性呼吸衰竭、严重肌肉无力或缺乏自主膈肌活动、以及终末期疾病或死亡的患者。研究获得了医院伦理委员会的批准，并对数据进行了匿名处理，以符合伦理规范和隐私保护要求。

所有CT扫描均在256排CT扫描仪上进行，采用快速切换的80 kVp和140 kVp管电压（切换时间0.25毫秒），管电流为200 mA，层厚为5毫米，显示视野（DFOV）为25–40厘米。图像重建使用AW 4.6工作站，原始的光谱投影数据用于生成50 keV和110 keV的VMI图像，以及模拟传统120 kVp扫描的120 kVp-like图像。所有图像均以1.25毫米的层厚进行重建，以确保清晰度和细节。随后，金属伪影减少算法被应用于生成50 keV+MARs和110 keV+MARs图像系列。

为了评估图像质量，研究采用了客观和主观两种指标。客观指标包括CT值、标准差（SD）、绝对CT差值（|ΔCT|）和伪影指数（AI）。主观评分则由两位独立的放射科医生进行，依据预设的评分标准，对图像的伪影程度、金属边缘的清晰度以及软组织的对比度进行评估。研究发现，110 keV图像的客观指标显著优于120 kVp-like和50 keV图像，且在应用MARs算法后，图像质量进一步提升。主观评分也显示，110 keV+MARs图像系列获得了最高的评分，表明其在诊断质量方面具有显著优势。

研究还对辐射剂量进行了评估，包括体积CT剂量指数（CTDIvol）和剂量长度乘积（DLP），并采用年龄特定的转换系数（k=0.039 mSv·mGy?1·cm?1）估算有效剂量（ED）。这一估算基于2020年欧洲委员会发布的儿童影像诊断参考水平指南，以确保研究符合儿科影像的安全标准。研究结果表明，110 keV+MARs的成像方式在减少金属伪影和提高图像质量方面表现出最佳效果，这为儿童CFC术后影像评估和随访提供了重要的技术支持。

在讨论部分，研究指出，尽管VMI技术在减少金属伪影方面具有显著优势，但其在儿童CFC中的应用仍需进一步验证。文献表明，金属植入物的材质、尺寸和位置是影响伪影的重要因素，而本研究中使用的不锈钢钢板具有特定的长度和宽度（25.4厘米和1.27厘米），在胸骨前壁占据较大的区域。因此，传统CT扫描中，这些钢板常常导致严重的伪影，影响诊断准确性。VMI技术通过材料分解，能够生成模拟特定能量水平（keV）的图像，从而提供更清晰的组织对比和更准确的定量分析。研究还发现，结合高能VMI和MARs算法可以显著提升图像质量，这在多种涉及金属植入物的临床场景中已被证实。

此外，研究指出，虽然本研究采用了特定型号的钢板，但其结果具有一定的代表性。在儿童群体中，由于身体结构较小，金属伪影的特征可能与成人有所不同，因此需要制定适合儿童的影像评估标准。本研究的局限性包括回顾性设计可能带来的偏差，以及对能量水平的限制（仅分析50 keV和110 keV），未来研究可扩展到更广的能量范围。同时，主观评分的中等一致性也提示，未来研究可以增加评分者数量或优化评分标准，以提高评分的可靠性。此外，研究仅评估了厂商提供的MARs算法，未来可探索更先进的技术，如基于深度学习的伪影减少方法，前提是这些技术在临床中具有实际应用价值。

综上所述，本研究为儿童CFC术后影像评估提供了重要的依据。高能VMI（110 keV）能够有效减少金属伪影，而结合MARs算法进一步提升图像质量，这对术后随访和诊断具有重要意义。研究结果表明，针对特定植入物和患者群体，制定优化的影像评估方案是可行的，为临床实践提供了实用的参考。未来的研究应进一步扩展样本范围和能量水平，以验证本研究结果的普遍适用性，并探索更先进的伪影减少技术，以提高影像质量。同时，优化评分标准和增加评分者数量也有助于提高主观评估的可靠性，从而推动更全面的影像评估体系的建立。