光子计数探测器CT（PCD-CT）实现神经根病中背根神经节（DRG）增大的定量评估

《Diagnostics》：Photon-Counting Detector CT Enables Quantification of Dorsal Root Ganglion Enlargement in Radiculopathy

　　

背景/目的：神经根病中的背根神经节（dorsal root ganglion, DRG）增大反映炎性神经根反应，并与症状严重程度相关。虽然DRG增大可由磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）检出，但尚不清楚在常规神经根周围治疗（periradicular therapy, PRT）期间采集的光子计数探测器CT（photon-counting detector CT, PCD-CT）是否能够检测和定量腰骶神经根病中的DRG体积变化。方法：本回顾性研究纳入28例选定的单侧L5或S1神经根病患者，这些患者接受PCD-CT引导的PRT并随后确认治疗反应。三名独立盲法读者在低剂量计划采集图像上分割DRG。患侧与对侧DRG体积采用配对Wilcoxon符号秩检验（Wilcoxon signed-rank test）进行比较。结果：28例患者中26例（92.9%）患侧DRG体积超过对侧。症状性DRG体积中位数为341.1 mm³，对侧为282.3 mm³（p < 0.001）。DRG增大中位数为+24.0%。该结果在L5和S1神经根病水平间一致。读者间一致性高（Dice相似系数（Dice similarity coefficient）中位数0.78–0.85，体积相似度（volumetric similarity）中位数0.93–0.95）。结论：PCD-CT能够对选定患者的常规治疗性影像中的DRG体积变化进行可视化和定量，从程序性采集中提取生物学信息。这确立了PCD-CT用于研究神经病理生理学，并将基于CT的神经放射学研究扩展到此前受限于MRI的生物学问题。

研究背景与问题：腰骶神经根病（lumbosacral radiculopathy）因神经根受压导致放射性腿痛和感觉运动缺损，具有显著致病性。背根神经节（dorsal root ganglion, DRG；感觉神经元胞体所在结构）在症状性神经根病中发生炎性肿胀，其体积增大可由磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）检出，并与症状严重程度和治疗反应相关。然而，MRI评估DRG需与治疗操作分开的专门成像。CT引导的神经根周围治疗（periradicular therapy, PRT；向受压神经根靶向递送抗炎药物）常规产生用于操作引导的横断面影像，但传统CT在可诊断辐射剂量下软组织分辨率不足，难以显示DRG形态，使这些围介入数据集仅具程序性用途。光子计数探测器CT（photon-counting detector CT, PCD-CT；直接计数X射线光子并测量其能量的CT技术）可消除电子噪声、实现更小探测器元件且不增加剂量负担，较传统能量积分探测器CT具有更高空间分辨率和对比噪声比。研究旨在检验围介入低剂量PCD-CT能否由多名独立读者一致分割L5和S1 DRG，并检测经PRT治疗反应确认的单侧单节段神经根病患者症状侧与无症状对侧DRG的体积差异。

研究开展、结论与意义：研究人员开展单中心回顾性探索性研究，纳入28例单侧L5或S1神经根病且PCD-CT引导PRT后临床治疗反应确认的患者，比较患侧与对侧DRG体积，并以盲法多读者分割评价可靠性。结果显示患侧DRG在26/28例（92.9%）大于对侧，中位体积341.1 mm³对282.3 mm³（p < 0.001），中位增大+24.0%，L5和S1水平一致，读者间一致性高。结论表明常规低剂量PCD-CT可在选定患者中可靠显示并定量DRG体积增大。其意义在于从治疗性程序采集影像中提取生物学信息，使CT神经放射研究进入此前主要限于MRI的生物学问题，并为神经根病机制研究和治疗反应监测提供方法学基础。

关键技术与方法（不超过250字）：本研究为单中心回顾性探索性研究，样本来自2024年11月至2025年9月接受单侧单节段PCD-CT引导PRT的连续患者，初筛117例，最终纳入28例经随访确认对L5或S1水平PRT有治疗反应者。研究人员在低剂量计划采集（low-dose planning acquisitions）生成的冠状多平面重建图像上，由3名分别具有2、7、8年神经影像经验的独立盲法读者进行DRG三维分割，并以同时真值与性能水平估计（Simultaneous Truth and Performance Level Estimation, STAPLE）算法生成共识分割；采用Dice相似系数（Dice similarity coefficient, DSC）和体积相似度（volumetric similarity, VS）评价读者间空间一致性，采用配对Wilcoxon符号秩检验比较患侧与对侧DRG体积，并用Spearman秩相关分析DRG体积与年龄、性别、身高、体重和体质指数（body mass index, BMI）的探索性关联。

研究结果：
1. 读者间分割一致性：通过3名独立盲法读者对低剂量PCD-CT图像进行DRG三维分割并计算DSC与VS，发现读者间一致性高，DSC中位数0.78–0.85，VS中位数0.93–0.95。
2. 患侧与对侧DRG体积比较：基于STAPLE共识分割，26/28例（92.9%）患侧DRG体积超过对侧；症状侧中位体积341.1 mm³（四分位距（interquartile range, IQR）277.6–468.0 mm³）显著大于对侧282.3 mm³（IQR 240.5–382.4 mm³）（p < 0.001），患侧/对侧体积比中位数1.240（IQR 1.147–1.365），中位相对增大+24.0%（IQR +14.7%至+36.5%）。
3. L5与S1亚组：L5神经根病亚组（n = 19）患侧中位体积323.7 mm³（IQR 263.7–377.5 mm³）对258.0 mm³（IQR 232.6–310.4 mm³）（p < 0.001），体积比1.230（IQR 1.112–1.380），中位增大+23.0%（IQR +11.2%至+38.0%）；S1亚组（n = 9）患侧548.5 mm³（IQR 408.0–572.6 mm³）对416.5 mm³（IQR 371.4–427.7 mm³）（p = 0.004），体积比1.287（IQR 1.099–1.314），中位增大+28.7%（IQR +9.9%至+31.4%），结果在L5和S1水平一致。
4. DRG体积与人口学变量：通过Spearman秩相关分析，DRG体积与身高在患侧（ρ = 0.50，p = 0.007）和非患侧（ρ = 0.38，p = 0.047）相关；年龄与非患侧DRG体积呈中度负相关（ρ = ?0.38，p = 0.047），与患侧呈负相关趋势（ρ = ?0.33，p = 0.08）；体重和BMI与DRG体积无相关（|ρ| ≤ 0.28，p ≥ 0.15）。

讨论总结：研究人员认为，症状性神经根病中腰椎DRG呈可重复的体积增大，PCD-CT可在常规低剂量围介入影像上量化该病理改变，患侧中位增大24.0%且读者间可靠性高，验证了两项假设。DRG增大的病理生理基础包括机械压迫触发的局部炎症 cascade、血管通透性增加、蛋白外渗、水肿、细胞因子上调、免疫细胞募集和伤害感受器敏化；DRG肿胀与疼痛严重度相关并对抗炎治疗有反应，提示其为功能性相关标志而非附带现象。与MRI文献一致：Aota等报道受压腰椎DRG在MR脊髓造影上可见肿胀，患侧直径增大约19%，肿胀严重度与疼痛强度相关；Tortora等报道射频治疗后DRG体积降低22%并伴随疼痛降低43%；本研究的24%体积增大在幅度上可比。MR神经成像研究显示DRG增大见于多种神经病理性疾病，规范数据示L3约125 mm³至S1约323 mm³并随身高缩放，健康人无系统性左右差异，支持本研究所见不对称可能为病理性的。既往CT评估方面，Apostolidis等证明肿瘤患者诊断性增强CT可显示和测量DRG体积，但需专门软组织成像和对比增强；神经根病患者通常不接受此类检查，介入过程中也无这些优化方案，而本研究展示了无对比增强低剂量介入采集上的DRG评估。PCD-CT成功显示低剂量介入影像中的DRG，反映其相对传统CT的技术进步：直接光子计数消除电子噪声、实现更小探测器元件且不增加剂量负担，提供更高空间分辨率和对比噪声比；传统CT在介入辐射剂量下DRG与周围结构信号差低于噪声底，无法显示DRG形态。PCD-CT在血管结构、颞骨和脊柱解剖中的优势现已足以勾勒小神经结构并检测生物组织反应，且可在标准临床工作流中将治疗注射的附带影像用于DRG评估。临床定位神经根病水平准确性有限，皮节感觉模式重叠且个体差异大，肌节缺损虽较可靠但也不一致，多节段退变时诊断不确定性增加，客观神经病理形态标志物因而有价值；在CT上检测DRG变化建立了连接解剖成像与病理生理的生物标志物，既往CT仅能评估椎间盘突出或狭窄等间接征象，直接显示病理组织反应可提供更特异的神经生物学状态信息，并可能改善多节段退变时的诊断准确性。对已用于治疗介入的影像进行DRG改变定量，为治疗监测创造机会，系列体积测量可能追踪保守治疗反应或预测介入治疗结局；从研究角度，基于CT的DRG评估可利用常规临床数据开展DRG形态、疼痛表型和治疗结局关系的大规模研究。CT引导穿刺技术仍是复杂脊柱介入的临床标准，PCD-CT使既往超出CT能力范围的结构中生物过程可视化，扩展了CT诊断范围，对介入神经放射学尤其重要。局限包括样本量较小（n = 28）、回顾性设计限制外推、队列从117例初筛中高度选择，仅纳入记录完整、单节段神经根病且对靶向PRT有反应者，最大化检测DRG改变的可能性但引入选择偏倚；临床实践包括表现不明确或治疗反应不清者；因水平归属依赖对节段特异性PRT的反应，队列在检查水平具有高DRG病理验前概率，26/28比例不代表诊断敏感性，且仅从反应者队列不能评估特异性；结果不能外推至未选择人群，DRG体积测量尚未临床验证且目前无临床后果；本研究为假设生成性，针对病理生理替代标志物而非诊断试验；成像方案使用未针对软组织神经显示优化的常规介入扫描（无对比剂、标准骨核），专用参数或光谱重建可能提高诊断产出；无MRI参考标准，介入前MRI因临床指征采集且无统一方案，临床多层面序列不能进行DRG三维分割；方法需PCD-CT技术，尚未普遍可用，但持续部署将增加可及性；虽已建立可行性并检测到可测体积不对称，PRT期间常规DRG评估的临床附加价值需在更大、表现多样且结局指标多样的队列中前瞻性评估；前瞻性验证应加入介入前后标准化疼痛问卷（该场景常规诊疗中未包含）和两个时间点的高分辨率三维MRI，并设置接受可比CT引导注射但非针对DRG的对照队列（如骶髂关节注射）以加强推断。在40例符合全部临床纳入标准者中，12例因无法充分勾画DRG而排除，原因包括脊柱内固定所致线束硬化、脊柱侧弯致椎间孔解剖扭曲及低剂量采集信噪比不足。

研究结论翻译：常规低剂量PCD-CT扫描在PRT期间采集时，可在选定的神经根病患者中可靠显示并定量患侧DRG的体积增大。PCD-CT使在程序性影像上定量评估DRG病理成为可能，从治疗性采集中提取生物学信息。这将基于CT的神经放射学研究扩展到此前主要可通过MRI进入的生物学领域，并为理解神经根病机制和监测治疗反应开辟途径。