《The International Journal of Cardiovascular Imaging》：Endoleak detection with photon-counting detector CT at various radiation doses after endovascular aneurysm repair: a phantom study
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血管内动脉瘤修复术后，患者需要终身进行CT随访。光子计数探测器CT（PCD-CT）可能有助于在低辐射剂量下提高微小碘化结构的检出率。本实验研究的目的是利用PCD-CT在55 keV和50 keV虚拟单能量图像（VMIs）下，寻找仍能提供小内漏高检出率的最低辐射
血管内动脉瘤修复术后，患者需要终身进行CT随访。光子计数探测器CT（PCD-CT）可能有助于在低辐射剂量下提高微小碘化结构的检出率。本实验研究的目的是利用PCD-CT在55 keV和50 keV虚拟单能量图像（VMIs）下，寻找仍能提供小内漏高检出率的最低辐射剂量。研究人员使用PCD-CT以100%、50%、25%和12.5%的辐射剂量对模拟中体型和大体型患者的腹部动脉瘤体模进行扫描。除了标准的55 keV图像外，还在25%和12.5%剂量下重建了50 keV的VMI。由三位独立观察者读取包含1728个2–6 mm内漏的96个CT序列。采用jackknife方法分析替代自由响应操作特征曲线下面积（A1）。在中型体模中，6 mm内漏的A1在100%和50%剂量下相似（0.93 vs. 0.86；p=0.23），但在50%剂量下，4–6 mm内漏的性能下降（A1，0.81 vs. 0.68；p=0.02）。在大型体模中，50%剂量下6 mm内漏（0.72 vs. 0.42；p=0.003）和4–6 mm内漏（0.49 vs. 0.29；p=0.02）的A1均下降。与标准重建相比，50 keV的VMIs在25%剂量下未改变A1（0.56 vs. 0.52；p=0.38），且在12.5%剂量下导致性能更差（0.30 vs. 0.19；p=0.01）。总之，在模拟中体型患者中，使用PCD-CT将剂量降低50%时，6 mm内漏的诊断性能仍保持较高水平，但模拟大体型患者则不然。在12.5%和25%剂量下的50 keV VMIs未能改善内漏检出。
#### 论文解读
**研究背景与问题**
血管内动脉瘤修复术（endovascular aneurysm repair, EVAR）已成为腹主动脉瘤（abdominal aortic aneurysm）治疗的主要手段，尤其适用于老年及高危患者，因其短期死亡率低于开放手术。术后患者需终身进行CT随访，以排除动脉瘤囊增大及内漏（endoleak）——即血液持续渗入瘤囊，可能导致压力升高甚至破裂。目前，CT血管成像（computed tomography angiography, CTA）是EVAR术后随访最常用的影像学手段，但重复扫描带来的辐射累积可能产生潜在危害。因此，在保证诊断准确性的前提下降低辐射剂量至关重要。传统能量积分探测器CT（energy-integrating detector CT, EID-CT）可通过低管电压、虚拟平扫等技术减少剂量，而光子计数探测器CT（photon-counting detector CT, PCD-CT）凭借其高空间分辨率及材料分解能力，有望在更低辐射剂量下实现更优的微小碘化结构（如内漏）检出。然而，目前尚缺乏在受控条件下系统评估PCD-CT在低剂量时内漏检出能力的研究，也不清楚更低千电子伏（keV）虚拟单能量图像（virtual monoenergetic images, VMIs）能否补偿剂量降低带来的信号衰减。为此，本研究旨在通过体模实验，确定在不同模拟体型下，PCD-CT仍能保持小内漏高检出率的最低辐射剂量，并评估50 keV VMIs在低剂量下的潜在增益。
**研究设计与方法**
研究人员基于10例EVAR术后II型和III型内漏患者的CTA衰减测量值，构建了一个定制圆柱形树脂体模，模拟腹主动脉瘤囊（长21 cm，直径8 cm），内置商业支架（Valiant, Medtronic）及多个含无机碘的树脂颗粒（3 mm厚）以模拟不同大小（2、4、6 mm，各12个）、不同密度（低密度：120 HU，对应4.2 mg I/mL；高密度：145 HU，对应5.8 mg I/mL）的内漏，并置于距支架网不同距离（0、5、10 mm）处。体模分别放入30 cm和40 cm水容器中以模拟中体型（估计体重72–85 kg）和大体型（118–142 kg）患者。采用双源PCD-CT（Naeotom Alpha, Siemens Healthineers）进行扫描，标准参数：峰值管电压120 kVp，准直144×0.4 mm，旋转时间0.5 s，图像质量（IQ）水平47，量子迭代重建水平3，重建核Bv40。对于中体型体模，目标容积CT剂量指数（CTDIvol）设为4 mGy（对应机构当前EID-CT剂量）；对于大体型体模，设为8 mGy。随后将辐射剂量分别降至50%、25%和12.5%（通过调整IQ水平改变参考毫安秒）。所有系列重建为55 keV、1 mm层厚（标准方案），并对25%和12.5%剂量水平额外重建50 keV VMIs。通过旋转（0°、90°、180°、270°）生成96个CT序列（2种体型×2个体模半部×4个剂量水平标准重建+2个50 keV低剂量重建×4个旋转），共含1728个模拟内漏。三位放射科医师（经验7、8、15年）在盲法下独立标记内漏位置及诊断信心，并评估图像噪声和总体质量。采用Jackknife替代自由响应接收者操作特征（JAFROC）方法计算A1（表示病变区域被观察者评为高于非病变区域的概率），并分析检出率，使用Barnard精确检验比较组间差异，Krippendorff’s alpha评估观察者间一致性。
**研究结果**
*Phantom measurements and objective image quality*
在中型体模中，主动脉衰减值在不同剂量下保持稳定（中位数472–474 HU，55 keV；578 HU，50 keV；p=0.992），但大体型体模中主动脉衰减随剂量降低而下降（55 keV: 464–419 HU；50 keV: 530–475 HU；p=0.012至<0.001）。50 keV图像较55 keV具有更高主动脉衰减（p<0.001）。噪声水平随剂量降低及50 keV重建而增加（p=0.019至<0.001）。标准方案下，主动脉对比噪声比（contrast-to-noise ratio, CNR）在两种体模中均随剂量降低而下降（p<0.001）。50 keV在中型体模中能提高主动脉CNR（25%剂量p=0.002；12.5%剂量p<0.001），但在大体型体模中无显著改善（p=0.333和0.998）。高密度与低密度内漏的CNR变化趋势相似。
*Endoleak detection rates*
所有设置下2 mm内漏的检出率极低（平均仅1%）。对于4 mm内漏，中型体模标准重建下100%剂量灵敏度为69%（33/48），50%剂量降至44%（21/48），25%剂量仅23%（11/48）；大体型体模中灵敏度极低（1.3–3.3/48）。对于6 mm内漏，中型体模中100%剂量灵敏度为98%（47/48），50%剂量为91%（43.7/48）（p=0.322），25%剂量降至85%（41/48）（p=0.045）；大体型体模中100%剂量为76%（37/48），50%剂量为47%（22.3/48），25%剂量为15%（9/48）（p<0.01至<0.001）。当合并4–6 mm内漏时，中型体模平均检出率从100%剂量的83%（80/96）降至50%剂量的67%（64.7/96）（p=0.02），再降至25%剂量的54%（52/96）（p<0.001）；大体型体模相应为41%（39.7/96）、25%（23.7/96）和12%（11.7/96）（p<0.001）。标准55 keV与50 keV VMIs在25%和12.5%剂量下的检出率无显著差异（p=0.489–0.869）。观察者间一致性为中等（Krippendorff’s alpha=0.698）。
*False positives and A1*
假阳性标记最多见于中型体模12.5%剂量下的50 keV重建（与其他设置相比p=0.023至<0.001，除12.5%标准重建外p=0.06）。A1分析显示：中型体模中6 mm内漏在100%与50%剂量间无显著差异（0.93 vs. 0.86；p=0.229），但25%剂量下降至0.78（p=0.021）；大体型体模中6 mm内漏A1从100%剂量的0.72分别降至50%的0.42和25%的0.32（p<0.001）。对于4–6 mm内漏，中型体模A1从100%剂量的0.81降至50%的0.68和25%的0.55（p=0.029至<0.001），大体型体模从0.49降至0.29和0.27（p=0.007至<0.001）。两种体模合并数据中，50 keV VMIs在25%剂量下与标准55 keV方案性能相似（p=0.376–0.749），但在12.5%剂量下A1更低（4–6 mm: p=0.019; 6 mm: p=0.012）。
*Diagnostic confidence and subjective image quality*
诊断信心在中型体模中显著高于大体型体模（平均2.0 vs. 1.49；p<0.001）。中型体模中100%剂量下信心最高（p=0.006至<0.001），但标准55 keV与50 keV VMIs在25%和12.5%剂量下无显著差异（p=0.978–0.998）。大体型体模中不同剂量及keV下的信心差异无统计学意义（p=0.072–0.995）。图像质量评分在两种体模中均以100%剂量最佳（除中型体模50%剂量外，p<0.001），50 keV与标准重建质量相当（p=0.989）。图像噪声在100%剂量与50%、25%剂量标准重建间无显著差异（p=0.123–0.993）。
**讨论与结论**
本研究表明，在模拟中体型患者中，使用PCD-CT将辐射剂量降低50%时，6 mm内漏的检出率仍可达91%，且A1无显著下降，但大体型患者及更小内漏（4 mm）的检出率显著恶化。2 mm内漏在所有剂量水平下均难以检出。50 keV VMIs在25%和12.5%剂量下未能改善诊断性能，甚至在大体型体模及极低剂量下导致性能更差，这可能与噪声增加抵消了碘衰减增益有关。研究结果提示：对于平均体型患者，若重点关注≥6 mm内漏，剂量可安全降低50%；而对于肥胖患者，即使6 mm内漏也不建议降低剂量。研究局限性包括：体模无法模拟呼吸、运动及搏动伪影；仅测试了单一虚拟单能量水平；未直接比较传统EID-CT。未来需在真实患者中验证，并探索55–60 keV与超高分辨率模式的最佳组合。
**研究结论翻译**
在本体模实验中，采用光子计数探测器CT（PCD-CT）在辐射剂量降低50%时，模拟中体型患者中6 mm内漏的检出率仍保持较高水平。然而，在模拟大体型患者中以及对于4 mm内漏，在降低剂量下内漏检出显著恶化。直径2 mm的极小内漏在所有研究辐射剂量下均具有极差的检出率。研究人员建议进一步开展研究，以确定该临床任务的最佳辐射剂量与单能量水平组合。
