光子计数CT低/超低剂量成像在年轻肌肉骨骼恶性肿瘤肺转移随访中的卓越性能与剂量优化研究

　　本研究针对年轻肌肉骨骼恶性肿瘤患者肺转移随访中面临的辐射风险与成像质量矛盾，通过前瞻性对照试验证实：采用光子计数CT（PCCT）低剂量（LD）与超低剂量（ULD）方案（中位有效剂量仅0.43mSv和0.27mSv）较传统能量整合CT（EICT）显著降低辐射剂量87.62%-92.58%，同时获得更优的整体图像质量（5分制评分：5[5;5] vs 5[4;5]）和肺结节可视化效果，为青少年肿瘤患者长期随访提供安全高效的影像学解决方案。

　　

在儿童、青少年和年轻成人（AYA）群体中，恶性肌肉骨骼（MSK）肿瘤约占新发癌症的10%，其中肺转移是影响预后的关键因素。虽然常规标准剂量能量整合CT（EICT）能敏感检测肺结节或肿块（LNOMs），但其高辐射暴露可能引发二次癌症、遗传毒性效应等风险，对处于生长发育期的年轻患者尤为严峻。尽管已有研究尝试采用低剂量CT方案，但传统技术局限导致图像质量下降，迭代重建算法又可能引入伪影或空间分辨率损失。光子计数CT（PCCT）作为新兴技术，通过直接光子转换和噪声过滤机制，理论上可在显著降低剂量同时提升图像质量，但其在年轻肌肉骨骼恶性肿瘤患者肺转移监测中的实际性能尚未得到系统验证。

本研究采用前瞻性队列设计，于2023年8月至11月纳入100例9-30岁经病理确诊的肌肉骨骼恶性肿瘤伴肺转移患者，随机分为低剂量（LD）和超低剂量（ULD）组各50例，所有患者均具备前期标准剂量EICT扫描数据作为自身对照。采用西门子双源PCCT系统（NAEOTOM Alpha）进行胸部扫描，LD组和ULD组分别设置CARE Dose4D图像质量水平（IQ level）为16和10，管电压100kV加锡滤过，重建层厚1.0mm，采用量子迭代重建（QIR-4）和73keV单能谱成像。主要对比指标包括辐射剂量参数（CTDI_vol、DLP、有效剂量）、客观图像质量（噪声、CNR、SNR、边缘锐利度）和两名观察者盲法评估的主观图像质量（5分制Likert量表）。

关键技术方法包括：1）前瞻性匹配设计：以既往EICT扫描为自身对照，间隔中位数116天；2）PCCT扫描参数优化：采用Sn100kVp高压组合与QIR-4重建算法；3）多维度图像评估：结合客观物理指标（FOM_CNR、η剂量节省潜力）和临床主观评分；4）统计方法：采用Wilcoxon符号秩检验和Cohen's Kappa检验分析组间差异与观察者一致性。

辐射剂量结果：

PCCT较EICT显著降低所有剂量参数（p<0.001），LD组和ULD组有效剂量分别降低87.62%和92.58%，中位有效剂量仅0.43mSv和0.27mSv，达到胸片剂量量级。

客观图像质量：

虽然PCCT图像噪声较高（69.8±11.6HU vs 57.9±16.9HU, p<0.001），但其CNR效能值（FOM_CNR）显著优于EICT（1112[673;2143] vs 146[78.9;242], p<0.001），边缘锐利度提升29%（564[463;742]ΔHU/pixel vs 438[354;575], p<0.001）。ULD组PCCT的CNR略低于EICT（16.9[14.3;22.1] vs 22.4[15.7;28.2]），但SNR无显著差异。

主观图像质量：

PCCT在整体图像质量（5[5;5] vs 5[4;5]）、运动伪影抑制（5[5;5] vs 4[3;4]）、肺结节可视化（三个结节评分均为5[5;5] vs 5[4;5]）和钙化/实性成分区分（5[4;5] vs 4[4;5]）方面均显著优于EICT（p<0.05）。但在肺纹理显示（3[3;4] vs 5[4;5]）和纵隔淋巴结显示（4[4;5] vs 5[4;5]）方面略逊于EICT。观察者间一致性良好（Kappa>0.60）。

讨论与结论：

本研究首次系统证实PCCT在年轻肌肉骨骼恶性肿瘤肺转移随访中的双重优势：一方面实现超低辐射剂量（ULD组仅0.27mSv），较常规CT降低90%以上剂量，极大减少长期随访的致癌风险；另一方面通过提升空间分辨率和噪声控制能力，显著改善肺结节可视化效果和钙化成分识别能力，对 osteosarcoma 等易发生钙化转移的肿瘤具有重要诊断价值。虽然PCCT在肺间质结构显示方面存在不足，但其快速扫描特性（螺距3.2）有效抑制呼吸运动伪影，更适用于儿童和青少年患者。研究结果支持PCCT作为肌肉骨骼肿瘤青年患者肺转移随访的首选影像方案，为优化肿瘤随访指南提供高级别证据。未来研究可进一步探索超高清分辨率模式（0.2mm）在微小转移灶检测中的价值，并扩大至肥胖人群的应用验证。

该研究发表于《European Journal of Radiology Open》，通过严谨的前瞻性设计和多维度评估，为先进CT技术在特殊人群中的临床应用树立了方法论典范，推动放射学从"剂量最低化"向"风险效益最优化"的范式转变。