双能CT骨髓水肿解读中的陷阱、挑战与解决方案

　　骨髓水肿（BME）是肌肉骨骼放射学和急诊放射学中的重要影像学表现，常与创伤或非创伤性病因（如炎症、感染或肿瘤）相关。磁共振成像（MRI）仍是评估骨髓水肿的金标准，但双能 CT（DECT）因其更快的采集时间、更低的成本以及在急诊环境中更易快速获取（与 MRI 相比），在 MRI 不适用或禁忌时为及时决策提供了有价值的替代方案。尽管优势显著，但准确解读双能 CT 上的骨髓水肿需充分了解其局限性和潜在陷阱。本文探讨了基于双能 CT 的骨髓水肿评估面临的技术和临床挑战，并提出了提高诊断准确性的策略。

　　通过检索 PubMed 和 ScienceDirect 数据库进行文献综述，标题和摘要检索关键词为（“DECT” 或 “Dual-Energy”）、（“BME” 或 “bone marrow edema”）以及（“musculoskeletal” 或 “bone” 或 “skeleton”）。纳入标准为英文科学论文，排除标准为未聚焦骨髓水肿的文章和病例报告。初步识别出 168 篇文章，其中 75 篇被认为相关并进行了详细综述。本文基于文献检索结果和作者的临床经验，重点阐述骨髓水肿准确解读的关键陷阱和策略。

　　理解骨髓的生理和病理生理对解读骨髓水肿至关重要。骨骼由皮质骨和松质骨（ cancellous 骨）组成，松质骨小梁会随应力不断重塑，其中容纳红骨髓（造血）和黄骨髓（脂肪）。骨髓分布随年龄变化，红骨髓逐渐转化为黄骨髓，至 24-25 岁形成成人模式。成人骨髓多为黄骨髓，但红骨髓在近端干骺端和转子间区域等部位持续存在。贫血、吸烟和肥胖等因素可触发红骨髓在典型黄骨髓区域的再转化。红骨髓水和蛋白质含量较高，在 T1 加权和 T2 加权成像上呈中等信号强度；黄骨髓富含脂肪，在 T1 加权和 T2 加权成像上呈高信号。

　　骨髓水肿的潜在机制是小梁微骨折导致毛细血管破裂，因毛细血管渗漏使液体和血液产物积聚。此外，血管损伤或创伤性关节积液引起静脉淤滞，可能增加髓内和血管内压力，导致骨小梁间隙和血窦空间内间质液增多，进而引发骨髓水肿。

　　红骨髓。骨髓水肿彩色叠加 3D 重建图像（A）和轴位图像（B）、MRI 轴位 T1 加权图像（C）及 T2 加权短时反转恢复序列（STIR）图像（D）显示：红骨髓导致 T1 加权呈轻度低信号、T2 加权呈轻度高信号，无骨髓水肿或骨折；双侧耻骨体可见骨髓水肿（白色实箭头和虚箭头）。

　　甲状旁腺功能亢进合并双侧股骨头坏死。骨髓水肿彩色叠加冠状位图像（A）和平扫冠状位 CT 图像（B）显示：所见腰椎存在硬化，椎体及双侧股骨头、股骨颈可见骨髓水肿。MRI 冠状位 T2 加权脂肪抑制图像（C）和 T1 加权图像（D）显示双侧股骨近端区域的 “双线征”（右侧股骨头更清晰）；下腰椎（L4-L5）因红骨髓再转化呈弥漫性 T1 加权低信号。

　　广泛硬化性转移瘤。腹部和盆腔双能 CT 矢状位图像（A）显示所见骨骼存在广泛斑片状硬化病变，伴 L1 轻度病理性压缩骨折（箭头）。骨髓水肿彩色叠加矢状位图像（B）显示骨骼几乎完全无彩色信号，这是由于算法默认设置无法处理致密硬化。将最大阈值从 800 HU 调整至 1200 HU 后的骨髓水肿彩色叠加矢状位图像（C）虽显示骨骼彩色信号，但无诊断价值。

　　常规 CT 的组织对比度基于 X 射线束的吸收情况，受物质的原子序数和 K 边缘影响。软组织（低原子序数元素）X 射线吸收极少，而骨中的钙（高原子序数）则能更有效地吸收 X 射线。双能 CT 使用两种 X 射线能谱（低能和高能），根据物质独特的 X 射线吸收特性区分物质。低能谱 X 射线 kV）更易被骨骼和软组织吸收；高能谱 X 射线kV）穿透力更强，吸收更少，常用 80 和 140kV 能谱。现代 CT 扫描仪制造商实现双能成像的方式不同，如西门子的双源法和 GE 的快速切换法（更多内容参见XI区：）。

　　使用专有软件算法对 CT 原始数据进行后处理，通过物质分解技术消除高衰减的骨小梁，从而更清晰地显示潜在的骨髓衰减情况。不同制造商向放射科医生呈现图像的格式不同，取决于制造商的高级可视化软件和机构偏好。西门子采用 syngo.via 软件，通过三物质分解方法（红骨髓、黄骨髓和钙）生成基于潜在纯骨髓计算衰减的彩色叠加图像（默认蓝绿色图），可叠加在灰度 CT 图像上或显示为 3D 图像，帮助放射科医生可视化骨髓水肿及其解剖相关性。GE 医疗在其 AW 软件中利用宝石能谱成像（GSI）技术，应用水 - 羟基磷灰石（HAP）双物质分解算法，假设整个体积由这两种物质组成，生成显示每个体素水密度并减去 HAP 信息的图像，物质密度图像中的像素强度值对应物质密度，定量表示为 mg/cm⊃3;，默认以灰度显示，也可根据机构偏好应用彩色图，通过分割和与灰度 CT 图像融合等额外后处理，生成与 syngo.via 类似的图像，便于解读（更多内容参见XI区：）。。

　　多发性骨髓瘤合并病理性骨折。右侧肱骨斜冠状位双能 CT 图像（A）和默认软组织卷积核彩色叠加图像（B）显示多发致密髓内病变（白色箭头），对应区域可见骨髓水肿。最下方病变可见明显移位的病理性骨折，创伤性骨髓水肿与肿瘤性骨髓水肿信号无法区分。骨卷积核斜冠状位图像（C）和骨髓水肿彩色图（D）显示骨髓水肿彩色图无诊断价值，肱骨及软组织内可见广泛 “斑点状” 噪声。

　　双能 CT 有助于检测隐匿性骨折、判断骨折病程以及绘制骨髓损伤范围。它能在常规 CT 可能显示正常的病例中识别骨髓水肿，助力早期诊断和管理。与 MRI 图像类似，骨折相关的骨髓水肿通常呈局灶性，线性集中在骨折处或其附近，若骨折轻度移位，在骨髓水肿图像上可能易见骨折线。

　　移位性股骨远端骨折。骨髓水肿彩色叠加矢状位图像（A）和 3D 重建图像（B）显示移位骨折区域（箭头）完全无骨髓水肿及彩色信号。3D 动态渲染图像（C）可见骨折移位程度及覆盖的石膏；附带可见血管动脉硬化钙化呈骨髓水肿样表现（B）。

　　移位性跟骨撕脱骨折。骨髓水肿彩色叠加 3D 重建图像（A）和矢状位图像（B）显示移位性跟骨撕脱骨折，边缘仅见少量骨髓水肿（箭头）。骨髓水肿显示减少可能与覆盖的石膏及骨折移位有关。

　　需注意骨髓水肿信号也可由多种非创伤性病因引起，如应力变化、感染、炎症性疾病和恶性肿瘤等。这些情况需结合临床病史和其他成像方式（如 MRI）进行精确解读。

　　双能 CT 是 MRI 的可行替代方案，在创伤和非创伤性疾病中均显示出与 MRI 相当的敏感性和特异性。Wilson 等人的荟萃分析显示，在四肢骨骼中检测骨髓水肿时，汇总敏感性为 86%（95% CI 82-89%），特异性为 93%（95% CI 90-95%），AUC 值为 0.95（以 MRI 和 / 或临床结局为对照），该荟萃分析的 20 项研究中，17 项仅评估创伤后患者，3 项评估非创伤性患者群体（包括类风湿关节炎患者）。在中轴骨方面，Yang 等人的单独荟萃分析显示，在急性椎体压缩骨折中检测骨髓水肿的汇总特异性高（98%，95% CI：0.97-0.99），但敏感性中等（82%，95% CI：0.76-0.86）。Chen 等人分析双能 CT 在非创伤性骨髓水肿中的诊断性能，显示出优异的敏感性（88.4%，95% CI 82.4%-92.5%）和特异性（96.1%，95% CI 94.4%-97.3%）。尽管双能 CT 特异性高，但其中等敏感性表明，当临床怀疑持续而双能 CT 结果为阴性时，仍需进行 MRI 检查。

　　荟萃分析共同表明双能 CT 在检测骨髓水肿方面具有统计学意义，高特异性（≥93%）使其成为排除病变的可靠工具。研究中狭窄的置信区间表明诊断性能强，不同患者群体间变异性小。然而，中等敏感性（82-88%）意味着双能 CT 可能无法检测到所有骨髓水肿病例，强调在双能 CT 可能遗漏轻微骨髓水肿时仍需 MRI。从临床角度看，双能 CT 是 MRI 的宝贵替代方案，尤其在急性创伤环境中，快速成像至关重要，且在 MRI 不可用或禁忌的情况下优势明显。虽然 MRI 因其更高的敏感性仍是金标准，但双能 CT 的快速采集、广泛可用性和优异特异性使其在急诊和门诊环境中成为实用有效的工具。这些发现支持将双能 CT 作为补充手段，在 MRI 无法使用时弥补诊断差距。

　　准确解读双能 CT 上的骨髓水肿需了解常见陷阱及其解决方案。尽管双能 CT 检测骨髓水肿的特异性高，但由于多种医学、技术和伪影相关因素，仍可能出现误判。放射科医生应采取具体措施优化图像质量、适应患者变异性并认识局限性，以避免诊断错误。

　　红骨髓、硬化性骨病变（如转移瘤、股骨头坏死）等情况可能模拟或掩盖骨髓水肿。

　　对仍有疑虑的病例，务必将双能 CT 结果与临床病史及 MRI 进行对照。需注意高度硬化区域可能掩盖骨髓水肿，此时需采用替代成像方式。

　　双能 CT 主要用于隐匿性或轻微骨折。对于严重移位病例，标准单能 CT 已足够。

　　体型较大（包括肥胖）患者中，身体组织对 X 射线的吸收可能导致光子饥饿，产生伪影。

　　对大体型患者，可考虑提高低能谱能量至 100kVp（仅适用于双源扫描仪）。可采用基于体重或体围的临床工作流程，限制双能 CT 在骨髓水肿检测中的使用范围。

　　石膏、夹板或金属植入物可导致光子饥饿和射线硬化，降低双能 CT 准确性。

　　尽可能移除外部固定物；评估不受金属植入物影响的身体区域。选择不与金属植入物直接相交的轴向平面，或植入物最薄的区域进行评估。

　　扫描前向患者强调屏气的重要性。若运动不可避免，可考虑改用单能 CT 并采用更快的采集技术。

　　双能 CT 的有效性局限于光谱视野（FOV），可能漏诊视野外区域的骨髓水肿。

　　校准双能 CT 软件设置并调整参数范围，以适应不同患者情况（如不同体型、骨髓成分等）。务必将骨髓水肿发现与原始 CT 数据集交叉核对，确保与异常部位一致。

　　骨衰减增加：红骨髓或硬化性骨病变（如转移瘤、股骨头坏死）等情况可能模拟或掩盖骨髓水肿。

　　解决方案：在怀疑病例中，始终将双能 CT 结果与临床病史和 MRI 相关联。认识到高度硬化区域可能掩盖骨髓水肿，需采用替代成像方式。

　　病理性骨折：病理性骨折引起的骨髓水肿可能与基础骨病变预先存在的骨髓水肿重叠。

　　解决方案：仔细评估骨折边缘。在模糊病例中，考虑 MRI 进行更详细的评估。

　　严重移位骨折：由于算法限制，双能 CT 可能无法检测严重移位骨折中的骨髓水肿。

　　解决方案：双能 CT 主要用于隐匿性或轻微骨折。对于严重移位的病例，标准单能 CT 足以满足需求。

　　体型较大患者。腰椎矢状位双能 CT 图像（A）、矢状位骨髓水肿图（B）及冠状位骨髓水肿图（C）显示：灰度 CT 图像未见骨折，但左侧臀肌区域可见带状分布的骨髓水肿（箭头），这可能因低能谱 X 射线穿透不良所致。

　　左侧股骨近端植入物。骨髓水肿彩色叠加 3D 重建图像（A）和矢状位图像（B）显示左侧股骨近端植入物所致的条纹伪影，导致双侧耻骨出现线状假阳性骨髓水肿信号（虚箭头），植入物周围因金属伪影呈紫色 / 低信号（实箭头）；附带可见导尿管呈假阳性骨髓水肿信号（短箭头）。

　　光子饥饿与大体型患者：体型较大（包括肥胖）患者可能因身体组织吸收而经历光子饥饿，导致伪影。

　　解决方案：对于大患者，考虑增加低能谱的能量（100kVp）以减轻光子饥饿（仅适用于双源扫描仪）。考虑采用体重或体围限制双能 CT 用于骨髓水肿检测的临床工作流程。

　　外部或金属伪影：石膏、夹板或金属植入物会导致光子饥饿和硬化线束伪影，降低双能 CT 准确性。

　　解决方案：尽可能移除外部材料，或评估不受金属植入物影响的身体区域。评估不直接与金属植入物相交的轴向平面，或植入物最薄的区域。

　　解决方案：扫描前向患者重申屏气的重要性。如果运动不可避免，考虑使用单能 CT 并采用更快的采集技术。

　　呼吸伪影。胸腰椎冠状位双能 CT 图像（A）和冠状位骨髓水肿图（B）显示膈下区域呈带状密度异常及异常骨髓水肿信号（白色箭头），这由患者呼吸运动所致。

　　光谱视野限制：双能 CT 的有效性限于光谱视野（FOV），可能导致该范围外区域的骨髓水肿漏诊。

　　卷积核选择：不正确的卷积核选择可能因噪声增加或伪影而降低骨髓水肿图质量。

　　解决方案：使用为骨髓水肿检测优化的适当重建卷积核，以确保最佳结果并最小化解读错误。

　　双能 CT 图像显示：骨髓水肿图的校准不当可能导致假阴性或假阳性，影响诊断准确性。

　　解决方案：校准双能 CT 软件设置并调整范围，以适应不同患者情况（不同患者体型、骨髓含量等）。始终将骨髓水肿发现与原始 CT 数据集交叉检查，确保与异常部位相关。

　　光谱视野限制。骨髓水肿彩色叠加 3D 重建图像（A）和冠状位图像（B）显示大转子区域信号突然缺失（箭头），该区域为患者疼痛部位。此现象因双能 CT（特定于双源 CT 扫描仪）无法捕捉光谱视野外解剖区域所致。

　　双能 CT 图像校准。（A、B）syngo.via 软件中的冠状位双能 CT 彩色叠加图像显示校准设置的影响：图像 A 采用 100 HU 阈值，导致右股骨颈完全信号缺失（实箭头），且 4 级分辨率设置使髋臼骨髓水肿信号更不均匀、“噪声” 更明显；图像 B 采用优化设置，显示出此前因阈值校准不佳而未检出的右股骨颈上部骨髓水肿，后续 MRI 证实该区域存在无移位不完全骨折。（C、D、E）另一例髓内转移瘤患者（箭头）的肱骨冠状位双能 CT 骨髓水肿彩色图（采用 “Spectrum” 调色板）：图像 C 采用默认窗位（L）1000 mg/cm⊃3;、窗宽（W）300 mg/cm⊃3;，显示绿色骨髓水肿信号；图像 D 窗位调整为约 1025 mg/cm⊃3;、窗宽 350 mg/cm⊃3;，绿色骨髓水肿信号受抑制，对比度较图像 C 降低；图像 E 窗位设为约 1000 mg/cm⊃3;、窗宽 400 mg/cm⊃3;，绿色骨髓水肿信号恢复，但噪声增加。

　　探测器技术的进步有望进一步提升双能 CT 性能。传统能量积分探测器（EID）产生与所有检测到的 X 射线光子能量总和成比例的信号，仍是当前 CT 系统的核心。

　　相比之下，新兴的光子计数探测器（PCD）可计数单个光子并将其分类到离散的能量箱中，提供更高的光谱分辨率、更低的噪声和更准确的物质区分，且无视野限制。PCD的这些优势有望显著提高骨髓水肿的检测敏感性，尤其是在双能 CT 面临挑战的场景中，例如前文讨论的射线硬化伪影及其他局限性问题。

　　双能 CT 是检测骨髓水肿的强大成像方式，利用其生成物质特异性 3D 彩色叠加图像的能力，实现卓越的解剖相关性和诊断清晰度。这些特性使双能 CT 不仅成为 MRI 的补充，还可能在高级横截面成像中成为一线方式，尤其在 MRI 禁忌、不可用或不太实用的场景中。尽管具有优势，但双能 CT 的诊断准确性取决于对其局限性的充分理解，包括伪影、算法限制和骨髓水肿模拟物，这些可能带来诊断挑战。放射科医生必须仔细考虑光谱视野、卷积核选择和图像校准等因素，以优化骨髓水肿检测。此外，大患者的光子饥饿、金属伪影和运动相关误差等挑战需要系统的缓解策略，以确保诊断精度。光子计数 CT（PCCT）作为新兴技术，有望改善图像分辨率、降噪和对比度，可能增强骨髓水肿的检测和解读。

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