摘要
目的
本系统性综述和荟萃分析旨在研究双能量CT (DECT) 在区分手术后脑内出血 (ICH) 与对比剂染色方面的诊断准确性，并与常规CT相比评估相关辐射剂量。
方法
系统性检索截至2024年12月的文献。符合条件的研究包括应用DECT进行脑血管疾病诊断且可获取技术参数和诊断性能数据的研究。使用随机效应模型计算敏感性、特异性和辐射剂量参数的合并估计值。
结果
共有68项研究（包括5530名患者）符合纳入标准。其中，34/68（50%）专注于病灶检测，18/68（26%）关注技术方面，16/68（24%）侧重于预测。对10项研究的荟萃分析显示，区分ICH与对比剂染色的合并敏感性为96.1%（95% CI 83.8%–99.1%），特异性为97.8%（95% CI 91.4%–99.5%）。此外，对13项研究的辐射剂量荟萃分析提供了CT剂量指数容积（CTDIvol）的合并估计值为28.83 mGy（95% CI 20.60–37.07 mGy）和剂量长度乘积（DLP）为517.66 mGy × cm（95% CI 400.19–635.13 mGy × cm），与常规单能量CT相当。
结论
DECT在区分ICH与对比剂染色方面表现出优异的诊断准确性，辐射暴露与常规CT相当。不同方案中电压和剂量的巨大差异反映了DECT技术的相对不成熟，以及多中心协调和标准化的必要性。鉴于其高诊断准确性和与单能量CT相当的辐射暴露，在技术可行的情况下，DECT应始终考虑用于区分ICH与对比剂染色的特定场景。
临床相关性声明
DECT在不增加辐射暴露的情况下提供高诊断准确性，能够自信地在治疗后区分出血和对比剂染色，从而指导及时的治疗决策。
引言
计算机断层扫描（CT）对于诊断急性脑血管疾病至关重要，特别是中风，中风仍然是全球发病率和死亡率的主要原因。无论是缺血性还是出血性中风，都会导致不可逆的脑损伤。
急性中风CT方案通常包括平扫CT、CT血管造影和灌注成像，这些可以分别用于区分缺血性和出血性中风、在缺血性中风中识别大血管闭塞以及评估机械或药物溶栓的适用性。由于其速度快、可用性高以及能够排除出血同时有时识别早期缺血性改变，平扫CT是疑似中风的首选影像学检查方法。CT血管造影和CT灌注为血管状况和可挽救的脑组织提供了基本信息。
近年来，双能量计算机断层扫描（DECT）因其在急性脑血管疾病中的潜在应用而受到关注。DECT已证明在预测各种中风治疗患者中急性脑梗死、脑内出血（ICH）和其他并发症的结果方面具有实用性。除了急性情况外，DECT还被应用于评估短暂性脑缺血发作（TIA）和慢性脑血管疾病患者的脑动脉。
DECT的一个显著优势是能够在手术后区分出血性转化和对比剂染色。通过生成碘图（IMs）和虚拟平扫（VNC）图像，DECT可以识别由于对比剂而非血液导致的高衰减值区域，从而在治疗后环境中提供关键的诊断清晰度。事实上，碘覆盖图显示了对比剂的存在，而VNC图像则确认当高衰减值归因于对比剂时不存在高衰减值，从而排除了出血（图1）。因此，DECT在脑血管疾病的诊断评估中提供了有希望的益处。
虽然先前的系统性综述和荟萃分析已经研究了DECT在急性脑血管疾病中的作用，但这些研究要么范围有限，主要集中在小部分患者上，要么提供了总体发现，而没有单独量化区分ICH和对比剂染色这一关键差异的诊断性能。此外，许多早期综述没有以系统的方式解决辐射剂量影响或技术采集参数。近年来，已经发表了多项额外研究，反映了DECT扫描仪和后处理算法的技术进步。因此，需要进行最新且全面的综合。
本系统性综述和荟萃分析旨在通过以下方式填补这一空白：（i）提供DECT诊断准确性的最新合并估计值，特别是用于区分ICH和对比剂染色；（ii）与常规CT相比分析辐射剂量参数；以及（iii）总结各研究中的技术方案和后处理方法。这种更广泛的范围允许对DECT在脑血管成像中的当前临床效用和未来潜力进行更完整的评估。
材料与方法
本系统性综述无需伦理委员会批准。我们在Prospero上注册了系统性综述和荟萃分析，并根据系统性综述和荟萃分析的首选报告项目（PRISMA）和诊断测试准确性PRISMA进行报告。
研究设计
2024年12月，在MEDLINE（PubMed）和EMBASE（Elsevier）上对报告DECT用于脑部临床应用的研究进行了系统性检索。检索仅限于以英文撰写的原创研究，这些研究发表在同行评审的期刊上（纸质或在线），并有可用摘要。我们使用广泛的检索词来包括所有可能适用的研究。此外，手动检索所纳入文章的参考文献以查找可能的相关研究。
三名研究人员（分别具有4年、3年和3年神经影像学经验）通过共识对检索到的文章进行了初步筛选，排除了综述、病例报告和仅包含自动计算机分析的研究。采用基于共识的方法，通过每个步骤的直接讨论和达成一致来确保方法学一致性并最大限度地减少个人偏见。下载了在第一轮选择中包含的所有研究的全文，并进行了第二轮筛选。最后，手动检索所纳入文章和综述的参考文献，以检查是否有更多符合条件的研究。
如果符合以下条件，则纳入研究：1）DECT用于人类；2）DECT用于脑血管相关病理；3）DECT技术数据可获取，或这些数据可从所呈现的表格或补充材料中推导。排除标准为：1）研究中患者未接受DECT或未提供结果；2）体外研究或动物模型研究。
数据提取
对于最终选择中包含的所有文章，由进行选择过程的相同研究人员执行数据提取。在评审员之间存在分歧的情况下，通过共识解决仲裁。对于每项研究，提取的数据包括（如可用）：出版年份、出版大陆和国家、研究设计（前瞻性或回顾性）、患者数量、男性患者数量及百分比、患者平均年龄、DECT系统、探测器排数、DECT方法、低和高kVp、高和低mAs、对比剂类型、碘浓度、剂量和流速、辐射剂量以及用于DECT的后处理方法。此外，还提取了有关主要研究终点、灌注技术使用和相关技术细节的信息。每个纳入的研究进一步根据DECT使用的不同后处理方法数量分为子组。最后，如果可用，检索关键结果指标，如真阳性、假阳性、真阴性和假阴性。这些数据用于计算敏感性、特异性和诊断准确性，便于进行诊断测试准确性荟萃分析。
质量评估
另一位具有4年神经影像学经验的研究人员使用QualSyst工具（使用定性研究的检查表）和仅用于纳入的诊断测试准确性（DTA）文章的QUADAS 2工具审查了纳入文章的质量。
诊断性能指标和统计分析
对于荟萃分析，仅纳入报告完整诊断列联数据（真阳性、假阳性、真阴性和假阴性）或足以推导这些参数的信息的研究。仅报告定性或描述性结果、汇总性能指标而没有原始数据，或主要进行技术评估而没有诊断准确性终点的研究被排除在定量综合之外，并以叙述方式总结。使用真阳性、假阴性、真阴性和假阳性发现的数量计算DECT的合并敏感性和特异性。使用双变量随机效应模型计算DECT在区分ICH与对比剂染色方面的敏感性和特异性，以估计合并数据。汇总受试者工作特征（sROC）曲线用于计算曲线下面积（AUC），提供诊断性能的综合衡量指标。敏感性和特异性及其相应的95%置信区间（CIs）在森林图中呈现。对于报告100%敏感性或特异性（零单元格研究）的研究，在合并前对2×2表的所有单元格应用0.5的连续性校正，符合双变量随机效应DTA荟萃分析的建议。
根据随机效应模型，使用DerSimonian-Laird方法进行荟萃分析，以获得估计的合并CT剂量指数容积（CTDIvol）和剂量长度乘积（DLP）。使用Cochran's Q和I2统计量评估异质性，I2量化了由于异质性而非偶然性导致的总变异比例。I2值在50%到75%之间表示显著异质性，而高于75%的值表示相当大的异质性。由于纳入的研究包括各种DECT方案（平扫、血管造影和灌注成像），合并的CTDIvol和DLP估计值全面计算，以反映脑血管DECT应用中的总体辐射暴露。
结果
检索结果
从通过检索查询确定的732条记录和通过其他来源确定的4条记录开始，520条从标题和摘要中排除，而其余216条被下载以进行单独评估。最后，共有68篇文章符合纳入标准。研究选择流程图如图2所示。
纳入的文章发表于2008年至2024年之间。55/68（81%）篇论文为回顾性研究设计，13/68篇（19%）为前瞻性研究。纳入研究中最具代表性的国家是中国（15/68，22%）、美国（14/68，21%）和荷兰（5/68，7%）。研究人群从6到424名患者不等，总共纳入5530名患者。患者年龄范围从38岁到76岁。
纳入分析的研究报告了DECT临床应用的各种终点，包括急性缺血性中风的诊断准确性、作为血脑屏障破坏指标的碘浓度等预后标志物，以及评估血管内治疗或静脉溶栓后的治疗后并发症，包括脑动脉空气栓塞、出血性转化和对比剂外渗。其他终点侧重于图像质量和DECT重建（如VNC图像、IMs和虚拟单能量（VM）成像）与标准成像技术的比较，评估质量、伪影减少、临床适用性和技术可行性。
一半的研究（34/68，50%）专注于DECT在病灶检测中的作用，其次是关于技术方面（18/68，26%）和缺血性中风出血性转化预测（16/68，24%）的研究。在分析的研究中，23/68（34%）特别解决了对比剂染色和ICH之间的区分问题。
DECT技术和采集参数
在58/68（85%）篇文章中，DECT技术为双源，在6/68（9%）篇文章中为快速kVp切换，在2/68（3%）篇文章中为光谱探测器，在2/68（3%）篇文章中为单源。最常用的DECT系统包括西门子在58/68（85%）篇文章中的扫描仪，通用电气在6/68（9%）篇文章中，飞利浦在4/68（6%）篇文章中。
采集方案在研究之间有所不同，包括低能量和高能量管电压（kVp）的组合，最常用的组合是80低kVp和140高kVp，用于34/68（50%）篇文章中，管电流变化极大（最小35-最大800 mAs），根据临床应用和研究背景进行调整。
22/68（32%）项研究报告了碘化对比剂的信息，详细说明了浓度（在7/22篇文章中采用300 mgI/mL）和剂量（主要为40至100 mL的固定量）。
后处理技术包括在37/68（54%）篇文章中报告的VNC图像，在28/68（41%）篇文章中的IMs，在16/68（24%）篇文章中的虚拟单色或单能量图像，而其他高级方法报告较少（18/68，26%，主要是骨去除应用或X地图）。
DECT在ICH与对比剂染色方面的诊断准确性荟萃分析
在评估对比剂染色和ICH之间区别的23项研究中，只有10项提供了完整的诊断准确性数据并被纳入荟萃分析。其余缺乏可提取列联数据或侧重于技术和定性结果的研究以描述方式分析。对于敏感性，合并估计值为96.1%（95% CI 83.8%–99.1%），异质性等于I2 = 24.5%。对于特异性，合并估计值为97.8%（95% CI 91.4%–99.5%），异质性等于I2 = 50.5%。sROC分析产生的AUC为0.98（95% CI 0.96–0.99），证实了DECT在区分ICH与对比剂染色方面的优异诊断准确性。
DECT辐射剂量荟萃分析
68篇文章中有31篇（46%）报告了CTDIvol数据，数值范围从6到80 mGy。68篇文章中有11篇（16%）提供了DLP数据，报告值范围从120到770.6 mGy × cm。仅对报告了平均值和标准差的文章进行了CTDIvol和DLP的荟萃分析，使用随机效应模型和逆方差法来考虑研究间的变异性。对于CTDIvol，从包含总共637名受试者的13个研究部分提取数据。合并估计值为28.83 mGy（95% CI 20.60–37.07 mGy）。对于DLP，从包含总共485名受试者的9个研究部分分析数据，得到的合并估计值为517.66 mGy × cm（95% CI 400.19–635.13 mGy × cm）。观察到CTDIvol和DLP均存在显著异质性（I2 = 100%，p < 0.01），表明研究间效应大小在幅度和/或方向上存在实质性变异。
质量评估
QualSyst结果表明，大多数文章的得分范围从最低值14分到20分。14篇文章获得了可能的最高分数20分。QUADAS-2工具则表明数据的偏倚风险概率较低，包括适用性方面。
讨论
本系统性综述和荟萃分析基于对过去16年发表的68项研究的分析，分析了DECT的诊断和技术优势、其局限性以及与常规单能量CT（SECT）的比较作用。最值得注意的结果之一是DECT在区分ICH与对比剂染色方面的诊断准确性，合并敏感性和特异性分别为96.1%和97.8%。这比SECT有显著改进，SECT通常由于重叠的衰减值而难以进行这种区分。
Ebaid等人报告的ICH检测合并敏感性和特异性分别为69.9%和100%。我们的子分析特别关注区分ICH与对比剂染色，显示出更高的诊断准确性。这种更窄的焦点更符合DECT的最佳临床效用，因为在血管内治疗后的环境中，区分ICH与对比剂染色对于治疗管理至关重要。
在DECT辐射剂量方面，本荟萃分析中CTDIvol（28.83 mGy）和DLP（517.66 mGy × cm）的合并估计值与SECT研究中报告的相当，表明DECT不会增加辐射暴露。然而，DLP观察到的高异质性（I2 = 99.98%）表明研究间剂量参数存在显著变异性，可能受患者群体、扫描仪类型和临床方案的影响。虽然这种方法让我们捕捉到现实世界中的变异性，但特定方案的分析可能会产生更窄的置信区间和更同质的估计值。事实上，确定了随时间推移剂量减少的非显著趋势。这一趋势与技术进步和优化成像方案的持续努力相一致，特别是在儿科和老年患者等脆弱人群中。
鉴于在区分对比剂染色与ICH方面的可比辐射剂量和显著诊断准确性，DECT应该是这些特定临床场景中的首选模式。其卓越的诊断性能在治疗后环境中提供了关键价值，其中对比剂染色与ICH之间的精确区分可以直接影响患者管理和结果。除了ICH与对比剂染色之间的特定区分外，我们综述中包含的几项研究还调查了DECT的其他脑血管应用。这些应用包括通过虚拟平扫或虚拟单能量重建检测早期缺血性实质改变、通过量化碘外渗作为破坏标志评估血脑屏障完整性，以及预测血管内治疗或溶栓后的后续出血性转化。尽管不是我们分析的主要重点，但这些应用表明DECT可能在急性中风护理中提供有用的补充信息，补充其在区分出血与对比剂染色方面的既定作用。
在纳入的研究中，双源DECT是最常用的技术，85%的文章报告了该技术，其次是快速kVp切换（9%）和光谱探测器（3%）。最常用的采集参数涉及低能量kVp为80和高能量kVp为140，在50%的研究中使用。这种组合可能在诊断性能、材料区分和辐射剂量之间提供最佳平衡。
本综述显示，中风中的DECT研究主要集中在三个临床场景：中风检测（50%）、中风结果预测（24%）和技术CT方面（26%）。这些应用展示了DECT在解决中风成像中的诊断和预后挑战方面的多功能性。例如，Byrne等人表明，DECT的实质相对碘浓度与上矢状窦相比可以可靠地预测ICH的发展，作为血管内治疗后风险分层的有用影像学生物标志物。此外，早期分级血脑屏障破坏已被证明有助于识别有延迟出血性转化风险增加的患者。
尽管有诸多优势，DECT仍面临必须解决的若干挑战，以充分发挥其潜力。
局限性
本综述存在某些局限性。首先，部分纳入的研究可能存在共享或重复的患者数据，特别是来自同一研究组的研究。这种重叠可能会影响综述的质量。防止此问题需要访问跨研究的个体患者数据。其次，许多研究未充分报告关键的技术细节，如对比剂类型、浓度和流速。这些参数可能显著影响图像质量和诊断性能，突显了未来研究需要更全面的报告标准。第三，研究间辐射剂量估计存在显著异质性，反映了方案、扫描仪技术和患者群体的差异。尽管使用了随机效应模型来考虑研究间变异性，但可用研究的数量有限和异质性不允许对方差分量（τ2）或预测区域进行稳定估计。第四，先进DECT技术的相对较低采用率限制了结果对配备双源系统的中心的适用性。最后，虽然本综述包含大量研究，但主要是回顾性的（55/68，81%），只有13/68（19%）是前瞻性的，这可能会引入偏见。
采集协议和后处理技术的标准化对于减少变异性和提高诊断准确性至关重要。此外，探索DECT在其他神经血管疾病（如慢性脑血管疾病和TIA）中的潜力可以扩大其临床效用。
结论
本系统性综述强调了DECT在中风成像中的潜力，提供了在血管内治疗后检测ICH与对比剂染色方面的卓越诊断性能，与SECT相当的辐射剂量，以及创新的后处理能力。不同方案中电压和剂量的巨大差异反映了DECT的相对不成熟，以及多中心协调和标准化的需要。鉴于其高诊断准确性和与SECT相当的辐射暴露，在技术可行的情况下，DECT应始终考虑用于区分ICH与对比剂染色的特定场景。
本系统性综述为光子计数CT的潜在应用奠定了基础，进一步扩展了其在脑血管成像中的诊断能力。
声明
利益冲突
作者声明与本文内容无相关利益冲突。
伦理批准
本系统性综述基于先前发表的研究，不涉及作者进行的任何人或动物的新研究。因此，不需要伦理批准。我们在Prospero上注册了系统性综述和荟萃分析，并根据系统性综述和荟萃分析的首选报告项目（PRISMA）和诊断测试准确性PRISMA进行报告。
知情同意
知情同意不适用，因为这是先前发表数据的系统性综述和荟萃分析。
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出版商说明
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