寶石能譜CT在腹部病變中應(yīng)用進展

張秋軍　暴云鋒　劉新平

[摘 要] 介紹能譜CT基本原理及國內(nèi)外能譜CT技術(shù)在腹部病變應(yīng)用研究結(jié)果。

[關(guān)鍵詞] 寶石CT；能譜成像；腹部病變

中圖分類號：R 445 文獻標識碼： B 文章編號：2095-5200（2015）04-016-03

能譜成像與常規(guī)CT相比，改變傳統(tǒng)的kVp混合能量成像掃描模式，轉(zhuǎn)為keV單能量成像，提供了多種定量分析方法與多參數(shù)成像為基礎(chǔ)的綜合診斷模式[1]。本文對過去6年間，能譜成像在腹部病變中應(yīng)用文獻進行總結(jié)。

1 能譜CT成像技術(shù)原理

CT成像主要借助物質(zhì)對X線的衰減作用。由于光電效應(yīng)和康普頓散射這兩種物理過程，X線能量變化也同時影響著物質(zhì)對X線吸收。任一物質(zhì)均具有隨X線能量衰減特征吸收曲線，且該X線吸收系數(shù)可由其他任意兩種基物質(zhì)特征吸收曲線計算而來。因此，隨機選取兩種基物質(zhì)，計算其在不同能量下X線吸收系數(shù)，即可確定該物質(zhì)一條特征性吸收曲線[2]。物理學(xué)家們提供了水和碘[μwater（E）和μiodine（E）]以及許多純物質(zhì)和混合物質(zhì)量吸收函數(shù)隨能量變化曲線[3]。水和碘作為基物質(zhì)時，組織在某種單能量下 CT 值計算方法為：

CT（ x，y，z，E） = Dwater（ x，y，z） μwater（E） + Diodine（ x，y，z）μiodine（E）

在該式中，μwater（E）為水X線吸收系數(shù)，μiodine（E）為碘X線吸收系數(shù)，Dwater和Diodine分別為水和碘物理密度。將某單能量下μwater和μiodine代入上述公式，即可準確獲取物質(zhì)吸收或CT圖像。能譜成像具有“三同”性，即同時、同向和同源性，往往不受物質(zhì)自主或非自主運動干擾，能夠達到準確硬化效果校正從而確保能譜成像準確性及可靠性[4]。

2 能譜CT成像技術(shù)圖像

能譜成像可以獲得兩種本質(zhì)完全不同圖像。一種是物質(zhì)濃度圖像，也稱之為物質(zhì)特異性圖像，另一種為利用80kVp和140kVp原始數(shù)據(jù)，在“原始數(shù)據(jù)空間”（又名：投影數(shù)據(jù)空間）產(chǎn)生單能量圖像。相對于傳統(tǒng)混合能量圖像，單能量圖像可以減少硬化偽影，進行更精準CT值測量[5]。最近一個體模研究證實，單能量圖像可以減少腎囊腫假強化現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)70keV圖像在視覺上和傳統(tǒng)120kVp混合能量圖像類似，且其圖像質(zhì)量要優(yōu)于78keV圖像[6]。Matsumoto等[7]對單能keV圖像和混合能量KVp圖像之間關(guān)系進行了研究，結(jié)論是70keV圖像中所測得CT值和100kVp圖像更接近，78keV則更接近于120kVp。Matsuda等[8]在單源瞬切能譜平臺上利用橢圓形體模研究CT值穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)65keV單能量圖像CT值穩(wěn)定性最好，和體模形狀無關(guān)；然而傳統(tǒng)CT的CT值在橢圓形體模中心和邊緣部位存在明顯統(tǒng)計學(xué)差異。其他研究者發(fā)現(xiàn)單源瞬切能譜平臺CT值和碘含量之間存在很好相關(guān)性[9-11]。

3 能譜CT成像技術(shù)應(yīng)用

3.1 肝臟病變

能譜CT對腹部小病灶檢出、定性分析及鑒別有一定優(yōu)勢。與傳統(tǒng)120kVp相比，能譜成像能夠同時獲得（40～140）keV單能量圖像以及物質(zhì)分離圖像，范圍較寬，可使組織間對比噪聲比得到提高，從而增強病灶與正常組織衰減間差異，提高準確性。在此基礎(chǔ)上，碘基圖能進一步弱化背景 CT 值、部分容積效應(yīng)造成影響，使碘劑分布情況得到準確表達，提高敏感性。此外，有學(xué)者指出，輕微碘劑引起灰度改變?nèi)庋奂纯杀鎰e，因此能夠提高小病灶發(fā)現(xiàn)率，避免漏診[12]。能譜CT成像不僅有助于病灶發(fā)現(xiàn)，還可對其成分及性質(zhì)分析提供依據(jù)。Yamada等[13]通過對40個肝臟病灶采用能譜CT成像模式掃描，發(fā)現(xiàn)肝臟微小轉(zhuǎn)移瘤平均碘（水）含量較肝臟小囊腫顯著升高，能譜CT成像特征上存在明顯差異，考慮與肝臟微小轉(zhuǎn)移瘤血供更為復(fù)雜、強化方式更為多樣及原發(fā)癌不同有關(guān)，并指出碘濃度定量分析可用于鑒別肝臟微小轉(zhuǎn)移瘤與小囊腫。另有研究結(jié)果顯示，動脈期及門脈期時，單能量最佳對比噪聲比（CNR）均顯著高于混合能量CNR值，且其圖像噪聲最低值亦低于后者，其中，70keV單能量圖像可同時確保CNR達到最高值及圖像質(zhì)量最佳[14]。可以認為，能譜CT單能量能夠成像在確保圖像質(zhì)量基礎(chǔ)上進一步提高小肝癌CNR，相對常規(guī)掃描而言，更加有助于病灶檢出。Wang等[15]對病灶—正常組織比例（LNR）及規(guī)范化碘濃度（NIC）進行測量，并發(fā)現(xiàn)小血管瘤與小肝癌患者LNR及NIC之間均存在顯著差異，表明能譜CT能夠?qū)π⊙芰雠c小肝癌鑒別診斷。

3.2 胰腺病變

以60keV單能量圖像能夠提供較為理想胰腺癌腫瘤—實質(zhì)CT差值，碘圖能夠進一步提高圖像對比噪聲比、實質(zhì)—腫瘤對比度，另一方面，非線性融合圖像能夠確保圖像低噪聲與高對比度，較線性融合圖像而言，是更好的常規(guī)單源120kVp 圖像替代序列。趙麗琴等[16]對27例胰腺囊性腫瘤進行能譜CT多參數(shù)比較，表明胰腺寡囊性漿液性囊腺瘤在動脈晚期（40-60）keV及門脈期（40-50）keVCT值、有效原子序數(shù)、鈣濃度、碘濃度等均低于粘液性囊腺瘤，其動脈晚期水濃度高于粘液性囊腺瘤，兩者囊性成份在能譜CT成像上具有顯著差異，其診斷準確率可達到100%。

3.3 腎臟病變

借助能譜CT碘疊加技術(shù)以及虛擬平掃技術(shù)，在較低輻射劑量即可明確單純性、出血性或復(fù)雜囊腫、腎透明細胞癌、血管平滑肌瘤等泌尿系病灶鑒別診斷。一般而言，為進一步明確尿路梗阻狀態(tài)及患者腎功能變化，需行動脈期、靜脈期及延遲期三期增強掃描。在延遲期利用雙能量CT虛擬平掃技術(shù)可以對碘及結(jié)石作出鑒別，在減少平掃次數(shù)同時亦可降低患者所受輻射，有效保證了診斷敏感性與安全性[17]。同樣，利用對比增強雙能量CT亦可對腎臟實施虛擬平掃，得到數(shù)據(jù)可用于腎臟良惡性腫瘤鑒別診斷，具有很好的影像質(zhì)量以及準確CT值，有望逐步取代常規(guī)平掃CT。另外，能譜CT可通過物質(zhì)分離、單能量圖及有效原子序數(shù)等技術(shù)，使陰性泌尿系結(jié)石得以檢出，并可明確結(jié)石主要成分，是一種無創(chuàng)性診治泌尿系結(jié)石有效手段。

3.4 腎上腺病變

有學(xué)者對能譜CT單能量圖像、能譜曲線、Effective-Z、基物質(zhì)含量等多個方面進行研究，結(jié)果表明，腎上腺腺瘤細胞內(nèi)含脂質(zhì)成分時，其能譜CT單能量圖像140 kVp和80 kVp之間衰減程度往往出現(xiàn)明顯降低，提示能譜CT在腎上腺腺瘤與腎上腺轉(zhuǎn)移瘤等疾病鑒別診斷中，亦具有一定作用[18]。此外，亦有報道指出，健康人群腎上腺平掃能譜曲線呈勺子型，在低keV區(qū)間曲線呈“U”型，并于60 keV附近達到最低值，在高keV區(qū)間曲線較為平滑，并發(fā)現(xiàn)腎上腺良性結(jié)節(jié)可有3種能譜曲線表現(xiàn)，即上升型、勺子型和下降型，但交界性嗜鉻細胞瘤及惡性腫瘤腎上腺平掃能譜曲線僅呈下降型。并且良性結(jié)節(jié)在不同能量下密度均明顯低于嗜鉻細胞瘤，嗜鉻細胞瘤密度亦顯著低于惡性病變。因此，能譜曲線特征性表現(xiàn)有助于結(jié)節(jié)良惡性判斷[19]。此外，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，腎上腺皮質(zhì)腺瘤與肺腺癌腎上腺小轉(zhuǎn)移瘤能譜曲線及能譜特征參數(shù)之間有差異，主要表現(xiàn)為：腺瘤組能譜曲線呈弓背上升型和緩降型，轉(zhuǎn)移組能譜曲線呈速降型，在40 keV時其CT值差別最大。且肺腺癌腎上腺小轉(zhuǎn)移瘤Effective-Z，配對基物質(zhì)中脂—鈣及碘—水濃度均高于腎上腺皮質(zhì)腺瘤[20]?？梢哉J為，能譜CT在腎上腺腫瘤性質(zhì)鑒別診斷中亦具有可靠效果。

4 小結(jié)

能譜CT在腹部應(yīng)用正在不斷豐富。應(yīng)用單能量圖像可以更好發(fā)現(xiàn)病灶和觀察病灶。同時單能量圖像在低能量段可以提高碘CT值（因為更加接近碘K峰），因此利用單能量圖像可以更少應(yīng)用碘對比劑。應(yīng)用基物質(zhì)圖像可以進行虛擬平掃、碘定量和結(jié)石成分定性分析?；镔|(zhì)圖像還可以擴展到對非碘類物質(zhì)定性和定量研究。能譜CT可以有效去除硬化偽影。能譜CT還可以在腹部多期掃描中省去平掃序列，從而降低患者輻射劑量。能譜CT利用不同X線譜和某些化學(xué)元素特性，在成像方面已經(jīng)顯示出巨大優(yōu)勢。

參 考 文 獻

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