寶石能譜CT在腹部病變中應用進展

張秋軍　暴云鋒　劉新平

[摘 要] 介紹能譜CT基本原理及國內外能譜CT技術在腹部病變應用研究結果。

[關鍵詞] 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CT相比，改變傳統的kVp混合能量成像掃描模式，轉為keV單能量成像，提供了多種定量分析方法與多參數成像為基礎的綜合診斷模式[1]。本文對過去6年間，能譜成像在腹部病變中應用文獻進行總結。

1 能譜CT成像技術原理

CT成像主要借助物質對X線的衰減作用。由于光電效應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對X線吸收。任一物質均具有隨X線能量衰減特征吸收曲線，且該X線吸收系數可由其他任意兩種基物質特征吸收曲線計算而來。因此，隨機選取兩種基物質，計算其在不同能量下X線吸收系數，即可確定該物質一條特征性吸收曲線[2]。物理學家們提供了水和碘[μwater（E）和μiodine（E）]以及許多純物質和混合物質量吸收函數隨能量變化曲線[3]。水和碘作為基物質時，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，μiodine（E）為碘X線吸收系數，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成像技術圖像

能譜成像可以獲得兩種本質完全不同圖像。一種是物質濃度圖像，也稱之為物質特異性圖像，另一種為利用80kVp和140kVp原始數據，在“原始數據空間”（又名：投影數據空間）產生單能量圖像。相對于傳統混合能量圖像，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象，并發現70keV圖像在視覺上和傳統120kVp混合能量圖像類似，且其圖像質量要優于78keV圖像[6]。Matsumoto等[7]對單能keV圖像和混合能量KVp圖像之間關系進行了研究，結論是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值穩定性，發現65keV單能量圖像CT值穩定性最好，和體模形狀無關；然而傳統CT的CT值在橢圓形體模中心和邊緣部位存在明顯統計學差異。其他研究者發現單源瞬切能譜平臺CT值和碘含量之間存在很好相關性[9-11]。

3 能譜CT成像技術應用

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勢。與傳統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。在此基礎上，碘基圖能進一步弱化背景 CT 值、部分容積效應造成影響，使碘劑分布情況得到準確表達，提高敏感性。此外，有學者指出，輕微碘劑引起灰度改變肉眼即可辨別，因此能夠提高小病灶發現率，避免漏診[12]。能譜CT成像不僅有助于病灶發現，還可對其成分及性質分析提供依據。Yamada等[13]通過對40個肝臟病灶采用能譜CT成像模式掃描，發現肝臟微小轉移瘤平均碘（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，考慮與肝臟微小轉移瘤血供更為復雜、強化方式更為多樣及原發癌不同有關，并指出碘濃度定量分析可用于鑒別肝臟微小轉移瘤與小囊腫。另有研究結果顯示，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量最佳[14]。可以認為，能譜CT單能量能夠成像在確保圖像質量基礎上進一步提高小肝癌CNR，相對常規掃描而言，更加有助于病灶檢出。Wang等[15]對病灶—正常組織比例（LNR）及規范化碘濃度（NIC）進行測量，并發現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能夠對小血管瘤與小肝癌鑒別診斷。

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CT差值，碘圖能夠進一步提高圖像對比噪聲比、實質—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、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碘疊加技術以及虛擬平掃技術，在較低輻射劑量即可明確單純性、出血性或復雜囊腫、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虛擬平掃技術可以對碘及結石作出鑒別，在減少平掃次數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，得到數據可用于腎臟良惡性腫瘤鑒別診斷，具有很好的影像質量以及準確CT值，有望逐步取代常規平掃CT。另外，能譜CT可通過物質分離、單能量圖及有效原子序數等技術，使陰性泌尿系結石得以檢出，并可明確結石主要成分，是一種無創性診治泌尿系結石有效手段。

3.4 腎上腺病變

有學者對能譜CT單能量圖像、能譜曲線、Effective-Z、基物質含量等多個方面進行研究，結果表明，腎上腺腺瘤細胞內含脂質成分時，其能譜CT單能量圖像140 kVp和80 kVp之間衰減程度往往出現明顯降低，提示能譜CT在腎上腺腺瘤與腎上腺轉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區間曲線呈“U”型，并于60 keV附近達到最低值，在高keV區間曲線較為平滑，并發現腎上腺良性結節可有3種能譜曲線表現，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。并且良性結節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有助于結節良惡性判斷[19]。此外，有學者發現，腎上腺皮質腺瘤與肺腺癌腎上腺小轉移瘤能譜曲線及能譜特征參數之間有差異，主要表現為：腺瘤組能譜曲線呈弓背上升型和緩降型，轉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移瘤Effective-Z，配對基物質中脂—鈣及碘—水濃度均高于腎上腺皮質腺瘤[20]。可以認為，能譜CT在腎上腺腫瘤性質鑒別診斷中亦具有可靠效果。

4 小結

能譜CT在腹部應用正在不斷豐富。應用單能量圖像可以更好發現病灶和觀察病灶。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用碘對比劑。應用基物質圖像可以進行虛擬平掃、碘定量和結石成分定性分析。基物質圖像還可以擴展到對非碘類物質定性和定量研究。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線譜和某些化學元素特性，在成像方面已經顯示出巨大優勢。

參 考 文 獻

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