双能ct诊断泌尿系结石三课件

双能（能谱）CT的临床应用 能谱CT分析泌尿结石成份新进展 n一、CT发展史 n二、双能CT的成像原理 n三、能谱 CT的临床应用价值 n四、能谱CT的临床应用范围 n五、 泌尿系统的应用进展 一、CT发展史 n自 20 世纪 70 年代 问世以来，CT 是医学 影像学中进步最快的 技术之一。在将近 40 年的发展历程里，CT 技术经历了以下4次革 命性的进步。 n第一次, 上世纪 80 年代 n特点：a、扫描部位的延 伸，b、气体探测器技术 的不断改进图像质量不 断提高，c、1987 年固体 探测器的诞生图像质量 实现质的飞跃，空间分辨 率达到了0.5mm 。 n第二次，20 世纪 90 年 代螺旋CT 时代 n重点：集中在扫描速度的 提高，1995 年突破 1s 1997 年2年突破0.5s 。 n第三次，1998 年至 2008 年的多排螺旋 CT 时代 n特点：探测器排数摩尔定 理不断增加，由 4 排迅速 64 排，不但能够高分 辨地显示静态图像，也使 心脏冠状动脉成像的质量 达到了较好水平。 n第四次，CT 能量成像。 实际上产生于 20 世纪 70 年代 ，80年代开展了 双能量减影临床研究，因 受成像技术的限制，临床 未能广泛应用 。 n2009 年出现的以瞬时双 kVp 为核心技术的能谱 CT 成像（或双源CT）， 为现今能谱成像更广阔的 临床应用和研究创造了可 能。 双能量CT （DECT ）的技术优势及原理 n双能量CT 技术最早出现 在20世纪70年代, 由于受 当时CT 分辨率等的限制 以及球管在低电压下输出 的能量达不到高千伏的一 致性, 未得到广泛应用。 n以双源CT为例， 在旋转 的机架内安装了2个相隔 90度的球管及 2套对应的 探测器系统, 一个探测器( A) 覆盖整个扫描视野( 直 径 50 cm) ,而另一个探 测器( B)仅限于中心更小 的视野( 直径26 cm) , 2 个X 线球管可以独立的电 压和电流运行,因而可采集 双能量数据。 n双源CT系统示意图 n注：左图：双源CT的图像采集系统。右图：双源CT 的能谱仿真图。双源CT的双能采集组合除了80 kVp 和140 kVp外，还有80 kVp和100 kVp，80 kVp 和Syn 140 kVp（加锡滤线镜）。 CT双能量成像方法？ n仍以双源为例：是利用双源 CT 相互垂直的两个球管发出的两 种不同能量的射线进行同步螺 旋扫描,通过探测器接受后对不 同能量下所采集的各种密度物 质的衰减信息进行分析的一种 新的 CT成像方法。 n目前, 双源 CT双能量成像所使 用的管电压是 80 kVp和 140 kVp。因为 X 线的衰减取决于 X线的能量 n 当用 80 kVp和 140 kVp的 X 线对同一组织进行扫描时的 X 线衰减不同。 n不同的被扫描组织的 X线衰减 也会不同。比如说低能量 X线 ，碘的衰减系数最大, 而在高能 X 线条件下, 其衰减系数就减少 了一半以上。而气体的衰减系 数, 与高能 X线相比,在低能 X 线条件下几乎无变化。DECT 即是利用上述原理进行成像的 n比方：相同重量的棉布（80 kVp ）比尼龙布（140 kVp） 吸水多；棉球吸水比棉布多， 尼龙球与尼龙布吸水差别小。 根据吸水性能区分棉制品与尼 龙制品。 能谱图像的形成？ n在 CT 图像中, 组织之间 的差异取决于它们对射线 的衰减, 在诊断性 CT 所 使用的 X 线能量范围内, X线在穿过人体组织的过 程中, 主要发生光电吸收 效应和康普顿散射效应而 衰减,光电吸收效应的强度 与被曝物质的原子量及 X 线光子的能量相关, X 线 光子能量衰减主要是对钙 、骨骼、 碘造影剂等高密 度物质的衰减, n常规 CT 所得到的图像中 包含上述两种衰减效应的 综合信息。软组织的 CT 值随 X线能量的变化不明 显, 而高原子物质的 CT 值随 X 线能量变化显著, 因此, 可利用不同能量的X 线以及组织相对应的 CT 值变化,得出能体现组织化 学成分的所谓组织特性图 像 n目前实现 CT 双能 量成像的方法包括 哪些？ n(1)常规单源 CT：不 同kV 条件两次连续扫 描 n(2) DSCT：两个球管 在不同 kV 条件同时 扫描 n(3)能谱 CT 的快速 kV 切换技术 n(4)双层“三明治”探测器 CT：一次扫描，不同层的 探测器接受不同能量 X 线 ，还处于研发阶段 n 双源CT系统示意图 n注：左图：双源CT的图像采集系统。右图：双源CT的能谱仿真 图。双源CT的双能采集组合除了80 kVp和140 kVp外，还有 80 kVp和100 kVp，80 kVp和Syn 140 kVp（加锡滤线镜） 。 n快速kVp切换技术示意图 n注：左图：理想条件下，受脉冲波驱使管电压在单圈旋转 中来回在80kVp和140kVp之间切换。右图：快速kVp切 换技术中双能谱示仿真图。管电流不能自适应管电压的变 化导致两能谱区分不好，甚至低能谱完全被高能谱覆盖。 n不同CT 双能量成像的 方法比较 n常规单源 CT 双能量成像 n技术限制：需要进行高能 和低能两次扫描；呼吸运 动等原因易导致两次数据 的空间位置不能完全匹配 ；扫描时间长。 nDSCT（双源）： n很好的解决了常规单源 CT 双能量成像的不足 n有两个 X 线球管和两组对 应的探测器 n两组系统呈 90角安装在 机架上，两个球管能同时 同层扫描 n一次采集后对探测器接受 的不同组织的衰减信息进 行分析处理，实现双能量 成像。 n两代DSCT的区别 n第一代 DSCT 球管电压一 般分别设为 80 和 140 kV，为保证低 kV 球管输 出足够的X线光子能量， 其管电流约为高kV球管的 34倍。（剂量大） n第二代DSCT双能量扫描 时球管电压为 100 和 140 kV。扫描获得的高 能和低能图像数据可按照 一定比例重建融合图像， 其图像质量与单源 120 kV 图像类似，能用于病 变的常规诊断。 n宝石能谱CT n是一种单源CT n它的动态变焦球管可以在 0.5ms内实现高低电压的 切换 n相对其它单源CT只有混合 能量的图像，其能谱技术 可得到101个单能谱图像 (40 keV至140 keV)及基 物质(水、碘、钙等)图像 n通过观察单能谱下物质的 衰减曲线区分物质成分 n2010RSNA会议上有学者 报道，基物质成像技术对 于鉴别结石成分有很好的 敏感性，能够克服人体体 型的外在干扰。 n双层“三明治”探测器CT n通过探测器实现光谱分离 n上层探测器吸收低能X线 能量光谱 n下层探测器吸收高能X线 能量光谱 n相关研究显示双层“三 明治”探测器CT： n能区分体内的尿酸结 石、胱氨酸结石和含 钙结石 双能量CT技术应 用的主要领域? n(5)结石成分定性分析 ； n(6)血管硬斑块显示及 去除； n(7)心肌灌注技术； n(8)肺结节分析。 (1)直接血管造影和去 骨功能；金属伪影及 硬化伪影去除 (2)虚拟平扫； (3)肺容积灌注； (4)显示肌腱、软骨和 钙化； 虚拟平扫:显示泌尿结石 图 1 男, 38 岁, 左侧输尿管结石 A. 普通横断面 CT 平扫检出输尿管下段 结石; B. MPR 重建显示出盆段输尿管结石及上段扩张输尿管; C. 排泄期 双能量扫描后去除对比剂后得出 VNC T 轴位图像显示出结石; D. VNCT 数据 MPR 重建出结石及扩张的输尿管, 与常规CT 平扫和增强图像类似 图 1 男, 38 岁, 左侧输尿管结石 A. 普通横断面 CT 平扫检出输尿管下段 结石; B. MPR 重建显示出盆段输尿管结石及上段扩张输尿管; C. 排泄期 双能量扫描后去除对比剂后得出 VNC T 轴位图像显示出结石; D. VNCT 数据 MPR 重建出结石及扩张的输尿管, 与常规CT 平扫和增强图像类似 结石成分定性分析: 图. 实验中将不同成份肾结石放入新鲜猪肾脏中，能谱扫描，可以观察出不同成份 结石的能谱曲线不同，其物质分离钙水散点分布图各不相同，CaP、STR、COX、 CYS及UA分别代表磷酸钙结石、鸟粪石、草酸钙结石、胱氨酸结石及尿素结石。 金属伪影及硬化伪影去除: 图 2 120 k eV 时软组织窗(图 A)和骨窗( B)图像 图3 混合能量( 140 kVp)时软组织窗( A)和骨窗( B)图像 图4 70 k eV 时软组织窗( A)和骨窗( B)图像 图 1A C 分别为双能未去骨 3D图像、 传统自动去骨 M I P图像、 双能 去骨 M IP图像, 此患者双侧腓动脉上段显示, 中下段闭塞 (黑箭 ) , B图右 侧胫前动脉下段及右侧足背动脉去骨时误去掉(白箭 ) 直接血管造影和去骨功能: 图1双能 C T 膝关节扫描显示韧带的图像 A.VRT 图 像显示前交叉韧带; B. VRT 图像显示后交叉韧带 显示肌腱、软骨和钙化: 血管硬斑块显示及去除: 图 1 患者, 女, 57 岁, 发作性心前区疼痛不适 3 天。DSCT 心胸联合造影, 冠状动脉 VRT 冠脉束靶重组图像可清晰地显示右冠状动脉及左冠状动脉的多发狭窄及回旋支的 支架影 图 2 同一患者的 SCA 图像右冠状动脉亦可显示与 DSCT 相似的多发狭窄 肺容积灌注: 图3 女 岁 慢性肾小球肾炎 横轴面双能量肺灌注图像 示右上肺 外周性肺灌注缺损 箭 肺血管增强软件显示相应部位血管被编码为红色 箭 图 1 DEPI 示右肺中叶片状灌注稀疏( A, 紫圈) , CT PA 图像见右肺中叶肺动脉内见低密度充盈缺损( B, 白箭) n能谱 CT的临床应用价值 n1 去除硬化伪影：总体上 CT 图像伪影分为扫描过 程中产生的伪影和 CT 本 身系统有关的伪影，对图 像质量影响最显著的伪影 有金属伪影和射线束硬化 伪影。 n伪影产生的机理 ： CT 成像中 所选择管电压只是一个峰值电 压，实际表达为一连续 kV 值 的混合电压，产生的 X 线光子 也是由不同能量的光子构成， 在经过密度较高的物质衰减后 ，低能量的光子比高能量的光 子被衰减吸收得更多，因此透 过物体的 X 线光子被“硬化” 最终在致密物体附近产生暗影 或条纹影，使图像质量明显减 低，甚至无法诊断。 n金属伪影、致密骨边缘的硬化 伪影、高密度对比剂的硬化伪 影，自CT 应用 40 年来都未解 决，给诊断带来许多困难 。 图1. 能谱CT在硬化伪影的去除中的应用，图中 A为定位像显示患者右侧胫骨骨折后 外固定器影，B为混合能谱常规CT图像由于外固定金属伪影右侧胫骨结构及周围软组 织情况无法观察，C为单能量MARs技术后显示图像，金属硬化伪影明显消除，可 以清晰显示金属钉在右侧胫骨中的位置及右侧胫骨骨质及周围软组情况 n能谱 CT 单能量成像以及去伪影技术（metal articacts reduction systemMARs）优点 ：可 以纠正 X 线扫描金属后产生的“光子饥饿”现象而 导致的低信号，可以对金属及金属周边的组织提 供准确的投射数据，能有效抑制常见的金属伪影 及其他射线硬化伪影。 n因此：利用CT 能谱 单能量图像结合 MARs 能消除硬化 伪影，能够在颅脑成 像、颅内脑动脉瘤栓 塞术后及骨与关节金 属植入物复查中获得 良好的成像效果，为 临床诊断提供有效信 息。 国内有学者研究结果表明， 70keV 是颅脑 CT 成像的最 佳能量水平，与常规混合能 量图像相比，能够降低图像 的背景噪声和后颅窝的硬化 伪影。能谱成像技术能准确 校正距离金属 3cm 范围的 伪影，并提供准确的 CT值 ，对于减少术后金属伪影具 有以往 CT 无法比拟的优势 。 n碘是 CT 增强对比剂的主 要成分，CT 能谱成像可 以对基物质（水，碘，尿 酸）进行物质密度成像和 定量分析。 n常规 CT 无法显示肺实质 血流灌注的分布状态，而 CT 能谱成像碘基图可以 有效反映肺实质血流动力 学的变化，可同时提供解 剖和功能信息。肺栓塞在 碘基图上的直观表现为肺 组织局部密度低于周围组 织，提示该部位血流灌注 缺失或降低 。 n吴华伟 等研究结果显示 CT 能谱成像可以一次扫 描为肺栓塞提供定性、定 量分析，其 FOV 大，碘 基物质图的定量分析能提 供更为客观和科学的依据 ，可以作为评价病变程度 以及指导治疗的有效手段 。对于发现微小栓塞以及 隐匿性部位肺栓塞有潜在 临床意义及应用前景。 2 进行物质定量分析 ： 图 1 DEPI 示右肺中叶片状灌注稀疏( A, 紫圈) , CT PA 图像见右肺中叶肺动脉内见低密度充盈缺损( B, 白箭) n国内学者初步研究结果表明，能 谱 CT 在结节性甲状腺肿、滤泡 性腺瘤与乳头状癌的能谱表现不 一致。CT 能谱成像可能在结节 性甲状腺肿、甲状腺腺瘤与甲状 腺癌的鉴别诊断中发挥一定的作 用。 nCT 能谱成像利用物质分离的碘基 图像可以直接测量甲状腺的碘浓度 ，也可以同时测量周围其他正常组 织的碘浓度并用其比值来评估甲状 腺功能。 甲状腺具有从血 液中摄取碘的功 能，人体内 20% 的碘存在于甲状 腺中，测量体内 碘浓度可以反映 近期的碘摄入量 及身体内的碘储 存量，以往的测 量方法大多是测 量尿碘水平、测 量甲状腺吸碘率 等来间接反映体 内碘浓度，以上 方法受饮食影响 较大。 n能谱 CT 也可以对钙、尿 酸等其他物质进行定量分 析，实现骨钙含量测定、 尿酸含量测量等，有可能 对骨质疏松程度的判断， 陈旧性骨折、新鲜性骨折 的鉴别、泌尿系结石成份 的分析及痛风病人痛风结 节成分析的分中发挥一定 的作用。 n能谱成像能够同时获得 40140keV 共 101 个不同 keV 的单能量 图像和物质分离图像 n单能量图像在不同能量 水平具有不同的特征 n低能量水平的 X 线穿 透力低，图像上组织的 对比增强，但噪声增高 n高能量水平的 X 线穿 透力高，图像上硬化伪 影少，但对组织的对比 减弱 n选择合适的能量水平对 提高单能量图像上病灶 的检出很重要。 n叶晓华研究：能谱 CT70keV 单能量图像通过改善图像质量 并增加肿瘤和肝实质的对比， 有利于肝脏肿瘤的检出，对小 病灶的检出更为敏感。 n吕培杰研究：能谱 单能 量成像作为一种检测小肝癌的 方法，可以在不降低图像质量 的前提下显著提高小肝癌病灶 的对比噪声比，有利于小肝癌 的检出。 3提高小病灶检出率 n能谱 CT基础实验： n常规 CT 中 CT 值相同的 糖水和盐水，其单能量衰 减曲线却不一样，说明单 能量衰减曲线有助于鉴别 不同成分的物质。 n不同脏器的肿瘤、同一脏 器不同组织起源的肿瘤、 同一肿瘤内的不同组织成 分：各自单能量衰减曲线 不同；物质分离图像、物 质含量分布图（散点图、 直方图）的表现也不同； n通过综合分析这些能谱特 征，有助于肿瘤的定位、 定性及分级的诊断 。 n肿瘤 TNM 分期对于临床 处理方案的制定及预后非 常重要。 n手术前做到准确的 TNM 分期很困难。 nCT能谱成像综合分析有望 在肿瘤的浸润程度、肿瘤 的病理类型、恶性程度、 淋巴结的转移及远处转移 灶的诊断方面提供有效信 息，有助于肿瘤诊断与治 疗。 4 用于肿瘤的定位 、定性与分级 图例： 患者发现胰腺占位性病变考虑胰腺癌。肝脏多发低密度灶，通过能谱 曲线分析，肝脏左外叶低密度病灶和胰腺的病灶的能谱曲线非常相似，大部分 重叠，说明有相同/相似的成分病理证实为胰头癌肝内转移 n林晓珠等研究： n胰腺寡囊型浆液性囊腺瘤 与胰腺粘液性肿瘤的囊性 部分在 CT 能谱成像上具 有不同特征， nCT 能谱成像多参数联合 诊断可以准确区分胰腺寡 囊型浆液性囊腺瘤与胰腺 粘液性肿瘤。 n刘金刚等的研究： nCT 能谱成像通过应用碘 含量及低能量下的 CT 值 ，对不同来源的转移性淋 巴结的鉴别有较大意义， n70keV 单能量图像显示 肿大转移性淋巴结最清楚 。 n张晓鹏等研究： n胃癌和正常胃壁具有不同 的能谱曲线， n能谱曲线的变化规律可反 映肿瘤在胃周脂肪间隙内 浸润的范围，胃周脂肪的 碘浓度变化与癌肿浸润程 度存在相关性。 nLv 等研究： n测量规范化碘浓度（NIC ）和病灶 - 正常组织比例 （LNR）发现： 小血管 瘤患者与小肝癌患者之间 存在显著差异， n提示能谱 CT 能够提高小 血管瘤与小肝癌鉴别诊断 的敏感性。 图例. 肝癌介入后复查，50keV单能图像不仅能够去除介入 病灶区引起的碘硬化伪影而且能够更清晰显示更多病灶 n张晓鹏等研究： n分析原发性肺癌、肺门及 纵膈淋巴结的能谱特征， 并与病理组织学对照 n良性淋巴结与原发灶能谱 曲线特征存在明显差异 n转移淋巴结与原发灶的曲 线形态具有高度的一致性 。 n总之，能谱技术已经在许 多领域展示出其临床应用 价值 n这些新的成果正在丰富着 影像学的内容，影像学的 研究和认识也将随之发生 重大的变化 nCT从传统单一形态学CT 走向多元化的CT时代。 n双能CT在泌尿结石 的应用 n 美国每年大约有 90万人 患症状性泌尿系结石, 每 年因此而产生的医疗费用 大约 53亿美元。 n我国估计尿石症的年发病 率为 120 /10万 6020 /10万, 估计每年至少有 120万新发尿石症患者 。 n以往腹部平片、 排泄性尿 路造影是诊断泌尿系结石 的主要技术, n 近年来随着 CT技术的进 展, 平扫和增强 CT逐步取 代以往的检查手段, 成为 检测泌尿系结石以及评价 尿路梗阻、 肾功能的主要 技术。 n近两年，国内外许多 大医院开始装备可以 开展双能成像的高端 CT。 n国内外不少泌尿影像 学者开展了能谱CT用 于泌尿系疾病诊断的 研究。 n下面通过概括部分学 者的研究成果来介绍 双能CT在泌尿系结石 的应用价值 图4. 实验中将不同成份肾结石放入新鲜猪肾脏中，能谱扫描，可以观察出不同成份 结石的能谱曲线不同，其物质分离钙水散点分布图各不相同，CaP、STR、COX、 CYS及UA分别代表磷酸钙结石、鸟粪石、草酸钙结石、胱氨酸结石及尿素结石。 n常规CT对泌尿系结石作用 n平扫对高密度结石的检出 很重要, 敏感性在 95 % 100%。 n评价尿路梗阻和肾功能： 需要三期增强扫描 (动脉 期、 静脉期和排泄期 )。 n双能CT对泌尿系结石作用 : n Sche ffe l等研究双能量 虚拟平扫诊断泌尿系结石 时发现, 与常规平扫相比, 其诊断泌尿系结石的敏感 性、 特异性、 阳性预测 值和阴性预测值分别为 83%、 100%、100% 、88%。 n表明（排泄期）利用 DECT虚拟平扫技术：可 以鉴别碘和结石, 减少了 一次平扫, 降低了患者所 受辐射剂量, 有同样的敏 感性。 nTa -kahas h i等的模型 研究显示, 100 kVp与 140 kVp电压条件下碘浓 度为 21、43、 64、85 和 107 m g / d L时对结 石的显示率分别为 98% 、 95%、 99 %、 94% 、 99%。 n研究显示： n双能CT能准确检测结石 n确定结石的化学成分(对于 治疗计划的选择至关重要)。 n确定结石的化学成分重要 性？尿酸盐结石可通过 药物治疗碱化尿液来溶解 结石,而其他类型结石往往 需要体外冲击波碎石术或 有创性的介入取石程序,而 后两者不但费用昂贵,而且 会导致肾出血、 纤维化和 高血压等并发症。 n常规CT可确定结石成分吗 ？ n利用CT值可评价结石的成 分, 但不同类型结石之间 CT值存在较大重叠,准确 性差。 nDECT为何可鉴别尿酸盐 和非尿酸盐结石？ n尿酸盐结石的化学元素 ( H、 C、 N、 O)的原子序 数相对低, 在高和低电压 条件下X线衰减不同，但 差异小 ( 80 kVp与 140 kVp时的密度差值为11 . 45 HU); n非尿酸盐结石 (草酸钙结 石, 羟磷灰石, 胱氨酸 )的 化学元素 ( P、 Ca、 S) 的原子序数高, 80 kVp与 140 kVp时的密度差值常 200 HU。 n尿酸盐结石在高电压时的 CT密度较低电压时高,而 非尿酸盐结石在低电压时 的 CT值较高电压时高。 nPr i m ak等体外研究： DECT鉴别尿酸盐结石和 非尿酸盐结石的准确性在 92 % 100% 之间。 nStolzm ann等体外研究 ：DECT检出含尿酸盐结 石的敏感性、 特异性、 阳性预测值和阴性预测值 均为 100%。 n Graser等体外研究和 16例患者的初步研究： DECT可鉴别尿酸盐结石 、 胱氨酸和混合性结石与 其他类型结石。 n需注意！？ n活体检查时，腹部的轻微 运动即可导致测量值的不 准确, 在鉴别结石成分时 可能引起混淆, 检查时应 嘱咐患者完全屏气以尽可 能排除运动造成的影响 利用以上特性！ n结 果 n 结石能谱曲线 n尿酸结石：枚中有枚 （ /） 呈上升型曲 线 n非尿酸结石：枚结石 均为下降型（ 图）。 n诊断尿酸结石的敏感度 ， 特异度 ，阳性预测值 ，阴性预测值 。 范兵等用双能对离体 泌尿系尿酸结石研究 对象：光谱分析确定成分 的体外结石63枚（尿酸结 石枚， 非尿酸结石 枚） 方法：每次随机选取枚 结石 ，分别置于新鲜猪肾 上中、 下肾盏内。 采用宝石能谱机， 所 有结石进行次扫描 ，分别为开启 模式 及关闭模式 图 能谱曲线图 蓝色曲线代表尿酸结石 为上升型曲线 红色代表胱氨酸 结石 粉色代表草酸钙结石 后两者均为下降型曲线单能模式下 各种结石的值差异较大 时各种结石的值趋于一致 n常规 平 扫 CT值 : n尿 酸 结 石 u ， n非尿酸结石 u， n两者之间差异有高度统计 学意义 Z ，P n分析曲线下面积 为， 以 u 为阈值， 诊断尿 酸结石的敏感度为 、 特异度为 。 结石值 n,单能图像 上CT值： n尿酸结石 u n非尿酸结石 u n差异有高度统计学意义 Z ，P n分析 为 ， 以u为阈 值， 诊断尿酸结石的敏感 度为 、特异度为 。 n单能图 像上CT值： n尿酸结石的值为 u， n 非尿酸结石值为 u， n差异无统计学意义 Z , P , n分析 为 双能图像上CT值： 有效原子 序数:不同成 分的结石 有 效原子序数不 同（ 图） 。 图 有效原子序数分布图 从左到右依次为尿酸结石 （蓝 色）、 胱氨酸结石 （红色） 和草酸钙结石 （粉色） n有效原子序数 n尿酸结石 n非尿酸结石 ， n差异有高度统计学意 义Z ,P n 分析有效原子 序数的 为 ，以为 阈值 ，诊断尿酸结石 的敏感度为 、特异度为 n与其它参数比较 ，有 效原子序数的诊断效 能最高（ 图） 图 图 有效原子序数 (绿色 )、单能 图像 （玫红色 ）、常规平扫 （黄色） 和 单能图像 （蓝色 ）的曲线下面积分别为 和。 有效 原子序数的诊断效能最高 马智军等通过双源CT对泌尿系 结石成分进行了研究 n结果 n单能和双能两种模式的辐 射剂量比较不具有统计学 意义。 n磷酸钙、草酸钙、胱氨酸 、磷酸铵镁、尿酸在两种 能量状态下CT值差值均具 有统计学意义(P 0.05)。 n双能CT可用于常见五 种结石成分的定性诊 断。 n3.1 双能CT结石成分分 析的原理 n双源CT是由两个分别发射 不同能量射线的垂直安装 的球管进行同步螺旋扫描 ，对采集的各种物质密度 的信息进行分析的仪器。 在CT图像中，组织之间的 差异取决于它们对射线的 衰减，并以CT值量化鉴别 。 n软组织的值随线能量 的变化不明显，而高 原子物质的值随X线能 量变化显著,因此，可 利用不同能量的X线以 及组织相对应的CT值 变化，得出能体现组 织化学成分的所谓组 织特性图像。 n3.2 双能CT对结石成分 分析的意义 n双能量扫描时虽然两个球 管在工作，由于使用了动 态曝光剂量调整，并且两 个管电流较小，一次扫描 的辐射剂量并不比单能扫 描时高。同种成分的结石 体内、外CT值差值、比值 不具有统计学意义，可以 通过体外结石的双能扫描 来判定结石的性质， n本研究发现5种结石成分 在两种能量状态下CT值差 值两两比较均存在统计学 意义，表明可通过测量人 体内双能数据的CT值来用 于常见的5种结石的成分 分析，而两种能量状态下 CT值比值，草酸钙与胱氨 酸之间不具有统计学意义 ，表明这两物质的CT值存 在交叉，临床应用时特别 注意。 n周长圣等应用双源CT 尿路造影行双能量虚 拟平扫检查尿路结石 研究中 n结果： n双能量CT 虚拟平扫( VNCT) 与常规平扫( CNCT)在检出泌尿系统结 石中具有很高一致性。 n单次 VNCT的辐射剂量高 于 CNCT ,但因减少一次 扫描, 可降低辐射剂量。 图 1 男, 38 岁, 左侧输尿管结石 A. 普通横断面 CT 平扫检出输尿管下段 结石; B. MPR 重建显示出盆段输尿管结石及上段扩张输尿管; C. 排泄期 双能量扫描后去除对比剂后得出 VNC T 轴位图像显示出结石; D. VNCT 数据 MPR 重建出结石及扩张的输尿管, 与常规CT 平扫和增强图像类似 图 1 男, 38 岁, 左侧输尿管结石 A. 普通横断面 CT 平扫检出输尿管下段 结石; B. MPR 重建显示出盆段输尿管结石及上段扩张输尿管; C. 排泄期 双能量扫描后去除对比剂后得出 VNC T 轴位图像显示出结石; D. VNCT 数据 MPR 重建出结石及扩张的输尿管, 与常规CT 平扫和增强图像类似 n马智军等采用双能 量技术对泌尿系结 石成分进行研究 n对象： n425例泌尿结石，男性 248 例， 女性 177 例。 n结果？ n1、辐射剂量 n单能成像辐射剂量（有效 剂量）：( 9 2 0 69) mSv n双能成像辐射剂量：( 9 19 0 66) mSv n两者比较不具有统计学意 义( P 0 05) n2、不同能量扫描CT 值： n随访得到的结石样本经化学分 析法测定：尿酸结石 40例，非 尿酸结石为 60 例 n尿酸结石：在140kv 为( 318 3 63 5) Hu， 80kv 为( 340 5 53 7) Hu n非尿酸结石： 在140kv 为( 680 4 332 8) Hu， 80kv 为( 1007 3 222 4) Hu n尿酸盐结石与非尿酸盐结 石在两种能量状态CT值差 值比值比较不具有统计学 意义( P 0 05) ？ 与他人研究尿酸结石 140kv 能量下的 CT 值 高于80kv 能量下的 CT 值不一致。 n胡娟等在分次团注双 期中应用了双 能成像研究 n结果：不同单能量水 平CTU图像中，随单 能量水平降低，各组 织CT值逐渐上升 杨琪放等：CT 双能量与单能量成像 区分泌尿系结石成分的对比研究 n对象： n空军总医院泌尿外科内镜 碎石术后取出的结石标本 103 枚，（肾结石 67 枚 、输尿管结石 31 枚、膀 胱结石 5 枚）。 n方法： n结石放入生理盐水中浸泡 24小时后取出，随机放入 两枚新鲜的猪肾中，每次 每肾上下肾盏各 2 枚，肾 盂 1 枚。 n西门子双源 CT 机的双能 量和单能量模式分别扫描 。 n图像分析方法：选择 120kV、80kV 和 140kV图像，软组织窗( 窗宽 300，窗位 45) ， 选择 图像结石最大面积的 层面，距离结石边缘约 1mm 内手工勾画 ROI， 以减小周围组织产生的部 分容积效应 n 图 1 120kV(a)、80kV(b)、140 kV (c) 图像结石感兴趣区 (ROI)的测量方法，相同层面融合图像(d)测量结石长径 n结果： n一、红外光谱分析结果： 纯成分结石81 枚，混合 成分结石22 枚。分为6组 n1、尿酸结石组： 15 枚( 无水尿酸) n2、混合尿酸结石组： 10 枚(无水尿酸一水草酸钙 ) n3、胱氨酸结石组： 19 枚 n4、磷酸镁铵结石组 ：16 枚(六水磷酸镁铵 11 枚、 六水磷酸镁铵碳酸磷灰 石 5 枚)、 n5、磷酸钙结石组 ：17 枚(碳酸磷灰石 10 枚、碳 酸磷灰石六水磷酸镁铵 7 枚) n6、草酸钙和磷酸氢钙结 石组： 26 枚(一水草酸钙 22 枚、二水磷酸氢钙 4 枚) n磷酸氢钙结石数量少，且 和一水草酸钙结石在 ESWL 中均不易碎，合为 一组研究。 n二、 CT 测量和计算 结果 n103 枚结石的长径为 3.07.6 mm，平均 4.31.1 mm。 n6 组结石的 HU120kV、 HU 差值、HU 比值和 DEI 由低到高顺序为 ：尿酸结石组、混合尿 酸结石组、胱氨酸结石 组、磷酸镁铵结石组、 磷酸钙结石组、草酸钙 和磷酸氢钙结石组。 n各组结石的长径无统计 学差异 n各组结石的HU120kV 、HU 差值、HU 比值和 DEI有统 计学差异（表 1、图 2）。 n附注：计算双能量指标：HU 差值 、HU 比值和双能量指数（DEI） ，公式如下： nHU 差值=HU80kV-HU140kV nHU 比值=HU80kV/HU140kV nDEI=(HU80kV/HU140kV)/(HU80kV