能量CT 多参数分析的临床应用和发展前景

摘要

能量CT成像代表着CT领域的前沿发展方向，随着成像技术的不断成熟，临床应用也不断拓展，在疾病诊治中发挥了重要作用。能量CT成像的优势是多参数、多维度、定量成像，量化反映组织的成分特征和血供特点，为疾病诊断、鉴别和治疗后疗效评价提供了新的方法。我们通过不断探索，必将会充分发挥能量CT的潜能，彰显其独特的优势，提升CT临床应用的能级。自CT发明40年以来，技术发展相当迅速，特别是双能量CT在临床的应用越来越成熟，在疾病的诊断中发挥了重要作用。目前有不同的方法获得双能量的数据，主要分为“源驱动”或“探测器驱动”。序列扫描、双源、高低管电压瞬时切换等均属“源驱动”的采集方式，而双层探测器是唯一的“探测器驱动”的能量采集方式。其最大的特点是采用稀有金属钇作为基质的闪烁晶体置于上层，吸收低能量的光子，稀土陶瓷探测器置于下层，吸收高能量的光子，仅1次扫描即能获得常规CT的信息和能量的信息。能量CT的优势是不仅提供了组织的密度信息，同时具备物质成分鉴别的能力。随着硬件设备的提升和后处理算法的完善，两种物质分离和3种物质分离技术可用于组织中物质成分的定量，可显示组织内该种物质的浓度和分布，量化测定包含多种已知元素物质的混合物中某一成分的浓度，如碘图；或者用于区分同一物质的不同亚结构，如尿酸和非尿酸结石。区分不同成分的肾结石，可指导临床精准治疗。痛风目前非常常见，在尿酸图上可以清晰显示高尿酸含量的痛风石，从而有助于外周关节内尿酸盐沉积的检测，依据尿酸浓度的不同，采用不同的伪彩色标记痛风石的有无、大小、部位以及分布状况。碘图为各体素所含的碘浓度的分布图，可用于定量分析组织强化的程度，除使用黑白图像展示外，还可以使用碘融合彩色图像提升摄碘组织的可视化程度。碘浓度的测定不仅有利于富血供病变的检出，也有利于更好地显示乏血供的病灶。碘浓度的动态变化还有助于病灶的定性和鉴别，对肿瘤病灶治疗后疗效的评价也提供了一种新的量化指标。随着经验的不断积累，相信碘图会成为双能量CT一个重要的、常规使用的定量指标，在病变的早期诊断、治疗和随访中提供有价值的信息。基于3种物质分离技术可用于定量肝铁浓度。已知铁原子序数的情况下，根据衰减特性可计算出肝铁浓度。肝铁过载时，肝脏可以认为是由肝组织、脂肪和铁元素组成的，根据获取的不同能量组合下物质的信息，通过解析，可获得虚拟铁浓度的图像，从而对不同浓度的肝铁含量进行测定。钙抑制图的研究报道也越来越多，在显示早期骨髓水肿以及骨转移的检测等方面具有补充价值。钙抑制图是基于对钙物质的识别，对含钙组织进行去钙处理。如CT平扫上脑肿瘤内部显示的高密度，无法区别出血和钙化，CT增强以后也无法鉴别出血和钙化，而在钙抑制图上可以明确地识别钙化，结合碘图可明确肿瘤的强化部分。虚拟平扫（virtualnoncontrast，VNC）是基于碘对比剂增强以后的图像去碘之后而获得的，因不含碘而相当于CT平扫的图像。杨琰昭等对腹部实质脏器的研究结果显示，无论是源于动脉期还是门静脉期的图像，VNC图像上测得的CT值差异均小于5HU，VNC可替代真实平扫以减少1次扫描，从而减少患者接受的辐射剂量。虚拟单能量图像（virtualmonoenergeticimage，简称VMI或MonoE）相当于单一能量射线的成像，基于不同的采集方式，获得的数量有所不同，一般可包括40~200keV的单能量图像。已有大量文献研究结果表明，在低能量段的单能量图像上，具备更好的软组织密度分辨力，有助于提高病灶的检出率，特别是富血供的病灶。利用低能量段的图像行CT血管成像，可明显提高图像质量，血管分支的显示更佳，病灶和血管之间的关系显示更清晰，从而有利于提高肿瘤分期的准确度，而且还可减少对比剂的用量。而高能量段的图像则有利于消除金属伪影，提高含金属材料如支架、骨关节假体等植入物的显示效果。2020年7月，发表了《双层探测器光谱CT临床应用中国专家共识（第一版）》。1年多来，中国同道们的研究成果不断涌现，深入探索能量CT的临床应用价值，为共识的修订提供了充实的依据，也奠定了能量CT临床化应用的坚实基础。近年来光子计数CT不断成熟，逐步进入市场，已经显示出独到的特点和优势，代表着CT技术革命性的突破。光子计数CT基于探测器的改进，实现了利用光子