急诊神经影像的双能CT成像PPT课件

1、胡德正业镇支线，应急神经影像的双能CT影像：Added Value and Novel Applications，目录内容，基础物质分离碘，概述，辐射剂量和限制，骨减影，双能CT:收集，收集后处理技术，双能CT用于各种紧急神经系统疾病评价。区分碘和出血有助于照亮CT血管造影中可见的颅内小出血病灶。骨减影可以有效地去除血管周围的骨骼结构，改善血管可视化，获得类似3D MRI血管重建的形状。骨减影也有助于显示小脑外积液和脑外肿块。物质特性有助于确定密度相近的小病灶是否出现出血、钙化或异物，也可用于量化以前存在或偶然检测到的病变中出血或碘的数量。虚拟单能量成像也可用于解决困难问题。牙齿文档概述了应用

2、于紧急神经成像的新型双能CT。双能CT:收集、后处理和开发，双能CT的核心概念是其他物质的X射线吸收特性是X射线能量的函数，特别是高原子序数物质。诊断图像中光子吸收主要是由光电效应引起的，康普顿散射作用较小。元素光吸收与原子数和K边有关，反映了原子最内层的电子K壳的能级。入射光子的吸收在比光电效应、K边或K边稍高的地方最大化。低原子量元素相对X张艺兴衰减，如氢、碳、氧、氮(大多数软组织的组成部分)，在用于林爽CT扫描的千伏能源频谱之间变化不大。这是因为这些元素K边远远低于平均能量频谱级别。高原子序数元素具有更高的能量k壳，适合从X张艺兴光谱中吸收X射线。这是CT特有的。用于林爽CT扫描的X张艺

3、兴光谱在一定程度上取决于应用于X线球管的千伏电压。千伏电压会加速电子，直到它碰到两极，产生具有宽光谱的X射线。达到与应用的千伏电压匹配的最大值(kV)。双能CT:收集、后处理和开发，利用双能CT中患者体内各种物质的能量依赖性X射线吸收的差异，从低能和高能X射线光谱中收集X射线吸收数据。目前使用最广泛的双能源CT系统：单源高速kVp切换系统和双源系统。快速千伏切换系统，单X射线球管和探测器，80kV和140kV之间的管电压快速交替扫描帧围绕患者旋转时获得连续投影的优点：通过两个能级全视野数据采集和两个能级之间注册的投影数据，可以直接在远视投影数据中执行后期处理。缺点：扫描肥胖患者时，80kV频谱

4、穿透不足，需要以最大管道电流运行X球管，因此同时使用管电流调制技术，阻碍患者的总尺寸和局部厚度的辐射剂量自动调节。双源双能CT、双源双能CT扫描仪使用两个独立、几乎垂直排列的X射线球管和探测器。高能X射线球管在140kV下工作，锡过滤器被添加到管电压的球管中，减少140kV光谱的低能部分，以增加能量频谱分离，强调其他物质的能量依赖性吸收的差异。优点：1。低能量的X射线管可以在80kVp或100kVp下工作，与使用80kVp、140kV组合相比，可以对肥胖患者进行双重扫描。2.可以独立调节X-张艺兴管电流，使用现有的管电流调制技术。缺点：1。由于第二个探测器阵列的有限视野(扫描机组件的物理限制)

5、，周围解剖结构可能被截断。在对图像进行后处理时获取的图像进行了几何注册，但是收集的投影数据在两个球管之间偏移了近90，影响了原始数据的使用。2.扫描仪必须购买和维护两个CT扫描系统。，双能量CT:收集、后处理和开发，使用双能量CT收集数据后，混合图像通常在图像显示和存储系统中生成，并用于常规图像解释。这些传统CT灰度图像是高和低千伏电压图像数据的加权平均值。这些横截面位高和低千伏图像组也传输到薄层双能CT后处理服务器(双能量后处理数据集的生成和分析)。后处理算法可以徐璐表征和区分不同类型的物质。牙齿文档介绍了紧急神经成像相关算法、重要林爽应用程序的示例和说明。牙齿文件的所有图像都是在作者所在的

6、医院紧急门诊使用双源双能量CT扫描获得的，所述双能量数据的后处理是在图像重建后。基本物质分离，所有物质的x射线吸收系数可以由两种茄子基本物质的x射线吸收系数确定，因此，通过将一种物质的衰减转换为产生相同衰减的两种茄子物质，可以实现物质分离。在能量频谱成像中，经过高、低两组电压扫描的X-张艺兴衰减图像可以用两种茄子基本物质的密度图表示，其过程是物质分离。物质分离图像中的每个复体都反映了相应的物质密度信息，因此物质分离可以得到两组成对的基本物质密度图。医学中最常用的基础物质对是水和碘，水和钙，钙和碘。基础物质分离碘，基础物质分离是许多双能CT后处理技术的基本机制。由于碘和钙等物质的特征是低、高千伏

7、的X射线吸收，测量的CT值可用于分解每个体素或利用每个远视投影数据估计已知基础物质中碘的含量。在大脑中，基本物质线通常定义为脑脊液和大脑实质的低千伏CT值(Hounsfield)。比较增强CT中的第三种物质是碘，其含量可以通过比较低千伏和高千伏电压下的双胞衰减来确定(图1)。沿着被称为碘双能比的特征的斜率，更高的碘密度在比高电压低的电压下衰减增加更多。通过这种方式，可以确定每个体中碘的衰减，并在碘图、虚拟比平图(VNC=virtual noncontrast)和VNC灰度图像上获得彩色叠加图像(图2)。图1。碘的分离。基本物质线(红色线)定义为脑脊液(CSF)和大脑实际低千伏电压的CT值(Ho

8、unsfield)。在基本物质线中添加碘(蓝色线)会增加CT值，具有特征梯度(即双能比)。然后，所有体素(X)的增强密度可以分解为碘的密度和虚拟扫描(VNC)的密度。基本物质分离碘、VNC图像和碘图的限制：低于常规单头CT扫描图像的信噪比和不太吸引人的图像外观。硬化医生阴影(因为X射线是混合能量射线，所以当X射线通过高密度物质时，能量低的光子首先被吸收，剩下的光子能量高硬化，因此通过物体的X射线光子被“硬化”，最终在稠密的物体附近产生阴影或条纹阴影。)引起的图像质量下降也是有动脉瘤夹或线圈的患者的限制。颅内急性出血对活动性出血的认识很重要。CT血管造影的斑点迹象实际上是增强后CT对比剂外部渗透

9、引起的斑点状变化，外部渗透是持续出血，与血肿扩大相关。CT血管造影斑点征标被发现与医院内死亡和3个月后检测出的死亡有很大关系。动物模型还证明，使用华法林会增加CT血管造影斑点征的大小和数量。碘图与VNC图像相结合，有助于发现CT血管造影的斑点迹象(图2)。图2 .74岁，出现钝性创伤后精神状态变化的男性碘图显示CT血管造影的斑点迹象。最初获得的CT扫描图像(未显示)显示双面额叶和左上叶大片出血。(A)随后获得的横向双能混合CT血管造影显示出血(黄色箭头)和碘造影剂(白色箭头)的混合物，与CT血管造影斑点迹象一致。橙色箭头=大脑的本质。(B)在横断面上方碘图中，阴影区域表示碘造影剂，包括出血区域

10、内明显的外部渗透(箭头)。(C)在横剖面VNC影像中去除碘剂，显示血肿。(D)虚拟单能量曲线显示衰减是该区域的X射线能量函数，如A图中的箭头所示。在低千伏电压下，碘造影剂的衰减明显增加(白色曲线)，出血(黄色曲线)和大脑实质(橙色曲线)的衰减几乎是平的。基础物质分离碘，VNC图像不需要单独获得CT扫描图像，从而减少患者的辐射，但图像质量已经成为问题。据报道，VNC图像的图像质量不如传统的CT扫描图像，引起了人们对蛛网膜下腔若干出血检测的关注，但没有证明在统计上存在明显的诊断差异。对于中风评估，双能CT已经应用于多项研究。例如，在动脉内抗纤维蛋白溶解治疗后或没有血栓切除术的情况下，使用碘图和VN

11、C图像区分颅内新出血和造影剂染色。缺血时血脑屏障的破坏，血管造影后造影剂染色很常见，可能很难分辨急性出血。如果不能正确区分造影剂和出血，会导致抗血小板或肝素治疗的延迟，可以改变林爽紧急诊疗。据报道，血栓切除术后双能CT正确区分造影剂和出血，从87.2提高到100。研究了基础物质分离碘，在不明原因的急性颅内出血中，利用VNC图像和碘图检测增强灶(图3)。使用碘图的双能CT阳性和阴性预测值分别为94和97，优于标准CT扫描。提出了使用碘酒代替灌注视频，少数研究还评价了牙齿建议的实用性和限制。图3。54岁男性，矢状窦顶点急性出血。(A)横切面混合CT图像显示估计为与小结节相邻的出血病(箭头)。(B，

12、C)矢量上(B)和管状胃(C)碘块内的增强区域(箭头)。(d)从VNC图像中减去增强区域(箭头)。基础物质分离钙，钙在低天伏下也表现出明显的特征性x射线吸收。虽然比碘低。钙的双能比替代碘的双能使用基础物质分离技术，可以更容易地获得钙度和虚拟非钙(VNCa=virtual noncalcium)图像。钙的双能比斜率比较慢(图4)。这种分离方法比较新，但在紧急神经影像学中可能有帮助。通常用于急诊头部CT扫描，以识别显示急性出血或钙化的CT值的大脑实质高密度病灶(图5)。在这种情况下，可以使用钙图和VNCa图像准确区分大脑实际钙化和出血，可能不需要视频追踪或林爽观察。回顾性研究中，亨斯菲尔德等报道说

13、，利用牙齿图像检测出血的准确度达99。我们在工作中发现了类似的林爽效果。基底物质分离方法也可用于标记肿块的钙含量，如脑膜瘤(图6)。图4。钙分离。用钙的双能比(绿色实线)代替碘的双能比(蓝色虚线)的VNCa图像。与碘分离类似，可获得钙图和VNCa图像。CSF=脑脊液。图5。出血和钙化(A) 70多岁女性创伤后横切面上的CT影像显示脑镰旁结节型高密度(85 HU)(箭头)。(B，C)横断面钙图(B)显示为高密度区域(箭头)，从横断面VNCa图像中完全移除(箭头)，因此病变被识别为钙，而不是出血。因为牙齿发现，牙齿患者不必在急诊室等头部CT扫描追踪访问。(d-f)另一个例子是侧脑室出血(箭头)的6

14、0多岁男性，横断面胃混合(D)，钙(E)，VNCa(f)CT影像。出血在钙图和VNCa影像中继续可见，而与VNCa影像相邻的脉络丛钙化是低密度的。图6。显示81岁女性肿块中钙的含量。(A)交叉位混合CT图像显示左上叶块(箭头)。(B，C)在横断面上的钙图(B)中强调钙密度(箭头)，在横断面上的VNCa图像(C)中减去钙密度(箭头)，显示软组织肿块。基础物质分离钙是值得注意的。基础物质分离不允许碘密度和钙密度同时量化。因为缺乏解决牙齿两个茄子未知值的独特数据。这需要四个茄子物质分离，至少使用来自三个不同X-张艺兴球管的X-张艺兴能量吸收数据。这是未来的光子探测器系统。利用目前的双能CT收集和基础

15、物质分离后处理的碘图，钙在碘图和VNC图像中都可以继续看到，钙的CT值在两个图像之间大致平分。因此，碘图的高密度可能表示碘或钙，但牙齿这两种物质在VNC图像中是可以区分的。因为碘消失了，钙继续显示。因此，在钙图中，碘被误认为是钙，人为减少了VNCa图像的衰减。不同于骨减酸、骨减酸的算法、基础物质分离，不同于每个体素的综合特征，类似于碘或钙的特征。每个复体的特点是落在分隔线上方或下方。所述分界线的斜率介于碘的双能比和钙的双能比之间(图7)。骨减影最引人注目的林爽应用节目之一有助于评估颈部和头部血管，颅底和颈椎横突孔的骨结构可能会妨碍血管评价，尤其是在最大密度投影图像中(图8，9)。双能CT骨减影

16、对患者的运动虚伪不敏感，不受血管腔减影的影响。图7。骨减影算法图。定义碘的双能比(蓝色虚线)和钙的双能比(绿色线)之间的斜率，以获得分界线(黄线)。落在牙齿分割线下的复体被认为是骨骼，为零，完成骨骼减影。CSF=脑脊液。图8 .有中风症状的90岁女性做头颈部双能CT血管造影，用骨骼减影提高血管视觉化。(A)冠状位最大密度投影，显示脊椎血管和颈内动脉，它被相邻的骨骼遮住。(B，C)管状骨减影重建图(B)表示0的骨体素重建管状骨减影的最大密度投影视频(C)，完美显示椎动脉和颈动脉。(D)在三维中重建图像，以便完全可视化血管树，只要假牙(箭头)不影响血管评价。左颈动脉分叉处的钙化斑点(大箭头)是接近

17、碘的现象，可以留在图像上，也可以和骨头一起去除。图9。55岁，患有严重头痛及蛛网膜下腔出血的男性骨减影提高血管可视化。原始普通CT血管造影未观察到明确的病灶(未显示)。(A)显示围绕床柱的小异常轮廓(箭头)的普通管状最大密度投影图像。(B)在骨减影重建影像中，床突左侧的小动脉瘤(箭头)看起来更好。(C)随后获得的三维数字减影血管造影结果确认CT血管造影结果，测量的动脉瘤(箭头)大小类似。骨减影，在最近的一项研究中，将骨减影双能CT血管造影和三维旋转数字减影血管造影进行比较，以检测动脉瘤，发现骨减影CT血管造影测量动脉瘤大小的准确度很高。在其他研究中，双能骨减影CT血管造影比单能CT血管造影更容易去除与骨骼相似的结构，但辐射容量更低。Buerke等发现血管狭窄程度在双能CT骨减影、骨减影丹内CT血管成像、MR血管成像中没有明显的统计学差异。但是，目前有利用单指征CT检测颅底血管狭窄度的趋势，有过度诊断的趋势。这被认为是因为过度减产。另外，与现有的CT血管造影相比，使用骨减氧双能CT血管造影可以减少读取时间。不仅可以实现血管的可视化，骨减影还可以帮助识别与头骨相邻的小颅内病。例如，可