五颜六色CT完成1加1＞2效益

在这次新冠疫情中，CT在确诊和医治复查中发挥了功不可没的效果。咱们熟知的CT是根据CT值单一参数的是非CT，五颜六色CT与是非CT有啥不相同的差异？在五颜六色光谱CT呈现前双能CT的使用遇到了哪些妨碍？本文逐个为你回答。

能谱CT的开展

早在1973年，CT的发明人Hounsfield在关于CT成像原理的描绘中就现已提出具有不同原子序数的不同物质可以终究靠不同的能量成像方法加以区别，比方碘（Z=53）和钙（Z=20），它们在传统CT图画上的CT值相差无几，但它们的原子序数却存在很大差异。

图1：能谱CT的开展路线图

1976年Alvarez和Macovski等在双能量CT投影数据域空间重建方面建立了比较完好的算法：根据物质对凹凸能量光子的衰减系数计算出光电效应与康普顿散射（X线照耀物质后的两大根底效应），一束射线得到两个未知数，求解二元二次方程式，可以取得不同物质的能谱图画[1]。软安排的光电效应都比较弱，一些离子（如钙或镁）的光电效应则比较强。但此理论的条件是同一束射线(当然也是同一个方向)、同一个时刻（时刻有不同，成果也有差错）。

CT能谱成像在球管端的探究

2006年双源CT诞生，使用两个球管进步动态器官如心脏的时刻分辨率，2008年双源双能成像构成，双源即“一个球管高电压140kV，一个球管低电压80kV”，两者一起扫描发作双能。

图2：2个球管能谱成像方法简易图

尽管两个球管可在同一个时刻别离设置电流到达节约辐射的意图，可是由于两束射线不同源，导致串扰。

尔后另一种双能收集方法也不断引起业界留意，一个球管凹凸两种kV瞬时切换来到达双电压收集，长处是同源，但电压切换时电流不能切换，所以辐射剂量较高；且瞬间切换自身不一起，两种电压有稠浊。

图3：1个球管在2种电压的能谱成像方法简易图

还有一种方法是一个球管在两种电压下旋转两圈的双能成像方法，由于时刻上两次距离较大，所以临床使用受限较多[2]。

这三种方法总称双电压双能成像方法。它们一起的长处：

简单易行，用一般CT加恰当后处理软件改动就可以测验进行CT双能量的研讨；

为CT临床科研拓荒了广泛测验的空间。

缺陷：

每个电压都是混合能量光子，数据纯净度有限，影响必定精确性；

能否习惯运动器官如心脏的双能量成像，实践一般需求严控心率或不能双能量扫描心脏；

这一次双能收集没有惯例CT图画，只能用拟合图画替代，所以需求两次扫描：得到惯例CT图画的一次扫描和得到能量信息的一次双能特别扫描，

辐射剂量高，两次扫描是原因之一；

每个患者扫描前都需求预判，是否需求双能信息，假如预判否决，则该病例没有双能信息；

由于是惯例CT印象链承载能量信息，数据传输及后处理会呈现速度及流程不畅等问题。所以CT双能成像尽管现已存在10多年，但一向不能临床惯例化，广泛被以为是仅仅用于科研，而在临床实践中常被误解为没什么用处。

CT能谱成像在探测器端的探究

图4：前期能谱成像在探测器端的探究

关于Alvarez和Macovski双能理论的完成还有一种探究是在探测器层面进行发掘，1978年Brooks和Chiro首要提出Split detector，以割裂式双层探测器获取双能CT成像[3]区别2.5%CaCl2（氯化钙）和0.2%KI（碘化钾）——它们在一般CT扫描中有相同的CT值44HU。

图5：双层探测器CT原理示意图

随后飞利浦提出了另一种双层探测器规划，并侧置收集体系，并于2006年申请了专利。经过十年的研制，2016年推向市场，2017年进入国内，商业称号IQon光谱CT，选用立体双层探测器，上层接纳低能光子，基层接纳高能光子，两者接纳的一切光子兼并便是X线穿透人体后的一切光子，构成惯例CT图画。

和一般CT相同的一次扫描，既有1和2（上层和基层收集到的能谱信息），也有了1+2=3的成果（一切光子组成的惯例CT图画）。每个病例只需扫描一次，就有两套信息，即惯例CT图画（常年堆集的CT确诊金规范不变）和能谱信息图画，起到两全其美的效果。

能谱CT只能用于科研？大错特错！

首要咱们来看一个事例：IQon光谱CT扫描，一次扫描有两套信息，惯例CT图画和能谱信息可以并排比照读片即“双轨制读片”：单能级能谱图画上左边肋软骨肉瘤的概括及内部结构远比惯例图画明晰、显着！

图6: 3个月后复查惯例CT和单能级能谱图画比照的双轨制读片

以下是患者3个月前的惯例CT图画和能谱图画（IQon光谱CT扫描）。其时的读片者以为能谱图画没有太多效果就没有检查。可以正常的看到，惯例CT图画上的病灶并不显着，简单漏诊；有用原子序数图能谱图画上左边肋软骨肉瘤的概括及内部结构远比惯例图画明晰、显着。

图7：三个月前惯例CT图画和有用原子序数图比照的双轨制读片

明显，假如三个月前的确诊是两种图画都阅览检查（双轨制读片：两者并排比照）：就不至于比及3个月后肿瘤长大了不止一倍才发现了！但为什么曾经咱们会以为能谱信息只能用于科研，实践作业没用呢？两种图画都检查是不是很费事呢？以往如何做？

第一次一般扫描得到惯例CT图画（常年CT确诊经历的根底）

图8：惯例扫描，得到惯例CT值单参数图画

第2次双能扫描得到下图，但有或许FOV受限于相对较小的那个球管的FOV，所以视界只要35mm。

图9：双能扫描，或FOV受限，发现不了病变

曾经的双能扫描存在许多问题，比方印象技师需判别哪些患者有必要进行双能扫描、二次扫描的辐射损害以及后期读片的作业量深重等，现如今，每个病例只需扫描一次，就有两套信息，即惯例CT图画和能谱信息图画，临床医师和印象技师可根据主机/作业站/PACS上的SBI基数据包进行双轨制读片，和以往惯例CT扫描共同。

图10：IQon光谱CT扫描流程，每一次扫描都是能谱扫描

图11：IQon光谱CT一次扫描，得到多参数能谱图画

图12：IQon光谱CT“多轨制读片”，多参数能谱图画一起调查

咱们再来看下一个病例，这名患者存在心律不齐，经过IQon光谱CT进行扫描进行双轨制读片，能谱图画内均发现肺内灌注反常，反推导检查肺内血管存在栓塞。此心律不齐病例的肺栓塞尽管是小血管，但可经过尽早地抗凝干涉来防备大范围栓塞发作，减轻患者的苦楚。

图13：IQon光谱CT扫描，发现肺内灌注减低

图14：IQon光谱CT扫描，40keV低能级图，添加安排比照，有助显现亚段以下肺动脉栓塞

一次一般的CT扫描，得到明显成果：便利、实践、高效、精确、事半功倍！

跟着CT开展进入能谱成像的年代，咱们以往的知道：比方以为能谱图画仅仅用于科研、能谱图画在日常的临床没用、收集能谱图画费事、做能谱扫描辐射高等等，都在悄然无息地发作着改变，CT的日常作业以及科研还将有什么样的换代更新，要求咱们随时拭目而待。

参考文献：

[1]Alvarez, R.E. and A. Macovski, Energy-selective reconstructions in X-ray computerized tomography. Phys Med Biol, 1976. 21(5): p. 733-44.

[2]Megibow, A.J., A. Kambadakone, and L. Ananthakrishnan, Dual-Energy Computed Tomography Image Acquisition, Processing, and Workflow. Radiologic Clinics of North America, 2018. 56(4): p. 507-+.

[3]Brooks RA, Di Chiro G. Split detector computed tomography: a preliminary report. Radiology. 1978;126(1):255–7.

来历：“医学界”微信大众号

校正：臧恒佳

责编：田栋梁