能量CT 多參數(shù)分析的臨床應(yīng)用和發(fā)展前景

摘要

能量CT成像代表著CT領(lǐng)域的前沿發(fā)展方向，隨著成像技術(shù)的不斷成熟，臨床應(yīng)用也不斷拓展，在疾病診治中發(fā)揮了重要作用。能量CT成像的優(yōu)勢(shì)是多參數(shù)、多維度、定量成像，量化反映組織的成分特征和血供特點(diǎn)，為疾病診斷、鑒別和治療后療效評(píng)價(jià)提供了新的方法。我們通過(guò)不斷探索，必將會(huì)充分發(fā)揮能量CT的潛能，彰顯其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，提升CT臨床應(yīng)用的能級(jí)。自CT發(fā)明40年以來(lái)，技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速，特別是雙能量CT在臨床的應(yīng)用越來(lái)越成熟，在疾病的診斷中發(fā)揮了重要作用。目前有不同的方法獲得雙能量的數(shù)據(jù)，主要分為“源驅(qū)動(dòng)”或“探測(cè)器驅(qū)動(dòng)”。序列掃描、雙源、高低管電壓瞬時(shí)切換等均屬“源驅(qū)動(dòng)”的采集方式，而雙層探測(cè)器是唯一的“探測(cè)器驅(qū)動(dòng)”的能量采集方式。其最大的特點(diǎn)是采用稀有金屬釔作為基質(zhì)的閃爍晶體置于上層，吸收低能量的光子，稀土陶瓷探測(cè)器置于下層，吸收高能量的光子，僅1次掃描即能獲得常規(guī)CT的信息和能量的信息。能量CT的優(yōu)勢(shì)是不僅提供了組織的密度信息，同時(shí)具備物質(zhì)成分鑒別的能力。隨著硬件設(shè)備的提升和后處理算法的完善，兩種物質(zhì)分離和3種物質(zhì)分離技術(shù)可用于組織中物質(zhì)成分的定量，可顯示組織內(nèi)該種物質(zhì)的濃度和分布，量化測(cè)定包含多種已知元素物質(zhì)的混合物中某一成分的濃度，如碘圖；或者用于區(qū)分同一物質(zhì)的不同亞結(jié)構(gòu)，如尿酸和非尿酸結(jié)石。區(qū)分不同成分的腎結(jié)石，可指導(dǎo)臨床精準(zhǔn)治療。痛風(fēng)目前非常常見，在尿酸圖上可以清晰顯示高尿酸含量的痛風(fēng)石，從而有助于外周關(guān)節(jié)內(nèi)尿酸鹽沉積的檢測(cè)，依據(jù)尿酸濃度的不同，采用不同的偽彩色標(biāo)記痛風(fēng)石的有無(wú)、大小、部位以及分布狀況。碘圖為各體素所含的碘濃度的分布圖，可用于定量分析組織強(qiáng)化的程度，除使用黑白圖像展示外，還可以使用碘融合彩色圖像提升攝碘組織的可視化程度。碘濃度的測(cè)定不僅有利于富血供病變的檢出，也有利于更好地顯示乏血供的病灶。碘濃度的動(dòng)態(tài)變化還有助于病灶的定性和鑒別，對(duì)腫瘤病灶治療后療效的評(píng)價(jià)也提供了一種新的量化指標(biāo)。隨著經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，相信碘圖會(huì)成為雙能量CT一個(gè)重要的、常規(guī)使用的定量指標(biāo)，在病變的早期診斷、治療和隨訪中提供有價(jià)值的信息?；?種物質(zhì)分離技術(shù)可用于定量肝鐵濃度。已知鐵原子序數(shù)的情況下，根據(jù)衰減特性可計(jì)算出肝鐵濃度。肝鐵過(guò)載時(shí)，肝臟可以認(rèn)為是由肝組織、脂肪和鐵元素組成的，根據(jù)獲取的不同能量組合下物質(zhì)的信息，通過(guò)解析，可獲得虛擬鐵濃度的圖像，從而對(duì)不同濃度的肝鐵含量進(jìn)行測(cè)定。鈣抑制圖的研究報(bào)道也越來(lái)越多，在顯示早期骨髓水腫以及骨轉(zhuǎn)移的檢測(cè)等方面具有補(bǔ)充價(jià)值。鈣抑制圖是基于對(duì)鈣物質(zhì)的識(shí)別，對(duì)含鈣組織進(jìn)行去鈣處理。如CT平掃上腦腫瘤內(nèi)部顯示的高密度，無(wú)法區(qū)別出血和鈣化，CT增強(qiáng)以后也無(wú)法鑒別出血和鈣化，而在鈣抑制圖上可以明確地識(shí)別鈣化，結(jié)合碘圖可明確腫瘤的強(qiáng)化部分。虛擬平掃（virtualnoncontrast，VNC）是基于碘對(duì)比劑增強(qiáng)以后的圖像去碘之后而獲得的，因不含碘而相當(dāng)于CT平掃的圖像。楊琰昭等對(duì)腹部實(shí)質(zhì)臟器的研究結(jié)果顯示，無(wú)論是源于動(dòng)脈期還是門靜脈期的圖像，VNC圖像上測(cè)得的CT值差異均小于5HU，VNC可替代真實(shí)平掃以減少1次掃描，從而減少患者接受的輻射劑量。虛擬單能量圖像（virtualmonoenergeticimage，簡(jiǎn)稱VMI或MonoE）相當(dāng)于單一能量射線的成像，基于不同的采集方式，獲得的數(shù)量有所不同，一般可包括40~200keV的單能量圖像。已有大量文獻(xiàn)研究結(jié)果表明，在低能量段的單能量圖像上，具備更好的軟組織密度分辨力，有助于提高病灶的檢出率，特別是富血供的病灶。利用低能量段的圖像行CT血管成像，可明顯提高圖像質(zhì)量，血管分支的顯示更佳，病灶和血管之間的關(guān)系顯示更清晰，從而有利于提高腫瘤分期的準(zhǔn)確度，而且還可減少對(duì)比劑的用量。而高能量段的圖像則有利于消除金屬偽影，提高含金屬材料如支架、骨關(guān)節(jié)假體等植入物的顯示效果。2020年7月，發(fā)表了《雙層探測(cè)器光譜CT臨床應(yīng)用中國(guó)專家共識(shí)（第一版）》。1年多來(lái)，中國(guó)同道們的研究成果不斷涌現(xiàn)，深入探索能量CT的臨床應(yīng)用價(jià)值，為共識(shí)的修訂提供了充實(shí)的依據(jù)，也奠定了能量CT臨床化應(yīng)用的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。近年來(lái)光子計(jì)數(shù)CT不斷成熟，逐步進(jìn)入市場(chǎng)，已經(jīng)顯示出獨(dú)到的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，代表著CT技術(shù)革命性的突破。光子計(jì)數(shù)CT基于探測(cè)器的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了利用光子