双能CT的关键临床应用
双能CT的关键临床应用
双能CT（DECT）技术自2006年西门子推出首台专用扫描仪以来，在临床应用中展现出显著优势。通过获取不同能量谱的吸收特性，DECT不仅提升了图像质量，还支持特定图像重建，广泛应用于神经、骨肌、心血管等领域的诊断。
双能CT（DECT）的概念早在CT技术初期就已被提出，因为X射线的衰减与其能量密切相关（参见XI区：）。然而，直到2006年西门子推出首台专用DECT扫描仪SOMATOM Definition，DECT才开始在临床常规中使用。该扫描仪利用两个相互偏移90°的球管-探测器对，以两种不同的管电压进行扫描，从而获取两个不同能量谱的吸收特性（参见XI区：）。此后，多种DECT方法相继提出，这些方法不仅提升了标准CT图像的质量和辐射剂量效率，还支持了基于DECT技术的特定图像重建，显示出在不同临床任务和科学应用中的优势。目前市场上已有多种双能技术的商业实现（参见XI区：）。
现有不同 CT 技术的示意图概览，包括传统、双能量和多能量 CT
在临床常规中，双能CT（DECT）重建技术有助于从图像中提取有用的信息，尽管每种DECT系统都有其优缺点（参见XI区：）。所有DECT系统都支持材料分解，以获取碘的信息以及低、高keV X射线光子数据的线性混合。材料分解基于X射线的衰减与其能量以及吸收材料的组成之间的关系，模拟了光电效应和康普顿散射对材料原子序数和物理密度的依赖。该技术可以通过确定特定材料的衰减系数作为两个或三个基物质衰减的线性组合来实现。然而，材料分解也存在固有的局限性，如光谱重叠可能导致混淆材料的错误表现，以及容积中的混淆材料可能引起对目标材料的错误定量。
碘图像允许选择性地描绘与碘相关的X射线衰减成分，并可以进行绝对定量（以毫克每毫升为单位）。此外，通过从传统图像中减去碘图像，可以获得虚拟平扫（VUE）图像，这些图像能够更准确地表示真正平扫的成像特征。碘含量也可以通过重建融合图像的方式进行可视化，其中功能信息以颜色编码的形式叠加在形态学或解剖学重建图像上。材料分解同样可用于尿酸成像，如痛风和尿路结石的成像。
虚拟单色图像（VMI）通过线性混合低能量和高能量信息或进行外推来近似单能X射线成像的衰减特征，能量范围从40 keV到140–200 keV不等。VMI可以根据其能量谱分类为低能量VMI（40–60 keV，VMI_low），显示出更大的软组织和碘对比度，或高能量VMI（>90 keV，VMI_high），减少线束硬化。中等范围的VMI（如65到70 keV）被建议作为120 kVp多色图像的等效物（参见XI区：）。此外，虚拟去钙图像、电子密度图像和Zeff图像也在研究中，这些图像对放射治疗计划有用，虚拟去钙图像能帮助描绘骨髓水肿或肿瘤中的细胞浸润。
关键临床应用：神经系统
- 低能量虚拟单色图像（VMI）的灰白质分辨率提升（50–65 keV），具有减少辐射剂量的潜力
- 改善对低密度（如缺血）和高密度（如出血）脑病变的可视化。
- 区分颅内出血与对比剂
- 减少在接受颅内弹簧圈和/或夹闭治疗的患者中的伪影（优化的keV水平需要根据周围血管（较低）或脑实质（较高）的评估进行调整）。
图像示例显示，与传统图像（CI）相比，不同能级的双能 CT 导出虚拟单色图像（VMI）的灰白质分化得到改善（左图），对比度提高，脑内出血更加明显（中图），脑梗塞的轮廓更加清晰（右图）。
关键临床应用：骨肌系统
- 使用高能量虚拟单色图像（或与专用金属伪影减少算法结合）减少骨科植入物患者中的伪影
- DECT衍生的尿酸叠加图像用于描述痛风患者的尿酸沉积。
关键临床应用：心血管系统
- 在低能量虚拟单色图像中改善对肺栓塞的评估
- 使用低能量虚拟单色图像恢复对比不足的血管造影相检查中的诊断图像质量。
- 评估对比剂泄漏（如在内支架评估中）和血管壁血肿
- 在低能量/碘图像和虚拟平扫图像中分别进行评估。
疑似肺栓塞患者。传统图像显示，由于肺动脉对比度不理想，可视性受到严重影响。40 keV的虚拟单色图像（VMI）（右图）通过增加肺动脉的碘对比度挽救了诊断质量，使肺栓塞的分界更加清晰。
关键临床应用：肿瘤学及特定脏器成像
肝脏
- 低能量VMI作为癌症患者低密度和高密度肝病变筛查工具。
- 使用碘图增加对小型低密度肝病变囊性特征的判定信心。
肾脏
- 使用碘图和虚拟平扫图像对模糊肾病变进行囊性与增强的鉴别。
- 检测和描述肾结石。
肾上腺
- 使用虚拟平扫图像识别偶然发现的腺瘤（查阅文献以获得扫描仪特定的调整阈值）。
- 在碘叠加图像中检测骨骼肌转移瘤（对于具有较高前测试概率的患者）。
- 使用低能量虚拟单色图像减少对比剂用量，以减轻碘对比剂的衰退。
由双能 CT 导出的用于区分肾上腺腺瘤（上排）和肾上腺转移瘤（下排）的实际平扫图像。
双能CT已经对各种潜在应用进行了广泛的科学评估。最常用的重建方式包括虚拟单色图像以改善对比度，碘图以量化成像时的灌注，以及虚拟平扫图像以近似真实的平扫扫描。这些应用中有些在临床实践中具有重要的益处，而其他则在初步研究中显示出潜力，但仍需进一步验证。
本文原文来自：Lennartz S, Zopfs D, Große Hokamp N. Dual-energy CT revisited: a focused review of clinical use cases. Rofo. 2024 Aug;196(8):794-806. English. doi: 10.1055/a-2203-2945. 仅供专业人士交流目的，不用于商业用途。