DR双能量减影技术在上颌窦、鼻咽部病变诊断中的临床价值

张燕 戚文骥

上海市黄浦区中心医院放射科，上海 200002

X线双能量减影的概念早在20世纪30年代即已提出，但一直受技术水平的制约，临床应用推广受到限制。随着直接数字X线摄影(digital radiography, DR)的发展，尤其因高速数字化单片式平板探测器（digital flat panel detector, DFP）研发成功并应用于临床，为X线双能量减影技术在临床推广打下了良好基础。近年，国内外已有多篇文献报道DR双能量减影技术在胸部病变诊断中的应用[1-4]。本院也在这方面进行了一些探索，除胸部病变的诊断应用外，利用DR双能量减影技术的原理，在上颌窦、鼻咽部疾病的诊断方面做了些有意义的尝试。上颌窦、鼻咽部解剖结构复杂，各种组织（包括与周围骨骼）投影相互重叠，该处病变尤其对细节常显示欠清，因此传统X线摄影获得的图像对诊断上颌窦、鼻咽部病变的价值有限。在计算机断层扫描成像（computed tomography, CT）和磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）问世之前，该处病变主要依赖问诊、临床体检和器械检查，缺乏全面、清晰早期诊断的图像依据。而DR双能量减影技术恰好能解决骨组织像与软组织像的分离问题，避免两种组织间影像重叠造成诊断困难，呈现出清晰单一的软组织影像和单纯骨组织影像，这给上颌窦、鼻咽部病变的诊断提供了改善图像清晰度的可能性。本院基于这一技术原理，将DR双能量减影技术应用于上颌窦、鼻咽部病变的诊断。现将临床实践体会报告如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料

收集2008年1月—2012年1月24例于本院行上颌窦、鼻咽部检查病例临床资料，年龄最小5岁，最大67岁，平均50岁；男性14例，女性10例；其中上颌窦癌8例，上颌骨骨纤维异常增殖症1例，双侧上颌窦息肉1例，筛窦癌伴骨破坏1例，其余13例为鼻咽部病例（腺样体增生1例、淋巴组织增生2例、鼻咽癌8例、淋巴瘤2例）。24例均经手术病理、经鼻咽镜或活检病理证实。

1.2 检查方法

采用GE公司Revolution XR/d 型DR，用双能量减影法摄片。双能量减影的高电压为120 kV，低电压为60 kV，投照距离为100 cm，其余条件选用自动调节，一次屏气，两次曝光。上颌窦病变患者摄取华氏位，鼻咽部病变患者摄取鼻咽部侧位片，同时获得传统X线平片用于对照。通过DR后处理技术对图像进行灰阶变换、边缘增强等调节，选择最适当的窗宽、窗位，使上颌窦、鼻咽部气道和软组织影、骨骼影得到最清晰的显示。

2 结果

24例病例中，鼻旁窦病变组11例，其中上颌窦癌8例，传统X平片均能显示病变部位软组织影密度增高，1例伴骨组织破坏、1例骨组织结构显示模糊欠清晰；纯软组织相除能显示软组织密度增高外，其中5例能清晰显示肿块的分叶状轮廓，1例在传统X平片中显示骨组织结构模糊欠清晰的病例在纯骨组织相上清晰显示骨骼结构破坏。1例上颌窦骨纤维异常增生症传统X平片与减影骨组织相显示的病变范围、形态无显著差异；1例双侧上颌窦息肉病例在传统X平片上仅显示右侧上颌窦病变，祛骨后的纯软组织相不仅显示右侧上颌窦腔内清晰的病灶轮廓，且左侧上颌窦腔内也显示一突起的小病灶。1例筛窦癌伴骨破坏病例传统X平片病变范围显示模糊，纯软组织相显示病变自筛窦向上侵入额窦，且在骨组织相上清晰显示筛板、额窦骨壁破坏。

鼻咽部病变组13例：8例鼻咽癌，其中3例因病变范围广泛，在传统X平片和纯软组织相中均能发现病变，但纯软组织相中病变的轮廓、大小较平片更全面清晰；另5例鼻咽癌在传统平片中未见明显异常，纯软组织相中显示咽后壁软组织影增厚，并呈分叶状隆起，其中1例在骨组织相中显示骨骼破坏。2例淋巴瘤、2例淋巴组织增生、1例小儿腺样体增生在传统X平片和纯软组织相中均能显示病变，但纯软组织相使病变轮廓边缘更清楚，病变范围显示更全面，能更清晰地反映病变与气道的相互解剖关系。

3 讨论

高清晰的X线影像诊断图像一直是医学影像学界孜孜追求的目标，其中减影技术的应用就是方法之一。减影法祛除对诊断有干扰的图像信息，突显诊断感兴趣区的图像分辨率。减影方式有时间减影、能量减影、体层减影等多种，而能量减影由于受X线机硬件条件的限制，发展一直受到制约。但能量减影的概念，早在20世纪30年代就已提出，也称为双能量X线成像及图像分离技术，其主要目的是得到去除骨的软组织图像，消除骨骼对影像诊断的影响[5]。

众所周知，诊断X线机使用的是低能X射线束，在穿过人体的过程中，主要发生光电吸收效应和康普顿散射效应。光电吸收效应的强度与被曝物质的原子量呈正相关，是钙、骨骼、碘造影剂等高密度物质衰减X线光子能量的主要方式；而康普顿散射效应与物质的原子量无关，与组织的电子密度呈函数关系，主要发生于软组织。常规X线摄片所得到的图像是光电吸收效应和康普顿散射效应两种衰减效应的综合信息。双能量减影技术利用骨与软组织对X线光子的能量衰减方式不同，以及不同原子量物质光电吸收效应的差别，利用高低两种X射线能量进行摄片，从而将两种效应的信息进行分离，选择性去除骨或软组织的衰减信息，得出能体现组织化学成分的所谓组织特性图像——即纯粹的软组织像和骨像。这就是X线双能量减影的原理[5-8]。能量减影需要X线源在瞬间产生高低两种能量的X线，所以它的应用长久以来受到设备技术条件的限制；本世纪初，平板式直接数字化X线成像系统问世以后，能量减影才正式登上历史舞台。DR双能量减影技术的突破点在于可在200 ms的间隔内连续采集高能和低能信号，患者一次屏气就可完成检查；而且由于平板探测器的量子俘获效率较高，能量的分离效率高，动态范围大，且数字图像处理速度快，因此，可在很短时间内获得理想的3幅图像，即普通数字影像、软组织像和骨像。通过DR技术，第1次在普通X线诊断设备上实现了将骨和软组织分开，并达到获得清晰高分辨率图像的目的，具有重要的临床意义[5，9-10]。

DR双能量减影技术应用于临床以来，一直在胸部疾病的诊断中发挥重要作用，使肺内小结节病灶、含钙病灶的检出敏感度大大增加[1-4,11]。但是，该技术在其他系统疾病的诊断中应用较少，甚至还未开展。我们利用双能量减影技术成像原理，把这一技术的临床应用范围作进一步的拓展探索，发现其在上颌窦、鼻咽部病变的诊断中也有较高的应用价值。由于上颌窦、鼻咽部解剖结构复杂，X线投影成像后各个解剖层面图像重叠，尤其颅、面骨、牙齿的重叠，使传统X线图像提供的诊断信息有限；而DR双能量减影技术恰好能分离骨与软组织图像，且上颌窦、鼻咽部含有气道和气腔，使软组织结构和气体间形成强烈的反差对比，能较好地显示软组织边缘结构和周围骨骼影像。基于这个理论基础，我们将DR双能量减影技术应用于上颌窦、鼻咽部病变的投照，获得了清晰的影像图像；较之以往的普通平片，减影图像提供了更多的诊断信息。

在鼻旁窦病变的诊断实践中，传统的X线图像软组织与骨骼组织前后重叠，故早期的骨骼组织破坏不易显示清晰，窦腔内的病变必须较为广泛才能在图像上显示异常；而通过双能量减影后，骨骼组织相与软组织相分离，图像分辨率更清晰，可以更清楚地显示病变范围、边缘等细节。在本文鼻旁窦病变组的11例中，虽在传统X片中11例均能显示病变部位软组织影密度异常，但在纯软组织相中软组织病变的范围大小、形态、边缘较传统X片显示更全面清晰；而其中2例上颌窦癌伴骨质破坏者1例在传统X片中未见确切显示，但在纯骨组织相中可见清晰表现（图1、2、3）。

图1 右侧上颌窦癌X线与DR表现A：传统平片示右侧上颌窦投影区密度增高，但骨壁显示不清；B：软组织相示右侧上颌窦气腔影消失，呈等密度窦腔内外软组织肿块影；C：骨组织相示右侧上颌窦外侧和底壁骨质破坏

图2 右侧上颌窦癌X线与DR表现A：传统平片示右侧上颌窦区似有块状高密度影，病变形态、范围显示欠佳；B：软组织相示右侧上颌窦内一分叶状高密度影几乎占据一半的窦腔；C：骨组织相示右侧上颌窦窦腔骨壁完整连续，无骨质破坏

图3 筛窦癌X线DR与表现A：传统平片示双侧筛窦、额窦投影区密度增高。窦腔骨壁结构不清；B、C：软组织相示双侧筛窦、额窦投影区有软组织块影，侵犯右侧部分额窦和左侧全部额窦；D、E：骨组织相示双侧筛窦、右侧部分额窦和左侧额窦骨壁骨质破坏

图4 腺样体肥大增生X线与DR表现A：传统平片示鼻咽部顶后壁一半圆形隆起影，密度均匀；B：软组织相示鼻咽部顶后壁隆起影，几乎堵住后鼻孔，病变范围、大小显示更全面清晰

在鼻咽部病变的诊断中同样显示出双能量减影技术的优势。在CT和MRI问世之前，鼻咽部的病变主要靠临床问诊、鼻咽镜检查做诊断，鼻咽部侧位片提供辅助参考；因为鼻咽部正常软组织薄，再加之与颅、面骨等骨骼重叠，所以影像图像提供的诊断价值有限，特别对早期诊断更困难。但通过DR双能量减影技术，X线鼻咽部侧位片却能给临床医生提供一定价值的影像诊断信息。在本文的13例鼻咽部病变组中，虽然8例鼻咽癌中的3例、2例淋巴瘤、2例淋巴组织增生和1例小儿腺样体增生因病变较明显，在普通X平片内也能显示（图4、5）；但单纯软组织的病变大小、范围显示更全面，更清晰；且图像显示病变与周围组织结构完整的矢状面解剖结构，故能对鼻咽部结构进行较精确的测量，这对鼾症患者和小儿腺样体肥大增生患者有实际临床应用价值。1例筛窦癌病例在普通平片内显示双侧筛窦、额窦投影区密度增高，纯软组织相可见明显的软组织肿块影，骨组织相内清晰显示筛窦、额窦骨壁骨质破坏缺损（图3）。而对另5例鼻咽癌病例，可能因病变属较早期，或病变侵害范围小，使鼻咽部病变因骨组织的重叠，显示不清而致漏诊；但通过DR双能量减影技术，祛除了骨骼影像对软组织影像的干扰，更有利于病变的检出和诊断；在普通平片上不能发现的病灶，但在去骨后的软组织相内可以清晰显示鼻咽部软组织影增厚，并有不规则隆起，且在骨组织相中可以清晰显示骨组织破坏，这一点充分体现了双能量减影在鼻咽部病变诊断中的优势（图6、7）。尤其在基层医疗机构，不具备CT或MRI，通过这一减影技术即可早期发现鼻咽部病变；既减少患者的投照射线剂量，又节省患者的检查费用，简便、有效，具有较好的临床推广实用价值和较好的经济及社会效益。

图5 鼻咽部淋巴组织增生X线与DR表现A：传统平片显示鼻咽部后壁的软组织密度隆起影；B：软组织相清晰显示鼻咽部后壁软组织隆起影，鼻咽部气道狭窄，较普通片显示更清晰；C：术后，鼻咽部顶后壁软组织壁影稍厚，未见肿块影，气道通畅

图6 鼻咽癌X线与DR表现A：传统平片鼻咽部未见明显异常；B：软组织相显示鼻咽部顶后壁软组织影增厚，并有不规则隆起影：C：骨组织相未见骨骼结构的破坏

图7 鼻咽癌X线与DR表现A：传统平片未发现异常；B：软组织窗示鼻咽部顶、后壁软组织影增厚，顶壁有不规则隆起影；C：骨组织窗示蝶骨骨质破坏

综上所述，随着DR双能量减影技术研发成熟并在临床推广应用，这一技术不仅在胸部病变的诊断中发挥作用，在鼻咽部、上颌窦病变的诊断中也有一定的临床应用价值。虽然DR图像密度分辨率不能完全与CT或MRI图像媲美，且其病变与周围组织解剖关系不如断层图像层次清晰，但是，对于不具备CT、MRI等断层成像设备的基层医疗机构，通过应用DR双能量减影技术，在临床筛查和早期诊断方面可以提供有价值的信息。

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