DR双能量减影技术在胸部摄影中的应用进展

黄柱飞，商雪林，莫春开，门 造，王耀华

数字X线摄影(digital radiography，DR)图像处理的功能强大，除一般的窗口技术外，某些DR还配备了各种高级应用软件，如时间减影、能量减影和CAD等，使胸部疾病的诊断提升了一个台阶[1]。双能量减影(dual energy subtraction，DES)是DR高级后处理技术，主要应用于胸部摄影，对胸部外伤肋骨骨折、肺内早期结节病变、中央气道病变、胸廓骨质病变等具有较高的诊断价值，此外还应用于咽喉部大气道病变的诊断。本文拟对DES的胸部应用进行论述。

1 DES的原理及摄影方法

DES的理论基础是物质的光电效应和康普顿效应[2]。DES分别利用低电压(60～80 kV)和高电压(110～150 kV)进行低能量和高能量两次曝光，两次曝光的间隔时间很短，约200 ms，使成像区域内人体的不同密度组织形成不同的影像，探测器接受不同信号后，通过能量减影软件包将人体的组织分为软组织和骨组织，然后进行减影处理，对减影后的X线信号进行分离采集，从而选择性地消除骨组织或软组织成分，得出单一的软组织或骨组织图像。能量减影有一次曝光法和两次曝光法，一次曝光法应用于CR，两次曝光法应用于DR系统[3]。两次曝光法减影后的图像对比度高、信噪比高，优于一次曝光法，但容易受到患者心跳、呼吸及运动产生伪影的影响。应用DES高级软件时，要求患者配合好，不能移动，深吸气后憋气曝光，才能得到满意的减影图像[4]。否则极易产生运动伪影，表现为两肺周边及膈面、心缘的黑或白色条带，影响图像质量。

2 DES在胸部病变诊断中的应用

2.1肋骨骨折 胸部外伤中肋骨骨折最为常见，约占61%～90%，以第4～9肋骨最易发生骨折[5]。常规胸片容易漏诊的腋段、膈下、心后及后端肋骨骨折，尽管在改变体位后，如应用斜位片观察腋段肋骨骨折相对正位清晰，但对于其他隐匿部位肋骨骨折常规胸片没有更好的办法。数字胃肠机的数字化透视并切线位摄片可以提高肋骨骨折的检出率[6]。但透视下点片耗时较长、患者接受X线较大，不能作为常规。高频超声可应用于常规胸片无法检测的肋软骨骨折[7]，但超声检查时间相对较长、定位不够准确、难以显示肋骨全貌，使用超声探头检查中，压迫躯体使部分本来无移位的骨折移位甚至错位，因此应用相对受限。朱国强等[8]应用CT三维重建技术(VR、MIP、MPR、SSD)将CT横断面未显示的肋骨骨折清晰显示，而常规DR片全部未见显示，因此认为MIP的检出率最高。但CT三维重建费用较高，患者受到的X线剂量亦高。对于有原发恶性肿瘤病史者，18F-FDG PET/CT图像可以根据肋骨病变处FDG浓聚的差异来鉴别病理性或单纯肋骨骨折，病理性骨折时有较为明显的FDG浓聚，单纯骨折时则轻度浓聚[9]。

DES胸部摄影骨组织像避免了软组织重叠的影响，在显示肋骨全貌及细节(如骨皮质、骨小梁)方面优于常规胸片，因而更有助于肋骨骨折的检查，提高细微、隐匿部位肋骨骨折的显示能力[10]。DES骨组织像上骨性肋骨全貌显示清楚，对有钙化的肋软骨亦能清晰显示，因而可以显示常规胸片容易漏诊的腋段、膈下、心后及后端肋骨骨折，对有钙化的肋软骨骨折亦可清晰显示。并且，DES骨组织像显示肋骨破坏及病理性骨折[11]的能力亦优于常规胸片。因此，当临床怀疑肋骨骨折时，可优先考虑选择检查简便、费用不高的DES摄影。

2.2胸部钙化 胸部钙化除最常见的肋软骨钙化、胸主动脉壁钙化外，还有纵隔、肺门淋巴结钙化、肺内钙化灶、胸膜上钙化、心脏钙化灶、胸壁钙化及骨岛等。这些钙化大部分为生理性钙化，没有临床意义，但在 DR阅片过程中，容易将一些重叠部位的钙化或密度不太高的钙化误诊为肺内结节，而建议患者进一步检查，增加了患者的经济负担及精神压力。因钙化和骨骼均为高密度物质，其衰减X线的方式主要是光电效应，高KV曝光减影后的骨组织像显示钙化[12]是DES图像的明显优势。钙化在DES骨组织像上为黑影，且密度越高黑影越明显。DES骨组织像除清晰显示生理性钙化、单纯性肺及胸膜钙化、纵隔大血管壁的钙化外，对常规胸片容易误诊的骨骼重叠处钙化、密度不太高的钙化一样清晰显示，无需进一步检查。对于病灶内钙化也可以特征性显示出来[13]。肺内结节、肿块的钙化常为错构瘤、结核球等良性或炎性病灶，因此，发现病灶内钙化对疾病的定性有一定的意义。钙化亦见于少数的肺癌、转移瘤、肉瘤等，因此，观察时要注意其他影像表现并密切结合临床。DES骨组织像有利于含钙结节[14]及肿块的显示。

2.3胸部结节样病变 DES软组织像去除了胸廓骨骼的遮挡，相对常规胸片可以显示更多的肺内结节。Kashani等[15]认为DES软组织像对肺结节检测和定性优于DR，且结节较肿块的优势更明显；国内王秀河等[16]的研究也得出了相同的结论，即DES显示直径<3 cm结节的能力优于常规胸片，对>3 cm的肿块则两者无差异。但DES软组织像分辨率低，所以无法显示膈下肺组织及纵隔内结节，其对突出于纵隔旁的结节及心膈角处的结节却显示清楚，优于常规胸片。另外DES显示结节病灶边缘更清楚，有利于病灶径线的测值。尽管如此，DES显示肺部结节的数目、部位、密度、边界、与周围组织结构的关系等方面还远不及CT，当病变定位或定性困难、诊断可疑时，应建议行CT扫描。

2.4气道病变 DES软组织像可清晰显示气管、左右主支气管的管腔，有助于气道病变的检测，如气管、支气管异物、肿瘤等。气管、支气管异物常发生于儿童，可引起阻塞性肺气肿、肺不张、肺炎，严重者可致患者窒息，其症状取决于病灶的大小及阻塞的位置、程度。高密度异物常规胸片容易发现，透光性异物常规胸片难以显示。DES软组织像显示气腔较常规胸片清楚、直观，临床上有异物吸入史，常规胸片阴性的患者，可选择DES摄影。翟健坤等[17]利用DES加透视的方法作为简便快速诊断气管、支气管异物的方法，取得了明确的成效。DES诊断气管肿瘤及气管、主支气管的狭窄亦有一定的临床价值。

2.5胸部其他病变 DES除上述优势外，还可提高胸廓骨转移癌的检测[18]，可明显提高成骨性转移癌的检出率，可能与DES对成骨性转移癌中的钙化敏感有关。DES像可以提高气胸的检出率[19]，对可疑气胸具有一定的应用价值。马宇航等[20]进行了DES模拟胸部疾病模型的研究，认为DES对胸部部分间质性病变，如蜂窝状病变有诊断价值，其临床意义有待进一步验证。动态双能量胸部减影[21]可能会解决DES摄影容易出现运动伪影的问题，动物实验表明，动态双能量胸部减影连续获得多帧减影图像，可用于评价肺功能及肺肿瘤放疗中的动态观察，且受检对象接受的剂量比CT少得多。

综上所述，DES胸部摄影应用广泛，尤其是显示钙化、重叠部位结节、细微隐匿部位肋骨骨折、大气道的病变较常规胸片有优势，具有较高的临床应用价值。不足之处是由于DES曝光过程中极易受患者移动及呼吸、心跳的影响，一旦患者配合不佳，就会造成软组织图像中出现多余的肋骨对比以及心缘、肺边缘、膈面的黑白伪影，影响图像的观察。另外DES为两次曝光，X线剂量较常规胸片略高，不适合对X线相对敏感的儿童摄影，也不适合无法憋气及不自主运动的患者，因此，不推荐DES用于常规体检。

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