能谱CT在血管成像中的临床应用

石明国，高剑波

1. 第四军医大学西京医院 放射科，陕西 西安 710032；2. 郑州大学第一附属医院 放射科，河南 郑州 450052

能谱CT在血管成像中的临床应用

石明国1，高剑波2

1. 第四军医大学西京医院 放射科，陕西 西安 710032；2. 郑州大学第一附属医院 放射科，河南 郑州 450052

随着能谱CT成像技术的不断成熟，能谱CT已经应用于临床全身各部疾病的诊断当中，尤其是能谱CT在血管成像中的应用更显示出其卓越的优越性，这种精确的显示方法，极大地提高了临床影像诊断的准确性及可靠性。能谱CT成像作为一种最新应用于临床的成像技术，可以选择显示靶血管的最佳单能量图像来满足不同的诊断需要，为在不增加对比剂用量的前提下提高血管成像的图像质量提供了一种新方法。

能谱CT；CT血管造影；单能谱成像

从世界首台CT问世至今，CT发展已经经历了近四十多年的时间，随着计算机技术的不断发展，CT检查技术也得到不断完善和发展，完成了从单排螺旋-多排螺旋-能谱成像的发展阶段。这些高端CT设备及其伴随的硬、软件技术发展主要依赖于X线管和高压发生器、探测器以及原始影像重建后处理技术的不断进步[1]。能谱CT从球管和探测器等方面进行革新，不仅实现了在超低剂量的情况下高分辨率、高清晰度的图像质量，而且首次使用了能谱成像技术，从根本上改变了传统CT以单一CT值为标准的成像方式，从而能够进行物质分离，使CT技术提高到一个崭新的水平。CT能谱成像（Gemstone Spectral Imaging，GSI）是CT成像领域中一项崭新的技术，它以瞬时kVp（80/140）切换和宝石探测器为核心技术，进行数据空间的吸收投影数据到物质密度投影数据的转换，从而在准确的硬化效果校正的基础上得到准确的能谱成像。CT能谱成像能够避免CT值的漂移，得到精准的CT值，从而反映物质的本质；同时它将 CT从单参数（CT值）成像转变为多参数（不同keV下的CT值、多种基物质密度和有效原子序数）成像，实现了CT质的变革。自能谱CT于2009年底进入临床应用以来，经过五年多的应用与研究，CT能谱成像已经在全身各系统病变的诊断中获得了广泛的应用，并在临床和基础研究方面取得了初步的成果[2-6]。

1 宝石CT能谱成像在血管造影中的新发展

1.1 CT血管造影的特点

CT血管造影(Computed Tomographic Angiography，CTA)具有时间和空间分辨率高、扫描速度快、覆盖容积范围大等特点，且随着图像后处理软件的不断更新，正日趋成为无创性血管检查的主要手段。CTA的质量依赖于动脉内的对比剂浓度，从理论上说CTA的图像质量可以通过高浓度对比剂团注来实现，但是动脉内的对比剂浓度受多种因素如心功能、动脉狭窄程度和侧支循环形成等的影响，单纯增加对比剂浓度和剂量无法明显地提升CTA的图像质量，却会增大图像伪影和对比剂肾病的风险[7]。近年来，在不影响图像质量的前提下，能谱CT成像联合低剂量造影剂已成为影像界学者关注的一个热点课题，且在冠状动脉、肺动脉、肾动脉、主动脉及各类恶性肿瘤CTA（动脉造影）甚至CTV（静脉造影）中得到初步应用[2-6,8-10]。

1.2 能谱CT 血管成像特点

常规的CT扫描是从80～140 kVp范围内选取某一管电压获取相应的混合能量X射线，通过人体后衰减，计算该混合能量X射线的混合衰减系数，从而获得相应固定的混合能量图像。而能谱CT成像是通过单球管双能瞬时切换同向采集技术来获得40～140 keV范围内的101个单能量图像及140 kVp混合能量图像，它通过计算各个能量点的组织对X线的吸收衰减系数得到相应的CT值，从而能得到相应的能谱曲线[1]。根据物理特性，物质间的能谱曲线差异在低能量段更加显著，因此在低能量段的单能量图像中的不同物质的CT值差异最大。在某一能量水平所观察物质与邻近实质器官之间的衰减差异达到最高而图像噪声最小，这一能量水平便是该物质的最佳keV值。而通过最佳对比噪声比（CNR）单能量曲线获得的最佳单能量图像不仅能够提供高对比度，又能兼顾图像的最小噪声的同时而获得了清晰、精确的图像，而GSI所产生的这101个单能量图像为目标血管选择拥有CNR的最佳能级图像提供了一个最佳平台，从而使CT血管造影获得更完美的影像。

2 能谱CT血管成像技术

2.1 能谱CT血管成像的优点及临床应用

单能量图像在不同能量水平下具有不同的特征，高能量水平图像硬化伪影减少，但组织对比剂减弱；低能量水平图像组织对比增强，但噪声增高。常规混合能量CT为了获得更好的CTA图像，需通过增加对比剂浓度、剂量或采用特定的高管电压扫描条件实现，而能谱CT低keV管电压可以明显提高血管和周围组织的对比，可使在血管造影检查中降低对比剂剂量成为可能。有研究表明，CTA检查管腔内CT值高于250～350 HU即可满足诊断[11]。虽然低能量水平图像组织对比增强，但噪声增高。ASIR技术使图像噪声降低。随着ASIR权重增加，图像噪声水平不断下降，在胸部、腹部扫描中，ASIR权重设置在50%时，图像质量无明显降低[12]。Prikash等[13]研究表明，ASIR在显示细微解剖结构及微小病变中明显优于FBP。血管成像中高密度物质会产生硬化伪影，如动脉瘤夹闭术所用瘤夹、血管支架、钙化板块等。能谱CT能利用单能量成像技术完全去除金属伪影，并且任意分离金属植入物、血管、骨骼这三种物质，为全身各部位的血管成像提取最佳图像。

2.2 能谱CT血管成像的特殊应用

常规CT的CTA采用混合能量X线，由于线束硬化效应以及其固有信噪比较低，导致对管径在1.5～3.0 mm的细小动脉显示不佳[14]。而能谱CT在较低keV水平，肿瘤细小供血动脉CT值明显增加，与周围组织对比度明显提高，这是由于某种物质的CT值取决于这种物质对射线的衰减，而碘等高原子量物质衰减X线光子能量的主要方式是光电吸收效应，因此碘的CT值随着X线能量的改变产生较大范围的波动，在适当降低keV时，含碘对比剂的动脉CT值会明显增高[15]。同时，能谱CT最佳单能量成像技术可以将图像噪声控制在适当范围，获得最佳CNR的最佳单能量图像[16]，进一步优化了病灶细小供血动脉的显示。近年来，一些对于采用低浓度对比剂GSI扫描最佳单能量成像与高浓度对比剂常规扫描的图像进行比较的研究[17-18]以及证明：低浓度最佳单能量对于细小供血动脉显示的清晰度、锐利度以及末端分支数量都有所增加。在此单能量水平，细小供血动脉CT值增高，且CT值的增加量可以有效弥补因对比剂浓度降低而导致的细小供血动脉CT值的减小量。即在最佳keV时，即使血管内对比剂浓度较低，但仍可以获得血管CT值较高的图像，使得血管和周围组织形成良好对比，达到使用高浓度对比剂而使血管内CT值增高的效果[16]，同时，一些细小供血动脉末端分支更加完整的显示其全貌。

3 前景与展望

随着CT成像技术的发展以及辐射防护观念的提高，辐射剂量已经成为影像界广泛关注的问题，同时也是评价CTA价值的一项重要指标。能谱CT最佳单能量成像的

CTDIvol与常规CTA扫描相当，二者在辐射剂量方面并无显著差异。对于高体质量指数的患者，虽然采用GSI扫描，但并未增加患者的辐射剂量，还可以同时获得血管CTA及增强CT的两种不同信息。

总之，能谱CT成像作为一种最新应用于临床的成像技术，

能够提供40～140 keV共101种不同能量的图像，可以选择显示靶血管的最佳单能量图像来满足不同的诊断需要，为在不增加对比剂用量的前提下提高血管成像的图像质量提供了一种新方法。

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Clinical Application of Spectrum CT in Angiography

SHI Ming-guo1, GAO Jian-bo2
1. Department of Radiology, Xijing Hospital, the Fourth Military Medical University, Xi’an Shaanxi 710032, China; 2. Department of Radiology, the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou Henan 450052, China

With the development of spectrum CT imaging technology, spectrum CT has been used in the clinical diagnosis of the disease among the whole body, especially in the angiography. This method greatly improves the accuracy and reliability of clinical imaging diagnosis. Spectrum CT imaging as a advanced technology in clinical imaging technology, can choose the optima monochromatic image to meet the needs of different diagnosis, which provides a new method to improve the angiography image quality without increasing the dosage of contrast agent.

spectrum computerized tomography; computerized tomography angiography; gemstone spectral imaging

R814.42；R814.43；R816.1

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.07.002

1674-1633(2016)07-0006-03

2015-12-28

石明国，教授。

通讯作者邮箱：smg2002@163.com