趙曉悅 張 進(jìn)

山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院 (山西 太原 030001)

CT技術(shù)廣泛用于臨床工作中疾病的發(fā)現(xiàn)及診斷，隨著臨床需求的不斷增加，同時推動著CT技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了從常規(guī)CT到雙能量CT的跨越，而雙能量CT優(yōu)于常規(guī)CT的關(guān)鍵點(diǎn)在于不僅能夠顯示組織形態(tài)學(xué)上的差別，更能進(jìn)一步通過多種參數(shù)對不同組織進(jìn)行量化描述，在一定程度上推動了CT技術(shù)功能成像的實(shí)現(xiàn)。臨床工作中廣泛使用的雙能CT技術(shù)主要有：序列掃描，雙源雙能，單源管電壓瞬時切換，光譜CT(SDCT)[1]。而SDCT 是基于雙層探測器的能譜成像系統(tǒng)，其優(yōu)勢在于進(jìn)行一次掃描可以同時獲得常規(guī)圖像與能譜圖像，較其他雙能CT掃描技術(shù)可以減少輻射劑量[2-3]。因此本文就其基本原理及在腹部疾病診斷中的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

1 SDCT的技術(shù)原理及技術(shù)特點(diǎn)

探測器主要由閃爍體、薄層前照式光電二極管和專用數(shù)據(jù)處理軟件構(gòu)成，閃爍體由釔基石榴石的頂層和硫氧化鎵的底層所構(gòu)成，頂層選擇性地吸收低能光子，而高能光子則穿透頂層到達(dá)底層，在該層中被吸收并轉(zhuǎn)化為光信號，每一層上的光電二極管完成光信號到模擬電信號的轉(zhuǎn)換，最后由專用數(shù)據(jù)處理軟件轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，完成圖像重建[4]。

光譜CT生成的圖像包括常規(guī)圖像和能譜圖像。據(jù)研究顯示單能量掃描所形成的圖像與光譜CT獲得的常規(guī)圖像質(zhì)量對比無明顯優(yōu)劣差異[5]，與此同時產(chǎn)生的能譜圖像包括碘圖、虛擬平掃圖(VNC)、尿酸圖、虛擬單能量圖像(VIM)，有效原子序數(shù)圖等[6]。Rong[7]等人的研究結(jié)果顯示臨床工作中有81%的患者可能會因?yàn)槌Ｒ?guī)圖像所獲取信息的有限而影響到診斷的準(zhǔn)確性，而往往這些病人都需要進(jìn)行更深入更全面的檢查進(jìn)行綜合診斷，而光譜CT的出現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)圖像與能譜圖像的同時獲得，這也就意味著可以根據(jù)不同的病人情況進(jìn)行回顧性光譜圖像的分析，而研究結(jié)果表明光譜圖像可以為患者額外提供78%有價值的信息，進(jìn)而減少30%的漏診幾率，提高臨床工作的效率。

2 SDCT在腹部的臨床應(yīng)用進(jìn)展

2.1 肝臟、膽囊、胰腺相關(guān)應(yīng)用肝臟是腫瘤疾病高發(fā)臟器，可依據(jù)腫瘤發(fā)生部位及病理表現(xiàn)大致分為局灶性結(jié)節(jié)增生、原發(fā)性肝癌、轉(zhuǎn)移癌及血管瘤四類，其中良性病變一般無顯著的癥狀，對患者身體健康無嚴(yán)重影響，但惡性病變則存在著顯著癥狀及擴(kuò)散轉(zhuǎn)移等危害性極大的影響[8]。原發(fā)性肝癌是目前常見的惡性腫瘤之一[9]，但由于原發(fā)性肝癌早期并無顯著癥狀較難檢出，因此大多數(shù)患者檢出即擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，治愈機(jī)會渺茫[10]。小肝癌又稱為亞臨床肝癌或早期肝癌，臨床上無明顯的肝癌癥狀和體征，較易漏診。目前CT檢查仍是臨床檢出肝臟惡性腫瘤的常用輔助手段[11]，但常規(guī)CT對于小肝癌的檢出局限性較大。駱秋霞[12]等人對行光譜CT掃描的28例小肝癌患者進(jìn)行研究后，得出結(jié)論低keV虛擬單能量成像可以提高圖像的CT值、SNR、CNR及病灶的顯著性，這表明低keV VIM較常規(guī)CT更易于發(fā)現(xiàn)小肝癌，從而提高小肝癌的檢出率。據(jù)報道，40keV時的病變檢出率最高[13]。同時Qi Wang[14]等人研究認(rèn)為肝血管瘤、轉(zhuǎn)移瘤和囊腫在門靜脈期的能譜曲線斜率和特征存在顯著差異，因此，能譜曲線定量分析可用于提高肝腫瘤鑒別診斷的敏感性。此外，碘濃度測量已被證明可以提高鑒別壞死性肝細(xì)胞癌與肝膿腫的準(zhǔn)確性[15]，也可能有助于肝細(xì)胞癌患者術(shù)前區(qū)域淋巴結(jié)評估[16]。碘密度圖在評估經(jīng)動脈化療栓塞(TACE)治療后的肝癌方面也優(yōu)于傳統(tǒng)CT，提高了檢測殘留或復(fù)發(fā)肝癌的敏感性，TACE治療前病灶內(nèi)碘濃度的量化也可能有助于預(yù)測TACE的治療效果[17]。

慢性肝病是世界范圍內(nèi)的主要公共衛(wèi)生問題，而肝纖維化是慢性肝病的病理過程。診斷肝纖維化的標(biāo)準(zhǔn)是肝活檢，但由于并發(fā)癥的風(fēng)險和成本，重復(fù)肝活檢是不可取的，因此，對肝纖維化進(jìn)行無創(chuàng)評估尤為重要。Koichiro Morita[18]等人通過對不同程度肝纖維化的患者行光譜CT掃描，研究得出隨著肝纖維化程度的增大，肝實(shí)質(zhì)碘濃度和基于碘濃度的細(xì)胞外容積(ECV)都顯著增加，肝纖維化程度和CT-ECV之間存在中度正相關(guān)，因此肝實(shí)質(zhì)碘濃度和基于碘濃度CT-ECV可用于預(yù)測高階肝纖維化，或診斷形態(tài)變化不顯著的高階肝纖維化。

膽囊結(jié)石是放射工作中較常見的病變，一般膽囊陽性結(jié)石常規(guī)CT或B超即可確診，但研究表明陽性結(jié)石在全部膽囊結(jié)石中僅占10%-20%左右[19]，當(dāng)病灶中膽固醇含量80%時，病灶密度與膽汁相近，常規(guī)圖像較難分辨，此即為陰性結(jié)石。祁冬[20]等人對30例疑似膽囊陰性結(jié)石進(jìn)行能譜成像分析，得出結(jié)論，隨著keV值的增加，陰性結(jié)石密度逐漸增大，而膽汁密度逐漸減小；陰性結(jié)石的能譜曲線呈反弓緩慢上升型，斜率為負(fù)值，而膽汁能譜曲線呈水平直線型或輕微下降型，通過曲線斜率的差異可以更準(zhǔn)確得分辨陰性結(jié)石與膽汁；陰性結(jié)石與膽汁的有效原子序數(shù)差異較大，因此有效原子序數(shù)圖可見檢出陰性結(jié)石，因此能譜成像的多參數(shù)分析可以在臨床中提高膽囊陰性結(jié)石的檢出率。

胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(pNETs)是一種異質(zhì)性腫瘤，起源于胰腺的內(nèi)分泌細(xì)胞，在所有胰腺腫瘤中占比不足5%，而占所有神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤的7%[21]。楊琰昭[22]等人認(rèn)為對于部分病灶體積小且強(qiáng)化欠佳的胰腺內(nèi)分泌腫瘤常規(guī)CT掃描常常不容易檢出，而其通過能譜成像分析研究結(jié)果顯示40、50keV能級中pNETs的檢出率均提高至92.3%，在碘圖中pNETs呈高碘密度值表現(xiàn)，因此SDCT可通過低keV能級提高胰腺內(nèi)分泌腫瘤增強(qiáng)CT中病灶的CT值和CNR，同時結(jié)合碘圖可以提高pNETs的檢出率。急性胰腺炎是一種常見的急腹癥，急性出血性胰腺炎嚴(yán)重時可危及生命，因此早期對急性胰腺炎的病理改變及嚴(yán)重程度做出更為準(zhǔn)確的判斷極為重要[23]。X.Hu[24]等人通過對70例不同程度的急性胰腺炎患者進(jìn)行碘密度圖分析，得出結(jié)論隨著急性胰腺炎的嚴(yán)重程度增加，胰腺碘濃度顯著降低，三組病例之間存在顯著差異，尤其是中度與重度組之間，動脈期碘濃度與急性胰腺炎嚴(yán)重程度高度相關(guān)，獲得更多的關(guān)鍵信息可以更有效地指導(dǎo)臨床治療。

2.2 腎臟、腎上腺等相關(guān)應(yīng)用偶發(fā)性腎臟病變在腹部常規(guī)CT檢查中很常見，其中大多數(shù)為單純性囊腫，在大約10%的患者中可見[25]，當(dāng)腎臟病變的衰減高于單純的液性物質(zhì)(＞20HU)時，可能是由于復(fù)雜性(出血性或蛋白性)囊腫或囊實(shí)性病變所致，可以使用SDCT的VNC、碘密度圖及有效原子序數(shù)圖來更為精確地描述這些病變。復(fù)雜性囊腫在VNC中具有高衰減，在碘密度圖中碘濃度較低，而腫瘤病變在VNC中沒有高衰減，但在碘密度圖中碘濃度較高，復(fù)雜性囊腫在高keV VIM中也顯示高衰減，而腫瘤并不會出現(xiàn)高衰減，因此可以通過這些特殊的能譜圖像進(jìn)一步對復(fù)雜性囊腫與腫瘤病變進(jìn)行鑒別[26]。

鑒別尿路結(jié)石成分是光譜CT在腹部最常見的應(yīng)用之一。這與臨床相關(guān)，只有尿酸結(jié)石可以通過堿化的手段進(jìn)行無創(chuàng)治療，而其他成分的結(jié)石則需要介入治療[27]。常規(guī)CT鑒別不同成分結(jié)石的能力有限，而SDCT由于不同能量水平下的衰減值不同，因此可以將尿酸結(jié)石更可靠得與鈣化、胱氨酸和混合尿酸結(jié)石區(qū)分開來。尿路結(jié)石還可以通過有效原子序數(shù)圖來顯示，尿酸結(jié)石比鈣結(jié)石顯示更淺的色調(diào)，尿酸圖只顯示尿酸成分的影像，其它組織均顯示為黑色[28]，因此尿酸結(jié)石和非尿酸結(jié)石可以通過有效原子序數(shù)圖及尿酸圖進(jìn)一步鑒別，具有較高的臨床應(yīng)用價值。

隨著CT技術(shù)的廣泛應(yīng)用，約5%-8%接受CT檢查的患者[29]出現(xiàn)了腎上腺病變，盡管大多數(shù)偶發(fā)的腎上腺病變是良性腺瘤，但最常見的臨床難題是腺瘤和轉(zhuǎn)移瘤之間的鑒別，尤其是在有腎上腺外惡性腫瘤病史的患者中。Nagayama[30]等人通過對腎上腺腺瘤及轉(zhuǎn)移瘤患者進(jìn)行能譜成像分析，得出結(jié)論門靜脈期SDCT的VNC衰減和碘密度值可以作為鑒別腎上腺腺瘤和轉(zhuǎn)移瘤的有用參數(shù)，盡管VNC傾向于高估腺瘤的衰減(平均偏差，+11HU)，而碘密度值相對于VNC衰減的可靠性較差，將碘密度-VNC衰減比作為SDCT的組合參數(shù)，可以成功鑒別大多數(shù)腎上腺病變，并具有較高的敏感性和特異性。

2.3 胃腸道相關(guān)應(yīng)用急性腸缺血(ABI)是一種腹部急癥，由于其臨床表現(xiàn)可能是非特異性的，與急腹癥的其他病因有相當(dāng)大的重疊，通常會導(dǎo)致診斷延誤，早期診斷，及時干預(yù)與改善患者預(yù)后相關(guān)，一項(xiàng)研究報告顯示，如果在癥狀出現(xiàn)后12小時內(nèi)進(jìn)行干預(yù)，死亡率可降低58%[31]。Lourenco[32]等人研究得出結(jié)論SDCT所提供的碘密度圖可以量化疑似腸缺血腸壁的碘濃度，腸壁碘濃度減低可以為腸缺血的診斷提供證據(jù)，從而可能有助于早期手術(shù)的決策。Lee[33]等人研究得出結(jié)論40keV能級能增加炎癥性腸病與正常腸壁組織之間的對比度，結(jié)合碘密度值及有效原子序數(shù)等，進(jìn)而提高診斷炎癥性腸病的準(zhǔn)確率。因此通過SDCT的低keV VIM或碘密度圖，可以更可靠地確定病變與正常組織之間的對比度是否增大，這有助于顯示強(qiáng)化病變，如感染、炎癥和腫瘤，以及非強(qiáng)化病變，如缺血。此外有研究結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)在動脈期的碘濃度、能譜曲線斜率、有效原子序數(shù)均顯著低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，因此SDCT中動脈期的碘濃度及光譜曲線斜率對術(shù)前結(jié)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的預(yù)測評估具有一定的價值[34]。

在需要進(jìn)行結(jié)腸鏡檢查的患者中，由于個體差異有些患者可能難以達(dá)到最佳腸道狀態(tài)，我們可以通過虛擬結(jié)腸鏡對患者進(jìn)行檢查，SDCT可以通過碘圖來對增強(qiáng)病變和糞便的對比度。SDCT還可以通過識別標(biāo)記的糞便，從CT結(jié)腸造影中去除，從而完成通過虛擬結(jié)腸鏡對腸道進(jìn)行電子清洗的過程[35]。

2.4 腹部血管相關(guān)應(yīng)用最近的研究顯示SDCT在血管病變中的應(yīng)用主要尚集中在虛擬能級圖像對血管成像圖像質(zhì)量的影響，并提高血管病變的檢出率。既往研究表明，低keV VIM成像可以提高CT血管造影的圖像質(zhì)量[36]。Tilman[37]等人認(rèn)為與常規(guī)CT增強(qiáng)掃描相比，SDCT在動脈期及靜脈期在40keV VIM可以顯示出更好的圖像質(zhì)量，因此能夠很大程度上改善腹部血管病變的檢出，如提高主動脈夾層的檢出率等。同時使用NASCET系統(tǒng)對動脈狹窄進(jìn)行分級時，40keV VIM可以顯示出明顯更高的狹窄程度，在這種情況下，與傳統(tǒng)血管造影相比，血管管腔周圍環(huán)境(如血管壁)的顯示可以明顯改善，測量管徑更接近真實(shí)管腔，而不是測量血管總直徑。此外，李遠(yuǎn)輝[38]等人研究認(rèn)為隨著keV的降低，門靜脈與其背景組織的差別變大，從而提高了低能級圖像質(zhì)量，克服了門靜脈對比劑濃度低對比度差的缺點(diǎn)，有利于提高門靜脈病變的檢出率。因此低能級圖像可用于減少對比劑用量及提高血管強(qiáng)化欠佳的圖像質(zhì)量。另有一項(xiàng)研究顯示，低keV VIM可用于術(shù)前準(zhǔn)確描繪潛在肝供體的肝血管解剖結(jié)構(gòu)和變異，這對于肝臟移植術(shù)后的療效評估非常重要[39]。

2.5 偽影復(fù)位及輻射劑量減少常規(guī)CT掃描中存在的偽影(如束硬化、鈣暈和金屬條紋)可能會限制圖像質(zhì)量和診斷可信度[40]。而SDCT的高keV VIM可用于減少或者消除偶然遇到的金屬偽影，特別是低原子序數(shù)的金屬，如不銹鋼和鋁，而鈣暈作為血管成像中一種常見的偽影，亦可以通過使用高keV VMI來消除偽影[1]。SDCT能夠最大限度地減少關(guān)鍵區(qū)域的偽影，尤其是回顧性偽影，對提高診斷的準(zhǔn)確性有重要意義。

研究顯示SDCT的虛擬平掃圖像的CT值與除皮下脂肪外的所有組織的真實(shí)平掃圖像的CT值相似[41]，使用虛擬平掃代替真正平掃，從而減少輻射劑量，輻射劑量節(jié)省可以高達(dá)40%[42-43]。Nagayama[30]等人研究結(jié)果表示虛擬平掃與真實(shí)平掃存在強(qiáng)正相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)r=0.92)，但與真實(shí)平掃相比會略高估腺瘤的CT值(平均偏差，+11 HU)。SDCT與常規(guī)CT相比，進(jìn)行一次常規(guī)掃描可以獲得能譜信息亦無需增加射線劑量。

綜上所述，SDCT作為一種新的雙能量成像技術(shù)，與傳統(tǒng)CT相比，可以提供常規(guī)圖像和特殊能譜圖像。通過使用能譜圖像中的虛擬單能量成像、碘圖、虛擬平掃及有效原子序數(shù)圖等可以推動CT技術(shù)的發(fā)展、提高影像診斷工作的效率，在臨床腹部疾病的檢出與診斷得到了廣泛的應(yīng)用?？傊?，SDCT擁有很好的前景，值得我們做更深入的研究，為放射工作的發(fā)展提供更多的可能性。