徐輝，殷信道，吳旻

1. 南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院（南京第一醫(yī)院）醫(yī)學(xué)影像科，江蘇 南京210006；2. 西門(mén)子醫(yī)療CT事業(yè)部

雙源CT的臨床應(yīng)用進(jìn)展

徐輝1，殷信道1，吳旻2

1. 南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院（南京第一醫(yī)院）醫(yī)學(xué)影像科，江蘇 南京210006；2. 西門(mén)子醫(yī)療CT事業(yè)部

2005年、2008年西門(mén)子相繼推出第一代雙源CT Definition（Dual Source Computed Tomography, DSCT）、第二代雙源CT（SOMATOM Def i nition Flash），本文主要就雙源CT的基本結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及在臨床應(yīng)用方面的進(jìn)展作一綜述。

雙源CT；CT球管；輻射劑量；臨床應(yīng)用

0 前言

回顧 CT 設(shè)備 30 多年的發(fā)展歷史，不難看出，從斷層非螺旋 CT 到單排螺旋 CT 是第一次技術(shù)革命，從單排螺旋CT到多排螺旋CT 是第二次技術(shù)革命，而從單源到雙源則又是一次飛躍。2006 年北京協(xié)和醫(yī)院率先引進(jìn)了中國(guó)第一臺(tái) Definition CT，2010 年國(guó)內(nèi)首臺(tái) Definition Flash CT 落戶北京武警總醫(yī)院，而美國(guó)首家安裝 Definition Flash CT 的是明尼蘇達(dá)州羅徹斯特市的 Mayo Clinic（梅奧醫(yī)院）。正是由于設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新，使CT的臨床應(yīng)用領(lǐng)域大大加寬加深。

1 雙源CT的基本結(jié)構(gòu)

Definition 由 兩 個(gè) X 線球管 和 兩 組 64 層探 測(cè) 器 構(gòu) 成，且均互成 90°角。探測(cè)器 A 覆蓋整個(gè)完整的掃描野（直徑為 50 cm），而探測(cè)器 B 因受機(jī)架空間的限制，僅能覆蓋中心視野（直徑為 26 cm ）。每一組探測(cè)器包括 40 排探測(cè)器，中央 32 排的準(zhǔn)直寬度為 0.6 mm， 而兩邊的 8 排探測(cè)器準(zhǔn)直寬度為 1.2 mm。每一組探測(cè)器縱向覆蓋的等中心寬度為 28. 8 mm，可獲得 32 mm×0.6 mm 和 24 mm ×1.2 mm 組合。利用 64 層 CT Z 軸的飛焦點(diǎn)技術(shù)，2 個(gè)連續(xù)以 0.6 mm 準(zhǔn)直寬度獲取的 32 層讀取數(shù)據(jù)，可組合成等中心取樣厚度為 0.3 mm的 64層投影，以這種方式每次旋轉(zhuǎn)每組探測(cè)器，可獲得層厚為 0.6 mm 的重疊 64 層圖像。其機(jī)架最快轉(zhuǎn)速為 0.33 s，時(shí)間分辨率為 83ms，空間分辨率為 0.33 mm。兩套 X 線系統(tǒng)每套最大功率都為 80 kW。每個(gè)球管都可以分別設(shè)置為 80 kV、100 kV、120 kV、140 kV，從而可進(jìn)行雙能量數(shù)據(jù)采集，分析相對(duì)應(yīng)的CT值變化，區(qū)分不同成分的組織。

Definition Flash 由兩個(gè) X 線球管和兩組 128 層探測(cè)器構(gòu)成，且均互成 94°角。探測(cè)器 B 的覆蓋范圍擴(kuò)大到 33 cm，獲得了更為合適的焦點(diǎn)；機(jī)架等中心處的探測(cè)器的Z軸覆蓋范圍擴(kuò)大為 38.4 mm。因此，機(jī)架最快轉(zhuǎn)速達(dá)到 0.28 s，時(shí)間分辨率提高到 75 ms，空間分辨率達(dá)到 0.17 mm，從而實(shí)現(xiàn)了前瞻性大螺距掃描，1/4 s 完成一個(gè)心動(dòng)周期心臟成像。兩套X 線系統(tǒng)最大功率提升為 100 kW。球管也多設(shè)置了 70 kV 項(xiàng)，并且利用純譜雙能技術(shù)，可以設(shè)置 Sn140 kV，從而更好地進(jìn)行能量成像分析。Definition 和 Definition Flash 的主要參數(shù)比較見(jiàn)表1。從中可以看出雙源第二代產(chǎn)品較第一代性能有了明顯的提升。

表1 第一代雙源CT和第二代雙源CT的主要參數(shù)比較

2 第二代雙源CT的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)

2.1 時(shí)間分辨率的提高和大螺距掃描模式

以往除了創(chuàng)傷性的冠狀動(dòng)脈造影，無(wú)創(chuàng)的影像檢查包括CT在內(nèi)，對(duì)冠脈病變的診斷是無(wú)能為力的，原因就在于時(shí)間分辨率不夠。使時(shí)間分辨率提高的一種方法是通過(guò)所謂的多扇區(qū)重建，由數(shù)個(gè)心動(dòng)周期疊加來(lái)縮短成像時(shí)間窗，但掃描時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致患者不同心動(dòng)周期疊加容易錯(cuò)位從而使得圖像的空間分辨率下降顯著，并且輻射劑量也顯著上升。有學(xué)者[1]研究認(rèn)為，多扇區(qū)重建對(duì)冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量并無(wú)明顯改善。

雖然 Definition 通過(guò)單扇區(qū)重建將時(shí)間分辨率提高到 83 ms，但患者仍需服用倍他樂(lè)克將心率控制在 65～70 次 /min 以下才能獲得較滿意圖像。Definition Flash 的時(shí)間分辨率進(jìn)一步提高到 75ms，采用 3.4 的大螺距模式，掃描速度高達(dá) 45.8 cm/s，心臟掃描只需 0.25 s ；完成 2 m 范圍的急診掃描，時(shí)間不到 5 s ；全胸掃描只需 0.6 s。

2.2 容積覆蓋范圍增加

灌注可以通過(guò)提供血液動(dòng)力學(xué)信息，揭示腫瘤的病理和生理學(xué)特征，對(duì)提高腫瘤的定性診斷、療效及預(yù)后提供了極具價(jià)值的影像學(xué)信息。常規(guī)CT受探測(cè)器寬度限制，導(dǎo)致灌注范圍非常有限，難以實(shí)現(xiàn)全臟器灌注。單純加寬探測(cè)器，如果想保證很好的各向同性和足夠的信噪比，必然要加大射線劑量。Definition Flash 利用雙源雙球管信息疊加和動(dòng)態(tài) 800 排技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 48 cm 的容積覆蓋動(dòng)態(tài)掃描，克服了探測(cè)器寬度限制，實(shí)現(xiàn)全身任意臟器的灌注或動(dòng)態(tài)功能學(xué)檢查。

2.3 雙能成像技術(shù)

雙能成像技術(shù)早在 20 世紀(jì) 70年代就已經(jīng)被科研人員所發(fā)現(xiàn)、利用。最早開(kāi)發(fā)的雙能技術(shù)為兩次獨(dú)立不同kV掃描，80 年代初世界上誕生了首臺(tái)雙能 CT 西門(mén)子 SOMATOM DR3 CT，利用快速 kV 切換進(jìn)行能量成像的臨床應(yīng)用。早期能量成像技術(shù)，受到數(shù)據(jù)采集、計(jì)算機(jī)硬件、后處理軟件等技術(shù)條件的限制，始終未能廣泛開(kāi)展。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，各家廠商均著力發(fā)展能量成像技術(shù)，并提供了不同的解決方案。

雙源 CT 兩套球管與探測(cè)器系統(tǒng)在不同曝光條件（kV和 mAs）下，對(duì)同一空間部位同時(shí)曝光進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和圖像重建，然后利用能量后處理軟件，實(shí)現(xiàn)各種能量成像的相關(guān)臨床應(yīng)用。

Definition Flash 兩套球管 /采集系統(tǒng)同時(shí)獨(dú)立工作，每組能量數(shù)據(jù)均實(shí)現(xiàn) 4608 次 /min 的“高采樣率”采集，確保每組數(shù)據(jù)獲得高質(zhì)量圖像。能譜純化技術(shù)使得高、低千伏X射線能譜大幅減少重疊，提高能量敏感性；利用純譜與實(shí)時(shí)mA調(diào)節(jié)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能量成像的低劑量采集，掃描劑量低于常規(guī)檢查。

2.4 低劑量技術(shù)

越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到了輻射對(duì)人類(lèi)身體的傷害。國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)（ICRP）的 60 號(hào)文件報(bào)道 10 mSv 的輻射劑量可能導(dǎo)致 1/2000 的癌癥發(fā)生。而以往大部分多層螺旋CT（64 層）的冠脈檢查輻射劑量高達(dá) 16～26 mSv，平均值是 19 mSv[2]。所以各廠家都已致力于低劑量技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研究，西門(mén)子的低劑量技術(shù)開(kāi)始于 1990 年。從自動(dòng)毫安二維調(diào)節(jié)至四維調(diào)節(jié) ；從 SureView 自由螺距技術(shù)、零兆球管，至非對(duì)稱性屏蔽采集等等。

以降低心臟 CT 檢查輻射劑量的技術(shù)為例，Definition Flash 采取了包括智能最佳管電壓選擇技術(shù)（Care kV 技術(shù)）、70 kV 管電壓技術(shù)、智能自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)、ECG 自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)、精確掃描范圍、第二代迭代重建算法（SAFIRE[3]云迭代）、前瞻性心電觸發(fā)大螺距掃描技術(shù)、心臟檢查的專用濾過(guò)器等有效降低了輻射劑量。

西門(mén)子 2009 年推出的第一代迭代重建技術(shù)叫鷹眼迭代（IRIS），接著又推出世界上首款基于原始數(shù)據(jù)空間的第二代迭代算法，也就是 SAFIRE，該算法較傳統(tǒng)的濾過(guò)反投影法（filtered back projection，F(xiàn)BP）降 低 45%～75% 劑量（100 kV管電壓），噪聲顯著下降，圖像質(zhì)量更優(yōu)異[4]。Marin 等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在低管電壓下應(yīng)用迭代重建法可在降低輻射劑量的同時(shí)保證圖像質(zhì)量。

3 雙源CT的特色及臨床應(yīng)用

除了常規(guī)CT具備的所有功能外，第二代雙源CT還有以下主要特色及臨床應(yīng)用。

3.1 心血管疾病檢查

第二代雙源 CT憑借其無(wú)創(chuàng)、方便快捷的特點(diǎn)，在心血管病變，尤其是懷疑冠狀動(dòng)脈病變中的診斷有較大優(yōu)勢(shì)，包括冠脈先天變異、冠脈狹窄評(píng)估、冠脈支架植入術(shù)后評(píng)估、冠脈搭橋術(shù)后隨訪等。 許多學(xué)者[6-7]都已經(jīng)證實(shí)，對(duì)于種類(lèi)繁多、分型無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的冠狀動(dòng)脈先天變異，冠脈CTA 要優(yōu)于常規(guī)血管造影。通過(guò)多種后處理方式（多平面重建、最大密度投影、容積重現(xiàn)、circulation 心血池顯影等），從冠脈的起源、走形、終止、冠脈自身異常四方面去仔細(xì)分析。

Pf l ederer 等[8]用 Def i nition 評(píng) 估 112 例 支 架 植 入 患者，支架數(shù) 150 例，支架平均直徑 3.27 mm，不可評(píng)估支架 數(shù) 15 條，敏感性 84%，特 異性 95%。Weustink 等[9]用Def i nition 評(píng) 估 52 例冠脈搭 橋，橋 血管共 152 支，診斷 敏感性 95%，特異性 100%，平均心率 64 次 /min，平均掃描時(shí)間 15.2 s。

Ruzsics 等[10]利用雙能量 CT 評(píng)價(jià)了 35 例病人的冠狀動(dòng)脈和心肌灌注情況，并與常規(guī)冠狀動(dòng)脈造影和 SPECT 心肌灌注成像進(jìn)行了對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)利用雙能量模式的冠狀動(dòng)脈 CT 成像診斷 ＞50%狹窄的敏感性、特異性和準(zhǔn)確率分別為 98%、88%和 92%，而檢測(cè)心肌缺血的敏感性、特異性和準(zhǔn)確率分別為 84%、94%和 92%。與以往的 64 層 CT及雙源CT相比，利用雙能量模式診斷冠狀動(dòng)脈狹窄和心肌缺血的敏感性和特異性相當(dāng)[11-12]。

3.2 多部位血管聯(lián)合檢查及兒科檢查

第二代雙源CT 的 75 ms時(shí)間分辨率和大螺距掃描模式，非常適合急診全身檢查，尤其是胸痛三聯(lián)征掃描：一次檢查完成主動(dòng)脈、肺動(dòng)脈及冠脈采集。

冠脈斑塊和頭頸動(dòng)脈斑塊具有相關(guān)性，所以臨床醫(yī)生非常希望一次成像獲得冠脈和頭頸動(dòng)脈的信息，才有助于聯(lián)合治療。這就充分體現(xiàn)出了第二代雙源CT的時(shí)間分辨率優(yōu)勢(shì)：能實(shí)現(xiàn)一次掃描，完成心臟冠脈與頭頸部的聯(lián)合CTA 檢查，時(shí)間只有 1 s，大大降低了輻射劑量與對(duì)比劑用量，而且也節(jié)省了患者的支出。

兒童由于哭鬧及躁動(dòng)，CT圖像時(shí)常出現(xiàn)斷層、不連續(xù)，需反復(fù)檢查，不僅導(dǎo)致檢查時(shí)間延長(zhǎng)、降低臨床工作效率，且成倍增加劑量。第二代雙源CT能很好地避免或減輕移動(dòng)偽影、呼吸偽影，患兒無(wú)需鎮(zhèn)靜劑及屏氣。

3.3 能量及能譜成像應(yīng)用

FDA 已經(jīng)認(rèn)證了 Definition Flash 14 項(xiàng)雙能量臨床應(yīng)用檢查：雙能量去骨血管成像、肺灌注、虛擬平掃、肺血管成像、硬斑塊去除、心肌灌注、泌尿系結(jié)石成分分析、腦灌注成像、肌腱韌帶、痛風(fēng)結(jié)石判定、肺結(jié)節(jié)分析、肺氙氣成像。

多達(dá) 151 級(jí)能譜（40～190 keV），從而可以開(kāi)展更新的臨床與科研 ：① 151 級(jí)能譜成像 ：利用純譜技術(shù)，獲得多達(dá) 151 級(jí)的能譜分離技術(shù)?？梢垣@得最佳 keV，從而提高血管與組織對(duì)比，獲得更好成像效果。② 單能譜成像 ：利用單能譜成像，不同 keV 顯示病灶的細(xì)節(jié)不同，利用低 keV 成像，更能提高對(duì)小病灶的顯示能力，從而提高早期小病灶的檢出。③ 碘劑攝取評(píng)估：利用能量成像技術(shù)，可以定量評(píng)估組織對(duì)碘劑的攝取，對(duì)評(píng)估組織良惡性及腫瘤治療后隨訪，具有重要作用。④ 能譜曲線成像：不同能譜下，相同組織有固定的能譜曲線，利用能譜曲線的顯示，提高組織鑒別能力，識(shí)別不同部位組織是否來(lái)源相同，如腫瘤轉(zhuǎn)移。⑤ 雙能量腦出血鑒別：雙能量腦出血評(píng)估通過(guò)虛擬平掃，有助于區(qū)別陳舊性腦出血與新鮮出血，新鮮出血僅在碘劑圖像上可見(jiàn)。⑥ 雙能量肺結(jié)節(jié)評(píng)估：顯示肺結(jié)節(jié)內(nèi)對(duì)比劑濃度，無(wú)需平掃。對(duì)比劑顯示為彩色與解剖灰階圖像信息融合，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)分離與肺結(jié)節(jié)大小評(píng)估。⑦ 雙能量肺氙氣評(píng)估 ：顯示氙氣在肺內(nèi)的聚集，評(píng)估肺功能情況。結(jié)果顯示為彩色，與解剖的灰階圖像信息融合。

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Development and Clinical Application of Dual-Source CT

XU Hui1, YIN Xin-dao1,WU Min2
1. Department of Medical Imaging, Aff i liated Nanjing Hospital to Nanjing Medical University (Nanjing First Hospital), Nanjing Jiangsu 210006, China; 2. CT Division of Siemens Healthcare

In 2005 and 2008, Siemens launched the fi rst and second generation Dual Source CT system. This paper reviews the basic structure, characteristics, advantages and application of Dual Source CT system.

dual source CT; CT tube; radiation dose; clinical application

R197.39；TH774

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.12.005

1674-1633(2014)12-0016-03

2014-08-16

2014-10-09

殷信道，主任醫(yī)師，醫(yī)學(xué)博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師。

本文作者： 徐輝，副主任醫(yī)師，研究方向?yàn)檠懿∽?，尤其是冠脈病變，以及胸部影像。

通訊作者郵箱：y．163yy@163．com