楊林林，侯 陽

(中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽 110004)

能譜CT的出現(xiàn)，使CT從單一依賴CT值衰減成像發(fā)展為能夠進行多重能級成像及物質分離的多元成像的影像學檢查方法。近年來，諸多先進技術應用于冠狀動脈CTA[1]，在提高冠狀動脈CTA圖像質量、精確分析量化冠狀動脈斑塊特征、降低輻射劑量等方面均已取得一定進展。

1 能譜CT成像原理與技術

1.1 成像原理 能譜CT成像的物理基礎：①球管產生的X線具有連續(xù)的能量分布；②通過測量X線在物體中的吸收來成像，這種衰減能夠客觀反映X線的能量；③物體對X線的吸收通過光電效應與康普頓效應完成，二者共同決定物質的衰減曲線；③任何物質均有對應的衰減曲線，可選擇2種相應比例基物質的組合來表達一個未知物質對X線的吸收，醫(yī)學上常應用碘與水進行成像組合及物質分離，通過計算碘與水的吸收曲線特性，得出相應特定水平的單能量圖像。基于上述基本原理，能譜CT在原有CT的基礎上增加能量分辨率及理化性質分辨率參數(shù)，并將圖像信息由單一能量拓展到二維能量成像。

1.2 成像技術 能譜CT主要有5種不同成像技術：①雙球管雙能量成像，配備2套球管及探測器，每個探測器分別接收X線；②單源瞬時kVp切換技術，掃描時采用高、低能量管電壓快速切換，以單一探測器接收方式進行數(shù)據采集；③雙層探測器技術，應用混合能量管電壓，搭配雙層探測器分別接收高、低能量X線；④旋轉kVp切換技術，分別在2種不同管電壓條件下進行2圈容積掃描，管電壓瞬時切換，以單一探測器進行接收；⑤光子計數(shù)技術，對X線產生的能譜進行光子分段計數(shù)，更加細化能譜區(qū)，以獲得更精準的圖像，但尚未應用于臨床。

2 能譜CT在冠狀動脈成像中的應用

2.1 優(yōu)化冠狀動脈圖像質量 低keV成像時，碘離子能譜衰減曲線與X線相近，光電效應的影響增強，提高不同組織圖像對比度，可進一步實現(xiàn)低對比劑濃度掃描成像。將低能級的能譜成像應用于心肌灌注及冠狀動脈掃描，與傳統(tǒng)CT相比，CNR及SNR均明顯增高[2]。Raju等[3]對102例患者進行前瞻性研究，探討能譜CT降低碘負荷的可行性，發(fā)現(xiàn)將濃度為320 mgI/ml的對比劑稀釋10倍，60 keV重建圖像的CNR及SNR近乎等同于常規(guī)對比劑濃度掃描圖像，可在不影響診斷結果的前提下減少碘負荷50%以上。Carrascosa等[4]的研究也證實低濃度對比劑聯(lián)合50～60 keV成像時，圖像CNR及SNR與常規(guī)CTA圖像無明顯差別，且碘負荷可減少至60%。國內學者[5]應用濃度為270 mgI/ml的對比劑，在65 keV條件下進行能譜CT成像，同樣發(fā)現(xiàn)圖像CNR、SNR及噪聲與常規(guī)CT 120 kVp下掃描差異無統(tǒng)計學意義。

2.2 診斷冠狀動脈狹窄 評估冠狀動脈狹窄程度對后續(xù)治療方案的制定具有決定性作用。常規(guī)冠狀動脈CTA在鈣化斑塊嚴重時常存在高估管腔狹窄的情況，應用能譜CT不同算法及后處理技術能夠有效抑制硬化偽影，提高診斷準確率。Carrascosa等[6]對480個冠狀動脈節(jié)段進行分析，結果顯示能譜CT圖像的可評估率為96.7%，顯著高于傳統(tǒng)重建算法(87.9%)；且能譜CT對彌漫性鈣化血管能夠有效去除硬化偽影，提高圖像可評估率及質量評分。此外，Carrascosa等[7]采用能譜CT對533個冠狀動脈節(jié)段進行分析，發(fā)現(xiàn)以冠狀動脈DSA為對照，經運動校準后CT圖像的可評估率為98.5%，而傳統(tǒng)重建算法為96.6%。Scheske等[2]對比能譜CT與單能量CT，對39例冠狀動脈硬化患者進行分析，發(fā)現(xiàn)單能級重建>90 keV時，冠狀動脈圖像硬化偽影明顯較傳統(tǒng)掃描CT減少，圖像質量評分更高。此外，Ruzsics等[8]應用雙源雙能量CT在140 kV(70%)結合80 kV/100 kV(30%)雙能量掃描模式，對595個冠狀動脈動脈節(jié)段進行分析，分別與SPECT和血管內超聲診斷結果對照，發(fā)現(xiàn)CT的診斷敏感度為91%～92%、特異度為79%～91%、準確率為90%～91%。

2.3 斑塊成分分析 斑塊是導致冠狀動脈狹窄的直接原因，可分為非鈣化斑塊、鈣化斑塊及混合斑塊。利用能譜CT可對X線混合能量進行高、低能區(qū)分，并搭配能譜曲線及有效原子序數(shù)等重建算法，有效抑制硬化偽影，更加細化分析斑塊的成分及穩(wěn)定性。目前對顯示不同類型斑塊應選擇何種能級進行重建尚存在一定爭議。朱曉紅等[9]認為60 keV低能級重建可更好地顯示組織對比度，有利于觀察冠狀動脈內非鈣化斑塊；而Stehli等[10]應用單源雙能量(0.3～0.5 ms)快速切換CT對37例患者124處冠狀動脈斑塊進行分析，發(fā)現(xiàn)90 keV重建能級對鈣化及混合斑塊顯示效果最佳，而140 keV更利于顯示非鈣化斑塊。Ohta等[11]研究顯示，70 keV及120 keV重建時對非鈣化斑塊顯示較清晰。在精細分析斑塊成分方面，Barreto等[12]早期研究結果顯示，利用能譜CT能夠精準區(qū)分鈣化、非鈣化斑塊及混合斑塊，但尚不能區(qū)分非鈣化斑塊亞型(脂質、纖維斑塊)。Haghighi等[13]進行體外實驗，以病理學檢查為標準，分別在100 kV及140 kV條件下掃描2種密度及有效原子序數(shù)不同的非鈣化斑塊，發(fā)現(xiàn)利用能譜CT有效原子序數(shù)成像能夠有效區(qū)分不同亞型非鈣化斑塊，且利于發(fā)現(xiàn)脂質斑塊中的微鈣化成分。Nakajima等[14]以冠狀動脈血管內超聲為對照，對18例患者的冠狀動脈脂質及纖維斑塊進行分析，發(fā)現(xiàn)有效原子序數(shù)可用于分析非鈣化斑塊成分，區(qū)分纖維與脂質斑塊的ROC曲線AUC為0.91，顯著高于70 keV能級重建時以CT值區(qū)分纖維與脂質斑塊的AUC(0.79，P<0.05)。

2.4 冠狀動脈支架植入術后 MSCT為冠狀動脈支架植入術后的首選復查方法[15]，但金屬支架產生的容積重疊偽影及射線硬化偽影可降低成像質量并干擾支架可視化程度，直徑為3 mm的支架可視率約為80%，直徑<3 mm支架可視率僅為33%[16]。能譜CT的出現(xiàn)改善了傳統(tǒng)MSCT冠狀動脈支架成像的弊端，可有效減少支架帶來的暈狀偽影和硬化偽影[17]。

能譜CT高keV能級成像對顯示支架優(yōu)于低keV能級成像，可有效降低金屬支架的硬化偽影及暈狀偽影，更接近真實[18-20]。Halpern等[21]在早期體模實驗中將能譜CT掃描方式分為高能量、低能量及傳統(tǒng)CT掃描，對內徑為2.5、3.5、4.0 mm的支架進行分析，結果顯示傳統(tǒng)CT掃描成像支架內徑被低估50%；高能量成像與低能量掃描成像相比，支架管壁厚度降低24%，而內徑增加25%。Mangold等[22]應用雙源雙能量CT對內徑2.25、3.00 mm體模冠狀動脈支架進行評估，發(fā)現(xiàn)130 keV重建時，內徑2.25 mm支架可視率為86%，內徑3.00 mm支架為82%，而單能量CT掃描結果分別為64%和62%。Secchi等[23]應用能譜CT掃描7例冠心病患者冠狀動脈支架，對掃描圖像分別進行40、60、80、100、120 keV重建，發(fā)現(xiàn)隨能級增高，支架金屬偽影寬度從(5.9±1.1)mm(40 keV)逐漸降至(2.7±1.1)mm(100、120 keV)，其中80～120 keV時偽影差異無統(tǒng)計學意義。王彥懿等[17]報道，80 keV重建冠狀動脈支架內徑顯示差(artificial lumen narrowing， ALN)最小，為(36.1±3.7)%，圖像主觀質量評分也較高，為31分。Carrascosa等[7]對21例患者共62枚支架進行分析，發(fā)現(xiàn)能譜CT在重建能級≤80 keV時，冠狀動脈支架的暈狀偽影較大，影響支架的可評估性。應用能譜CT的高能級單能量重建，有利于提高冠狀動脈支架的可視率，提高評估支架再狹窄的準確性。

2.5 輻射劑量 有學者[24]認為，能譜CT與單能量CT的輻射劑量大致相當，掃描同一組織時，雙能量CT輻射劑量并非同等條件下單能量CT的2倍。Han等[25]利用能譜CT對56例冠心病患者進行雙能量混合掃描，輻射劑量為(6.1±1.5)mSv。Raju等[3]對102例患者的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，冠狀動脈能譜CT輻射劑量為2.31 mSv，常規(guī)CTA輻射劑量為2.23 mSv。Mangold等[22]應用90 kV/150 kV混合雙能量掃描患者冠狀動脈支架，發(fā)現(xiàn)輻射劑量較常規(guī)120 kV掃描降低49%。關于能譜CT的單源瞬時kVp切換、雙層探測器及雙球管雙能量技術的輻射劑量問題，國外學者[26-27]研究發(fā)現(xiàn)，在保證相同CNR的前提下，雙層探測器雙能量CT輻射劑量約為雙球管雙能量CT的2～5倍，單源瞬時kVp切換能譜CT的輻射劑量約為雙球管雙能量CT的3倍。

利用能譜CT特有的虛擬平掃技術可從1次冠狀動脈CTA掃描中獲知與真實平掃相似的冠狀動脈鈣化情況[28-29]，有利于節(jié)約掃描時間及降低輻射劑量，通過虛擬去碘重建得出的鈣化積分與無碘掃描時鈣化積分高度一致[28-29]。此外，Yamada等[30]發(fā)現(xiàn)能譜CT虛擬去碘重建較傳統(tǒng)無碘掃描可降低20%的輻射劑量；Fuchs等[31]的研究同樣證實采用虛擬去碘重建替代無碘掃描可使輻射劑量降低51%。雖然以上研究[30-31]結果具有較好的指導性，但虛擬平掃技術現(xiàn)仍處于起步階段，需進行大量精確后處理操作與算法糾正才能避免將真正的鈣化成分被錯誤地去除。

3 能譜CT冠狀動脈成像的局限性

能譜CT在冠狀動脈成像中仍存在一定局限性：①對冠狀動脈斑塊成分細化分析技術尚不成熟；②低keV重建時圖像對比度雖明顯提高，但同時也增大了背景噪聲，影響圖像質量；③當冠狀動脈狹窄程度≥50%時，僅依據冠狀動脈解剖形態(tài)的狹窄程度難以判斷心肌血流狀況，還需結合心肌灌注CT、超聲心動圖等其他檢查綜合診斷。

綜上所述，能譜CT多樣化的技術算法及后處理方法，使其在優(yōu)化對比劑應用、改善冠狀動脈圖像質量、提高冠狀動脈狹窄診斷準確性及冠狀動脈支架可視率、降低輻射劑量方面均取得較大進展，且在斑塊成分精準分析中具有一定潛力，有望在今后為臨床提供更多有價值的診斷信息。