馬燕輝，孫宏亮

（中日友好醫(yī)院 放射診斷科，北京 100029）

雙能CT（dual-energy computed tomography，DECT）也稱“多光譜CT”，是基于不同能量設(shè)置下數(shù)據(jù)采集的成像技術(shù)。X 射線光子在不同能量設(shè)置下與物質(zhì)進(jìn)行相互作用從而產(chǎn)生不同衰減值，通過分析X 線光子與物質(zhì)的相關(guān)作用可以區(qū)分和量化組織成分[1]。DECT 數(shù)據(jù)能夠重建生成具有較高對(duì)比噪聲比的虛擬單色能量圖像，回顧性獲取虛擬未增強(qiáng)圖像，組織成分圖（如碘圖）并減輕金屬偽影，改善圖像對(duì)比度[1，2]。隨著技術(shù)和設(shè)備更新，DECT 在腸道疾病中的應(yīng)用日益廣泛，本文主要就DECT 在腸道病變中研究應(yīng)用現(xiàn)狀做一綜述。

1 DECT 成像基本原理

CT 圖像組織對(duì)比度取決于設(shè)備的管電壓，后者決定了管球發(fā)射的X 線光子能譜的上限。 傳統(tǒng)的單源CT 成像電壓設(shè)置范圍在80～120kVp，以獲得良好圖像對(duì)比度與噪聲之間的平衡。 而DECT 同時(shí)采用高 （140kVp）、低（80kVp）2 種電壓水平進(jìn)行圖像采集。 根據(jù)設(shè)備制造商不同，目前雙能數(shù)據(jù)采集通過改良管球（如：雙源CT，管電壓快速切換的單源CT，連續(xù)掃描或射線分束的單源CT）或探測器（多層光譜探測器CT，光子計(jì)數(shù)探測器CT）硬件來獲取兩種不同的光子光譜[1，2]。

當(dāng)2 種不同的X 射線光譜與不同原子序數(shù)的組織相互作用時(shí)，根據(jù)組織的不同X 線吸收特性，可選擇性顯示和量化組織成分。對(duì)于CT，物質(zhì)衰減與X 射線和物質(zhì)之間相互作用直接相關(guān)，物質(zhì)衰減系數(shù)取決于物質(zhì)的成分以及入射X 線光子的能量[3]。 在診斷成像所使用X 射線能級(jí)中，X 射線光子通過光電效應(yīng)或康普頓散射與物質(zhì)相互作用。在較低的電壓下，光電效應(yīng)占主導(dǎo)，衰減主要與組織密度（即原子序數(shù)）相關(guān)，圖像對(duì)比度與噪聲都很高；而在較高的電壓條件下，康普頓效應(yīng)占優(yōu)勢，衰減較小，導(dǎo)致圖像對(duì)比度與噪聲都較低。

2 DECT 后處理方法

通常將高能數(shù)據(jù)與低能數(shù)據(jù)按照不同的比例組合，產(chǎn)生混合圖像，外觀類似于常規(guī)的單能CT。 如若臨床需要，也可溯回查看單獨(dú)的高能或低能數(shù)據(jù)圖像。在腸道疾病方面有助于診斷的主要后處理技術(shù)是選擇性碘成像、虛擬未增強(qiáng)圖像和虛擬單色成像。

2.1 選擇性碘成像和虛擬未增強(qiáng)成像

低能量X 射線（40～50KeV）接近碘原子內(nèi)側(cè)軌道（kshell）電子的結(jié)合能（33KeV），更易發(fā)生光電效應(yīng)，凸顯碘素的存在，增加圖像組織對(duì)比度，同時(shí)增加圖像噪聲；高能量X 射線（140KeV）則極大降低了組織中碘素的存在感，同時(shí)也減少了散射和光束硬化偽影?；诘馑卦? 種能量射線下不同的衰減表現(xiàn)，可以將對(duì)比增強(qiáng)圖像上每一個(gè)體素的衰減值分解為碘素和虛擬未增強(qiáng)成分 （無碘成分）2部分。 利用雙能CT 后處理技術(shù)可以創(chuàng)建去除碘成分的虛擬未增強(qiáng)圖像，僅含碘的純碘圖，或者前兩者疊加形成的碘覆蓋圖像。 既往研究以及體模實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[4～7]，虛擬未增強(qiáng)圖像與平掃圖像兩者CT 衰減值具有良好的一致性，基本可代替后者，在滿足臨床診斷同時(shí)，大大降低了患者的輻射劑量。 此外，碘圖和碘覆蓋圖像可用于碘含量的定性或者定量分析，根據(jù)相關(guān)入射能量以及患者體重還可以計(jì)算局部的碘濃度，顯示局部感興趣區(qū)組織增強(qiáng)百分比。

2.2 虛擬單色能量成像

虛擬單色能量成像（也稱單能成像）是基于單一離散的能級(jí)水平，利用數(shù)學(xué)公式計(jì)算處理的圖像，一般用KeV表示，如40KeV 圖像就是基于40KeV 水平能量創(chuàng)建的圖像[8]。 由于是基于單能水平創(chuàng)建，圖像不存在光束硬化偽影。 當(dāng)存在對(duì)比劑增強(qiáng)時(shí)，可以模擬創(chuàng)建低能圖像改善軟組織對(duì)比度。此外單色能量重建還可生成與傳統(tǒng)多色圖像（如120KVp）相匹配圖像，與常規(guī)影像檢查相比較。

3 DECT 的輻射劑量

在單一能量掃描模式中1 次掃描的總劑量，是分配至雙能掃描模式中的2 個(gè)管球，故雙能掃描模式最后總劑量是個(gè)折中值。 有研究報(bào)道DECT 的輻射劑量較單能CT 增加20%，但仍低于診斷參考水平限值[9，10]。 單次掃描的輻射劑量取決于設(shè)備制造商和具體掃描方案。降噪迭代重建方法，“Q”內(nèi)核重建等技術(shù)已被開發(fā)，在保證圖像質(zhì)量的前提下盡可能降低掃描輻射劑量。 此外，改進(jìn)掃描方案，DECT輻射劑量可與單一能量CT 劑量相似，甚至更低[11，12]。 雖然虛擬未增強(qiáng)圖像取代真實(shí)平掃CT 檢查的研究還在繼續(xù)，但其潛在的臨床意義十分重大，省略平掃CT 檢查可大大降低輻射劑量。

4 DECT 在腸道病變的應(yīng)用

4.1 腸道腫瘤性病變

結(jié)直腸癌是發(fā)病率和死亡率都很高的腫瘤之一，雖然腸管管壁增厚是其最常見影像表現(xiàn)，但病變大小，腸壁浸潤深度、腸周淋巴結(jié)受累程度以及是否有轉(zhuǎn)移是臨床更為關(guān)注的方面。 腸鏡以及CT 結(jié)腸氣成像常用于結(jié)腸癌的診斷以及篩查，但均檢查前需要進(jìn)行腸道準(zhǔn)備，腸道內(nèi)注入氣體，必要時(shí)進(jìn)行鎮(zhèn)靜，但對(duì)于年老體弱患者有時(shí)相對(duì)較困難[13]。 EDCT 能夠在沒有腸道準(zhǔn)備情況下檢測到結(jié)直腸癌[14，15]，并結(jié)合碘圖對(duì)腺瘤和腺癌進(jìn)行鑒別診斷[16，17]，提 高診斷準(zhǔn)確性。

DECT 數(shù)據(jù)生成彩色編碼碘覆蓋圖，可顯示組織內(nèi)碘分布和碘攝取，改善病變的可視性，無需進(jìn)行CT 值測量即可對(duì)病變強(qiáng)化進(jìn)行可靠的量化。碘覆蓋圖還可疊加到虛擬未增強(qiáng)圖像上，改善病變與周圍組織對(duì)比度，有助于腫瘤分期[13，18]。研究報(bào)道雙能CT 衍生圖像能夠提高直腸癌細(xì)小供血血管顯示率[19]以及較小的同時(shí)性肝轉(zhuǎn)移灶的檢出[20]，幫助臨床進(jìn)行更全面的術(shù)前評(píng)估。

DECT 碘濃度定量評(píng)估可用于疑似病變與周圍正常組織鑒別，提高診斷可信度。 有研究提25HU 的碘增強(qiáng)值作為閾值，超過該值提示結(jié)直腸癌可能性大[13，14]。 王俊等[21]研究發(fā)現(xiàn)腸道腫瘤的標(biāo)準(zhǔn)化碘值以及CT 值均高于炎性病變（0.466 ±0.100 vs 0.314 ±0.090，P <0.01；0.841 ±0.165 vs 0.703±0.270，P<0.05），有助于兩者鑒別診斷。 動(dòng)脈期和/或門靜脈期獲得病變碘濃度定量值可用于評(píng)估結(jié)直腸癌腫瘤分化程度[22]。

放化療能夠使腫瘤細(xì)胞發(fā)生變性壞死、 黏膜水腫、間質(zhì)炎癥和纖維化等改變，導(dǎo)致病灶的血供減少，對(duì)碘的攝取減少，故碘值能夠在組織學(xué)上反映療效。 Kang 等[23]報(bào)道結(jié)直腸癌DECT 碘濃度能夠反應(yīng)病變內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)變化，與CT 灌注參數(shù)存在明顯相關(guān)性，有可能有助于腫瘤治療或化療反應(yīng)評(píng)估[24]。

此外，利用DECT 評(píng)估直腸周圍系膜區(qū)淋巴結(jié)也是研究的熱點(diǎn)之一。DECT 提供的參數(shù)（包括碘濃度、Hounsfield單位曲線斜率、組織有效原子質(zhì)量）可作為有助良惡性淋巴結(jié)鑒別的生物學(xué)指標(biāo)[25，26]。

4.2 腸道出血及缺血性疾病

急性胃腸道出血是常見急腹癥之一，CT 診斷主要依賴于胃腸道內(nèi)活動(dòng)性造影劑外溢。 常規(guī)CT 檢查掃描方案包括平掃，動(dòng)脈期掃描以及靜脈延遲掃描。 而DECT 可以依靠后處理生成碘圖以及虛擬未增強(qiáng)圖像，發(fā)現(xiàn)管腔內(nèi)碘劑聚集，減少平掃步驟和相應(yīng)的輻射劑量。 在碘圖上存在但在虛擬未增強(qiáng)圖像上消失的高密度影像可以明確診斷為腔內(nèi)的碘劑，代表活動(dòng)性出血；而在碘圖上消失但在虛擬未增強(qiáng)圖像上存在的高密度影，則可以排除碘劑可能。王梓等[27]通過模擬試驗(yàn)?zāi)M不同流率出血，結(jié)果顯示60KeV 虛擬單能圖像有助于微量出血的檢出。

腸壁缺血或腸壁血管栓塞，常表現(xiàn)腸壁水腫增厚，增強(qiáng)呈低強(qiáng)化狀態(tài)[28]，但有時(shí)病變段腸管與正常腸管增強(qiáng)程度差異性較小，可能無法識(shí)別。 DECT 可通過碘圖、疊加圖像或者腸壁碘濃度測定擴(kuò)大這種增強(qiáng)程度差異性，提高病變的可視性。 此外，低能虛擬單色能量成像對(duì)碘劑的比較敏感，也能較好的分辨缺血段腸管改變[29]。

4.3 腸道感染和炎性病變

腸道感染和炎性病變CT 表現(xiàn)為腸壁增厚以及腸周脂肪間隙改變[30，31]，各種病變間鑒別點(diǎn)包括病變的位置、長度、腸壁增厚程度以及相鄰軟組織受累情況。DECT 能夠改善軟組織對(duì)比度，并為病變?cè)\斷提供重要的輔助信息，特別是腸壁的增強(qiáng)情況。

胃炎在CT 上可以有多種表現(xiàn)，有時(shí)與腫瘤性病變難以鑒別。 如胃竇部明顯水腫，若在DECT 上定性以及定量分析均不含碘成分，則可排除腫瘤性占位的可能。 十二指腸壁增厚和局部穿孔符合十二指腸炎的診斷，而DECT 可以準(zhǔn)確地顯示局部腸壁充血程度以及鄰近軟組織的反應(yīng)性強(qiáng)化情況。各種原因引起的腸炎可表現(xiàn)為腸壁水腫增厚和鄰近的腸系膜組織充血或灌注減低，DECT 可反應(yīng)局部碘攝取增加[30]。 同理，DECT 也能顯示Crohn 病活動(dòng)期腸壁強(qiáng)化增強(qiáng)以及周圍軟組織炎性改變。

闌尾炎和憩室炎是急診科的常見診斷，根據(jù)疾病嚴(yán)重程度和并發(fā)癥有無，影像改變差異很大。DECT 可在闌尾炎早期，在周圍脂肪間隙未出現(xiàn)滲出改變的情況下，觀察到腸壁充血情況。 DECT 也可有助于發(fā)現(xiàn)急性憩室炎相關(guān)的結(jié)腸壁強(qiáng)化[24]。

5 外傷

常規(guī)CT 對(duì)于腹盆腔臟器損傷、 出血或者積氣均有很好的顯示能力。但有時(shí)腸溶性造影劑或患者體內(nèi)存在金屬植入物時(shí)，會(huì)造成圖像質(zhì)量受損，影響病變觀察。 DECT 可根據(jù)原子序數(shù)區(qū)分碘、鈣、水以及尿酸等元素，并創(chuàng)建相應(yīng)圖譜，幫助區(qū)分組織中骨組織與鋇劑，骨組織與碘劑。DECT 可減少關(guān)節(jié)假體或金屬植入物局部偽影并利用高能水平數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬單色能量成像，改善對(duì)金屬植入物以及周圍結(jié)構(gòu)的觀察[32]。

6 結(jié)論

DECT 利用靶物質(zhì)在2 種不同能級(jí)X 射線下衰減的差異，對(duì)組織成分進(jìn)行定性和定量分析，這超出了常規(guī)單能量CT 可獲得的解剖學(xué)評(píng)估。 目前國內(nèi)DECT 在腸道病變領(lǐng)域主要集中于腫瘤病變方面（良惡性病變鑒別、腫瘤分化及分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移鑒別等）。而且由于圖像噪聲增加以及光子不足會(huì)造成圖像質(zhì)量下降，雙能CT 掃描對(duì)體型較大患者有一定限制。 但DECT 衍生虛擬未增強(qiáng)圖像可能會(huì)大幅減低患者輻射劑量減少，生成虛擬單色能量圖像可能會(huì)減少患者靜脈碘化造影劑的使用量，具有很大臨床應(yīng)用潛質(zhì)。 隨著硬件設(shè)備以及配套分析軟件的更新完善，DECT 在腸道疾病方面將會(huì)有更大的應(yīng)用前景。