朱小珊，彭 娟

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，重慶400016）

0 引言

能譜CT 的成像原理基于能量水平差異性及組織特異性2 個(gè)參數(shù)，即同一物質(zhì)對(duì)不同光子能量及不同組織對(duì)同一光子能量吸收的差異進(jìn)行成像。X 線波長(zhǎng)越長(zhǎng)其物質(zhì)穿透力越強(qiáng)，穿透過(guò)程中能量衰減越少，故可利用不同能量水平的單能X 線得到相應(yīng)能量水平的X 線衰減系數(shù)，從而重建成CT 圖像[1-2]。目前能譜CT 主要有寶石能譜和雙能量能譜2 種設(shè)備類型，其成像原理如圖1 所示[3]。西門(mén)子公司2005年推出了具有雙能剪影功能的雙能量能譜CT，隨后GE 公司于2009 年推出的寶石能譜CT 使CT 發(fā)生了質(zhì)的變革，逐漸向多參數(shù)及功能成像邁進(jìn)[4]。目前能譜CT 在全身各個(gè)系統(tǒng)病變?cè)\斷中均得到了廣泛應(yīng)用。頭及頸部疾病鑒于其精細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的影像學(xué)表現(xiàn)，常規(guī)CT 檢查常常不能滿足臨床診斷要求，因此主要依靠MRI 的補(bǔ)充甚至依賴MRI 及功能MRI 作為首選檢查。而能譜CT 憑借其去除金屬偽影、物質(zhì)分離、能譜曲線及有效原子序數(shù)等多參數(shù)成像與分析在頭及頸部疾病中有較好的診斷效能?，F(xiàn)對(duì)能譜CT 技術(shù)支持及其在頭及頸部疾病診斷中的應(yīng)用進(jìn)行如下綜述。

圖1 能譜CT 成像原理[3]

1 常用技術(shù)支持

1.1 單能量圖和能譜曲線

能譜CT 通過(guò)2 種高低能量（140 和80 kVp）采集的能量數(shù)據(jù)確定體素在40～140 kVp 能量范圍的衰減系數(shù)，可以獲得相應(yīng)的101 組單能量圖像。低能級(jí)（如40 kVp）的單能量圖顯示病灶能力更好，可以提高病灶檢出率[5]；高能級(jí)（高于80 kVp）的單能量圖能有效地減少金屬偽影[6]。能譜曲線指物質(zhì)在單能量圖像中CT 值隨X 線能量等級(jí)變化而變化的曲線。能譜衰減曲線可以反映感興趣區(qū)在不同能級(jí)下CT 值變化規(guī)律，成分不同的病灶有不同的能譜變化曲線，且能譜曲線的差異可通過(guò)曲線斜率進(jìn)行定量評(píng)估[7]。

1.2 基物質(zhì)分離及定量

能譜CT 可將每種物質(zhì)的X 線吸收系數(shù)轉(zhuǎn)換為任意2 種基物質(zhì)的吸收系數(shù)，達(dá)到與該物質(zhì)同樣的衰變效應(yīng)，而這些基物質(zhì)的吸收系數(shù)會(huì)隨能量變化而變化。因此通過(guò)已知能量水平的基物質(zhì)吸收系數(shù)可以得出該基物質(zhì)的密度和空間分布，從而達(dá)到成分分析和物質(zhì)分離的效果。臨床上常用碘作為CT對(duì)比劑，因此最常見(jiàn)的基物質(zhì)對(duì)是碘和水，利用碘基圖（如圖2 所示）可以直接測(cè)量過(guò)感興趣區(qū)的碘含量，從而間接反映其血供特點(diǎn)。其他常見(jiàn)的基物質(zhì)對(duì)還有水和鈣及鈣和碘。在基物質(zhì)分離和定量時(shí)，最常用的分析工具為直方圖（如圖3 所示）及散點(diǎn)圖，可以更直觀地反映物質(zhì)和組織結(jié)構(gòu)特性的統(tǒng)計(jì)信息。

圖2 胰島細(xì)胞瘤影像圖

圖3 痛風(fēng)結(jié)節(jié)影像圖

1.3 虛擬平掃

能譜CT 通過(guò)碘-水基物質(zhì)分離去除增強(qiáng)圖像的碘從而獲取虛擬平掃CT 圖像。雖然通過(guò)能譜CT碘抑制技術(shù)（material suppressed iodine，MSI）得到的虛擬平掃圖像與常規(guī)平掃圖像在CT 值和客觀圖像質(zhì)量上有一定差異，但是MSI 圖像質(zhì)量仍在放射科診斷醫(yī)生接受范圍內(nèi)，且二者診斷效能相近，同時(shí)MSI 能顯著降低輻射劑量，具有替代常規(guī)平掃的潛在能力[8]。

1.4 去除金屬偽影

金屬偽影消除系統(tǒng)（metal artifacts reduction system，MARs）是寶石能譜CT 上裝載的特有去除金屬偽影的軟件，是在單能量成像基礎(chǔ)上對(duì)金屬偽影進(jìn)行清除[9]。經(jīng)關(guān)節(jié)置換術(shù)（如圖4 所示）或有金屬植入物的患者行寶石能譜CT 檢查時(shí)，MARs 重建可以獲得質(zhì)量較好的圖像，明顯減少金屬偽影，有助于鄰近結(jié)構(gòu)的辨認(rèn)與診斷。

圖4 左髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后影像圖

2 臨床應(yīng)用

2.1 能譜CT 在頭頸血管相關(guān)性疾病中的應(yīng)用

2.1.1 頭頸血管成像

能譜CT 應(yīng)用于頭頸血管成像時(shí)，有優(yōu)化血管顯像質(zhì)量、降低輻射劑量、減少對(duì)比劑濃度和劑量以及更好的去骨效果等優(yōu)勢(shì)，且其去除金屬偽影技術(shù)也對(duì)動(dòng)脈瘤夾閉術(shù)后患者的隨訪提供了很大的幫助。呂仁鋒等[10]通過(guò)對(duì)比低千伏（80 kV）、低濃度對(duì)比劑（270 mgI/ml）的雙低能譜與常規(guī)120 kV、常規(guī)濃度對(duì)比劑（350 mgI/ml）掃描的CT 血管造影（CT angiography，CTA）圖像質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)雙低能譜CT 聯(lián)合CTA 既能保證頭頸部診斷圖像質(zhì)量、明顯降低輻射劑量，又能降低對(duì)比劑的攝入量，一定程度上降低了臨床對(duì)比劑的使用風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，最佳單能量成像技術(shù)可將圖像的噪聲控制在合適范圍內(nèi)，從而獲取最佳對(duì)比噪聲比（contrast to noise，CNR）的單能量圖像；適當(dāng)?shù)亟档蚹eV，可以提高碘對(duì)比劑的血管CT 值。廖海等[11]提出50 kVp 單能量圖像重建的腦血管圖像CNR和質(zhì)量評(píng)分均較高，圖像質(zhì)量最好，且進(jìn)一步優(yōu)化了遠(yuǎn)端細(xì)小分支血管的顯示。由于顱骨、頸椎、血管壁鈣化引起的硬化偽影會(huì)降低圖像質(zhì)量和血管強(qiáng)化率，影響血管顯示的清晰度、準(zhǔn)確度以及對(duì)血管狹窄程度的判斷。容積CT 數(shù)字減影血管造影（volume CT digital subtraction angiography，VCTDSA）采用65 kVp的單能量圖像增強(qiáng)后的像素減去增強(qiáng)之前的像素直接得到的血管影像有更好的去骨效果[12]。另外，雙能量能譜CT 的去除金屬偽影技術(shù)在合適的單能量范圍（90～120 keV）重組后，可以清晰地顯示動(dòng)脈瘤術(shù)后有無(wú)動(dòng)脈瘤殘留及其他顱內(nèi)的細(xì)微結(jié)構(gòu)[13]；而趙艷娥等[14]卻提出雙能量CT 成像評(píng)估顱內(nèi)動(dòng)脈瘤頸夾閉術(shù)后患者最佳能量范圍是70～80 keV，80 keV 有望成為最佳單能量成像點(diǎn)。但是，值得肯定的是雙能量CT 血管成像具有快速、無(wú)創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，即使尚不能完全替代DSA，卻有望成為隨訪顱內(nèi)動(dòng)脈瘤夾閉術(shù)后的首選影像學(xué)方法。

2.1.2 腦梗死和腦出血

目前，雙能CT 的虛擬平掃技術(shù)診斷腦梗死和腦出血的研究越來(lái)越多，且大多數(shù)研究結(jié)果顯示虛擬平掃基本能達(dá)到替代常規(guī)頭顱CT 診斷腦梗死的需求。Riederer 等[15]認(rèn)為虛擬平掃較常規(guī)CT 平掃更容易發(fā)現(xiàn)取栓術(shù)后患者的腦梗死情況，與Djurdjevic等[16]的看法一致。對(duì)于取栓術(shù)后早期腦梗死患者而言，梗死區(qū)域由于血腦屏障遭到破壞，血管再通時(shí)溢出的對(duì)比劑就會(huì)掩蓋早期梗死區(qū)的稍低密度。虛擬平掃圖像能有效地去除碘劑，使之呈低密度，從而更容易發(fā)現(xiàn)腦梗死灶。雙源雙能量能譜CT 推出了一項(xiàng)新的類似虛擬平掃的灰質(zhì)-水圖，其原理是由于腦實(shí)質(zhì)由白質(zhì)、灰質(zhì)和水構(gòu)成，而白質(zhì)和灰質(zhì)的密度因脂質(zhì)含量不同而不同，去掉腦白質(zhì)內(nèi)的脂肪成分從而得出灰質(zhì)-水圖，即腦水腫圖[17]。腦梗死發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中梗死區(qū)域的含水量會(huì)大大增加，因此，腦水腫圖使腦梗死病灶更容易顯現(xiàn)[17]。Mohammed 等[18]也認(rèn)為腦水腫圖能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出水腫區(qū)和梗死灶的體積，較常規(guī)頭顱CT 平掃能更好地評(píng)估梗死的程度和范圍。

虛擬平掃診斷腦出血目前仍然存在一定的爭(zhēng)議。虛擬平掃降低了腦白質(zhì)和腦灰質(zhì)的對(duì)比度，同時(shí)也降低了腦灰質(zhì)密度，可以更好地顯示分布在腦溝、腦裂的蛛網(wǎng)膜下腔出血灶[19]。雖然這種診斷方法可能會(huì)存在一定的假陽(yáng)性，但是仍然可以作為檢出蛛網(wǎng)膜下腔出血的一種較為可靠的方法。然而，部分學(xué)者[20]認(rèn)為，盡管虛擬平掃診斷腦出血有一定可靠性，但由于微小出血灶與正常組織的對(duì)比度降低，可能會(huì)被漏診，常規(guī)CT 平掃仍然是急性腦出血患者首選的檢查方法；但是對(duì)一些已確診的腦出血患者行后續(xù)CTA，以及一些非緊急的情況行CTA 檢查（如非急診的隨訪或動(dòng)靜脈畸形栓塞后）可用虛擬平掃代替常規(guī)頭顱CT 平掃。

2.2 能譜CT 在頸部常見(jiàn)疾病中的應(yīng)用

2.2.1 甲狀腺疾病

能譜CT 在甲狀腺疾病診斷及鑒別診斷中應(yīng)用較多。能譜CT 由于其去硬化效應(yīng)及良好的對(duì)比度對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)的檢出具有較大的臨床應(yīng)用價(jià)值。既往研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)CT 相比，能譜CT 掃描的甲狀腺乳頭狀癌圖像噪聲低、CNR 高，敏感性更高；與超聲相比，敏感性差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[21]。能譜CT 的碘/水濃度分析可直接測(cè)定甲狀腺的碘（水）濃度，進(jìn)而反映和評(píng)估甲狀腺功能和鑒別甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)。大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)[22-23]，能譜CT 平掃期良性結(jié)節(jié)的碘濃度明顯高于惡性結(jié)節(jié)，可能是因?yàn)榧谞钕偃轭^狀癌缺少正常的濾泡上皮細(xì)胞，但甲狀腺腺瘤和結(jié)節(jié)性甲狀腺腫等良性結(jié)節(jié)存在正常濾泡結(jié)構(gòu)和攝碘能力。但是能譜CT 增強(qiáng)后通過(guò)碘濃度差異鑒別甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性，研究結(jié)論尚不一致。Li 等[23]提出靜脈期惡性甲狀腺結(jié)節(jié)碘濃度、標(biāo)化碘濃度較良性結(jié)節(jié)低，在動(dòng)脈期時(shí)二者的差異并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。薛蘊(yùn)菁等[24]提出寶石能譜CT 增強(qiáng)掃描三期的良性甲狀腺結(jié)節(jié)的碘濃度均高于惡性結(jié)節(jié)，且良惡性結(jié)節(jié)的碘濃度比（碘濃度比=感興趣區(qū)碘濃度/同期相頸動(dòng)脈碘濃度）在動(dòng)脈期和靜脈期差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而郭錟等[25]卻認(rèn)為良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)的血供差異大，通過(guò)增強(qiáng)后測(cè)量結(jié)節(jié)碘濃度和標(biāo)化碘濃度很難對(duì)結(jié)節(jié)進(jìn)行良惡性質(zhì)鑒別。

2.2.2 喉癌

喉癌以鱗狀細(xì)胞癌最常見(jiàn)，借助最佳單能量圖像、碘（水）基圖等能譜分析工具，可以更清晰地確定病變界限；能譜曲線有助于明確淋巴結(jié)及遠(yuǎn)隔器官有無(wú)轉(zhuǎn)移。40 keV 時(shí)頸部鱗癌與頸部肌肉的對(duì)比度及腫瘤的碘濃度是最高的[26]，有助于評(píng)估腫瘤的侵犯范圍及分期，既往研究也發(fā)現(xiàn)影像醫(yī)生在評(píng)估腫瘤范圍時(shí)更傾向于采用40 keV 的單能量圖[27]。喉癌中有無(wú)喉軟骨的侵犯以及侵犯程度對(duì)指導(dǎo)臨床手術(shù)切除范圍及后期放化療有很重要的指導(dǎo)意義。但常規(guī)CT 對(duì)未骨化的軟骨及腫瘤組織分辨力有限，而能譜CT 可以根據(jù)腫瘤組織存在碘強(qiáng)化現(xiàn)象，而喉軟骨、甲狀軟骨不存在這一特點(diǎn)，在碘基圖上對(duì)軟骨受侵犯情況進(jìn)行評(píng)估[28]，從而幫助早期發(fā)現(xiàn)未骨化喉軟骨及甲狀軟骨受侵犯情況。Kuno 等[29]也提出平均加權(quán)圖像和碘基圖對(duì)評(píng)估喉部鱗癌患者非骨化性軟骨的受侵情況具有較高的敏感性和特異性。Forghani等[27]發(fā)現(xiàn)頸部鱗癌與正常的甲狀軟骨有不同的能譜曲線，當(dāng)能量大于95 kVp 時(shí)，鱗癌與正常甲狀軟骨的能譜曲線完全分離，且鱗癌曲線低于正常甲狀軟骨曲線。但是目前能譜CT 診斷喉癌的應(yīng)用不多，還有待更深入的研究。

2.2.3 頸部腫大淋巴結(jié)

不同病理類型來(lái)源的轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)能譜CT 定量參數(shù)有一定差異，通過(guò)分析單能量圖像CT 值、碘含量及曲線斜率，可為淋巴結(jié)病變鑒別及診斷提供定量分析信息[30]。Zhao 等[31]發(fā)現(xiàn)甲狀腺癌患者頸部轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的碘濃度、標(biāo)化碘濃度較非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)高，分析其原因可能是甲狀腺癌細(xì)胞異常的碘攝取和轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)自身血供增加所致。Liang 等[32]在比較甲狀腺癌、腮腺惡性腫瘤、頸部鱗癌和淋巴瘤的頸部淋巴結(jié)時(shí)亦提出，甲狀腺癌的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)碘濃度最高，腮腺惡性腫瘤次之，且腮腺惡性腫瘤轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的能譜曲線斜率均大于頸部鱗癌和淋巴瘤，對(duì)鑒別不同類型惡性腫瘤的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有一定的參考價(jià)值。因此，通過(guò)能譜CT 多參數(shù)定量分析特點(diǎn)鑒別腫大淋巴結(jié)有一定可行性。

3 展望

除應(yīng)用于以上頭顱相關(guān)性疾病外，能譜CT 在腮腺良惡性腫瘤鑒別[33]、鼻咽癌與鼻咽部炎癥鑒別[34]以及腦膜瘤病理亞型的分類[35]均有涉及，但目前研究并不多，且均沒(méi)有大數(shù)據(jù)支持，仍然有一定的探索空間；另一方面，中樞神經(jīng)系統(tǒng)良惡性腫瘤影像表現(xiàn)復(fù)雜，目前主要依靠MRI 結(jié)合fMRI（functional MRI）診斷，但是MRI 檢查時(shí)間長(zhǎng)，空間封閉，很多患者難以堅(jiān)持，因此，能譜CT 的多參數(shù)定性及定量診斷的特點(diǎn)對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的補(bǔ)充診斷有一定的探索價(jià)值。