[摘要] 光譜CT(SCT)作為CT技術(shù)的重要發(fā)展方向,通過獲取不同能量水平X射線的衰減信息,實現(xiàn)了人體組織成分的精準(zhǔn)定量分析。簡要介紹SCT的發(fā)展歷程、關(guān)鍵技術(shù)及其在臨床診斷和科研中的多維應(yīng)用,并結(jié)合本期SCT系列研究成果,旨在為SCT在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)中的進(jìn)一步應(yīng)用與研究提供參考。隨著技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新和臨床應(yīng)用經(jīng)驗的積累,SCT有望在未來的醫(yī)學(xué)影像學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮更加重要的作用。
[關(guān)鍵詞] 光譜CT;能譜成像;精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)
1" 光譜CT概述
光譜CT(spectral CT,SCT)是在傳統(tǒng)單能量CT基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代影像技術(shù),涵蓋了雙能量CT(dual-energy CT,DECT)及多能量CT(multienergy CT,MECT)等多種技術(shù)。雖然早在20世紀(jì)70年代末就有相關(guān)技術(shù)報道[1],但受制于當(dāng)時CT掃描時間長、空間分辨力相對低、輻射劑量大等多種因素限制,未能實現(xiàn)廣泛的臨床應(yīng)用。近年來,隨著CT技術(shù)的不斷發(fā)展,SCT技術(shù)方法也越來越豐富,包括單源雙光束能量CT、雙源雙能量CT、單源瞬時管電壓切換雙能量CT、雙層探測器光譜CT、光子計數(shù)CT等[2],SCT的研究和應(yīng)用越來越廣泛。
與此同時,后處理技術(shù)也取得顯著進(jìn)步,如Philips雙層探測器SCT,一次掃描可生成16種不同類別的后處理圖像,包括虛擬平掃(virtual non-contrast,VNC)、單能級(monochromatic energy,MonoE)、等效常規(guī)單能級(equiv. to conventional CT)、有效原子序數(shù)(effective atomic number,Zeff)、無水碘(iodine no water,INW)、碘密度(iodine density,ID)、碘移除(iodine removed,IR)、尿酸(uric acid,UA)、尿酸移除(uric acid removed,UAR)、電子云密度(electron density,ED)、鈣抑制(calcium suppression,CaSupp)、虛擬單能級圖像(virtual monoenergetic imaging,VMI)、衰減曲線(HU attenuation plot)、對比劑增強結(jié)構(gòu)(contrast-enhanced structures,CES)、直方圖(histogram)和散點圖(scatter plot)[3]。SCT實現(xiàn)了從單一影像向多參數(shù)綜合精準(zhǔn)診斷的跨越,為臨床診療提供了更全面、高效的影像解決方案。
2" 光譜CT的臨床應(yīng)用
當(dāng)前,SCT已成為臨床常用的檢查方法,其優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在早期疾病檢測和精準(zhǔn)診斷中,還能為預(yù)后評估和個體化治療提供支持。SCT的Zeff、ID等參數(shù)可作為灌注標(biāo)志物,可精準(zhǔn)檢測糖尿病患者早期腎臟灌注異常,AUC均>0.8,展現(xiàn)出其在慢性疾病早期診斷中的潛力[4]。在診斷與預(yù)后評估方面,SCT構(gòu)建的預(yù)測模型有效預(yù)測了胃癌患者的微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(microsatellite instability,MSI)狀態(tài)[5],該指標(biāo)與免疫治療效果密切相關(guān),提示SCT在術(shù)前分期與預(yù)后評估中的應(yīng)用價值。SCT結(jié)合放射組學(xué)深度學(xué)習(xí)有效預(yù)測了肝細(xì)胞癌的組織學(xué)類型與預(yù)后[6]。SCT在肺部惡性腫瘤類型鑒別中的準(zhǔn)確率顯著提升,尤其是在鱗癌與腺癌的鑒別診斷方面[7]。SCT的碘定量技術(shù)在鑒別甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)(良性、惡性、囊性病變)方面具有良好的診斷準(zhǔn)確性[8],臨床實用性較高。在個體化治療方面,基于SCT多參數(shù)圖像的放射組學(xué)模型對非小細(xì)胞肺癌中PD-L1的表達(dá)狀態(tài)具有更高的預(yù)測性能[9],這項研究不僅體現(xiàn)了SCT在分子分型上的優(yōu)勢,也為個體化治療策略的制訂提供了支持。此外,SCT可在減少對比劑使用的同時保證診斷精度,從而降低患者風(fēng)險,適合需要個體化掃描方案的患者[10]。
盡管SCT在診斷精度和功能成像方面具有明顯優(yōu)勢,但因其設(shè)備和維護(hù)成本較高,且低劑量條件下圖像噪聲較難等原因,難以在臨床推廣使用。未來研究應(yīng)在降低成本和控制噪聲的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提升SCT的臨床應(yīng)用價值。
3" 本專題SCT研究概要
隨著SCT技術(shù)的發(fā)展,以及在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域研究的增多和臨床實踐的深入,其應(yīng)用范圍也在逐漸擴大。為進(jìn)一步提高廣大影像工作者、臨床醫(yī)師及研究人員對SCT的認(rèn)識,本刊特推出SCT臨床研究專題,以期提供SCT多維度研究結(jié)果,供廣大讀者參考。
專題共收錄7篇研究報道,涵蓋頭頸部鱗狀細(xì)胞癌、甲狀腺結(jié)節(jié)、肺癌、肝細(xì)胞癌、泌尿系CT造影、胰腺疾病和胃癌MSI病灶等多方面內(nèi)容,著重討論了SCT技術(shù)在無創(chuàng)、定量、精準(zhǔn)的影像學(xué)指標(biāo)構(gòu)建及其在不同臨床場景下的應(yīng)用價值。結(jié)果表明,多參數(shù)影像技術(shù)不僅能作為早期病理分型和分子生物標(biāo)志物預(yù)測的精確工具,還能在臨床治療決策中發(fā)揮重要作用。研究也進(jìn)一步探討了多模態(tài)影像技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的優(yōu)勢,以及如何優(yōu)化影像質(zhì)量和控制輻射劑量,以推動上述技術(shù)在臨床中的廣泛應(yīng)用和推廣。
本期刊載的各SCT研究結(jié)果雖在樣本量、技術(shù)平臺及參數(shù)選擇上存在一定差異,但均體現(xiàn)出以下共性趨勢:①多參數(shù)聯(lián)合應(yīng)用,單一影像指標(biāo)往往存在局限性,聯(lián)合應(yīng)用多項定量參數(shù)或與血清學(xué)指標(biāo)相結(jié)合,有助于提高診斷準(zhǔn)確性;②技術(shù)優(yōu)化與劑量控制,如CT泌尿系成像研究中,通過分段注射及低能級VMI重建,有效實現(xiàn)了圖像質(zhì)量與輻射劑量、對比劑用量的平衡[10];③無創(chuàng)精準(zhǔn)診斷,各項研究均致力于構(gòu)建無創(chuàng)、定量、可重復(fù)的影像學(xué)指標(biāo),為術(shù)前分型、預(yù)后評估和個體化治療提供依據(jù)。
綜上所述,本期SCT研究專題展示了多參數(shù)影像技術(shù)在疾病分型、病理預(yù)測及個體化治療中的應(yīng)用前景。SCT系列研究不僅為臨床診斷提供了新思路,也為未來多模態(tài)影像技術(shù)的應(yīng)用和推廣奠定了基礎(chǔ)。展望未來,SCT技術(shù)有望在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和綜合影像診斷中發(fā)揮更為重要的作用。
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(收稿日期" 2025-02-24)