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1、2022能量CT临床应用中国专家共识（全文）摘要能量CT成像技术开展迅速，近年来在临床的应用越来越成熟，在疾病的 诊断中发挥了重要作用。为推动能量CT在我国的规范化应用，中华医 学会放射学分会和中国医师协会放射医师分会组织专家参阅大量文献 并结合我国的临床实践，经反复讨论并达成以下共识，包括能量CT 成像原理、实现形式和技术特点，以及在血管、头颈、心胸、腹部及 骨骼肌肉成像等方面的临床应用。从1971年第一台CT诞生至今,CT技术开展日新月异，近10年来发 展方向已经从传统的扫描速度和排数（探测器宽度）向能量CT转变, 并逐步在临床开展应用。能量CT提供了传统CT无法提供的组织特征 性信息，在
2、临床实践中凸显了其优势和特色。中华医学会放射学分会 和中国医师协会放射医师分会组织全国多家单位、多位专家在复习大 量文献的基础上，结合国内同道在能量CT临床应用方面的丰富经验， 经反复讨论并达成以下共识，旨在加深对能量CT的认识，提升其临床 科研和应用水平，推动能量CT在临床的规范应用。一、能量CT的物理原理概述传统CT成像是多色谱（混合能量）X射线作用于物质后探测器读取投影 数据，计算物质对X射线的衰减系数，得到每个像素的CT值来成像，病 变的检测和定性基于组织的CT值或病变与背景的比照度差异。X射线照同时有效去骨，有助于临床急性颅内出血性病变的检测，如少量的硬膜下、硬膜外出血或脑挫裂伤血肿
3、和急性静脉血栓形成的识别。3.减少线束硬化 伪影:能量CT高能量段VMIs能够有效抑制线束硬化伪影，如在头颈CTA 中颅骨及锁骨下静脉比照剂浓聚所致的线束硬化伪影，但高能量段VMIs 同时会降低血管的组织比照度，因此需要在临床应用过程中根据实际情况 综合主客观评价指标，寻找最正确单能量图像。4.VNC代替常规平扫，减少 辐射剂量：在能量CTA检查中，可以通过使用VNC代替常规平扫，减少患者所接受的辐射剂量，如VNC用于检测急性主动脉综合征中的主动脉 夹层、壁内血肿，以及主动脉支架植入后的随访。VNC在主动脉腔内修补 术后的应用，并不会减少内漏的检出，而辐射剂量降低40%61%。同时 联合低能量
4、段VMIs及碘图，能够提高微小内漏的检出、小血管分支及内 漏的鉴别。专家建议：低能量段VMIs可以优化血管显示，双低（低 比照剂、低辐射）能量CTA扫描方案有待更多规范化标准及推广。高能量 段VMIs去伪影应用，在支架内管腔评估等方面有重要作用。不同临床应 用场景，需根据实际情况综合客观指标及主观评价，寻找最正确单能量水平。可用VNC代替常规平扫减少受检者辐射剂量。动静脉一期扫描成像具有 潜在临床应用价值。（二）头颈部CT成像应用1.VNC鉴别出血灶、碘对 比剂外渗：能量CT可以使用VNC代替常规平扫的诊断作用，且VNC联 合碘图等能够对卢页内出血和碘比照剂外渗进行有效的鉴别，如对动脉瘤合 并
5、蛛网膜下腔出血、动静脉畸形合并颅内出血等介入操作术后复查。2.去 金属硬化伪影：在头颈部成像中，高能量段VMIs可以有效减少牙科植入 物或填充物及颅内动脉瘤介入治疗后（支架或弹簧圈）在头颈部及周围的 金属伪影，改善此类情况下头颈部CT成像质量。此外，也有助于手术填 充物周围结构评估，如继发骨质破坏等。3.头颈部肿瘤术前评估优化：能 量CT低能量段VMIs可以提高头颈部肿瘤与正常组织的组织比照度，改 善肿瘤的可视化及其与正常软组织边界的识别，有助于肿瘤检出并确定其 范围，指导临床肿瘤分期，对肿瘤切除范围的手术决策、放疗靶区精准勾 画及放疗计划方案的制定具有重要的意义。低能量段VMIs图像结合碘图
6、 的碘浓度在定量判断肿瘤治疗后变化及有无复发等方面具有较高的灵敏 度和特异度。止匕外，高能量段VMIs有助于非骨化软骨（如甲状软骨）的 显示，可以用于头颈部肿瘤邻近软骨侵犯评估，同时碘图在识别软骨是否 受侵方面具有较高的特异度和临床可接受的灵敏度。4.甲状腺结节良恶性 鉴别及转移淋巴结识别：能量CT的定量参数，特别是碘浓度有助于区分 甲状腺良恶性结节，同时可以提高甲状旁腺腺瘤与淋巴结或正常甲状腺组 织的鉴别。能量CT在颈部淋巴结的良恶性鉴别方面具有潜在的临床应用 价值。有研究报道头颈部鳞状细胞癌转移性淋巴结的碘浓度值低于颈部正 常或炎性淋巴结。甲状腺癌转移性淋巴结碘浓度和能谱曲线斜率明显高于
7、颈部正常淋巴结。专家建议：能量CT低能量段VMIs结合碘图等多参数 成像，能提高头颈部图像质量，有助于早期病变的检出，对病变良恶性鉴 别有一定价值，并能优化肿瘤范围的识别，指导临床肿瘤分期，对手术决 动脉钙化积分：高钙化积分是冠心病患者发生不良心血管事件的危险因素。 能量CT可以直接利用增强数据重建出的VNC图像计算冠状动脉钙化积分, 防止常规钙化积分平扫，降低辐射剂量。2.冠状动脉CTA :能量CT低能 量段VMIs可以提高冠状动脉CTA的信噪比和比照噪声比,改善冠状动脉 CTA图像质量，在减少静脉内碘比照剂注射量的情况下，获得与常规注射 剂量相同甚至更优的图像质量。能量CT高能量段VMIs
8、可以有效减少锁 骨下静脉比照剂、胸骨金属线、冠状动脉旁路搭桥手术夹和支架引起的线 束硬化伪影、开花伪影（晕状伪影）和图像噪声，有助于改善严重钙化血 管壁的管腔显示，提高冠状动脉管腔狭窄程度评估的准确度；提高支架内 管腔的可视化，在一定程度上提高冠状动脉支架内管腔的评估效能。能量 CT可以提高冠状动脉钙化斑块定量分析的准确度，但对非钙化斑块中富 含纤维和脂质成分斑块的鉴别能力有限。3.心肌成像：能量CT心肌灌注 成像可以提高心肌缺血的检出率，提高不可逆与可逆心肌缺血的鉴别能力， 较常规CT有更高的准确度，对心肌灌注成像而言，能量CT心肌灌注成 像比SPECT有更好的本钱效益。使用能量CT碘图诊断
9、心肌延迟强化具有 较好的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值，可以反映心肌纤维化 能量CT计算的心肌细胞外容积分数（extracellular volume , ECV ）与 基于MRI计算的ECV有很好的相关性，在缺血性及非缺血性心肌病鉴别 诊断中有较高价值。能量CT可以量化原发性血色素沉着病和输血依赖性、 遗传性或获得性贫血（遗传性血红蛋白病、再生障碍性贫血等）疾病心肌 的铁沉积。专家建议：能量CT VNC钙化积分成像有较高准确度，有利于 减少患者辐射剂量。低能量段VMIs提高血管显示度，高能量段有利于支 架内管腔评估。能量冠状动脉CTA成像联合一站式心肌灌注成像，在 冠心病诊断与评估中
10、有一定的临床实用价值。（四）肺部成像应用1.肺结 节良恶性鉴别：能量CT多参数(例如能谱曲线斜率、碘浓度)有助于区 分良恶性肺结节，使用VNC代替常规平扫可以减少患者的辐射剂量。高 能量段VMIs可以减少胸部CT金属伪影或线束硬化伪影提高图像质量， 有研究报道使用100或140 keV单能量图像可以减少胸部CT增强扫描 中比照剂造成的线束硬化伪影，提高肺结节的检测。低能量段VMIs可以 提高肺门淋巴结的显示以及肺门淋巴结转移诊断的准确度。2.能量CT肺 灌注/通气成像：能量CT可用于肺栓塞的形态学和功能评估。单能量图像 联合碘图可以可视化反映栓子对肺实质血流灌注的影响，能量CT碘图所 显示的肺
11、灌注成像与核素平面显像和SPECT肺灌注显像有很好的一 致性。能量CT可以同步显示高分辨的肺解剖结构和功能影像，如可以一 站式评估慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease , COPD )患者肺实质损坏和肺灌注异常区域，指导临床对肺减容术患者的 术前及术后评估。此外，利用慑气作为比照剂吸入后进行能量CT成像， 可以用于评估COPD、支气管闭锁、哮喘、闭塞性细支气管炎、肺栓塞等 患者的通气功能。研究报道能量CT通气成像可以显示肺功能测试不能完 全评估的肺局部通气功能，当联合静脉注射比照剂行灌注成像时，可以显 示出肺栓塞中的通气/灌注不匹配区域。
12、3.肺肿瘤的肿瘤分化、病理分级、 转移及疗效评价：有研究报道能量CT多参数成像可以进一步区分肺肿瘤 的肿瘤分化、亚型、病理分级和分子亚型，例如在腺癌、神经内分泌肿瘤 和鳞状细胞癌之间碘浓度等定量参数存在显著差异。此外，碘浓度定量可 用于非小细胞肺癌的代谢活性和治疗反响的评价。专家建议：能量CT ”一 站式“肺灌注成像在肺栓塞及阻塞性肺疾病临床应用中有广阔前景。能量 CT的定量参数在肺部肿瘤鉴别及疗效监测中有一定临床实用价值。（五） 腹部实质性脏器应用L提高病灶检出，优化术前分期：能量CT可以提供 VMIs、碘图及原子序数图等多参数图像，低能量段VMIs能够提高异常强 化病灶与背景组织的强化比照
13、度，有利于小病灶及相对低比照度病灶的检 出，如小肝癌、胰腺癌及肝转移瘤等。碘图可以量化病灶强化程度，同时 碘图及融合彩图的使用，也可以提高病灶显示的比照度，增强小病灶的检 出率，如胰腺小神经内分泌肿瘤等。低能量段VMIs和碘图能够提高肿瘤 边界显示度、瘤周血管显示及肿瘤-血管组织比照度，可以辅助优化术前分 期及手术规划。同时，有文献报道门静脉期能量CT能谱曲线还可用于鉴 别肝癌及其他局灶性肝脏病变。2.肿瘤疗效评估：碘图能够量化组织及病 灶内碘浓度的动态变化，可以反映病灶灌注改变，可以为肿瘤疗效评价提 供新的量化指标，为制定治疗方案提供更多的依据。研究证实碘定量（碘 浓度）有助于区分射频消融后
14、周围组织良性反响性增生与剩余肿瘤、鉴别 瘤周血管癌栓与血栓。3.肝脏脂肪、铁定量：物质别离技术不仅可实现碘 物质的识别，也可对其他物质进行别离提取，如铁和脂肪。能量CT物质 别离技术，可以根据铁、肝组织和脂肪的不同衰减特性，通过虚拟物质图 分别进行肝脏铁和脂肪的定量。4.泌尿系统结石成分分析：能量CT基于 物质别离识别能够区分出尿酸盐结石和非尿酸盐结石，从而有助于指导临 床治疗，因为尿酸结石可以通过碱化尿液溶解，而含钙结石那么不能。此外， 能量CT图像基于有效原子序数、基物质图、能谱曲线、低keV单能量 CT值等定量参数，结合相应后处理软件，能够对泌尿系结石的成分进一 步区分，如一水/二水草酸
15、钙合物、羟基磷灰石、尿酸、胱氨酸、鸟粪石等。但需注意的是，能量CT对小结石（3 mm ）的定性能力仍有限。专家建 议：能量CT低能量段VMIs能够提高腹部实质性脏器隐匿性病灶的检出 率，提高肿瘤病灶及瘤周血管显示度，优化术前分期评估。碘定量成像在 腹部病灶诊断与鉴别诊断及肿瘤病灶疗效监测中有一定的价值。能量CT 在肝脏弥漫性疾病（如脂肪肝、铁沉积）诊断中有一定价值，但物质识别 及别离的技术仍需要进一步优化，提高定量准确度及精度。能量CT可以 有效区分单一成分的泌尿系统结石，但对于混合成分结石的鉴别能力有限。（六）腹部空腔脏器（胆道系统、胃肠道）应用1.优化胰胆管成像，提高 阴性结石检出：能量C
16、T低能量段VMIs能够提高实质与空腔管道组织对 比度，如胰胆管，可以优化胰胆管CT成像，结合多平面重组和曲面重组 技术，能够进一步提高胰胆管发育变异及疾病的诊断准确度。此外，非钙 化性结石在常规CT图像上的密度通常与周围胆汁类似，很难被检出。这 些结石主要含有胆固醇，其性质类似于脂肪，其CT值在低keV时降低,在高keV时升高，低能量段VMIs能够提高其检出率。此外，胆固醇结石较钙化结石具有更低的有效原子序数,能量CT原子序数图也可以作为其检出的手段。2.胃肠道肿瘤早期检出及分期：胃肠道等空腔脏器受检查准 备及检查技术限制，一直是CT成像及影像诊断的难点。能量CT借助碘 图等可很好地识别胃肠道
17、内容物，即使在检查前准备不充分时，尤其肠道 清洁不充分的情况下，能量CT也有助于内容物与新生物，如肠内粪便、 息肉和肿瘤的鉴别。低能量段VMIs通过提高组织比照度，可以提高胃肠 道微小局灶性肿瘤的检出率。同时肿瘤组织及胃肠道壁结构显示度的提高, 可以提高肿瘤T分期的准确度。止匕外，基于淋巴结碘定量、转移淋巴结与原发灶同源性，借助碘图、能谱曲线等工具，可以提高CT诊断转移性淋 巴结的灵敏度和特异度。3.胃肠道出血、缺血性疾病应用：能量CT增强扫描碘图和VNC的联合应用,可以鉴别肠内容物高密度物质（如药物或 食物）及溢出于肠腔的碘比照剂，提高胃肠道出血的检出，且不需要进行真正的CT平扫。真正的CT
18、平扫。此外，能量CT碘图可以提高肠壁缺血的早期检出，清晰显示无强化的缺血肠段，在急腹症诊断中有重要的临床意义。专家建议：能量CT多参数成像可优化胰胆管及胃肠道等腹部空腔脏器的成像质量，在胆系阴性结石、胃肠道肿瘤、胃肠道出血及缺血性疾病等诊断中有一定 价值。（七）骨骼肌肉成像应用1.去除内固定等体内置入装置金属伪影： 能量CT可以减少口腔、脊椎、盆腔、骸关节、肢体植入物等CT成像中 的金属伪影，多项研究说明使用高能量段VMIs （ 95-150 keV ）可以最大 限度地减少线束硬化伪影和开花伪影（晕状伪影）。金属植入物的大小、 形状、合金材料成分材质等均会引起不同严重程度的伪影，可以根据植入
19、物不同性质以调整扫描减少金属伪影的方法，最大限度地减少伪影和优化 CT的图像质量。2.痛风患者的尿酸盐识别与监测：能量CT可以识别尿酸 盐成分，早期识别关节、关节周围软组织、滑膜、韧带、肌腱等处的尿酸 盐结晶，早期诊断痛风及鉴别假性痛风。相关研究说明能量CT检测关节 和关节周围软组织中的尿酸盐结晶的灵敏度为90%、特异度为90%，特 别是对难以穿刺活检的关节、临床表现不典型的痛风，或是滑膜液偏振显 微镜下未检出尿酸盐结晶的患者具有较高的临床应用价值。能量CT使用 不同的后处理软件可以对单钠尿酸盐（monosodium urate , MSU ）进 行定量分析和监测，评估临床治疗后MSU的变化和
20、缓解情况，但仍需要 前瞻性多中心研究。能量CT目前也用于研究MSU沉积、骨质破坏等病 理生理学机制。3.骨髓水肿、骨髓病变的识别与监测：能量CT钙抑制图 可用于急诊或存在MRI禁忌证不能行MR检查的患者进行骨髓病变的评 估，可以识别骨髓挫伤（骨挫伤）和浸润，与MRI比拟，对骨髓病变的灵 敏度和阴性预测值较高。能量CT的钙抑制图可以提高细微和非移位性骨 折的检出。使用能量CT钙抑制图无法直接显示邻近骨皮质的骨髓病变， 因此有可能会遗漏软骨损伤继发的骨髓水肿。最近有研究报道当椎体的硬 化增加时，其假阴性率也会随之增加，因此使用能量CT检测骨髓水肿和 骨髓病变时需要了解钙抑制图的局限性。能量CT可评
21、估和提供骨矿物质 密度三维分布与双能X射线吸收测定法相比能更详细显示局部骨质情况。 研究显示能量CT可活体评估腰椎骨小梁，并用颜色编码显示椎体骨矿物 质的三维分布情况。4.骨转移的识别和鉴别：能量CT的物质别离技术获 得的钙抑制图结合后处理软件可以对骨皮质和骨小梁进行定义和彩色编 码，提高骨小梁处的软组织异常或缺损的转移灶识别，用于椎体骨转移与 许莫氏结节的鉴别。同时增强扫描中碘定量有助于骨转移灶的识别。能量 CT对不同类型肿瘤骨转移识别的灵敏度和特异度还需要进一步深入研究。 使用能量CT鉴别骨转移时还需要考虑正常变异、骨髓转化和非典型血管 瘤造成的假阳性。5.韧带、肌腱和椎间盘的显示：能量C
22、T可以区分出软 组织胶原结构的韧带和肌腱，改善CT对关节、韧带和肌腱的评估。目前 研究报道能量CT可以清晰显示前交叉韧带、后交叉韧带、骸骨韧带、腓 骨副韧带，但对胫骨副韧带、横韧带、胴斜韧带等显示欠佳，对于跟腱、 骸骨、拇长屈肌、趾浅深屈肌和趾长伸肌肌腱也有较好的显示度。能量CT 不仅可以显示韧带和肌腱，还可以用于韧带损伤评估。有研究报道能量CT 检测前交叉韧带撕裂的灵敏度和特异度分别为79%和100%。专家建议: 能量CT高能量段VMIs可以减少骨关节金属植入物所致的伪影，优化骨 关节术后复查及评估中的图像质量。能量CT痛风分析具有较高的准确度, 在痛风性骨关节病早期诊断、鉴别诊断及疗效评估
23、中有较高的应用价值。 能量CT钙抑制图可用于急诊或存在M RI禁忌证不能行M R检查的患者骨 髓病变的评估，有较高的灵敏度。能量CT可以用于韧带和肌腱的成像及 病变评估，但不能代替MRIO 六、小结与展望CT成像技术开展迅速，近10年来能量CT在临床的应用日趋成熟，能量 CT多参数成像提供了诸多传统CT无法提供的组织特征性信息，在疾病诊 断中发挥了重要作用。随着能量CT技术的快速开展和人工智能辅助一键 式快速后处理技术的研发和应用，将进一步实现CT能量扫描常规化、 PACS系统读取图像序列，从而解决目前临床实践中需要预设能量CT扫 描模式、较长时间的用户交互式后处理及CT图像数据量增加等局限性
24、， 有望最大限度地发挥能量CT的优势，应用于临床工作流程中。大数据时 代下丰富的图像及诊断信息，能够进一步促进CT影像组学及人工智能领 域的开展。此外，近年来光子计数CT不断成熟，逐步进入临床应用，已 经显示出其独到的特点和优势，代表着能量CT技术革命性的突破。随着 临床应用的不断深入，未来能量CT的应用必将有广阔的前景。射与物质发生作用主要包括光电效应和康普顿效应。光电效应很大程度上 取决于物质的原子序数，而康普顿效应更多与电子密度相关，即与物质的 密度相关。早在1973年，CT创造者Hounsfield就采用两种管电压进行 序列扫描的方式实现了能量成像，通过光子吸收的差异区分不同原子序数
25、的物质,如碘(Z=53 )和钙(Z=20 ),它们在传统CT图像上CT值相 似。能量CT即在两个或更多的能量下获取物质衰减信息，不同组织的能 量依赖性不同，可基于光子吸收的差异对不同组织进行鉴别和分类。在目 前的临床实践中，主要是通过在两种不同的能量水平上实现，因此多称为 双能量CT。由于不同厂商产品特色及能量扫描实现形式不尽相同，双能 量CT、能谱CT、光谱CT等命名及术语也较为多样。为了统一和规范， 本共识使用能量CT这一术语。二、能量CT技术原理尽管能量CT是单一的物理概念，但随着CT成像技术的不断开展，能量 CT成像的实现有多种技术与方法(表1 ,图16 ),主要包括单源序列 扫描双能
26、量技术、单源双光束能量CT、双源双能量CT、单源瞬时管电压 切换双能量CT、双层探测器光谱CT、光子计数CT等。能量CT成像的 实现需要有采集、能量解析及后处理3个局部组成的影像链。常用的X射 线能量解析方式有2种，即投影数据域解析和图像域解析。目前临床使用 的能量CT成像方式中，单源瞬时管电压切换双能量CT和双层探测器能 量CT是基于原始数据域的能量解析,而双源双能量CT是图像域解析。表1不同能量CT成像模式及特点能量CT能量数据 实现方式能证斛析 方式视野探测器 宽度（on）球管能址设置（kVp）L作流程 饮变单源序列扫描双能曼技术X射线源（球管）图像域无限制1680 和 140是单源双光
27、束能量CT探测器图像域无限制4120是单源瞬时管电压切换双能址CTX射线源（球管）投影数据域无限制8J680 和 140是双源双能量CTX射线源（球管）图像域受限于较小 探测器视野5.7680/140（第 1 代）；80/140Sn. IOO/l4OSn （第 2 代）；7（VI5OSn. 80/150Sn. 90/ 150So、l00/l50Sa（第 3 代）是双层探测器光谱CT探泅器投影数据域无限制4120 或 140否光子计数CT探测器投影数据域无限制5.76无限制否图16不同能量CT成像模式图。图1为单源瞬时管电压切换双能量CT ;图2为双源双能量CT ;图3为单源序列扫描双能量技术；
28、图4为单源双光束能量CT ;图5为双层探测器光谱CT ;图6为光子计数CT（一）基于X射线球管（源）的能量CT技术1.单源瞬时管电压切换双能 量CT:单源瞬时管电压切换双能量技术可在机架旋转期间实现同一 X射 线球管电压在80和140 kVp之间的快速切换（0.5 ms ）,并由同一个 探测器接收高低能量两套信息（图1）。该系统采用石榴石晶体结构的新 型闪烁晶体探测器（宝石探测器），与常规CT系统的标准材料，如硫氧 化铝为基础的闪烁晶体相比，其发光速度更快，光输出量更大。高低管电 压的X射线投影角度几乎相同，视野相同，管电压快速切换系统能够从两 个在时间和空间上紧密排列的不同能量数据集中获取数
29、据，并允许直接在 投影数据域空间进行双能量重建，这有利于减少线束硬化伪影并提高能量 分析的准确度。但管电压切换时需要时间和角度上的插值计算，空间分辨 力和时间分辨力有所损失，一定程度上影响数据分析的准确度及图像质量。 同一个球管在两种管电压之间快速切换，导致球管整体转速受限，使运动 器官如心脏的双能量CT采集有一定困难。新一代单源瞬时管电压切换双 能量CT系统球管管电压-管电流的同步匹配切换能力克服了既往管电压 切换时管电流不能调节的限制，同时采用由宝石闪烁晶体和高清探测器采 集系统组成的宝石高清探测器，加上深度学习重建算法的联合使用，均可 以在降低辐射剂量的同时保证优质的图像质量，具有较高的
30、潜在临床应用 价值。2.双源双能量CT :双源双能量CT技术采用两个相隔几乎垂直角度（90。和95）的X射线球管和2个相应的探测器，在同一个解剖层面上 同时发射不同管电压的X射线，在相对较小的空间配准误差下，分别由对 应的不同探测器同时采集上述高低能量数据（图2 ）。第2代和第3代双 源双能量CT系统在高能X射线球管前端安装了锡滤线板;厚度分别为0.4、 0.6 mm ）,能更好地纯化高低能量的X射线，有利于提高剂量效率，减 少线束硬化伪影。两个球管的管电压和管电流都可以独立调整，有利于辐 射剂量的调节。由于双源双能量CT系统高低能量两套数据不是纯粹的同 向数据，因此基于投影域的双能量算法不适
31、用，而是基于图像域重建。两 个球管在Z轴上等位，同时扫描时一个球管的X射线不可防止地在另一个 探测器内有所吸收，由此带来的交叉散射在一定程度上影响图像质量和信 噪比。此外，双能量CT评估受限于探测器的视野较小（第1代到第3代 双源CT分别为25、33、35 cm），体型较大受检者双能量CT扫描在临 床应用中受到一定限制。3.单源扫描能量CT: （1）单源序列扫描双能量 技术：利用两次不同管电压的快速（球管旋转时间0.27 ms ）连续扫描， 可以是容积扫描或螺旋扫描，得到两套独立的高低能量图像（图3）。由 于对硬件要求最低，是最早可以在任何CT上实现能量成像的方法。由于 序列扫描需要球管旋转两
32、圈，2次扫描的间隔时间较长，会造成呼吸和心 脏运动的配准失误，以及组织注射比照剂前后两次扫描间比照增强的变化。（2弹源双光束能量CT :单源双光束双能量CT技术采用别离滤波技术， 使得任何CT设备都可以升级为能量CT0在X射线管的输出端放置一个由 金和锡制成的过滤器，可以将120 kVp的射线束预先别离成高、低两种能 量的光子束（67.5和85.3 keV ）。高、低两种能量的光子被对应位置的 探测器沿Z轴方向（纵向）分别接收（图4 ）。这项技术可以与自动曝光 剂量调制技术和迭代重建技术联合使用。因为高能和低能数据是从不同的 解剖区域获得的，为了保证所有体素的数据采集，需要采用螺距小于0.5
33、的螺旋扫描模式。为了补偿过滤器带来的光谱衰减，需要更高的mAs来 保证光子通量，但在图像质量相当的条件下，能量扫描的辐射剂量和常规 CT扫描相当。由于每个体素点在不同的时间获得两种能量的数据，因此 该技术采集的时间配对不够理想，空间分辨力也受限于光子交叉散射、固 有低能光子干扰、光子束中心（有限的23 mm焦点）和边缘的不可分 辨光谱。（二）基于探测器的能量CT技术1.双层探测器光谱CT:双层探 测器光谱CT的基本结构和传统CT相似吏用一个X射线球管，但探测 器由空间上对等的上、下两层构成，上层采用稀有金属铉（Ytrrium ）为 基质的闪烁晶体，下层采用稀土陶瓷探测器，上层采集低能光子信息，
34、同 时允许高能光子穿透并在下层被吸收，两种光子能量信息分别通过侧置的 光电二极管传输出两套数据集用于能量分析。通过高、低能数据相加，可 以在每次扫描中获得常规CT图像数据（图5 ）。不同于上述几种能量CT 实现形式，即扫描前需事先预判是否需要进行能量扫描而选择特殊的能量 CT扫描参数，双层探测器技术的优势在于不改变常规工作流程，时间分 辨力高，不增加辐射剂量，无扫描视野限制，可以从任何常规CT扫描中 获得全息光谱图像（spectral-based imaging , SBI）数据包,SBI数据 包可以在后处理工作站中重建生成常规图像和能谱多参数图像，并可以进 行回顾性分析。双层探测器采集的高、
35、低能数据在投影数据域内时间和空 间上完全匹配的前提下进行解析，同时有效使用反相关噪声降噪技术，提 高了能量数据分析的准确性，有效降低光谱图像噪声并提高图像质量，主 要表达在虚拟单能量图像能量范围（40200 keV ）几乎平坦的、较低水 平的噪声曲线。但由于光谱数据集的能量别离受到固定探测器设计的限制, 只能在使用120或140 kVp峰值管电压下进行的扫描才能进行光谱分析。2.光子计数CT:基于半导体的光子计数探测器（碎化镉、碎化镉锌、硅、 碎化钱）可以直接将X射线转化成电信号，通过设定能量阈值，该阈值能 量以上的X射线光子以相同权重计数，从而产生检测器信号（图6 ）。不 同的能量阈值可以区
36、分不同能量的光子，光子计数CT可以同时提供两个 或多个能量阈值的CT数据，用于物质别离成像。在两个以上能量阈值的 情况下,k边缘成像可以应用于既往能量CT之外的材料分解，如碘和仇 等。光子计数CT对扫描参数使用及临床应用范围没有限制。不同能量水 平的CT数据，在相同的时空比对下，允许投影数据域内的能量解析。与 既往能量CT扫描设备相比的潜在优势包括比照噪声比增加、空间分辨率 更高（如150 pm ）、金属伪影少、物质分解能力更好及辐射剂量更低。 三、能量CT的辐射剂量及碘比照剂剂量优化能量CT采集两个或更多能量下的物质衰减信息，但实际上患者所接受的 辐射剂量并未成倍增长，且诸多辐射剂量研究说明
37、目前能量CT的辐射剂 量已减少到与传统CT相近，甚至低于传统CT的辐射剂量。基于X射线 球管（源）的能量CT技术通过高低管电压扫描时间分配、匹配管电流调 制技术、滤线板X射线纯化技术、自适应剂量屏蔽技术、迭代及机器学习 后处理重建技术等方式降低辐射剂量。基于探测器的能量CT技术不改变 常规工作流程，无需额外扫描，无辐射剂量增加，而基于半导体探测器的 光子计数CT的潜在优势包括较常规CT更低的辐射剂量。此外，能量CT 虚拟平扫（virtual noncontrast images , VNC ）影像能够满足大局部临 床诊断要求，采用VNC影像替代常规平扫，能够进一步减少患者所接受 的辐射剂量。但
38、目前能量CT还较难实现超低辐射剂量的检查。随着能量 水平的不断降低，能量CT低能量段（70 keV ）虚拟单能量图像（virtual monoenergetic images , VMIs ）越接近碘的 k 缘（33 keV ）,碘的衰 减不断提高，因此含碘组织的比照度明显提高，如血管和强化的病变组织。 研究显示，在保证相同图像质量的情况下，采用低能量段（70 keV ）VMIs 可减少增强CT检查使用的碘比照剂负荷。四、能量CT后处理与应用工具.常规诊断图像:能量CT临床使用过程中，常会生成一组类似于120 kVp常规混合能量的图像，用于常规诊断目的。基于不同的采集方式，获得方 式有所不同。
39、在双源双能量CT设备中，通过高、低能量图像的线性混合 获得。在单源瞬时管电压切换双能量CT设备中,70 keV的虚拟单能量图 像（即120 kVp-like图像）用于此目的。双层探测器光谱CT主要通过上、下两层探测器分别吸收生成的高、低能两组数据组合而获得常规混合能量 CT图像。2.VMIS :能量CT可以通过高、低能两套数据计算模拟出单一 keV能量X射线球管照射下生成的图像，即VMIs0基于不同的采集方式， 获得的数量有所不同，一般可包括40200 keV的单能量图像。70 keVVMIs与传统120 kVp混合能量图像类似，但伪影和噪声较低。低能量段（70 keV ） VMIs因为更靠近
40、碘k缘（33 keV ）而能够明显提高碘的CT值。高能量段（90 keV ） VMIs那么有利于消除硬化伪影。3.物质别离图像：（1） VNC是基于对碘物质的识别，从增强扫描图像中移除碘物质对CT值的贡献，从而得到无碘比照剂的图像，可以用于代替常规平扫图像以减少患者接受的辐射剂量。（2 ）碘图或称碘密度图、碘基图或无水碘 图，系各体素所含的碘浓度的分布图，可用于定量分析组织强化程度，除 使用黑白图像展示外，还可以使用碘融合彩色图以提升摄碘组织的可视化 程度。（3 ）钙抑制图是基于对钙物质的识别，对含钙组织进行去钙处理。 在病灶出血、钙化鉴别、骨髓水肿及骨转移瘤的CT诊断中有较高的临床 应用价值
41、。（4）尿酸图是基于对尿酸物质的识别，用于区分尿酸和非尿 酸结石，进行骨关节痛风石的检出与诊断。（5）其他：基于更多物质分 离与识别算法、更多的物质识别与量化，如钙基物质图、铁含量图、脂肪 图、毓图等在不同疾病的诊断中均有较高的临床应用价值。4.有效原子序 数图、电子云密度图：系各体素物质的有效原子序数、电子密度加权图像， 目前临床应用经验有限。五、能量CT临床应用（-）CTA应用1.提高碘比照剂CT值，优化CTA图像质量：能量CT低 能量段VMIs （ 70 keV ）明显提高碘的X射线衰减，可以提高CTA中血 管的强化程度，优化图像质量。有研究报道能量CT低能量图像（4065 keV与常规
42、120 kVp图像比拟血管比照噪声比和信噪比均有明显提高。 低能量段VMIs可以显示更多的细小分支血管，如下肢动脉、肺动脉、腹 腔血管远端分支，提高小血管病变（如肺栓塞）的显示及检出，并有利于 肿瘤或血管畸形等术前规划。传统CT静脉成像受扫描时间及患者血液循 环状态影响较大，延迟时间较短导致管腔充盈不佳，延迟时间过长导致管 腔显影浅淡，均影响静脉评估。低能量段VMIs能够提高静脉血管组织对 比度，提高静脉系统（如下腔静脉）成像质量，有利于提高静脉血栓检出， 同时优化外科手术规划。此外，在使用低keV虚拟单能量CTA时,可以 减少比照剂用量，尤其是对于肾功能不良的患者减少比照剂用量，到达相 同甚至优于常规CTA的图像质量。有文献报道可以通过使用低能量段 VMIs在一期扫描中，同时显示动静脉从而减少患者所接受的辐射剂量。1 .钙物质识别别离、自动去骨，改善血管的显示：头颈部CTA、下肢动脉 CTA图像质量易受邻近骨质影响，如颈部血管与颈椎、颅底骨距离较近, 能量CT通过钙物质识别、选择性体素抑制，能够优化头颈及下肢血管显 示降低CTA图像重建难度并提高钙化斑块严重时血管狭窄程度的评估。