能譜原理和臨床

1、關于能譜原理與臨床第一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月Multi-energy/spectral CT： 利用物質(zhì)在不同X射線能量下產(chǎn)生的不同的吸收來提供比常規(guī)CT更多的影像信息的CT。什么是能譜CT第二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月能譜CT成像不但能夠獲得物質(zhì)密度及其分布圖像，還能獲得不同keV水平的單能量圖像。而且還能根據(jù)所得到的能譜曲線計算出該病變或組織的有效原子序數(shù)。由此可見，與常規(guī)的單參數(shù)CT圖像相比，能譜CT成像具有多參數(shù)。定量分析的全新成像模式，擁有更多的有用的信息。哪些更多的信息第三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 （1）X 線通過物質(zhì)的衰減能夠客觀反

2、映X 線的能量； （2）任何物質(zhì)都有其特征的衰減曲線； （2）X 線經(jīng)過物質(zhì)后產(chǎn)生的光電效應、康普頓效應和電子對效應共同決定了物質(zhì)的衰減曲線； （3）物質(zhì)的衰減曲線呈線性關系，可以選擇任意兩種不同的物質(zhì)對能譜CT圖像進行物質(zhì)分離。物理基礎第四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月原理：把物質(zhì)對X線的吸收假設為另外兩個物質(zhì)（基物質(zhì)對）對X線的組合。常用基物質(zhì)對為水和碘，也可以是其他任何兩種物質(zhì)。CT(x,y,z,E)=D(water)*(water,E)+D(iodine)*(iodine,E)物質(zhì)分離第六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月數(shù)學

3、模型：n=aX+bYm=cX+dY80keV和140keV所得兩組數(shù)據(jù)可得X、Y的值。已知X、Y的值，可以得特定kV條件下的n、m的值。第七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月探測器接收信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)把數(shù)據(jù)空間中單位體素按某種基物質(zhì)對進行分類運算得出不同kV條件下X線在單位體素中的衰減數(shù)據(jù) 數(shù)模轉(zhuǎn)換得到單位像素CT值，形成圖像流程第八張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月寶石能譜CT 球管能瞬時（0.5 ms）實現(xiàn)高低雙能（80 kV 和140 kV）切換，球管幾乎同時，同向產(chǎn)生兩種能量的X線，再由高效率探測器先后（瞬時）采集兩種能量X線所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（具有良好的一致性），能夠進行

4、數(shù)據(jù)空間的吸收投影數(shù)據(jù)到物質(zhì)密度投影數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)空間能譜解析。寶石CT多能譜成像第九張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月通過一次能譜掃描（80kV和140kV高低峰電壓瞬時切換）可以獲得掃描部位常規(guī)的混合能量CT 圖像（kVp）、單能量CT 圖像（ 40keV140keV 的101 個）及物質(zhì)分離的密度圖像，生成新的基物質(zhì)密度圖像：如水，鈣，碘。CT(x,y,z,E)=D(water)*(water,E)+D(iodine)*(iodine,E)第十張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月探測器：采用全新材料（紅寶石）的探測器，其突出的特點是對X 線反應非常快，即將X 線轉(zhuǎn)換為可見

5、光的速度是一般探測器材料的100 倍，余暉效應（清空速度）快4 倍，確保兩次高速數(shù)據(jù)采用之間有足夠的時間分辨率，互不影響。球管：單一球管進行瞬時（0.5 ms 時間能量分辨率）實現(xiàn)高低雙能（80 kV和140 kV）切換，配合寶石探測器，使得能譜CT 能夠應用于臨床。其獨有的能譜柵成像技術能夠做到真正的單能量成像及能譜分析。寶石能譜CT特點第十一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月作為一名放射科員工，我們在CT檢查中最關心的是什么？第十二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月我們希望獲得滿意的圖像質(zhì)量的同時盡量降低輻射劑量。能譜CT的瞬時雙能量采集與普通CT掃描相比，在獲得相同圖像質(zhì)量時

6、輻射劑量是否會翻倍？圖像質(zhì)量與輻射劑量第十三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月方法：對照組使用120kV的常規(guī)CT進行掃描第二組采用能譜采集掃描模式(80 kV，140 kV瞬時切換)進行掃描，兩組掃描其它的參數(shù)完全一值，能譜成像使用65 kV的單能量圖像用于圖像質(zhì)量的評估。日本東京女子醫(yī)科大學關于寶石CT能譜成像與常規(guī)CT的射線劑量和圖像質(zhì)量的對比的研究第十四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月結果：第十五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第十六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月這個基礎實驗提示人們，在同一毫安秒的掃描條件下能譜成像的圖像質(zhì)量同等于常規(guī)CT的120 kV

7、的圖像質(zhì)量,但劑量只有常規(guī)CT掃描的76.1。討論：第十七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月對于能譜成像的輻射劑量，有二個方面值得探討： 其一，因受80 kV和l40kV瞬時高速切換的物理條件的限制能譜成像的掃描不易實現(xiàn)自動毫安功能。 其二，設定怎樣的毫安來獲得滿意的圖像質(zhì)量并控制輻射劑量。檢查的部位不同，患者的體格不同都有不同的最佳掃描參數(shù)。方法：1，累計的經(jīng)驗；2,使用常規(guī)CT掃描的自動毫安功能來推算。第十八張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）能譜掃描模式中，使用了140 kV 的電壓，容易導致球管過熱，出于對球管的保護，能譜掃描不適于不間斷、長時間、大范圍、小螺距掃描的進

8、行。（2）能譜重建時間稍長。能譜掃描信息量大，是常規(guī)掃描信息量的近5 倍，因此觀察和后處理能譜信息時需要的時間較長。（3）能譜掃描信息量大及工作站硬盤空間的限制，數(shù)據(jù)存儲需及時并有選擇性。能譜CT如此多優(yōu)點，又有哪些缺點呢？第十九張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 單能量成像：能譜成像能夠獲取40140 keV 不同的X線能量的單能量圖像，可以根據(jù)臨床診斷的不同需求進行選擇最佳的單能量圖像。2.能譜曲線：可以獲得組織的能譜曲線，有利于對病變性質(zhì)、同源性及差異性的判斷。3.物質(zhì)分離與定量：利用不同物質(zhì)對X線衰減的不同，采用基物質(zhì)配對的方法進行物質(zhì)的分離，利用分離后的基物質(zhì)進行物質(zhì)的定量

9、分析，并使得分離的基物質(zhì)得到明確的顯示。能譜CT的臨床應用第二十張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月4.有效原子序數(shù)：對無機物精確分析的重要方法，能譜成像能夠直接的反映感興趣區(qū)域內(nèi)部無機物的有效原子序數(shù)，進而對感興趣區(qū)內(nèi)的物質(zhì)進行定性。比如：矽肺患者吸入的二氧化硅，尿路結石患者體內(nèi)的鈣酸鹽結石。第二十一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖1甲狀腺右葉乳頭狀癌。圖A 平掃碘基圖，測得結節(jié)內(nèi)ICnod=0.05mg/ml 。圖B 增強后動脈期碘基圖，測得結節(jié)內(nèi)Icnod=3.63mg/ml ；圖甲狀腺左葉結節(jié)性甲狀腺腫。圖A 平掃碘基圖，測得結節(jié)實性部分ICnod =0.4mg/ml 。

10、圖B 增強后動脈期碘基圖，測得結節(jié)實性部分ICnod =2.44mgml 。甲狀腺內(nèi)的碘是以甲狀腺球蛋白的形式存儲于甲狀腺濾泡內(nèi)，正常甲狀腺濾泡結構完整，在CT 上表現(xiàn)為高密度 。不同種類甲狀腺病變導致其內(nèi)濾泡數(shù)量不同程度減少，使甲狀腺內(nèi)的碘含量也相應減少。第二十二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖1 典型層面的選取； 圖2 120 keV； 圖3 混合能量140 kVp； 圖4 70 keV第二十三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月能譜CT選擇最佳單能量圖能減少X線硬化偽影，包括金屬偽影、致密骨邊緣的硬化偽影、高密度對比劑的硬化偽影等。第二十四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022

11、年6月圖 A為定位像；圖B為混合能譜常規(guī)CT圖像；圖C為選擇性單能量圖像，金屬硬化偽影明顯消除，可以清晰顯示金屬釘、脛骨骨質(zhì)及周圍軟組織。圖1、2混合能常規(guī)CT圖；圖3、4選擇性單能量圖像。第二十五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月將不同成份腎結石（磷酸鈣結石、鳥糞石、草酸鈣結石、胱氨酸結石及尿素結石）放入新鮮豬腎臟中，能譜掃描，可以觀察出不同成份結石的能譜曲線各不相同。第二十七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖a 為keV 圖像。圖b 為keV 圖像，當肺動脈充盈欠佳時，調(diào)整單能量圖，提高CT 值，保證圖像質(zhì)量，利于診斷。能譜掃描