能量CT是解决急诊难题的一把好手吗？

Dual-energy CT (DECT) is an effective tool for improving neuroimaging in the emergency room -- and making use of it can translate into a variety of benefits for patients, according to a recent presentation.

波士顿布里格姆妇女医院和哈佛医学院的主持人亚伦·索迪克森博士说，使用DECT进行急诊室脑成像的优势是多方面的（The advantages of using DECT for emergency room brain imaging are legion）。Sodickson在最近于圣地亚哥举行的国际计算机断层扫描学会（ISCT）会议上也发表了讲话。

他说：“DECT如何帮助我们更好地照顾我们的患者？通过更好地检测[和]定性[疾病]、简化读片、[更好]预测，以及缩短住院时间、降低成像使用的对比剂和辐射剂量。”。

Sodickson在ISCT 2022的演讲中列举了DECT可以改善急诊科患者护理的五个方面。

1.检测Detection：“DECT可以识别在常规CT成像上可能不可见或难以看到的疾病，”他说。

2.定性Characterization：（例如，区分碘渗漏和脑出血）。Sodickson说：“（这项技术）提供了传统衰减值之外的关于材料成分的额外信息，使得无需额外成像就可以进一步定性。”。

3.易于读片Ease of interpretation：“DECT可以通过减少读片时间或提高诊断信心，使诊断更容易，”他说。

4.预后Prognostication：Sodickson解释道：“能量CT可以提供预后信息，尤其是与活动性出血相关的信息。”。

5.减少住院时间、扫描次数和辐射剂量Reductions in length of stay, imaging use, and radiation dose：“DECT可以减少后续成像的需要，特别是在区分颅内钙化和潜在出血时，”他说。“这可以减少急诊科的住院时间、后续成像的使用以及相关的辐射剂量。”

Sodickson总结道：“除了提高我们的准确性外，DECT还提高了诊断信心。”。“[它有助于]消除不确定性……[和]诊断确定性带来真正的不同。”

能量CT是一种具有优化诊断和改善患者管理潜能的成像技术。在这篇文章中，作者回顾了各种能量CT应用，这些应用可以最佳地用于急诊放射学中的疑难问题的解决，特别是对非创伤性急诊患者的评估。

一、能量CT技术原理概述

通过高、低两种能量数据的采集和解析，能量CT可以识别、分离、定量不同的化学物质成分，这主要基于不同物质对不同能量X射线吸收的差异性。这些差异性被称为物质的双能量比或CT值比，其定义为低kVp条件下的衰减值（以Hounsfield单位[HU]）与高kVp条件下的衰减值之比。

后处理工具

1.物质分离图像

在物质分离图像中，最常见的是碘、尿酸和钙的物质特异性成像。彩色编码的“碘融合”图像具有叠加显示在具有更多解剖细节的图像（通常是VNC）上的碘密度分布的优点。尽管对于基于球管的能量CT平台，由于碘密度（单位：mg/mL）的测量需要使用专用的后处理软件包而不能在PACS系统中进行，但对于基于探测器的光谱CT平台，碘密度的测量可在PACS端通过SBI数据包实现，而无需使用后处理软件，从而可以轻松地将其纳入临床工作流程。钙的特异性成像可用于创建虚拟钙抑制（VNCa）图像，有助于显示骨髓水肿，并改善对骨髓病变（如溶骨性骨转移）的检测。

2.虚拟单能量图像

单能级图像的CT值反映的是特定单一能量水平下X线穿过组织后所产生的衰减值，目前临床上所应用的能量CT的单能量成像并不是在单色X线源条件下（实验室条件）获得的单能量成像，而是通过能量解析的方法重建获得相当于物体在单色X线源情况下的单能量成像，也称为虚拟单能量图像（Virtual monoenergetic images，VMI），是一系列结果，通过其keV值进行区分，旨在表示在特定单一能量下的CT值。目前，飞利浦光谱CT提供的单能级范围为40~200千电子伏特（Kilo-electron voltage, keV），与Alvarez和Macovski在1976年的论文中提出的单能量范围相同。

在低keV下，碘衰减会增加；在高keV下，碘信号减低，但同时金属伪影及线束硬化伪影将减少。

二、急诊神经放射学的临床应用

1.脑实质

头部CT图像质量取决于：（1）灰-白质对比度的最大化，（2）颅骨与脑组织之间的结构及分界清晰，（3）线束硬化伪影最小化。

VMI的最佳keV选择将随着扫描仪种类和重建算法而变化，但也可以根据病变类型和位置进行个性化设置以突出病变。据报道，在幕上脑实质中，成人的最佳图像质量为65keV，儿童为60-65keV。在后颅窝，线束硬化伪影可能会限制病变检测，更高keV成像（80–100 keV）已显示出一些益处，但必须与图像噪声和软组织对比度相平衡，以进行针对性的病变检测。

2.脑部病变

1）出血及其鉴别诊断

对于脑出血的检测，单能keV的选择取决于出血位置，已有研究表明灰质出血的最佳能级为120keV，而白质出血的最佳能级是40keV。通过物质识别与物质分离，出血可以可靠地与其他高密度物质（包括钙和碘对比剂等）准确鉴别。传统上，这种鉴别依赖于进一步的MR成像或者连续的CT跟踪扫描监测大小变化（从卫生经济学的角度来讲，这种方式既增加了直接医疗成本，同时又因错过最佳治疗决策时机和延长住院时间而增加了间接医疗成本）。能量CT通过使用碘密度图、VNC、VNCa等图像，第一时间明确出血病变，且具有更高的诊断准确性和诊断置信度，据报道，在小病变中，将钙或碘与出血区分的准确性可高达100%。

将碘或该与出血区分开来是能量CT在神经放射学中突出的临床优势之一，并且在评估再灌注治疗后的急性卒中患者中表现出重要的临床价值，因为：（1）机械取栓过程中使用的碘对比剂可在脑实质中停留24~48小时，与术后出血或出血转化的时间窗口刚好重叠；（2）VNC及碘密度图像能够安全可靠地区分碘对比剂和出血，这在决定是否引入或继续使用抗血小板药物或抗凝药物时至关重要；（3）避免了后续成像需求的同时并允许更及时地使用抗凝药物从而缩短了治疗周期，改善了患者预后；（4）在某些情况下，能量CT图像可显示常规CT发现不了的隐匿性血栓。

2）缺血

对于急性脑卒中，在tPA给药前，进行头部CT扫描主要是为了排除出血，同时也是为了评估早期缺血性改变，但早期缺血的CT改变可能是非常微细，不容易发现，而能量CT可通过低keV成像及Zeff、电子密度图等功能参数图像基于非增强扫描准确检测早期缺血灶。

3.胃肠道出血

通过碘物质分离技术，碘密度图可用于确定外渗部位内的碘含量，从而明确胃肠道的活动性出血点；VNC图像也可用于潜在地消除对非增强扫描的需要。

4.实质性器官损伤

1）检出

在腹部CT上检测腹部实质性器官中的良性和恶性病变需要最大化提升病变与背景器官实质之间的对比度。这对肝脏、胰腺和脾脏来说可能是一个特别大的挑战，因为CT薄层图像中的噪声的存在会使检测变得困难。因此，低keV（40-55keV）图像为放射科医生提供了腹部成像的强大工具，以改进病变检测。

2）定性

腹部器官的偶发性病变在增强CT上很常见。其中许多病变在一次CT扫描中是无法明确诊断的，需要进一步CT或MR成像进行随访。能量CT有可能在检出病变的同时进行性质判定，并消除对后续影像检查的需要。偶发性、不确定的肾上腺病变也是常见的诊断难题。多平台研究证实，如果VNC图像上的肾上腺病变测量值小于10 HU，则可以可靠地将其定性为良性腺瘤。然而，与TNC图像相比，VNC图像通常会略微高估CT衰减值，好处是可避免假阳性。因此，有一部分肾上腺肿块患者在VNC图像上的测量值大于10HU，随后在TNC或MR图像上显示为富含脂质的腺瘤。对于这类病变则可以考虑增加扫描计划以进一步明确诊断。

5.腹部成像中的器官灌注

首先是肠缺血；缺血性肠组织的CT表现或改变可能很轻微，但由于肠缺血的发病率和死亡率都很高，因此早期检测是至关重要的。碘密度图和40keV增加了缺血的显著性并提高了诊断准确性。在疑似肾盂肾炎的患者中，与常规图像相比，低keV改善了对发炎肾实质的检测。在疑似阑尾炎中，低keV图像提高了SNR和CNR，与传统图像相比，放射科医生更喜欢低keV的图像。

6.结石评估

1）尿路结石

可以快速确定结石成分，鉴别尿酸与非尿酸结石。

2）胆囊和胆道结石

许多胆结石在CT上是非钙化的，与周围胆汁密度相等，使得常规CT难以或不可能检测到。能量CT可以提高对非钙化胆结石的检测。研究表明，低和高keV（40和200keV）成像均可提高非钙化性胆结石的检出率。

三、总结

作者回顾了能量CT如何用于急诊放射学中一些临床难题的解决方法。能量CT的合理应用可以改善急性病变的检测，允许对偶发性病变和其他不确定异常发现进行定性，并优化诊治方案和降低医疗成本。随着能量CT扫描仪在急诊科的使用越来越多，放射科医生应该意识到这项技术的基本原理，以及它如何改善急诊患者的护理。

四、急诊应用要点

1.低keV下的虚拟单能量成像可以提高碘对比剂的显影效果，从而提高对比增强CT的图像质量，并改善对急性病变检测。

2.碘物质分离图像允许碘在成像中被分离，并可以直接测量和评估活体组织及病变的碘含量。

参考文献：

1. 5 ways dual-energy CT improves emergency room neuroimaging (auntminnie.com)

2. Wortman JR, Kunst M. Multi-Energy CT Applications: Problem-Solving in Emergency Radiology. Radiol Clin North Am. 2023 Jan;61(1):1-21. doi: 10.1016/j.rcl.2022.08.004. Epub 2022 Oct 19. PMID: 36336383.

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