能谱CT原理与临床
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• （2）能谱重建时间稍长。能谱扫描信息量大，是 常规扫描信息量的近5 倍，因此观察和后处理能谱 信息时需要的时间较长。
• （3）能谱扫描信息量大及工作站硬盘空间的限制， 数据存储需及时并有选择性。
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能谱CT的临床应用
• 1. 单能量成像：能谱成像能够获取40～140 keV 不同的X线能量的单能量图像，可以根据临床诊断 的不同需求进行选择最佳的单能量图像。
• 2.能谱曲线：可以获得组织的能谱曲线，有利于对 病变性质、同源性及差异性的判断。
• 3.物质分离与定量：利用不同物质对X线衰减的不 同，采用基物质配对的方法进行物质的分离，利用 分离后的基物质进行物质的定量分析，并使得分离 的基物质得到明确的显示。
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4.有效原子序数：对无机物精确分析的重要方法， 能谱成像能够直接的反映感兴趣区域内部无机物的 有效原子序数，进而对感兴趣区内的物质进行定性。 比如：矽肺患者吸入的二氧化硅，尿路结石患者体 内的钙酸盐结石。
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宝石能谱CT特点
• 探测器：采用全新材料（红宝石）的探测器，其突 出的特点是对X 线反应非常快，即将X 线转换为可 见光的速度是一般探测器材料的100 倍，余晖效应 （清空速度）快4 倍，确保两次高速数据采用之间 有足够的时间分辨率，互不影响。
• 球管：单一球管进行瞬时（＜0.5 ms 时间能量分 辨率）实现高低双能（80 kV和140 kV）切换，配 合宝石探测器，使得能谱CT 能够应用于临床。
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通过一次能谱扫描（80kV和140kV高低峰电压瞬时 切换）可以获得扫描部位常规的混合能量CT 图像 （kVp）、单能量CT 图像（ 40keV~140keV 的101 个）及物质分离的密度图像，生成新的基物质密度 图像：如水，钙，碘。
CT(x,y,z,E)=D(water)*μ(water,E)+D(iodine)* μ(iodine,E)
Baidu Nhomakorabea
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4
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5
物质分离
原理：把物质对X线的吸收假设为另外两个物质 （基物质对）对X线的组合。常用基物质对为水和 碘，也可以是其他任何两种物质。
CT(x,y,z,E)=D(water)*μ(water,E)+D(iodine)* μ(iodine,E)
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6
数学模型： n=aX+bY m=cX+dY 80keV和140keV所得两组数据可得X、Y的值。 已知X、Y的值，可以得特定kV条件下的n、m的值。
• 其独有的能谱栅成像技术能够做到真正的单能量成 像及能谱分析。
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11
作为一名放射科员工，我们在CT检查中最关心的是 什么？
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12
图像质量与辐射剂量
我们希望获得满意的图像质量的同时尽量降低辐射 剂量。
能谱CT的瞬时双能量采集与普通CT扫描相比，在获 得相同图像质量时辐射剂量是否会翻倍？
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13
日本东京女子医科大学关于宝石CT能谱成像与常规 CT的射线剂量和图像质量的对比的研究
方法：对照组使用120kV的常规CT进行扫描．第二 组采用能谱采集扫描模式(80 kV，140 kV瞬时切换) 进行扫描，两组扫描其它的参数完全一值，能谱成 像使用65 kV的单能量图像用于图像质量的评估。
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图1甲状腺右叶乳头状癌。图１A 平扫碘基图，测得结节内ICnod=0.05mg/ml 。 图１B 增强后动脉期碘基图，测得结节内Icnod=3.63mg/ml ；图２甲状腺左 叶结节性甲状腺肿。图２A 平扫碘基图，测得结节实性部分ICnod =0.4mg/ml 。 图２B 增强后动脉期碘基图，测得结节实性部分ICnod =2.44mg／ml 。甲状 腺内的碘是以甲状腺球蛋白的形式存储于甲状腺滤泡内，正常甲状腺滤泡结 构完整，在CT 上表现为高密度 。不同种类甲状腺病变导致其内滤泡数量不同 程度减少，使甲状腺内的碘含量也相应减少。
其二，设定怎样的毫安来获得满意的图像质量 并控制辐射剂量。检查的部位不同，患者的体格不 同都有不同的最佳扫描参数。方法：1，累计的经 验；2,使用常规CT扫描的自动毫安功能来推算。
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能谱CT如此多优点，又有哪些缺点
呢？
• （1）能谱扫描模式中，使用了140 kV 的电压，容 易导致球管过热，出于对球管的保护，能谱扫描不 适于不间断、长时间、大范围、小螺距扫描的进行。
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7
流程
探测器接收信号转换为数据空间数据
把数据空间中单位体素按某种基物质对进行分类
运算得出不同kV条件下X线在单位体素中的衰减数 据
数模转换得到单位像素CT值，形成图像
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8
宝石CT多能谱成像
宝石能谱CT 球管能瞬时（＜0.5 ms）实现高低双 能（80 kV 和140 kV）切换，球管几乎同时，同向 产生两种能量的X线，再由高效率探测器先后（瞬 时）采集两种能量X线所产生的数据（具有良好的 一致性），能够进行数据空间的吸收投影数据到物 质密度投影数据的转换，实现数据空间能谱解析。
能谱CT成像具有多参数。定量分析的全新成像模式 ，拥有更多的有用的信息。
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3
物理基础
（1）X 线通过物质的衰减能够客观反映X 线的能 量； （2）任何物质都有其特征的衰减曲线； （2）X 线经过物质后产生的光电效应、康普顿效 应和电子对效应共同决定了物质的衰减曲线； （3）物质的衰减曲线呈线性关系，可以选择任意 两种不同的物质对能谱CT图像进行物质分离。
能谱CT成像原理与临床应用初探
包建立
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1
什么是能谱CT
Multi-energy/spectral CT： 利用物质在不同X射 线能量下产生的不同的吸收来提供比常规CT更多的 影像信息的CT。
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2
哪些更多的信息
能谱CT成像不但能够获得物质密度及其分布图像， 还能获得不同keV水平的单能量图像。而且还能根 据所得到的能谱曲线计算出该病变或组织的有效原 子序数。由此可见，与常规的单参数CT图像相比，
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14
结果：
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16
讨论：
这个基础实验提示人们，在同一毫安秒的扫描条件 下能谱成像的图像质量同等于常规CT的120 kV的图 像质量,但剂量只有常规CT扫描的76.1％。
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对于能谱成像的辐射剂量，有二个方面值得探讨：
其一，因受80 kV和l40kV瞬时高速切换的物理 条件的限制能谱成像的扫描不易实现自动毫安功能。
• （3）能谱扫描信息量大及工作站硬盘空间的限制， 数据存储需及时并有选择性。
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能谱CT的临床应用
• 1. 单能量成像：能谱成像能够获取40～140 keV 不同的X线能量的单能量图像，可以根据临床诊断 的不同需求进行选择最佳的单能量图像。
• 2.能谱曲线：可以获得组织的能谱曲线，有利于对 病变性质、同源性及差异性的判断。
• 3.物质分离与定量：利用不同物质对X线衰减的不 同，采用基物质配对的方法进行物质的分离，利用 分离后的基物质进行物质的定量分析，并使得分离 的基物质得到明确的显示。
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4.有效原子序数：对无机物精确分析的重要方法， 能谱成像能够直接的反映感兴趣区域内部无机物的 有效原子序数，进而对感兴趣区内的物质进行定性。 比如：矽肺患者吸入的二氧化硅，尿路结石患者体 内的钙酸盐结石。
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宝石能谱CT特点
• 探测器：采用全新材料（红宝石）的探测器，其突 出的特点是对X 线反应非常快，即将X 线转换为可 见光的速度是一般探测器材料的100 倍，余晖效应 （清空速度）快4 倍，确保两次高速数据采用之间 有足够的时间分辨率，互不影响。
• 球管：单一球管进行瞬时（＜0.5 ms 时间能量分 辨率）实现高低双能（80 kV和140 kV）切换，配 合宝石探测器，使得能谱CT 能够应用于临床。
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通过一次能谱扫描（80kV和140kV高低峰电压瞬时 切换）可以获得扫描部位常规的混合能量CT 图像 （kVp）、单能量CT 图像（ 40keV~140keV 的101 个）及物质分离的密度图像，生成新的基物质密度 图像：如水，钙，碘。
CT(x,y,z,E)=D(water)*μ(water,E)+D(iodine)* μ(iodine,E)
Baidu Nhomakorabea
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物质分离
原理：把物质对X线的吸收假设为另外两个物质 （基物质对）对X线的组合。常用基物质对为水和 碘，也可以是其他任何两种物质。
CT(x,y,z,E)=D(water)*μ(water,E)+D(iodine)* μ(iodine,E)
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数学模型： n=aX+bY m=cX+dY 80keV和140keV所得两组数据可得X、Y的值。 已知X、Y的值，可以得特定kV条件下的n、m的值。
• 其独有的能谱栅成像技术能够做到真正的单能量成 像及能谱分析。
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作为一名放射科员工，我们在CT检查中最关心的是 什么？
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图像质量与辐射剂量
我们希望获得满意的图像质量的同时尽量降低辐射 剂量。
能谱CT的瞬时双能量采集与普通CT扫描相比，在获 得相同图像质量时辐射剂量是否会翻倍？
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日本东京女子医科大学关于宝石CT能谱成像与常规 CT的射线剂量和图像质量的对比的研究
方法：对照组使用120kV的常规CT进行扫描．第二 组采用能谱采集扫描模式(80 kV，140 kV瞬时切换) 进行扫描，两组扫描其它的参数完全一值，能谱成 像使用65 kV的单能量图像用于图像质量的评估。
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图1甲状腺右叶乳头状癌。图１A 平扫碘基图，测得结节内ICnod=0.05mg/ml 。 图１B 增强后动脉期碘基图，测得结节内Icnod=3.63mg/ml ；图２甲状腺左 叶结节性甲状腺肿。图２A 平扫碘基图，测得结节实性部分ICnod =0.4mg/ml 。 图２B 增强后动脉期碘基图，测得结节实性部分ICnod =2.44mg／ml 。甲状 腺内的碘是以甲状腺球蛋白的形式存储于甲状腺滤泡内，正常甲状腺滤泡结 构完整，在CT 上表现为高密度 。不同种类甲状腺病变导致其内滤泡数量不同 程度减少，使甲状腺内的碘含量也相应减少。
其二，设定怎样的毫安来获得满意的图像质量 并控制辐射剂量。检查的部位不同，患者的体格不 同都有不同的最佳扫描参数。方法：1，累计的经 验；2,使用常规CT扫描的自动毫安功能来推算。
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能谱CT如此多优点，又有哪些缺点
呢？
• （1）能谱扫描模式中，使用了140 kV 的电压，容 易导致球管过热，出于对球管的保护，能谱扫描不 适于不间断、长时间、大范围、小螺距扫描的进行。
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流程
探测器接收信号转换为数据空间数据
把数据空间中单位体素按某种基物质对进行分类
运算得出不同kV条件下X线在单位体素中的衰减数 据
数模转换得到单位像素CT值，形成图像
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宝石CT多能谱成像
宝石能谱CT 球管能瞬时（＜0.5 ms）实现高低双 能（80 kV 和140 kV）切换，球管几乎同时，同向 产生两种能量的X线，再由高效率探测器先后（瞬 时）采集两种能量X线所产生的数据（具有良好的 一致性），能够进行数据空间的吸收投影数据到物 质密度投影数据的转换，实现数据空间能谱解析。
能谱CT成像具有多参数。定量分析的全新成像模式 ，拥有更多的有用的信息。
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物理基础
（1）X 线通过物质的衰减能够客观反映X 线的能 量； （2）任何物质都有其特征的衰减曲线； （2）X 线经过物质后产生的光电效应、康普顿效 应和电子对效应共同决定了物质的衰减曲线； （3）物质的衰减曲线呈线性关系，可以选择任意 两种不同的物质对能谱CT图像进行物质分离。
能谱CT成像原理与临床应用初探
包建立
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1
什么是能谱CT
Multi-energy/spectral CT： 利用物质在不同X射 线能量下产生的不同的吸收来提供比常规CT更多的 影像信息的CT。
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哪些更多的信息
能谱CT成像不但能够获得物质密度及其分布图像， 还能获得不同keV水平的单能量图像。而且还能根 据所得到的能谱曲线计算出该病变或组织的有效原 子序数。由此可见，与常规的单参数CT图像相比，
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结果：
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讨论：
这个基础实验提示人们，在同一毫安秒的扫描条件 下能谱成像的图像质量同等于常规CT的120 kV的图 像质量,但剂量只有常规CT扫描的76.1％。
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对于能谱成像的辐射剂量，有二个方面值得探讨：
其一，因受80 kV和l40kV瞬时高速切换的物理 条件的限制能谱成像的扫描不易实现自动毫安功能。