双能量成像在双源CT中的原理及初步应用中的新进展.pdf

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双能量成像在双源CT中的原理及初步应用中的新进展顾海峰，郑玲，李林，周长圣综述，卢光明审校双能量成像，顾名思义即是在2种不同的能量下成像。其前身是双能量减影，双能量成像是在其基础上延伸和发展出来的。双能量减影的概念早在1925年即被提出，70年代才开始真正在临床上被研究和应用[¨。双能量减影最初只应用于普放领域，但随着数字减影血管造影(DSA)技术的出现双能量减影又表现出了其独特的优势。双能量成像真正开始应用于CT领域始于2005年西门子公司推出的拥有2套数据采集系统的CT机Definition即双源CT(dual—sourcetomography，DSCT)。DSCT标志着CT领域里的新革命，是迄今为止世界上较为先进的CT机，凝聚了普通一般CT机的精髓，实现了最高达83ms的时间分辨率，可对任何心率的患者在不行任何心率干预的情况下获得高质量的冠状动脉血管图像[2]。虽然冠状动脉成像是DSCT的最主要的用途也是西门子公司推出这台机器的最初目的，但其独特的设计理念使得真正意义上的双能量成像成为了可能。双能量成像在双源CT中的应用代表了双能量成像的最新进展也是目前研究的热点。1双能量成像的历史背景[3]传统的双能量成像技术按X线的成像方式可分为4个方面，即双能量成像在CR、DR、DSA中的应用以及双能量成像在CT中的应用。双能量成像在CR中的应用双能量成像在普放中应用分为单次曝光法和2次曝光法，在CR中采用前者。原理是在暗盒中1次叠放入2块IP板，中间放厚度约为1mm的铜板，1次曝光时2块IP板均可成像，但由于X线穿过第1个IP板及中间的铜板后能量会发生衰减，因而离球管近者将能得到1幅高能量X射线影像，离球管远者仅能获得1幅低能影像。然后，将获得的2幅图像或数据进行图像减影或数据分离，选择性去除骨或软组织的衰减信息，就能得出能够体现组织化学成分的组织特性图像一软组织像或骨影像。1．2双能量成像在DR中的应用主要采用2次曝光法，原理是对被检体用不同的能量进行2次摄片，然后再对获取数据进行处理后显像。此法要求DR设备的管电压能瞬间切换且对X线的细小差别有高度的分辨率转化能力。1．3双能量成像在DSA中的应用也是通过2次曝光法成像但与1．2又有不同。它不仅有2个更快的管电压切换来实现能量的减影以便分离软组织及骨的影像，更重要的是可利用碘剂与周围组织间的较大能量衰减差别的物理特性来保留碘剂去除软组织背景，实现将血管影像突出显现出来。1．4双能量成像在CT中的应用最早出现在1976年，由Alvarez和Macovski最早提出了双能X射线断层扫描的基本重建方法，通过解决非线性方程式重建物质原子序数及密度的分布[4]。其原理与CR中的原理类似，也是采用一次曝光2套探测器采集不同的X线能量实现能量分离。但由于早期CT设备空间分辨力低、管电压较低、CT值不稳定以及扫描时间长阻止了该技术的普遍应用。随着DSCT的出现使得一切难题都得到了解决，双能量成像才真正开始在CT领域里迅速发展起来。2双能量成像在DSCT中的实现原理放射学物理基础双能量成像能得以在DSCT中顺利实现，归根结底依赖于X线的放射物理学基础。X线本质是～种电磁波具有波粒二象性，组成X线的粒子统称为光子，光子自身不带电，当X射线摄入被照物体后，大部分从物质的原子间隙中穿过，小部分则被吸收和散射。另外，X线与物质主要有3种相互作用：即光电效应(又称光电吸收)、康普顿效应(又实用放射学杂志2009年8月第25卷第8期J(南京军区南京总医院医学影像科，江苏南京210002)中图分类号：R814．49：R814．42文章编号：1002—1671(2009J08—1210—04SOMATOMNewandPrincipleofDual--energyImagingwithDual--sourceCTInitialApplicationdoi：10．3969／j．issn．1002--1671．2009．08．040文献标识码：Acomputed作者简介：顾海峰(1982一)，男，山东省滕州人，学士，技师，主要从事双源CT技术工作。2．1PractRadiol，Aug．2009，V01．25，No．8ProgressinIts1．1收穑日期：2008—11—18
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中的实现就是利用了软组织、骨与塞旦丝盟堂盘查；!!!生!旦箜!!鲞箜!塑』里!!生垦型!竺!!垒!曼：!!!!!Y旦!：；!!堕旦：!称康普顿散射)以及电子对效应。X线与物质的相互子能量时以康普顿散射为主；不同物质中氢原子占优作用一般遵循以下规律：相同原子序数的物质与光子势时其光电吸收就比较弱，而碘原子含量占优势时其相互作用时在低光子能量时以光电吸收为主，在高光光电吸收就比较强(图1，2)r特点，将2种效应的信息进