作者：郭承欣，广东医科大学；崔冰，医院医学影像科
CT技术的发展伴随着计算机技术的革新换代。多层螺旋CT基于其扫描时间短，高分辨率及多范围的使用价值广泛应用于临床，成为临床诊断必不可少的辅助工具。然而，随着临床需求的不断增加，多层螺旋CT对部分小病灶的检出、金属伪影的干扰以及部分密度相近物质的鉴别诊断存在一定局限性。
自年宝石能谱CT技术的成熟打破以往多层螺旋CT的瓶颈，凭借其多参数及多种定量分析的方法，可以更早期、更准确地发现容易被传统多层螺旋CT遗漏的小病灶，且在疾病性质的判断、相似密度病灶的鉴别方面为临床提供了更直接、更有效地帮助。Lv等用宝石能谱CT物质分离技术鉴别出肝癌与肝血管瘤；Kaza等、Ascenti等用物质分离技术中的碘基图鉴别出门静脉血栓和癌栓。不同成分的物质具有各自独特的能谱曲线，有研究表明，利用能谱曲线可将泌尿系不同成分的结石一一区别。
颅内急性的出血、不成熟的钙化灶，含碘造影剂的滞留等在常规多层螺旋CT上均可表现为高密度影，对于这类密度相似病灶的鉴别成为当前临床工作中的常见问题。能谱CT中物质分离、能谱曲线、有效原子序数等技术可对颅内高密度病灶的诊断及鉴别诊断提供有效帮助。
1.颅内常见的高密度病灶及采取能谱CT检查的优势
颅内病灶密度的高低是相对于脑实质密度而言，脑实质出血、钙化灶、含碘造影剂的滞留均可表现为密度相近的高密度影，而CT值常因各种因素导致测量不够准确。脑出血分为超急性期、急性期、亚急性期和慢性期，各期病理改变及影像表现不同。亚急性期与慢性期脑出血病灶密度一般较低，常规多层螺旋CT容易区分，超急性期与急性期脑出血在CT上多表现为边界较清晰的圆形、类圆形或不规则形高密度影，当此类病灶周围水肿不明显时，需要与钙化不充分的病变进行鉴别。因此，该文讨论的脑出血均指超急性期或急性期的脑出血。
急性脑出血由脑实质非外伤性的血管破裂引起，起病急骤，病情危急，病死率高。急性脑出血，尤其是小脑、脑干的出血常常危及生命。因此，快速明确诊断对于这种危急患者刻不容缓。虽然有研究表明急性期脑出血的CT值为60～80Hu，钙化的CT值常为90Hu以上。当病灶钙化较为充分时，其密度可达90Hu以上，相对易于与出血灶鉴别。但在临床工作中存在部分病灶为不充分的钙化灶，其密度与急性出血病灶的密度相近或相同，CT值测量也可以在50～90Hu波动，各种混合因素增加了临床对此类病灶的诊断及鉴别的难度。
钙化的来源可以为单纯生理性或病理性钙化，也可能为炎症、肿瘤性钙化，同样也有出血灶内混杂钙化灶的病例，脑实质内海绵状血管瘤合并出血便如此。在日常工作中，部分患者可出现颅内含碘造影剂残留的征象，单凭多层螺旋CT不易立刻做出判断。对这类相似的高密度病变，鉴别出其内所含的成分对整个疾病性质的分析、制订治疗方案以及预后评估有重要帮助。常规的磁共振成像序列由于血肿不同时期复杂的演变过程，导致其信号与钙化灶的信号相混淆。
即使已有文献报道磁共振T2测量对梯度回波T2加权成像、磁共振敏感性加权成像、磁共振扰相梯度双回波方法在鉴别颅内钙化与出血性病变中取得了有效价值，但不能完全准确定性为钙化病灶，毕竟钙化灶内氢质子含量少，钙化灶多数表现为无或多种多样复杂信号，磁共振成像对钙化灶的定性能力不如能谱CT敏感、准确。磁共振成像的适用人群也不及能谱CT广泛，如体内植入金属物、起搏器的患者、幽闭恐惧症患者是磁共振成像的相对禁忌证。而上述人群可无限制性地进行能谱CT检查。
运用能谱CT的物质分离技术、能谱曲线技术可以区分病灶成分是钙化、出血还是含碘造影剂，有效原子序数技术对鉴别诊断也能提供有效帮助。能谱CT的单能量成像技术不仅可以提高信噪比，使图像更清晰，还可以消除硬化伪影。采用合适的单能量可以避免低能量X线的影响，消除硬化射线干扰，从而最大限度地克服颅底伪影，以早期发现以往常被伪影掩盖的颅后窝小出血灶，此外还能显示出最佳单能量时的病灶，如肿瘤的早期检出等。能谱CT扫描时间较多层螺旋CT扫描时间更短、辐射剂量更低，更有利于临床诊断及患者安全。
2.能谱CT对颅内高密度病灶的综合分析
2.1物质分离技术对颅内高密度病灶的诊断及鉴别诊断
多层螺旋CT球管发射的是混合能量的X线，这种混合能量的X线容易产生硬化伪影，并且无法对相同密度的物质进行区分。能谱CT采用单个球管在0.5ms内可完成80KeV、KeV两种高低能量的瞬时切换，通过能谱CT宝石探测器的高转换效率使CT在一个旋转周期内可以收集到两组含有不同原始能量的数据，再将两组数据经过空间分析进而得出40～KeV的个单能级图像。
能谱CT对一种物质进行高低两种能量X线的瞬时切换扫描后可获得两组不同能量的吸收投影数据，吸收投影数据在数据空间转换为密度投影数据，从而完成基物质成像的重建。物质分离的过程即是感兴趣物质经过高低两组电压扫描的X线衰减图表达为两种物质的密度图。现实生活中所要研究的物质多为混合物质，无论钙化灶或出血灶均为含有其他物质的混合物，混合物成分不同，对X线形成的衰减效应即不同。
物理实验表明，任何组织或结构的衰减可以通过两种物质的组合产生相同的衰减效应来表达，由此能谱CT物质分离技术引入基物质对概念，即任何组织或结构的衰减通过相关函数转化为两种不同基物质的衰减，形成两种基物质密度图，图像中的每一个体素反映了相应物质的密度信息，因此可以利用基物质密度图对基物质进行定量分析。物质对应的选择可以为自然界任意两种物质，由于人体多数组织中都含有水、血液等成分，羟基磷灰石（hydroxyapatite，HAP）为人体骨骼组织中的主要无机组成成分，碘为常用对比剂，且基物质的配对选择常选用衰减差异较大的两种物质，因此医学上最常用的基物质对有水/碘、血/碘、HAP/水等。
近年来有大量研究应用到能谱物质分离技术，意味着能谱CT物质分离技术的成熟发展。徐越等用物质分离技术中的水/碘基物质配对在胆囊阴性结石的显示中取得明显效果；王旭等利用能谱CT物质分离技术中的尿酸/钙、水/钙两组基物质配对分离出了痛风石，并且通过尿酸基物质密度图对外周关节内痛风石含量进行了定量分析；窦勇等用能谱CT物质分离技术中的碘/HAP基物质对为冠状动脉造影评价冠状动脉斑块狭窄率提供了更有效的方法。该文旨在用物质分离技术鉴别颅内高密度病灶。
对于这类具有颅内高密度病灶的患者先通过能谱CT检查，随后进行图像后处理分析。有研究表明，血/碘基物质配对可以精确反映血液对X线对衰减。因此，可选用血（碘）密度图判断颅内高密度病灶是否为出血灶。若感兴趣区为出血灶，在血（碘）密度图上感兴趣区病灶内所有含血成分可得到特异性显示，相反，碘（血）密度图上不显示含血成分。王向阳曾用HAP/水基物质对猪离体骨内的HAP含量进行了测量，并证明其结果和真实值无明显差异。因此，可选取HAP（水）密度图判断颅内高密度病灶是否为含钙混合物，若感兴趣区病灶含钙，相应在HAP（水）密度图上感兴趣区病灶内所有含钙成分可得到特异性显示，水（HAP）密度图上不显示含钙成分。
周汝明等用碘/水基物质对感兴趣区肺内碘含量进行了定量分析。因此，选取碘（水）密度图鉴别颅内高密度病灶是否为含碘造影剂滞留。若感兴趣区病灶为含碘造影剂，在碘（水）密度图上感兴趣区病灶内所有含碘成分得到特异性显示，在水（碘）密度图上不显示含碘成分。由此可见，能谱CT物质分离技术对颅内高密度病灶内成分的分析简单又准确，并且可以运用相应的基物质密度图对感兴趣区域内不充分钙化灶、出血灶、含碘造影剂滞留量进行定量分析。
2.2能谱曲线技术对颅内高密度病灶的鉴别诊断
能谱曲线是物质或结构的衰减随X线能量变化的曲线，从能谱曲线上可以得到40～KeV每个能量点的平均CT值和标准差，能谱曲线反映了物质的能量衰减特性，每一种物质都有其独特的能谱曲线。有研究表明，被投射物体之间化学分子结构的差异决定了它们之间能谱曲线的差异。因此，能谱曲线可反映组织间的相关性，具有类似分子结构的物质可能具有类似的能谱曲线，而不同分子结构的物质能谱曲线相应不同。有研究发现，肝脏微小转移瘤与小肝脓肿具有不同的能谱曲线。
任小璐等运用能谱曲线对目标血管壁非钙化性斑块的性质进行了分析，利用能谱曲线的特征性区别出了斑块内的血栓样组织、脂质成分及纤维成分。以上研究均证实，能谱曲线可用于鉴别不同分子结构物质。实际操作过程中，对患者进行能谱CT扫描后得到相应原始图像，选择感兴趣区域内病灶进行能谱曲线后处理，可得出该区域内物质的特征性能谱曲线。钙化病灶中的主要成分钙或HAP、血液中的各种血细胞以及含碘造影剂的主要成分碘均具有不同的化学分子结构，因此它们之间的能谱曲线也不一致，利用能谱曲线的形态、斜率易于将三者鉴别。
2.3有效原子序数技术对颅内高密度病灶的诊断及鉴别
有效原子序数由化学元素的原子序数概念中引申而来，某元素的X线衰减与某化合物或者混合物的衰减相一致，则该元素的原子序数可看作是该混合物或化合物的有效原子序数。物理学家已证明，将某感兴趣物质进行能谱CT扫描，得出该物质的能谱曲线，再取单能量为70KeV和KeV时衰减系数的比值，与有效原子序数曲线的交点就是该物质的有效原子序数。能谱CT有效原子序数可以直接、精确地反映感兴趣病灶内不同无机物成分，进而分析病灶的性质。
具有不同主要无机物成分的物质通过能谱CT扫描及后处理后可获得不同的有效原子序数，临床常用于鉴别肉眼看起来密度相似、CT值相近的物质。有研究运用能谱CT有效原子序数鉴别出不同类型的泌尿系结石以及不同成分的胆囊结石。急性脑出血病灶、不充分钙化病灶、含碘造影剂密度相似，肉眼不易区分细微密度差别，CT值欠精确。
对这一类患者进行能谱CT扫描，在获得的原始图像上选择合适的感兴趣区病灶的范围，然后取得病灶在40～KeV单能量范围内的能谱曲线，取70KeV和KeV两点的衰减系数，计算出两点的衰减系数比值，再找出衰减系数比值与有效原子序数曲线的交点，即为该病灶内物质的有效原子序数。已知成分的纯物质的有效原子序数可以通过公式计算。将感兴趣物质通过能谱CT扫描后得出的有效原子序数与已知无机物的原子序数或已知成分纯物质的有效原子序数相对照，若两者的有效原子序数相接近或相同，提示两者所含无机物成分或所含纯物质相同。
如目标病灶的有效原子序数与钙元素的原子序数相接近或相同，提示目标病灶内含钙元素；同理，若病灶的有效原子序数与碘的原子序数相近或相同，则提示目标病灶内含碘元素。由此可见，能谱CT有效原子序数可分析感兴趣区域病灶内无机物成分，进一步为病灶性质的诊断提供帮助。除此之外，还可为不同病灶的鉴别诊断提供一定的帮助。
3.结语
多参数成像是能谱CT不同于常规CT的显著特征，能谱曲线技术可反映组之间的相关性；物质分离技术中的基物质密度图可反映被检组织内物质的含量等。能谱CT物质分离技术不仅可诊断及鉴别诊断急性脑出血灶、不充分钙化灶以及残留的含碘造影剂，还可以通过血基图、HAP基图、碘基图分别对感兴趣区域内出血灶、钙化灶、滞留的造影剂碘含量进行定量分析。能谱曲线技术的特异性对出血灶、钙化灶与含碘造影剂的诊断有鉴别作用。
有效原子序数技术可提示感兴趣区病灶内的主要无机物成分，这为病灶性质的判断提供了更准确的线索。当脑实质内出现混合性高密度病灶时，能谱CT可以依据其多参数及多种分析方法发挥其更独特作用，成为精准医学的重要基石。从年能谱CT技术的兴起至今，成像技术的不断发展、成熟，普通X线混合能量成像的先天不足使能谱CT更具有竞争力，被广泛应用临床、科研，相信能谱CT还能在临床其他未知领域发挥独特作用。
来源：郭承欣,崔冰.能谱CT鉴别颅内高密度病灶的研究进展[J].医学综述,(03):-.
转载自：医脉通
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