医学影像技术体系 · 第 4 卷 / 共 44 卷

头颈、胸腹、四肢血管与肝胆对比剂

本卷导读

覆盖头颈、主动脉、肺动脉、四肢与内脏血管的 CTA 技术,腹部与肝胆特异性对比剂增强,胸部感染与肋骨三维重建,并引入光子计数 CT 的早期临床证据。

知识结构

  1. 光子计数 CT 的早期临床证据
    • kV+140kV 双能量CT成像技术
    • 光子计数CT 在放射治疗领域的应用
  2. 肝胆特异性对比剂与腹部增强
    • 肝胆特异性对比剂增强扫描临床解析
    • 肝门静脉CTV扫描技术
  3. 头颈、主动脉与肺动脉 CTA
  4. 四肢血管、胸部与急症扫描
  5. 多癌筛查与能量成像展望

光子计数 CT 的早期临床证据

双能量CT能够区分不同的物质,其基本原理就是利用不同物质在高低管电压扫描下X 线衰减值(或者说CT值)的不同。使用飞利浦的星云工作搭载的Dual energy软件操作演示如下:

最近几年CT发展也是相当快的,从光谱CT开始,一切扫描皆能量,CT也从单参数成像逐渐过渡为多参数多功能CT。而光子计数CT(Photon-Counting CT, PCCT)又是不得不提的。

探讨医学成像前沿技术,分享医学影像学术成果,传授临床科研方法技能。Photon-Counting Computed Tomography

“在1972年的RSNA上,EMI公司展示了第一台CT机,随后RSNA也见证了CT持续发展”。如今,由于其速度快、解剖结构精确,CT已成为放射诊断的支柱。CT的范围逐渐从纯粹的形态学成像技术扩展到提供多功能参数成像。在2021年RSNA上,光子计数CT(Photon-counting Computed Tomography,PCCT)首次推出后并逐渐应用于临床实践中,其在空间分辨率、密度分辨率、图像质量方面的进步令人印象深刻,然而光子技术CT目前仍处于发展阶段,尚面临一些挑战,如技术成本、设备可用性和医学专家的接受度等。相信随着技术的成熟和研究的进展,光子计数CT有望成为医学影像领域的又一重要创新之一”。光子计数CT与传统CT的区别与优势。光子计数CT与现有CT最大的区别是,可以实现对单个X线光子进行检测,并分析得到其对应的能量范围。现有CT是通过一束X线(多个光子)穿过被照体,检测其衰减信息进行成像,反映的是平均衰减特征,这一过程中部分能量信息丢失,这种探测器技术也被称为能量整合探测器(Energy-Integrating Detectors, EIDs)。现有被广泛使用的双能量CT也是采用能量整合探测器,它是检测两束不同能量X线(双源技术、管电压快速切换技术),或是一束X线两个不同能量段(双层探测器技术)。与现有CT不同的是,光子计数CT可以实现单个X线光子检测,并对记录的脉冲信号进行分析,可以获知X线光子的能量范围,其检测灵敏度较EID有大幅提高,这种探测器称为光子计数探测器(Photon-Counting Detectors,PCDs)。为了实现单个光子检测的目的,光子计数CT的探测器材质、数据采集和重建算法等均与现有CT有很大的不同。

目前,在工业CT系统中最常用的是闪烁体探测器,X射线将能量沉积在闪烁体中的并转变为可见光后,由光电转换变为电信号,再经模拟/数字转换器转为数字信号,输入计算机处理。基于半导体的光子计数探测器,如碲化镉(CdTe)或碲化镉锌(CZT)直接将X射线转换成电信号。吸收的X射线产生电子-空穴对,在探测器顶部和底部的阴极和像素化阳极电极之间的强电场(电压~106 V/m)中分离。移动电子产生短电压脉冲,脉冲高度与X射线能量E近似成正比,一旦超过给定的能量阈值,就单独计算,因此实现对X射线能量的单光子检测[1]。闪烁体探测器对X射线的检测是两步转换,光子计数探测器对X射线的检测是一步转换。

PCD探测器检测到X线光子信号采集系统会形成一个脉冲信号,其高度与该光子的能量成正比。信号超过预设阈值水平会被计数。通过阈值的合理设置可以剔除电子噪声。通过将每个脉冲与几个阈值水平进行比较,可以判断该脉冲对应的光子所属的能量范围,从而将检测的光子对应到多个能量仓(Bin,Bin通常为2到8个)中。电子噪声被有效地从光子和/或脉冲计数中排除(尽管电子噪声仍然影响脉冲高度,从而影响测量的光子能量)。另一方面,EID测量并积分测量间隔期间沉积的总能量,包括电子噪声。这对应于信号曲线下的总面积,与PCD相比,其提供的详细信息较少。

光子计数CT在空间分辨率、密度分辨率、图像噪声和物质分离能力方面,均有其优势[2]。

在空间分辨率方面,PCCT较现有CT有大幅提升。CT可实现的空间分辨率主要取决于其探测器元件尺寸,当前系统接近1X1mm2。由于X射线束发散,成像的isocenter处可实现的近似分辨率是通过将探测器元件的尺寸除以几何放大系数(通常为1.5-2)获得的,从而获得接近0.5X0.5mm2的重建图像分辨率。EID的探测器元件尺寸在过去20年中没有发生显著变化。这是因为EID的探测器元件必须通过薄的、高反射率的隔膜彼此分开,以避免闪烁体中产生的二次光子之间的串扰。较小的探测器元件面积使得探测器越来越难以制造。由光学隔离隔片覆盖的检测器面积的总体增加导致辐射剂量效率降低。而PCD没有单独的闪烁体元件和隔片,因此可以使用更小的探测器元件来制造。

除了在空间分辨率的提升以外,在图像噪声方面,PCD可以通过最低阈值有效去除图像的电子噪声,提升图像质量。在密度分辨率方面,PCD中,每一个光子被单独计数,并进行区分对应到不同的能量仓中,这就可以使得将更大的权重分配给低能量的光子,从而图像的对比度。在物质分离方面的优势,PCD允许在多个能量仓(bin)进行信号采集,可以利用采用多bin模式采集,并进行多物质分解。

在现阶段,光子计数技术在技术层面也依然存在信号堆叠(pile up)和电荷共享(charge sharing)等问题的影响,应用层面也存在其重建速度较慢、数据存储负荷较大等问题,其对疾病诊疗的价值有待于进一步观察。

近十年来CT技术的第一项重大新技术就是光子计数CT。光子计数CT的三大优势:高空间分辨率、低剂量、能量。

2021年9月30日,历经接近20年的研发,世界上首款光子计数探测器CT(PCD-CT;NAEOTOM Alpha)获得FDA授权,这一天正好是人类历史上第一例头颅CT扫描五十年后的最后一天。FDA在文章中指出,这是近十年来CT技术的第一项重大新技术。

今年8月,国内厂家东软(NeuViz P10)和联影(uCT Ultima)的PCD-CT获批NMPA,加入商用PCD-CT设备行列。目前在全世界范围内,获得授权的全身光子计数CT设备包括来自西门子的NAEOTOM Alpha(2021.9, FDA;2023.10,NMPA)、NAEOTOM Alpha.Peak、NAEOTOM Alpha.Pro、NAEOTOM Alpha.Prime(2025.3,FDA)以及来自佳能的TSX-501R(2025.6,FDA)。

与传统能量积分探测器CT(EID-CT)相比,PCD-CT的成像原理有本质区别。EID采用间接转换的方法,穿过人体的光子被探测器接收后,首先转换成可见光,然后再经过光电转换形成电信号,再转换成数字信号。这些格栅的存在降低了探测器的几何剂量效率,因为其中吸收的X射线量子对测量信号没有贡献。

X射线探测器的对比示意图。左侧图展示了能量积分探测器,其采用间接转换方法。中间图描绘了一种光子计数探测器,该探测器使用高原子序数(Z)的直接转换半导体材料,如碲化镉,以提高探测效率。右侧图展示了使用低原子序数材料(如硅)和Edge-on技术的光子计数探测器。

PCD探测器的核心是由碲化镉(CdTe)、碲化镉锌(CZT)或硅(Si)制成的半导体层。穿过患者后,X射线在这一层被吸收,并产生电荷云,电荷云在探测器顶部阴极和底部像素化阳极之间的高电压(800-1000 V)产生的强电场中分离。电子移动到阳极并引起短电流脉冲。脉冲整形电路将电流脉冲转换为电压脉冲,其宽度为10-15 ns最大信号的一半。电压脉冲的幅度与吸收的能量成正比。当脉冲高度超过阈值时,以电子方式对脉冲进行计数。由于PCD是直接转换的方法,因此不需要防散射格栅,从而显著提高探测效率。

传统能量积分探测器(EID)与光子计数探测器(PCD)的比较。目前,PCCT的相关科研文章已经超过1000篇,相对于EID-CT,PCCT拥有巨大的临床潜力。

有限大小的像素间反射格栅会导致EID像素之间出现死区,从而导致几何剂量效率低下。由于PCD不会产生可见光,因此不需要像素间的格栅。可以使用非常小的探测器像素(例如等中心150 μm),而不会影响几何剂量效率。

肺和肌肉骨骼成像中的许多诊断任务依赖于CT扫描大身体区域同时显示小结构的能力。PCD-CT的空间分辨率的提高可能有助于肺和肌肉骨骼成像中的许多诊断任务。例如,PCD-CT由于其较高的空间分辨率,显示了与间质性肺疾病相关的详细和细微的成像结果。研究发现,在已知或疑似常见间质性肺炎的患者中,PCD-CT增加了阅片医生对主要成像结果的信心,如毛玻璃影、网状结构和马赛克征。PCD-CT还改善了远端支气管和支气管壁的可视化。

74岁男性,临床诊断为特发性非特异性间质性肺炎,采用临床常规方案在常规EID-CT(A)和PCD-CT(B)上进行扫描。

A、B 与常规CT相比,PCD-CT显示右胸膜下右下叶的精细网状结构(箭头,B),常规CT显示该区域的毛玻璃样阴影(箭头,A)。光子计数探测器比常规CT更清晰地显示牵引性支气管扩张(箭)。

PCD空间分辨率的提高要求使用更小的图像体素来充分表达提高的分辨率。在噪声和剂量水平与EID-CT相近的情况下,可以做到这一点。对于空间分辨率非常高的图像(例如各向同性分辨率为0.2-0.25 mm)来说,噪声会增加,因此需要采取迭代重建或深度学习去噪等措施来控制图像噪声。

一名74岁男性因多发性骨髓瘤接受全身低剂量CT骨骼检查时的轴向图像。EID-CT图像(左)和高空间分辨率PCD-CT图像(中)是使用相同的辐射剂量(4.2mGy)、层厚(2mm)、几乎相同的重建核(B62和B64)和矩阵大小(512)获得的。与其他匹配的EID-CT图像(左)相比,PCD-CT 2mm图像(中)的噪声低20%(白色圆形感兴趣区内为56 HU对45 HU)。这是PCD系统内在分辨率较高的结果。PCD-CT采用更薄(1mm)的层厚和1024×1024矩阵,提高了空间分辨率,但图像噪声与EID-CT图像相似。椎体病变(箭头)的轮廓更加清晰。与EID-CT相比,PCD-CT分辨率的提高可能不需要增加患者剂量就能达到相同的图像噪声水平。

在低剂量检查中,EID产生的电子噪声转化为重建图像中的条纹伪影和CT值不稳定性。电子噪声和相关噪声的存在限制了使用EID-CT系统进行低剂量检查(如肺癌筛查)时可以实现的剂量降低程度。通过能量阈值可以消除PCD中电子噪声的影响。

当最低能量阈值设置为高于低幅度电子噪声水平时,可以将真实的X射线计数与电子噪声分离,从而在较低的辐射剂量下减少伪影并提高CT值稳定性。

在低光子通量下,来自EID(a)和PCD(b)的拟人化肩部模型的图像。PCD图像具有比EID图像明显更少的水平条纹伪影和总体上更均匀的外观。线束硬化伪影(暗带)出现在两张图像中。显示W/L=900/40 HU。

低能量X射线(如<40-50 keV)携带重要的组织对比度信息,尤其是来自碘和骨骼的信息。然而,在这些较低的能量下,与在较高能量的X射线下相比,EID产生较低的信号值。不幸的是,高能光子几乎不携带组织对比度信息,但产生的信号最多。由于PCD对每个光子进行计数并将其分配到各个能量仓,因此所有光子的权重都是相等的,而与它们的能量无关。相对于EID,低能量光子对PCD的贡献更大,从而提高了图像对比度和对比度-噪声比。

67岁女性胰腺癌患者。与能量积分探测器CT(A、B)获取的轴位和冠状位2mm图像相比,PCD-CT(C、D)获取的轴位和冠状位1mm图像提供了钩状体内低密度肿瘤的更好可视化,因为PCD-CT能够突出碘对比度;同样在这些图像中,PCD-CT显示更薄层厚的能力也得到了证明,而不会显著增加图像噪声。较薄的层厚减少了小结构和病理的部分体积效应。

由于PCD-CT系统的每个探测器像素都配备有专用电子设备,用于根据X射线光子各自的能量对其进行计数和分类,因此在恒定的管电位下固有地获取多能量(光谱)数据。与基于双源或快速管电位切换的传统双能CT相比,这是一个基本优势,其中需要两个不同的球管光谱来捕获光谱CT数据。PCD-CT能够在单管电位下实现所有检查类型的高分辨率光谱采集。这允许常规生成虚拟单能图像、虚拟去钙或虚拟平扫图像以及碘图。

一位接受主动脉血管内修复术的患者的PCCT扫描。A/B 虚拟单色图像(VMI)无需对光谱数据集进行额外扫描即可生成单千电子伏特(keV)能级的虚拟光子图像。这有助于改善组织间的区分、增强组织的可视化或减少伪影。C 虚拟平扫(VNC)重建可以消除增强扫描中碘造影剂的信号,从而有可能使平扫扫描变得过时。D 碘图可用于测量灌注,但取决于其量化的准确性。E 可以融合VNC和碘图以获取更多信息。

一些PCD-CT应用对儿科患者特别有利。较高的空间分辨率和对比噪声比提高了较小患者解剖结构的可见性,同时提高了剂量效率,有利于进一步降低剂量。使用PCD-CT的高分辨率模式,辐射剂量可以减少20%-30%,而不牺牲图像质量。与某些常规EID CT系统中的使用类似,锡滤波器可用于塑造多色X射线管能谱,去除低能光子,使更多的光子通过患者,并促进平扫诊断任务的剂量大幅降低。PCD-CT的这些特点使其成为各种儿科方案的理想选择,但超低剂量胸部CT是需要从年轻时开始重复成像检查的患者的理想应用,例如患有慢性气道疾病(如囊性纤维化)的年轻患者。显示了一名6岁囊性纤维化患者的平扫超低剂量CT图像,该图像在类似于胸片的辐射剂量下进行。

在PCD-CT上扫描临床诊断为囊性纤维化的6岁女性(CT剂量指数:0.05mGy吸气[显示]和0.05mGy呼气)。PCD-CT显示右肺中叶圆柱形支气管扩张(箭头)。

PCD-CT的另一个临床益处是减少常像伪影,包括但不限于条纹、线束硬化、金属和钙化晕状伪影。对于大型患者的高衰减身体部位,由于光子饥饿和电子噪声,通常会观察到条纹和阴影伪影。由于PCD消除了电子噪声,这些伪影可以显著减少。对于具有多个能量仓的PCD,不同能量仓处的图像表示不同的衰减特性。与具有所有X射线光子的低能量箱图像和标准CT图像相比,PCD-CT中的高能量箱图像显示出更少的线束硬化伪影。可以通过使用外部锡滤波器将高能量仓图像与X射线束整形相结合,或者通过使用高能量VMI来实现金属伪影的减少。

开花伪影是由具有不同组织的体素中衰减值的部分容积平均引起的图像伪影,使得难以分辨小于体素的对象。由于CT系统的空间分辨率有限,钙化晕状伪影是心血管检查中常见的伪影。开花伪影是心血管成像中的一个重要挑战,尤其是在具有钙或支架的小血管(例如冠状动脉、远端动脉)中,因为放射科医生试图将这些结构与造影剂填充的管腔区分开。钙化斑块(以及金属支架)似乎大于其真实尺寸,导致对管腔狭窄的高估,这可能导致不适当的临床管理。PCD可以通过多种方式解决钙化的开花问题。随着空间分辨率的提高,可以通过减少体素大小和部分容积来改善钙化的晕状伪影,从而提高密集血管钙化患者狭窄评估的准确性。或者,也可以通过增加X射线能量降低体素的平均衰减来减少钙化晕状伪影,这可以在PCD-CT中利用高能VMI实现。可以使用材料分解算法从图像中分离钙化,该算法可以使用多能量信息创建,潜在地提供管腔狭窄的更精确估计。

74岁男性患者,患有已知的外周动脉疾病。A、B 外周动脉疾病患者的轴位重建在能量积分探测器CT上显示胫前动脉中有钙晕(箭头A)。与能量积分探测器CT重建(A)相比,同一患者在同一水平上的光子计数探测器CT重建显示出胫骨前动脉(箭头,B)中钙斑的可视化显著改善,因此可以更好地评估管腔直径。

PCD技术本身在结合探测器设计产生的多种技术进步方面具有很大的灵活性,以促进在广泛的诊断任务中提高图像质量(以及潜在的诊断性能),将最先进CT的许多优点扩展到更大的患者。不过我们也可以看到,PCCT目前还不普及,不过我们相信未来“每一台CT都是PCCT”的愿景一定会实现。

为了适应不同的诊断任务,这项技术需要放射科医生和物理学家合作选择最合适的重建卷积核、切片厚度、VMI和碘图以及其他材料分类算法和显示技术。需要跨多个机构进行进一步研究,以确定PCD-CT可提高放射科医生绩效和信心的诊断任务,并开发新的CT诊断任务,为健康中国做出贡献。

  1. 0T和1.5T磁共振扫描序列有哪些不同。磁共振图像的相对信噪比和绝对信噪比。K空间的数据是如何填充的?

MRI基本原理的难点突破--K空间。磁共振波谱基本原理、概念、技术及临床应用(讲座)。磁共振发展趋势--未来的磁共振会是什么样?

在癌症放射治疗中,放射治疗的精准性直接关系到疗效和患者生存质量。传统CT 虽为治疗计划提供了重要支持,但其在分辨率、伪影控制等方面的局限性,是精准放疗的瓶颈。近年来,光子计数CT(photon counting CT, PCCT)的出现,凭借其突破性的技术优势,正在重塑放射治疗的未来。

光子计数CT vs 传统CT:技术优势全面升级。传统CT使用能量积分探测器,成像原理是将入射X射线光子转换为可见光,随后通过光电二极管转化为电信号。每个投影的信号是通过积分该投影内所有检测到的光子获得。此类探测器的空间分辨率受限于使用反射隔板来最小化探测元件之间的串扰。

光子计数探测器在光子与半导体材料相互作用时产生 电子-空穴对。阳极吸引这对电荷中的电子,产生的电脉冲幅度与入射光子能量相对应。与受像素尺寸和光子时间积分限制空间分辨率的普通CT探测器不同,光子计数探测器可实现连续光子采样并对单个光子进行计数,从而实现了更高的空间分辨率和更优的图像质量。光子计数CT采用直接光子计数探测器,实现了多项技术飞跃:

超高分辨率:像素尺寸小至0.1-0.2毫米,可清晰显示微小肿瘤和精细解剖结构。

多能量成像:单次扫描即可获取多能谱数据,生成虚拟单能图像(VMI)、碘图等,精准区分组织成分。

辐射剂量更低:通过光子能量加权和噪声控制,剂量可降低30%-60%,尤其适合需多次扫描的患者。

金属伪影减少:有效抑制骨科植入物、牙科填充物等金属伪影,提升图像清晰度。

传统CT基于Hounsfield unit(HU)推算电子密度,进而计算辐射剂量。

对比剂干扰:增强扫描中的碘剂会显著提高HU值,但治疗时对比剂已代谢,导致剂量分布偏差。

金属伪影:骨科植入物、牙科填充物等引发“伪影黑洞”,扭曲周围组织密度信息,误差可达49.5%。

组织区分模糊:传统CT难以分辨密度相近的组织(如肿瘤与水肿),影响靶区勾画精度。

\1. 质子阻止本领比(SPR)计算:误差从5%降至0.7%。质子治疗依赖精准的SPR值,传统CT通过HU间接推算,误差高达5%。光子计数CT利用多能谱数据直接测量组织成分,将SPR误差压缩至0.7%-1.0%。例如,Hu等研究显示,光子计数CT结合虚拟单能图像(VMI)可将骨组织的剂量误差从49.5%降至16.4%,软组织误差从7.5%降至6.9%。

\2. 对比剂“零干扰”:虚拟去碘技术。光子计数CT可在一次增强扫描中生成虚拟去碘图像(VNC),消除碘剂对HU值的影响。现在临床做模拟,一般先扫一套没有对比剂CT做计划,再扫一套打了对比剂的CT仅用于勾画。有了VNC技术,可以无需扫描无对比剂的CT,减少了病人的影像剂量。

\3. 金属伪影削减:剂量计算“去黑洞化”。通过多能量阈值区分光子能量,有效抑制金属伪影。Stein等研究发现,光子计数CT对小血管支架的成像质量显著优于传统CT,伪影减少50%以上,确保植入物周围CT值及计算出的剂量分布的准确性。

儿童与敏感器官保护:光子计数CT可降低30%-60%的扫描剂量,对儿童、多次放疗患者尤其关键。

肿瘤与危及器官的精准分割:光子计数CT的高对比度分辨率使其在复杂解剖区域(如头颈部、脑部)的分割中表现卓越。例如,Karino等研究发现,63 KeV虚拟单能图像显著提升脑转移瘤的分割成功率。对于头颈部肿瘤、骨转移灶等传统CT的“盲区”,因光子计数CT的精准组织区分成为可能。

质子治疗中的剂量计算突破:质子治疗依赖准确的质子阻止本领比(SPR)估计。传统CT通过HU值间接推算SPR,误差较大。而光子计数CT的多能量数据可直接计算SPR,误差低至0.7%-1.0%,大幅提升剂量分布精度,减少健康组织损伤。

自适应放疗实时化:高分辨率图像支持实时追踪肿瘤变化,Hu等研究显示,光子计数CT结合CBCT,可将剂量计算误差从49.5%降至16.4%,显著提升治疗适应性。

内照射治疗(近距离放疗)放射性粒子精准定位:光子计数CT可清晰显示¹²⁵I粒子与周围组织的空间关系。Liu等研究表明,70 KeV 单能图像使粒子周围组织对比噪声比(CNR)提升40%,避免误伤关键结构。

放射组学(Radiomics):光子计数CT的多能量成像为放射组学提供海量定量特征,结合AI构建预测模型:区分存活肿瘤、坏死组织和纤维化区域。肿瘤异质性:Allphin等利用光子计数CT提取的纹理特征,区分高/低淋巴细胞浸润肿瘤,准确率达89%。治疗响应前移预测:Ge等结合光子计数CT光谱参数与临床数据,构建胃癌淋巴侵犯(LVI)预测模型,AUC达0.91,指导手术范围选择。早期疗效预警:光子计数CT可在治疗2-3周内发现微观响应:胰腺癌模型:Hu等通过光子计数CT追踪碘浓度变化,发现其与肿瘤微血管密度(MVD)显著相关(r=0.78),早于传统CT的形态学改变。直肠癌新辅助治疗:Al-Najami等证实,光子计数CT双能参数与术后病理缓解分级一致率超85%,避免无效治疗的持续。生存预后预测:Ter Maat等通过光子计数CT放射组学特征预测黑色素瘤免疫治疗响应,风险分层准确率提升40%。尽管光子计数CT优势显著,但其广泛应用仍面临挑战:

高昂成本:探测器材料(如碲化镉)和系统复杂度导致设备价格较高。

专用软件缺失:目前多数光子计数CT软件针对放射诊断设计,放疗专用的运动追踪、质控工具尚不完善。

临床验证不足:现有研究多聚焦诊断领域,放疗相关的随机对照试验亟待开展。

光子计数CT不仅是影像技术的革新,更是癌症治疗迈向个体化的重要一步。从提升肿瘤定位到优化剂量计算,光子计数CT为放射治疗带来了前所未有的精准性和安全性。随着技术成本的下探和临床研究的深入,光子计数CT有望成为放疗领域的“黄金标准”,为更多患者带来治愈希望。

参考文献:Shah KD, Zhou J, Roper J, et al. Photon-Counting CT in Cancer Radiotherapy: Technological Advances and Clinical Benefits. 2024

传统的CT是病人躺着扫描的,而已经有公司推出多体位或者立式CT,被检查者可以站着扫描。

第一次看到这种设备,还是感觉很好奇。患者不光可以像传统CT一样躺着扫,还可以站着扫,坐着扫。这也是其发布的第二款具有立位扫描功能的CT。

传统 CT 扫描时,由于受检者平躺导致身体器官受重力作用方向发生改变,某些疾病的真实表现可能被掩盖。立位 CT 是一种创新的CT检查设备,允许受检者在站立或坐位下完成扫描,从而观察人体在自然负重状态下的解剖结构和生理功能,尤其适用于评估与体位变化相关的疾病,如脊柱侧弯、关节退行性病变、器官脱垂等。

由于临床对负重观察的需要,很多模式的检查设备都做过相应的开发。目前使用最广泛的是DR,但缺陷是DR只是2维成像,且密度分辨率不佳。后来由于锥形束CT的出现,使得DR设备能够实现3D扫描,空间分辨率很高,但密度分辨率依旧不如扇形束的螺旋CT,且扫描时间长,目前主要用于骨骼、牙齿、乳腺的扫描。

直立式CT的概念早在20世纪70年代末就已出现,但一直未能实现。在2000年之前,扫描一个全身CT需要几分钟的时间,站立扫描很容易出现运动伪影,且辐射剂量比现在要大得多。到了2004年,64排CT的出现将全身扫描时间缩短到20秒以内。2010年迭代重建算法的出现更是大幅降低了辐射剂量。2007年出现了320排探测器的宽体CT,一次旋转可纵向覆盖16厘米,使用大范围的同一位置重复采集实现了4D成像,使得对吞咽、排尿和行走之类的动态观察成为可能。

Masahiro Jinzaki教授使用真人大小的纸板模型体验系统的大小(拍摄于 2015 年)。这款CT采用了320排的宽体探测器,拥有0.275秒/r的转速和最大100mm/s的机架垂直移动速度。虽然占地面积缩小了1/3,但要将近2吨的机架直立起来,这对承重有着更高的要求。团队在机架的两侧设置了两个立柱支架,它包含线性运动导轨和滚珠丝杠,使机架可以上下移动。同时为了保证在探测器与球管在高速、高精度的旋转时产生最小的振动量,减少运动伪影,并且保证精确水平定位,他们重新设计了高速运动控制机构、水平补偿机构和高刚性旋转部件结构。

在开发立位CT时,需要重点关注如何在扫描过程中保持受检者的姿势。即使人们自认为站直了,实际上也可能摇晃不已。如果扫描时间过长,图像就会出现伪影。这种情况在运动功能下降的老年患者身上尤其容易发生。为了稳定站立时的受检者,还需要增加一个背部支撑杆。它安装在地板和顶部之间。安装位置可以根据受检的身体尺寸或扫描条件进行调整。为了防止患者摔倒,还在身体周围加了一堵膝盖高的丙烯酸墙。

基于庆应义塾大学医院自2017年5月以来在临床上运行的立位CT 所积累的知识和临床需求,某医疗公司开发了Aquilion Rise多体位CT,2025年4月开始在日本进行发售。它不仅可以用传统的卧位姿势进行CT检查,还可以用立位或坐位进行检查。通过两张图片对比,最直观的感受就是机架的变化。探测器由之前的320排改为80排,原本双立柱支持结构也变为了单悬臂,使得占地面积更小,整个设备也更加的轻量化。

机架倾斜引导确保了患者和医务人员有足够的活动空间,提高了站立和坐姿检查时的检查效率。

具有红外防夹防撞监测,检测到障碍物自动停止,保证受检者安全。

使用摄像头自动定位,并使用 INSTINX 平台(AI自动化技术)的直观工作流,提供简单、快速的检查。

机架支持旋转是它最大的亮点,除了支持立位/坐位扫描,还可以切换为臥位扫描,极大地扩展了适用范围。

还有个比较有意思的,床板支持左右平移,方便将偏中心部位居中扫描,提供更多的创新空间。

这是一名63岁的女性,3个月来出现腰痛和右腿坐骨痛,并且在站立和行走状态下加重,无法连续行走超过100米。仰卧位矢状位和轴位CT显示L4、L5椎体间椎体滑脱,腰椎椎间孔狭窄,站立位则更明显。这种椎管间隙和椎间孔随体位的变化解释了她的间歇性跛行。

这是一名75岁的女性,25年前接受过全子宫切除术,主诉站立时生殖器肿胀,已持续5年,疑似盆底器官脱垂。常规仰卧位CT未见膀胱脱垂,立位CT可见膀胱脱垂。根据立位CT的发现,患者接受了经阴置入网片全盆底重建术,肿胀减轻。

这是一名68岁的男性,左腹股沟肿胀不适。常规仰卧位CT显示左侧腹股沟仅有脂肪组织疝出。立位CT则显示疝出物由小肠和脂肪组织组成。两种扫描方式得到的结果在疝口的大小上有相当大的差异。患者接受了腹股沟疝修补术后症状消失。

🔹直立CT的噪声特征、空间分辨率和CT值与传统仰卧CT相当,因此立位CT也可以作为定量评价工具。

🔹所有志愿者在整个扫描过程中主观上都能保持稳定;大多数人还反馈在立位CT检查过程中感到安全和舒适。

🔹立位CT的总检查时间明显短于仰卧CT,这与在DR操作时的感受是一样的,直立的投照摆位更迅速,并且无需更换床单,可以大幅提升流通量。由于人口老龄化以及运动时尚的兴起,立位CT的需求在不断增加,国内产商也开始陆续推出立位CT产品。但目前立位CT在细分领域只有5%左右的占比,可能有几个原因:

🔹应用场景有限,立位 CT 主要用于运动医学、脊柱侧弯、盆底疾病等特定领域,并且目前的替代检查方案也多。未来需拓展至呼吸疾病、血管疾病等更多场景以扩大市场需求。

🔹教育成本高,由于立位CT扫描时会导致部分脏器在重力方向改变的情况下与卧位有较大差别,因此可能需要制定新的检查规范、诊断标准或专家共识,尤其是需要进行值的测量时。

🔹立位扫描时虽然有防摔倒装置,但是在出现造影剂过敏或其他不适时,仍然无法排除患者跌倒风险,因此限制了检查的应用。

🔹机械设计复杂,研发成本高,价格高昂,扫描方式单一,若医院患者量规模较小,则较难保证盈利。

可以看出,在目前的经济形势下,各大厂商放弃硬件堆料的内卷,开始通过“软硬件协同降本 +供应链优化”的方式进行差异化竞争,慢慢从“参数营销”转向解决用户真实痛点,提升性价比来适配市场扩大渗透率,从而有希望提升非传统CT品类的市场占有率。

硬件性能过剩:螺旋扫描限制宽体探测器的发挥,而16cm 动态扫描临床需求不足。

缩减至 80 排探测器,匹配实际临床需求,避免硬件冗余;结合深度学习算法,以软件优化替代硬件堆料,降低辐射剂量并提升空间分辨率。

硬件精简使成本大幅下降,设备价格具备竞争力,更容易进行市场推广。

应用场景单一:仅支持立位扫描,无法满足多样化需求。

多体位扫描“可躺可立”一台设备替代多台,节省空间、维保、人力成本,容易受到小型医疗机构青睐。

肝胆特异性对比剂与腹部增强

磁共振基本序列及图像对比度(权重)。磁共振中的弛豫:纵向弛豫和横向弛豫及T1、T2值。相位对比血管成像技术原理及临床应用。MRI基本原理的难点突破--K空间。磁共振前列腺规范化扫描方案及临床应用讲座。心脏MRI扫描技术及高级临床应用。磁共振波谱基本原理、概念、技术及临床应用(讲座)。乳腺磁共振DCE如何科学地、精准地抓动态。钆塞酸二钠是如何具有“肝胆”特异性的呢?

通过在Gd-DTPA分子结构上添加脂溶性性乙氧基苯甲基(ethoxybenzyl, EOB)使得其具有肝细胞特异性,能够被功能正常的肝细胞摄取。

钆塞酸二钠Gd-EOB-DTPA为什么能够被肝细胞特异性摄取呢?

当Gd-EOB-DTPA通过静脉注射进入肝动脉进入毛细血管血窦之后。Gd-EOB-DTPA通过肝细胞膜血窦面上表达的有机阴离子转运多肽(OATP1B1和B3)被动转运至肝细胞内。这首先就体现了其肝细胞特异性摄取Gd-EOB-DTPA的特点。

在肝细胞微胆管面的多药抵抗相关蛋白2(MRP2)的介导下进入胆汁。这又是Gd-EOB-DTPA不同于其他细胞外对比剂的排泄通路。

在肝肾功能均正常的情况下,50%的EOB通过肝胆系统排泄,另外50%经肾脏排泄。当肝脏发生不同的病变时,部分肝细胞遭破坏、肝细胞的正常功能受损,肝实质吸收和排泄入胆总管对比剂Gd-EOB-DTPA的量会发生变化,从而引起MR信号强度的改变,以此来反映肝功能的改变。

普通的细胞外对比剂(ECCM)则没有这种特异性,当对比剂通过静脉注射进入血管以后,会逐渐扩散到细胞外间隙。

对比剂的增强效果取决于对比剂的浓度、剂量及弛豫率,那么同样作为肝胆特异性对比剂的Gd-EOB-DTPA也是一样的道理。

是不是钆塞酸二钠的弛豫率比钆喷酸葡胺(商品名:马根维显®)和钆布醇(商品名:加乐显®)低呢?

实际上钆塞酸二钠的弛豫率是目前上市的对比剂中最高的。其r1在1.5T的MRI中是6.9,在3.0T的MRI中是6.2。这样说可能大家觉得不直观,钆喷酸葡胺的弛豫率r1在1.5T是4.1,在3.0T是3.7;钆布醇的弛豫率r1在1.5T是5.2,在3.0T则是5.0。Gd-EOB-DTPA的弛豫率是非常高的。为什么感觉其动脉期主动脉的亮度反而没有使用钆喷酸葡胺高呢?

弛豫率是有单位的,单位为(L/mmol.s)。

这是因为对比剂的增强效果除了弛豫率,还要考虑对比剂的剂量和浓度。

先看浓度,目前市面上大部分对比剂的浓度是0.5mol/L或者0.5mmol/mL。可以把mol/L每升多少mol浓度简写为M。大部分对比剂的浓度是0.5M。

而有两种对比剂浓度例外。其一是高浓度对比剂钆布醇,其浓度为1mol/L或者1mmol/mL,也就是1.0M。

另外一个则是钆塞酸二钠,其浓度为0.25mol/L或者0.25mmol/mL,也就是0.25M。

注意这里的浓度是指含钆的量,比如同样是10mL,总剂量相同,但是0.5M的对比剂含钆量是0.25M对比剂的两倍。

也就是Gd-EOB-DTPA在相同总剂量情况下,其含钆量是常规对比剂的1/2,是钆布醇的1/4。

剂量也就是规定对比剂的正常用量。大部分对比剂的用量是0.1mmol/kg。而Gd-EOB-DTPA的用量则是0.025mmol/kg。

Gd-EOB-DTPA的用量仅仅为其他胞外对比剂的1/4。而其钆含量也只为其他胞外对比剂(不考虑钆布醇)的1/2。

这里大家对于mmol的量不直观,可以划算为mL/kg,也就是体重剂量。方法很简单,就是剂量除以浓度。比如,对于马根维显,0.1mmol/kg÷0.5mmol/mL=0.2mL/kg。如果是一个70kg体重的正常成人,则用量是70kg×0.2mL/kg=14mL(差不多是一支的用量,一支15mL)。

对于钆塞酸二钠,0.025mmol/kg÷0.25mmol/mL=0.1mL/kg。对于一个70kg体重的正常成人,用量为70kg×0.1mL/kg=7mL。

也就是同一个人,相同体重下,使用Gd-EOB-DTPA的含钆量为使用其他胞外对比剂(除钆布醇)的1/4(用量一半,浓度一半)。

虽然Gd-EOB-DTPA的弛豫率高,但是其同样体重人群用量中含钆量只有其他对比剂的1/4,因此可能在动脉期腹主动脉的强化程度不如其它对比剂。

和传统的对比剂不同,使用Gd-EOB-DTPA进行肝脏动态增强(后面简写为EOB-MRI),由于其肝胆特异性,动态增强的扫描期相不同。

EOB-MRI增加后,除了和其他胞外对比剂(ECCM)一样具有肝脏的动态期(动脉期、门静脉期),还具有移行期(Transitional phase, TP)和肝胆特异期(Hepatobiliary phase, HBP)。

首先是打药后25分钟,区别与传统胞外对比剂(ECCM),传统ECCM打药后25分钟,对比剂从血管进入细胞外间隙,对比剂在细胞外间隙分布达到一个动态平衡,此时是平衡期。

而EOB-MRI,打药后2~5分钟的时间,对比剂一方面从血管进入细胞外间隙;另一方面正常功能的肝细胞会特异性的吸收50%的对比剂。此时肝脏的强化是由细胞内和细胞外间隙对比剂作用共同产生的。这个时期称为移行期,移行的意思是对比剂逐渐由细胞外间隙进入肝细胞。

移行期最大的特点是,肝脏实质和肝内血管信号一致,整个肝脏呈白色强化,对比度差。

为典型的移行期,此时可以看到肝脏内实质和血管信号一致,无法区分。

注射Gd-EOB-DTPA之后10~20分钟,逐渐开始进入肝胆特异期,这也是非常重要的一个时期。对比剂经由胆管系统排泄,此时肝脏实质信号高于肝血管,胆道系统也逐渐开始强化。

是打药后15分钟扫描得到的肝胆特异性图像,可以看出肝脏信号增强,因为正常肝细胞吸收了对比剂;并且胆道系统也开始显影,说明部分对比剂开始通过胆道系统排泄。

肝胆特异期(Hepatobiliary phase, HBP)又被很多文章和书籍简写为肝胆期。随着时间延迟,对比剂逐渐从胆道系统排泄(50%通过肾脏排泄),胆道系统也逐渐增强。

是扫描了多个不同时间的肝胆特异期,从左到右延迟时间依次为17分钟、22分钟、26分钟及31分钟。可以发现随着时间延迟,胆囊逐渐填充。

由于EOB-MRI的肝胆特异期,还可以利用其特点进行排泌性的MRC成像。在肝胆特异期采用3D的T1WI进行胆道系统显影,其和利用重T2权重进行MRCP原理有所不同。

这种排泌性的胆管系统成像(SMRC)主要应用于先天性胆管囊肿的评估、检测胆漏、胆肠吻合术的评估及显示肝移植术后胆道并发症。

肝胆特异期由于对扫描时间要求不高,没有动态抓时间的要求,因此可以采用各项同性进行扫描,这样重建任意方位方便,也便于临床外科对于肝功能、正常肝脏储备体积的评估。

常规的肝脏动态增强扫描,基本上大部分已经都采用这种方案。

而进行EOB-MRI扫描,由于有特殊的动态期相,比如移行期和肝胆特异期。因此打药后,要等待充分的时间,使得对比剂被肝细胞吸收及通过胆管排泄。

这个等候时间,也不可能白白等候浪费。因此通过优化扫描序列的顺序,对EOB-MRI采用不同于传统肝脏增强扫描的方案设计。

其中,通过把横轴位T2WI脂肪抑制序列和横轴位DWI扫描序列插入到打药后(动态期完成后和肝胆期前),优化序列,使得等候肝胆特异期的时间没有白白浪费掉。

这样做的一个基础理论是,打药后,对于T2加权像的图像信号影响不大,对于DWI(非肾脏)的高B值信号影响不大。

虽然EOB-MRI动态增强很多医院也在做,但是图像质量的提高是大家最关心的。

EOB-MRI动态增强动脉期图像质量不佳,原因大部分是因为屏气不好。

如何解决这个问题呢?实际上很多文献及国内共识也出了一些方法,采用这些方法可以尽量提高动脉期图像质量,避免出现动脉期屏气不佳。不是说用了这些方法,就能100%保证动脉期图像完全没有伪影。因为普通的对比剂,病人也存在动脉期屏气不佳或者病人不配合的情况。

对策一:做好呼吸训练,改进对患者屏气方式的训练。注射Gd-EOB-DTPA前,让患者按指令深呼吸4次,然后注射对比剂,进行屏气,这样可能能够提高动脉期屏气成功率。

一般肝脏增强扫描,普通对比剂增强采用2mL/s的注射速率。而Gd-EOB-DTPA则推荐使用1mL/s的注射速率。

发表于European Journal of Radiology上的研究比较了三种注射方法(稀释后3mL/s、非稀释3mL/s、非稀释1mL/s),使用非稀释1mL/s可获得最好的图像质量。

使用缓慢的1mL/s注射流率有利于保证动脉期强化效果(团注时间窗更长,数据采集期间对比剂浓度更为一致。

使用压力稳定的活塞式高压注射器,能够保证注射速率稳定,保证团注效果,使得患者屏气更容易。

天下武功,唯快不破,扫描时间越短,运动伪影对图像影响越小。

对策四:采用多动脉期扫描,提高动脉期图像的成功率。

德国图宾根大学的研究表明,采用多动脉期扫描,81%的病人动脉期图像质量明显提高。实际上多动脉期的意义在于,即使有一个动脉期图像不好,还有另外几个可能可以满足诊断。

对策五:新序列的进展:自由呼吸动态增强扫描序列。

目前已经有几个厂家有了初步的自由呼吸动态增强扫描序列,但是稳定性还欠缺。期待未来有了更成熟的自由呼吸动态扫描解决方案,那么以后扫描肝脏,患者也不用屏气了。这是最终极的解决方案。

2020年发表在欧放上的一篇文章,采用经利用卷积网络减少运动伪影(motion artifact reduction with convolutional network, MARC)滤波后,EOB-MRI增强动脉期运动伪影和病灶显著性均有明显改善。

除了动脉期图像质量的提高,肝胆期图像也是大家关心的一个问题。

有部分病例,肝胆期扫描,肝脏强化减弱,胆道系统迟迟没有对比。这部分统称为肝胆期强化减弱。其常见原因有:肝功能受损、肝脏血流量分流减少、严重的肝脏脂肪变性、铁过载。

针对这些,一般肝胆特异期,延迟20分钟足够,如果20分钟不显影,最多延迟30分钟。30分钟后肝脏及胆道系统都没有强化,则没有必要再延迟了。此时已经说明被检查者的肝脏功能可能不好。

另外就是使用了化疗药物后,容易继发肝窦阻塞综合征,导致肝胆特异期强化减弱。

其中第一本《肝胆疾病高特异性对比剂增强MR诊断 病例荟萃》是一本非常好的书,都是相关领域大专家写的。书不厚,虽然只有169页,但是基本上把肝胆特异性对比剂MRI增强临床应用及诊断写透了。

另外一本由中山大学附属第一医院的冯仕庭教授和李子平教授主编的《肝胆特异性MRI对比剂临床应用(第2版)》也非常好。

肝胆特异性对比剂以钆塞酸二钠(Gd-EOB-DTPA)为代表。静脉注射后,对比剂先分布于血管与细胞外间隙,随后被肝细胞膜上的有机阴离子转运多肽(OATP1B1/1B3)摄取,并经胆道排泄。肝功能正常时,肝实质在肝胆期(通常注射后 20 分钟)呈明显高信号,胆道内可见对比剂;肝功能受损、胆道梗阻或肝细胞摄取功能下降时,肝实质强化减弱、胆道显影延迟。

肝胆期图像的核心价值在于提高病灶与正常肝实质的对比。肝细胞癌多表现为肝胆期低信号,而局灶性结节增生、肝腺瘤等含肝细胞的良性病变可表现为等信号或高信号。判断时必须结合动脉期强化方式、门静脉期 Washout、弥散加权成像和 T2 加权成像,不能仅凭肝胆期信号单独定性。

根据该曲线利用不同的数学模型计算出血流量(blood flow, CBF)、血容量(blood volume, CBV)、对比剂平均通过时间(mean transit time, MTT)、对比剂达峰时间(Transit time to the peak,TTP),对以上参数进行图像重建和伪彩染色处理得到上述各参数图。

CTP是一种CT应用领域的前沿科技,不同于动态扫描,是在静脉快速团注对比剂时,对感兴趣区层面进行连续CT扫描,从而获得感兴趣区时间--密度曲线。CTP提供了CBF的量化数据,能更有效、并量化反映局部组织血流灌注量的改变。随着高速CT扫描仪配备了软件,CTP的应用越来越广泛。对明确病灶的血液供应具有重要意义,在脑梗塞的早期发现上有广泛运用。本章就飞利浦“脑灌注CTP”的扫描方法及注意事项进行了详细的介绍。

(1)严重心、肝、肾功能衰竭。

(1)认真核对 CT检查申请单,了解病情,明确检查目的和要求,对检查目的、要求不清的申请单,应与临床医师核准确认。

(2)做好解释工作,消除病人的紧张心理,取得病人合作。

(4)去除头部的金属饰物等,避免伪影干扰。

(5)对增强扫描者,按含碘对比剂使用要求准备。

(6)对婴幼儿、外伤、意识不清及躁动不安的病人,根据情况给予适当的镇静剂。

三、脑灌注CTP常规扫描步骤及参数设置 a.Brain Perfusion Non-Jog模式参数设置:b.Brain Perfusion Jog模式参数设置:

如果未按以上要求操作,可能无法创建可靠的灌注图像。另:扫描时间必须覆盖动脉和静脉曲线的整个摄入和流出阶段。如果该曲线未完全包含在扫描中(即缺失某些数据),灌注参数的计算也将不能用于诊断。

五、常规及多参数功能CT病例展示。头颅灌注图可见左侧大脑半球大面积低灌注,CBV、CBF、MTT、TTP均有明显异常表现,半暗带图显示左侧区域有核心梗死区及半暗带区。

CTA显示左侧大脑中动脉远端闭塞,基本无侧支循环。

CTA能谱参数图:碘密度图中左侧大脑半球碘密度值较右侧明显减低,碘密度与常规图像融合图可见左侧大脑半球区碘摄取量低于右侧。

病例2:女性,76岁,行头颅灌注CTP+头颈CTA检查。

CT脑灌注成像在目前临床阶段对于脑血管疾病(缺血性脑卒中)是一把非常有利的诊疗利器,同时对一些脑部肿瘤、炎症疾病的诊断和鉴别、预后评估具有重要临床意义。

在颈部病变诊疗中,CT发挥着重要作用,但颈部有大量软组织,如肌肉、筋膜、软骨、淋巴组织及血管等,CT平扫多呈中等密度,因此,颈部CT检查时常使用增强检查,以提高病变组织与邻近正常软组织间的密度差别。

颈部占位性病变、颈部淋巴结肿大、颈部血管性病变、颈部气管病变、外伤等。

仰卧位,头稍后仰,使颈部与床面平行,同时两肩放松,两上臂置于身体两侧,两外耳孔与床面等距。

  1. 扫描范围:从枕骨大孔至第 1 胸椎。如果是放疗模拟定位扫描,则扫描范围会要求更大。

对比剂碘浓度300mg/ml,用量60-80ml

注射流率 2.5~ 3.0ml/s,延迟扫描时间 35~40s。

  1. 颈部图像常用软组织窗显示,建议窗宽窗位 350/40。

  2. 颈部肿瘤性病变:图像重组横断面、冠状面和矢状面软组织窗图像,重组范围从颅底到主动脉弓水平,怀疑骨质破坏时增加骨窗图像,建议窗宽窗位2000/200(骨窗)。

  3. 若具备CT光谱成像功能,可增加单能级图像的重建,建议范围40-50keV,以增强组织对比度,优化病灶显示。

良恶性肿瘤鉴别、血管畸形或肺血管性病变的诊断、判断肺内肿瘤与大血管的关系以及受侵害的程度。

碘过敏、易过敏体质,心、肝、肾功能不全,严重甲状腺功能亢进,心功能衰竭、孕妇。服用双胍类制剂的糖尿病患者,检查前48小时以及检查后48小时均需要停药;重症肌无力的患者需警惕。

  1. 辐射防护:尽量用铅衣、铅围裙把病人的重要器官遮盖,以减少患者的辐射剂量。家属在机房给病人捏鼻子时需要穿上铅衣等防护用品,避免不必要的麻烦。

  2. 扫描体位:一般取仰卧位,双手臂举过头顶,身体尽量置于床面中线。

  3. 扫描范围:胸廓入口处到肺底,在正位定位像上设定扫描范围,由肺尖至肺底连续扫描,对于憋气时间很短的患者扫描方向也可由肺底至肺尖,提高转速,使用大螺距。

  4. 造影剂总量:对于中等体型患者,推荐总量80ml左右,即按照1.0-1.2ml/kg。注射流率3.0~3.5ml/s。

  5. 患者在检查完增强扫描后,暂不要拔掉留置针,我们要告知患者和家属应在放射科留观30分钟,以防止发生碘对比剂过敏反应。如无不适,30分钟过后找护士拔掉留置针再离开,并强调注意多喝水加快碘对比剂的排泄。

经验法,动脉期30~35 s,根据肺部病变性质,延迟期分别为60-65s。

监测法,监测到降主动脉CT值后,延迟12s扫描,可以根据自己医院情况以及不同病变自行调节时间。静脉期时间设为45s,特此说明,飞利浦的延迟扫描时间计算是从对比剂触发监测层开始算起。

CT冠状动脉造影是对设备硬件、软件及患者情况(呼吸、心率)要求最高的一种CTA检查,由于心脏不停的跳动,CT扫描不容易获得冠状动脉清晰的CT图像,一直以来限制了心脏CT成像的临床应用。而心电门控技术的应用,以及MSCT时间分辨力的提高,使获得冠状动脉CTA成为可能。

腹部是CT最常做的部位之一,特别是增强多期扫描。

肝癌是我国最常见的恶性肿瘤之一,发病率位于恶性肿瘤第四位,死亡率位居恶性肿瘤第二位。肝癌早期通常没有症状或者症状不典型,可能会有食欲减退、腹胀、恶心、呕吐等缺乏特异性的消化道症状。临床需要加强肝癌早期诊断重视,早发现,早干预,早治疗,提高疗效。通常会采用腹部增强CT技术进行检查及诊断,以提高其临床治疗及预后恢复。本章就飞利浦“腹部增强CT”的扫描方法及注意事项进行了详细的介绍。

  1. 建议空腹4-6小时后做腹部CT检查,在检查前建议喝500ml-1000ml水,大量喝水可以让胃肠道充分充盈,有利于胃及肠壁病灶的检出(急性胰腺炎和肠梗阻、肠穿孔患者除外)。

  2. 检查前去除腹部金属异物,脱去外套,减少金属伪影。

  3. 检查前进行呼吸训练,一般深吸气后于呼气末屏气。

  4. 对患者的甲状腺及其他未扫描脏器进行防护,保护患者,减少患者所接受的辐射剂量。

  5. 扫描体位:患者采取仰卧位,脚先进,双臂上举,如病人不能平躺可采取侧卧或俯卧位;腹部正中矢状面垂直于扫描床并与床面长轴中线重合,扫描定位基准线位于胸骨柄与剑突中点。

  6. 扫描范围:膈顶至整个肝脏。

  7. 对比剂:碘浓度300-370mg/ml,用量70-90ml,流速3-3.5ml/s。

  8. 做完增强检查后,需留观半小时,密切观察患者情况,多饮水,水化可以加速造影剂的排泄,并且可以降低不良反应的发生。

动脉期2835s,静脉期5575s,延迟期120180s。

监测层面放置膈肌,监测点放置降主动脉,触发阈值为120150HU。

动脉期到达阈值后:610s,静脉期到达阈值后:4060s,延迟期到达阈值后:100~160s。

Case1.患者女,56岁,因上腹部疼痛,乏力,黄疸,不明原因消瘦行腹部增强检查。增强扫描可见动脉期病灶明显强化,静脉期造影剂淡出,表现为典型的快进快出特征,符合肝癌的诊断。

Case2.患者女,42岁,体检超声发现肝右上叶低信号,边界清楚,建议行CT增强检查。增强扫描可见动脉期病灶边缘呈高密度强化,门脉期病灶进行性向中心扩展,延迟期病灶呈等密度填充,整个强化过程呈早出晚归像,符合肝血管瘤的诊断。

肝门静脉血管CTV成像是临床上广泛应用的无创性门静脉成像技术,可以显示门静脉的正常解剖及变异。有利于显示肝脏分段,肝脏疾病导致门静脉高压所致的静脉曲张,经颈静脉门体分流术前,评价门静脉栓塞和海绵样变性,胰腺癌及其他消化道恶性肿瘤手术可切除性的评价,肝移植术前后的评价,具有重要的临床应用价值。

肝脏内供血系统:肝的血管包括入肝血管和出肝血管两组。入肝血管又称肝门血管系,包括肝固有动脉和门静脉;出肝血管是肝静脉系,汇合进入下腔静脉。

门静脉解剖:门静脉系统是肝的机能血管集合的统称,是由肠系膜上静脉和脾静脉汇合而成,收集了消化道、脾、胰、胆囊的血液,携带丰富的营养物质输送入肝脏,除作为肝本身的代谢能源外,还合成新的物质,供给全身组织的需要。

以上是对于肝门静脉的介绍,不难看出门静脉的供血系统复杂且重要,实际工作中对于心功能不全、门静脉高压,严重的心脏疾病导致心输出量下降;肝硬化伴门脉高压,脾大及侧支循环建立;这两种情况均导致门脉回流时间延迟,进入肝脏的血流量下降,导致门静脉CTV强化下降,影响临床观察最佳图像。

所以合适的扫描参数及对比剂的技巧性使用对于CTV成像至关重要,不仅如此,CT设备的飞速进展多参数功能CT对于CTV的成像表现更为卓越,对门静脉成像时间把控不再苛刻,同时肝肾功能欠佳的患者非常友好,真正实现“绿色成像”。

01 门静脉CTV常规扫描参数及注射参数。日常工作中门静脉的图像采集都是建议与腹部或肝脏增强同步进行的方法,这样既可以明确肝脏病变,也可以明确对应门静脉的变化情况。通过图像后处理技术重建出门静脉的VR及MIP图像。

空腹6-8小时,同时嘱咐患者尽量每次呼吸指令平稳一致。

如果临床病史还需要观察其他脏器,胃及十二指肠等,需要饮水800-1000ml,充盈胃肠道。a.肝脏门静脉期扫描参数及注射参数:

门静脉图像质量取决于扫描完成后门静脉内对比剂的浓度,而门静脉的对比剂浓度不仅与对比剂的流率、剂量、药物浓度、扫描延迟时间有关,而且与患者体循环情况如心功能、回流门静脉的血流量有关。

a.对比剂流率:注射量固定时,注射流率越快,门静脉强化程度越高、时间越早且峰值时间越短,为获得CT值达到预想目标(门脉CT值约为200-250Hu),推荐使用3.5-4.0ml/s。

b.对比剂剂量:肝脏的强化程度与碘总量成正比。由于门静脉成像的难度大,文献建议比常规腹部增强稍多的剂量,按照体重计算对比剂用量,一般推荐1.5ml/kg。

c.对比剂浓度:对比剂浓度越高,血管强化越明显,推荐350-370mg/ml对比剂。

d.扫描的延迟时间:门静脉成像的关键所在,解剖循环及病史多原因,峰值时间把控难。

门脉高压:严重的心脏疾病导致心输出量下降;肝硬化伴门脉高压,脾大及侧支循环建立;这两种情况都导致门脉回流时间延迟,导致门静脉强化下降。

03 多参数功能CT在门静脉CTV中的应用

1972年Hounsfield发明第一台以来,CT技术的发展日新月异,当“排”的概念发展到极限后,各个厂商向不同的方向突破;能量CT应运而生,其中PHILIPS的多参数功能CT经过历史的反复推敲真正实现了探测器源头实现“三同”能量成像。

Mono E(单能级图像):多参数功能CT共计40-200 Kev,161个单能级图像,低于70kev-40kev的Mono E图像可以显著提高血管的对比度,更能对于失败的静脉成像进行弥补,150-200kev的Mono E图像可以去除门静脉内支架的伪影干扰,同时图像的SNR及CNR也可以达到最佳的标准。

Iodine Density(碘密度图)及Iodine no Water(无水碘图):可以更直观的观察血管的形态,同时可以实现静脉内的血栓及癌栓的性质鉴别。

Z-eff(有效原子序数图):勾勒静脉血管成像的轮廓与周围组织的关系,增粗迂曲的门静脉及细小门静脉曲张分支更明显。

04 常规及多参数功能CT病例解析。病例1:女性,49岁,肝硬化,脾大,门静脉高压伴侧支循环开放(食管胃底静脉丛,肝静脉)CT扫描后MIP及VR图像可以明显观察门静脉改变,提示临床病变。

病例2:男性,60岁,乙型肝炎20年,超声提示早期肝硬化表现,AFP升高,临床建议肝脏增强检查,门静脉略增宽,进行肝脏三期增强,动脉期病灶边界显示并不清楚,运用多参数功能CT单能级图像可以看到隐匿性强化不明显的病灶。

同时肝硬化及早期肝癌导致循环门静脉期时间不稳定,常规门静脉期图像不能提供临床诊断使用,使用多参数功能CT及时进行了挽救,利用Mono E序列45kev进行了重新建门静脉图像,达到临床预期诊断要求。

病例3:女性,65岁,门静脉瘤术后半复查。

门静脉瘤是门静脉瘤样扩张导致的静脉瘤,此病例通过经皮肝穿刺+门静脉介入植入支架治疗,以弹簧圈、凝胶海绵等锚固材料填充。单能 200keV+ O-MAR技术,可以更有效减少金属植入物伪影,清晰显示植入物及周围软组织。此病例中原本受伪影遮挡的门脉管腔及血管支架得以清晰显示。

肝门静脉成像,对于门静脉系统各类栓子、门静脉高压所致的静脉曲张乃至肝、胰腺、脾类疾病至关重要。早年经典的方法有时候会错过很多门静脉期充盈的峰值,随着多参数功能CT的创新及探索,不仅在扫描肝脏、腹部增强的同时也非常简单的把门静脉的显影达到最佳状态,为影像学技术又增添了一项利器。

关键词:EOB-MRI, AFP, ALBI, Child-Pugh, HBP, RLE, HUI, LSI, CUI, FLIS。关于肝胆特异性对比剂钆塞酸二钠,前面也专门有文章写了。肝胆特异性对比剂增强扫描原理及临床应用、鉴别诊断。肝胆特异性对比剂增强扫描临床解析。钆塞酸二钠(商品名:普美显®,简称Gd-EOB-DTPA)主要的应用还是用于影像诊断。而很多医院(国内、国外都有)可能会利用钆塞酸二钠独特的肝胆特异期特点,进行肝脏功能的评估。

肝脏是人体的重要器官,其功能包括分泌及排泄胆汁、储存能量、解毒(排毒)、合成机体代谢需要的各种重要物质,所以肝脏的功能是非常重要的,肝脏功能不好直接影响人体整体健康。

常规的体检都有肝功能的这一项检查,肝功能检查是通过各种生化试验方法检测与肝脏功能代谢有关的各项指标、以反映肝脏功能基本状况的检查。

传统的肝脏功能评估一般是采用临床的肝功能血清学生化指标,这些指标可以反映肝脏的合成代谢、肝细胞有无受损及严重程度、肝脏的分泌排泄及解毒功能等。检查项目包括:胆红素、血清氨基转移酶、血清白蛋白、凝血酶原时间等。

完整的肝脏功能评估除传统的血清生物化学指标及在此基础上建立的综合评分模型以外,应包括肝脏储备功能、功能性肝脏体积和肝脏再生能力等。

目前肝脏储备功能的量化评估一般是采用吲哚菁绿(Indocyanine Green, ICG)清除试验。吲哚氰绿清除试验是利用吲哚氰绿在血浆中与清蛋白及脂蛋白结合,能迅速被肝脏摄取而清除,不与其他物质结合,以胆汁排泄的生物代谢特点,检测其清除率来了解肝脏的排泄功能及肝脏的有效血流量。ICG清除试验是目前应用最广泛的肝脏储备功能动态检验手段。

肝脏具有强大的储备代偿及再生能力,机体分泌大量的细胞因子和生长因子刺激肝细胞进行增殖以修复损伤的肝组织并恢复肝脏功能。肝细胞再生指标的评估主要包括甲胎蛋白(AFP)、人表皮生长因子(h-EGF)和肝细胞生长因子(HGF)等。

长期的临床实践中,还建立了不同的多个指标联合的肝功能评估及预后模型,通过这些模型全面地反映肝脏的功能。比如临床常用的Child-Pugh分级标准、终末期肝病预后模型(MELD)等。

白蛋白-胆红素(Albumin-bilirubin,ALBI)评分可以用于评估肝脏功能及肝脏健康状况,通常用于肝癌等疾病的肝功能评估。

公式中,bilirubin代表胆红素水平(μmol/L),albumin代表白蛋白水平(g/L)。

二.肝胆特异性对比剂评估肝功能的机制。肝胆特异性对比剂由于其独特的药代动力学,可以对肝脏功能进行评估。

对于正常的肝组织,肝胆特异性对比剂Gd-EOB-DTPA在肝胆期被摄取吸收,经过胆道系统排泄。而肝功能受损的肝组织则不能摄取特异性对比剂,经过胆道系统排泄的也少。

通过测量肝实质的强化率则可以反映肝脏组织摄取特异性对比剂的含量,推导肝脏功能。

增强后通过测量肝实质的强化率来反映肝功能是可行的,那么如何定量地评估呢?不能仅仅通过视觉来主观判断肝脏强化程度,如果有定量的指标那么就比较好评估了。

实际上这种评估有点类似于DCE的定量或者半定量评估,比如相对肝脏强化(率)(relative liver enhancement, RLE),肝摄取指数(hepatic uptake index, HUI),对比剂摄取指数(contrast uptake index, CUI),肝脾信号对比指数(liver-to-spleen contrast index, LSI)。

简单解释一下这些指标的含义及如何测量。以下的测量都需要在注射肝胆特异性对比剂20分钟以后再进行,因为要保证已经到了肝胆特异期。

首先是相对肝脏强化率RLE,顾名思义实际上就是肝胆特异期肝脏相对强化的率。

RLE=(SIliver enh BPH-SIliver native)÷SIliver native×100%。公式中,SI代表测量的信号强度,下标代表状态,liver enh HBP是在肝胆特异期肝脏的信号强度;liver unenh(或者liver native)是平扫的肝脏信号强度。RLE越大,说明肝脏相对强化率越高,肝组织摄取对比剂越多,肝脏功能越好。

这个应该非常好测量,任何MRI设备都可以测量,无需额外的软件,画一个ROI,保证增强后肝胆期和平扫的ROI位置一致即可。

第二个对比剂摄取指数主要是指肝脏摄取对比剂相对于其他组织摄取对比剂的程度,那么就应该和一个其他组织做对比或者参考。因为对比剂是肝胆特异性对比剂,在肝胆期主要被肝脏摄取。一般选择的对比组织是椎体旁的肌肉组织。这里的话再多引入一个概念信号强度比(signal intensity ratio, SIR),也就是两种组织的信号强度比值。这里是以椎旁肌肉组织为对比剂。

对比剂摄取指数CUI=SIRenh÷SIRunenh。公式中,主要是对比强化后(肝胆特异期),肝组织的信号强度比上椎旁肌肉组织信号强度。比值越大,说明肝脏相对肌肉组织强化越大,肝细胞摄取对比剂越多,肝脏功能越好。

第三个指标肝脾信号对比指数,顾名思义看文字就能理解。就是肝脏和脾脏的信号强度比,这里主要是指肝胆特异期测量的肝脏和脾脏信号强度比。

同样比值越大,说明在肝胆特异期,肝脏相对脾脏信号越高,肝脏摄取对比剂越多。

相对最难的是肝摄取指数HUI,其计算公式也相对复杂一些。我查了很多文献,好多文献的公式写法很奇怪,后来才终于明白这个值是怎么算的了。

该公式是肝脏的体积乘以(肝胆期肝脏信号除以脾脏信号减去1)。它考虑了肝脏和脾脏的信号强度比值,并将其与肝脏体积结合起来计算肝脏摄取指数。

上述的四个指标都非常好测量,不需要额外配置软件和其他功能,仅仅通过在MRI图像上画ROI测量就可以得到结果。

因为不需要额外的软件和后处理,扫描完成后就在MRI主机上就可以完成测量,所以这几个参数指标应用也比较多。

特别是肝脾信号对比指数LSI或者肝脾信号对比率(liver-to-spleen contrast ratio, LSC),肝门静脉对比率(liver-to-portal vein contrast ratio, LPC)。其值的大小和Child-Pugh分级的相关性很高。

肝脾信号对比率和肝门静脉对比率的计算公式也非常简单,大家也注意到了,ratio率代表两个值的比率(比值)。

同样也是在注射肝胆特异性对比剂后的肝胆期进行信号强度测量,LPC=肝脏信号强度÷门静脉信号强度。

实际上大家也注意了,大部分简单的指数值或者率就是用肝胆期的肝脏信号强度比上一些参考组织(脾脏、门静脉、椎旁肌肉组织)的信号强度。不同文献对于这些定量评估指标的命名或者定义不同,有的用指数index,有的用率ratio。比如在两篇不同文献中,肝脾信号对比率LSC和肝脾信号对比指数LSI实际上是一模一样的。

来自参考文献5,在注射肝胆特异对比剂15分钟后采集的图像,a是正常肝脏组织,可以发现肝脏强化信号增高,胆道已经有对比剂了;b是Child-Pugh A分级,肝脏强化程度略微下降,胆道也显示对比剂;c是Child-Pugh B分级,肝脏呈明显肝硬化表现,肝脏强化程度进一步下降,胆道略见对比剂;d是Child-Pugh C分级,肝脏组织几乎强化不明显。

还有一些其他的评估方法,比如大家熟悉的通过测量T1 mapping来反映肝细胞对于对比剂的摄取率。

由于T1 mapping在很多设备上是选配,并且肝脏扫描T1 mapping还要考虑屏气情况及前后的体素一致性匹配,有些T1 mapping还需要导出图像在另外的后处理上进行,因此这个方法使用得不如前面几种普及。

首都医科大学附属北京友谊医院的杨正汉教授团队,2023年发表了一篇论文,就是使用T1 mapping结合普美显来评估肝脏功能。

通过测量增强前的肝脏T1 mapping(pre T1 value or native T1 value)和打药后肝胆期T1 mapping(post T1 value)及前后T1值的变化ΔT1,可以发现打药后肝胆期的T1值和ΔT1和Child-Pugh分级及ALBI值呈强相关性。可以采用无创的MRI检查来评估肝脏功能。

为同一个病人,打药前及打药后肝胆期的T1 mapping,可以发现打药前肝脏的T1值比较高,打药后肝胆期由于肝脏摄取了对比剂,导致组织的T1值缩短。

弛豫时间的直接测量比传统的测量信号强度及比较信号强度比理论上更准,因为肝脏摄取对比剂的多少直接影响T1值的缩短。

但是这种方法对于设备要求比较高,该设备必须具备测量T1 mapping的序列和后处理。

这种方法当然有,Bastati等人于2016年提出了一种简单的通过查看肝脏图像进行视觉评估肝脏功能的方法,这种方法介绍了一种简单的评分标准功能性肝脏图像评分(functional liver imaging score, FLIS)。

该方法非常简单,就是在使用了肝胆特异性对比剂后在肝胆期图像上仅仅通过视觉来评价肝脏亮度进行评分,评分从0分到2分,一共3个等级。

看视觉亮度简单吧,该标准比较好操作,比如EnQS是肝脏的信号和肾脏相比,是低信号就0,等信号就是1,高信号(明显强化)就是2。

最后再次提醒,Gd-EOB-DTPA其适应症主要还是用于影像诊断,用于肝功能评估在国内和国外都属于研究,不作为常规临床使用,发表文章的时候必须注明off-label。

(此内容仅为医学影像专业人士提供学术技术交流和参考,不构成任何诊断或治疗建议。

  1. 6.28 周五 于 深圳

头颈、主动脉与肺动脉 CTA

在 CT 血管成像(CTA)中,对比剂团注追踪(Bolus Tracking)与高千伏/低千伏扫描协议的配合是保证血管腔充盈均匀的关键。

已知,血管扫描从难度上划分,头颈部CTA绝对可以排到前列。

本章旨在帮助所有看到本章的医生,减少在做头颈部CTA时遇到的问题。

为了方便说明,可以把头颈部CTA扫描拆分成三个步骤。

头颈部CTA是目前诊断头颈部血管病变、观察血管解剖和血管病变以外疾病血供来源的重要影像方法,已经成为头颈部血管病变诊断及长期随访的首选无创影像检查方法。

可以说头颈部CTA也是临床中使用频率最高的一个CTA检查部位。

(1)缺血性脑卒中、动脉血管痉挛及血栓栓塞;(2)头颈部血管动脉粥样硬化、狭窄及阻塞性疾病;(3)头颈部动脉瘤、假性动脉瘤、夹层及静脉曲张;(4)头颈部血管畸形、血管瘘及血管变异;(5)血管炎及胶原血管病;(6)创伤性血管损伤;(7)颅内静脉及静脉窦血栓行静脉CT成像(CTV);(8)血管介入手术的评估及随访;(9)头颈部肿瘤血供来源判断;(10)头颈部外科术前血管情况评估。

绝对禁忌证:(1)碘对比剂过敏史;(2)过敏体质,特别是对海产品或奶制品过敏;(3)哮喘病史;(4)肾功能不全;(5)严重心血管疾病,包括症状性心绞痛、充血性心力衰竭,严重的大动脉狭窄、肺动脉高压及心肌病;(6)恶液质患者。

相对禁忌证:(1)高蛋白血症、多发骨髓瘤可能会加剧肾功能不全;(2)新生儿血容量低、渗透性高,容易导致不良心脏事件;(3)长期使用β肾上腺素受体阻滞剂的患者,对比剂不良反应的发生率及严重程度都会增加,并且降低肾上腺素在治疗不良反应中的作用;(4)镰状细胞贫血者,易导致病情加重;(5)部分嗜铬细胞瘤患者注射对比剂后,出现一过性儿茶酚胺释放、血压升高、高血压危象;(6)部分甲状腺功能亢进或其他甲状腺疾病患者使用含碘对比剂4~6周后出现碘甲状腺功能亢进,但通常可以自愈;(7)131I治疗的患者在使用碘对比剂后1周内出现碘摄取率下降,影响治疗效果,几周之内可恢复;(8)重症肌无力患者可能加重其临床症状。以上情况并非使用对比剂的绝对禁忌证,需结合临床综合判断。

严格掌握适应证与禁忌证;去除扫描区域表面所有金属物与饰物;认真向受检者解释检查事宜,消除受检者紧张心理,以配合检查。

1.对比剂注射方案:对比剂团注追踪法(bolus-tracking):推荐使用碘浓度为320~400mg/ml的对比剂,采用双筒高压注射器,配合使用生理盐水。64排CT机型对比剂用量:40~60ml,后64排机型对比剂用量:30~50ml,对比剂注射流率:4.0~5.0ml/s。选择右手臂(优于左手臂)静脉注射,有利于避免左头臂静脉未稀释的对比剂造成伪影。设定主动脉弓下降主动脉一侧作为连续曝光层面,当监测层面CT值达100~150HU预定阈值后,自动最短延时时间触发扫描。

2.扫描体位与参数:(1)体位:头先进,仰卧位,头部置于检查床头架内,双上肢置于体部两侧,嘱受检者扫描时保持体位不动。(2)扫描范围:主动脉弓水平至颅顶;(3)扫描参数:常规螺旋扫描,管电压120kV,有效管电流200~250mAs,采集层厚0.6~1.0mm,重建层厚1.0mm,层间距0.6~1.0mm。

飞利浦全新推出的IQon光谱CT,基于探测器端的光谱成像,可提供40-200keV共161个一致性低噪声的虚拟单能级图像,尤其是单能40keV图像,可以显著提高图像信噪比及提升软组织对比度。由于碘的k缘效应,低能级图像可增强碘信号的可视化程度,有效提高血管强化程度,可用于头颈CTA低对比剂用量成像和改善成像血管强化不佳时的图像质量,避免二次检查及不必要的辐射。对于肾功能不全的患者,可最大程度减少对比剂用量;对于血管状况不佳的患者,可以2ml/s以下的低对比剂注射流速、20ml以下的低对比剂用量进行头颈CTA光谱成像。

主动脉夹层是胸部常见的危急值,容易造成急性心功能不全,甚至危及生命,所以早期诊断及治疗是非常重要的。主动脉夹层的诊断主要依靠主动脉CTA。

  1. 定位图参数默认不修改,定位像长度根据扫描类型(胸主动脉和腹主动脉)选取不同长度,一般在300--650mm之间。

  2. 扫描长度跟随定位像设置,扫描方式为顺血流方向,出床扫。分辨率、准直、螺距、转速、电压、电流一般以各大机型提供的默认条件为主。准直一般选择最宽,4厘米探头机型选择64×0.625 mm,8厘米探头机型选择128×0.625 mm,转速在0.27--0.5s之间(一般以默认条件为主),如果患者体形偏差较大,可以对电流进行改动,范围一般在180--400mAs之间,同样的,电流越高,辐射剂量越大。

  3. 建像滤波参数常用B或C。(使用C与B相比图像更锐利)。

  4. MPR可以更清晰地显示血管壁内情况以及血管与邻近组织的关系。

  5. MIP能够较真实地反映组织间的密度差异,显示血管壁的钙化及其分布范围。

  6. VRT能使观察者直观、立体地观察血管结构。

  7. 主动脉病变术后复查。

(1)清晰显示主动脉所属分支及走行。

(2)清晰显示主动脉夹层及破口位置及动脉瘤情况。

(3)能清晰显示主动脉与邻近器官的位置关系。

IQon光谱CT基于探测器端的光谱成像技术,可提供40~200keV共161个一致性低噪声的虚拟单能级图像,尤其是单能40keV图像,可以显著提高血管强化程度和血管病变的检出率(如提高主动脉夹层及主动脉瘤腔内支架隔绝术后内漏的检出率),改善CTA成像血管强化不佳时的图像质量,避免二次检查及不必要的辐射。

主动脉腔内支架隔绝术后患者往往需要多次CTA 随访复查,辐射剂量较高。应用IQon光谱多参数数据进行VNC成像替代常规平扫,可有效减低辐射剂量。碘密度图和无水碘图能够高亮显示内漏、鉴别内漏和钙化以及陈旧出血等成分。

肺动脉CTA成像相对来说有一定的难度,而且肺动脉MRA也没有太好的办法。

肺栓塞是由内源或外源性栓子阻塞肺动脉引起肺循环和右心功能障碍的临床综合征,包括肺血栓栓塞、脂肪栓塞、羊水栓塞、空气栓塞、肿瘤栓塞等。

肺血栓栓塞症(pulmonary thromboembolism,PTE)是最常见的急性肺栓塞类型,由来自静脉系统或右心的血栓阻塞肺动脉或其分支所致,以肺循环和呼吸功能障碍为主要病理生理特征和临床表现,占急性肺栓塞的绝大多数,通常所称的急性肺栓塞即PTE。

《2019年欧洲心脏病学会急性肺栓塞诊断和管理指南》指出急性肺栓塞(pulmonary embolism,PE)是全球第三大常见的心血管病死因,仅次于冠心病和卒中。通过指南推荐的肺栓塞诊断流程可以发现肺动脉CT血管造影(CTPA)对于肺栓塞的诊断非常重要。

  1. 胸痛或下肢静脉血栓,怀疑肺动脉血栓者。

  2. 肺动脉高压或先天性心脏病合并肺血管病变者。

  3. 中央型肺癌患者了解肿瘤与血管位置关系。

(2)小剂量团注测试法:对比剂用量:15ml+20~30ml,对比剂注射流率:4.0~5.0ml/s。通过小剂量团注测试,得到肺动脉的峰值时间T1,再进行延迟时间曝光,延迟时间=T1+2~3s。

(3)双流法:对比剂注射方案。设定肺动脉干作为监测层面,监测阈值80~90HU,进行延迟时间曝光,可获得纯肺动脉影像,上腔静脉和肺静脉污染小,但需高压注射器支持双流注射功能。

(1)MPR可以更清晰地显示各级肺动脉走行,管腔内栓子大小、分布及范围。

(3)VR可以更直观、立体地观察血管结构,追踪血管的起源、走行。

传统CTPA成像受CT空间分辨率的影响,对于远端微小栓子的显示存在一定局限性,且仅能提供肺血管相关形态学信息,无法定量评估栓子对肺实质血流灌注的影响。IQon光谱CT多参数分析(单能级图、碘密度图及原子序数图等),可清晰显示深静脉血栓,可视化亚段以下的肺动脉栓塞及肺灌注情况,从而全面评估栓子对肺灌注状态的影响,提高肺栓塞的诊断效能。

IQon光谱CT多参数成像,通过光谱多参数分析(单能级图、碘密度图及原子序数图等),打破常规,“逆向” 诊断,明确肺栓塞以外,还可准确为肺栓塞治疗前、后的疗效评估提供客观的定量指标,解决传统CTPA所有临床痛点!

四肢血管、胸部与急症扫描

磁共振基本序列及图像对比度(权重)。磁共振中的弛豫:纵向弛豫和横向弛豫及T1、T2值。相位对比血管成像技术原理及临床应用。MRI基本原理的难点突破--K空间。磁共振前列腺规范化扫描方案及临床应用讲座。心脏MRI扫描技术及高级临床应用。磁共振波谱基本原理、概念、技术及临床应用(讲座)。胸痛三联征(chest pain triple‑rule‑out,TRO)是指表现为急性胸痛发作的3种疾病及并发症,包括急性冠状动脉综合征(acute coronary syndrome,ACS)、肺动脉栓塞(pulmonary embolism,PE)和主动脉夹层(aortic dissection,AD)。急性胸痛是临床上最常见的症状之一,是以胸痛为主要表现的一组异质性疾病群。仅凭临床症状及实验室检查难以及时确诊,尽早明确病因、及时有效地处理是对急性胸痛患者急诊救治的关键。实验室和超声等检查耗时长,不利于早期诊断,还容易忽略AD和PE等的检出。

CTA因其诊断准确、高效和非侵入性,被广泛应用于评估ACS、PE 和AD 等疾病。随着多层螺旋CT成像技术的快速发展,使冠状动脉、肺动脉及主动脉血管同时成像成为可能。胸部“一站式”CTA扫描具有快速、准确、无创等特点,可同时评估肺动脉、主动脉及冠状动脉,缩短了病因诊断时间,是目前评估ACS患者的首选检查方法。

急性胸痛三联征患者治疗的前提是尽早明确诊断。急诊科和放射科共同建立胸痛三联征影像检查绿色通道,确保快速高效地完成相关影像学评估。

  1. 胸痛三联征CTA扫描适应证:急性胸痛患者,临床怀疑ACS、PE和AD。

  2. 绝对禁忌证:甲状腺功能亢进未治愈者;有碘对比剂过敏史、严重肾功能不全(不能血液透析)的患者。

  3. 相对禁忌证:(1)心肺疾病;(2)妊娠和哺乳期妇女;(3)副蛋白血症,包括多发性骨髓瘤等;(4)高胱氨酸尿等。

  4. 受检者准备:放射科医师或技师详细询问受检者的病情,尤其是过敏史、服用药物情况,同时要与受检者及陪伴签署碘对比剂增强检查知情同意书。对于孕妇及育龄妇女检查前须签署X线辐射知情同意书。

  5. 受检者心率要求:一般不建议患者在检查前口服β受体阻滞剂以降低心率。

(1)对于64排CT,建议心率<70bpm,后64排CT建议心率<90bpm。

(2)对于受检者心率>90bpm,如受检者的情况允许,可口服β受体阻滞剂降低心率以提高成像质量。

(3)对于心律不齐受检者,建议心率控制低于70bpm后进行扫描。如出现早搏导致的图像伪影,可通过心电编辑技术进行调整。

(4)根据临床医师的需求,对于高心率或心律不齐的危重症患者可不控制心率,建议采用回顾性心电门控技术采集全心动周期影像数据,后期采用心电编辑的方式,以获得最佳的冠状动脉图像。

  1. 受检者呼吸和屏气:要求每次呼吸都是平静的呼吸(前后每次屏气幅度保持一致),观察并记录受检者屏气时的心率情况,心率变化不应超过基础心率的10%。

  2. 硝酸甘油的使用:硝酸甘油可使血管扩张,有利于冠状动脉末梢细小血管的显示,但不做常规推荐使用,可参照心脏冠状动脉CT血管成像技术规范化应用中国指南。

  3. ECG的连接:心电电极的放置可采用美国标准或欧洲标准。对于心电信号不佳、QRS波形识别不好的受检者,多数是电极片接触不良所致,可用酒精棉球擦拭受检者胸壁皮肤后重新粘贴电极片或检测其他干扰因素,确保心电信号良好。心电信号识别标准为信号能被监测仪识别出R波,并且规律、无杂波干扰。

由于冠状动脉CTA检查对设备要求较高,胸痛三联征检查要求为64排及以上CT,X线管旋转时间≤0.35s。

受检者取仰卧位,脚先进,双手上举置于头顶,受检者身体位于扫描野中心,胸部正中矢状面垂直于床面。

  1. 定位像:行正、侧位双定位像,便于扫描时心脏、胸主动脉及肺动脉位于视野的中心。

  2. 心脏心电门控扫描:胸痛三联征CT扫描参数的设定应根据受检者的身高、体质量、心率和心律,以及前瞻性门控和回顾性门控等情况综合考虑。由于各厂家CT设备参数不同,需根据具体情况选择采集模式和扫描参数。

  3. CTA扫描:胸痛三联征CT检查必须包括整个胸主动脉以及心脏。因为受检者的辐射剂量与扫描长度成正比,所以不包括高于主动脉弓水平的肺尖(虽然5%的肺栓塞受检者有上肺叶栓塞,但主动脉弓水平以上的孤立亚段肺栓塞极为罕见)。

胸痛三联征CT扫描一般采用头‑足方向。但对于不能配合憋气或憋气时间较短的受检者,可采用足‑头方向扫描,以减少冠状动脉运动伪影。

右肘前静脉是最佳选择,其次是左肘前静脉。通过左肘前静脉进行对比剂注射,可能导致对比剂通过左侧头臂静脉时出现大量条纹伪影,降低图像质量。对比剂注射流率:碘流率(iodine delivery,IDR)为每秒所注射的对比剂碘量(mg I/s),即碘流率=碘对比剂浓度(mg I/ml)×对比剂注射流率(ml/s)。受检者同等体重下,动脉血管的强化程度取决于碘流率。根据受检者体重选择不同的流率,推荐方案见下表:

对于胸痛三联征CT扫描,合理的增强目标是冠状动脉CT值300-450HU,肺动脉CT值高于200HU,主动脉CT值高于250HU。因此对于能量CT胸痛三联征/冠脉等CTA的扫描,通过低能级图像可以大幅减低对比剂的使用。

采用冠状动脉CTA的注射方案会导致肺动脉CT值过低,为了保证肺动脉的强化效果,延长对比剂注射时间,可在扫描期间保持右心房、右心室的对比度。然而,对比剂注射过量会造成上腔静脉对比剂伪影过大,影响临近肺动脉的诊断,右心对比剂浓度过高影响右冠状动脉的观察。所以胸痛三联征CT扫描对比剂注射推荐采用3相注射方案。Ⅰ期:根据受检者体质量和对比剂选择流率(参照上述表格),总注射时长1014s;Ⅱ期:流率3ml/s;注射30ml 对比剂;Ⅲ期:流率3 ml/s,注射30 ml生理盐水。对于可以实现双筒双流功能的高压注射器,可采用以下方案,Ⅰ期:根据受检者体质量和对比剂选择流率(参照上述表格),总注射时长1014 s;Ⅱ期:流率3 ml/s;50ml对比剂与盐水的混合液(50%对比剂+50%盐水),以降低上腔静脉和右心的对比剂浓度,减少射线硬化束伪影。

以1.0mm 层厚、0.7mm 层间距重建包括整个胸廓范围的轴面图像。在心脏区域,采用心脏大小显示视野(17.0cm×17.0cm-20.0cm×20.0cm)重建图像,层厚0.60-0.75mm,层间距0.40-0.50mm。当冠状动脉出现运动伪影时,可手动选择适当的时相重建。观察血管,常规选择平滑的卷积核重建。观察肺野病变,可选择锐利的卷积核重建高分辨图像。

主要包括多平面重组(multi‑planar reformation,MPR)、曲面重组(curve planar reformation,CPR)、最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)和容积再现(volume rendering,VR)。MPR重建主要用于多角度多方位观察的器官,特别适合对病灶的多方位观察,以了解其与临近组织的空间位置关系,MIP和CPR图像主要用于观察管腔内结构,VR图像主要用于观察肺动脉整体结构、胸主动脉走行、心脏外形和冠状动脉走行。VR图像无法观察管腔内结构,不能用于狭窄的评估。

  1. 肺动脉CTA重建:对于肺动脉栓塞受检者,可在轴面图像上寻找栓塞,通过MIP、MPR、VRT和VE等技术能够较真实地反映组织间的密度差异,显示血管内的栓塞及其分布范围,直观、立体地显示肺动脉的解剖、走行,尤其对于外周肺动脉的显示较好。随着能量CT的临床化使用,可以通过多参数图像(有效原子序数图、碘密度图、低能级图、融合图等)先确定病变部位,再寻找相应的栓塞血管,不仅大大减少了诊疗时间,而且更加精准定位诊断亚段及以下分支血管栓塞。

  2. 胸主动脉CTA重建:对于主动脉夹层患者,可在轴面图像上寻找破口,主破口通常位于近心端;MPR技术可以进行各角度和方向的旋转、重建,可以多个方位显示内膜破口的位置,全程显示病变,并进行夹层相关数据评估与测量;MIP对管壁的钙化有较好的显示能力,但无法显示病变内部细节;VR技术可以将血管的整体解剖结构进行较好地显示;CPR技术能够较好显示被其他组织遮盖的内膜片形态、真假腔大小。

  3. 冠状动脉CTA重建:主要采用MIP、MPR和CPR技术显示冠状动脉狭窄和斑块的情况,VR用于立体观察心脏、冠状动脉和其他血管的三维空间结构,可清晰显示冠状动脉的走行及其变异。MPR、CPR和MIP用于显示冠状动脉管壁、管腔及其与邻近血管等组织结构的关系,了解管壁有无钙化、管腔有无狭窄及狭窄的位置和程度,并分辨强化的管腔、高密度的钙化斑块及非钙化性斑块。

胸痛三联征CT扫描具有较高的临床价值,其可同时显示冠状动脉、肺动脉、胸主动脉和邻近的胸腔内的情况,与常规检查相比,可减少患者所需的检查的次数和辐射剂量;但也有其局限性,设备的性能、受检者的准备和配合、对比剂注射方案和扫描技术选择都对高质量图像的获取至关重要。

冠心病属于临床常见疾病,指的是机体冠状动脉相关血管的粥样硬化相关病变,造成的血管阻塞及狭窄,会导致心肌缺氧、缺血、坏死,其临床主要表现为发作性心前疼痛,影响患者正常生活质量。临床需要加强冠心病早期诊断重视,通常采用冠脉CTA技术等诊断,以提高其临床治疗及预后恢复。

  1. 增强前与患者常规沟通,了解心肾功能及药物使用史、过敏史等。检查前禁食4小时以上。

  2. 检查前测定患者心率,64排以下机型要求患者心率最好不要超过70次/分,必要时提前口服β受体阻滞剂(Beta-blocker)。

  3. 平稳患者情绪,当患者紧张时,可通过口服镇定类药物(Diazepam),让患者处于舒适的位置,手/脚下放置合适的软垫。

  4. ECG电极放置正确位置(ECG电极放置位置不当会对图像造成伪影)。

  5. 严格呼吸训练(进行呼吸训练时,要注意观察患者的憋气质量、时间、憋气时心率的变化,这些都对检查非常重要,不能配合憋气的患者不适合冠状动脉CTA检查)。

  6. ECG检查:在没有获得一个好的QRS波形前不要扫描。

  7. 高浓度造影剂(350或370mgI/100ml),生理盐水若干。

  8. β受体阻滞剂:Beta-blocker(仅用于128、64、16slices)。

  9. 扩血管类药:Nitro。

  10. 安定类药物:Diazepam。

  11. 应对造影剂过敏反应的急救类药物。

  12. 针筒推荐使用18G套针管。

  13. 药量:1ml/kg,最多不超过90ml,建议最少不低于50ml。

  14. 盐水:30-50ml。

  15. 注射速率:4.5-6ml/s。

  16. 阈值:110-150HU(到达阈值后自动最短延时时间启动扫描)。

  17. 尽量选择双筒高压注射器。(选择单筒高压注射器,可见产生部分药量伪影)。

  18. 扫描Surview/定位片(正/侧位)。

  19. 扫描Locator/血管跟踪层面,Locator放置气管分叉下1cm左右(标准体型)。

  20. 确定Tracker/感兴趣区,Tracker放置于降主动脉(位置可根据不同因素改变)。

  21. 确认最终扫描长度:±120mm,或者根据患者实际情况(冠状动脉起源异常及搭桥术后患者检查应适当增加扫描范围)造影剂实时跟踪,到达阈值后自动执行,进行冠脉CTA扫描。扫描的过程中,我们一般会在检查卡方案中设置重建多个时相,这样便于后期图像采集的对比及选择,时相如何选择如下:

  22. HR<70次/分时选择70-80%重建时相,一般75%或78%时相图像最佳。

  23. 70次/分<HR<75次/分时,选择70-80%及40-50%相位重建时相,择优选用。

  24. HR>75次/分时,选择40-50%相位重建时相。

常规冠状动脉CTA患者选择XCB,有支架患者选择XCD算法重建,选择对相应的Filter可重建出最佳的图像。

上肢动脉CTA检查是用含碘对比剂和CT成像设备进行动脉疾病评估及诊断的成像技术,是一种简便、快速、无创的影像学诊断方式,在血管闭塞性脉管炎,动脉粥样硬化性闭塞病等上肢血管性病变的诊断以及慢性肾衰竭透析患者行动静脉内瘘成形术的术前计划以及术后评估等方面具有很大的优势。本章就飞利浦“上肢动脉CTA”的扫描方法及注意事项进行了详细的介绍。

上肢动脉血管主要分支有腋动脉、肱动脉、桡动脉、尺动脉、掌深弓和掌浅弓,以及其他一些分支动脉。

碘过敏及易过敏体质,肝肾功能严重损害的患者,严重甲状腺功能亢进,心功能衰竭或妊娠期妇女。服用双胍类制剂的糖尿病患者,存在严重基础疾病的患者的也需要特别注意。

  1. 与受检者及其家属仔细沟通检查事宜,消除受检者紧张心理,以配合检查

  2. 详细询问受检者是否有过敏史,指导其或家属签署对比剂知情同意书,并建立静脉通道

  3. 去除上肢区域的金属物品,常规进行晶状体、甲状腺及女性乳腺的放射防护。

  4. 扫描体位:患者采取仰卧位,头先进,上臂上举。无法上举双臂的受检者,需要将上臂自然放于身体两侧,双手手心向上,身体置于床正中。如果做一侧上肢可以单臂上举,做两侧则必须双手上举(很像投降动作)。

  5. 对比剂:碘浓度300-370mgI/ml,用量90-120ml,流速3-4ml/s。

  6. 做完检查后,需留观半小时,密切观察患者情况,多饮水,水化可以加速造影剂的排泄,并且可以降低不良反应的发生。

采用对比剂智能跟踪技术(bolus-tracking),监测层面选择气管分叉下1cm,ROI 预置于降主动脉,阈值设为150 HU,阈值后延迟时间为10-15s,扫描时需要注意沿目标血管的血流方向进行扫描。

上肢动脉属于远心端动脉,受心功能影响较小,外周血管阻力影响相对较大,循环时间变化很大,造影剂用量不宜过低。对比剂使用碘浓度300-370mgI/ml,用量90-120ml,流速3-4ml/s(使注射时间至少为30 s)。

选择健侧的肘正中静脉留置 18~22 G 套管针,以避免对比剂产生的伪影和静脉血管对动脉血管的影响;需要检查双上臂,可选择足部设置通道。

患者,男,52岁,行上肢动脉CTA检查。

上肢动脉VR图及MIP图,血管清晰显示。患者,男,35岁,慢性肾衰竭(尿毒症期),需要长期透析治疗,进行了自体动静脉内瘘成形术后,后行上肢动脉CTA检查。

桡动脉与头静脉进行了端侧吻合。吻合口无狭窄,无血栓形成。

患者,女,68岁,长年卧床静脉滴注,双侧上肢静脉已经无法埋针,只能选择下肢足背静脉。

常规图像肱动脉CT值97.2HU,血管内对比剂密度低,VR成像效果差。单能级40keV图像CT值202.2HU,血管内对比剂密度提高,VR成像效果佳,上肢动脉清晰可见。

因为留置针脱出,导致成像效果较差,多参数功能CT的低能级图像可以增强碘剂的可视化程度,有效提高血管内对比剂CT值,改善成像血管强化不佳时的图像质量,避免二次检查。

而我们既想要看到血管内环境的好坏,又不想对它造成太大伤害要怎么办呢?

下肢动脉血管主要分支有髂动脉、股动脉、腘动脉、胫腓动脉、足背动脉等。

下肢静脉血管主要分支有大、小隐静脉,腘静脉,股静脉等。

  1. 适应症主要分两大类,第一是狭窄闭塞,第二是扩张。

(1)狭窄闭塞主要有动脉硬化性闭塞,血栓闭塞性脉管炎,急性血栓等

(2)扩张主要有动脉瘤、假性动脉瘤、动脉夹层、动静脉瘘等。

主要有碘过敏、各种过敏史及甲亢体质,或者是肝肾功能不良,病重或体质虚弱的病人。

(1)与患者及其家属进行沟通,并依照知情同意书比对患者是否符合检查标准后,嘱患者或其家属签署同意书。

(2)在护士引导下建立静脉通道,安放留置针,最好为18号针。

(3)由于下肢扫描范围较大,一般都是用脚先进的出床扫描,受限于操作机器自身的扫描长度限制,一般需要头托更换成脚托。

(4)扫描范围通常起自腰2-腰3之间到足尖为止,主要包括腹主动脉、髂内外动脉、股动脉、腘动脉、小腿和足背动脉。

(5)打药分为直接法和间接法,药量一般为100ml。间接法不论机器扫描速度快慢,打药时间最好足够长,也就是说,注射时间最好在30秒左右,只有这样才能保证足背动脉部分有药流入。

(6)如果需要还要做下肢静脉CTA,一般在达到阈值触发扫描后的150--180秒加扫一期,而且要在原本动脉CTA的基础上适量增加药量。

(7)扫描完毕后嘱患者多喝水,并留观半小时。

(2)在护士引导下建立足背静脉通道,大多选择22号针。

(3)一般是用脚先进的出床扫描。

(4)扫描下肢静脉最好在患者踝部、腘窝部进行捆缚固定,有条件可以考虑下腔静脉滤器植入,能有效防止直接法导致的下腔静脉血栓脱落。

(5)由于静脉的CT值不会很高,所以最好是将ROI放置在体外,目测肢体内静脉浓度,待观测到静脉浓度达到一定亮度后,手动按下扫描,这对于技师的技术要求较高。也可以监测腘窝层面,感兴趣区放在腘静脉下方1-2cm处,触发阈值调整为120HU。

(6)由于直接法对患者伤害比较大,工程实践中在这里建议高压注射器非双筒双流,在非必要情况下不要用直接法扫描。

采用对比剂智能跟踪技术(bolus-tracking),检测层面为腹主动脉分叉前1--3cm区间内,阈值设为150HU,扫描前等待时间10--15s,到达阈值后延迟时间为12--15s,扫描时需要注意沿目标血管的血流方向进行扫描。

直接法扫描下肢静脉CTV,在扫描条件上和扫描动脉CTA稍有区别,可以沿用间接法的部分参数。

从上表中可以看到,直接法与间接法的区别,就在于监测层位置、感兴趣区、管电压这几个方面。其他的不同则是药量、流速,建立静脉通道的位置,扫描前准备。

间接法选择健侧的肘正中静脉留置 18 套管针,如果选择小剂量法测量,最好在右肘正中静脉建立通道,监测层放在腘动脉稍中下1-2cm部分,注射药量20ml,速度4.0-5.0ml/s,计算达峰时间后,再正式扫描。

由于足背静脉比较敏感,血管阻力很大,打药的速度不能太快,一般控制在1.5-2.5ml/s之间,而且还需要对总量进行控制。体弱的婴幼儿、老年及肾功能较差的患者,注射时间控制在>25s即可,相对正常的患者可以将时间延长至>40s,而且注射药剂必须为混合液(混合比例一般为1:4或1:5),否则很有可能造成血管腔内血栓的假象。

男65岁,糖尿病史,下肢动脉钙化软板块狭窄,多支支架植入术后复查。

男25岁,发现右下肢迂曲血管团12年。

因为患者较为年轻,医院想要尝试减少药量,降低药量后,正常图像可以满足诊断要求,但是经过低能级重建后,血管显示更多更清楚,完全可以增加医生的诊断信心,避免重复检查。

对比剂注射方案:对比剂碘浓度:270~370mg/ml,总量:80.0~100.0ml,配合使用生理盐水,右手臂静脉注射。

(1)对比剂团注追踪法(bolus-tracking):采用双筒高压注射器,对比剂注射流率:3.5~4.0ml/s。设定双肾动脉水平以下腹主动脉作为监测层面,当监测层面CT值达100~150HU阈值后延时12-15s触发扫描。

(2)腘动脉小剂量团注试验法:使用对比剂20ml,后追加20ml生理盐水,流率4.0ml/s,获得腘动脉时间密度曲线。

清晰显示腹主动脉、膝上动脉、膝下动脉及足背动脉的解剖形态及动脉管腔充盈状态。

IQon光谱CT带来了全新的能量成像模式,其基于双层探测器实现“同源、同时、同向”的能量成像要求,在每一次常规扫描中同步进行高、低能量信息的采集,在临床应用中发挥了独到的作用。

下肢动脉粥样硬化闭塞症患者的血管壁常伴有严重钙化,常规CTA受到线束硬化伪影的影响,使血管结构和远端分支难以显示清楚。光谱CT低能级MonoE图像可以提高图像的组织对比,有助于病变的显示,高能级的MonoE图像虽然会降低图像的对比度,但可以有效抑制伪影,改善图像质量。

多癌筛查与能量成像展望

简单、高效、快捷、无创的肿瘤筛查技术,一直以来都是医学追求的目标。

阿里巴巴达摩院第三个癌症筛查模型登上顶刊,首次实现肠癌“无感”筛查,未来用“平扫CT+AI”能实现多癌筛查吗?

看到这个突然想到了阿里达摩院最早发布的通过CT平扫结合AI诊断胰腺癌的大模型,那时候还是2023年,发布胰腺癌AI DAMO PANDA,登《自然・医学》,攻克 “癌王”早筛难题。去年,很快,首个胃癌影像AI DAMO GRAPE又发布了,可以大规模临床显著提升胃癌检出率。

作为一个多年的影像从业者及临床应用培训,看到这个新闻,首先思考的是对我个人的工作模式是否有影响。

的pancreas就是胰腺组织,胰腺组织位于腹膜后,这个图像胰腺显示得比较清晰,这是因为使用了对比剂,也就是增强扫描。

是平扫CT图像,胰腺组织也能显示,但是边界不是这么清晰。当然这个图像显示胰腺有肿胀。

相信对于任何放射科医生来说,使用平扫CT的图像,进行肿瘤的诊断是非常有难度的,甚至是不可能的。这是因为,人眼对于组织密度分辨率是有限的,正常组织和病灶组织可能在图像对比度上存在差异。但是如果这个差异很小,比如不到20个HU值(CT值的单位),人眼是很难分辨的。但是借助于AI则有可能实现这一步。这是因为人眼最多能分辨32级灰度,而训练过的AI则可以分辨上万级。早期胰腺癌在平扫CT上可能只是局部轻微的密度变化,肉眼很难去分辨。

可能不知道一个放射科医生,一天阅片量是多少。一天大概需要写8090份CT报告,这些报告是包括了全身所有部位,比如胸肺部、腹盆部、头颈部。而一个CT全腹部扫描,35mm的重建层厚,需要扫描150200幅图像。如果做了多期动态增强,图像数还要翻倍。一个患者,大概会产生200400幅CT图像。一天8090个患者,可以算算,放射科医生一天要看多少幅CT图像。

作为从业者,都知道,长时间大量阅片,眼睛会疲劳,思维会变慢,没有人敢保证自己绝对不犯错(这里的犯错指的是可能漏看一些东西)。单纯考放射科医生用平扫CT来筛查肿瘤,对于目前的情况是不可能的,既不现实,也很难实现。

AI的出现恰好可以解决这个问题,图片识别领域也是AI应用最多的场景。这个场景既然可以用于智能驾驶,检索图片,当然也可以用于医学影像图片。除了比人眼对于灰度变化敏感,AI还可以学习图片的组学特征,比片纹理特征,这是人眼无法做到的。简单来讲,就是图片对于人眼来讲,就是图片,看的就是图片的对比度;而对于AI来讲,图片还是一种数据,通过分析图片数据,得到人眼得不到的信息。

一直以来,医学影像检出是一种诊断疾病的手段和方法。随着医学影像设备普及率越来越高(很多县级医院都有了64排以上CT及1.5T的磁共振),医学影像在医疗中的位置,不满足于单纯的诊断疾病,而是能不能够作为早期筛查的工具。

恶性肿瘤无疑是大家最关心的,也是在医疗卫生投入中最大的疾病谱。而如果有一种非常简单、高效的影像学检出方法,可以筛查肿瘤,那么就能满足大家的理想。

比如,德国教授就提出了用磁共振MRI来进行乳腺癌的筛查。通过简化序列,把常规一个乳腺扫描2025分钟的检出方案,简化为35分钟的快速序列。这个方法很好,但是MRI的成本高,其次需要注射对比剂。

一次全腹部(腹部+盆腔)的平扫CT,检查时间非常短,从患者摆位(躺上CT扫描床)到完成扫描结束,可能就仅仅需要2~3分钟。而且现在的CT,越来越先进,其辐射剂量也越来越低。一年一次的这种平扫CT是完全不会超出剂量的。最理想的影像筛查肿瘤的方法,需要满足以下几个特点:

  1. 扫描速度快;
  2. 费用可控,检出费用不贵;
  3. 无须打药。

从这个意义上来说,阿里巴巴达摩院的“平扫CT+AI”的方案是完全满足上述3点的。显示,阿里巴巴达摩院,还没有停止在这个方案路径上的研究和创新。今年,阿里巴巴达摩院的AI DAMO COCA又实现了对结直肠癌的筛查。

说到结直肠癌,大家首先考虑的体检或者筛查方式是什么?多半是肠镜,因为比较可靠。但是做肠镜的缺点是该检查时有创性的,器械需要侵入人体(胶囊肠镜效果并不理想),而且做一次肠镜得请假预约时间。

平扫CT+AI能够完成结直肠癌的筛查,优势非常大,无需肠镜、无需清肠、无需造影剂,用常规腹部平扫CT 即可完成肠癌早筛,真正做到无感、无创、可普及。

是一些结直肠癌的CT病例,其中a和b是结肠癌,c和d是直肠癌。这几个病例是非常典型的,而且是比较明显和晚期的。对于b和c没有经验的放射科医生都可能漏。即使使用增强扫描,也不敢保证能够检出早期的结直肠癌,这也是为什么对于很多肿瘤,放射科的早期筛查作用是有限的。

胃肠道一直是影像检查的“小禁区”,因为其图像质量受准备工作影响,并且胃肠道会“动”,所以在影像诊断中也有一定难度。

如果让我一个放射科医生,使用平扫CT来诊断结直肠癌,这个难度比前面胰腺癌还要大得多。为什么这样说呢?一般CT做肠道检查,主要是诊断肠梗阻这个急腹症。就是非常有经验的放射科医生,在阅片的时候,也需要花费大量的时间。一层一层的图像看,在PACS或者工作站上做各种重建,看梗阻点。其次就是,结直肠癌早期表现更隐匿,一般的放射科医生很难通过肉眼发现。

因为这种一般就是找输尿管结石或者肠梗阻,尤其是后者更难。但是肠梗阻至少有气液平,有梗阻点,花一些时间,还是能够找到的。而通过平扫CT图像,发现结直肠癌,对于目前人类肉眼来讲,几乎是不可能的!

这些工具什么时候能够真正用于临床,走入医院,是我下一步比较期待的。

从实质脏器(胰腺)→空腔脏器(胃/ 肠)的难点已全部突破,AI可识别人眼忽略的微小密度差异。未来的话,有可能会出现鼻咽癌筛查模型、肺癌筛查模型、乳腺癌筛查模型。

根据2024年发布的国内癌症流行病学数据,无论是男女,排名第一的都是肺癌。特别是男性,肺癌的发病率是遥遥领先其他癌症的。如果能打通“平扫CT+AI”筛查肺癌,那么无疑是巨大的好事。并且肺部检查本身就最常用CT进行(高分辨率CT,HRCT)。

然而亚洲女性大部分是致密型乳腺,并且致密型乳腺罹患乳腺癌的风险也更高。

使用这些AI模型及工具,可能未来改变医生的工作路径和效率。比如,现在很多医院都有肺结节的AI工具,扫描完CT后,工作站自动标记出多少个肺结节。粗略一看,可能觉得减少的诊断医生的工作量。并不是,因为原来人眼看图片,可能我能发现5个肺结节。结果上了AI模型,它发现了9个,比我多发现4个。作为医生,看到肺结节并不是写一个报告就完了,需要判断哪些肺结节可能需要干预(随访、穿刺、复查),哪些可能是良性的,不需要干预。这一点是目前AI代替不了的。

对于阿里巴巴达摩院的平时CT+AI筛查肿瘤模型,假设在工作中使用了这个工具,AI模型判断有可能会有肿瘤风险,那么我作为放射科医生,在这个过程中的决策是什么?这是需要思考的,是听AI的,直接让患者再进一步做细致的检出以明确是否真正的肿瘤?如果检查出来,确实有肿瘤,那么对大家来说都是好事。如果做了进一步一系列检查后,发现并没有肿瘤,也就是AI报了一个“假阳性”,患者因为AI的报告,改变了临床决策,这部分费用患者是否会要求医院负担,这个问题是需要考虑的。

还是有老师会说,即使平扫CT+AI非常准,早期筛查出来了,但是确诊还是要做病理。对于很多肿瘤疾病,确诊肯定还是需要做活检和病理的。注意,筛查,筛查。筛查二字实际上是追求更高的敏感度,并不要求一定要确诊。

  1. 5.25 周一 于 成都

随着全球气候变化和环境污染的加剧,肺炎的发病率和死亡率逐年上升,成为全球公共卫生领域的重要问题。尤其是今年,随着入冬后气候的急剧变化,肺炎患者也相应显著增加,而且,由于细菌、病毒、支原体同时涌现,相互叠加,使得形势更加凶猛。更加需要放射科医生尽快准确判断出肺炎的类型,从而提高诊疗效率。同时公众也需要增加对肺炎的了解及认识,做好个人健康防护。

肺炎的症状从轻微到严重不等,这取决于引起感染的细菌或病毒类型、患者年龄和整体健康状况等因素。

🔹菌血症:从肺部进入血液的细菌会将感染传播到其他器官,可能会导致其他器官的衰竭。

🔹呼吸困难:如果肺炎很严重,患者可能会出现呼吸困难的症状。主要表现为吸气不足,呼吸费力。呼吸的频率、深度会改变。严重时需要张口呼吸,甚至会因为缺氧导致嘴唇或指甲发紫。

🔹胸腔积液:如果肺炎没有得到及时的治疗,就可能会导致胸腔积液。

🔹肺脓肿:脓肿通常用抗生素治疗。有时需要用长针或长管插入脓肿部位进行手术或引流以清除脓液。

2岁及以下的儿童、65岁及以上的老年人及免疫低下的患者患病风险最高。

四、肺炎常见类型、病理及CT影像表现。肺炎有多种类型,包括大叶性肺炎、小叶性肺炎、病毒性肺炎、支原体肺炎等。

大叶性肺炎的典型表现为急性进展的发热和咳脓痰,还可出现呼吸困难、胸膜炎性疼痛和咯血。常见白细胞增多,提示为急性炎症。在年老体弱或免疫抑制的患者中,上述症状可较轻微或缺乏。肺部听诊时可闻及爆裂音。

病理表现:大叶性肺炎的主要特征是肺叶大部分或整个肺叶的纤维蛋白化脓性实变。病理上分为四个阶段:充血期,发病后 12 ~ 24h,此时肺部毛细血管扩张、充血,肺泡内有浆性渗出液,其内混有少量的红细胞、中性粒细胞和巨噬细胞,肺泡内仍含气体。红色肝样变期,2 ~ 3d后肺泡内充满大量纤维蛋白及许多红细胞等渗出物,使肺组织变硬,切面呈红色肝样。灰色肝样变期,再经过 2 ~ 3d,肺泡内红细胞减少而代之以大量的白细胞,肺组织切面呈灰色肝样。消散期,在发病 1 周后肺泡内的纤维性渗出物开始溶解而被吸收、消失,肺泡重新充气。

CT影像表现:大叶性肺炎主要表现为某一肺叶内相邻肺段的均匀性气腔实变,实变周围可见磨玻璃样影。实变通常跨越小叶和肺段边界,常见空气支气管征。

左肺上叶大片状高密度影,内可见空气支气管征。右肺中叶大片状高密度影,内可见含气支气管。小叶性肺炎是由于致病菌感染导致的肺泡炎症,好发于婴幼儿,通常病情进展迅速,如果患儿不能及时接受治疗不仅会影响其预后恢复,还可能会诱发心肌炎等严重疾病,甚至导致患儿死亡。病变常以细支气管为中心,故又称支气管肺炎。临床上可见发热、咳嗽、咳泡沫黏液痰或脓性痰、胸痛和呼吸困难等症状,听诊可闻及干啰音。因患者虚弱,抵抗力低,故体温及白细胞可不升高。

病理表现:病理学上多为细支气管、终末细支气管及远端肺泡的感染。病变范围为小叶性,呈散在分布,亦可融合呈片。致病菌由支气管或细支气管蔓延,使肺泡壁及细支气管管壁发生炎性充血、水肿,白细胞、吞噬细胞、纤维素等炎性渗出物充填肺泡和细支气管,形成肺小叶性实变。病程中,若细支气管发生不同程度的阻塞,可出现小叶性肺气肿或肺不张。

CT影像表现:两肺云絮状、斑片状、结节状高密度影,沿支气管走行分布,边缘模糊,散在的小片状影,可以融合成大片状,可并发小叶性肺气肿及肺不张。

支原体肺炎主要为间质改变,诱发因素为支原体,小儿是高发人群,传播途径为经空气传播口鼻分泌物,会促进流行性或散发性呼吸道感染的发生,夏秋与冬春之交是高发时间。

病理表现:轻症患者主要表现为肺泡腔内有中性粒细胞浸润,而重症患者的病理改变更为明显,包括肺泡腔和肺泡壁的多种细胞浸润、肺泡壁增厚和水肿,以及肺泡纤维化等。

CT影像表现:病灶分布儿童以中下肺为主,成人病变随机分布,无好发叶段;伴有支气管充气征的大片实变影、结节状或小斑片状气腔实变影,支气管壁增厚、树芽征、磨玻璃密度影,其它有马赛克征、肺不张、淋巴结肿大等;伴有支气管壁增厚的实变和小叶中心性结节。支气管周围结节(树芽征)发病率较高。小叶中心性结节伴有周围的磨玻璃影或磨玻璃结节改变(晕征)。

病毒是急性上呼吸道感染的最常见原因,受病人年龄、免疫力等因素的影响,上呼吸道感染可向下蔓延导致病毒性肺炎。病毒感染的临床病程与宿主的免疫状态有关,其症状具有非特异性,如咳嗽、发热和呼吸困难,难以进行鉴别诊断。大多发生于冬春季节,可爆发或散发流行。密切接触的人群或有心肺疾病者容易罹患。婴幼儿、老人、妊娠妇女或原有慢性心肺疾病者,病情较重,甚至导致死亡。

病理表现:病变早期阶段,病毒进入气道内上皮细胞刺激呼吸道引起反射性咳嗽,但尚未引起肺泡的渗出性炎,仅仅表现急性间质性炎,以少、中等量淋巴细胞为主的肺泡间隔炎细胞浸润,随着疾病的进展,病变进入急性渗出期,组织学上表现为弥漫性肺泡上皮损伤、区域性肺水肿和部分肺泡腔内透明膜形成,感染的肺泡上皮内可能会见到病毒包涵体,脱屑变期为固有或增生的肺泡上皮及终末细支气管上皮及基底膜解离,脱落入肺泡腔内,部分上皮细胞坏死和凋亡,并与炎性渗出物混杂,导致肺泡腔完全被炎性渗出和坏死物填满,此时患者会出现明显的呼吸困难,甚至出现急性呼吸窘迫综合征,引起一系列的体内酸碱平衡和电解质失调。如果经过积极治疗和患者自身抵抗力增加,病变会转变为增生修复期,表现为肺泡上皮及终末细支气管上皮的增生,早期纤维化和肺泡腔肾小球样机化等。

CT影像表现:表现多样,十分复杂,不同病毒导致的肺炎影像学有所差异,缺乏普遍规律。其复杂性可能与病程、宿主免疫力、侵入机体病毒类型、数量与毒力等相关。局部磨玻璃改变、弥漫磨玻璃影、多发小结节、实变影、间质纤维化及索条影、伴胸腔积液或气胸。

双肺弥漫大片状磨玻璃密度影,斑片状高密度影及簇状片絮影。双肺散在片状磨玻璃密度影,两肺血管支气管束模糊。血液检查用于确认肺是否被感染,并检验引起感染的细菌或病毒类型。

肺炎会阻碍肺向血液中输送足够的氧气,脉搏血氧测定可以测量血液中的氧含量,有助于诊断患者是否有肺炎。

如果连续两次分离到相同的细菌,可以认为是致病菌。

血和痰培养分离到的相同细菌,可确定为肺炎的病原菌。

经过X线胸片检查后不能确诊的患者,可以进行CT检查,以明确诊断。

如何治疗肺炎取决于病因和症状的严重程度,主要包括抗感染治疗、对症治疗、支持治疗以及并发症治疗。

如果是细菌性肺炎,医生会开具抗生素治疗,初次治疗后根据病人的反应、细菌培养以及药物敏感试验,给予特异性的抗生素药物,预防并发症。

如祛痰、止咳、吸氧以及维持水电解质平衡等。痰量过多时,可用祛痰药物或使用气道雾化治疗;发烧时服用退烧药。

出现败血症、毒血症、感染性休克,患者需接受抗休克治疗;出现肺脓肿、呼吸衰竭等患者,需接受相应的治疗。

流感疫苗:有助于预防流感引发的肺炎。每年引起流感的病毒是不同的,所以需要每年都接种。

保持充足的睡眠,经常锻炼,饮食健康,有助于会提高免疫力,预防病菌感染。

在吃饭前、准备食物前、如厕后、从外面回来后都要洗手。

大连医科大学附属第一医院放射科研究生。李智勇-大连医科大学附属第一医院 放射科 主任医师/教授

CT显示骨骼是比较好的,而肋骨由于其走形是曲面,所以观察肋骨一般需要用到后处理。

都说人类起源于大海,看了这两张图我都有点相信了。不管人类起源问题了,如果把胸部CT检查中肋骨用这种曲线平铺的模式打印出来,我相信许多非专业医疗人员都会看肋骨影像了。各位小伙伴是否想了解一下肋骨“鱼骨图“后处理方法呢,接下来我们一起学习一下吧。”

  1. 选择胸部薄层图像,进入CT Viewer,选择胸部一个层面(心脏层面较好)。
  2. 在序列处选择曲面重建Curve,点击Curve mode,然后沿着选定胸部层面胸廓內缘多点勾画,逆时针绕一圈,后点击Curve result(曲线结果)。后把show curve前方对勾√取消(隐藏勾画曲线)。
  3. 按住鼠标右键把屏幕左上角Curve result图拖到主屏,点击主屏左上角修改层厚约100mm。点击主屏幕左下角Average改为MIP,呈现。点击屏幕左下角Average改为Vol.Rend,呈现。,此时可以改变主屏幕左下角VR协议呈现不同效果。(注:若出现床板影干扰,可在序列处选择组织管理Tissue management,把床板couch后对勾√取消)。

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