医学影像技术体系 · 第 8 卷 / 共 44 卷
骨髓、痛风、儿童与能谱纯化
本卷导读
从 VNCa 骨髓分析、痛风结晶识别到儿童胸部能量 CT、能谱纯化与常见伪影，建立双能量图像判读的基本方法与专科应用框架。
知识结构
- 能谱曲线、儿童胸部与能谱纯化
- 骨髓水肿与 VNCa 判读
- 双能量基础知识体系
- 腹部、呼吸与系统性疾病
- 痛风与肌骨应用
能谱曲线、儿童胸部与能谱纯化
首先使用单能量＋在测量感兴趣组织上绘制ROI，获得能谱曲线。
将需要评估的数据使用 CT Dual Energy打开，选择单能量+应用，在二维图像象格右上角工具栏选择单能量＋ROI。这里使用了syngo.via VB40版本。
在需要测量能谱曲线的区域绘制感兴趣区，获得能谱曲线。
计算机断层扫描技术自20世纪70年代问世以来，一直在不断发展和改进（参见：回望：CT五十年（1968-2018））。CT技术的初步改进提高了速度，提高了分辨率，并更有效地利用了电离辐射。
传统CT都是利用单一混合能量成像的，在扫描之前，手动或自动选择管电压（kV），利用单能量球管和多排探测器阵列进行成像。双能量成像经历了漫长的发展阶段（参见：CT能量成像五十年（1971-2021）：从双能量到多能量的探索）。它允许一次评估一系列能级，再次为获取和评估以前无法获得的数据提供了机会。一下双能CT和光子计数探测器是如何工作的，以及它们如何用于小儿胸部成像。
单源扫描仪有多种类型。同源双光束，也称为分裂滤波器或双光束，使用金和锡滤波器以及单个探测器阵列将单个光源分为两个能级。单球管以120 kV的电压发射X射线，机架时间低至0.28 s，视野为50 cm。快速管电压切换利用单探测器阵列，同时每0.2 ms将管电压从80 kV更改为140 kV，旋转时间为0.5 s，视野为50 cm。双层探测器使用单个能量束，但在每个探测器处过滤不同的能级，旋转时间为0.27 s，视野为50 cm。
双源CT是双能CT最稳健的实现方法。这些扫描仪有两个X射线球管，彼此呈约90°角。虽然能量（kp）不同，但两个光束同时打开，并执行一次扫描。当前最新的扫描仪，最大管电压差为70 kV和150 kV，低能球管和高能球管的最大视野分别为50 cm和35 cm。机架旋转时间也减少到了0.25 s，提供了更快的扫描速度（参见：双源CT的技术原理与临床应用）。
双源系统具有可用的双能量扫描仪中最大程度的光谱分离。第二代和第三代双源CT扫描仪还在高能球管上安装了一个锡过滤器，以衰减低能光子并进一步增强光谱分离程度（参见：能谱纯化技术的基本原理与临床应用）。
光子计数器探测器CT是一种基于探测器的多能量成像技术，与单源类型中描述的基于探测器的技术具有本质的不同。虽然光子计数探测器已经在核医学正电子发射断层扫描（PET）/单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和乳腺光谱成像中广泛使用了一段时间，但分辨率非常有限，不足以满足CT应用的需要。
光子计数探测器技术不同于以往的常规单能和双能CT。消除了常规和双能CT的光子闪烁体和可见光传感器，并用碲化镉或碲锌镉半导体二极管代替，直接将X射线光子转换为电信号，按比例分离X射线能量，以便可以单独计算每个能量阈值。这项新技术允许进一步减少辐射剂量，提高空间分辨率，减少噪声和多能量数据采集，并为新型造影剂的开发提供了可能性。光子计数探测器CT消除了探测器隔栅的使用，并使用更小的像素，有助于提高固有剂量效率和常规CT所未见的高分辨率成像。
常规CT利用一个管电压，在扫描开始之前确定。这限制了可获得的组织分化量。单能CT成像中的一个常见问题是区分碘和钙，根据物质的浓度，碘和钙可能具有相似的Hounsfield单位（HU）。
需要两种能量来区分两种相似的材料。这就是所谓的材料分解，这是一种后处理算法，它根据不同材料衰减不同能量的方式来分离出不同的材料。双材料分解（如水、碘）用于单源双能CT，而三材料分解（如软组织、碘、空气）用于更稳健的双源双能CT。
双能CT中的两种能量是根据研究类型选择的，对于胸部成像，第三代双源CT扫描仪通常为70 kV和150 kV，第二代扫描仪通常为80 kV和140 kV。肺部成像中感兴趣的成像输出包括碘图、虚拟平扫、肺血容量和单能谱图。
光子计数探测器成像以类似的方式工作，利用两种基材和碘进行三种材料的分解技术。可用于处理的更广泛的能量阵列允许去除线束硬化伪影并改进碘浓度的测量。多能量的另一个优点是可以同时评估具有特征k边界的多个造影剂。
双能CT扫描仪的多次迭代会根据采集的能级生成两个或多个数据集。例如，对双源CT数据集进行平均，以生成线性融合或混合图像，该图像看起来像是获得了单个能级，可以立即进行读片。使用第三代双源CT的胸部检查示例可能会使用70 kV的低能量和150 kV的高能量，混合图像分别代表50:50的高能量和低能量比。
碘图是人体应用中广泛使用的能谱成像特征图像，对常规肺成像用处不大；然而，它们可以在纵隔和胸壁肿块以及腺病评估中发挥作用。
在碘图中，碘显示为纯碘图或彩色编码浓度，作为CT图像上的覆盖，以增加醒目性。
与碘图配对的是虚拟平扫。这是与相关碘图相反的外观：碘以碘图的形式叠加在解剖图像上，而虚拟平扫显示的是减去造影剂后的CT图像。这些配对技术有助于确定什么是真正的造影剂，无论是作为组织增强还是外渗。它还具有减少辐射的潜力，因为它减轻了对平扫成像的需要，这有时是诊断评估所需要的。
肺PBV被用作肺灌注的替代物，应与肺血流量定时的CT血管造影一起进行。理论上，肺PBV可以量化每个肺中的造影剂，或进一步划分为肺叶。
除了双能CT产生的两种原始能量外，单能＋成像允许将能量外推至40千电子伏（keV）和190keV。低keV利用碘在33 keV时的k边界，增加对比剂的显影，而高keV利用减少金属伪影。由于光谱分离的改善，光子计数探测器进一步改善了这些特征。
胸部能量成像的主要用途是评估肺栓塞。CT血管造影对比剂的使用与常规单能量CT相同，精确定时的团注对诊断极为有利。在对成人双能CT和单能CT进行比较的荟萃分析中，在确定肺叶和节段水平的肺栓塞方面没有显著差异。然而，双能量扫描的可以在多个方面帮助改进肺栓塞的检测，文献支持改进亚段栓塞的检测。肺PBV碘覆盖可以描述灌注缺陷，例如，当较小的亚节段凝块被可疑地看到或不能作为管腔阻塞最终解决，但可能仅被视为灌注缺陷时。利用单能＋应用程序可以改善对比度可视化。能级越低，碘的k边界越近，碘衰减越大，对比度越亮。这有助于挽救不良的团注，在必须给予较小的对比剂剂量时有帮助，并且对组织衰减较大的患者有益（和）。一名17岁女孩的肺栓塞。a 轴位CT混合图像显示右下叶节段肺动脉分支可能存在充盈缺损（箭头所示）。黄色圆圈表示较小视野数据集的边缘，无法对包围区域外的组织进行后处理。轴位（b）、冠状位（c）和矢状位（d）肺PBV图显示右下象限存在灌注缺陷（十字线）。右侧权重灌注色标；红色是良好的灌注，而蓝色和紫色是较差的灌注。十字线代表表示每个成像平面上相应位置的正交平面，橙色代表轴位，紫色代表冠状面，红色代表矢状面。
一名10岁女孩的非闭塞性肺栓塞。采用单能增强技术获得四个轴位CT切片，以克服不良的团注时间。（a）50keV、（b）70keV、（c）90keV和（d）110keV图像上的非闭塞性栓塞（箭头）。轴位CT上的肺PBV彩色编码图显示肺灌注的均匀性，表明肺灌注正常。
还可以进行血管分析。肺动脉的高碘浓度用颜色编码（例如蓝色），肺静脉的低碘浓度用另一种颜色编码（例如红色）。这有助于评估血栓，如肺栓塞，或增加肺动静脉畸形的显著性。可以选择将该信息与肺血流融合，以确定与任何血管异常相关的灌注缺陷。
一名13岁特发性肺动脉高压女孩的肺血管成像。肺窗内的轴位CT胸部显示肺周围扩张的血管结构和周围的毛玻璃混浊，与动静脉畸形一致。a 箭头表示动脉，箭头表示静脉。b 轴位CT血管成像整体图彩色编码显示高碘浓度动脉（蓝色，箭头）和低碘浓度静脉（红色，箭头）。
双能量CT的候选者最好能够保持静止和屏住呼吸，这对年幼的儿童来说是一个很大的限制。在这里，有一个折衷方案，即使用双源扫描仪提供的高速、低运动的大螺距扫描，或使用具有更多功能信息的低速、低螺距双能量扫描。来到CT室的儿童已经在重症监护室通气或能够屏住呼吸，将使用双能量扫描。在使用肺PBV作为肺灌注替代物的基础上，还可以评估病变肺中的肺实质。这对新生儿和婴儿评估肺发育不良、先天性肺叶过度膨胀（CLO）或支气管肺发育不良（BPD）有一定的影响。发育不全的肺或CLO在混合图像上是高透光的，而在肺PBV上表现为低灌注。患有慢性阻塞性肺病和肺动脉高压的成年人在继发于血管病因学时，存在灌注异常和异质性以及镶嵌衰减。支气管肺发育不良的表现也因严重程度而异：BPD越严重，灌注越不均匀，偶尔以特定肺叶为主。根据最近一项成功比较双能CT与通气灌注（V/Q）SPECT/CT的初步研究结果，在呼吸功能差的儿童中，双能CT上的非灌注肺有助于指导外科医生是否进行肺叶切除术。在紫绀型先天性心脏病患儿中使用肺灌注也有类似的描述。
a 肺窗轴位CT显示重度BPD。b使用“致密肺”工具的相应轴位肺PBV显示出明显的肺灌注不均匀性，一些区域显示灌注增加（红色），其他区域显示灌注减少（蓝色）。c 不使用致密肺工具，在相同水平的轴位CT上进行肺PBV叠加。注意多个区域现在错误地显示为非灌注（箭头）。
碘的浓度可以通过量化更详细地评估。当评估流入肺部的碘血流量时，碘对比度与肺动脉相匹配，以最佳确定肺血流量。后处理软件可以分割肺部并确定区域内的浓度，或者可以选择和评估单个感兴趣区域。
一名患有右下叶病变的5岁男孩的肺血流定量。
a 肺窗轴位CT显示右下叶巨大病变，伴有大小不等的囊肿，符合先天性肺气道畸形（CPAM）。b 肺PBV轴位CT叠加显示该病变几乎没有灌注。异常区（右下叶）和正常区（左下叶）内的相关区域以mg/ml和亨斯菲尔德单位（HU，标记为CM）测量碘密度，右下叶病变显示密度为0.9 mg/ml和26.3 HU，而正常左下叶实质测量密度为4.9 mg/ml和122.3 HU。c 冠状位肺PBV显示CPAM（深蓝色）和肺分割（绿线），根据肺容量划分肺叶。d 输出图表描述了增强模式。请注意，根据该方法，病变位于右侧中叶和下叶，两个叶显示计算相对增强降低（分别为88%和68%），绿色框中突出显示。
在未来，随着光子计数探测器分辨率的提高，沿着裂缝的分割可能成为可能，稍后将进行更详细的讨论。人工智能在分割肺部、检测灌注和标记异常方面的应用刚刚开始研究，如果适用于儿童肺部，则有可能改进工作流程。然而，就目前情况而言，在较小的儿童中，双能CT对肺裂的计算机辅助检测，尤其是对病变肺的检测，是有限的。当前的限制反映了供应商软件无法沿裂缝分割儿童肺部，可以选择基于距离或体积的方法，从而限制了其实用性。
碘图和虚拟平扫的应用可以更容易地检测急性出血。最常用于寻找胃肠道出血，胸部在血管评估中有一定作用，如内漏或创伤性撕裂伤。光子计数探测器可以更进一步，同时使用两种造影剂评估内漏，以减少额外扫描的需要。
使用单能技术降低keV可以进一步增加碘的显著性，使小出血更容易识别。
对比增强可以用两种方式表达。在一种情况下，可以评估增强的Hounsfield单位，与平扫的Hounsfield单位相比尤其有用。这可以直接比较病变或实质的强化程度。或者，碘的密度可以报告为毫克每毫升（mg/ml），这可能因供应商而异。据报道，这些技术在成年人群的肿瘤评估、进展和治疗反应方面具有价值。
虽然有必要对儿童特异性肿瘤进行进一步研究，以确定真实病变增强和治疗反应的临界值，但可以使用该技术评估肺结节、纵隔或胸壁病变。增强CT可以区分强化肿块和有碎屑的囊性肿块。
转移性横纹肌肉瘤10岁男孩的病变评估。
a 通过上腹部进行轴位CT扫描，并在腹膜后肿块上放置一个感兴趣区域（ROI），在椎旁肌肉组织上放置一个感兴趣区域（ROI）。对比剂密度（CM）在肿块中为37.8 HU，在背景棘旁肌中为16.2 HU，而与背景棘旁肌在0.7 mg/mL时相比，碘浓度在病灶中增加（1.4 mg/mL）。b 轴位CT胸部碘图。在后纵隔肿块周围绘制ROI，该肿块与腹膜后肿块具有相似的对比度密度（33.5 HU），表明增强。纵隔肿块的碘浓度与腹部肿块的碘浓度相同，为1.4 mg/mL，而脊旁肌的对比度密度为17.6 HU，碘浓度仅为0.6 mg/mL。同一水平软组织窗的轴位CT混合图像（c）和轴位虚拟平扫图像（d）显示所有碘均受到抑制。
在单期增强检查中，虚拟平扫可以区分钙和造影剂。碘浓度较高的肺结节和肿块更可能是恶性的。虽然在儿科人群中没有可靠的文献，但成人文献支持使用碘浓度来确定淋巴结是否转移，因为恶性淋巴结比良性淋巴结更具血管性。肿瘤内碘浓度降低也可以通过治疗反应来观察。
对于双能量CT，为了减少金属伪影，必须增加keV以减少条纹伪影。这取决于组织类型，对于胸部应用（如脊柱硬件），这一点更高。另一种可能遇到的致密材料是淋巴管造影栓塞术研究中使用的碘油。keV的任何增加也会增加周围组织的噪声；利用高keV单能图像和混合图像有利于评估周围组织。光子计数探测器可以同样通过利用更高的能量箱和锡滤波器来减少条纹伪影。
胸部轴位增强CT。在（a）70 keV、（b）110 keV、（c）150 keV和（d）190 keV下，利用单能增强成像对同一轴位切片重建多幅图像。keV的增加导致条纹伪影的减少。请注意，在更高keV的图像上，周围骨骼的可视化效果有所改善（箭头所示）。高kev图像会受到更大的图像噪声影响。
与光子计数探测器不同的一个特征是超高分辨率肺成像，因为光子计数探测器固有的剂量效率高分辨率特性。这种超高分辨率将像素大小减小到仅0.25×0.25 mm，并使用低能量阈值，从而提高了肺部成像的空间分辨率。这改善了肺部细节的可视化，如小气道和小叶间隔，并有助于检测间质性肺疾病。据报道，当控制图像噪声时，该特性会导致辐射剂量减少50%，或当控制剂量时，会导致图像噪声减少29%，这两种情况有时会对目前的双能CT迭代带来挑战。
光子计数探测器的一个潜在应用是使用新型CT造影剂，这是双能CT无法实现的，因为获得的能谱更宽，因此能够定位特定造影剂的k边界。例如，实验中使用了钆（剂量高于MRI），因为它的k边界为50.2 keV。然而，在对钆沉积风险尚未确定的认识方面，以高于MRI的剂量使用钆有进一步的影响，如果临床应用成为现实，则需要谨慎。还尝试了金、氙、铋等。光子计数探测器CT可以区分同时使用的多个对比剂。这一特征已在腹部应用中进行了研究，以减少扫描阶段的数量，并可能在胸部成像中具有未来价值。
对于一些较大的青少年或年轻人，尺寸可能是一个限制因素，具体取决于扫描仪类型。具有两个能量束的双源双能CT扫描仪具有不同的视野（FOV），较低的kV导致较大的FOV。任何位于较小视野和较大视野之间的组织都不会进行双能量后处理，因为只有一个数据集可用。
由于这一点，以及双源和双光束扫描仪上的蝶形滤波器能够衰减外围X射线，因此将儿童放置在CT孔中心至关重要。
造影剂条纹伪影可能难以抑制。这在肾集合系统和CT血管造影中也是如此，尤其是在团注高浓度碘的情况下，通常会导致上腔静脉或头臂静脉出现条纹。HU增加可能被软件解释为真正的增强或灌注，导致虚假的碘覆盖。一种技术是稀释造影剂在团尾以降低密度。
早产和病变肺的致密性对肺实质的准确解释提出了挑战。在评估这些肺时，重置软件检测到的最小HU的“致密肺”工具是必要的调整。检测的默认最大HU阈值为−600 HU，但通常提高到−300 HU。这种差异允许密度更大的肺显示灌注，而不是人工显示为非灌注组织。
双源CT的检查床和机架速度是指当双能量模式开启时，扫描速度受到限制。同时使用两个球管的更快的“TurboFlash”模式允许球管旋转四分之一，并且检查床移动的螺距大于3。双能量模式具有与单能量CT扫描仪类似的螺距限制。这限制了易运动儿童的效用，因为在这些情况下需要更高的螺距来限制运动伪影。
据报道，快速kV切换和双层探测器中的辐射剂量高于单能量扫描，因为它们无法调节管电流。相反，在几乎所有应用中，双源双能CT的辐射剂量几乎与单能CT的辐射剂量相等。具体而言，对于儿科胸部应用，Zhu等人表明，使用不同年龄的体模模型，双源双能CT剂量在优化单能CT的20%以内。可以通过降低毫安（mA）下限来进一步降低剂量，甚至可以通过在某些应用中移除扫描期相来进一步降低剂量。光子计数探测器已被证明可以降低获得类似对比噪声比所需的剂量，但应在儿童中进行进一步研究，以评估每个年龄组的剂量。
双能量/能谱CT成像在小儿胸部影像学中具有新兴但潜在的重要作用。进一步采用和改进所述技术有可能提供比单源CT更相关的临床信息。下一次使用商用光子计数器探测器进行光谱成像的迭代可能会在胸部功能CT成像中发挥更大的作用，因为光谱分离更大，辐射剂量更低。
单能谱图是双能量众多应用中最吸引人的应用之一（参见：DECT单能谱图的临床应用），使用能谱曲线工具可以获得感兴趣区在不同keV下的CT值，从而组合成一条曲线。
这条曲线的形状与感兴趣区的物质成分有关，因此能谱曲线是一个很好的定性的工具。这里比较有特点的就是脂肪组织，因为在正常人身体中只有脂肪的能谱曲线是向上走的，即随着能量的增加，CT值也是增加的。
斜率，又称“角系数”，表示一条直线（或曲线的切线）关于（横）坐标轴倾斜程度的量。它通常用直线（或曲线的切线）与（横）坐标轴夹角的正切，或两点的纵坐标之差与横坐标之差的比来表示。
直线对x轴的倾斜角α的正切值tanα称为该直线的“斜率”，并记作k，公式为k=tanα。规定平行于x轴的直线的斜率为零，平行于y轴的直线的斜率不存在。对于过两个已知点 (x1, y1) 和 (x2, y2) 的直线，若x1≠x2，则该直线的斜率为 k=(y1-y2)/(x1-x2)。
对于能谱曲线来说，一般计算两个能量的斜率，比如我们计算感兴趣区的40-70keV的能谱曲线斜率，测量发现，40keV的CT值为1384HU，70keV的CT值为387HU，两者CT值相差997HU，两者能量相差30keV（40-70keV），997/-30=-33.23，所以这条能谱曲线的斜率为-33.23。
能谱曲线的计算并无标准，你可以计算任意两个能量之间的斜率，但是通常都会计算偏低能的部分的斜率，观察能谱曲线可以发现，随着能量的增加，曲线逐渐变的平直，而低能部分的变化会相对显著一些。
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骨髓水肿与 VNCa 判读
双能量骨髓分析（Bone Marrow）是一项创新应用，通过虚拟去钙（VNCa）显示去钙之后的骨髓图像，研究发现，有较高的敏感性、特异性及阴性预测值。
DECT通常获取具有两种不同X射线能谱的图像。单独的能量数据集经过软件后处理，以产生特定于能量的显示或特定于材料的显示。特定于材质的显示评估高能和低能数据集之间衰减值的差异，为每个体素生成双能指数（DEI）。
材料特征斜率和光谱分离。双能CT（DECT）为低能量（例如80 kV）和高能量（例如150 kV）的患者成像。在含有较高原子序数（Z）分子的组织中（例如，具有Z=20的钙，具有Z=53的碘），来自K边界的光电效应在较低能量数据集中产生相对较高的CT 值。通过直接比较数据集之间的体素，计算机算法可以确定组织中某些元素（如钙）的贡献。
Pache等人在2010年首次使用这项技术来显示骨髓水肿（BME），此后被用于各种任务中，以描述整个中轴骨和附肢骨骼的骨髓水肿。在这项技术中，基材料线是由红骨髓和黄骨髓在高、低千伏时的典型衰减值定义的。钙的加入增加了钙双能比的衰减。然后，每个体素的衰减被分解为其钙含量和虚拟去钙含量，投影回基材料线。从而从数据中去除骨矿物质部分（由钙组成），以生成一个虚拟去钙（VNCa）图像，代表基础骨髓。对VNCa图像进行颜色编码可以进行定性评估，而感兴趣区域（ROI）测量可以进行定量评估。
VNCa三物质分解技术。（a）左：基材料线（红线）由红骨髓和黄骨髓在高、低kV处的衰减值定义。添加钙（Ca）的衰减会沿着称为双能比（绿色箭头）的特征斜率增加，因此绿色阴影区域中的任何衰减都归因于钙。每个体素的衰减（虚线箭头）然后通过沿着钙的特征双能比投影回基材料线分解为钙含量和VNCa含量。右：冠状位灰阶钙断层图像显示骨小梁。（b）冠状彩色编码的VNCa图像，其中骨小梁已被去除。骨髓空间的潜在衰减用彩色图显示，其中紫色反映脂肪，较高的Hounsfield单位显示为绿色。（c）冠状位后处理的VNCa图像，骨髓覆盖，其中彩色编码的VNCa内容叠加在钙图上。
使用双能量虚拟去钙技术，需要较高的能谱分离程度，因此双源CT或带有能谱纯化技术的单源CT设备更为合适。通常需要专门的软件进行后处理运算，从而生成VNCa图像。
纳入研究的敏感性、特异性和诊断优势比汇总估计的森林图。
一项Radiology上发表的最新的荟萃分析发现，DECT检测椎体骨折相关的骨髓水肿具有很高的特异性，可以避免在紧急情况下进行确认性MRI检查。技术参数，如同时观察骨和软组织算法图像，利用双源技术，以及有经验的阅片医生的定性评估，可以确保DECT结果的高度特异性。
骨骼由有机基质（30%）、无机元素（60%）和水（10%）组成。有机基质包含用于骨形成（成骨细胞和骨细胞）和骨消化（破骨细胞和前体）的细胞，以及蛋白质类骨质。无机元素主要由钙羟基磷灰石[Ca10(PO₄)₆(OH)₂]组成，它为身体钙和磷提供强度和储备。
骨被组织成两种主要的宏观结构类型：皮质骨和小梁骨。骨髓填充小梁骨之间的多孔空间，由红骨髓和黄骨髓组成。红骨髓主要由造血细胞组成，密度更高，在磁共振成像上大部分为水分。黄色骨髓主要由非造血细胞（如脂肪细胞）组成，密度较低，在MRI上含有大部分脂肪或脂质成分。红骨髓和黄骨髓的比例影响MRI T2和T1加权序列上的水和脂肪信号，以及CT上的衰减。
出生时，整个股骨含有红骨髓，10岁时骨干逐渐转化为黄骨髓，20岁时远端干骺端逐渐转化为黄骨髓。24岁时骨髓呈成人型，除近端干骺端残留红骨髓外，大部分为黄骨髓。大转子和小转子和股骨头也主要充满黄骨髓，而转子间区域保持相对较高比例的红骨髓，直至生命后期。然而，在贫血、吸烟或肥胖等情况下，对骨髓的代谢需求也会动态影响造血的相对数量，并导致通常含有黄骨髓的区域的红骨髓再生。
骨髓水肿检测依赖于确定高于正常骨髓模式的液体含量增加。然而，后者是高度可变的，取决于患者的年龄、性别和解剖部位。
随着年龄的增长，红骨髓逐渐被黄骨髓取代，从外周骨向中轴骨发展。在腰椎，20岁时黄色骨髓占骨髓体积的20-30%，50岁后每十年增加大约7%至50%。在股骨中，黄骨髓的初始比例更高，在20-30岁时股骨骨干/头部中的比例为60%/80%，在50-60岁时增加到80%/90%。
关于性别差异的报道存在争议，一些人提出，早期男性的黄骨髓比例高于女性，在40岁左右观察到的差异最大。从50岁开始，女性的黄骨髓积累速度更快，到80岁时达到70%以上（男性为60%）。骨量峰值出现在15-30岁之间。随后男性骨量逐渐下降，而女性的骨量下降在围绝经期加速，并持续到绝经后。年龄相关的小梁骨丢失允许进一步的黄骨髓扩张进入吸收腔。
在一个区域和单个骨骼内也存在正常的骨髓解剖变异。在外周骨骼中，髋关节、膝关节和踝关节周围的DECT骨髓衰减不同。
通常应该首先评估DECT 3D图像，将BME编码为绿色，将正常骨骼编码为蓝色。这些图像在关注具体发现之前，可以提供整个解剖区域的清晰视觉概览。3D图像通常比2D图像更敏感地描述BME。
43岁男性，高能量创伤后腰痛，无脊椎骨折。在矢状面STIR MRI图像（A）上，所有腰椎椎体显示正常形状和信号强度。在3D DECT图像上，在矢状面（B）上，正常椎体用蓝色编码，而由于含水量增加，密度增加用绿色编码。正如所料，正常椎间盘的编码为绿色。由于减法过程不完整，正常皮质骨也被编码为绿色。在相应的1 mm矢状2D DECT图像（C）上，有一个颜色查找表，以绿黄色到橙红色的伪彩对骨髓和水肿区域进行编码。DE特定信息已与常规灰度形态图像（厚度，1 mm；增量，1 mm）融合。窗值范围设置为−150到100 HU，显示底层正常骨，密度值低于−50HU的截止值。
二维图像通常应该通过将特定于DE的信息施加到常规灰度形态图像上进行分析。通常情况下，会使用颜色查找表对BME进行编码，颜色范围从绿黄色到橙红色，密度范围设置为−150和100HU。叠加的彩色编码图仅显示密度值高于−50HU的截止值。这种方法有助于区分重度和轻度BME。
62岁女性，跌倒后出现创伤性腰痛。在矢状面标准1mm CT图像（A）上，没有识别到新鲜骨折。在冠状位3D DECT图像（B）上，L1椎体的BME编码为绿色（粗箭头），L2上终板轻度水肿（细箭头）。在矢状面STIR MRI图像（C）上，证实L1椎体有新鲜骨折，上终板附近有轻度水肿（粗箭头）。在STIR MRI图像上没有明显的L2椎体BME。在相应的2D DECT图像（D）上，彩色编码图的最大叠加水平用于确认L1椎体上是否存在轻度水肿（粗箭头），并排除L2椎体上是否存在显著水肿（细箭头），从而避免假阳性发现。
为了确认或排除更微妙的发现，还可以通过增加或减少彩色编码图像的叠加级别来执行额外的窗口设置。
然而，在选定的病例中，例如在骨硬化症患者中，首选一种替代且广泛使用的颜色编码方法，即硬化的骨皮质用紫色表示，BME用绿色表示。髋臼顶常出现硬化，尤其是髋关节退行性骨关节炎患者，或耻骨和骶髂关节附近，膝关节和踝关节软骨下区域，如胫骨平台和距骨穹顶，以及上肢皮质骨附近。
骨硬化可通过局部增加CT值产生假阳性结果，并可导致假阴性结果，因为过度的减法过程可能会阻碍BME检测。然而，通过稍微逐渐增加BME检测阈值，有时可以检测软骨下BME的微小区域。在这种情况下，平行评估标准CT图像可能有助于描绘预期区域的硬化分布，降低误诊风险。
比较症状侧和无症状侧有助于确认髋部BME，或者在FOV中同时存在受影响关节和未受影响关节的情况下。在更困难的情况下，可以先调整参数，以从DECT图像中去除BME迹象，然后再逐步增加其可见性。通过研究BME阈值和融合水平，通常可以更准确地确定BME的位置和分布。
51岁男性，左股骨颈未移位骨折。在冠状位标准X线片（A）上，由于明显的皮质不规则，怀疑左侧股骨颈有骨折（箭头）。在相应的标准重建1mm CT图像（B）上，确认存在轻微的皮质不规则（箭头）。在相应的DECT重建冠状面1mm图像（C）上，严重的BME清楚地描绘了骨折线（箭头所示），骨折线周围有一个涉及转子区域的轻度水肿晕。
DECT在诊断严重BME方面似乎比轻度水肿更准确。在选定的病例中，使用BME不太明显的区域的ROI对DECT值进行定量评估，有助于实现鉴别诊断。然而，根据所评估的解剖区域、患者年龄和使用的成像参数，阈值可能会有很大差异。总体而言，定性评估（敏感性-85%；特异性-97%）比定量评估（敏感性-84%；特异性-88%）更准确。
急性创伤后，骨组织学显示间质液增多、出血、小梁骨折或微骨折。这种BMO模式转化为骨髓中液体或血液含量的增加。在CT上，脂肪可以测量到-100 HU，水可以测量到0 HU，渗出的血液可以测量到＋100 HU。当背景正常骨髓模式主要是脂肪的黄骨髓时，检测骨髓水肿衰减增加的效果最好。
VNCa图采用彩色编码，以提高骨髓水肿中衰减增加的定性检测。由于解剖差异，比较同一骨骼同一区域内或与对侧正常侧的颜色信号很重要。如果出现衰减的突然变化需要特别关注是否存在骨髓水肿。
骨硬化区域和空气可能会限制VNCa图像的准确性。骨髓水肿也可能发生于非创伤性骨病理变化，包括骨关节炎、炎性关节病、骨坏死、既往放疗、皮质类固醇治疗、弥漫性骨髓病和局灶性骨病变，这些病变可能是良性或恶性的。
（a） 左髋冠状位CT，皮质完整，排列正常。（b） 左髋的冠状位VNCa图像显示股骨近端以黄骨髓为主的低衰减（箭头所示），髋臼以黄骨髓混合物为主（箭头所示）。（c） 理想情况下，VNCa信号应在同一骨骼的同一区域内进行比较。虽然每一块骨头都有内在的变异性，但与对侧比较是评估正常性的一种实用策略。股骨近端（箭头）和髋臼（箭头）显示类似的信号。
尽管对骨盆脆性骨折的最佳诊断试验的共识有限，但DECT似乎特别适合，因为老年骨质疏松症患者的骨髓主要呈黄色，而且与MRI相比，DECT具有更好的骨清晰度。
影像学隐匿性左股骨近端应力性骨折。（b） 左髋冠状位CT显示位于股骨近端内侧皮质（箭头所示）的局灶性硬化，与应力性骨折一致。股骨头（箭头）中一个界限清晰的小硬化病变可能是一个骨岛。（c） 左髋部的冠状VNCa图像显示局灶性硬化周围的骨髓从低到高衰减突然转变（箭头所示），证实BME是急性应激反应的一部分。骨岛（箭头）区域的VNCa信号被抑制，因为高衰减被误认为是皮质骨。（d） 左髋冠状位T1WI MRI表现出与应力性骨折一致的线性低信号强度（箭头所示）。（e） 左髋冠状脂肪饱和T2WI MRI显示高信号强度（箭头），与急性BMO一致。
49岁女性，患有乳腺癌的单发隐匿性股骨转移。在三维DECT图像（A）上，可以清楚地认识到左股骨上有一个水肿的病灶区域（粗箭头）。在矢状位二维图像上，病变（粗箭头）在叠加的BME图上得到确认（B）。在矢状位二维骨窗图像（C）上，病变（粗大的箭头）没有被确认，只显示了非特异性的轻度高密模式，也存在于股骨远端（细小的箭头），在DECT图像上与BME无关。
类风湿性关节炎患者双手的DECT扫描。第二掌指关节放大显示标准灰度序列（a）和正常虚拟去钙图像（b）上软骨和骨板的正常平滑轮廓（短箭头）。相反，第三掌指关节的骨髓水肿明显，表现为广泛且界限不清的绿色区域（长箭头）。通过T2加权脂肪饱和序列的磁共振成像证实存在炎性骨髓水肿（c）。
与MRI相比，DECT BME检测显示出85%的敏感性和97%的特异性，对中轴和外周骨骼都有良好的诊断性能（敏感性分别为84%和84%；特异性分别为98%和93%）。定性评估比定量评估更准确（敏感性85%对84%，特异性97%对88%）。然而，DECT VNCa无法评估皮质骨内的异常情况，并且由于不完全掩蔽和空间平均，皮质骨附近的界面分辨率也很差。在其他地方，硬化病变或气体可以由于线束硬化和滤过效应产生伪影，这限制了对周围骨髓的评估。
在BME检测中，DECT的信噪比低于脂肪抑制MRI。MRI物理本质上是不同的，信号强度反映了骨髓不同于CT衰减值的潜在属性。这些差异使得MRI能够更好地区分生理性红骨髓和BME。在评估BME的非创伤性原因时，MRI在区分潜在的病理学，尤其是骨病变方面具有优势。
右侧骶翼隐匿性骨折。（a，c）骶骨的冠状位CT图像显示右侧骶骨翼的一个细微的皮质台阶（箭头）。（b，d）冠状位VNCa图像显示右侧骶翼骨折周围的骨髓衰减增加（箭头）。线束硬化和滤过效应可能会导致伪影，限制复杂区域（如骶骨）的VNCa图像生成。
使用正确的扫描方案和重建参数，通常四肢使用Knee_BoneMarrow；体部使用Body_BoneMarrow的扫描方案。需要同时观察常规图像和VNCa图像，建议软组织窗和骨窗结合。将正常骨髓的颜色调整成深蓝色，更容易发现异常的骨髓变化
豆状骨的营养孔。豆状骨的CT显示，在冠状位（a）和轴位（c）上，豆状骨掌侧皮质具有良好的线性透光性。豆状骨的VNCa图像显示冠状位（b）和轴位（d）上没有BME，不包括潜在的急性骨折。这可能是一个营养孔。VNCa图像的高阴性预测值有助于防止不必要的进一步检查。
随着DECT技术的不断进步，VNCa图像质量将得到改善，从而允许在肌肉骨骼创伤中得到更广泛的应用。关于双能量骨髓分析的更多内容，参见：
双能量虚拟去钙技术（VNCa）的临床价值。非创伤性骨髓水肿：双能量CT的价值。双能量CT骨髓分析：急诊室的Game Changer（上）。双能量CT骨髓分析：急诊室的Game Changer（下）；DECT在冬季运动损伤中的价值。双能量CT骨髓分析在骨肌创伤中的价值。双能量CT检测头颈部骨髓水肿。
D'Angelo T, Albrecht MH, Caudo D, et al. Virtual non-calcium dual-energy CT: clinical applications. Eur Radiol Exp. 2021 Sep 3;
《2021年中国宠物行业白皮书》（消费报告）的调研数据显示：2021年，犬、猫在宠物中的占比都超过50%，猫的比例达到59.5%。在中国城镇家庭中，宠物猫的数量是5806万只，犬的数量是5429万只。
报告指出，从2019年到2021年，宠物医疗的市场份额从19%到29.2%，增加了10个百分点。从更细分的市场来看，诊疗市场的份额达到14.6%，成为仅次于主粮的第二大细分市场。宠物也有非常强烈的就医需求。
CT是伦琴发现X光之后最重要的发明，作为CT发展历史上的重要里程碑，双源CT为人类健康事业做出来重要贡献。CT除了在人类患者中广泛应用之外，在小动物或宠物疾病中也有越来越多的应用（宠物CT扫描：你需要知道的一切）。
CT有很多新兴技术，如双源CT，双能量（DECT），实影渲染等可以帮助我们更好地诊断宠物疾病。
请注意低能数据集（100kV）和高能数据集（Sn140kV）的软组织对比度不同，尤其是填充造影剂的结构。右侧的混合图像是低能量图像和高能量图像的组合，因此包含完整信息。混合图像的图像印象类似于120kV图像。
使用DECT数据计算虚拟平扫图像（VNC，左侧），其中造影剂已被移除。右边的图像显示了碘的分布，使用彩色编码覆盖在VNC图像上。ROI测量直接显示VNC图像、造影剂（CM）增强和混合图像的平均CT值和标准差。
材料标签使用红色表示尿酸盐结石，蓝色表示非尿酸盐结石。结石ROI不仅显示低能、高能和混合图像中的CT值，以及体积和尺寸信息，还显示双能比，它对应于双能量图中的材料特征斜率。这些信息在右边图表中有更详细的显示。结合不同的结石参考点，可以更具体地描述结石特征。
犬类创伤案例中的实影渲染示例。顶部图像显示使用软组织窗口设置的渲染；使用骨窗，显示了多个椎骨的横突骨折和骨盆骨折。（更多内容，参见：实影渲染技术的临床价值）。双源CT最早在2005年在北美放射学年会上发布，目前已有多代双源CT应用于临床。双源CT在硬件上的提升，使其可以在一些有挑战的患者依然可以获得优秀的图像。而小动物由于不受人控制，不能配合完成检查，因此对扫描设备有更高的要求，双源CT可以更好地应对这些挑战。
清醒状态下的创伤犬16排CT（a）和双源CT（b）全身检查的图像比较，与16排CT相比，双源CT的图像伪影显著减少。
双源CT依赖于两个独立的探测器系统，其优点是通过组合来自两个探测器的数据，在无需借助类似宽探测器大锥角的情况下，获得单源CT系统两倍的探测器覆盖范围，并且在0.25 s旋转时间下，时间分辨率高达66 ms（我们每次快速眨眼的时间约为200ms）。
进行颈部和纵隔CT评估的建议患者体位。通过组合双源CT两个探测器系统，时间分辨率约为获取90°数据所需的时间，即旋转时间的1/4。这里的时间分辨率与患者心率无关，因为只有来自一个心动周期的数据用于重建一幅图像。单源CT系统通过采用所谓的多扇区重建能够实现远低于100ms的类似时间分辨率，在这种情况下，时间分辨率强烈依赖于心率和旋转时间。有许多关于双源CT的临床研究表明，它可以可靠地对心率高且不规则的人类患者进行冠状动脉CTA。即使在难以成像的患者中，双源CT也可以诊断具有临床意义的心血管疾病。双源CT的高时间分辨率也有利于心胸部检查。
患有 PDH （垂体依赖性肾上腺皮质亢进症）的狗大脑的矢状面和MPR 视图。(a, b)垂体微腺瘤（非侵入性）。(c, d)侵袭性垂体腺瘤。(e, f)垂体腺癌。
（a）两个甲状腺叶增大。注意在右叶偶发的低衰减、低血管性甲状腺结节。（b）右侧甲状腺叶大的低衰减、低血管性肿块。
10岁比格犬的良性肺小结节（肺骨化生）
(a) 患有组织细胞肉瘤的狗的毛玻璃结节。(b) 患有转移性脾血管肉瘤的狗的毛玻璃结节。(c) Evans 综合征犬的毛玻璃结节（局灶性出血）。
犬，左上肺叶扭转，水泡性肺气肿。（a，b）横断面和矢状面。箭头显示节段性支气管中断。
犬，BEAH（支气管食管动脉肥大）伴全身性肺瘘（未显示）。（a）背视图显示直接从主动脉（Ao）引出的较大支气管食管动脉。注意纵隔内有多条弯曲的食管小血管。（b）VRT再次显示支气管食管动脉的走行。
犬，肺栓塞，支气管动脉肥大（获得性）。（a）横断面显示肺血管周围充盈缺损。（b）MPR显示充盈缺陷（箭头）。细箭头显示支气管动脉伸入支气管腔（Br）。（c）通过第四至五肋胸部横断面。箭头表示支气管食管动脉起源于主动脉（Ao）。（d）薄层MIP显示支气管动脉分支，沿支气管走行（箭头），并与亚段肺血管吻合（大箭头）。
1岁家养短毛猫，左腿慢性肿胀和疼痛。主髂动脉DSCT图像显示左股静脉因多发动静脉瘘而早期增强。注意同侧肌肉肿胀。对侧肢体也有小而弯曲的动脉。
8岁的狗，患有广泛的主髂动脉血栓形成，继发于利什曼病引起的肾病综合征。（a）横断位视图。注意主动脉（Ao）的充盈缺陷。（b）MPR视图，显示血栓延伸至两条髂动脉。
犬，左肾动脉、肠系膜尾动脉和髂动脉的主动脉血栓形成的DSCT腹部CTA。（a）显示降主动脉对比度分布中断的MPR视图（箭头）。（b）薄层MIP显示膈腹动脉腹支的大量侧支。（c）VR（左视图）显示降主动脉、腰动脉和髂动脉的腰段没有增强。
犬，患有单一获得性肝内APF的肝脏进行多期DSCT检查。（a）MIP图显示肝动脉（ha）的小动脉与肝脏内的右侧门静脉分支（PB）之间的直接连接。注意依赖性门脉血管化和周围实质的早期增强。还要注意的是，尾侧腔静脉已经增强（早期灌注肝实质的静脉引流）。（b）肝脏内动脉门静脉连接的VRT特写图（箭头）。
犬，患有尿路结石和继发性输尿管和肾盂扩张，MDCT尿路血管造影。（a-d）平扫、皮质髓质或动脉期（薄层MIP）、肾造影和排泄期的左肾背视图。（e） 在排泄期获得背侧10 mm MIP。（f） 同一位置的VRT。
双源CT概念还有另一个重要优势：通过组合来自两个探测器系统的数据，它不仅可以提供高时间分辨率，还可以提供极高的扫描速度。单源CT的最大螺距通常约为1.5，双源CT可以以该值的两倍运行。第三代双源CT最大扫描速度为737 mm/s。这种大螺距扫描模式非常适合在极短的扫描时间内以高时间分辨率覆盖大的解剖范围，从而最大限度地减少此类运动伪影。可能的应用包括胸部CTA、胸痛三联和低辐射和低造影剂剂量下的快速主动脉CTA或不合作患者。
这种大螺距模式也可用于ECG触发的心脏成像。计算和定位检查床的位置和加速度，使检查床在请求的心脏相位中以全速到达规定的z轴位置。这种扫描模式有可能在极低辐射剂量下一次扫描整个心脏。这也是避免上述多个图像堆栈核心组成的一种方法。在急诊室进行经导管主动脉瓣植入（TAVI）或全胸部检查时，可以使用双源CT的ECG触发大螺距扫描模式，因为在低辐射剂量下，冠状动脉、主动脉和髂动脉可以在一次扫描中显示。非常短的扫描时间可能会减少造影剂。
正常狗的ECG门控心脏DSCT“冻结”心脏（不同的MPR平面和容积数据集的VR）。心腔边缘清晰，CM分布均匀。解剖结构的外观非常详细。
双源CT具有最高的时间分辨率，无ECG门控、DSCT、Flash模式用于右心房肿块和双腔积液（心包穿刺后）的金毛犬的心脏评估和肿瘤分期。虽然右心房造影增强不均匀，但图像上几乎没有条纹伪影。
体重25公斤的沙皮犬，心脏基底部肿瘤和双腔积液患者（心包穿刺后）进行的ECG门控心脏DSCT检查。
带有两个X射线管的双源CT允许在两个不同的管电压下成像，以获取双能量数据。目前这也是双能CT最可行的选择。利用双源CT系统，两种测量系统的扫描参数（如管电流和电压）都可以单独调整，从而在低能量和高能量扫描之间实现辐射剂量均衡分布。有多种常规扫描协议可供选择，扫描参数的选择没有限制。
双源CT由于两个球管的电压和电流都可以分开调制，可以使用自动管电流技术进行管电流的优化，因此剂量效率更高。由于高低能差别较大，因此两个能量的重叠很少。相对于之前的各种双能量实现方法，可以获得最高的能谱分离度，从而更准确地进行物质的鉴别和定量分析。（关于双能量的实现方法，参见：双能量CT的实现方法）。
患有HAC（肾上腺皮质亢进症）的狗的肺血栓形成。注意血管造影系列中肺血管的巨大充盈缺陷以及由此产生的实质性低灌注（DECT肺灌注分析）
（a-c）胰体小胰腺胰岛素瘤犬动脉期、PVP和EP的横断面图（箭头）。（d）来自DE PVP数据集的彩色编码碘图。胰腺结节更明显，边缘更清晰，异质性特征更明显。
双源CT还可以通过使用两个探测器系统和一个来回移动的检查床来实现全时间分辨率的定量动态心肌灌注成像，以覆盖大约两倍于探测器宽度的范围。通过摇篮床模式，也可以对超出探测器宽度的较大解剖结构或器官进行动态成像。第三代双源CT对于动态CTA检查，可以动态覆盖80厘米。对于定量动态灌注研究，例如大脑或肝脏，可以覆盖22厘米，时间采样为1.5秒。
HAC（肾上腺皮质功能亢进）和小脑缺血性卒中犬的CT形态学和灌注成像。
德国牧羊犬，肝脏多期血管双源CT检查（38公斤，700mg/ml，4ml/s）。（a）轴位平扫视图。（b）EAP期间的相同视图。主动脉平均CT值为416.59 HU。门静脉和尾腔静脉未增强（平均值分别为18.57 HU和28.33 HU）。（c） 肝脏的特写图显示肝动脉的动脉分支在未增强的门静脉分支上有很大的阴影。
同一只狗肝脏的多期血管检查。主动脉强化更大（532.96 HU），实质动脉（箭头）清晰可见。148.75 HU）。请注意，主动脉强化降低（177.8 HU）。门静脉及其分支有最大强化（303.99 HU）。尾侧腔静脉的肝段开始增强（254.12 HU）。（c）肝脏特写图（与c相同），显示门静脉分支大阴影，使平行动脉分支模糊。
猫胰腺的动态灌注检查（双源CT）。通过胰腺体的MPR视图：平扫、EAP、LAP（动脉晚期）、胰腺期和PVP。
这里应该提到的另一个技术趋势是低千伏成像。低千伏成像（即使用远低于常规120kV的管电压）的动机是在增强CT检查中节省辐射和/或造影剂剂量的潜力。在恒定的辐射和造影剂剂量下，这会导致碘对比噪声比（CNR）朝着较低的管电压方向增加。将碘CNR保持在120 kV的恒定值，可以将较低管电压下的CNR增加转化为辐射和/或造影剂剂量节省。
虽然越来越快的CT扫描仪需要越来越强大的球管，以在更短的时间内产生特定的球管输出，但低千伏成像甚至对高压发生器和X射线球管提出了额外的要求。为了能够使用低管电压，如90 kV、80 kV，甚至70 kV，不仅适用于小患者，也适用于正常或更大的成年人，在这些管电压下需要高管功率。西门子的Vectron管（120kW）设计用于在70、80和90kV电压下提供管电流高达1300mA（单个球管），实现常规低千伏成像。该球管可以以10 kV的步进提供70至150 kV之间的所有管电压，以更好地适应患者。
总的来说，双源CT不仅能轻松应对人类患者各种非常有挑战的检查，也能轻松应对小动物的检查挑战，是宠物CT成像的理想选择。
文中病例均来自意大利San Marco Veterinary Clinic。
双能量基础知识体系
能进行双能量CT（DECT）检查的CT设备越来越多，配备DECT扫描仪的医院也越来越多，然而常规使用DECT的医疗机构却很少。
DECT以两种不同的能量扫描物体；根据在不同能量下获得的材料衰减系数的差异，它可用于执行材料分解，还可以识别常规单能CT扫描无法评估的材料特性。通过应用虚拟单能谱图或材料分解，可以提高检测病变的能力。有效的原子序数和电子密度分析可以揭示在常规CT扫描中难以评估的材料特性。
为了产生X射线束，从阴极发射的电子流被聚焦成窄束，轰击钨靶阳极上的一个小焦点。X射线束由光子组成，其能量具有很宽的连续性（keV；这些光束被称为“多色X射线（polychromatic x-rays）”，形成X射线光谱。X射线光谱中光子能量的最大值与管电压千伏（kV）相匹配；如果管电压为120kV，光谱的最大能量为120keV。X射线光谱取决于管电压；显示了X射线管电压为70、80、100、120和140 kV时的X射线光谱）。
关于双能量CT的发展历程，参见：CT能量成像五十年（1971-2021）：从双能量到多能量的探索。
当阴极发射的加速电子轰击钨靶阳极时，产生X射线束（a）。X射线束由光子组成，光子具有广泛的连续能量，形成X射线光谱（b）。
X射线光谱随管电压的不同而变化。X射线光谱（keV）的最大值等于管电压千伏（kV）。一种材料在不同的能量下具有不同的CT值；材料的CT值与其线衰减系数有关，对于任何给定的材料都不唯一。即使在元素组成不同的情况下，材料也可能具有相似的CT值。
在传统CT图像上，通常很难区分两种材料（例如钙和碘），因为它们的CT值有相当大的重叠。传统CT产生的组织材料组成信息有限。在双能CT图像上，通过比较两种不同能量水平下的CT值，可以区分和量化具有不同元素成分的材料。
在传统CT图像上，由于两种材料的CT值有相当大的重叠，通常无法区分。在双能CT扫描中，通过比较两种不同能量水平下的CT值，可以区分和量化具有不同元素成分的材料。
kV快速切换、两次序列扫描和双源CT系统使用两条独立的X射线能量。通常，双能CT扫描的高低管电压通常设置70-100 kV和135-150 kV。一些供应商只使用一个X射线能量；在探测器（双层探测器系统）或球管输出（同源双光束系统）处，光束被分为低能光谱和高能光谱。
对于精确的双能量分析，使用两种不同能量（电压）获取的图像应在时间和空间上匹配。
高能和低能数据应同时采集或以较小的间隔采集。由于患者的运动、胃肠蠕动或对比剂的流动，时间间隔延长会导致两个数据集之间的空间不匹配。
两个数据之间的能量差应该很大。由于双能CT分析基于两种能量数据的X射线吸收对比度，因此能量差越小，对比度噪声比越低。
图像质量，尤其是低管电压和高管电压扫描的图像噪声水平，应该几乎相同。如果一次扫描的图像质量较差，最终图像的质量也会较差。
双能量分析方法可分为基于图像数据域的分析和基于原始数据域的分析。双能扫描在重建高能和低能图像之前（基于原始数据的分析）或之后（基于图像的分析）进行后处理，以创建各种双能CT应用。
对于基于原始数据的分析，高管电压和低管电压的X射线路径必须精确匹配。在通过材料分解直接处理材料原始数据（基物质对，如碘和水为参考材料）后，进行图像重建。
对于基于图像的分析，只要两个重建图像在空间上匹配，高管电压和低管电压的X射线路径就不需要完全匹配。在重建高能和低能图像后，对双能数据进行处理，以创建各种双能CT应用。通过混合高能和低能图像（混合图像），可以获得不同管电压下的加权平均图像。碘图可以通过提取碘（物质分解）来创建；通过从加权平均图像中减去碘图，获得虚拟平扫图像。通常认为，基于图像空间的双能量实现方式不如基于原始数据的方法理想，但是实际临床应用中，两者是等效的。
选择基于原始数据域和基于图像域的分析取决于双能量CT硬件。目前，基于原始数据的分析用于快速管电压切换、两次序列扫描和双层探测器系统。双源CT扫描仪使用基于图像的分析。
关于不同双能量CT技术的实现方法，参见：双能量CT的实现方法。
使用单能量CT传输的多色X射线束由构成X射线光谱的多个能级的光子组成。VMI是模拟使用任意能量的单色X射线获得的CT图像。在双能量处理中，特定体素内的线衰减系数（μ）可以用以下公式表示：
μ(E)=μ1(E)c1+μ2(E)c2 其中，两种基物质（c1，c2）的质量密度通过材料分解估算，两种基物质的线衰减系数[μ1(E)，μ2(E)]已知。特定能级（keV）下的CT值由以下公式定义：
CT值(E)=1000·[μ(E)−μ水(E)]/μ水(E)。其中μ水(E)是水的线衰减系数。使用这两个公式，可以得到任意能级（keV）下的CT值。
25岁男性，胰腺尾部撕裂伤，在常规混合图像和40至100keV的VMI上显示。所有图像都具有相同的显示窗位（360HU）和相同的窗宽（160 HU）设置。
虚拟单能谱图像（VMI）并不能等效于在某一个kV（如120kV）下采集的混合能量的数据，通常会受到患者体型和衰减的直接影响。VMIs上约65-70 keV的CT衰减值大约相当于120 kV下获得的单能量CT扫描的衰减。该能量范围内的VMI通常被选为标准图像。
与在低管电压下进行的传统CT扫描一样，碘对比度随着VMI能级的降低而增加；这改善了增强病变的可视化。通过利用这一特性，双能CT扫描产生的40-50 keV的VMI允许对比剂剂量减少40-60%，这对肾功能不全患者尤其重要。由于某些VMIs上的图像噪声在较低keV设置下会增加，建议采用降噪技术，例如迭代重建。
患有肝细胞癌的64岁女性。由于肾功能不全（eGFR，21ml/min/1.73 m2），动脉期CT图像是以低对比剂剂量（220mgI/kg）获得。在70keV的虚拟单色图像（a）上，肝脏病变的可视化不够充分，而在40keV图像（b）和碘图（c）上可以清楚地检测到。
当VMI的能量水平增加（即高于80 keV）时，组织之间的对比度降低，导致金属伪影减少。尽管如此，为了克服密集材料（如金属夹、线圈和支架）产生的严重伪影，可以使用专用的金属伪影减少软件。
显示了从左至右分别以70、90、130和190 keV提取的单色图像：放置在胫骨中的钛髓内钉和用于固定胫骨远端不愈合和胫距关节融合术的不锈钢钢板固定。髓内钛植入物的伪影较少，在较高能量下几乎没有观察到伪影减少。对于不锈钢植入物，每增加一个能量都会导致伪影减少。
关于单能谱临床价值的更多内容，参见：DECT单能谱图的临床应用。
VMIs可用于在工作站上创建能谱曲线。通过在组织中设置感兴趣区域（ROI）并在VMI的每个单色能量（例如，从40到190 keV）下绘制ROI中的平均CT值，获得能谱曲线。由于曲线的形状随ROI组织中的平均衰减特征而变化，这有助于特定组织类型的表征，并有助于成分分析和获得鉴别诊断。
通过在组织中设置感兴趣的区域并绘制每个单色能量下的平均CT值，可以获得能谱曲线。高原子序数材料的衰减，如碘在较低能量下增加（绿色），水在所有能量下的衰减为零（白色），脂肪在较低能量下的衰减降低（黄色）。
软组织以及碘和骨等高原子序数材料的CT值在较低的能量下会增加。水在所有能量下的CT值为零；能量较低时，脂肪的CT值会降低。当特定组织的ROI曲线模式表明在较低keV下衰减降低时，应考虑存在脂肪。这一观察结果有助于诊断含脂肪疾病，例如富含脂质的斑块、肾上腺腺瘤、胆固醇息肉和血管平滑肌脂肪瘤。
（左）69岁男子，患有1.5厘米的息肉。平扫CT图像上显示胆囊息肉。能谱曲线显示了在40到190 keV范围内观察到衰减值呈下降状，病理结果表明该病变为腺瘤性息肉。（右）48岁女性，患有1.6厘米的息肉。平扫CT图像上显示胆囊息肉。能谱曲线显示了在40到190 keV范围内衰减值呈上升状，病理结果表明病变是胆固醇息肉。
材料分解图像产生有关组织成分的定性和定量信息。临床实践中常用的材料分解图像，即碘图、虚拟平扫、水肿图以及脂肪含量图等。
使用三种物质分解，生成碘图，即从增强的双能CT图像中提取碘增强图像。碘图最常用于区分增强和非增强病变，改善了高血管和低血管肿块的可视化。
三物质分解算法能够生成肺血容量（PBV）图，该图表示碘在肺实质中的分布；它可以作为肺灌注的指标。PBV图和碘图有助于识别肺栓塞相关的灌注缺陷。由于碘图显示肺结节的血供，有助于描述结节的特征。
50岁男性，在远端胰腺切除术和脾切除术后第5天取出中心静脉导管后突然抱怨呼吸困难。A 术后第4天的胸部X光片显示中心静脉导管通过右颈内静脉的正常位置。B、C 术后第4天的腹部CT显示无栓塞病变的依赖性肺不张（B）。出现呼吸困难后的胸部CT图像（C）。右中肺动脉怀疑有多灶性空气（C中的箭头），这在之前的腹部CT中没有发现（B中的箭头），两个前肺都可以看到低衰减。D CT血管造影的融合图像和彩色编码碘图显示两肺前部的大灌注缺损，这可能是由肺空气栓塞引起的。
78岁女性，右上下叶肺腺癌新发肺转移瘤表现为磨玻璃样阴影结节（部分为实性）。A、B 从双能CT获得的增强加权平均图像显示右肺中新形成的10 mm（A）和12 mm（B）大小的磨玻璃样阴影结节（箭头）。在RECIST 1.1版本中，磨玻璃样阴影结节是未明确定义的病变。肿瘤反应被评估为稳定的疾病。C、D 这些结节在双能CT彩色编码碘增强图像上显示明显增强（C为58 HU，D为89 HU）（箭头）。肿瘤反应被评估为进展性疾病。E、F 进一步随访CT扫描（双能CT扫描两个月后）的常规图像显示结节大小显著增加，出现内部新的空洞（箭头），提示空洞转移。肿瘤反应再次被确认为进展性疾病。
碘图上病灶与实质的对比度更好，可以提高病灶的清晰度和病灶边缘的描绘，从而有助于可靠地识别小病灶或仅轻微强化的肿瘤。这些图像还有助于区分增强组织、非增强组织和伪增强组织。双能CT碘定量图像有助于估算组织中的碘浓度（mg/ml）。
在碘图上，胃和结肠肿瘤的可检测性得到了改善，恶性和良性病变的鉴别也得到了改善。碘图像也适用于急腹症患者，如小肠缺血或胃肠道出血。它们增加肠壁低衰减段的显著性，从而潜在地改善缺血的早期检测。它们还可以帮助识别造影剂外渗的细微区域，以便准确定位胃肠道出血的来源。
71岁男性患有升结肠癌。显示了动脉期70 keV（a）下的虚拟单色图像和碘图（b）。碘图比单色70keV图像更显眼。（c）PET-CT图像（肿瘤的最大标准化摄取值为6.1）。增强双能量CT扫描对于血管内主动脉修复术（EVAR）后的内漏检测有价值。在较低能量下获得的VMI会增加血管对比度，而晕染和金属伪影会降低图像质量。另一方面，碘图在不增加晕影的情况下提高了内漏的显著性。
血管内主动脉修复术后出现内漏。显示了混合（左）、硬斑块（右）图像。硬斑块图像内漏描绘（箭头）更直观。
通过三种材料分解，从增强双能CT图像中减去碘成分，可以生成虚拟平扫（VNC）图像。这种VNC图像有助于区分钙化或高衰减物质与碘增强组织。当需要CT平扫时，VNC图像的采集可以避免更多辐射暴露。
然而，纹理粗糙和空间分辨率差会降低VNC图像的图像质量。当碘浓度非常高时，通常会观察到碘去除不完全。在VNC重建过程中，微小且非高度衰减的钙化区域可能会丢失。
77岁女性口服胃格拉芬。在平扫双能CT扫描后获得70keV（a）的虚拟单色图像和虚拟平扫图像（b）。在虚拟平扫图像（b）上，小肠中的碘被很好地去除。胃中的碘去除不完全（虚线圈），表明碘浓度非常高。在虚拟平扫重建过程中，主动脉壁上的钙化体积减小（箭头所示）。在早期骨折患者中，水肿图有助于识别骨髓水肿（BME）。通过减少来自骨骼的钙信号，可以创建反映BME的图像。BME图像上的病变清楚地反映了骨髓中的水分含量；这些图像与脂肪抑制的T2加权图像有很高的相关性。在BME图像上诊断早期骨折所需的时间比磁共振成像所需的时间要短。
69岁男性T12和L1椎体上终板压缩性骨折。左：传统CT显示终板区骨髓密度与邻近椎体有明显增高；中：虚拟去钙图像显示与相比，椎体骨髓信号有相应改变，另外L4椎体上缘终板有额外信号增高，代表骨挫伤；压脂图像显示T12、L1及L4椎体相应部位骨髓水肿。传统灰阶CT忽略的一个额外新鲜骨折在虚拟去钙图像被正确检测。
双能CT扫描产生的水肿图像有助于检测急性缺血性脑卒中。
对于急性缺血性脑卒中的诊断和治疗，灰质水肿的检测至关重要；据报道，双能量CT扫描生成的水肿图非常有用。X-map上的病变清楚地反映了急性缺血性脑卒中引起的脑水肿的含水量。X-map和扩散加权图像上的结果之间有很好的相关性。该方法将有助于急性缺血性卒中患者早期制定治疗策略。
多材料分解算法有助于在双能量CT扫描上获取肝脏脂肪体积分数（FVF）。在脂肪图上以体积百分比表示。增强CT图像的脂肪图谱在VNC图像创建后获得。根据Hyodo等人的说法，平扫和增强双能CT图像上的肝脏FVF与使用MR波谱测定的FVF相当。在临床环境中常规使用该方法之前，需要对其进行验证。
据报道，根据碘密度图像计算的细胞外体积分数（ECV）有助于估计肝纤维化的程度。CT纹理分析，如不同能量水平下的灰度强度、偏度、峰度和熵，有助于诊断具有临床意义的肝纤维化。这些参数有望成为肝纤维化的生物标志物；然而，临床检查需要进一步的研究。
26岁女性自身免疫性肝炎患者的图像。A、轴位延迟期肝脏双能CT（DECT）图像，在两个叶中都有感兴趣区域（ROI）。碘浓度在右叶分别为0.9、0.8和0.9 mg/mL，左叶分别为0.9、0.7和1 mg/mL。在腹主动脉中，碘浓度为2.4 mg/mL。肝脏右叶和左叶的标准化碘浓度分别为0.38和0.29。B、延迟期碘图显示肝脏中碘摄取不均匀。C、DECT能谱曲线。白线代表感兴趣区的CT值随能量变化的曲线。黄线是检查中测得的能谱曲线的斜率，为1.29 HU/keV。D、活检样本的显微照片（Masson三色染色；原始放大倍数，340）显示了METAVIR F3期纤维化。E、显微照片（天狼星红染色；原始放大倍数，340）显示胶原比例为6.7%。瞬态弹性成像显示肝脏硬度为13.5 kPa，横波弹性成像显示为13.4 kPa。
有效原子序数（Zeff）表示化合物或材料混合物的平均原子序数。另一方面，密度代表电子在另一个位置的概率。通过基于原始数据的双能分析计算出了高度精确的电子密度和有效原子序数，但其临床适用性需要进一步研究。
60岁男子出现急性腹痛。腹部增强检查的后处理Rho/Z图清楚地显示了埋伏的异位胆囊结石（B 黑色箭头）。在70keV的图像上看不到胆结石，因为它与回肠远端周围液体的衰减相似（A）。
基于双能CT的电子密度成像引起了放射肿瘤学家的兴趣。在放疗计划期间，传统CT扫描生成电子密度图，以确定靶组织中的剂量分布。然而，由于CT值不仅取决于电子密度，而且还取决于有效原子序数，因此CT值与组织的电子密度没有精确的相关性。据报道，双能量CT扫描获得的电子密度图比常规放疗计划方法获得的电子密度图更精确。
双能CT代表着未来的技术发展方向，双能CT技术可以识别常规单能CT图像无法评估的材料特性。尽早掌握双能CT的基本知识，熟悉各种双能CT应用及其局限性有助于准确解释CT表现，为患者提供更好的医疗服务。
光子（photon）出自2014年《放射医学与防护名词》。是基本粒子的一种，不带电，静止质量为零。光子是光量子的简称，是传递电磁相互作用的基本粒子，是一种规范玻色子，在1905年由爱因斯坦提出。
X射线本质上也是一种光子，通常需要高速电子轰击阳极金属靶面。这样形成X光一般都很连续，称为轫致辐射。随着管电压的增加，电子能量随之增大，这样内层电子也会被激发，从而导致内层出现空穴，外层电子就会回到内层，这样形成波长在0.1nm的光子。由于外层电子一般会放出量子化的能量，波长一般都很集中，这就形成了X光谱特征谱线，通常需要70kV及以上的管电压才能激发特征光谱。
光谱（spectrum）是2020年全国科学技术名词审定委员会公布的医学影像技术学名词，出自《医学影像技术学名词》第一版。是指电磁波按波长或频率大小而依次排列的图案。
X射线光谱，钨靶100kV光子数与光子能量的关系图。能谱（energy spectrum）是2020年全国科学技术名词审定委员会公布的医学影像技术学名词，出自《医学影像技术学名词》第一版。是指X射线光子能量与光子数量的分布曲线。
在CT成像领域，光谱CT和能谱CT通常表达的意思是相同的，本质上都属于CT双能量成像。在CT双能量中我们所说的能谱曲线，是指在不同能量（keV）下的物质CT值的变化曲线。
CT双能量成像（dual-energy CT imaging）是2020年全国科学技术名词审定委员会公布的医学影像技术学名词，出自《医学影像技术学名词》第一版。使用两种能量的X射线束对被扫描物体进行扫描的成像技术。
目前主要实现方法有双源、kV快速切换、双层探测器、同源双光束、kV慢速切换等等，其主要目的均为获得两种不同能量的射线。
双源双能量CT成像（dual-source dual-energy CT imaging）：在计算机体层成像装置机架中设置两套X射线管和探测器，成一定角度排列，一个X射线管产生高管电压的X射线，一个X 射线管产生低管电压的X射线。两套系统分别独立采集数据信息，在影像数据空间匹配，进行双能分析的技术。
关于双源CT的更多知识，参见：双源CT的技术原理与临床应用。
带有能谱纯化的双能量技术，可以更好分离高低能量的信息，从而获得更准确的结果。光子计数（Photon counting）是下一代CT成像技术，早在20年前，西门子的科学家们就开始了光子计数CT的基础理论研究。随着高速处理电子学的进步，CT探测器在短时间内识别和计数X线光子的成像方式逐渐成为可能。此前，光子计数的概念虽然已经应用于乳房X射线摄影设备和核医学PET系统，但在CT设备中想要实现光子计数的挑战则更大。CT扫描的X线光子计数率最高可达10⁹/mm²/s，而在乳腺机和PET系统中计数率一般低于100/mm²/s，因此光子计数CT对数据处理的速度提出了更高要求。
目前传统CT基于双能量成像可以实现最多两种物质的同时鉴别以及定量分析，模拟计算得到碘图、钙图、虚拟平扫、虚拟单能图像等用于临床诊断。而光子计数CT通过设置多个阈值（T0，T1，T2，T3）能够同时读取不同能域的CT数据，这种多能量的成像方式为特异性物质成像和多材料分解提供了可能性。除此之外，通过对不同能量域的优化加权，也可以进一步提高图像的CNR，特别是在增强CT检查中。
NAEOTOM Alpha光子计数CT。还有一个概念比较容易引起混淆，就是光谱计数（spectral counting）。光谱计数是蛋白质组学领域的概念，其定义为一种蛋白质的光谱总数，在蛋白质组学研究中作为一种实用的、无标记的、半定量的蛋白质丰度测量方法已被广泛接受。
5月15日晚，我们一块聊聊如何做好一场演讲。Report No. 291 - Principles and Applications of Multi-energy CT Report of AAPM Task Group 291 (2020)。
腹部、呼吸与系统性疾病
目前普遍认为，IgG4相关疾病（IgG4-RD）是可影响多个器官的全身性疾病。大量研究表明，由于心肌梗死和动脉瘤破裂等危及生命的并发症，冠状动脉受累与IgG4-RD预后不良有关。由于很难获得冠状动脉组织活检，影像学在评估IgG4相关冠状动脉疾病中起着重要作用。然而，没有成像方法能够同时区分IgG4病变和非钙化斑块，并分析心肌功能。考虑到目前双能量计算机断层扫描（DECT）在心脏诊断中的有限应用，来自湘雅医院放射科的学者首次报道了IgG4相关冠状动脉疾病的DECT表现。
实验室检查显示，IgG4（19.3 g/L）显著升高，接近正常上限的8倍。腹部CT显示胰腺肿块、腹主动脉和胆道周围软组织病变。根据2019年ACR/EULAR IgG4-RD分类标准，该患者经多学科会诊被诊断为IgG4-RD。患者的病史包括高血压、II型糖尿病、伴有稳定型心绞痛的冠心病。冠状动脉CT血管造影（CCTA）使用双源CT（SOMATOMDrive，西门子医疗，福希海姆，德国）运用DECT进行扫描。
CCTA显示多支冠状动脉有中度至重度狭窄（-D），并经有创冠状动脉造影（ICA）证实（-H）；左前降支（LAD）狭窄最严重，狭窄程度为75-99%，对角支狭窄程度为90%，左回旋支（LCX）狭窄程度为75-90%，右冠状动脉（RCA）狭窄程度为50-90%。有趣的是，这名患者的三支血管周围既有非钙化斑块，也有许多肿瘤样病变。后者可能由于IgG4-RD引起，而冠脉造影无法显示。IgG4-RD可引起动脉炎，主要影响血管外膜，而内膜和中膜则较少受累。然而，非钙化斑块主要位于管腔内，因为它最初发生在冠状动脉内膜。LAD近段的斑块更容易与冠状动脉周围的IgG4相关浸润相区分，因此选择这个区域来测量这两种病变。在平扫图像中，位于CT轴位图像LAD近段的肿瘤样病变的平均CT值为38HU，与同一层面上的纤维脂肪性非钙化斑块（45 HU）类似。在延迟增强期，非钙化斑块的平均CT值为64 HU，而肿瘤样病变的平均CT值为100HU，结合其增强特征，可以进一步区分非钙化斑块和IgG4相关病变的浸润。
累及冠状动脉的IgG4-RD多模式CT成像。（A）三维容积重建的CCTA显示肿瘤样病变，累及了RCA、LAD和LCX（绿色箭头）。（B-D）三支血管的曲面重建。红色箭头表示最严重的狭窄。短黄线显示三支冠脉明显的管壁增厚。（E）CCTA的血流储备分数（FFRct）提示心肌缺血，心肌缺血的FFRct阈值为0.8。（F-H）有创性的冠状动脉造影。红色箭头显示（B-D）对应的最严重狭窄。（I） 动脉期显示位于LAD近段的非钙化斑块和IgG4物质的碘密度。（N） 是对应的直方图。（J） 动脉期的能谱曲线。绿色：非钙化斑块；紫色：IgG4病变；参考点（40和70keV）标记为红色虚线。（K） 牛眼图显示不同心肌节段的碘密度。蓝色、黄色和红色区域分别代表LAD、LCX和RCA供血的心肌。粗体数字代表中间层前壁心肌，其碘沉积最少。（L） 心肌内碘浓度。（P） 对应的直方图。（M） 延迟期的能谱曲线。白色：非钙化斑块；黄色：IgG4病灶；参考点（40和70keV）标记为红色虚线。（N） 动脉期和延迟期非钙化斑块和IgG4物质的碘密度。（O） 非钙化斑块和IgG4物质的ECV。（P） 心肌的ECV。
在动脉期，肿瘤样病变比非钙化斑块吸收更多的碘，并且随着时间的推移，差距变大（N）。非钙化斑块的绝对和标准化碘浓度分别为0.9 mg/ml和5.2%，而IgG4相关病变分别为2.2mg/ml和12.8%。每支冠状动脉供应的心肌碘浓度可以在牛眼图上看到。LAD供应的中间段前壁心肌碘沉积最少，表明心肌缺血严重。FFRct的结果得到了相似的结论，受影响最严重的心肌由LAD供血，其次是RCA和LCX；LAD的FFRct值为0.58，远低于LCX（0.75）和RCA（0.74）。随后，作者计算了心肌ECV值。碘密度衍生的ECV计算如下：ECV（%）=（1− 红细胞压积）×（心肌碘密度）/（血池碘密度）×100%。与非钙化斑块相比，IgG4相关病变的ECV值更高。CT心功能分析显示双心室体积和功能基本正常。在动脉期和延迟期，在同一水平上测量非钙化斑块、IgG4相关病变和降主动脉的CT值和能谱曲线，选择70keV和40keV单能点对应的CT值作为能谱曲线的参考点。能量谱曲线的斜率计算方法参见：如何计算能谱曲线的斜率。非钙化斑块和IgG4相关病变的曲线分离良好。在动脉期，非钙化斑块和IgG4物质的斜率分别为4和5.3，而在延迟期，相应的值分别为1.3和2。
通过临床影像综合分析，患者有冠状动脉支架置入指征，但考虑到患者年龄较大、并发症多、麻醉风险高，经多学科讨论并与患者及家属充分沟通后，推迟了支架植入，首选皮质类固醇治疗。其他主要治疗和相应的药物包括抗凝和抗血栓、降脂、控制血糖、控制血压和保护心肌等。7个月后，在系统治疗下，IgG4水平从19.3降至3 g/L。胰腺肿块和胆道周围软组织病变缩小。
这个病例表明，DECT为一站式综合评估IgG4相关浸润、斑块成分、冠状动脉狭窄、血流动力学异常、心功能和心肌灌注提供了有价值的基础，特别是对于有MRI检查禁忌症的患者。ICA无法获取如此丰富的信息。它有望转化为临床实践，以提高IgG4-RD冠状动脉疾病的诊断和治疗水平。
明天开始就是五一小长假了，XI区将停更5天。
节后更新将从5月5号开始，除专业文章外，我还将做一些科普，探索CT在人体之外的价值，我们节后见哦。
- 文献原文：Wang Y, Zhou H, Hu P, Zhao J, Mao Y, Li Z, Zhao X. Case
- Report: Dual-Energy Computed Tomography of Cardiac Changes in IgG4-Related Disease. Front Cardiovasc Med. 2022 Mar 4;9:792531.
- doi: 10.3389/fcvm.2022.792531.
在过去的几年来，影像组学和人工智能一直是腹部影像研究中最为炙手可热的当红领域，然而随着影像组学研究热潮逐渐退却，在整个2021，腹部CT影像高质量研究回归本源，国内外学者将目光再次聚焦到双能量CT功能学参数、灌注以及多参数临床预测模型研究中。在2021年众多的腹部CT文章发表中，肝脏方面研究仍然是占有了绝对的主导地位，特别是针对肝硬化和非酒精脂肪肝领域。除此之外，腹部肿瘤方面的研究仍然是国内外专家学者不断深入探索的热门话题，如何合理的将更多的功能学参数（双能量参数、灌注参数或影像组学特征等）应用到肿瘤的筛查、诊断、治疗和个体化风险评估等，在2021年也有了更多丰富有价值的发现和成果。我们就来一起回顾在这个2021年腹部CT影像科研文章，通过对于梳理肝脏、胰腺、胃肠道以及腹部肿瘤领域里面的高质量CT研究，一同探索把握新的一年的科研新方向。
除了纤维化评估之外，来自法国的Delabrousse教授团队在去年10月份发表在Radiology的研究则关注在CT对于早期诊断急性胆源性胰腺炎的价值4。急性胰腺炎（AP）的胆道来源的确认对于治疗选择是至关重要的，虽然CT已经被广泛运用在判断其严重程度，但其在评估AP胆道来源方面的有效性尚未得到评估。因此研究者们通过该研究验证了腹部CT为诊断急性胆源性胰腺炎提供了有用的影像征象。结合CT及临床表现构建临床诊断模型，对本病的早期诊断具有良好的诊断价值。本章也是将临床诊断（预测）模型研究成功应用和转化的到传统影像研究中的优秀示范。
说到腹部肿瘤领域，在过去的2021年也是延续了既往的研究热点，更多的关注到新的设备技术和图像技术以及功能学参数对于肿瘤临床治疗选择、风险评估以及个体化预后预测等更加具有临床意义的选题上。影像组学作为近几年来的肿瘤研究炙手可热的话题，在2021年，这个热潮逐渐褪去的年份，我们一方面看到了更多CT影像组学研究的新思路和新方向，一方面也看到了更多探索回归本源，更加深入的从临床关联性和可解释性出发，探寻传统影像征象和功能学参数的多参数诊断及预测模型分析在腹部肿瘤当中的应用。在2021年10月，来自杜克大学的研究者们深入挖掘了基于双能量CT得到的肿瘤负荷对胃肠道间质瘤(GIST)患者对酪氨酸激酶抑制剂（TKI）治疗疗效评估的价值。基于常规CT评估GIST对TKI治疗反应的标准是有限的，部分原因是肿瘤CT值衰减受到治疗相关变化的影响，包括出血和钙化。然而碘浓度可能受这种变化的影响较小。因此研究者们想要探索是否双能CT得到的有效碘肿瘤负荷（vital iodine tumor burden），对比常规CT和PET/CT标准，更好进行疗效评估。研究表明，在评估TKI治疗疗效方面，双能CT得到的有效碘肿瘤负荷对比常规CT有着显著更好的预测效果，从而能够帮助指导进行TKI治疗的患者更及时的诊疗管理。在过去的2021年，回顾发表的有关腹部CT的高质量研究可以发现以下研究趋势：
a）双能量技术仍然是腹部CT影像中历久弥新的研究热点，从肿瘤应用领域到目前的纤维化评估及肠道炎症评估等，双能量在腹部的临床应用价值在不断的被研究者们深入论证和探索。b）多参数分析以及影像征象与功能学参数结合的分析方法被越来越多的应用到临床预测模型以及诊断模型的研究当中。c) 组学研究在2021仍然是腹部CT研究中的重要领域，然而新的组学方向在2021年逐渐出现，跟新的组学特征定义方法或是和双能量CT结合的组学研究在2021年的高质量研究中扮演了重要角色。
希望我们的影像同道们可以汲取这些研究的特点，把握研究热点，在新的一年中取得更出色的科研成果。
刚刚过去的2021年我们持续面对新冠疫情的挑战，CT在呼吸系统疾病中的应用得到了更为广泛的认识。并且，随着功能性、定量化的CT成像新技术的发展，影像专业学者对常见呼吸系统疾病提出了新的诊断、随访以及评估的方法。
伴随着这些新技术的成熟，我们也注意到一系列科研论文的发表，这其中就包括慢性阻塞性肺病（COPD）、间质性肺炎、肺动脉栓塞等热门研究主题。除此之外，肺癌依然是呼吸系统CT影像研究中的一个重要课题，从低剂量CT筛查的大规模普及、到利用功能学影像指标进行诊断、再到使用组学和深度学习等多参数多方法进行随访和预后研究，国内外的影像学者在2021年为我们展现了丰富科研成果。
我们就一同来回顾一下这些2021呼吸系统CT科研文章，探索未来研究的新思路。
新冠肺炎的影像学研究逐步从诊断性研究转变到随访评估。
华中科技大学附属武汉协和医院史河水教授的科研团队针对重度新冠肺炎患者开展了半年期的随访评估1，患者在出现症状的17±11天和175±20天进行了初次和随访的CT检查，三名资深的放射科医生对肺部的实性和纤维化等改变进行了评估，并在114名完成随访的患者中发现，超过1/3（43人，38%）的患者发生了纤维状的肺部形态改变，纤维化改变且与以下基线特征具有显著的相关：年龄超过50岁、急性呼吸窘迫综合征、住院时长、心动过速、非侵入性机械通气以及高CT肺部感染程度评分。
去年更早些的一篇新冠肺炎研究采用了双能量CT的手段对患者进行肺部和肾部的灌注缺损评估2，来自土耳其哈斯特帕大学Akata教授的研究团队对比了影像发现是否灌注缺损的两组人群，发现二聚体（D-dimer）在两组患者之间存在明显的差异，从而证实了新冠肺炎患者微血管循环的异质性，并为日后的抗凝治疗和氧化策略提供了新的影像学指征。
慢性阻塞性肺病是近年来肺部CT影像研究的一个重要方向，2021年的RSNA也针对COPD和间质性肺炎的研究展开过定向征文。在这类研究中，可量化的形态学特征和功能学影像指标是高质量文章的技术保障。
英国拉夫堡大学Gleeson教授的研究对COPD患者进行了氙气（Xe）吸入后的双能量CT检查3，将Xe灌注程度与Full-Scale Airway Network Flow（FAN）模型的通气百分比进行相关性和一致性评估。研究者还将这些影像评估指标与肺功能检查的结果进行了相关性对比，发现肺气肿、FEV1%、FEV1/FVC和功能性影像指标存在中等到较强的相关。
德国肺研究中心的Shin教授4针对原发性肺纤维化也提出了创新的功能性定量参数，通过双能量CT在动脉期采集患者吸气像，在延迟期采集呼气像的数据，并计算出每个患者的局部通气、肺灌注和延迟强化的程度。研究者将32名患者平均间隔15.4月的两次影像和肺功能检查结果进行相关性对照，发现影像学指标和改变与肺功能指标间存在较强的关联。
肺动脉栓塞的CT研究在过去的一年中也取得长足进步，RSNA和Kaggle联合组织的AI算法检测分类的挑战赛5顺利举办，丰富了胸部CT智能评估的应用场景。
双能量CT的普及进一步提高了CT技术在该疾病的诊断价值，为一站式发现栓塞并评估肺灌注缺损提供了可能。
意大利学者D'Armini6探索了慢性栓塞性肺病（CTEPD）和慢性肺动脉高压患者的影像学差异，发现两者的血管阻塞负荷相似，但是CTEPH患者的灌注缺损和马赛克充血征显著多于CTEPD患者。
肺癌的CT影像研究在2021年延续了近几年的方向，功能学指标和人工智能技术对于肺癌的诊断、随访、生存预测等研究都出现了大量的文献。
北京朝阳医院的研究者们7对比了局部灌注的定量参数和双能量碘浓度在孤立性肺结节良恶性鉴别中的价值，研究发现灌注参数和双能量CT碘浓度存在显著的相关性，但是灌注参数对于鉴别良恶性具有更优异的效果。
在另一篇近期的Radiology文章8中，法国里尔大学的学者们利用双源双能量的进行了双期的扫描，探究了肺癌病灶和瘤周的归一化碘分布，并且与肿瘤乏氧的病理标示物（membranouscarbonic anhydrase, mCA IX）进行对照。在33个mCAIX阳性的病灶中，肿瘤间接瘤周区域的首过碘浓度和归一化碘浓度都显著高于mCA IX阴性的病灶，揭示了肿瘤和肺实质交界区域血管化的临床和影像意义。过去一年的高质量呼吸系统CT研究具有以下的共同点：
- 量化图像中的形态信息。病理金标准或者临床结局对照。
希望我们的影像同道们可以汲取这些研究的特点，找到新颖的研究方向，在新的一年中取得更出色的科研成果。
痛风与肌骨应用
在过去的一年中，CT影像研究在骨肌领域取得了更为长足的发展，随着新技术的衍生，尤其是双能量/多能量CT成像技术的不断进步，研究者们对于影像评估骨肌与脂肪的关注度日益增高。
2021年涌现出一系列骨髓成像的研究成果，这些研究使用了多种双能量成像手段，针对不同的疾病和部位，探索了影像技术对于诊断、分级等临床应用的价值。来自约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的研究者们荟萃了2013年以来的17篇双能量CT诊断脊柱骨折引起骨髓水肿的文献1，探索了骨髓成像的诊断效能。在纳入的17篇研究中，9篇使用了双源双能量，4篇采用单源双螺旋连续扫描，2篇使用了快速kV切换，另外还有2篇使用双层探测器进行图像采集。该荟萃研究发现双能量在诊断脊柱骨折导致的骨髓水肿方面具有良好的敏感性（0.89，95% CI [0.84;0.92]）和特异性（0.96，[0.92;0.98]），并且其敏感性会受到能谱分离度的影响。
荟萃分析证实双能量CT对脊柱骨折引发的骨髓水肿的诊断效能。除了脊柱骨折引发的骨髓水肿外，研究者也逐渐关注到微小骨折的骨髓水肿。法兰克福大学的Christian Booz教授团队延续了他们的双能量CT系列研究，在2021年初发表了有关创伤性舟状骨骨髓水肿的研究2。该研究使用磁共振作为参照标准，探索了双能量虚拟去钙（VNCa）技术的诊断效能，并在141位患者的队列研究中展示了VNCa的出色成像和定量评估效果。
双能量VNCa技术（d,e,f）对舟状骨骨髓水肿的诊断效果。在过去的这一年中，双能量CT的虚拟去钙/钙抑制技术还被多次应用于多发性骨髓瘤的诊断和病情程度评估中。科隆大学的研究者们结合双层探测器CT的钙抑制成像与深度学习脊柱分割方法3，将脊柱范围内VNCa超过0 HU的体素点进行累计，并计算出其体积占比，最终用病理证实了骨髓侵犯程度与该体积的相关性。无独有偶，图宾根大学的学者们使用双源CT双能量的VNCa技术4，利用纹理分析的方法，也发现了骨髓侵犯程度与影像学指标的相关性，为多发性骨髓瘤患者的病情评估提供了创新的无创影像标识物。
VNCa > 0 HU（红色体素）的体积占比反映穿刺的骨髓侵犯程度。小结一下，双能量CT利用对钙物质分离所实现的骨髓成像在近年来一直是创伤性骨髓水肿诊断的研究热点，该技术正逐渐应用于骨关节评估、非创伤性骨髓水肿以及多发性骨髓瘤等疾病的研究中，相信其未来的临床应用场景会进一步得到拓展。
双能量CT的痛风石检测相较于超声具有更优的诊断效能，超声图C中的双轨征在关节液分析中被证实为假阳性发现。近期的一篇双能量CT的痛风病例报道还为我们展示了影像学指导治疗疗效评估的可能7。该研究展示了两例经过药物（pegloticase/methotrexate co-therapy）治疗的患者，随着治疗进程记录并量化了痛风结晶的体积变化和骨质重构的过程。
双能量CT显示两名患者在药物治疗的随访期间的尿酸盐结晶和骨质变化。肌肉与脂肪的改变与众多疾病的治疗息息相关，而影像学的发展也为肌肉和脂肪的定量分析提供了技术基础。来自克利夫兰医学中心的研究者对于慢性阻塞性肺病（COPD）的患者进行了胸大肌和竖脊肌的定量评估8。研究者在固定层面测量了它们的横截面积，并且与患者的生存结局（包含死亡、支气管镜或手术减少肺体积、肺移植）进行比对。生存分析发现，胸大肌横截面PMcsa低于29 cm2的患者生存显著差于PMcsa ≥29 cm2的患者。
胸大肌定量评估有助于COPD患者的风险分层。武汉协和医院的研究同样关注了肌肉萎缩的影像学评估，在近期的Radiology杂志中刊登了患者接受经静脉肝内门静脉内支架分流术（TIPS）后的肌肉与脂肪改变9。该研究通过HU值区间筛选，在腰3（L3）椎体层面测得肌肉（SMA）和脂肪（SFA）的横截面积，结果证实了肌肉萎缩患者在TIPS术后肌肉和脂肪的增加。而Cox回归则发现了基线肌肉萎缩状态是TIPS术后发生死亡的重要风险因素，但术后萎缩缓解可以减低死亡的风险。
TIPS患者基线和术后的肌肉(SMA)与脂肪(SFA)变化。汉堡大学医学中心在2021年的研究中10还探索了双能量CT脂肪定量的准确性，该研究依据磁共振脂肪分数（MR-FF）作为参考标准，在Bland-Altman分析中证实了双能量CT测定的脂肪分数（DECT-FF）的可靠性，为后续的脂肪定量研究提供了可行性基础。
最新的骨肌系统CT研究体现了影像量化评估的创新性和重要性，结合扫描成像端和图像后处理端的新技术，研究者可以提取出更具代表性影像指标，从而应用在诊断、分级、预后等临床研究方向。我们总结发现，深度学习分割、纹理分析以及阈值定义等方法已经被广泛应用在这些骨肌研究当中，这些新方法也为日后我们开展相关研究起到了良好的借鉴作用。
Singh, J. A., Budzik, J. F., Becce, F., & Pascart, T. (2021). Dual-energy computed tomography vs ultrasound, alone or combined, for the diagnosis of gout: a prospective study of accuracy. Rheumatology (Oxford, England), 60(10), 4861-4867.https://doi.org/10.1093/rheumatology/keaa923
Marty-Ané, A., Norberciak, L., Andrès, M., Houvenagel, E., Ducoulombier, V., Legrand, J., Budzik, J. F., & Pascart, T. (2021). Crystal deposition measured with dual-energy computed tomography: association with mortality and cardiovascular risks in gout. Rheumatology (Oxford, England), 60(10), 4855-4860.https://doi.org/10.1093/rheumatology/keaa920
Dalbeth, N., Becce, F., Botson, J. K., Zhao, L., & Kumar, A. (2022). Dual-energy CT assessment of rapid monosodium urate depletion and bone erosion remodelling during pegloticase plus methotrexate co-therapy. Rheumatology (Oxford, England), keac173. Advance online publication.https://doi.org/10.1093/rheumatology/keac173
Attaway, A. H., Welch, N., Yadav, R., Bellar, A., Hatipoğlu, U., Meli, Y., Engelen, M., Zein, J., & Dasarathy, S. (2021). Quantitative Computed Tomography Assessment of Pectoralis and Erector Spinae Muscle Area and Disease Severity in Chronic Obstructive Pulmonary Disease Referred for Lung Volume Reduction. COPD, 18(2), 191-200.https://doi.org/10.1080/15412555.2021.1897560
在过去十年中，许多机构已将周围关节的双能CT（DECT）纳入痛风的常规临床检查中，为检测关节和关节周围尿酸单钠（MSU）晶体沉积提供了一种无创手段。DECT检测MSU晶体增强了痛风诊断的既定临床标准。
痛风诊断的金标准是偏光显微镜下的关节液分析，以检测负双折射MSU晶体的存在。关节液分析对于既往无痛风病史或表现不典型的患者尤其有用。然而，关节液是通过关节穿刺获得的，这是一种侵入性的方法，有时由于可能的软组织感染或在疾病的临界期没有关节积液而延迟。考虑到关节抽吸的侵入性和采样误差的潜在性，它在治疗监测方面也不太理想。对于临床表现不确定的患者，仍然需要非侵入性方法来帮助诊断。
传统的影像学检查对痛风的诊断效果很差。在超声检查中，代表透明软骨上MSU晶体沉积的双轮廓征的灵敏度较低，为43%，但特异性为99%。这一性能使超声成为一种良好的验证性测试，但作为初始诊断工具并不理想。传统的单能CT有助于检测特征性关节糜烂和高衰减痛风石，但无法将MSU晶体与焦磷酸钙等其他晶体沉积物区分开来。
与单能CT不同，DECT可以将MSU晶体与其他沉积物分离。用于诊断MSU晶体的DECT性能初步研究报告了性能特征的可接受范围（例如，灵敏度为82%-100%，特异性为79%-95%）。过去十年中，DECT系统的技术进步，包括双源系统的锡滤过、球管功率的增加、在较低kV下具有更大功率储备的X射线管，以及具有更高分辨率的较小焦点，使得光谱分离和材料分类得以改进（关于双源CT的更多知识，参见：双源CT的技术原理与临床应用）。先进的计算能力已经能够从DECT采集中自动生成3D渲染和彩色编码的2D和3D图像重建。这些进步还减少了DECT上可能遇到的痛风相关伪影，例如尿酸盐颜色与指甲和甲床的不正确映射，以及与皮肤老茧、动脉、线束硬化和运动相关的伪影减少（相关知识参见：双能量痛风分析：基本原理，准确性与常见伪影）。这些因素的结合可能使放射科医生在解释为痛风检查而进行的DECT检查时获得更大的诊断信心，从而更频繁地提供此类检查的明确解释。美国风湿病学会/欧洲风湿病联盟合作倡议制定的2015年痛风分类标准认可了DECT在痛风评估中的强大表现，并将DECT上MSU的影像学证据纳入痛风诊断标准，因此，根据DECT检查结果，有可能避免关节误吸。
一篇文献，来自梅奥诊所的学者比较了过去十年中两个时间段的放射科医生对为评估痛风和后续临床行为而进行的DECT检查的解释。
这项回顾性研究包括100名连续接受DECT检查的成年患者，他们在两个时期（从2013年3月和2019年9月开始）进行痛风评估。2013年的检查使用了第二代DECT扫描仪（140kV，带0.4mm锡滤片），2019年使用了第三代DECT扫描仪（150kV，带0.6mm锡滤片），提供了改进的光谱分离。
最初的DECT报告被归类为阳性、阴性或不能确定的MSU晶体。根据病历，记录DECT检查后发生的关节抽吸。一名放射科医生进行了回顾性盲法影像检查，将检查分为阳性、阴性或不确定。
在2013年的研究期间，83岁女性，无痛风病史，血尿酸水平为9.2 mg/dl，由于右脚踝疼痛和肿胀而接受了右脚双能CT检查。（A）显示了通过前足的冠状位图像和（B）通过脚踝的冠状位图像。观察到与第一和第四跖趾关节（A）和胫趾关节（B）相关的绿色像素（箭头），与尿酸单钠沉积一致。检查被解释为痛风阳性。最终临床诊断是痛风。DECT检查后未进行确认性关节抽吸。
研究发现，2013年，44.0%的DECT检查结果为阳性，23.0%为阴性，33.0%为不能确定；2019年，37.0%被解释为阳性，47.0%被解释为阴性，16.0%被解释为不能确定（p<0.001）。2013年DECT检查后的关节抽吸率为14.0%，2019年为2.0%（p=0.002）；2013年DECT检查阴性结果的关节抽吸率为17.4%，2019年为2.1%（p=0.02）。在由一名放射科医生进行的事后评估中，2013年的解释分布为阳性49.0%，阴性22.0%，不确定29.0%，2019年为阳性39.0%，阴性50.0%，不确定11.0%（p<0.001）。
2019年研究期间，64岁男性，无痛风病史，血尿酸水平为3 mg/dl，因疼痛对右手和手腕进行了双能CT检查。（A） 显示了手腕的轴位和（B）冠状位图像。在桡侧腕屈肌肌腱（箭头所示）上可以看到一个绿色像素化的焦点，对于尿酸单钠沉积的部位来说是模棱两可的。对痛风的检查被解释为不能确定。最终临床诊断为痛风。DECT检查后未进行确认性关节抽吸。
研究发现，在对疑似痛风患者进行的DECT检查中，2019年进行的检查与2013年相比，出现不能确定解释的频率显著降低（16.0%比33.0%，p<0.001）；与2013年相比，2019年DECT阴性解释后进行关节抽吸的可能性显著降低（2.1%对17.4%，p=0.02）。
研究结果表明，DECT在评估痛风方面的作用在机构为此目的常规采用该技术后不断发展。当比较2013年和2019年对痛风进行的DECT检查时，2019年不确定的解释频率显著降低，可能与DECT技术改进有关。2019年，阴性检查后出现关节抽吸的频率较低，这可能反映出临床对DECT结果的接受度越来越高。
技术的进步、临床实践的改变，以及放射科医生和推荐人之间不断增长的经验，可能有助于DECT在痛风检查中发挥越来越大的作用。
冬奥会正在如火如荼地进行，推动超过三亿人参加冰雪运动的目标正在实现。滑雪、滑冰等冬季运动，由于冰雪与滑板之间的摩擦系数很低，在高速下可能会导致坠落伤，造成的伤害从轻微到危及生命不等。
研究发现，在冰雪项目中，冰球、自由式滑雪、速度滑冰、花样滑冰运动员在运动训练和比赛中发生运动损伤比率相对较高；冰雪项目运动员身体各部位受运动损伤的比率以腰背部、膝关节、踝关节和大、小腿较高；运动损伤的类型呈现多样化，扭伤、擦伤、挫伤、摔伤及撞伤较为常见；运动损伤的致因主要表现为激烈对抗及不合理冲撞、疲劳、自我保护意识缺乏及动作技术失误等。
在大多数急诊科，CT是快速且容易获得的检查，并且通常作为急性运动创伤的一线断层成像评估手段。
双能CT（DECT）是一种在急性肌肉骨骼损伤表征中越来越流行的技术（关于双能量CT的实现方法，参见：双能量CT的实现方法）。扫描在两个能级上获取，有助于材料分解和生成虚拟单能图像。生成的扫描数据允许绘制特定材料，如尿酸钠和碘，创建虚拟去钙图像和骨髓水肿图，胶原和肌腱图，以及减少金属伪影，而无需增加辐射剂量。
骨髓水肿图可以自动生成并发送给PACS。当自动生成的图像无法正常化为背景骨髓时，可直接在syngo.via中进行手动调整。正常骨髓应指定为紫色或蓝色。这种调整在syngo.via中是一种简单的滑块调整，通常只需几分钟即可完成（后处理操作视频参见：双能量的基本原理与操作（视频））。
在阿尔卑斯山度假胜地，受伤情况很常见，大约每1000名滑雪者/运动员中有4-8人受伤，肢体受伤约占所有受伤人数的三分之一。DECT上骨折部位可检测到出血和水肿，增加了细微骨折的显著性。广泛的骨髓水肿通常伴随移位和粉碎性骨折。在这些情况下，骨髓图可能不会改变诊断，但确实提供了机会识别其他相关骨折，降低了漏诊的风险。小的皮质撕脱伤通常表现为有限的骨髓水肿；没有骨髓水肿并不排除检查标准图像的必要。
25岁男性，滑雪时左髋受伤。髋关节（1a）DECT图像显示股骨颈未移位骨折（箭头所示）。3D骨髓图（1b）和冠状骨髓水肿图（1c）显示了相应的骨髓水肿（箭头），增加了骨折的显著性。骨髓水肿编码为绿色，正常背景为蓝色/紫色。骨折采用手术固定（1d）。
55岁男性，滑雪板运动中脚踝受伤。踝关节轴位和冠状位DECT图像显示胫骨平台粉碎性、未移位的关节内骨折（箭头所示）（2a，2c）。双能骨髓叠加显示与骨折（2b，2d）对应的骨髓水肿（箭头）。骨折采用非手术方式处理。
53岁女性，滑雪时肘部受伤。DECT和3D实影渲染显示桡骨颈（箭头）和冠状突（红色箭头）骨折（3a，3b）。双能量骨髓图和3D骨髓图显示桡骨头和颈部（3c，3D）的骨髓水肿（箭头）。冠状突骨折无明显水肿。小的皮质撕脱伤通常不显示可检测的相关水肿。
滑雪运动员的下肢固定在滑雪板上；跌倒往往会导致伸直的上肢受伤。舟状骨骨折在高达25%的病例中仍处于影像学隐匿状态，常规CT的敏感性约为83%，MRI的敏感性为96%。在未移位的骨折中，舟状骨可见骨髓水肿，类似于MRI上T1加权降低和T2加权高信号。虽然目前还没有前瞻性研究来量化DECT在腕部骨折中比常规CT更高的敏感性，但许多研究人员已经对DECT检测下肢和脊柱骨髓水肿的准确性进行了研究，与MRI相比，其敏感性为71-95%。检测骨髓水肿的相对高灵敏度为报告的放射科医生提供了保证，即不存在严重的骨损伤时，可将其排除在外。骨髓挫伤的鉴定可以为患者疼痛提供解释，并可能排除进一步影像学检查的需要。
28岁女性，滑雪时左腕受伤。手腕的X线平片报告为正常（4a）。随后进行DECT检查，显示桡侧干骺端皮质后部（4c）轻微屈曲（如箭头所示）。骨髓水肿图显示桡骨干骺端（箭头）水分增加，对应于微小梁骨折（4b，4d）的水肿。骨折采用非手术方式处理。
研究发现，专业滑雪运动员与休闲滑雪运动员相比，下肢受伤的趋势更为明显，这一趋势可能与高幅度跳跃和高速碰撞着陆有关。专业滑雪运动员的膝盖损伤与普通滑雪运动员的趋势相似，膝盖损伤占滑雪运动员损伤的三分之一。前交叉韧带（ACL）撕裂和膝关节扭伤是专业滑雪运动员和滑雪爱好者最常见的膝盖损伤。
DECT特别适合评估创伤性膝关节损伤。与肩部或骨盆相比，膝盖的线束硬化伪影较少，与较小的周围骨骼相比，骨髓间隙较大；骨髓水肿图通常与MRI上T2加权或反转恢复图像上相应的水肿模式非常相似。DECT可检测到微小骨小梁骨折和骨髓挫伤，而常规X线片或CT会漏掉这些损伤。
23岁男性，滑雪时膝盖受伤。膝关节DECT图像显示胫骨后外侧平台（5a，5c）轻微骨折（箭头）。骨髓覆盖显示胫骨后外侧平台（5b，5d）广泛骨髓水肿（箭头）。
虽然膝关节挫伤的典型模式有助于放射科医生确定十字韧带的完整性，但韧带中胶原的DECT映射增强了韧带评估。在一个直接比较MRI和DECT评估ACL的猪模型中，DECT对完全性ACL撕裂有很高的敏感性和特异性，但不如MRI准确（敏感性75%对100%；特异性68%对75%）。使用DECT胶原标测技术也能增强副韧带和半月板的可视化，与传统CT相比，这可以更全面地评估膝关节内部紊乱的程度（和）。MRI更高的特异性和敏感性将要求许多患者继续接受MRI评估，但对于因植入物、起搏器、幽闭恐惧症或肥胖而不是MRI候选者的患者，DECT提供的额外信息会提高诊断率。胶原图也适用于其他关节，包括腕关节和踝关节。这在评估移位骨折时尤其有用，因为肌腱卡压将改变骨科手术治疗。
24岁女性，在滑雪时膝盖受伤。冠状位DECT（7a）显示内侧交叉韧带（MCL）增厚，伴有韧带周围水肿。突出显示胶原的肌腱标测应用显示近端MCL（7b，红色箭头）存在缺陷，ACL模糊（7f，箭头）。骨髓水肿覆盖图（7c）显示股骨外侧髁（白色箭头）局部水肿。膝关节的冠状位T2FS（7d）和矢状位Timages（7g）显示近端MCL部分厚度撕裂（红色箭头）、股骨髁内侧骨髓挫伤（白色箭头）和ACL撕裂（箭头）。患者继续进行ACL修复。
DECT的最后一个相关应用是金属伪影减少。使用金属支架稳定骨折可能会导致金属伪影遮挡损伤。通常能量大于120 keV的虚拟单能图像可以从双能数据集生成，以显著减少金属伪影。这也是评估关节假体患者创伤性损伤和骨折固定术后评估的有用技术，尽管高能量单能重建往往以软组织对比度降低为代价。与骨髓水肿图类似，虚拟单能图像可以自动生成，并从DECT数据集发送到PACS，从而限制对放射科医生报告时间的影响。
53岁女性，在滑雪时右腿受伤。右股骨（8a）实影渲染显示，粉碎性骨干骨折固定在外部金属支架中。40、80和180keV虚拟单能图像（8a、b、c）显示，来自外部金属支架的线束硬化伪影减少，但随着能量水平的增加，软组织对比度降低。骨折用髓内钉治疗。
骨髓水肿和胶原标测提供了额外的诊断信息，在某些情况下可能不需要再进行MRI检查，从而更快地进行诊断和患者护理。当金属支架或假体出现时，虚拟单能图像可用于减少金属伪影。这些额外的好处有助于对创伤性肌肉骨骼损伤进行更全面的评估；DECT非常适合评估冬季运动和其他创伤性损伤。
关于双能量骨髓分析的更多内容，参见：双能量虚拟去钙技术（VNCa）的临床价值；非创伤性骨髓水肿：双能量CT的价值；双能量CT骨髓分析：急诊室的Game Changer（上）；双能量CT骨髓分析：急诊室的Game Changer（下）。
文献原文：Hickle J, Walstra F, Duggan P, Ouellette H, Munk P, Mallinson P. Dual-energy CT characterization of winter sports injuries. Br J Radiol. 2020 Feb 1;
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