医学影像技术体系 · 第 10 卷 / 共 44 卷
肺结节、泌尿、儿童与急诊
本卷导读
覆盖肺结节、肾脏与泌尿、儿童肿瘤、肝纤维化、骨髓分析、下肢与肺动脉血管成像，以及双源 CT 的技术原理与协议优化。
知识结构
- 肺结节与胸部评估
- 泌尿、肾脏与儿童肿瘤
- 肾脏双能量CT评估：检查流程与注意事项
- 双能CT在肾肿块评估中的应用
- 下一代CT硬件技术及在心脏成像中的应用
- 肝脏纤维化与腹部定量
- 骨髓、下肢与肺动脉血管
- 双能量CT骨髓分析在骨肌创伤中的价值
- 下肢动脉双能量CTA：检查流程与注意事项
- 双源 CT 原理与协议优化
- 双源CT成像：CT扫描的新纪元丨来自2005年的采访
- 双源CT的技术原理与临床应用
- 双能量的基本原理与操作
- CT五十年技术发展：用户对协议优化的影响
肺结节与胸部评估
DE(Dual Energy)肺结节检查是一种专门用来评估孤立性肺结节(SPN)的造影剂增强CT检查。这种技术同时使用两个不同球管电压的X线球管来改善结节的特征鉴定效果。还可以对DE数据集进行碘减影，生成VNC（虚拟平扫）图像。VNC图像可用于肺结节基准密度测量，并用于检查是否存在钙化。VNC图像是从同一DE采集中生成。通常，这可以消除由于呼吸导致的对准不良，避免在增强前和增强后的数据集上进行测量时CT值测量的准确性下降。
CT成像可根据结节形状和边缘等形态学特征进行特征鉴定。结节的碘吸收度也可用来区分良性和恶性病变。并且，由于无需进行增强前的参考扫描，放射剂量和检查时间也将减少。DE肺结节检查可在单次扫描中提供用于CT诊断的多种信息：
以不同的混合比率融合显示高/低kV数据集，实现结节和胸部一般解剖结构的最佳显示效果。生成VNC图像，用于无呼吸对准不良的基准测量。为了优化DE检查，务必理解影响图像质量的因素并了解如何进行技术微调以获得最佳结果。
出现孤立性肺结节(SPN)的病人通常没有症状；SPN是医生和病人都需要面临的难题。SPN指直径小于3 cm、被正常肺组织包围且与淋巴结肿大或肺膨胀不全无关的单纯性离散肺部不透明症状。
大多数SPN是良性的，但也可能出现在肺癌早期。肺癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，死亡率最高，2020年新发肺癌病例221万例，死亡180万例。
肺癌的存活率很低，5年存活率只有14%。如果原发肿瘤的直径不超过3 cm（1A期），则早期肺癌的5年存活率可达70 - 80%。对于早期症状表现为SPN的肺癌，及早诊断和治疗可能是根治的唯一机会。评估结节是良性还是恶性时，病人的过往病史可作为重要信息参照：
到肺结核(TB)之类的炎症性疾病高发地区旅行。肺癌的职业病风险因子，如接触石棉、氡和镍等 恶性肿瘤风险也会随着年龄的增长而呈上升趋势：
SPN是最常见的胸部放射检查异常情况之一。每年通过胸片或胸部CT扫描图像偶然检查出的大约有150,000例*。这些结节约有40 - 50%是恶性的。大部分是支气管癌，但有10 - 30%可能是单发转移瘤**。SPN可作为鉴别诊断下表所列众多疾病的辅助依据 **：
血检或肝酶测试之类的实验室检查特异性不够，在SPN全面检查中的作用有限。
大部分SPN (8 - 10 mm)是在胸片中首次检测到，可显示大小、形状、成洞、生长速度和钙化类型方面的信息。所有这些放射检查特征都有助于确定病变是良性还是恶性。这些特征中没有一项完全属于肺癌的特异特征。胸部CT与胸片相比具有很多优势（肺结节筛查更多内容可以参见：肺癌低剂量CT筛查的关键问题；关于肺癌低剂量CT筛查的7件事；肺癌低剂量CT筛查方案的设置）。CT在较小的结节检测和形态学特征鉴定中分辨率更高，其中包括：
基于平扫的CT值测量，用于辅助检测显微钙化点：185 HU将被当作良性病变的上限。造影剂增强程度可指示结节是否为恶性：增强达不到15 - 20 HU的，预测为良性的几率超过95%。正电子发射断层成像(PET)对恶性肿瘤具有很高的灵敏性和中等的特异性。在PET成像中，增强的病变很可能为恶性，因为它的葡萄糖代谢升高。对于感染或发炎导致代谢活跃的病变，在检测时也可能会出现误报阳性的情况。FDG-PET扫描对较小的结节(< 20 mm)灵敏度较低，可能会错过10 mm以下的病变。条件允许时，在恶性结节诊断中结合使用PET/CT将比单独使用CT更加灵敏和准确，可用作评估SPN时的检查选择*。
单光子发射计算机断层成像(SPECT)扫描的成本低于PET扫描，但灵敏性和特异性却与之相当*。
可通过肺穿刺(TTNA)或支气管镜进行SPN生物活检。据报告，当病变的直径不低于2 cm时，TTNA的准确度可达到90 - 95%，但在诊断较小病变时，准确度有所下降(60 - 80%)。由于当结节直径小于2 cm时，通过支气管镜获得的结果很少，因此同时使用支气管镜和肺穿刺(TBNA)效果更佳。TBNA在纵膈结节采样中也很有用*。
将结节与以前的胸片互相对照是评估孤立性肺结节(SPN)过程中最重要和最经济有效的初始步骤。由于在2年内未出现增长的案例中良性几率只有65%，因此建议在为期5年的期限内每年进行观察。直径小于1 cm的结节，可使用CT扫描评估其生长速度。
在胸片中发现的可疑结节需要使用薄层CT扫描、CT光密度测量和造影剂增强进一步评估。如果CT光密度测量图像中有10%的结节显示钙化，则癌症几率较低，可以在跟踪检查中继续进行监控。结节增强低于15 HU的病人可通过连续的胸片进行监控。
在进行CT扫描之后，可通过FDG-PET扫描或SPECT扫描来评估中等结节。
如果出现的是中等结节，或不太可能是恶性，例如病人是不吸烟的年轻人，则可使用TTNA。TTNA有助于对非手术病人进行确诊。病变可能为恶性时，通常要实施切除手术（胸廓切开术）或电视胸腔镜手术(VATS)。
在这两年之后，SPN可能需要每年观察一次，最多5年。肘前静脉中插入18G或20G的静脉留置针。在注射之前，应对注射部位进行测试并用盐水冲洗，以找到正确的静脉注射点并降低溢出风险。应当指导病人在吸气之后屏住呼吸。如有必要，指导病人进行练习。
头先进或足先进，仰卧或俯卧，头部以适当物品支撑，如头臂支架。在理想情况下，扫描区域中应包含双侧肺，躯干通过激光标记居中。体形高大的病人躯干应稍微偏离中线，以使受影响的肺和感兴趣区处在球管B的扫描区域中。确保静脉管和氧气管安全固定，防止随检查床移动时被卡住。
DE成像的最佳显示野受球管B的较小扫描区域限制。在SOMATOM Definition Flash上，球管B的扫描区域为33 cm。Dual Energy信息仅可用于此区域。
DE结果很容易受图像噪声、射束硬化和交叉散射伪影的影响。当病人定位于扫描区域中央时，图像质量将达到最佳。
躯干可能需要偏离中心，以仅涵盖受影响的肺。建议使用两个定位像扫描（AP和侧面位置），以便于使相关解剖结构居中。DE采集可将侧面定位像作为参考，通过检查卡上的上移或下移按钮调整检查床高度。感兴趣区可借助激光标记灯居中，检查AP和侧面定位像后可对居中情况进行调整。
DE数据很容易受图像噪声、射束硬化和交叉散射伪影的影响。默认的西门子方案在优化图像质量、扫描时间和病人剂量这三方面之间取得了良好平衡。首次开始执行DE检查时，建议使用西门子默认方案。选择性光子屏蔽能够更加灵活地优化DE检查和病人的扫描参数。使用选择性光子屏蔽，可使用较低的剂量保持对比度-噪声比，从而改善结果图像中的DE信号：
检查体形纤瘦的病人时，可使用80 kV / Sn 140 kV组合进一步降低剂量。
如果使用100 kV / Sn 140 kV组合，保留的剂量足以改善DE图像评估结果，特别是在对体形高大的病人进行成像时。
肺结节算法适合用于对峰值增强处的SPN进行图像评估。研究结果显示，大多数恶性结节中的峰值增强出现在开始注射后的头2分钟之内*。最新的DECT研究建议使用延迟3分钟的扫描评估结节增强**。
造影剂容积(1.5 ml - 2 ml/kg)通常根据病人体重而定。强烈建议使用生理盐水冲洗静脉管路，以获得更均一的增强效果。
下表显示所使用的典型注射方案。下表中列出的值基于最佳实践。确保根据自己所在环境的实际情况修改这些值。
如果病人近期未接受过胸部CT检查，则应首先在静脉期对整个胸部进行单能或DE扫描（扫描延迟大约60秒），以评估纵膈的一般解剖结构。通常不需要进行团注跟踪。交叉散射伪影随病人的身体直径和螺距的增大而增加。为了尽量减少这些伪影和图像噪声，建议采取以下措施*：
建议仅对身体直径小于35 cm的纤瘦病人使用80 kV / Sn 140 kV组合。
准直为0.6 mm时，允许使用的螺距为0.2 - 1.2。
· 这些值基于最佳实践。确保根据自己所在环境的实际情况修改这些值。
如果病人近期未接受过胸部CT检查，则应对整个胸部进行单能或DE造影剂增强扫描，定位肺和纵膈并评估其状态。
此项扫描通常在纵膈不透明度均一的动脉晚期中或静脉期中进行。建议在注射后使用60秒的固定启动延迟。不需要进行团注跟踪。
以结节为中心的延迟DE扫描可在启动注射后以2分钟或3分钟的间隔执行。以下定位像显示整个胸部DE采集的扫描范围（蓝色框）以及结节的覆盖范围（粉红框）：
第一个定位像，侧位，头向至尾向扫描。第二个定位像，前后位，尾向至头向扫描。这两个定位像中的范围框相互关联，定义的是DE采集中的同一个扫描体。
DE合成参数只适合用来重建DE采集数据。它决定生成混合图像系列时使用的低kV和高kV采集数据的混合比率。该值的范围为0.1到0.9，可以在重建任务卡中进行选择。
混合系列用于常规诊断和三维后处理。高/低kV图像系列使用syngo Dual Energy进行评估*。使用80 kV设置时，可以调整DE合成以改善混合图像的质量，如下所示：
≤ 0.4，用于体形高大的病人（身体直径 > 30 cm），或用来降低图像噪声
- 4 - 0.5，用于体形瘦小的病人（身体直径 < 30 cm）。为了改善造影剂增强检查中的碘清晰度，最高可调整为最大值0.7 使用100 kV设置时，可以调整DE合成以改善混合图像的质量，如下所示：
≤ 0.6，用于体形高大的病人（身体直径 > 35 cm），或用来降低图像噪声
- 6 - 0.7，用于体形瘦小的病人（身体直径 ≤ 35 cm）。为了改善造影剂增强检查中的碘清晰度，最高可调整为最大值0.8 重建DE数据集时，必须考虑以下提示：
对于体形高大的病人，可使用以肺结节为中心的较小FoV (15 - 25 cm)。
DE卷积核在组织和空气的交界处等区域提供较少的边缘增强，从而提高了DE处理质量。
CT技术的进步使双能CT应用于常规临床实践。通过获取两种不同能量的图像，双能CT可以实现材料分解，从而生成材料和能量特定的图像。物质特定图像包括虚拟平扫和碘图。特定能量图像包括虚拟单能图像。重建图像可以提供组织成分和对比剂分布的独特的定性和定量信息。在胸部肿瘤学成像中，双能CT在胸部恶性肿瘤和肺结节的定性、疾病范围的确定和治疗反应的评估方面具有优势。儿童的一个特别重要的特征是双能CT不会受到更高的辐射照射。来自华盛顿大学的学者综述了双能量CT材料分解算法在小儿胸部肿瘤中的应用，我们一块学习一下。
材料分解的虚拟平扫图像从组织中减去碘含量得到。生成虚拟平扫图像还可以通过消除获取真实平扫图像的需要来降低辐射剂量。虚拟平扫图像的一个潜在限制是可能看不到非常小或微弱的钙化。碘特异性图像显示组织中碘的分布和含量，提供增强的测量。这些图像可以显示为纯碘或材料密度图像或碘覆盖图像，将碘含量叠加在虚拟平扫图像上。碘含量也可以用HU单位和mg/ml进行定量评估。2017年发表的利用胸部模型的研究表明，利用最新一代双源系统，碘浓度可以精确量化。在儿科肿瘤学背景下，碘特异性图像可能在病变特征、肿瘤程度评估和疗效评估中发挥作用。虚拟单能重建是一种灰度图像，模拟使用真正的单能X射线源可以获得的HU值。X射线能量以keV为单位显示。能量范围在40到200keV之间。在低keV（40-60keV）下重建的图像具有更高的对比噪声比和更多的噪声。低能量图像有可能提高实体器官（如肝脏）细微病变的清晰度。在更高能量（100-140keV）下重建的图像噪声更小，但对比度也更小。它们在减少线束硬化和金属伪影方面有作用，这可能会掩盖病理发现。
本章使用西门子SOMATOM Definition Flash（Siemens。Healthineers）进行双能CT检查。所有双能CT检查均采用制造商推荐的胸部专用双能扫描方案，包括80/Sn140。kV，自动管电流调制（CARE Dose 4D。Healthineers），质量参考管电流-时间乘积为275 mAs（80 kV球管）和106 mAs（Sn140 kV球管），准直128×0.6mm，螺距1.2，旋转时间0.28s，重建层厚3mm，迭代重建。根据我们的儿科实践参数，根据患者体重定制对比剂方案。患者接受每公斤体重2ml（最大100ml）的非离子造影剂（320mg/ml）。在开始注射造影剂25至30秒后，获取从肺尖到肾上腺的胸部图像。如果可以在肘前区域放置22号留置针，则通过高压注射器注射造影剂。手动注射用于较小规格留置针的患者或留置针位于肘前区域以外的部位。
kV，Sn140 kV和混合图像在扫描仪控制台生成。所有图像均采用商业迭代重建技术（ADMIRE；Siemens Healthineers）在1和3 mm层厚和2 mm间隔重建。还制作了3mm冠状面和矢状面MPR图像。
儿童双能血管造影和对比增强胸部，腹部和盆腔CT的辐射照射小于或等于可比较的单能CT扫描。在很大程度上，这反映了单能CT可用的剂量减少技术也可用于双能CT。除kV快速切换扫描仪外，所有系统均可提供用于减少剂量的自动管电流调制。前一系统上没有管电流调制可能与较高的辐射剂量有关。所有供应商都提供迭代重建技术，这些技术有可能通过降低管电流来降低辐射剂量。大螺距研究也可用。双源CT的另一个优点是安装在高千伏X射线管前面的锡滤波器，其衰减较低能量的光子，从而减少辐射暴露并增加光谱分离。
双能CT在肿瘤和正常组织之间的对比增强有差异，碘浓度值可能有助于区分良恶性病变。定量碘浓度测量提供了病变增强的定量参数。非增强图像可以提供关于病变中是否存在钙化的补充信息，这有助于病变特征的描述。
Lee等人发现良性和恶性肿瘤的碘浓度在早期对比期（1.38 mg/mL vs 2.41 mg/mL，P=0.001）和延迟期（1.52 mg/mL vs 2.84 mg/mL，P=0.001）存在显著差异，而衰减值无显著差异。早期双能CT诊断良恶性肿瘤的最佳临界碘浓度为1.40mg/mL，延迟期为1.58mg/mL。良性肿瘤包括神经源性肿瘤和平滑肌瘤，恶性肿瘤包括淋巴瘤、胸腺肿瘤、转移瘤和小细胞癌。
儿童常见纵隔肿块包括淋巴瘤、畸胎瘤、神经源性肿瘤（神经母细胞瘤、神经节神经瘤和神经纤维瘤）和前肠重复囊肿。纵隔重复囊肿通常具有均匀的、接近水的衰减值。有时，衰减可能等于软组织，因为囊肿液中含有粘液、蛋白质或出血性碎片，或钙乳，模拟实性病变。相反，一些神经源性肿瘤由于囊性变性、脂肪成分或粘液样基质区域的存在而衰减较低，因此模拟囊性肿块。碘增强图像只使用单期双能扫描，可区分实性和囊性肿块。非含碘病变的演示支持诊断复杂囊肿或良性实体肿块，而纵隔肿块内碘的显示增加了对恶性肿瘤的关注。我们的经验表明恶性肿瘤，如淋巴瘤和神经母细胞瘤，碘浓度大于或等于1mg/mL，尽管需要更多的研究来证实这一阈值水平。
混合图像显示一个充满液体的中纵隔肿块（箭头）。内容物测量约30HU（衰减略高于水），表明一个复杂的囊肿。
碘特异性图像显示缺乏碘含量证实诊断囊肿。缺碘是基于比较胸壁肌肉组织，因为肌肉组织通常没有碘含量。经病理证实为肠重复囊肿。
冠状位40keV CT显示纵隔后肿块。（b） 矢状位碘特异性CT图像显示微量碘含量，测量值为0.3
注意，肿块中碘含量与肌肉的碘含量相似。经手术切除证实的神经节神经瘤。
碘含量高于邻近肌肉。（b） 碘特异性矢状位CT图像显示椎管内肿瘤的全部范围（箭头）。
据报道，在成人中，碘浓度有助于描述纵隔淋巴结的特征，区分良性淋巴结和转移性淋巴结。在一项对转移性非小细胞肺癌患者的研究中，Li等人报道，淋巴结中碘含量为29.32。mg/cm，标准化碘值（淋巴结碘含量或主动脉碘含量）为0.4328，是区分转移性和非转移性淋巴结的最佳阈值（敏感度分别为80%和75%；特异性65%和75%；阳性预测值70%和75%；阴性预测值76%和75%；准确率73%和75%。在另一项对非小细胞肺癌胸内淋巴结转移患者的研究中，Yang等人报道，转移淋巴结中的标准化碘浓度高于非转移淋巴结（P＜.05）。差异归因于转移淋巴结中小血管床的数量增加，这导致肿瘤灌注增加。作者还报道，对于转移性淋巴结的术前诊断，定量参数显示出比尺寸测量更高的准确性。
在儿童中，胸内淋巴结病的常见病因是淋巴瘤、转移瘤和肉芽肿性疾病。位置、大小标准和衰减值不足以确定是否存在恶性肿瘤。在定性和定量图像上，恶性淋巴结的碘含量高于非恶性淋巴结（5）。
双能碘特异性图像也有助于描述孤立性肺结节。Chae等评价了双能CT对49个孤立性肺结节（恶性率55.6%）的分型作用，结节大小5～70mm，平均直径24.8mm，标准差±11.8。比较碘增强图像的CT衰减值和混合图像的增强程度。以恶性结节为界值20HU，碘增强CT衰减值的敏感性和准确性均高于增强程度（敏感性分别为92%和72%，特异性分别为70%和70%，准确性分别为82.2%和71.1%）。
在患有恶性实体瘤的儿童中，肺结节的恶性程度往往高于良性，而且不奇怪的是，传统的单能CT不能可靠地区分良恶性结节。在对肺结节的评估中，注意到恶性病变的碘含量不同于良性病变，且高于良性病变，恶性病变的碘浓度大于或等于1mg/mL。
轴位碘特异性CT显示右下叶含碘结节，碘密度为4.7mg/mL，经手术证实为转移性副神经节瘤。
然而，一个潜在的陷阱是炎性结节可能表现出与恶性结节相似的碘含量增加。混合影像和碘影像的联合检查有助于减少误诊。感染性病变通常边界不清，可显示晕征，可与转移瘤鉴别。
（b）肺窗CT图像显示一个界限不清的肺结节，周围有晕（箭头）。
双能CT在确定疾病范围方面的价值。偶发性肝损害在儿童中不如成人常见，但在无症状的患者中，偶发性肝损害可能发生，通常被认为是良性的。然而，在接受CT检查的肿瘤患者中，偶发性病变会引起对转移的关注。最常转移到肝脏的肿瘤有肾母细胞瘤、神经母细胞瘤、肉瘤和淋巴瘤。
低能量单能和碘特异性图像通过增加肝转移瘤和正常肝实质之间的衰减和对比度差异，有助于提高病灶的清晰度和细微低和高衰减病灶的检出率。建议的最佳单能能量为40-60keV。碘特异性图像有助于区分囊肿和转移瘤。转移瘤显示碘对比，而囊肿没有（9）。
碘增强CT图像增强了病灶的明显性，也显示了病灶内的一些碘含量（箭头）。
通过增加病灶的显著性，碘特异性图像还可以更好地描绘肿瘤侵犯软组织，如胸壁和胸膜。在神经母细胞瘤患者中，碘特异性图像可以更好地描绘椎管内延伸。
监测化疗反应的传统标准基于肿瘤大小的连续测量，包括实体肿瘤的反应评估标准（RECIST）和世界卫生组织标准（WHO）。然而，一些化学疗法，特别是新的抗血管生成和免疫疗法药物，可能不会改变肿瘤大小，而是可能导致衰减或碘含量的显着变化。在这种情况下，碘特异性双能CT可能是评估治疗反应和肿瘤生存力的潜在替代方法。
Baxa等人在对比化疗前和化疗后的CT研究中报道，双期双能CT碘摄取定量在评估非小细胞肺癌患者的治疗反应方面具有优势。他们发现有反应的淋巴结转移的动脉强化分数（动脉期和静脉期碘强化的比率）显著降低，无反应的淋巴结显著增加。在另一项评估原发性肺肿瘤反应性变化的研究中，Baxa等人证明反应性肿瘤的碘含量和动脉增强分数显著降低，而在无反应性肿瘤中未观察到显著变化。Ren等人的另一项研究比较了肺癌患者治疗前后双能CT摄碘量与18F-FDG PET/CT代谢参数。碘相关定量与18F-FDG PET/CT的代谢测量值相关性良好，随治疗反应而降低，提示碘定量可能是肺癌治疗反应评估的一种可行的替代方法。
例如，和显示了对治疗有反应的碘浓度降低的肿瘤的例子。使用碘增强图像来评估治疗反应需要标准化阈值，但如果这些阈值能够得到验证，双能CT可以作为在肿瘤缩小之前评估治疗反应的一种方法。
基线碘特异性CT图像显示后纵隔肿块碘含量增加。碘浓度为2.4mg/mL。（b）4个月后的碘特异性CT图像显示肿块内碘含量降低。检查结果与部分治疗反应一致。注意肿瘤大小在两个时间点之间没有变化。碘123-间碘苯胍检查显示，残余代谢活性最小，与基线相比有所改善。
基线碘特异性CT图像显示右肺门淋巴结碘含量。碘浓度为2.3mg/mL。（b）2个月后的碘特异性CT图像显示碘含量下降。碘浓度为0.6mg/mL。结果与完全治疗反应一致。PET/CT确认完全应答。
双能CT具有材料和能量特异性成像，在小儿胸部恶性肿瘤的诊断中具有单能CT无法比拟的应用前景。这项技术为改善原发性和继发性病变的检测和定性、改善肿瘤范围的评估以及在相当于或低于单能量CT成像的辐射剂量下评估治疗反应开辟了可能性。
泌尿、肾脏与儿童肿瘤
1. 肾脏双能量CT评估：检查流程与注意事项
DE (Dual Energy)肾检查是一种同时使用两个不同球管电压的X线球管进行成像的造影剂增强肾检查。
Liver VNC来计算肾组织中的碘吸收量。还可以使用DE数据集生成VNC（虚拟平扫）图像。VNC图像可用于基准密度测量。初步观察表明，对于肾中出现占位的病人，可以评估VNC图像而不必另外进行平扫扫描*,**。
并且，由于无需进行平扫扫描，放射剂量和检查时间也将减少。DE肾检查可在单次扫描中提供用于CT诊断的多种信息：
以不同的混合比率融合显示高/低kV数据集，以优化增强肾实质的显示效果。以彩色图像映射肾组织中的碘吸收情况，用于病变特征鉴定。生成VNC图像，用于基准诊断。
为了优化DE检查，务必理解影响图像质量的因素并了解如何进行技术微调以获得最佳结果。
尸检结果显示在50岁以上的人群中，大约50%的人有一个或多个肾囊肿。其他研究显示，该年龄组近三分之一的人至少有一个可通过CT扫描识别的肾囊肿。这些病变大部分是良性的单纯性囊肿，无需进一步进行图像评估和跟踪。肾肿块大致可分为囊肿、肿瘤和发炎性病变等几类，如下表所示：
虽然单纯性囊肿通常没有症状，但偶尔也会导致胁下或腹部疼痛、腹部可触摸到的团块或血尿。恶性团块可产生相同的症状，也可能与副肿瘤综合症有关。发炎性病变（感染性囊肿或脓肿）通常与发烧、发寒或尿路感染等病史有关*。
Higgins JC, Fitzgerald JM.Evaluation of incidental renal and adrenal masses.American Family Physician. 2001 Jan;。肾肿块检查的CT标准和管理***。Bosniak系统（1986年）为通过CT扫描发现的囊肿性肾占位非介入分类建立了框架。此系统使用Hounsfield单位按照恶性肿瘤可能性逐渐升高的顺序对这些病变进行分类。
在腹部超声检查中（灵敏度为79%）意外发现许多肾占位结果。单纯性肾囊肿的超声诊断标准很容易确认。达到这些标准时，恶性肿瘤的机率就很小。在超声检查中意外发现肾囊肿的病人，如果没有症状，则无需进一步检查。
在使用/不使用造影剂的标准腹部CT扫描中，也可能出现意外的肾占位结果。肾占位密度可用于区分各种病变类型。
建议在转诊到泌尿科进行手术检查和密切跟踪之前，先进行MRI检查。
肘前静脉中插入18号或20号的静脉留置针。在动力注射之前，应对注射部位进行测试并用盐水冲洗，以找到正确的静脉注射点并降低溢出风险。应当指导病人在适度吸气之后屏住呼吸。如有必要，指导病人进行练习。
头先进或足先进，仰卧或俯卧，头部以适当物品支撑，如头臂支架。在理想情况下，扫描区域中应包含双侧肾，躯干通过激光标记居中。体形高大的病人躯干应稍微偏离中线，以使感兴趣的肾组织处在球管B的扫描区域中。DE成像的最佳显示野受球管B的较小扫描区域限制。在SOMATOM Definition Flash上，球管B的扫描区域为33 cm。Dual Energy信息仅可用于此区域。
双侧肾或感兴趣区都必须包含在球管B较小的扫描区域中。通常执行两个定位像扫描（AP和侧面位置）来检查感兴趣区的居中情况。DE采集可将侧面定位像作为参考，通过检查卡上的上移或下移按钮调整检查床高度。感兴趣区可借助激光标记灯居中，检查AP和侧面定位像后可对居中情况进行调整。
所有默认Dual Energy方案均以DE作为前缀。为便于将相关解剖结构置于扫描区域中央，所有DE方案都预先定义了在AP和侧位进行的两种定位像扫描。
DE数据容易受到射束硬化和交叉散射辐射所产生的图像噪声和伪影的影响。默认的西门子方案在优化图像质量、扫描时间和病人剂量这三方面之间取得了良好平衡。选择性光子屏蔽能够更加灵活地优化DE检查和病人的扫描参数。使用选择性光子屏蔽，可使用较低的剂量保持对比度-噪声比，从而改善结果图像中的DE信号：
采集通常在肾实质增强均一的肾造影期中进行。造影剂容积(1.5 ml - 2 ml/kg)通常根据病人体重而定。强烈建议使用生理盐水冲洗静脉管路，以获得更均一的增强效果。
下表显示所使用的典型注射方案。下表中列出的值基于最佳实践。确保根据自己所在环境的实际情况修改这些值。交叉散射伪影随病人的身体直径和螺距的增大而增加。为了尽量减少这些伪影和图像噪声，建议采取以下措施*：
DE采集通常在肾实质不透明度均一的肾造影期中进行。建议在注射后使用70秒的固定启动延迟。不需要进行团注跟踪。
要评估肾内收集系统和膀胱，则在分泌期3到5分钟后，可能需要再次执行延迟的单能量扫描。的定位像显示肾DE采集的扫描范围（粉红框）以及肾和膀胱延迟扫描的覆盖范围（蓝色框）：
第一个定位像，侧位，头向至尾向扫描。第二个定位像，前后位，尾向至头向扫描。根据临床适应症，扫描范围可以扩大到包括盆腔。这两个定位像中的范围框相互关联，定义的是DE采集中的同一个扫描体。
使用100 kV / Sn 140 kV设置的DE_Abdomen_LiverVNC方案的默认DE合成为0.5。这表示混合比率为50%高kV数据：50%低kV数据。此值能够优化图像质量，降低噪声，产生合理的放射剂量*。
对于体形高大的病人，可以使用高达3 mm的更大层厚和更平滑的D20f卷积核。
案例1 - 单纯性和出血性囊肿的差异 51岁男性，左胁疼痛，由医生转介进行肾脏CT检查，以排除肾脏疾病。增强CT图像显示左肾下端有一较大的囊肿性病变和一较小的实性病变。DE计算显示两处病变均无显著的碘吸收：
(1) 增强CT图像：左肾中存在囊实性病变（红色箭头）
(2) 融合CT覆盖图像：两处病变中的碘吸收均可忽略。以像演示VNC和实际预增强图像的图像质量和结果对比。较大的病变是单纯性囊肿，明亮而较小的病变（箭头）是出血性囊肿。
案例2-不确定性肾病变的图像评估 83岁女性，以前的超声检查显示可疑结果，因此进行了CT检查来评估肾脏状态。检查使用Dual Energy方案。以下左肾冠状位图像演示使用Liver VNC应用程序评估不确定性囊肿性病变的流程：
(1) 增强CT图像：左肾中存在多囊性病变和不确定病变
(2) 融合CT覆盖图像：ROI测量结果显示复合病变中无显著的 碘 吸收
(3) VNC图像显示复合病变是一种出血性囊肿 以像演示VNC和实际预增强图像的图像质量和结果对比。明亮的病变（箭头）是出血性囊肿，可在VNC图像中有效地显示出来：
(1) VNC图像：左肾出血性囊肿
(2) 真实平扫图像：左肾出血性囊肿
(1) VNC图像：右肾出血性囊肿
(2) 真实平扫图像：右肾出血性囊肿
46岁男性，左胁疼痛，超声检查显示左肾有一肿块，因此按医生转介进行CT跟踪。检查使用Dual Energy方案。以像显示如何通过评估VNC图像和增强CT图像得出标准的肿瘤诊断结果。
(1) VNC图像显示左肾有一固体团块
(2) 增强CT图像显示该团块得到增强。通过以彩色编码显示的碘增强可获得更有价值的信息。在覆盖图像中，与明亮的血管及其碘吸收量相关的肿瘤范围更加清晰。
(1) 增强CT图像（冠状面）显示与肾静脉有关的团块
(2) 覆盖图像（冠状面）清晰地显示出肿瘤范围和肿瘤内的碘信号。关于双能量对于肾脏肿块诊断评估的价值可以参见：双能CT在肾肿块评估中的应用。
双能CT在肾肿块评估中的应用
双能量CT（DECT）在各种腹部成像任务中都被证明是有用的（参见：双能量CT在弥漫性肝病中的价值；双能量CT的临床应用概述；双能量CT胰腺脂肪定量），但与常规的增强扫描（仅单能CT）相比，肾脏肿块评估是该技术在腹部成像中最有效的领域。DECT后处理技术，如创建虚拟平扫图像和碘图，有助于描述偶然发现的肾脏肿块，这些肿块可能仅根据增强后成像仍无法确定。来自美国的学者近日在欧洲放射学杂志上综述了DECT在肾脏肿块评估中的应用，今天我们一块学习一下。
如果DECT被选为常规腹部检查方案，许多偶然发现的肾脏肿块可以在同一检查中完全分型。
当造影后发现肾脏肿块时，虚拟平扫和碘图可提供额外信息。
对于肾脏肿块评估，虚拟平扫和碘图应同时分析，以排除可能导致错误解释的缺陷。
在目前市面上的五种DECT实现中，两次序列扫描DECT（SS-DECT）、分离滤波器DECT（SF-DECT）、快速千伏切换DECT（KVS-DECT）和双源DECT（DS-DECT）是基于球管的系统，双层DECT（DL-DECT）是基于探测器的系统。除了SS-DECT系统受到两次采集之间大量时间错误配准的限制，所有市售DECT都可以有效地用于腹部的动态采集。DECT实现的详细描述参见：双能量CT的实现方法。
所有接受腹部CT扫描（即肾肿块CT或CT静脉肾盂造影[IVP]）的患者都是使用DL-DECT平台进行DECT检查的候选者，没有患者的体重或周长限制。然而，使用KVS-DECT和DS-DECT平台对具有较大体型的患者进行双能量成像仍然存在挑战。KVS-DECT目前不能用于体重超过118kg的患者，因为低能量光子穿透性差和管电流调制不可用而无法达到诊断水平的图像质量。另一方面，由于第二个球管视野缩小，DS-DECT有直径限制，如果感兴趣的器官或病变位于重建区域之外，它的使用就会受到阻碍。当对体重超过100-136 kg的患者进行成像时，应将低能量球管的千伏设置从80增加到100kV，以增加光子穿透，从而降低条纹伪影、光子匮乏和高噪声级导致图像质量下降的可能性。研究表明，对于体重大于118kg的患者，DL-DECT可产生诊断水平的图像质量，这些患者不符合KVS-DECT的要求。然而，与中等尺寸的模型相比，大尺寸模型对测量碘浓度的准确性产生了负面影响。在大多数DECT平台上，患者体型的变化会导致定量测量的显著变化。
所有常规的腹部CT检查都包括以DECT为标准的单静脉期和多期CT检查。虚拟平扫（VUE）图像是为所有没有获得真正的平扫协议而重建。对于肾脏肿块的评估，我们仍然获得真实的平扫图像和至少一个双能量对比增强图像，这取决于是否执行了肾脏肿块或CT-IVP协议。建议在肾造影期（造影剂给药后80-110 s）采集DECT，以确定已知或可疑肾脏肿块或血尿检查的特征，而DECT在皮质髓质期（造影剂给药后约45s）进行，建议用于血管病变或肾细胞癌（RCC）分期。为减少辐射照射，对年龄小于50岁的患者行CT-IVP检查时，采用分次推注技术同时增强肾脏显像和收集系统强化。
双能数据集可以通过基于投影数据或基于图像的方法进行后处理，以获得材料密度图像和光谱信息。材料分解分析通过使用两种、三种或多种材料分解算法，在成像组织中提供特定于材料的信息。碘是最常用的分析材料。每个体素内的碘根据其光谱能量依赖性（即，低能量和高能量之间的衰减偏移）被选择性地识别，主要以灰度显示或使用彩色覆盖作为碘密度图像（或碘图），或从所有体素中删除，从而获得VUE系列。每个体素中碘的具体量可以从碘密度图像中以毫克每毫升或毫克每立方厘米来测量，这为依赖于基于衰减的方法提供了一种替代方法。基于DECT碘定量技术的组织特征化提供了只需要单个图像序列（即不需要平扫序列）的优点，从而消除了通常在多个图像序列中出现的空间配准问题。另一方面，VUE系列是真实平扫图像的合理替代品，提供了相似的外观和量化特征。有效的原子序数图可以从DECT数据中计算出来，根据材料的电子密度和原子序数特性来表示组织成分。这些数据集可提供有关组织成分和碘存在的额外信息。虚拟单能图像（VMCI）在任何所需的keV水平（从最低40keV到最大140-200keV）生成，代表用单能X射线束成像的图像。这种能力允许人们观察不同keV下ROI内的HU变化，有助于诊断含碘与非含碘结构。表1提供了对肾脏肿块评估有用的后处理算法的概述。
大多数肾脏肿块都是在对比增强后偶然发现的，只有当CT扫描因不相关的临床指征而被要求进行CT扫描时才被发现（例如，急诊科为腹痛开的CT）。放射科医生每天都会在造影后扫描中观察到肾肿块的衰减大于水（即+20 HU），而没有增强图像来完全描述其为由于致密内容物（即，更亮的[黑白]或颜色编码的[彩色覆盖]），在碘覆盖显示的选定百分比的程度上，默认为50%（即50%的彩色编码含碘体素叠加在软组织的灰度表示上），但可以缩放到100%（即“碘图”）。可以根据用户的喜好选择由不同供应商提供的多个调色板来显示彩色编码图像。另一方面，非含碘区域将被描述为没有信号（例如，通过使用灌注颜色图，蓝色）。
65岁女性的真实平扫、虚拟平扫和70keV对比增强图像，她被推荐进一步评估先前因腹痛而进行的CT检查中偶然发现的左肾肿块。使用多材料分解算法从对比增强后皮质髓质期重建的真实平扫图像和虚拟平扫图像的衰减值相似，差异2HU（+43HU和+45HU）。请注意，虚拟平扫系列的外观更平滑，器官轮廓看起来不那么清晰。70keV增强图像显示+95HU衰减，说明肾脏肿块为实性。
DECT碘密度图像在肾肿块评估中最显著的优点是根据单期对比增强序列将肿块分为增强型与非增强型，克服了将衰减大于水（如，+20HU）的肾肿块分型的日常难题（即，偶然发现在对比增强后的传统CT图像上，而缺乏平扫序列时）。在这种情况下，DECT可以帮助鉴别高衰减非增强性囊肿和低强化的真正增强的肿块（即碘定量技术）。研究表明，与传统的基于衰减变化的技术相比，碘密度图像的定性评估有可能使多发性肾肿块患者的图像解释更加快速和可靠。使用定量方法（表2）对肾脏肿块的评估也有很好的结果。最近的两个Meta分析包括1193个和919个肾肿块显示，应用于对比增强图像的碘定量技术产生的诊断准确率可与基于单能平扫和增强衰减测量的肾肿块CT评估相媲美（表3）。
然而，使用碘密度DECT图像仍存在许多未解决的缺陷和局限性。在高原子序数物质（如铁或钙）被错误地解释为碘时，该技术会受到许多假阳性的影响。如果仅仅依靠碘密度图像，许多出血性囊肿和复杂囊肿中的钙化间隔可解释为强化病变。缓解这一问题的一个潜在策略是始终结合平扫图像（真实图像或虚拟平扫图像）提供的信息来解释碘浓度图像，这可以指出正确的诊断。
分别为18岁Birt-Hogg-Dubé综合征（a-c）患者和69岁男性多发性肾肿块（d-f）的冠状面重建和轴位图像。（a）冠状面70 keV和（b）彩色碘密度图显示，18岁患者的肿块（箭头）呈实性强化（病理证实为嗜酸细胞瘤），该患者还伴有其他典型的Birt-Hogg-Dubé综合征的表现，如肺囊肿（圆形）和自发性气胸（星号）。（d） 冠状面70keV和（e）彩色碘密度图显示双侧多个肾肿块。注意在左肾中间极（e，箭头所示）囊肿内和左肾上极（e，箭头所示）病变内可见碘信号假象。（f）轴位真实平扫图像显示左肾上极病变内高密度含量（+63 HU），对比后图像未增强（+73 HU，未显示）分类为出血性囊肿（f，箭头）。
例如，根据VUE序列上的高CT值，病灶内或间隔处的高信号可以被正确地解释为铁或钙沉积。另一个限制是使用碘定量技术的跨供应商和跨平台差异。影响DECT定量的因素主要有技术因素和患者因素。在与技术相关的差异领域，由于光谱分离、线束硬化校正域、合成和碘密度图像显示的差异，供应商、平台类型和生成可能会显著影响DECT定量读数。在患者相关因素中，体型似乎是影响DECT定量的最大条件。DECT碘定量技术无法区分生物分布的不同身体分区，这些差异可通过不同的体型进一步加剧，从而导致不同程度的噪声和X射线束衰减，最终影响定量。与DS-DECT或最新一代DS-DECT平台相比，使用KVS-DECT实施的碘密度值往往更高，而低碘水平受次优光谱分离的影响较大。使用DECT进行精确的跨供应商碘定量可能需要在碘密度值的最终计算中加入患者体型和扫描仪相关校正因子。有人建议采用不同的诊断阈值（使用DS-DECT平台时为0.5mgI/ml，使用KVS-DECT系统时为2.0 mgI/ml之间），以确定肾肿块中碘的存在（即相当于15-20 HU的衰减变化），差异主要取决于扫描仪类型、不同人群，以及患者特征（例如，患者体型和水合状态）。
69岁女性，右肾肿块呈高衰减（+85 HU），偶然在（A）血管造影检查中发现。由于缺乏平扫图像，肿块的特征仍不完全，在最初的扫描中被怀疑是真正增强的实性肿块或蛋白质/出血性囊肿。在本例中，使用KVS-DECT系统进行了DECT肾肿块检查以作进一步检查。肾肿块显示最小的增强，当（b）平扫（+63 HU）与（c）造影后（+84 HU）碘含量为2.1 mgI/ml（d）彩色编码碘密度图像（使用KVS-DECT系统）时，衰减变化为21 HU，据报道，确定碘存在的诊断阈值为2.0 mgI/ml），因此表明了其肿瘤性质。如果使用DECT进行初步检查，即使在没有增强图像的情况下，使用碘密度图像也可以将肾脏肿块定性为实性增强。
虽然需要更大规模的研究和更多的数据来更精确地确定肾肿块内碘存在的最可靠的诊断阈值，但也需要有一种方法来减少碘浓度值的跨平台变化。在我们的实践中，发现采用相同的DECT平台类型来跟踪同一病变或定量评估治疗后随时间的变化非常有用，这可以消除现有的跨平台差异。然而，这种方法提出了一个挑战，即在多供应商DECT实践中，由于日常成像吞吐量和患者调度的限制，用所需的DECT硬件平台对同一病变进行成像可能不可行。DECT量化技术存在的另一个缺点是，目前使用图像存档和通信系统（PACS）进行量化不可行，尤其是当DECT和PACS供应商不同时。据我们所知，供应商间的兼容性和无供应商技术正在开发中，但这些实现可能还需要几年时间才能在临床上广泛使用。
VMCI也可以用来评估增强后偶然发现的肾脏肿块。特别是，可以生成能谱衰减曲线来确定病灶是否含有碘。这项任务是通过绘制受检肾脏肿块内的ROI以及作为正常化基准的一些其他解剖结构内的ROI来完成。在这些病例中，选择一个增强结构（如肾实质或肝脏）和一个非增强区域（如胆囊、消化道内的液体）。由于囊肿是无血管的/不含碘的，因此它们可能表现出一种能量敏感的行为，在探测到的单色光谱（即40-140 keV或40-190/200 keV）上形成一条相对平坦的曲线，斜率较小。相比之下，在低keV的环境下，含碘病变的能量敏感曲线向上延伸。其他非增强区和增强区用于正常化的原因是，如果仅利用病灶内的单个ROI，即使是非含碘结构也会显示出一些向上的斜坡，这将错误解读。（关单能谱图的更多应用，参见：DECT单能谱图的临床应用）。
估计肾小球滤过率小于45 ml/min/1.73 m2的患者，如果接受对比增强CT研究，则有发生造影后急性肾损伤的风险。ESUR/ACR指南建议降低这些患者使用的对比剂体积。低能量VMCI在使用低剂量造影剂时可以增加碘的显著性。Shuman和他的同事证明了使用低keV VMCI（即40-50keV）进行CT-IVP检查的可行性，对比剂剂量减少到65%（81ml 270mg/ml，注射速率为2ml/s），诊断水平的图像质量相当于使用全对比剂剂量（125ml 350 mgI/ml，注射速率3 ml/s）获得的120 kV的诊断水平图像质量。
恶性肿瘤是肾移植患者死亡的第三大常见原因，随后的肾脏恶性肿瘤可能是新发的，在受者中复发，或是来自捐赠者的传播。据报道，移植患者肾细胞癌的发生率约为0.7%，高于终末期肾病患者（0.3%）和普通人群（0.005%）。如果DECT常规实施，如肾移植术后患者的CT对比增强检查，使用低能量VMCI减少对比剂剂量的好处加上DECT后处理的优势（即VUE加碘密度图像）可以增加患者安全性和提高诊断能力。
影像引导下肿瘤消融作为肾癌部分切除术的替代治疗越来越受欢迎，这增加了放射科医生对消融前后影像学评估的参与度。在治疗后的图像上，早期的治疗后改变在肿瘤床上表现为楔形低密度或高密度的无血管区域，但可能在长达6个月的时间内增大或最小程度增强，或者在肾周脂肪上出现一个薄的曲线状强化（即“光环征”），但随着时间的推移会逐渐退化。当烧蚀区周围结节状强化，大小逐渐增大时，可考虑残留或复发肿瘤。Park和他的同事表明，使用碘密度DECT图像可以获得极好的敏感性和特异性（100%和91%）来描述肾肿瘤消融区域内的肿瘤生长。在治疗后肿瘤床上测得的碘浓度值可与治疗前的值进行比较，以检测残留肿瘤。
肿瘤消融后54岁男性残余肾细胞癌生长。左肾肾癌冷冻消融后（a-c）3个月，（d-f）6个月，（g-i）12个月，轴位增强70 keV图像，灰度和彩色编码碘密度图像。中心消融后凝固组织（c，f，i中的箭头）没有碘信号，但在随访过程中，治疗部位边缘的一些微小增强结节（c，f，i中的箭头）逐渐变大，在碘密度图像上显示内部碘的存在，表明残留肿瘤在生长。消融区碘浓度为0.6mg/ml，肿瘤残留区为4.2mg/ml。
DECT的应用也扩展到RCC亚型和治疗反应评估。碘定量技术有助于区分更具攻击性的透明细胞癌和更懒惰的类型（例如乳头状或嫌色性）。通过使用不同的DECT平台和不同的碘浓度值（范围：0.9-3.1mg/ml）在多个研究中重复了从其他亚型中准确识别透明细胞肾细胞癌的可行性。然而，与肾脏肿块特征分析任务不同，后者是一种二元评估（即强化病变与非强化囊肿），几乎完全依赖于碘摄取检测（即有碘与无碘），RCC表型分析代表了一种更为复杂的评估，在肿瘤能谱特征上具有连续性。仅仅根据碘浓度值来区分肿瘤亚型可能是一种有限的方法，因为这些值通常来自于特定人群或病变亚群。精确的基于图像的肿瘤轮廓可能需要识别更独特的特征或联系，肿瘤表型表达的特征。DECT数据与肿瘤异质性和放射组学的结合为肿瘤亚型分化提供了希望。DECT也有助于转移性RCC和其他血管性肿瘤（如黑色素瘤）的分期，这是因为VMCI上含碘转移瘤的显著性增加以及碘密度图像上含碘体素的选择性表达。
对比增强70 keV（a，c，e，g）和碘密度图像（b、d、f、h）描绘了一个起源于左肾的肾细胞癌（e、f中的箭头）和多个位置的转移，包括锁骨上（a、b中的箭头）和腹膜后（e、f中的圆圈）淋巴结、肝脏（圆圈在c，d）和皮下组织（g、h箭头）。
举一些例子，彩色覆盖的碘密度图像可能被证明有助于识别异常位置（例如肌肉）或在具有挑战性的条件下（例如，化疗诱导脂肪变性的肝转移）更容易发生的血管性转移。含血管内皮生长因子和酪氨酸激酶抑制剂的抗血管生成药物被FDA批准用于晚期或转移性RCC患者。这些药物的抗肿瘤活性导致肿瘤坏死和灌注减少，通常对肿瘤大小有边际或间接影响。考虑到这些机制，人们越来越认识到这样一种观念，即使用抗血管生成疗法后的成像反应评估应侧重于碘含量的变化，作为肿瘤生存能力的替代物，而不是肿瘤大小。
使用DECT定量技术监测一名68岁男性转移性透明细胞癌患者二线酪氨酸激酶抑制剂（卡波扎尼布）治疗后的变化。治疗前（a，c）70keV对比增强图像与（e，g）彩色编码碘密度图像一起显示。在原发性肿瘤（e）和左髂骨转移瘤（g）中碘浓度分别为4.4 mgI/ml和2.3 mgI/ml。治疗后（2个月后）（b，d）对比增强70keV和相应的（f，h）彩色编码碘密度图像显示，原发性肿瘤（3.4mg I/ml，f）和骨转移瘤（1.7mg I/ml，h）的碘浓度下降。这个病例强调了即使病变大小相似或更大，在碘浓度下降的情况下也意味着良好的治疗效果。
然而，这种方法的局限性是缺乏对DECT定量测量跨平台适用性的充分验证。通过在我们的癌症中心实施相同的DECT扫描仪，最大限度地减少了肿瘤实践中跨平台变化的混杂影响；当使用DECT碘测量时，跨平台变化就被消除了。有效原子序数图和脂肪定量技术可能产生新的肾脏肿块评估方法。基于碘引起的电子密度的变化，可以提供CT值或碘定量的替代方法；然而，需要更多的数据来确定这种方法与其他现有的DECT后处理技术相比如何。Wan等人最近通过定量脂肪测量来区分脂肪少的血管平滑肌脂肪瘤和RCC，显示了基于能谱的脂肪定量可以帮助评估实性肾脏肿块。使用光子计数探测器进行CT采集有可能实现同时进行多材料分解，即使对比材料的K-边界接近4keV。在活体动物研究中，静脉注射钆和碘造影剂的时间点不同，可以检测到个别造影剂在肾脏中的定位（碘在肾皮质髓质中，钆在肾盂中排出）。肾脏肿块成像最理想的应用是使用不同的造影剂，尽管同时给药，但它们分布在不同的区域（即，分别是血池和间质间隙），以便可以在同一采集中单独评估肿瘤灌注。另一个显著的优点是这种方法可以进行单次采集多相位成像，不同的对比剂在一次CT扫描中产生不同的动态增强阶段，而多能量扫描可以重建VUE图像（更多关于光子计数探测器CT的知识可以参见：双能量CT的实现方法）。
DECT在常规腹部影像学检查中，尤其是在评估偶发性肾肿块时，与仅做造影后检查相比，DECT具有更高的价值。如果DECT作为所有腹部增强检查的常规扫描模式，DECT材料分解技术可以帮助评估肾脏偶发肿瘤，避免额外的成像，并能节省成本。
2. 下一代CT硬件技术及在心脏成像中的应用
心脏CT即将取得的主要硬件进展包括三个方面：超高分辨率（UHR）CT、光子计数CT和相位对比CT。心脏CT是一种要求特别高的CT应用，它要求运动结构具有高时间分辨率、空间分辨率和软组织对比度。
自上世纪70年代初CT硬件的初步开发以来，CT硬件有了显著的进步（参见：回望：CT五十年（1968-2018））。目前的探测器允许各向同性的空间分辨率约为0.25-0.5mm。双源成像的机架旋转速度现在为250ms，能够在1-2s内对整个躯干进行大螺距螺旋CT扫描。然而，挑战仍然存在，尤其是心脏CT；这些挑战包括微观结构的空间分辨率、组织特征和软组织对比。在微结构的空间分辨率方面，正常心外膜冠状动脉管腔直径在1.0-4.6 mm之间。心血管风险的评估现在包括冠状动脉斑块的量化和在当前空间分辨率限制下识别较小的解剖特征。在组织特征方面，定量组织特征是CT尚未完成的心脏MRI的主要诊断优势。对于心脏软组织成像，由于对比分辨率还不够高，因此需要使用碘造影剂；然而，虽然外源性造影剂产生10-20:1的高对比噪声比，但这些药物不能用于所有患者。
为了克服这些挑战，对CT的三个硬件进展进行了叙述性的回顾，这些进展接近临床应用的开始，我们相信这将影响心血管成像的未来。这些包括下一代超高分辨率（UHR）CT、光子计数（PC）CT多能量成像和相位对比CT。
时间分辨率：最快转速 0.24s（Cardiographe，GE）；最高时间分辨率66ms（SOMATOM Force，Siemens）；最宽z轴覆盖16cm（Aquilion One Genesis，Revolution）。空间分辨率：最薄层厚0.4mm（SOMATOM Force，SOMATOM Drive，Siemens）最高空间分辨率32lp/cm（SOMATOM Force，Siemens）。目前，几乎所有传统的CT扫描仪都是多排探测器CT，使用能量积分探测器阵列（EIDs）来获得大约0.25-0.5mm的空间分辨率。“高分辨率CT”和“薄层CT”这两个术语通常指的是用1-2mm厚的切片进行肺实质成像的具体方法。在本综述中，UHR-CT被定义为具有将空间分辨率从大约400-450µm提高到近150-200μm的潜力的CT，相当于大约每厘米49.5线对。虽然实现超高空间分辨率的一种方法是减小探测器的尺寸，但空间分辨率也取决于其他因素，包括X射线管焦点大小、X射线源位置的放大率、每次机架旋转记录的投影数、重建的卷积核、算法和体素大小等等。仅直接比较探测器尺寸可能无法准确反映空间分辨率的差异。
CT的空间分辨率为心脏问题提供了独特的解决方案。冠状动脉支架技术的改进使小血管（<2.75mm）狭窄的介入治疗成为可能和重要的临床考虑因素。冠状动脉斑块的大小和分布经常使用冠状动脉CT血管造影来测量，因为斑块的数量会影响患者的预后。斑块亚型（脂核、钙化和非钙化成分）和某些斑块特征（溃疡斑块、餐巾环征、低密度斑块区域和点状钙化）与心血管事件相关。然而，这些血管的清晰显示和冠状动脉壁内的小斑块特征（从几十到几百微米不等）处于或低于心脏CT的空间分辨率极限。
为了解决空间分辨率问题，目前临床上唯一可用于超高分辨率心脏成像的选择是Aquilion Precision CT平台（Canon Medical Systems，Otawara，Tochigi，Japan）。在这种超高分辨率CT中，最小探测器元件尺寸减小到0.25×0.25 mm，而之前的佳能医疗系统探测器元件尺寸为0.5×0.5 mm（其他类似型号的范围为0.4至0.625 mm）。为了使该平台的空间分辨率最大化，X射线管的可调焦点尺寸从佳能医疗系统其他型号的0.9×0.8mm减小到0.4x0.5mm（特别是SOMATOM Force[Siemens Healthiners，Erlangen，Germany]具有0.4×0.5 mm的相似焦点尺寸；其他可比机型的焦点尺寸范围为0.6-1.1×0.7-1.6 mm）。基于模型的迭代重建技术也被纳入。对于该CT平台，已报告在0%调制传递函数（MTF）下的空间分辨率为150µm。MTF是一个连续函数，表示成像系统在不同空间频率下分辨物体的能力。虽然最大可分辨空间频率为0%MTF，但这并不一定意味着在所有空间频率上都具有较高的图像质量。可能很难找到完整的MTF剖面图，因此很难在空间频率上全面比较CT平台之间的分辨率。
提高空间分辨率并非没有缺点。图像噪声在一定程度上取决于每个探测器元件的光子比率；理论上EID探测器尺寸减少50%需要将X射线光子通量增加四倍，以保持等效的信噪比。然而，重建方法可以抵消这种图像噪声损失。未来，不同超高分辨率策略之间的正面比较将确定不同方法的优缺点。更小的探测器尺寸也意味着，对于160个切片，Z轴覆盖范围仅为4cm，需要多容积或螺旋采集，以增加运动伪影的敏感性。相比之下，目前两个较低空间分辨率的系统提供了16cm的全容积心脏覆盖，320×0.5mm（佳能医疗系统）或256×0.625mm（通用电气医疗保健）阵列。机架旋转时间350ms也比当前较低空间分辨率平台（GE Healthcare[240ms，单源]、飞利浦[270ms，单源]和西门子[250ms，双源]）慢，这限制了时间分辨率。
Motoyama等人于2018年进行了UHR CT冠状动脉成像。比较UHR-CT（空间分辨率0.18mm）与常规分辨率冠脉CTA（空间分辨率0.35mm）和有创冠状动脉造影腔内支架尺寸和狭窄程度。共有59例患者同时接受了UHR-CT和有创冠状动脉造影，UHR-CT对狭窄程度在70%或以上的患者的阳性预测值为80%，阴性预测值为100%。比较UHR-CT和标准冠脉CTA对17例支架内再狭窄的测量结果，读者在16个UHR-CT支架和11个常规分辨率CT支架中观察到了支架内腔。定量分析可以使用UHR-CT精确识别支架和高度钙化病变中的较大管腔，这可能代表了空间分辨率的提高。一项针对38例超高分辨率CT（UHR CT）与有创冠脉造影测量的直径狭窄相比较的小型研究，每节段检测狭窄的敏感性为100%，但特异性较低，为67%，对狭窄的高估有一个小偏差（平均值为4%±7[SD]）。考虑到空间分辨率与UHR-CT辐射剂量的关系，这两项研究报告的剂量分别为7.4mSv和5.4mSv。对于报告的体重指数分别为22.9和25 kg/m2的患者，这是临床上可行的剂量。这些体重指数低于西方国家许多心血管疾病患者，他们可能需要更高的管电流和能量。小焦点成像用于UHR-CT需要较低的功率输出，以避免损坏X射线管的阳极。需要对肥胖患者进行进一步的研究。然而，总的来说，这些改善是实质性的，对心脏成像有很大的临床意义，特别是在有冠状动脉支架或晚期心血管疾病导致严重钙化的患者。
PC-CT是能谱CT的一种前沿形式，它也可以代表一种革命性的技术突破。能谱CT是指利用X射线光子能量相关的信息来区分和量化三维空间中的物质成分。能谱CT的概念最早是由Godfrey Hounsfield在他最初描述X射线CT时提出的，他在书中谈到了材料原子序数的测定，并提出将100kV的图像从140kV的图像中减去，可以区别钙与碘。为了提取能谱数据，需要在空间上和时间上同时采集能谱上不同光子能量的数据集，这在历史上是不可行的。然而，近年来，大多数主要的CT供应商都开发了临床双能量CT技术。可以使用两种以上能量的PC-CT技术也在开发中。
能谱CT的物理基础简单来说，任何给定体素的线性衰减系数都可以通过两个独立的能量成像并表示为两个基函数的和来估计。通常，这两个函数表示光电效应和康普顿散射（衰减基础）或两个假定材料（材料基础）。组合不一定反映物体的真实成分，但表示两种基材的组合能准确地产生测量的线性衰减系数。使用两个以上的基函数需要两个以上的能量，但这种技术可以更精确地表示体素的线性衰减系数，并能更精确地识别材料。能量相关能谱信息的提取称为材料分解。这增加了特定于物质的信息，如有效原子序数，以及在不同条件下或不同X射线能量下模拟图像的能力。
光子计数探测器（PCD）技术通过使用不同类型的探测器，结合了UHR和能谱CT的优点。简言之，传统的EID测量通过物体投射的单个光子的能量之和（积分）。利用物理上（双层、双光束或双源CT）或时间上（顺序和快速切换CT）分离的高能和低能数据集测量多个能量。PCD不是EID阵列，而是单固态探测器。能量分离使用用户或制造商指定的顺序能量阈值执行。当光子击中PCD时，测量光子的能量脉冲，并对每个超过阈值的光子进行“计数”。通过互相减去连续阈值中的计数，得到每个能量仓内的光子计数。
目前的挑战包括准确地记录和测量光子能量。具体而言，串扰效应（“k-逃逸”“k-escape,” “电荷共享”“charge-sharing”，或荧光fluorescence）会导致多个探测器像素由于散射而记录单个高能量电荷，从而导致高能光子与多个低能量光子的错误注册。如果多个光子在太短的时间内与探测器相互作用，探测器无法解决单独的事件，则会产生脉冲堆积效应，从而导致多个低能量电荷被错误地登记为单个高能光子。通过在重合事件期间求和相邻像素以识别真实能量，并通过将计数分配给具有最高能量的区域，可以减少串扰。然而，这会增加对脉冲堆积的敏感性，这需要多种方法来解决。这些方法包括波束滤波以避免过多的通量，通过分层探测器元件减少总死区时间的电子改进，以及事后补偿算法和重建方法。
PC-CT目前只在实验性扫描仪上可用，西门子的原型被用于在三个地点对志愿者进行成像，飞利浦的一个原型正在法国里昂进行测试。美国国立卫生研究院和梅奥诊所已经开展了多个小型人体研究，总共超过100名患者。这些研究包括各种诊断质量的CT扫描，包括腹部、胸部、心血管和脑部成像，以证明技术可行性。
PC-CT与EIDs相比的潜在优势。使用PCDs代替EIDs进行CT检查有多种理论优势。在固态PCD中，X射线光子直接转换为电荷意味着探测器元件的尺寸不是由元件之间的物理分离决定的。PCD元件的尺寸可以相当小（范围为0.11×0.11 mm到0.5×0.5 mm物理探测器像素尺寸）。相比之下，EID需要闪烁晶体元素之间的光反射间隔，这使得制造小元素变得困难。UHR-PC-CT的初步研究显示，在等中心使用0.25mm像素大小的探测器模式与0.5mm的探测器模式（标准分辨率）相比，在人类和有冠状动脉支架的模型中，空间分辨率有所提高，尽管在使用高分辨率重建时会增加噪声。
在PCD中，所有光子的权重相等，而不是在EID中按其能量加权。这将导致在低能量范围内精确加权光子，即使不使用能谱信息，软组织之间的对比度更大。设置最小能量阈值可以过滤掉电子噪声，从而提高扫描仪的降低剂量的性能，特别是在筛查任务中，如冠状动脉钙评分。与EID相比，这些因素使PC-CT冠状动脉钙评分CT的辐射剂量减少了75%，同时保持了必要的图像质量。PC-CT可以在提高对比分辨率的同时降低噪声。
理论上PC-CT比使用EID探测器的能谱CT具有更好的能谱成像。PCD能谱信息固有地是同时注册的，并且能谱分离可以通过可调的能量阈值更有效。PCD-CT还可以使用两个以上的能量仓，提高了在给定空间内量化材料的能力，并使多对比剂成像成为可能。然而，虽然重建和后处理去噪算法已经被提出，但是使用更多的能量仓确实会导致光子数减少，每个仓中的噪声增加。
由于已经被引用的优越的光谱能力，PC-CT有望利用目前的双能量技术在心血管领域的应用。例如，虚拟单能图像优化了冠状动脉狭窄和梗死心肌的可视性；虚拟去钙图像改善了冠状动脉管腔的可视化；碘含量的量化可以改善心肌灌注成像和细胞外容积测量。除了双能量能力，PC心脏CT的光谱潜力还没有得到充分的证明。一个例外是用PC-CT进行的概念验证研究，该研究同时评估了犬心肌梗死模型中碘的首过图像和延迟钆增强图像。需要进一步改进基材分解。双源PC-CT探测器可以提高时间分辨率，同时保持UHR和能谱优势。精细化的能谱应用、减少辐射以及PC-CT的250μm高空间分辨率能力可能是该技术的初步应用。
目前的CT技术由于X射线光子的衰减或使用静脉注射的碘造影剂来检测软组织之间衰减的微小差异而获得对比分辨率。除了衰减，另一种对比机制是利用折射、相移或超小角度散射的X射线波特性。CT中的这些对比模式被称为相位对比CT和暗视野CT，它们揭示了不同的组织特征，并与基于衰减的CT相比提高了软组织对比分辨率。相衬度和衰减成像应被概念化为提供不同信息的互补成像形式。
相位对比成像利用X射线相位（Φ）或折射（α）的有序变化来产生对比度。变化程度由物体的折射率（δ）决定，与电子密度有关，与X射线的波长有关。暗视野成像利用介质中微观密度梯度的无序散射来创建对比度。这揭示了组织特有的特征，如微结构的不均匀性。
相衬度和暗视野成像在软组织对比方面比基于衰减的CT有很大的理论优势。这可能非常适用于心脏成像。在标准X射线能量下，软组织的折射率（δ）比吸收指数（β）大三个数量级，并且随着光子能量的增加而减小的程度小于β。这意味着更大的软组织对比度更高的X射线能量。由于对密度梯度的高灵敏度，相位对比成像可能显示出改善的边缘对比度，这可以改善支架或导管的高分辨率成像。展示了这种能力。使用不依赖衰减的高能x射线可以减少辐射吸收。
包括体内成像在内的临床前研究显示了相位对比CT和暗视野成像的潜力。这些研究中有很大一部分来自慕尼黑生物医学物理小组。肺部和乳房X光检查的应用似乎特别有希望。目前正在努力扩大视野，提高时间分辨率和机械稳定性。
相位对比CT在临床心血管成像中的应用进展。相位对比CT还没有发展成活体人体应用。相衬照相术自20世纪60年代就已经存在，但是第一次发表的相位对比CT研究是由Momose等人在1994年使用同步加速器的单能X射线进行的。临床心脏应用相位对比CT需要多个项目才能成功：有足够的机械稳定性来旋转和测量X射线的微小变化，足够的视野，以及临床上可行的非同步的X射线源，其能量足以用于临床成像。
同步辐射已经被使用，因为它提供光谱和空间相干的高通量光子，在那里折射或相位变化可以很容易地测量；然而，这在临床上并不可行。使用Talbot-Lau剪切干涉仪部分解决了稳定性、视野以及对X射线单色性和空间相干性的需要方面的一些限制。这种设计在X射线源和成像物体之间放置光栅，产生空间相干性并解码物体的相移。掠角干涉法使Talbot-Lau光栅倾斜，这增加了干涉仪条纹对比度。这种干涉仪装置首次演示了高能相位对比CT，具有临床兼容的吸收剂量（8mGy）。目前的设计使用标准X射线管保持光束空间相干性，具有足够的机械稳定性，可应用于CT，还可同时获得暗场成像和衰减图像。根据这些原则，慕尼黑小组最近制造了一个暗场胸部X射线原型。它已经得到德国联邦辐射防护办公室的批准，开始进行活体病人成像，以检测COVID-19感染引起的初期肺泡炎症和水肿。与基于衰减的X射线成像相比，它可以提高软组织的分辨率和更低的辐射剂量。
高强度激光驱动的X射线源可能是心脏相位对比成像的下一步。虽然Talbot-Lau方法解决了连贯性问题，但强度也很重要，因为该技术从小对象研究转向更大、更具临床应用性的研究对象。这是因为需要空间相干性和长传播距离才能产生相位效应（米的数量级）。传统X射线在这些距离上的光子浓度很低。心脏相位对比成像的下一步可能包括高强度激光（峰值功率在100 TW范围内，飞秒脉冲持续时间）。这些激光器产生一个超亮的、定向的、空间相干的X射线源。通过使用高重复频率的超短X射线脉冲，这些激光器可以解决心脏相位对比成像的时间分辨率问题。100TW级的激光器在商业上越来越便宜，全世界正在努力开发基于激光的相位对比成像技术，医学相关样本的激光驱动X射线相位对比CT就证明了这一点。
视野限制可能使相位对比CT更适用于心血管成像。相位对比CT非常适合于有限角度、感兴趣区域（ROI）或内部层析成像。心脏CT的一个实用选择是使用具有小视野的扫描仪和ROI和相位对比度断层合成（有限角度CT）来瞄准一个小器官。理论和实验结果表明相位对比度投影比传统的基于衰减的投影更适合于ROI-CT。显示了一个高能量的新鲜组织体模的同时感兴趣区和层析合成，用一个80 kV的斜角干涉仪获得。使用较小光栅的ROI相位对比CT可以减少有效剂量和扫描时间，即使在高空间分辨率下也是如此。
大部分心血管研究都进行了“虚拟组织学”，将冠状动脉和颈动脉粥样硬化的相位对比CT与组织学进行了比较。这些研究确定了高危斑块的特征，并量化了与组织学和空间分辨率约为10μm的斑块含量。2017年，Habbel等人以组织病理学为参考标准，将体外人冠状动脉相位对比CT与光学相干断层扫描进行了比较。在241个匹配横截面的样本中，相位对比CT图像与组织学发现在血管、管腔和斑块的体积测量值与光学相干断层扫描之间具有更高的相关性。相位对比CT也能更好地识别富含脂肪、纤维状或钙化斑块。其他应用已经利用了10μm的空间分辨率和高软组织对比度。这些包括可视化心肌纤维定位，识别心脏传导系统，可视化显微血管损伤，以及执行心脏物质分解。这些实验技术可能使高风险斑块的无创高分辨率成像和心脏病患者细微心肌异常的识别成为可能。
超高分辨率（UHR）CT、光子计数CT和相位对比CT等硬件技术的进步为心脏CT的研究开辟了新的方向。超高分辨率CT改善了严重钙化动脉、心脏瓣膜和支架的成像。进一步探索的功能应用包括动脉粥样硬化斑块特征、支架成像、部分血流储备、心肌灌注成像和微血管成像。光子计数CT使用多光子能量来减少伪影，提高对比度，并进行材料分解。它的潜力可能会彻底改变医学成像技术，但探测器技术还需要进一步改进以应用于临床。相位对比CT利用X射线折射特性来提高空间和软组织对比度。相位对比CT在乳腺癌和肺癌以及肺实质疾病中的潜在应用补充了它在心血管医学中的潜力。尽管存在技术障碍，心脏CT的硬件进展仍在继续扩大，并有可能改变心脏成像。
肝脏纤维化与腹部定量
慢性肝病是世界范围内一个日益严重的公共卫生问题，大约12%-44%的慢性肝病患者最终以不同的速度进展为晚期纤维化和肝硬化。肝纤维化的早期诊断将有助于采取必要的治疗措施来阻止，有时甚至逆转纤维化的进展。肝纤维化严重程度的评估对这些患者的治疗、随访和危险分层有直接的意义。
肝活检是目前量化肝纤维化的参考标准。尽管活检提供了纤维化以外的信息，但也有许多缺点。除了具有侵入性外，活组织检查还存在出血并发症的风险，并且容易出现取样错误。由于晚期疾病肝脏小而硬，取样困难，观察者之间存在差异。重复活检以评估纤维化的改变是不合理的。有必要开发一种简单、无创、可重复和可重复的肝纤维化评估方法。
用于评估肝纤维化严重程度的血清标志物的检测费用昂贵且繁琐，其敏感性和特异性分别为33%-96%和29%-100%。相比之下，瞬态弹性成像（TE）和横波弹性成像（SWE）可以通过测量肝脏硬度（LS）来评估肝纤维化，它们简单而准确。然而，他们受到腹水、肥胖、胆道梗阻、急性炎症、脂肪肝和肋间狭窄的影响。虽然准确，磁共振弹性成像是昂贵和繁琐的，是不广泛可用的，并需要额外的硬件。
DECT可以通过对比增强延迟采集评估肝纤维化的严重程度。假设病变肝脏的纤维组织比正常肝组织保留碘化造影剂的时间更长。延迟DECT扫描时肝脏的碘浓度应量化纤维化。关于DECT在慢性肝病肝纤维化评估中的作用，文献中仅有少量研究。来自印度的学者在Radiology发表文章，旨在通过与TE、SWE和组织学检查的比较，评价DECT在慢性肝病肝纤维化分期中的作用。
这项前瞻性研究包括2017年1月至2018年9月计划接受多期腹部CT和肝活检的慢性肝病患者。50名接受肾脏捐赠者筛选的个体组成对照组。研究参与者接受了TE、SWE、多相DECT（包括5分钟延迟双能扫描）和肝脏活检。肝右叶NIC（RNIC）与TE和SWE测定的肝硬度（LS）以及METAVIR纤维化分期（F0～F4）进行比较。利用受试者工作特性曲线（AUCs）下面积评价诊断性能。
双能量CT成像使用第二代双源CT（SOMATOM Definition Flash；Siemens Healthineers），kV组合100/Sn140kV,自动管电流调制技术（CARE。使用的CT参数如下：探测器准直，64 x 0.6。机架旋转时间，0.5秒；矩阵，512 x 512；重建厚度，1.5 mm。卷积核，D30f。
以4ml/s的速度静脉注射非离子碘造影剂（Iomeron[Bracco]，400mg/ml。Healthcare]，350mg/ml），总量1.5ml/kg，然后分三个阶段采集图像。在标准的晚期动脉期和门静脉期之后，在门静脉期后225秒以双能量模式获取延迟期的图像（总延迟时间5分钟），覆盖肝脏。
26岁女性，自身免疫性肝炎。A、肝脏轴位延迟期双能量CT（DECT）图像。肝右叶碘浓度分别为0.9、0.8和0.9mg/mL，肝左叶碘浓度分别为0.9、0.7和1mg/mL。腹主动脉碘浓度为2.4mg/mL，肝左叶和右叶归一化碘浓度分别为0.38和0.29。
白线表示ROI能谱曲线。蓝线是碘CNR参考曲线。黄线是研究中测得的单能谱曲线的斜率，为1.29HU/keV。
活检标本的显微照片（Masson三色染色；原始放大倍数，340）显示METAVIR F3期纤维化。
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%。瞬态弹性成像和横波弹性成像的肝硬度分别为13.5kPa和13.4kPa。
最终共有107名受试者（平均年龄35±12岁；57名男性）和50名对照受试者（平均年龄47±11岁；29名女性）接受了评估。
RNIC与METAVIR分期密切相关（Spearman r=0.81，P＜.001）。每个METAVIR阶段RNIC的AUC在0.86（95%CI:0.76,0.97）和0.96（95%CI:0.92,0.99）之间。
对于F1期纤维化，RNIC的临界值为0.24（敏感性：85%[86/101；95%CI:77%，91%]；特异性：83%[84/101；95%CI:42%，98%]），F2期纤维化的临界值为0.29（敏感性：84%[67/80；95%CI:74%，90%]；特异性：81%[65/80；95%CI:63%，92%]）。
RNIC与用TE和SWE测量的LS有很好的相关性（Spearman r分别为0.60和0.64；P＜.001）。
A、箱式图显示了正常人和不同METAVIR阶段的受试者肝右叶（RNIC）的标准化碘浓度分布。数字是异常值（〇）和极端异常值（*）的RNIC值。
方框图显示了剪切波弹性成像（SWE）和瞬时弹性成像（TE）测量的肝脏硬度值在对照受试者和不同METAVIR分期受试者中的分布和比较。〇=异常值，*=极端异常值。
B、图中比较了F0-F1期和F2-F4期纤维化。
在评估慢性肝病的常规多期CT方案中，实施5分钟延迟DECT扫描而不是标准的3分钟扫描，将有助于无创性地肝纤维化分期。
骨髓、下肢与肺动脉血管
骨折的早期准确诊断非常重要，因为延迟治疗可能导致并发症，包括：不愈合、骨坏死、结构塌陷、退行性关节炎、持续疼痛或功能损害。传统上，磁共振成像（MRI）是检测骨髓水肿（BMO）的参考标准，因此，在外伤的情况下，可用于明确的骨折检测。双能CT（DECT）是近年来发展起来的一种先进的成像处理技术，它可以实现BMO的检测。这可能有助于诊断影像学上的隐匿性骨折。本章就这项先进的DECT技术在骨骼肌损伤中的应用进行综述。
DECT通常获取具有两个不同X射线能谱的图像。单独的能量数据集经过软件后处理，以生成特定于能量的显示或特定于材料的显示。特定于材料的显示可评估高能和低能数据集之间衰减值的差异，从而为每个体素生成双能指数。三种材料分解模型量化算法确定每个体素中脂肪，软组织和骨矿物质的贡献。从数据中删除骨矿物质部分（由钙组成），以产生虚拟的去钙（VNCa）图像，代表潜在的骨髓。对VNCa图像进行颜色编码可以进行定性评估，而对感兴趣区域（ROI）的测量则可以进行定量评估。
材料特征斜率和光谱分离。双能CT（DECT）对低能量来源（例如80 kV）和高能量来源（例如150 kV）的数据进行成像。在包含较高原子序数（Z）分子的组织中（例如Z = 20的钙，Z = 53的碘），来自K边界的光电效应在较低能量的数据集中产生相对较高的CT值（HU）。通过直接比较数据集之间的体素，算法可以确定组织内某些元素（例如钙）的贡献。
在本章，所有图像均使用双源双能CT系统（SOMATOM Force，软件版本VA50，西门子医疗，德国）采集。成像参数为70-80 kV和Sn150 kV，50-400mAs自动曝光，0.6 mm准直，0.6mm层间距，转速0.25s。使用专用工作站的VNCa软件（syngo.via，软件版本为VB10，西门子医疗，德国）上执行成像处理。
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骼形成（成骨细胞和骨细胞）和骨骼消化（破骨细胞和前体）的细胞，以及蛋白质类骨质。无机元素主要由羟磷灰石钙[Ca10(PO4)6(OH)2]组成，可为体内的钙和磷提供强度和储备。
骨骼被组织为两种主要的宏观结构类型：骨皮质和骨小梁。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，并且在MRI上显示包含大部分水分。黄骨髓主要由非造血细胞（例如脂肪细胞）组成，密度较小，并且在MRI上显示包含大部分脂肪或脂质成分。红黄骨髓的比例会影响MRI上T2和T1加权序列上的水和脂肪信号，以及CT上的衰减。
BMO的检测依赖于识别高于正常骨髓模式的体液含量。然而，后者的变化很大，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替代，从四肢向中轴骨逐渐发展。在腰椎黄骨髓在20岁时占骨髓体积的20-30%，每十年增加约7%，到50岁时增加约50%。在股骨中，黄骨髓的初始比例较高，20-30岁时，股骨骨干/头部中的黄骨髓比例为60%/80%，在50-60岁时增加到80%/90%。
关于性别差异的报道有争议，有人认为早期男性的黄骨髓比例比女性大，在第四个十年左右观察到最大的差异。从50岁开始，女性的黄色骨髓积累更快，到80岁时达到70%以上（而男性为60%）。骨量峰值出现在15-30岁。随后男性逐渐下降，而女性的下降在围绝经期加速并持续到绝经后-更年期。年龄相关的小梁骨丢失使黄骨髓进一步扩展到吸收腔（resorption cavities）。
急性创伤后，骨组织学表现为间质液增多，出血，小梁骨折或微骨折。这种BMO模式可转化为增加的骨髓液或血液含量。在CT上，脂肪的密度可低至-100 HU，水的密度可至0 HU，而渗出的血液密度至+100 HU。当背景正常骨髓模式主要为脂肪黄骨髓时，可以最好地观察检测BMO衰减的增加。
VNCa图使用颜色编码，以改善BMO衰减增加的定性检测。由于解剖差异，比较同一骨骼的同一区域内或与对侧正常侧的颜色信号非常重要。衰减的突然变化引起了对BMO的关注。
正常的左髋关节。（a）左髋的冠状位CT，皮质完整且排列正常。（b）左髋的冠状VNCa图像显示股骨近端的黄骨髓占主导地位的低衰减（箭头）和髋臼的异质红骨髓混合物（箭头）。（c）理想情况下，应在同一骨骼的同一区域内比较VNCa信号。尽管每个骨骼都有内在的变异性，但与对侧进行比较是评估正常性的实用策略。股骨近端（箭头）和髋臼（箭头）显示相似的信号。
骨硬化和空气区域可能会限制VNCa图像准确性。BMO也可能来自非创伤性骨病理学，包括骨关节炎，炎性关节炎，骨坏死，放疗，皮质类固醇治疗，弥漫性骨髓病和局灶性骨病变，可能是良性或恶性的。重要的是要在解释图像时排除BMO的其他原因。
骨骼承受各种机械力，包括压缩力，拉伸力，弯曲力，剪切力和扭转力。在轻微创伤中，组织液增加而细胞成分没有明显损伤。在超出弹性区域的较高负载水平下，存在不可逆的畸形，微裂纹形成，需要进行骨修复。当单个力超过骨的破坏点时发生创伤性骨折。当微裂纹超过身体的修复能力时，就会发生应力断裂。
应力性骨折是施加应力的严重程度，持续时间或频率过高的结果。病理可进一步分为疲劳性骨折（即过度施加重复应力）和功能不全（即骨骼异常弱化）骨折。应力性骨折的影像学表现取决于皮层与小梁的骨比例和慢性损伤。在皮质骨比例高的区域（例如长骨骨干）中，可能会看到最初细微的皮质透亮（灰色皮质征）。随后，骨膜反应和骨内膜愈伤组织形成将导致皮质增厚。如果等级更高，可能会导致皮质断裂并出现清晰的断裂线。在小梁骨比例较高的区域（例如长骨干骺端），可能会看到小梁的初始细微模糊和微弱的硬化。随后，可能导致线性髓内硬化。
X线片显示，早期损伤的敏感性较低，为15-35％，晚期损伤的敏感性增至30-70％。传统上，MRI的敏感性接近100％，并且可以通过骨膜反应，BMO和（线性）皮质内信号变化的存在来对损伤进行分级。
理论上讲，如果MRI结果不明确，将使用CT检查。在实践中，由于可用性的提高（尤其是在紧急情况下），较短的成像持续时间以及患者可能的MRI禁忌症（例如，起搏器，金属异物），通常首先执行 CT 检查。阳性DECT检查可用于加快确定性MRI评估。
X线片隐匿性左股骨近端应力性骨折。（a）左髋部X光片未显示明确的畸形，骨折线/皮质断裂，局灶性硬化或软组织异常。（b）左髋的冠状位CT显示在内侧近端股骨皮质（箭头）下方的不明确的局灶性硬化，与应力性骨折保持一致。股骨头（箭头）中可见骨岛。（c）左髋的冠状VNCa图像在局灶性硬化周围的骨髓中表现出从低衰减到高衰减的突然转变（箭头），证实BMO是急性应激反应的一部分。骨岛（箭头）区域内的VNCa信号被抑制，因为高衰减被误认为是皮质骨。（d）左髋的冠状T1WI MRI表现出与应力性骨折一致的线性低信号强度（箭头）。（e）左髋的冠状脂肪饱和T2WI MRI表现出与急性BMO相一致的高信号强度（箭头）。
X光片在急诊科检测髋部和骨盆骨折的敏感性较差，在7-14％的患者中表现正常。在最近的荟萃分析中，仅通过常规CT进行的隐匿性股骨近端骨折检测被发现具有94％的敏感性和100％的特异性的总体诊断性能。DECT VNCa图可以提高敏感性达5％，同时提高排除骨折的诊断信心。
（a） 右髋冠状位CT表现为皮质下变形（箭头），皮质破裂（箭头）和硬化嵌塞线（虚线箭头）的最小位移的皮质下骨折。（b） 右髋的冠状VNCa图像在正常近端股骨干（箭头）中表现出低基线衰减。邻近骨折部位（箭头）的突然增加的衰减对应于急性BMO。整个正常髋臼（虚线箭头）的弥散性较高衰减归因于该区域中较高比例的红骨髓。
骨盆脆性骨折是低能量创伤的结果，通常是从站立高度以下跌落之后发生的。这是骨质疏松症的常见表现，骨质疏松症的特征是骨量低，结构恶化和骨脆性。在骨盆脆性骨折中，约70%的病例有≥2个骨折，涉及骶骨，耻骨，髋臼，股骨颈和股骨头（频率逐渐减低）。
前环耻骨支骨折最常见于X线片，而后环骨折最常在CT/MRI上识别。然而，60-90％的前环骨折伴有骶骨后环骨折。在诊断骨盆脆性骨折时，与MRI相比，仅常规CT即可显示90.3％的敏感性，100％的特异性和65％的正确骨折分类。相反，据报道DECT与MRI等效，具有100％的敏感性，特异性和正确的骨折分类（和6）。
细微的左髋臼骨折。（a）左髋的矢状面CT显示可能穿过髋臼前缘的骨折线（箭头）。（b）左髋的轴位CT增加了对最小位移骨折的怀疑（箭头）。（c）沿股骨颈轴线重新格式化的左髋VNCa图像显示前髋臼（箭头）与后髋臼（箭头）相比的BMO，因此证实了细微的骨折。
尽管对于盆腔脆性骨折的最佳诊断试验尚无共识，但DECT似乎特别适合，因为老年骨质疏松患者的骨髓主要是黄色，而且与MRI相比骨质更好。
骶骨功能不全骨折是影响骨质疏松骨的应力性骨折的一种亚型，其中骶骨翼不对称骨小梁丢失特别危险。老年绝经后妇女的风险最大，特别是那些大于80岁的妇女。高危人群的发病率在1-5%之间。在有症状的腰椎骨质疏松性压缩性骨折患者中，据报道3%的患者伴有骶骨功能不全骨折。骶骨骨折可能需要长达30个月才能完全愈合。
常规X线片通常是非特异性的，X线片上可识别出小于50%的骨功能不全骨折。骶骨功能不全骨折最常见的是S2和S3水平以及双侧翼区。X线片可能显示硬化，皮质破坏或骨折线的条带；然而，肠气常常模糊这些发现，骨质减少也使得识别困难。硬化性骨折线的分辨率是可变的，范围从1-13个月。
传统的骨显像具有96%的灵敏度和92%的阳性预测值。经典的H形图案由骶骨翼中的两条垂直带和通过骶骨体的水平部分组成，但这仅发生在40%的患者中。常规CT主要取代X光片，但受到60-75%灵敏度的限制。MRI具有接近100%的灵敏度，部分原因是其检测BMO的能力。
骶骨的DECT以前受到来自复杂区域解剖结构的区域束硬化伪影的限制；然而，最新的DECT系统具有改进的光谱分辨率以生成VNCa图。尽管技术和解剖学上存在困难，但骶骨翼中骨质疏松症的体积和优先效果也使得BMO检测成为可能。
右侧骶翼隐匿性骨折。（a，c）骶骨冠状位CT图像显示右侧骶骨翼皮质有细微的台阶（箭头所示）。（b，d）冠状VNCa图像显示右骶骨翼骨折周围骨髓衰减增加（箭头）。线束硬化和过滤效应可能会导致伪影限制VNCa图像在复杂区域（如骶骨）的生成。
椎体压缩性骨折通常影响老年人，但高达三分之二的病例可能未被发现。在CT上，如果矢状面重建没有常规评估，椎体压缩骨折可以被忽略。通常椎体高度损失>20%可用于诊断。急性骨折可能表现为皮质破裂，MRI可显示骨小梁破裂或骨硬化。缺乏这些特征，尤其是缺乏BMO，意味着慢性愈合的骨折。当同时存在急性和慢性骨折时，老化骨折是困难的，但与确定患者目前的症状是否由骨折引起以及选择患者进行某些治疗（如椎体成形术）有关。BMO的降低或分解可用于评估临床改善情况。
DECT在脊柱有多种应用，重要的是可以区分急性和慢性椎体压缩性骨折（和）。较之MRI，较新的DECT系统具有极好的特异性（99.3%）、阴性预测值（93.8%）和准确性（93.9%）。选定患者的DECT阴性结果可能足以避免进一步的MRI检查。
椎体前楔形压缩性骨折。（a）上胸椎矢状位CT显示前椎体高度损失，前上角有线性骨折线（箭头）。后椎体显示不明确的硬化（箭头），表明存在预先存在的骨病理学变化。（b）上胸椎矢状位VNCa图像显示相对于正常相邻椎骨（箭头）骨髓衰减增加，与急性前楔形压缩性骨折中的BMO一致。椎体后部的硬化（箭头）限制了BMO的评估。（c）上胸椎冠状VNCa图像允许在另一个平面上进行评估，并显示BMO位于椎体的右侧（箭头）。左侧可见正常的骨髓衰减（箭头）。（d） 另一例患者中胸段矢状位CT显示2个上端板压缩性骨折，没有明确的急性损伤特征（箭头）。（e）中胸椎矢状位VNCa图像在两个骨折中均显示BMO，证实了急性损伤（箭头）。不同的颜色编码光谱提高了BMO的显着性，有助于将其与相邻的椎间盘区分开来。（f）中胸椎冠状VNCa图像显示整个椎体的BMO。建议在≥2个平面进行评估以确认BMO。
胸腰椎交界处骨折及病变。（a）胸腰椎交界处的矢状位CT表现为轻度的不确定的上端终板压迫性骨折（如箭头所示）。另一椎体后上角也有轻度硬化（箭头）。（b）胸腰段交界处矢状位VNCa图像显示骨髓衰减轻度增加，局限于软骨下骨，提示轻度急性/亚急性损伤（箭头）。硬化部位出现不典型的局灶性骨髓衰减增强（箭头）。（c）胸腰椎交界处矢状位T1WI MRI显示压缩性骨折软骨下骨呈斑片状、界限不清的低信号（箭头所示）。与邻近椎间盘病变（如箭头所示）相比，轻度病灶（如箭头所示）的信号强度较低。（d）胸腰段交界处矢状位脂肪饱和T2WI MRI证实上终板压缩性骨折（箭头所示）有轻度骨髓水肿。在这一序列中，局灶性病变最为明显，突出了MRI在描述骨病理学特征方面的关键作用。
DECT VNCa最初是在膝关节外伤的背景下进行研究的，但在膝盖周围（尤其是股骨远端）的精确BMO检测方面仍不如MRI。这可能是由于股骨红骨髓残留所致。
（a）左膝的冠状位CT显示靠近外侧胫骨平台的碎骨片（箭头），与外侧副韧带撕脱骨折（即Segond骨折）一致。（b）同一层面的冠状VNCa图像显示在预期撕脱部位（箭头）有少量BMO。（c）冠状位CT后方也显示软骨下硬化（箭头），怀疑是嵌塞性骨折。（d）冠状VNCa图像显示骨髓衰减（箭头）异常增加，提示急性BMO。（e）矢状位CT能更好地显示胫骨外侧平台后缘的皮质台阶（箭头所示）。（f）矢状位VNCa图像证实存在BMO（箭头），符合急性骨折。这些迹象表明了一种枢转移位损伤机制，通常与膝关节内部紊乱有关。
BMO可用于监测骨愈合反应，因为没有水肿的骨折被认为已愈合。BMO消失的时间是可变的，从3周到2年不等。DECT可以在膝关节创伤后至少10周内检测出BMO。严重BMO患者的临床恢复可能会延长，恢复运动的速度也会减慢。大面积的软骨下BMO与骨关节炎的发展高度相关。需要进一步研究BMO检测在恢复活动或负重决策中的作用。
舟状骨骨折愈合。（a）舟状骨冠状位CT显示舟状骨腰部有一个清晰的横向透亮，与未移位的急性骨折一致（如箭头所示）。（b）固定3.5周后舟状骨冠状位CT显示桥接硬化（箭头）。（c）舟状骨的冠状VNCa图像显示BMO缺失（箭头）。关于BMO检测在恢复活动或负重决策中的作用，还需要进一步调查。
据报道，在急诊室就诊的四肢骨折中，影像学上细微和隐匿性骨折分别占病例的2.4％和1.2％。在临床可疑的腕部骨折中，X线片隐匿了30％的腕部骨折和18％的舟骨骨折。MRI显示，挫伤和小骨折最常见于舟骨，月骨和三角骨。在怀疑急性腕部骨折中，已建议使用DECT作为MRI的可能替代方法，并且可以对常规CT上模棱两可的发现进行排除。
豆状骨的营养孔。豆状骨的CT显示在冠状（a）和轴位（c）平面上有细的线状透亮穿过豆状骨皮质。豆状骨的VNCa图像显示冠状面（b）和轴面（d）上没有BMO，不存在潜在的急性骨折。这可能是一个营养孔。VNCa图像的高阴性预测值可以帮助防止不必要的进一步成像。
在踝关节，基线骨髓衰减在踝关节、距骨穹隆和距骨体/头之间变化，通常在远端增加。在这种情况下，DECT可以检测踝关节周围的创伤性BMO，与MRI相比灵敏度和特异性为90%。跟骨DECT也能发现潜在的骨折。
合并DECT-BMO检测显示，与MRI相比，敏感性为85%，特异性为97%，对脊柱和四肢骨骼的诊断性能都很好（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（敏感性分别为85%和84%，特异性分别为97%和88%）。然而，DECT-VNCa不能评估皮质骨内的异常，而且由于不完全掩蔽和空间平均化，在皮质骨下的界面分辨率也很差。在其他地方，硬化病变或气体可以通过线束硬化和过滤效应产生伪影，这限制了对周围骨髓的评估。
DECT检测BMO的信噪比低于脂肪抑制MRI。MRI的物理本质上是不同的，信号强度反映了骨髓不同的基本特性，而CT衰减值则不同。这些差异使MRI在区分生理红骨髓和BMO方面更为有效。在评估BMO的非创伤性原因时，MRI在鉴别潜在的病理，尤其是骨病变方面更为优越。
DECT允许BMO评估，以前仅限于MRI。通过分析DECT-VNCa图，放射科医生可以提高对细微和隐匿性骨折的检出率，并估算不确定发生时间骨折的敏锐度/愈合情况。本章综述强调了DECT在肌肉骨骼创伤评估中的作用，特别是在老年人、绝经后妇女和骨质疏松症风险人群中。DECT在研究骨小梁优势区域（如椎体、骨盆、髋部、长骨干骺端）的应力（即疲劳或功能不全）和脆性骨折方面尤其有用。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。
（更多关于骨髓分析的内容，还可以参见：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））。全文编译自：Wong AJN, Wong M, Kutschera P, Lau KK. Dual-energy CT in musculoskeletal trauma. Clin Radiol. 2021 Jan;
DE (Dual Energy)外周CTA是一种同时使用两个不同球管电压的X线球管对四肢的外周血管进行成像的血管造影检查。
执行DECT血管造影检查主要是为了更好地区分碘和钙。在较低的管电压下，碘的增强效果比骨组织更加明显。利用这种效果，能够从骨结构的血管（和钙化斑块）中将碘体素分离出来，而在DE结果图像中这些碘体素会被抑制。与单能CTA检查相比，DE CTA具有以下优点：
能够以自动、可重现的方式去除复杂的骨结构和骨髓，而且不会清除其他组织中可能具有重要意义的信息；尤其值得一提的是，这种检查基本不会意外去除整条血管。标记和去除钙化斑块，以改进钙化和管腔的显示效果。为了优化DE检查，务必理解影响图像质量的因素并了解如何进行技术微调以获得最佳结果。
下肢DECTA病例 SOMATOM Force扫描 对于以下适应症*，医学上认为有必要实施CTA：
髂动脉闭塞或肢体外周血管疾病的术前评估，特别是存在常规动脉造影禁忌症和非确定性超声结果时。存在溃疡或坏疽或显著跛行症状时的显著缺血评估。大血管疾病评估：动脉瘤、破裂、动静脉畸形和瘘、内部血肿、脉管炎。静脉血栓形成，适用于其他检查的诊断结果不清楚的情况。手术或血管介入的术前术后，旨在了解管腔开放和再狭窄及并发症（如与旁路移植或血管支架相关的假性动脉瘤等）。右手肘前静脉中0.0478英寸（1.2毫米）或更粗的静脉留置针。在动力注射之前，应测试并用盐水冲洗注射部位，以找到正确的注射点并降低溢出风险。为了避免产生运动伪影，应指导病人在检查过程中不要移动。允许平静地呼吸。
足先进，仰卧，头部以适当物品加以支撑，如头臂支架。为获得最佳图像质量，必须通过激光标记将躯干和四肢放置在扫描区域中心。如果感兴趣区可包含在定位像扫描范围中，则也可将病人定位为头先进入机架。
可以使用坚硬的垫块支撑小腿以升高踝部，确保它们处在球管B的扫描区域内。建议使用两个定位像扫描（AP和侧位），以便于使相关解剖结构居中。DE采集可将侧面定位像作为参考，通过检卡上的上移或下移按钮调整检查床高度。感兴趣区可借助激光标记灯居中，检查AP和侧面定位像后可对居中情况进行调整。
默认的西门子方案在优化图像质量、扫描时间和病人剂量这三方面之间取得了良好平衡。首次开始执行DE检查时，建议使用西门子默认方案。建议在包括盆腔的下肢CTA检查中使用以下方案：
DE_ExtrAngio_BoneRem。DE螺旋模式(80 / 140 Sn kV)，用于使用选择性光子屏蔽以64 x 0.6 mm采集进行四肢CTA检查。DE_BodyAngioFast_BoneRem。快速DE螺旋模式，100 kV / Sn 140 kV，用于以64 x 0.6 mm采集进行体部CTA检查
(以上为SOMATOM Definition Flash扫描方案，具体扫描方案以使用设备为准) 选择性光子屏蔽能够更加灵活地优化DE检查和病人的扫描参数。使用选择性光子屏蔽，可使用较低的剂量保持对比度-噪声比，从而改善结果图像中的DE信号：
对于持续时间超过30秒的扫描，可以考虑分两个阶段注射。
执行从下腹部到脚踝的长范围CTA检查时，应使用的扫描持续时间为大约30 s。为防止扫描超出造影剂团注速度和防止过度的静脉污染，并确保远端流出血管达到良好的增强显影，必须使用此扫描持续时间。交叉散射伪影随病人的身体直径和DE检查螺距的升高而增加。为了最大限度地减少伪影并获得最佳CTA结果，建议采取以下常用措施*：
对于仅涵盖远端肢体（如小腿和足部）的检查，建议使用准直为0.6 mm的DE_ExtrAngio_BoneRem方案，以更好地显示较小的血管。
DE_BodyAngioFast_BoneRem扫描方案应当用于纤瘦病人的较长范围扫描。
CARE Dose 4D应始终激活，以便根据病人的体形、厚度和组织密度自动调节剂量（关于CARE Dose4D的原理与使用注意事项，参见：自动管电流调制技术的原理和使用注意事项）。
第一个定位像，侧位，头向至尾向扫描。第二个定位像，前后位，尾向至头向扫描。从髂动脉分叉（从第三腰椎开始）以上到踝部，100 cm的扫描范围通常即已足够。根据临床适应症，扫描范围可以扩大到包括腹主动脉。这两个定位像中的范围框相互关联，并将精确定义用于CTA的同一个扫描体。
尽管监测扫描和造影剂注射同时启动，但可以预编程15秒的启动延迟，以便稍后再启动监测扫描。这样将可防止病人受到不必要的照射。
在SOMATOM Definition Flash中，使用80 kV / Sn 140 kV设置的DE_ExtrAngio_BoneRem方案的默认DE合成为0.4。
这表示混合比率为60%高kV数据∶40%低kV数据。此值能够优化图像质量，降低噪音，产生合理的放射剂量*。
对于直径较小的区域（例如头部和四肢），可以调整为0.4到0.5。为了改善CTA检查中的碘清晰度，最高可调整为最大值0.6 使用100 kV设置时，可以调整DE合成以改善混合图像的质量，如下所示：
每个系列可以无降采样地装载到应用程序中的最大图像数量。
双能量肺动脉CTA是一种同时使用两种不同电压的X线球管进行的血管造影检查，可用于更好地显示肺动脉和评估肺部灌注状态。
在较低的管电压下，碘比软组织、血液或血栓具有更明显的增强效果。可以利用光谱信息中的差异来检测和量化肺血管和实质中吸收的碘。DE肺动脉CTA可在一次采集中实现以下优点：
以不同的混合比率融合显示高/低kV数据集，以优化肺动脉的显示效果。用于肺动脉彩色编码显示的特定DE算法。显示肺灌注血容积(PBV)而不需额外进行平扫。为了优化DE检查，务必理解影响图像质量的因素并了解如何进行技术微调以获得最佳结果。DE肺动脉CTA对于以下适应症非常有用：
对有临床症状或放射检查提示的急性肺栓塞病人的初步诊断。病人显示疑似PE症状，同时患有降低诊断性通气/灌注(V/Q)检查可行性的疾病。需要肺部血管造影且存在常规导管介入肺部血管造影禁忌症的病人。右手肘前静脉20G或更粗的静脉留置针。在压力注射之前，应测试并用盐水冲洗注射部位，以找到正确的注射点并降低溢出风险。胸痛和呼吸困难的病人必须始终加以监控。在检查期间可能需要供氧。
急性胸痛的病人可能存在大面积肺栓塞或心肌缺血。应当考虑心电图等附加检查。作为一种选择方法，CT检查可采用单能胸痛方案与ECG门控一起执行，以排除冠状动脉疾病和主动脉夹层。
当病人尝试通过紧闭声门来屏气时，通常会出现瓦耳萨耳瓦氏综合症。该动作会导致胸内压力上升、血管被压缩，并可能影响灌注结果。为避免出现瓦耳萨耳瓦氏综合症，应在采集过程中指导病人放松并通过轻呼吸来屏气。
头先进或足先进，仰卧，头部以适当物品加以支撑，例如头臂支架。在理想情况下，扫描区域中应包含双侧肺，躯干通过激光标记居中。体形高大的病人躯干应稍微偏离中线，以使受影响的肺和感兴趣区处在球管B的扫描区域中。DE成像的最佳显示野受球管B的较小扫描区域限制。在SOMATOM Definition Flash上，球管B的扫描区域为33 cm，Dual Energy信息仅可用于此区域。
建议使用两个定位像扫描（AP和侧位），以便于使相关解剖结构居中。DE采集可将侧位定位像作为参考，通过检查卡上的上移或下移按钮调整检查床高度。所有默认Dual Energy扫描方案均以DE作为前缀。为便于将相关解剖结构置于扫描区域中央，所有DE方案都预先定义了在AP和侧位进行的两种定位像扫描。
DE数据容易受图像噪声、射束硬化和交叉散射伪影的影响。默认的西门子方案在优化图像质量、扫描时间和病人剂量这三方面之间取得了良好平衡。首次开始执行DE检查时，建议使用西门子默认方案。
DE_Thorax_Analysis。在SOMATOM Definition Flash上的DE螺旋模式（100 kV和Sn140 kV），用于使用选择性光子屏蔽（更多关于选择性光子屏蔽技术可以参见：能谱纯化技术的基本原理与临床应用）以64 x 0.6 mm采集进行造影剂增强的胸部CTA检查。
熟悉了DE扫描之后，用户可根据诊断需要调整参数。例如，体形纤瘦的病人可使用较低的kV设置（80 kV而非100 kV）。
肺PBV的检查质量极易受到上腔静脉和右心室中的高密度造影剂积聚所产生的伪影的影响。为了避免这些伪影，建议使用较短的团注时间，也就是首先使用较少的造影剂，然后使用盐水驱动。
在理想的情况下，应对扫描进行定时，以便在造影剂通过了上腔静脉而团注仍被注射的盐水驱动保持原样时进行采集。建议使用足到头扫描方向，以减少上腔静脉中的高密度造影剂所产生的射束硬化伪影。
如果使用了较短的团注，则可能需要使用二次注射团注来评估下肢，以排除深静脉血栓形成。
使用较长的造影剂团注会降低图像质量。以下检查使用了头到足扫描方向和较长的造影剂团注（大约25秒）来扫描可以在12秒内采集的容积。结果，造影剂在上腔静脉(SVC)中连续积聚，从而错误地导致过度灌注（嫩黄色区域）并在PBV图像中产生条状伪影。
(3)冠状位肺PBV结果图像，显示由于SVC中的高密度造影剂累积而产生的伪影（箭头）
(4)轴位肺PBV结果图像，显示由于SVC中的高密度造影剂累积而产生的伪影。以下检查使用了较短的造影剂团注（大约17秒）来扫描一个可以在10秒内采集的容积。采集会在团注通过上腔静脉之后进行。上腔静脉中不会出现造影剂积聚现象。
(3)冠状位肺PBV结果图像，显示均匀的灌注
(4)轴位肺PBV结果图像，显示均匀的灌注。建议使用足到头扫描方向，以减少运动以及高密度造影剂所产生的射束硬化伪影。交叉散射伪影随病人的身体直径和螺距的增大而增加。为了尽量减少这些伪影和图像噪声，建议采取以下措施*：
可以降低螺距以改善交叉散射校正效果。准直为0.6mm时，允许使用的螺距为0.2 - 1.2。
CARE Bolus是确定肺动脉循环时间时推荐使用的方法。
监测扫描定位于主肺动脉水平。ROI必须良好地设在肺主动脉干中。可以使用自动触发。触发阈值可设置在基准以上120 HU处（使用140 kV设置时）。达到该阈值后，CTA采集就会自动触发。
由于监测扫描（在下面的定位像图像中以红线表示）和CTA范围的起点（粉红框的上端）之间存在距离，需要经过大约5秒钟的延迟才能达到阈值，触发CTA采集。利用预录制的呼吸指令（自动病人指令或API）为病人准备CTA扫描是可行的。对于不配合的病人不推荐使用API。
尽管监测扫描和造影剂注射同时启动，但可以预设定8 - 10秒启动延迟，以便稍后启动监测扫描。这样可减少病人不必要的放射曝光量。
对于体形高大的病人，可以使用高达2.0 mm的更大层厚和更平滑的卷积核。
· 这些值基于SOMATOM Definition Flash的最佳实践。确保根据自己所在环境的实际情况修改这些值。
双源 CT 原理与协议优化
1. 双源CT成像：CT扫描的新纪元丨来自2005年的采访
今年是双源CT问世15周年，选择了一篇2005年发表的采访文章，看看当年的学者如何洞见未来的。本章英文原文刊登于SOMATOM Sessions2005年12月刊，作者为Catherine Carrington。
来自放射学、心脏病学和医学物理学的四位著名医学专家最近坐在一起讨论CT技术的一项革命性创新：双源CT成像。以下是专家们如何评估这项新技术的。
当人们注意到一个令人兴奋的新趋势，一场有望改变未来的技术革命，一个如此富有创造力的创新定义了“跳出盒子”的思维方式时，空气中充满了这种感觉。
当四位CT专家聚集在俄亥俄州克利夫兰市，展望成像技术的未来，以及它将如何随着一种革命性的新技术：双源CT，的引入而改变时，正是这一点激发了会议室的活力。
世界上第一个采用这种新技术的系统是西门子的SOMATOM Definition。它克服了按层数思维的惯例，配备了两个同步旋转的X射线源/探测器系统，以传统技术所需的一半时间同时捕获图像数据。两个X射线源，两个探测器，多种临床可能性。
坐在桌前的有神经放射学医生Michael Modic博士，克利夫兰诊所基金会放射科主任；放射学家Richard White博士，克利夫兰诊所基金会心血管成像科主任；心脏病学家Gilbert Raff博士，密歇根州威廉·博蒙特医院CT和MR研究中心主任；和医学物理学家Cynthia McCollough博士，明尼苏达州梅奥诊所CT临床创新中心主任。
来自美国的四位CT专家齐聚克利夫兰，展望成像技术的未来，以及双源CT的引入将如何改变。
SOMATOM SESSIONS：64层CT扫描仪是一个了不起的创新，但我们想知道还有哪些挑战仍然存在。有没有办法让CT变得更好？
DR. RAFF：心脏CT在发现病变和排除严重狭窄方面具有极高的准确性。然而，无论是25%的狭窄还是75%的狭窄，这对患者的管理和介入计划都非常重要。在这个方向上的任何行动都是关键。
第二个问题是病人的准备。如果我们不需要给病人这些β受体阻滞剂，可以节省大量的时间、工作和成本。
DR. WHITE：从16层到64层技术的飞跃使能够进行冠状动脉CT血管造影。但我们还是要选对病人。随着未来CT技术的进步，需要能够对任何病人进行检查。
DR. MODIC：CT是诊断急性中风的理想方法。对来说，第一个决定是“出血-没有出血”，CT很擅长回答这个问题。但我们还需要对颅内血管进行评估，包括快速、准确地分离血管和骨。颈动脉钙化斑块一直是应用CT评估中风的一个限制因素。需要一种能更好地区分组织的工具。
DR. MCCOLLOUGH：辐射剂量已经成为越来越令人关注的问题。在目前的多层螺旋CT技术中，随着时间分辨率的提高，辐射剂量也随之增加。这是一个悬在技术上的问题，让每个人都担心。
双源CT能应对所有这些挑战。心脏成像：两个球管/探测器系统中的每一个仅移动90°就能获取图像数据，从而使时间分辨率提高一倍。它的时间分辨率为83ms，比最好的单源CT扫描仪的165ms时间分辨率高出两倍[目前双源CT的最高时间分辨率为66ms，比最快的单源CT的120ms时间分辨率仍高出约两倍]。再加上小于0.4mm的空间分辨率，SOMATOM Definition能够以卓越的质量可视化最小的解剖结构，而不受限于β受体阻滞剂和ECG门控、多扇区重建相关的因素。
SOMATOM SESSIONS：双源CT将如何解决您在心脏成像方面面临的一些挑战？
DR. RAFF：即使是我们今天认为理想的病人，在狭窄的程度上也总是有心脏运动和细微的模糊。
DR. WHITE：任何捕捉冠状动脉运动的机会都是一大收获。依赖83ms的时间分辨率，且不受心率影响，你可以摆脱了对多扇区重建方法的需要。
SOMATOM SESSIONS：让我们谈谈多扇区重建。据说它可以提高时间分辨率，克服与高心率相关的问题。图像质量是否一致？
DR. WHITE：多扇区重建不是万能的，而且往往是有害的。你要平均多个心脏周期的数据，这不是最理想的方法。多扇区重建不能作为提高时间分辨率的答案。
DR. MCCOLLOUGH：如果你平均两个心脏周期，而心脏在亚毫米水平上并没有完全回到同一个位置，那么你只是模糊了你想要看到的1mm或2mm的动脉。
SOMATOM SESSIONS：高时间分辨率消除了给予β受体阻滞剂的需要。
DR. RAFF：相当多的病人不能服用β受体阻滞剂。例如，哮喘患者不是心脏CT的候选者。有些病人对β受体阻滞剂有耐药性。如果双源CT意味着更少的病人被预先拒绝，而更多的病人我们做的图像有诊断结果，这在术前计划中是相当重要的。
DR. WHITE：还有另外一个方面需要考虑。比如说，根据CT研究，你关心动脉粥样硬化，想确定它的功能重要性。使用β受体阻滞剂可能会妨碍立即进行负荷测试的功能评估。这是双源CT能解决的问题。
尽管使用两个X射线源而不是一个X射线源，SOMATOM Definition在当今心脏CT成像中提供了最低的辐射暴露。双源CT成像心脏的速度是前者的两倍；使用Adaptive ECG pulsing比最有剂量效率的单源CT扫描仪在不到一半的时间内提供心脏成像所需的辐射剂量。双源CT即使在心率最高的情况下也能轻松获得图像，从而允许以更高的扫描速度进行扫描。与单源CT相比，更高的扫描速度会导致更低的辐射暴露。
SOMATOM SESSIONS：剂量暴露是心脏CT的一个大问题吗？
DR. RAFF：是的，这是个问题。当剂量达到比冠状动脉造影更高的剂量时，就会产生心理障碍，从病人到政府监管者，每个人都会变得不情愿。
DR. MCCOLLOUGH：辐射剂量成为一个非常热门的话题，因为人们不了解它。如果有人来到急诊室，用CT对他们进行评估显然很重要，那么剂量风险与医学检查的必要性相比是可以忽略的。将心脏CT剂量降低2倍，是进一步建立临床应用技术的重要前提。
DR. RAFF：我担心的是那个在负荷测试结果模棱两可后又做CT的病人。他们做过核素检查，接受了放射治疗，做了CT扫描，他们可能会继续做心导管手术，接受更多的辐射。
SOMATOM SESSIONS：辐射剂量与患者产生共鸣吗？你能通过强调双源CT在一半剂量下提供出色的图像质量来吸引病人到你的中心吗？
我们应该告诉患者：这是我们的核心价值之一，在不牺牲图像质量的前提下减少剂量。出于多种原因，降低剂量是正确的做法。
结合业界最高的时间分辨率和最高的功率，双源CT可以轻松地为危重和有挑战性的急性护理患者成像。这不仅包括呼吸急促或心率高的患者，也包括肥胖患者。
SOMATOM Definition有一个78cm宽的机架孔，200cm的扫描范围，以及两个独立X射线源的160kW功率。
SOMATOM SESSIONS：能够以最佳的速度和足够的能量对肥胖患者成像有多重要？
DR. MODIC：任何时候只要剂量与体重相匹配，你就更好了。有了双源CT，你就有足够的能量来扫描这些病人。
DR. RAFF：在肥胖患者中，传统CT扫描仪的图像质量会严重恶化，许多患者都有无法诊断的病变。对于体重指数超过38 kg/m2的患者，我们不进行心脏CT检查。
DR. MCCOLLOUGH：我们用64层扫描仪成功地对一个体重超过500磅（约227kg）的病人进行了腹部检查。并且，在肥胖患者的心脏CT中，降低扫描速度是不够的。你只需要给那些病人更多的X射线。
SOMATOM SESSIONS：医生应该关注肥胖患者的额外辐射剂量吗？
DR. MODIC：你担心的癌症靶器官都埋在那些吸收大量辐射的组织中。结果表明，有效剂量，即电离辐射致癌风险的指标，只会上升10%到20%，尽管扫描仪的辐射剂量是平时的两倍或四倍。
SOMATOM SESSIONS：是否有其他类型的急诊患者，双源CT可以发挥重要作用？
DR. MODIC：我们已经做了15年的非镇静剂儿童的成像，因为在实践中使用了电子束CT。我们最近用一台64层扫描仪取代了这种扫描仪，对孩子们小心照顾，但如果孩子们情绪激动，我们还得在检查室里花很长时间让他们平静下来。在165ms的时间分辨率下，仍然会有运动模糊。认为双源CT对未经镇静的儿童患者的影像学检查，或对疼痛中无法静止的受伤患者，或因其他原因而烦躁的患者进行成像，可能是一个巨大的益处。
Dual Source CT Allows Dual Energy Imaging。双能量成像-只有双源CT才有可能-利用衰减的差异，这种差异取决于被扫描组织的类型以及能量水平。扫描一个80kV的物体会产生不同于140kV的衰减。这增加了在扫描过程中直接减影血管或骨骼的可能性，以及提取其他组织的特征。通过同时使用两个不同能量的X射线源，SOMATOM Definition可以从一次扫描中获取两个数据集（具有不同的信息）。这可能提供了一种超越单纯的解剖可视化到组织分化和特征化的可能性。
SOMATOM SESSIONS：双能扫描提供了哪些临床机会？
DR. MCCOLLOUGH：心血管CTA最重要的挑战之一是钙。如果一个病人冠状动脉中有大量的钙，你就不能看穿这个亮点来做出一个好的诊断。这是我们希望双能量帮助我们解决的问题之一。
DR. MODIC：钙的问题不仅仅是在心脏。它可能是在周围血管成像，甚至在手和脚。将能够做骨去除，不是在后处理，而是基于双能量的。
SOMATOM SESSIONS：Dr. Modic，你是神经放射科医生。在对大脑成像时，能够区分骨骼和血管组织对你有帮助吗？
DR. MODIC：当然，特别是CT和CTA在评估蛛网膜下腔出血和急性脑卒中患者时。颈动脉入颅段和颅底--这些都是困难的区域。它很可能对CT在神经放射学中的应用产生深远的影响。
DR. WHITE：双能量是双源CT的一大未知数，它将把它带入一个完全不同的维度。例如，我们不知道智能造影剂的前景如何。可以根据药量来调整能量。可能有些机会我们甚至还没有开始预料到。
Financial Justification。SOMATOM SESSIONS：从运营或经济角度来看，你们每个人如何证明投资于双源CT扫描仪是合理的？
DR. MODIC：如果你有一个强大的心脏病计划，你必须有双源CT。像我们这样的医院应该有几台。如果你有病人的需求，你可以通过这些设备实现的吞吐量超过合理的成本。
DR. MCCOLLOUGH：可以在急诊室看到双源CT，照顾急症病人和创伤病人。在这些地方，低于100ms应该是一个明显的赢家，在这些地方可能值得付出价差。
Evolution or Revolution?。SOMATOM SESSIONS：在过去的几年里，CT的许多进步都是在进化的。最明显的例子就是每台新扫描仪的层数不断增加。双源CT是另一种进化变化，还是革命性的？
DR. MCCOLLOUGH：双源CT扫描仪跳出了曲线，因为它不是关于层数的，而是关于旋转时间。我们从半秒到0.42秒到0.37秒再到0.33秒，增益分别是0.08、0.05和0.04秒。现在我们跳下一条达到上限的曲线，实际上把旋转时间缩短了一半，这是个大问题。
DR. WHITE：我想两者都有。在我们学习如何使用它的第一天，你可以指望它会进化。这项技术开创一个全新方向的前景非常惊人，而且它将在相当长的一段时间内维持下去。
Dr. RAFF：我们必须考虑对心脏病学的潜在影响，并通过它对一般医学和医疗保健系统产生影响。在这个水平上更好的冠状动脉成像将彻底改变冠心病的治疗，而冠心病是发达国家最常见的严重健康问题。
2015年10月25日，第十届医学创新峰会（Medical Innovations Summit）在克利夫兰会议中心（Cleveland Convention Center）召开，由克利夫兰诊所医生组成的咨询小组列出了过去十年的十大医学创新榜单。其中，双源CT作为唯一的医疗器械位列其中。经过十五年的发展，几代双源CT取得了更大的进步，关于双源CT的原理和临床应用，可以参考：双源CT的技术原理与临床应用。从上述采访中可以发现，这些专家在十五年前讨论的话题，放在今天仍然没有过时，这也充分证明了双源CT的生命力。
2. 双源CT的技术原理与临床应用
2005年10月，人类历史上第一台双源CT在德国埃尔朗根大学装机。同年的RSNA上，对于大多数参观者而言，唯一真正的惊喜来自西门子。首次将具有两套球管和两套探测器系统的计算机断层扫描仪-双源CT，引入国际公众视野。随后的十五年，双源技术不断进步和飞跃，开创了CT史上的新纪元。
双源CT（DSCT）是一个带有两个X射线管和两个探测器的CT系统，其角度约为90°。两种测量系统均在患者的相同解剖水平（z轴位置相同）下同时获取CT扫描数据。DSCT可为心脏，心胸和儿科成像提供大约四分之一机架旋转时间的时间分辨率。已经证明了在高心率和复杂心律下对心脏和冠状动脉的成功成像。DSCT系统可以以单源CT系统的螺旋螺距的两倍运行（最大螺距为3.4）。产生的高检查床速度有利于儿科应用和快速的CT血管造影扫描。在不同的管电压（kV）下操作两个X射线管可以获取双能量数据以及相应的应用程序，例如单能成像和材料图计算。可以通过对两个X射线管的X射线束进行不同的过滤来改善光谱分离。并且，DSCT系统必须应对一些挑战，其中包括第二个探测器系统的尺寸有限以及交叉散射的辐射。
利用计算机断层扫描进行心脏成像需要非常短的轴位切片曝光时间和相应的专用扫描和图像重建技术，以避免图像中的运动伪影。提高机架旋转速度是第三代多排CT
(MDCT)系统在临床上稳健提高时间分辨率的先决条件。另一种扫描仪概念提供了显著增强的时间分辨率，但不需要更快的机架旋转，这就是具有多个X线球管和相应探测器的CT。
2006年，商业上引入了双源CT。它配备了两个X线球管和两个探测器。两个测量系统同时运行，并在患者的同一解剖层面采集CT数据。第一代DSCT，SOMATOM Definition (Siemens Healthineers, Forchheim, Germany)，有两个安装在旋转机架上的球管和探测器系统，角度偏移正好为90°。探测器(A)覆盖整个50cm直径的扫描视场(SFOV)，而探测器(B)覆盖更小的26cm SFOV，这是机架空间限制的结果。两个探测器通过z-飞焦点技术同时采集64个重叠的0.6mm切片。机架旋转时间为0.33s。2009年推出了第二代DSCT，SOMATOM Definition Flash (Siemens Healthineers，Forchheim，Germany)，两个测量系统的角度偏移增加到95°，为(B)探测器提供更大的33cm SFOV。两个检测器同时采集128个重叠的0.6mm切片，扫描架旋转时间快至0.28s。第三代DSCT，SOMATOM Force (Siemens。Healthineers，Forchheim，Germany)自2014年开始上市。它为(B)探测器提供了进一步增加的35.4cm SFOV，并在0.25s的最小机架旋转时间内同时采集每个探测器192个重叠的0.6mm切片。
具有两个独立测量系统的DSCT。a）第一代 两个测量系统之间的系统角度为90°。b）第二代 为了提高探测器（B）的SFOV，选择了95°的较大系统角。使用第三代DSCT（c），探测器B的SFOV进一步提高到35.4cm。
DSCT的主要好处是它改进了心电同步心脏扫描的时间分辨率。DSCT扫描仪提供大约四分之一机架旋转时间的时间分辨率，与患者的心率无关，并且不需要多扇区重建技术。
部分扫描用于单源CT的心电同步图像重建，扫描数据段为180°加上探测器扇角(约50°-
60°，取决于系统几何结构)。这是直径通常为50cm的完整SFOV的图像重建所需的最小数据，但对于该SFOV内的任何图像像素都不需要。在传统方法中，整个部分扫描数据段用于SFOV的任何点的图像重建，即使较少的数据就足够了。冗余数据使用Parker描述的算法进行加权。由此产生的时间分辨率约为机架旋转时间的三分之二(2Trot/3)，并且在SFOV范围内保持不变。为了提高时间分辨率，已经提出了部分扫描数据的改进重建方法，其仅使用最小数据来重建每个图像点，即在从扇形束几何形状re-binning之后的平行几何形状中的半扫描正弦图(180°扫描数据)。时间分辨率取决于图像像素在SFOV中的位置。在通常定位心脏的扫描仪的等中心处，180°采集的扇形束数据足以进行图像重建，并且时间分辨率为Trot/2。
DSCT系统为心胸成像提供了显著提高的时间分辨率。由于两个探测器之间的90°角，半扫描正弦图可以分成两个90°数据段，这两个数据段由两个测量系统在患者心动周期的相同相对相位和相同解剖水平上同时采集。两个四分之一扫描段通过平滑过渡函数来附加，以避免在各自的开始和结束投影处的潜在不连续性造成的条纹或其他伪影。利用这种方法，在SFOV足够居中的区域中实现了相当于机架旋转时间四分之一的时间分辨率。
在DSCT中，将在患者心动周期内（例如，在R峰之后的时间Tdel处）预定义阶段重建图像所必需的平行几何形状的180°半扫描段分成两个90°两个测量系统在相同的解剖结构水平上同时获取的数据段（指示为绿色和橙色）。
对于转速为0.33s的第一代DSCT，时间分辨率为转速/4 = 83ms。对于转速为0.28s的第二代DSCT，时间分辨率为75ms，略多于机架旋转时间的四分之一，因为两个测量系统之间的角度增加了(95°)。采用转速为0.25s的第三代DSCT，可实现66ms的时间分辨率。使用双源方法，时间分辨率与患者的心率无关，因为仅使用一个心动周期的数据来重建图像。这是与单源MDCT系统的一个主要区别，单源系统可以通过在多扇区重建中将来自几个心动周期的数据组合成一幅图像来提供相似的时间分辨率。然而，使用这种方法，时间分辨率强烈依赖于心率和机架旋转时间的关系。
在0.33 s机架旋转速度时使用MDCT和DSCT系统进行ECG门控螺旋扫描的时间分辨率，既适用于单扇区重建（绿线和蓝线），也适用于双扇区重建（黑线和红线）。DSCT系统通过单扇区重建提供与患者心率无关的83ms时间分辨率。如果是双扇区重建，则取决于心率，两种系统（MDCT和DSCT）的时间分辨率都会有所不同。
显示了第一代DSCT系统和可比较的64层单源CT系统的移动冠状动脉模型在70bpm和90bpm时的轴位图像和多平面重建，两者都是在0.33s的机架旋转时间采集。模体模拟真实的冠状动脉运动。请注意，在该心率下，由于165ms的时间分辨率不足，单源CT图像在90bpm时的图像质量下降，而DSCT图像几乎没有运动伪影。在的底部示出了一个临床实例，展示了用于血管评估的改进的时间分辨率的临床优势。
动态冠状动脉模型的图像。a）70bpm时的DSCT，b）90bpm时的DSCT，c）70bpm时的单源CT，d）90bpm时的单源CT。两个系统的机架旋转时间均为0.33s。来自单源CT e）和第一代DSCT f）的心率相似的临床图像，均为0.33s机架旋转时间。由于数据来自不同的患者，因此直接比较具有挑战性，因此图像显示，由于具有更好的时间分辨率，图像质量有了提高的机会（由德国埃尔朗根大学S.Achenbach提供）。
有趣的是，多扇区方法也可以应用于DSCT系统。使用多扇区方法，时间分辨率再次作为患者心率的函数而变化，并且在0.33s机架旋转时间可以建立大约60ms的平均时间分辨率，(最小时间分辨率42ms)。Leschka和他的同事在2008年详细研究了DSCT系统中双扇区重建的临床益处，得出结论认为，尽管时间分辨率更高，但整体图像质量的提高并不显著。虽然这种模式通常不建议用于冠状动脉造影检查，但它仍然有利于高级功能评估，如检测室壁运动异常或确定参数，如峰值射血分数等。
并且，一些临床研究已经证明了DSCT在高心率和不规则心律患者中可靠地执行冠状动脉CTA的潜力。DSCT足够准确，可以在部分或全部难以成像的患者中诊断出具有临床意义的冠状动脉疾病。在一项对33项研究的荟萃分析中，这些研究比较了第一代和第二代DSCT冠状动脉CTA在以有创导管血管造影术为参考标准检测>50%狭窄时的诊断准确性，作者发现，在患者层面，合并敏感性为98%，合并特异性为88%，在有和没有心率控制的研究亚组中，敏感性或特异性没有显著差异。然而，有心率控制的研究中的中位辐射剂量(1.6 mSv)小于无心率控制的研究中的中位辐射剂量(8 mSv)。
DSCT系统提供了一种在一次心跳内扫描心脏的方法，而不需要覆盖整个心脏体积的宽探测器。对于单源CT，螺距被限制为p≤1.5，以确保沿z轴的无间隙容积覆盖。如果螺距增加到p>1.5，则会出现采样间隙，这将妨碍重建具有明确的窄层面灵敏度轮廓且没有过多图像伪影的图像。然而，对于DSCT系统，用第二个球管探测器系统采集的数据-以大约90°的偏移安装在机架上-四分之一转之后可以用来填补这些间隙，并且螺距可以增加到p=。沿z轴（沿患者身体）的数据采样方案，用于以螺距3操作的64排DSCT扫描仪。探测器A（蓝色）因高螺距引起的采样间隙（黄色箭头）用探测器B（红色）采集的数据填充。
在最大螺距时，不采集冗余数据，每个测量系统四分之一的数据旋转用于图像重建。时间分辨率大约是机架旋转时间的四分之一。在螺距减小时，由于对应于图像的角度数据段增加，时间分辨率变差。例如，在螺距为2的情况下，时间分辨率大约是旋转时间的0.4倍，在此情况下第三代DSCT的时间分辨率为100ms。
大螺距扫描模式可实现极高的扫描速度--第二代DSCT高达458mm/s(38.4mm探测器覆盖范围，0.28s机架旋转时间)，第三代DSCT高达737mm/s(57.6mm探测器覆盖范围，0.25s机架旋转时间)。这使得能够在非常短的扫描时间内检查更大的解剖范围，例如高时间分辨率的胸部CTA，肺栓塞的评估，大多数心脏结构和近端冠状动脉的可视化，以及在低辐射和对比剂量下主动脉的快速CTA扫描。高扫描速度和相应的短扫描时间也有助于对合作能力有限的患者进行检查，如儿科放射学。展示了在标准模式和大螺距模式下扫描移动玩偶的模型实验中运动伪影的减少。
一个模拟没有镇静剂的儿童运动的移动玩偶模型（左）的CT扫描。a） 用标准螺旋扫描体模的MPR和VRT（螺距1，0.33s旋转时间）显示明显的运动伪影。c）和d）使用大螺距螺旋（螺距3.2，0.33s旋转时间）运动伪影显著减少，因为扫描时间非常短，每幅图像的时间分辨率最佳。由美国明尼苏达州罗切斯特梅奥诊所临床创新中心C. McCollough提供。
大螺距扫描模式可以与心电触发相结合-患者的心电触发检查床运动和数据采集。定位患者检查床，并且开始检查床加速，使得在达到全速之后，检查床在规定的心动时相到达规定的开始z轴位置(例如心脏的底部或顶点)。然后数据采集开始。每幅图像的时间分辨率约为1/4。然而，相邻z轴位置图像的扫描数据是在心动周期的稍微不同的阶段采集的。与此同时，一些临床研究表明，在心率足够低且稳定的患者中(第二代DSCT<65bpm，第三代DSCT<73-75bpm)，大螺距扫描技术可成功用于冠状动脉CT血管造影，并有可能以非常低的辐射剂量在一次跳动中扫描整个心脏。
心电触发大螺距DSCT螺旋仪的检查床移动和数据采集。
心电触发的大螺距扫描已被用于急诊室的全面胸腔检查和TAVI程序的规划和/或检查，因为它们在低辐射剂量下的一次扫描中提供了冠状动脉、主动脉和髂动脉的充分可视化。非常短的总扫描时间可以减少造影剂的用量。
80岁男性患者（92公斤）行TAVI术后早期心电触发大螺距螺旋扫描，斜矢状面厚MIP（30mm）。采集采用120 kV，CTDIvol=4.98 mGy，DLP=355 mGy·cm。瑞士苏黎世州立大学提供。
利用DSCT系统，通过在不同千伏设置下同时操作两个X线球管来获取双能量数据，例如80kV和140kV。扫描参数可以针对两个测量系统进行单独调整，从而实现扫描协议的灵活选择，对每个X射线管的螺距或可用管电流(mA)没有限制。结合实时解剖剂量调制，可以根据患者解剖和计划的检查来调整对患者的辐射剂量。
双能CT检查的质量取决于两个能谱的分离。显著的光谱重叠和不良的能量分离导致低效和不精确的组织分化，这反过来必须通过增加辐射剂量来补偿。DSCT系统允许通过对高千伏光束的额外预过滤来改善光谱分离，例如，通过在需要时可移入光束并移出的滤波器。第二代DSCT使用厚度为0.4mm的锡滤过器(Sn)，将140kV光谱的平均能量(经过20cm水模之后)从86keV移动到97keV。80kV光谱的平均能量是60keV。锡过滤器有几个好处。它增加了低能和高能光谱之间的光谱分离，缩小了140kV光谱(这导致更好的剂量效率和更少的线束硬化伪影)，并减少了交叉散射。Primak等人发现，在高千伏球管中添加锡过滤可以将碘和钙之间的双能对比提高290%。
典型的80kV和140kV光谱（经过20cm水模后），标准化为曲线下的相等面积（顶部）。80kV光谱和140kV光谱，外加0.4mm锡预滤过（中间），80kV光谱和150kV光谱，外加0.6mm锡预滤过（底部）。注意高能光谱的平均能量向更高值的移动（箭头），从而减少的光谱重叠。
第三代DSCT通过提供150kV X线球管电压和更强的锡预滤过(0.6mm)以获取高能CT数据，进一步改善了光谱分离。显示了用DSCT进行的DE扫描的临床实例。
左 12岁男孩的术前胸部CTA评估肺血管解剖（a）与肺实质的叠加碘图评估肺灌注（b）；在第二代DSCT上用80/140Sn kV获得（由美国圣路易斯华盛顿大学医学院M.Siegel提供）。右 57岁肾癌患者（BMI 36）。70 keV（c）下的虚拟单能图像和虚拟平扫图像（d）；在第三代DSCT上用100/150Sn kV获得（由美国达勒姆杜克大学D.Marin提供）。
一种客观地量化能量分离和物质分化能力方面的能量分离CT采集技术性能的方法是使用DE比。材料的DE比定义为其在低千伏时的CT值(单位为HU)除以其在高千伏时的CT值(单位为HU)。例如软组织的DE比接近1，脂肪的DE比1。
作为一个有代表性的临床例子，我们关注碘的DE比率。在造影增强扫描中将两种材料分解成软组织图像和碘图像是DE CT成像的一种常用临床应用。碘图将不同组织中的碘摄取可视化为局部灌注的替代参数，而软组织图像用作“虚拟平扫图像”，对应于没有施用造影剂的真实平扫CT图像。虚拟平扫图像和碘图已被用于将肾脏肿块定性为良性或恶性，或用于可视化肺实质或心肌中的灌注缺陷。DE碘比率与mAs和其他重建参数无关；高能光谱和低能光谱的光谱分离越好，DE碘比越高。DE碘比率越高，虚拟平扫图像的图像噪声越低，相应碘图中碘的定量越精确。
CT采集技术和不同CT扫描仪代的DE碘比率。它们是用不同直径(10/20/30/40cm)的水当量圆形模型测量的，代表不同的患者尺寸。模型的中心插入了一个小管(直径2.0cm)，管内填充了稀释的碘造影剂(15mgI/ml-
300，德国拜耳医疗保健公司，盐水稀释)，代表了增强主动脉的典型衰减。
在20 cm直径模体下，不同DE采集技术的DE碘比率。kV切换80 kV/ 140 kV，第一代DSCT 80 kV/140 kV，第二代DSCT100kV/140Sn kV和80 kV/140Sn kV（0.4mm锡预滤过），第三代DSCT100kV/150Sn kV，90kV/150Sn kV，80kV/150Sn kV和70kV/150Sn kV（0.6mm锡预滤过）。
在供应商推荐的100kV/Sn140kV管电压组合下，第二代DSCT的碘比率为2.25；在供应商推荐的90kV/Sn150kV管电压组合下，第三代DSCT的碘比率为3.0。与不使用光谱整形的80kV/140kV相比，有58%的改进。
示出了在其他体模直径下的碘比率，以及在相同辐射剂量下虚拟平扫CT图像中的测量图像噪声。10、20、30和40cm模型的CTDIvol值(1.2、2.5、7.2和21.2mGy)应用于用于扫描相应模型的所有电压组合。虚拟平扫图像中的图像噪声是DE技术的辐射剂量效率的良好指标：材料分解后虚拟平扫图像中的图像噪声越低，获得足够质量的虚拟平扫图像以替代真实平扫图像所需的辐射剂量就越低。在相同的辐射剂量和相同的模体尺寸下，图像噪声在80/140kV时最高。对于40cm的模体，无光谱整形的80kV/140kV的图像噪声是90kV/Sn150kV的两倍。
不同直径模体下不同DE采集技术的虚拟平扫CT图像的碘比率（左）和图像噪声（右）。虚拟平扫CT图像中的图像噪声越低，相应DE技术的辐射剂量效率越好。
不仅碘图和虚拟平扫图像，而且所谓的虚拟单能图像(VMI)也受益于改进的光谱分离。VMI图像是基于两种材料分解成碘和软组织。通过应用适当的比例因子，VMI图像中碘和软组织的CT值对应于特定能量(单位为keV)的单能X射线束的虚拟测量。其他材料的CT值可能无法反映它们在所需能量下的实际增强效果。基于教科书上的两种材料分解的VMI图像在低和高千电子伏时图像噪声增加。然而，已经引入了减少这种噪声增加的精细处理技术，例如Mono+算法。使用Mono+时，在体模扫描中显示出改善的碘对比噪声比，与低千伏扫描相当甚至超过低千伏扫描。高DE比，例如80/Sn140kV，可以获得最佳结果。Husarik等人在一项模体和患者研究中证实了这些发现。他们发现Mono+对肝脏病变成像的附加价值是降低噪声、增加CNR和提高病变的显著性，尽管在非常大的身体尺寸上有局限性。其他研究报告了通过在高keV水平下使用Mono+来减少金属伪影的能力。
高千伏电子束的光谱预过滤是在低辐射剂量下实现差分DE CT扫描的关键技术。与此同时，一些临床研究已经证明了双源DECT在与单能量CT
(SECT)相比相似或降低的辐射剂量下的可行性。Schenzle等人报道了双源DE。CT在胸部CT中不增加辐射剂量的可行性。他们得出结论，CT可以在常规模式下进行，而不会增加辐射剂量或损害图像质量。Bauer等人比较了64层螺旋CT和双源DE CT用于肺动脉造影(CTPA)的辐射剂量和图像质量。他们观察到，第二代DECT在80/Sn140kV下运行时，剂量显著降低，图像质量类似于单源120KV的CTPA。在配对队列中对比增强单能量和双能量胸部CT检查的辐射剂量和图像质量的直接比较中，Lenga等人观察到，与单能量CT
(SECT)采集相比，第二代和第三代双源DECT检查可以在不增加辐射暴露或降低图像质量的情况下进行。在对200例按性别和体重指数匹配的患者进行的腹部CT扫描的回顾性分析中，Wichmann等人发现，对于第二代和第三代DSCT的单能量和双能量扫描，在相似的主观图像质量和读者信心下，有效辐射剂量相似，而对于第三代DSCT，辐射剂量系统地较低。在急诊科环境中，腹部和盆腔的双源CT与SECT相比，辐射剂量降低，但显示图像质量的客观测量得到改善，主观图像质量相当。在一项针对儿科人群的回顾性研究中(79名儿童接受了胸部或腹盆部CT或CTA)，在保持对比度和CNR的同时，使用双源DECT导致的辐射暴露与SECT相当或更少。
尽管具有临床优势，但DSCT系统必须应对许多挑战。图像重建的一个主要挑战是数据截断：对于紧凑的机架设计，一个探测器(A)覆盖整个SFOV(50cm)，而另一个探测器(B)被限制在较小的中心视场(分别为26cm、33cm和35cm)。如果扫描对象超出中心视野，探测器(B)的投影数据将被截断，并且在重建之前必须外推数据，以避免图像中的截断伪影。用探测器(A)获得的数据用于外推探测器(B)的截断投影。外推是在平行几何中完成的。由于DSCT系统的机械装配，用于外推(B)在某个投影角θ下的数据的相应(A)数据被提前四分之一圈(螺旋的相同半圈)或延迟四分之一圈(螺旋的下半圈)获得。
另一个挑战是交叉散射辐射，例如探测器(A)探测到的来自X射线管(B)的散射辐射，反之亦然。交叉散射辐射会产生伪影，降低图像的对比度和噪声比。这可能导致在DE扫描中不正确的材料分解和材料分类。
交叉散射需要足够的校正。最直接的校正方法是直接测量探测器(A)和(B)中的交叉散射辐射，并将其从测量信号中减去。在直射束之外的每个探测器上需要额外的探测器元件。直接测量的替代方法是基于模型的交叉散射校正。交叉散射辐射的主要来源是物体表面的康普顿散射，因此对物体表面的了解足以预测交叉散射。然而，通过分析原始数据正弦图的轮廓，可以容易地确定物体表面。具有相似表面形状的物体的预存交叉散射表用于交叉散射辐射的在线校正。基于测量和基于模型的交叉散射校正的结果。
在DSCT系统上扫描的带有心脏植入物的人形胸部模型的图像。在等中心，z方向的X射线束宽度为38.4mm。FOV 420mm，窗宽300HU，窗中心40HU。a） 无散射校正。箭头表示由于直接散射和交叉散射而产生的散射伪影。b） 基于测量的散射校正。c） 基于模型的散射校正。
在第三代DSCT中，实现了基于交叉散射的简化蒙特卡罗模拟的校正。
CT的第三个挑战是两个X射线管在同一z轴位置获得的投影的90°偏移。即使高能和低能DE数据关于它们的z位置被同时采集，它们的投影角度是不同的。基于原始数据的DE算法很难实现。DE算法是基于图像的。线束硬化通常被认为是基于图像的DE算法的一个限制因素。然而，在现代CT扫描仪通常满足的某些前提条件下，基于图像的方法实际上等同于基于原始数据的方法。一个先决条件是薄吸收器模型的有效性。如果使用水和碘作为基于图像的双能分解的基础材料，那么沿着任何测量射线路径的碘的最大X射线衰减预计都非常小，以至于假设对总衰减的线性贡献是有效的。薄吸收体模型适用于水中高达5000。HU⋅cm的碘样品，对应于具有200 HU碘增强和25。cm厚度的对象的临床情况。在临床实践中，这一先决条件只有在碘浓度非常高的极端情况下才会被违反，例如在CT肾造影术研究中。作为第二个先决条件，水的CT值和小碘样品的CT值都被期望独立于它们在扫描对象内的位置。DSCT扫描仪配备了优化的蝶形滤波器，提供足够的线束硬化，并且近似圆柱形的患者横截面必须位于SFOV中心。与原始数据或基于图像的分析方法相比，电子噪声、扫描仪校准、发射光谱的稳定性、锥形束效应和散射辐射对获得的结果有更大的影响。更具体地说，DSCT扫描仪配备了一种迭代算法来校正与碘相关的线束硬化，这种算法在材料分解之前分别应用于低千伏和高千伏图像。该算法已被评估并发现可显著减少射束硬化伪影并改善DE结果，如虚拟平扫、碘和/或单能图像。
在第三代DSCT上获得的心肌双源DE碘图（时间分辨率125ms）。左 无线束硬化校正。沿着主动脉和左心室之间的一条直线（箭头）的线束硬化伪影可以模拟灌注缺陷（较暗的区域，碘增强较少）。右 迭代线束硬化校正。线束硬化伪影明显减少。
由于两个测量系统获得的投影的90°偏移，物体运动是双源DE CT扫描的又一个挑战。相应的(A)-和(B)-图像中的运动伪影可能略有不同，这可能会影响材料分解。然而，在实践中，由于DSCT良好的时间分辨率，这个问题是不相关的，并且它可以通过非刚性配准A、B图像来进一步减轻。
2006年首次推出的双源CT经过三代扫描仪的完善。如今，DSCT广泛应用于学术和非学术成像中心。DSCT主要是为了提高心脏CT扫描的时间分辨率而设计，即使在心率高且不规则的情况下，临床上也可以很快证明冠状动脉CTA扫描是可靠的。除了心脏功能之外，DSCT系统架构的其他潜在机会也很快被发现。通过在不同的管电压下操作两个X射线管来获取双能量数据的能力导致了双能量CT的复兴，这在20世纪80年代已经得到了评估，但由于当时CT扫描仪的技术限制而被放弃。
在第一个原型系统上评估了双能量扫描的进一步方法，如配备光子计数探测器的CT扫描系统，本质上允许高分辨率和光谱信息的结合。DSCT固有的大螺距扫描为快速的CT血管造影研究铺平了道路，并促进了CT在儿科检查中更广泛的接受，因为它具有避免镇静的潜力。
全文编译自：Schmidt B, Flohr T. Principles and applications of dual source CT. Phys Med. 2020 Oct 25;
双能量的基本原理与操作
双能量成像是CT发展的重要趋势，双能量CT是指通过各种方式分别获取高能和低能X射线数据，以便能够对表现出不同能量依赖性X射线吸收行为的物质进行材料表征应用。DECT支持各种在常规临床CT成像中增加价值的后处理应用，包括图像质量优化，使用两种和三种材料分解算法，虚拟单能成像和其他材料表征技术的材料选择性和虚拟平扫图像。
双能量一：双能的基本原理，实现方法与图像优化技巧。双能量二：物质鉴别的原理和临床应用。双能量三：三物质分离的原理和临床应用
颈椎间盘突出症是一种常见的退行性疾病，具有相当大的社会经济负担。潜在的并发症包括脊髓或神经根受压。磁共振成像（MRI）是颈椎间盘突出症可视化的参考标准。然而，它在日常工作中的临床应用仍存在许多局限。因此颈椎外伤或严重颈痛的患者经常接受CT检查，但CT的诊断能力主要局限于骨骼，而非椎间盘。这主要是由于标准灰阶CT在脑脊液和椎间盘之间的视觉对比度较低，对颈椎间盘突出症的显示具有中等的敏感性和特异性。在这种情况下，双能量CT可以通过利用光电效应的能量依赖性来改善组织分化和彩色编码描绘。通过使用不同的X射线光子能谱，双能CT可以更详细地分析能量依赖的吸收，从而改进材料的特性。
关于双能量评估腰椎间盘，还可以参见：腰椎间盘退变的双能CT评估。与腰椎间盘间隙相比，颈椎间盘间隙明显狭窄，使CT对颈椎间盘突出症的分析更具挑战性。
作者回顾性分析2017年1月至2018年12月在2周内接受无创双源CT和3.0T MRI检查的57例患者的资料。
所有CT检查均在第三代双源CT扫描仪（SOMATOM Force；Siemens Healthineers，Forchheim，Germany）上根据日常标准工作流程（A球管，90 kV，220 mAs；B球管，Sn150 kV，138 mAs）进行。螺距0.6、转速500ms、准直128x0.6 mm和基于衰减的管电流自动调制（CARE Dose 4D；平均容积CT剂量指数为8.3±2.6mGy（范围：2.3-11.2mGy），平均剂量长度乘积为211.4±34.2mGy·cm（范围：56.6-346.1mGy·cm）。
所有的核磁共振检查均为平扫，在3T扫描仪（MAGNETOM PrismaFit。轴位和矢状位双源CT VNCa图像允许对颈椎间盘（以绿色显示）、脊髓和脊髓神经（均以蓝色显示）进行彩色显示。
五位放射科医生分析了标准灰阶双能CT扫描对颈椎间盘突出症和脊神经根撞击的存在和程度。读者在8周后使用彩色VNCa系列重新评估扫描结果。两位经验丰富的放射科医生在一致同意的MRI阅读会议中设定参考标准。两种CT诊断准确率的主要指标是敏感性和特异性，并通过McNemar试验进行比较。
应用Pfirrmann神经根压迫分级系统对轴位彩色VNCa图像的脊神经根撞击分级。在这项研究中，读者必须区分0级、1级以及2/3级。A、左侧病例中，C5/6椎间盘膨出，VNCa重建中未检测到脊髓神经根撞击（0级）。B、VNCa重建显示MRI证实C7左侧1级脊神经根撞击（黄色箭头），由于C6/7颈椎间盘突出所致，所有读者均正确诊断。C、右侧病例，VNCa重建显示C7/Th1颈椎间盘突出所致明显的右侧症状性脊髓神经根撞击（白色箭头），两位读者将其分为2/3级脊神经根撞击。
结果发现，57例患者（平均年龄64±11岁，女性30例），共337个椎间盘。MRI显示共有103个颈椎间盘突出。与灰阶CT相比，VNCa重建具有更高的整体敏感性（487/515[95%；95%可信区间（CI）91%-98%] 对 392/515[76%；95%CI，70%-83%]，以及更高的特异性（1107/1170[95%；95%CI，90%-99%]对906/1170[77%；95%CI，72%-82%]）（所有P<0.001）。与灰阶CT相比，VNCa重建在分析脊神经根撞击时具有更高的诊断准确率（敏感性，195/230[85%；95%CI，79%-90%] 对 115/230[50%；95%CI，40%-59%]；特异性1430/1455[98%；95%CI，94%-100%] 对 1325/1455[91%；95%CI，88%-98%]；准确度1625/1685[96%；95%CI，93%-99%] 对 1440/1685[86%；95%CI，82%-90%]；所有P<0.001）。
VNCa重建方法与标准灰度CT相比，在分析颈椎间盘突出症方面提高了诊断准确性，具有优异的整体敏感性(95%对76%)、特异性(95%对77%)和准确性(95%对77%
< 0.001)。优越的观察者间一致性(κ= 0.85 vs 0.77；P < 0.001 )以及读者信心(平均分数，4.85/5.00 对 2.94/5.00；P < 0.001)表明所提出的双能量CT后处理算法比灰度CT具有更高的诊断可靠性。
57岁女性，无外伤，表现为急性颈痛。A、在标准的CT平扫中，由于脑脊液和颈椎间盘的对比度较低，所以C4/5颈椎间盘膨出（黄色箭头）和C5/6颈椎间盘突出（白色箭头）在矢状位灰阶图像上显示不明显。B、矢状位双源CT VNCa序列能对两种椎间盘异常进行彩色显示，提示C5/6椎间盘突出对颈髓的撞击。C、附加的矢状位MRI证实C4/5颈椎间盘膨出，C5/6颈椎间盘突出，颈髓轻度受压，但矢状位T2加权序列未见脊髓异常信号。
结果表明，双能量VNCa不仅为基于CT的骨折评估提供了改进的潜力，而且也可以作为磁共振成像评估颈椎间盘的可行替代方案。
64岁的女性，颈部疼痛，左臂感觉异常。A、C6/7型颈椎间盘突出症在标准轴位CT平扫序列中被低估为膨出，5位中有2位漏诊。B、轴位彩色VNCa图像清晰显示左侧C6/7颈椎间盘突出（白色箭头）和1级脊神经根撞击（黄色箭头），所有读者均正确诊断。C、根据Pfirrmann神经根压迫分级系统，轴位T2加权MRI序列证实C6/7颈椎间盘突出，C7脊髓神经根左侧1级撞击。
方框图和点图显示了MRI、标准CT和彩色VNCa系列图像在评估颈椎间盘突出症的诊断信心、图像噪声和图像质量时的主观图像评级结果。点表示评分的分布；平均分显示为水平红线。彩色编码VNCa重建术优于标准CT图像，所有评分类别的平均得分较高（所有比较，P<0.001）。MRI序列和VNCa重建在诊断置信度（P=0.18）、图像噪声（P=0.27）和图像质量（P=0.16）方面没有差异。
该研究的局限性如下：在图像评估过程中，作者在评估所有患者的彩色编码VNCa重建之前分析灰度CT图像，而不是将所有CT数据完全随机化，这可能导致回忆偏差。作者使用NASS分类系统对颈椎间盘突出症进行分级，尽管该分类系统主要针对腰椎间盘突出症。然而，迄今为止还没有公认的颈椎间盘突出症的分类系统。MRI可能高估了椎间盘突出和脊神经根撞击。由于在应用VNCa重建用于椎间盘可视化的CT预设中，钙抑制骨骼在某些部位受到骨结构的明亮信号的阻碍。建议使用带有默认显示设置的彩色VNCa重建来评估骨髓改变，而不是使用修改后的VNCa图像。对比剂对基于VNCa成像的颈椎间盘评估的影响尚不清楚，应在未来的研究中进行研究。评估的CT扫描仪和后处理软件是特定于供应商的，尽管所有主要供应商都生产双能量CT。
彩色VNCa成像可以作为一种可行的成像方法，在MRI不可用或有禁忌症的情况下，以及有可能进行双能量CT的情况下，对颈椎盘突出进行可视化。
3. CT五十年技术发展：用户对协议优化的影响
CT从根本上改变了医学实践，并继续扩大人类对疾病和主要健康挑战管理的知识。全球范围内进行的CT扫描的数量不断增加。在八十年代早期，美国每年获得的CT检查数量约为300万，2007年大约增加到2000-6200万。在欧洲国家，CT扫描的使用也在迅速增加，以前主要是对成年人进行CT扫描，现在对儿童患者进行的CT扫描有所增加。尤其是后者被认为受益于技术创新，如提高这些患者诊断能力的高速CT扫描。
毫无疑问，CT扫描是全世界医学检查集体有效剂量辐射暴露的最大贡献者。荷兰研究人员发现，CT检查的增加主要不是由于荷兰人口的增长和老龄化，而是可以用其容易实施、相关技术发展和能力来解释。
随着CT扫描数量的增加，公众对医疗辐射暴露的认识和担忧也增加了。放射界意识到这种恐惧，辐射剂量优化的技术发展一直是他们关注的焦点。然而，关于图像质量和辐射剂量的扫描协议的优化是一个微妙的过程，主要是由于参数的相互关系。系统属性和伴随的数据采集技术多年来不断变化和扩展。
本章概述了CT扫描发展过程中的技术发展以及伴随而来的用户对协议优化的影响。
用户在协议优化中的影响和选择取决于CT扫描仪的技术能力和系统属性。显示了CT扫描仪的发展概况和CT的技术进步。（关于CT发展历程，参见：回望：CT五十年（1968-2018））。
第三代CT技术从单排探测器设计到预期未来技术演变的图形表示。胸腹的冠状多平面重建(MPR)说明了MPR质量随时间的改善，是基于一个患者的数据集(在某个时刻)。a 单排探测器10mm轴向扫描。b 单排探测器螺旋扫描需要至少两次屏气才能进行完整的胸腹扫描。c 多排探测器CT扫描。d 16排探测器螺旋CT允许使用各向同性数据集进行体积扫描。e 更快的旋转速度和64排探测器CT允许进行稳健的心脏CT检查。f 双源CT允许自由呼吸和双能量扫描成为可能。伪彩仅用于说明目的，不反映真实光子计数(PCCT)或光谱CT。
最初，在“第一代”和“第二代”CT扫描仪中通过平移-旋转方法获得计算机断层图像。在这种方法中，数据是通过X线球管和探测器以线性平移路径移动获得，并以小的旋转增量重复。第三代CT扫描仪具有宽扇形光束和探测器，可在患者周围缓慢旋转，需要多次屏气才能完成轴位CT检查。1987年引入的滑环技术通过将电能传输到旋转机架部件并将测量数据传输到计算机系统，允许管和探测器连续旋转。由于带有固定检测环的第四代扫描仪没有得到广泛接受，目前所有可用的CT扫描仪都是第三代扫描仪。
在第一代CT扫描仪中，纵向或Z轴方向的总光束准直被限制在一个8-13mm宽的探测器上，但探测器的尺寸迅速减小到2-8mm。随着1998年多排螺旋CT(MDCT)的引入(也称为多层螺旋CT)，单个探测器元件变得甚至更小，现在降至每个探测器元件0.25mm，从而提高了空间分辨率。由于结合了多个探测器元件，它提供了更多更快的z轴覆盖。目前，对于几个CT制造商来说，总光束准直度高达160mm，在z轴方向上有多个探测器，允许在没有检查床移动的情况下动态采集例如整个大脑或心脏的数据。增加总准直的另一个积极结果是减少了过度照射效应：由于半影，准直的x射线束总是比总探测器宽度宽，这无助于图像重建，但会增加辐射剂量。虽然过度照射效应对辐射剂量的影响随着总准直度的增加而降低，但过度照射剂量随着准直度和螺距的增加而增加。2009年引入了动态准直器，以减少螺旋前后的剂量，这些剂量与图像重建无关，并且是自动应用的。探测器开发的另一种方法是提高探测器效率以提高辐射剂量效率，以及引入双层探测器。这些探测器可以在两个不同的探测器层中分别测量低能和高能光子的X射线衰减，从而实现材料识别和量化。
随着螺旋CT的引入，X线球管不得不再次重新设计以应对过热问题，因为需要增加球管输出。焦点在Z轴方向上的周期性运动的引入导致每次旋转在纵向上的测量位置加倍；这种多因素测量技术通常被称为Z轴飞焦点和“双动态”聚焦，由几家供应商应用。
具有多个X射线源的双源CT (DSCT) 扫描仪可以提供快速成像和提高的时间分辨率(TR)。动态空间重建器是引入这种CT扫描系统的首批尝试之一，但从未用于临床。在2005年，第一个具有两个球管和两个相应探测器的DSCT被引入，在临床实践中证明了改进的TR和双能量成像能力，这被广泛接受。
讨论采集参数的主要发展以及它们如何影响图像采集。
在第一代计算机断层扫描仪中，用户可以根据伴随的管电压设置管电流(毫安值)。在扫描过程中，电流是恒定的，这种情况持续了将近20年。
ATCM是在90年代末作为自动曝光控制(AEC)的一部分引入。早期的策略仅包括在线角管电流调制，现在通常与纵向管电流自适应结合使用。一些策略使用户能够设置可定制的质量水平，以实现恒定的噪声水平，从而针对所选的扫描和重建参数调整管电流。最新系统中的算法可以根据用户定义的剂量指数和患者直径，考虑迭代重建(IR)的使用和使用的管电压，建议对平均管电流和图像噪声进行调整。另一个策略是让ATCM系统在特定协议中测量患者的衰减，将此作为标准协议体衰减。用户可以确定噪声参考值，或者根据患者的个人习惯设置电子管电流。完全ATCM的不同方法是通过为标准尺寸的参考患者设置目标管电流水平来适应不同的解剖区域和患者尺寸。用户可以为不同的患者尺寸和解剖区域设置不同的管电流调制方案。当AEC使用的CT定位图在患者偏离中心的情况下拍摄时，辐射剂量和图像质量都可能受到影响。
在第一代和第二代计算机断层扫描仪中，用户能够将峰值管电压设置在100-140kV范围内。当对较厚的患者成像时，或者为了减少金属植入伪影，这些高电压非常受欢迎，但是辐射剂量可能会增加。降低管电压需要增加管电流，而这通常在早期受到球管功率的限制。
改变预定义扫描协议中的管电压，需要了解其对信噪比和对比度的影响。对于用户来说，理解如何在改变管电压时感知图像质量的提高，甚至在减少辐射剂量的同时感知相同的图像质量，可能是一项挑战。直到10年代，集成的自动管电压选择和伴随的管电流调整才完全集成到AEC中。目前，它可用于大多数CT系统。自动管电压选择的主要目标是控制CNR，从而最大限度地减少辐射剂量。用户可以定义带或不带对比剂的解剖区域和检查类型的设置。
双能量或所谓的光谱成像可以将组织信息添加到CT图像中(例如，区分骨和碘增强组织)。确定材料原子序数的可能性，豪斯菲尔德爵士在70年代就已经讨论过。第一次尝试是通过双扫描完成：一次用高管电压，一次用低管电压，并通过快速千伏切换技术实现。然而，由于所需的技术改进和高成本，临床应用相当有限。2005年DSCT的引入允许通过使用两个球管同时采集双能量数据。几年后，随着一种改进的快速管电压开关技术的引入，这也成为可能。双光束CT和双层光谱CT是获取双能量数据集的最新技术（更多双能量知识参见：双能量CT的实现方法；双能量CT的临床应用概述）。
CT序列扫描成像表示在X射线管围绕患者旋转的同时，用固定的检查床进行扫描。扫描后，以预定的扫描增量运送患者。然后执行下一次采集，并重复该过程直到扫描范围结束。
CT在20世纪80年代末进入了螺旋CT(Spiral CT)的新时代。检查床能够以恒定的速度通过扫描机架，即检查床匀速移动，同时球管旋转，允许采集容积数据。它还引入了螺距的概念，可以由用户调整。使用单排探测器螺旋CT和减少的旋转时间，扫描时间减少。然而，扫描仅限于单个器官。完整的胸腹扫描需要至少两次屏气。MDCT的引入给了用户选择以小的探测器排宽度(例如4
×1mm)扫描以增加空间分辨率(=细节)或以宽的探测器尺寸(例如4
×2.5mm)扫描以减少扫描时间(=容积)的权利。具有16排MDCT的螺旋扫描允许大容积的各向同性数据集和后处理图像质量的提高，b-f所示。DSCT通过用第二个探测器的数据填充一个探测器的采样间隙，使得以大于2的螺距进行扫描成为可能，由于扫描速度的提高，在(心脏)血管、创伤和儿科患者中提供了临床优势。
机架旋转速度直接影响TR，因为重建图像需要来自至少180度的数据。更快的机架旋转速度导致更少的运动伪影和更高的肺部和心脏成像清晰度，从而改善了TR。机架旋转时间从70年代旋转-平移系统的5-40s减少到目前CT系统的0.24-0.30s。直到今天，单源扫描仪仍然不能达到电子束CT扫描仪的50-100ms的TR。电子束CT扫描仪是特别为心脏CT扫描提出，因为它们能够在没有机械运动的情况下达到良好的TR扫描。直到DSCT的引入，第三代双源CT扫描系统才实现了66ms的类似的TR。
心脏运动在CT扫描早期限制心脏成像。然而，在1977年，通过心电门控重建减少心脏运动的技术取得了相当大的成就，并提供了“冻结动作”心脏CT扫描。然而，获取单个层面的数据需要12s。多排探测器螺旋CT减少了检查时间，能够减少造影剂体积，提高空间分辨率，并且心电门控冠状动脉CT血管造影在临床实践中变得可行。尤其是从64排MDCT开始，稳定的低心率心脏CT是可能的。起初，在整个低螺距值的R-R间期，仅提供了全剂量的回顾性螺旋扫描模式。后来，通过引入能够对心率变异性和简单心律失常做出反应的自适应算法，实现了剂量减少。当有复杂的心律失常时，通常首选回顾性方案进行心电门控数据编辑。然而，这种协议需要低螺距的过采样，以确保以高辐射剂量为代价获得足够的重建数据。虽然预期序列扫描技术可能会有错层伪影，但单次心跳扫描模式(如高螺距前瞻性扫描或具有大面积探测器的扫描)不会。然而，两种单次心跳技术都需要低而稳定的心率。
重建过程中的一些步骤不能由用户调整，或在一定程度上不能由用户调整。重建过程中做出的所有选择都直接影响图像质量。
在最初的计算机断层扫描系统中，图像是用一种简单的迭代重建方法重建的，称为代数重建。然而，由于缺乏计算能力，这种技术很快被滤波反投影(FBP) 所取代。通过卷积方法或直接傅里叶算法重建FBP图像。第二组包括傅里叶平面内的插值，然后是傅里叶逆变换。用所谓的核卷积衰减轮廓，并将修改后的轮廓反投影到图像平面中，以创建最终图像，这是被称为滤波反投影的方法。FBP是数十年来应用最广泛的CT图像重建技术，现在主要应用IR技术。
00年代后期的计算能力使IR技术在临床常规中变得可行。IR技术分三步快速发展：首先，IR重建主要是在原始数据重建的初始图像上的图像域中进行，其次是基于正弦图或所谓的混合重建。第三，重建算法发展到完全基于模型的IR技术。然而，大多数算法仍然是一个缺乏具体细节的“黑箱”。
在第一代CT扫描仪中，图像矩阵的大小被限制在80×80像素，并且只能调整窗口的中心和宽度。如今，512×512是最常用的图像矩阵尺寸，但也有尺寸高达2048×2048的CT扫描仪。扩大视野(FoV)重建允许在主要FoV之外的皮肤和组织的可视化。
七十年代后期多个心动周期采集的心脏CT，借助多扇区重建的帮助实现了可接受的有效TR。尽管采集时间长，运动伪影多，但心脏轮廓和脂肪沟仍清晰可见。如今，单扇区重建经常被使用，但是双扇区或多扇区重建技术仍然可用于更高心率的冠状动脉扫描。这些方法通过结合两次或更多次心跳进行一次重建，可以将TR提高2倍，但代价是螺距值非常低，从而增加了辐射剂量。多扇区重建的一个缺点是可能产生模糊的图像。尽管供应商开发了运动减少算法，但自由运动成像主要取决于心率和机架旋转时间。
开发了几种提高图像质量的工具，可以手动选择，也可以集成到重建过程中。最常用的工具是噪声和伪影减少算法。
最近，降噪算法在几个重建过程中实现，主要在背景中运行，例如在动态CT灌注期间的重复低剂量成像中，以提高空间分辨率和CNR。有时，它可以由用户手动应用，例如，在双能量数据的单能量图像重建中改善CNR。
伪影，例如，患者自愿和非自愿运动或射束硬化产生的伪影。如今，在头部和体部的CT灌注中经常使用运动校正算法来校正采集期间的细微头部位移或呼吸状态。校正应用于已经重建的图像数据，并且主要在后处理软件中完成。而大多数用于光束硬化校正或金属伪影减少的算法使用迭代算法，因此必须应用于原始数据。
技术的发展通常会降低每次检查的辐射剂量，提高图像质量。辐射剂量和图像质量都由ALARA原理决定。随着1996年CT诊断参考水平的引入，一种实用的工具可用于促进特定诊断任务的辐射剂量优化。全球都引入了CT检查的参考水平。与技术发展一起，它导致了CT检查有效剂量的减少。然而，诊断参考水平是一般准则，不适用于个体患者的优化。并且，用户是“协议优化因素”之一，甚至可能是优化过程中最重要的因素。用户对优化过程的贡献取决于用户自己和技术发展。所有利益相关者，例如放射科医师、医学物理师和放射技师，应该共同努力，将整个优化过程视为团队工作。单个案例研究强调了一些优化步骤，该案例研究涵盖了十多年来广泛的技术发展领域。由于有几个CT制造商，所以他们在系统、采集和重建参数方面的技术发展方法存在(细微)差异。只有在所有或大多数常见供应商的特性非常相似的情况下，才能进行归纳。
整个扫描协议优化过程力求针对单个患者进行优化，同时考虑特定器官区域和转诊问题。一些技术发展对应用于患者的辐射剂量有直接影响(例如管电流)。其他发展，如迭代重建或管电压自动适应，取决于用户的动机，接受和意识。技术的进步和发展带来的好处是众所周知的，但是技术的发展过去和现在都可能被误解或误用，从而导致对患者的辐射剂量过大。对辐射剂量和可能的风险的认识并不总是已知。
在优化过程中，用户的影响力增加了，同时自动化工具被集成来帮助优化过程。这并不意味着改变参数将导致其他特征/参数的自动补偿，例如保持图像质量。许多采集和重建参数是相互关联的，使得它们单独调整更加复杂，更难理解，尤其是当它们是自动算法的一部分时，并且很可能在不久的将来是人工智能的一部分。然而，技术进步和自动化工具，加上放射技师对个体的关注，将导致最佳的扫描程序。例如，自动化可能会加快扫描和重建过程，而放射技师的主要焦点是病人本身。在这种情况下，必须首先关注诊断优化，这可以通过确定诊断的最低可接受图像质量以及诊断参考水平的下限来定义和实现。可接受的最低图像质量由所需的图像对比度、空间分辨率和可接受的伪像量来设置。第二步将是技术优化，定义为以最低合理剂量实现这一首选下限图像质量的参数选择。示出了胸部扫描协议如何被技术优化的例子。用户应该意识到，不同的CT扫描仪和具有不同图像质量偏好的机构之间的诊断和技术优化结果可能会有所不同。该表用于指导接下来的段落讨论单个参数的适应对图像和辐射剂量的影响。
囊性纤维化随访中一例女童的病例介绍。a 扫描长度和胸部直径显示为左侧y轴上的竖线。特定大小的剂量估计值(SSDE)在右侧y轴上显示为菱形。在2005-2008年期间，患者在麻醉下在6层CT扫描仪上进行扫描，层厚为2.5mm。在此期间，管电压是固定的，2006年和2008年的扫描是由技术人员控制屏气进行的。b 从2010年到2018年，患者在双源CT上接受了肺活量测定控制的屏气扫描，配备了更快的旋转时间和更薄的探测器准直。在此期间，扫描协议通过迭代重建技术、自动管电压选择和额外的锡过滤进行了优化。c 胸部CT扫描(轴位视图)(2018年)直径从18厘米增加到29厘米，扫描长度相应地从13厘米增加到31厘米。SSDE下降了近80%。图像噪声在(b)和(c)之间增加，同时由于时间分辨率和空间分辨率的提高而提高了图像质量:(b)中的白色箭头表示运动伪影，(c)中的灰色箭头表示肺血管和气道壁的清晰轮廓。
通过调整单个或多个采集参数，可以获得每个患者的协议优化。每个参数都需要自己的优化考虑(表2，“CT协议优化的考虑”)。例如，当对象有轻微的衰减差异时，例如在软组织研究中，图像噪声会降低对比度分辨率。正如豪斯菲尔德爵士在1976年已经指出的那样，确定CT图像中的噪声允许水平是至关重要的。在具有高内在对比度的物体中，例如骨骼和空气通道，噪声的增加不成问题。
展示了扫描协议优化与图像质量和辐射剂量之间的平衡。改变系统属性或参数、人类或人工智能的输入都会影响辐射剂量和图像质量。
管电压的调整将有不同的效果，取决于是否使用碘造影剂(表2，“采集参数”、“图像质量”、“辐射剂量”)以及使用自动管电压选择的一般策略。骨骼和碘造影剂等物体对X射线的衰减强烈依赖于光子能量，因为它们的原子序数很高。当使用碘时，在低管电压和类似于高管电压扫描(B)的剂量下，改进的CNR是可能的，例如更好地描述增强的肿瘤。另一方面，对于例如年轻患者的扫描方案优化，用户可以考虑在保持CNR的同时减少辐射剂量。虽然自动管电压选择的主要目标是控制CNR，从而最小化辐射剂量，但有时用户应该通过扫描仪软件为单个患者调整建议的参数，而不是遵循自动管电压选择的一般策略。在某些情况下，转诊问题或个体患者要求更高的辐射剂量。例如，用户也可能想要施加更高的造影剂体积或流量，因为高管电压降低了碘对比增强(B)。
使用相同的CTDIvol和造影剂注射方案获得的相同人体腹部CT图像。窗宽和窗位是300/30。与(b)中120kV的对比噪声比相比，使用80kV的较低管电压扫描时，对比噪声比增加。(c)13岁男孩心脏的CT图像(最大强度投影，冠状位视图)。当应用低管电压(70kV，DLP为8.2mGy*cm，SSDE为0.77mGy)时，冠状动脉CTA中的辐射剂量降低。
高衰减材料如髋关节假体(D)的存在在没有金属伪影减少技术可用时增加管电压以减少伪影(表2，“伪影的风险”)。
CT扫描图像显示了在增强CT扫描中调整管电压对金属伪影和图像质量的影响。(a-b)脑动脉瘤夹闭的双能量CT血管造影，带有金属夹闭伪影(a)
140kV低对比HU扫描，但与(b)
80kV高对比HU扫描相比，束硬化伪影较少。(c-d)两个不同髋关节假体患者腹部的CT(c)髋关节假体在骨盆区域引起线束硬化伪影。并非所有金属类型都会导致线束硬化:(d)头部由钛制成且骨盆区域清晰可见的髋关节假体。
大多数CT扫描协议都使用管电流调制。它的使用改变了单个曝光参数的相对依赖性。例如，改变螺距或旋转时间通常不会影响患者的剂量，因为管电流的变化会补偿其他参数的变化。然而，当使用ATCM时，人们应该意识到特定的参数，如层厚、卷积核和管电压，可能会影响ATCM的行为，这在供应商之间是不同的。
增加TR和螺距的考虑主要取决于减少运动伪影的需要(和2C)，主要是在对心脏成像或扫描不合作的患者时。然而，更高的螺距值通常需要更高的管电流，尤其是在保持噪声和剂量水平恒定的扫描仪中。更快的旋转速度可能会增加伪影。在合作患者的情况下，用户可以减小螺距以减小过扫描效应。这也将导致图像质量的提高，例如骨骼检查，尤其是当结构相对于扫描平面成角时。
CT协议优化也是通过调整单个或多个重建参数获得的(表2)。在图像重建中，当选择卷积核的平滑级别(最小、中等或最大)时，用户可以通过减少噪声量来提高低对比度可检测性。反过来，边缘增强滤波函数通过“锐化”CT图像来提高空间分辨率，在骨骼或肺部检查中特别有用。其他卷积核可以通过减少开花效应来增加金属到组织的过渡，如支架内腔。空间分辨率的提高伴随着噪声水平的提高和软组织对比度的降低。
在迭代重建技术中，必须仔细考虑迭代强度，也称为水平或规模，以及伴随的剂量调整。例如，较高的迭代强度会影响对比度和空间分辨率，但也会影响图像外观。图像纹理可能会模糊，高迭代强度会产生无噪声的图像外观。这类图像通常被认为过于平滑或伪影，这两者都不是用户所期望的。使用迭代重建可以在成人和儿童患者中实现可靠的诊断质量和统计学上显著的剂量减少。然而，负面影响如低对比度检测能力降低也有报道。
由于体素尺寸的减小，空间分辨率可以随着矩阵尺寸的增加而增加。用户还应该知道，图像数据的大小随着矩阵大小的增加而增加。FoV的适应也与体素大小有关：FoV的增加或减少将直接影响体素大小。它可能会影响图像质量：较小的FoV可能会提高空间分辨率，但会由于噪声的增加而降低对比度分辨率。以图像噪声为代价，在关于图像质量和辐射剂量的协议优化(例如，空间分辨率的增加)之间进行平衡，用户也可能想要调整层厚以恢复信噪比。例如，当需要提高对比分辨率时，可以通过增加层厚来降低噪声水平(B)。并且，由于部分体积效应，空间分辨率将降低(D)。
说明调整重建参数(层厚)的影响及其对对比度和空间分辨率的影响的CT图像。(a-b)成人脑(软组织)的CT图像(a)1.0。mm和（b）5.0mmCT图像。手腕(骨)的0.75mm（c）和5mm（d）。由于部分体积效应的减少，层厚越薄，空间分辨率越高。
CT仍在发展，并为医疗保健带来新的技术和新的诊断策略。用户不仅应该站在拥抱最新技术的最前沿，还应该在通往高度优化的协议的道路上积极主动。
(PCCT)和人工智能(AI)有望带来CT的新革命。PCCT预计将提供固有的能谱灵敏度、高空间分辨率、更少的噪声和伪像、更好的低信号性能以及更少的特征能量加权。在双层探测器也使用单管电压的情况下，PCCT能够计算所有入射光子的数量并测量其能量。提高碘对比可见性甚至可能需要更少的辐射剂量，或更低的碘造影剂注射量。
人工智能已经在临床协议中得到应用，例如伪影减少和图像重建。人工智能的应用类似于迭代重建：它的应用可以用来减少辐射剂量，同时保持图像质量或增加图像质量，而不增加辐射暴露。PCCT和人工智能都是计算机断层扫描近50年来的最新技术发展之一，但肯定不会是最后一个引入并要求调整优化过程的技术。
用户有必要了解这些发展、它们的操作以及它们在图像质量和辐射剂量方面是如何相互关联的。
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