医学影像技术体系 · 第 11 卷 / 共 44 卷
肝脏、儿科、消化道与急诊骨髓
本卷导读
讨论双能量 CT 在弥漫性肝病、儿科剂量优化、消化道出血、单能谱与碘图融合、肾结石、痛风及急诊骨髓分析中的应用。
知识结构
- 肝脏与弥漫性肝病
- 儿科与剂量优化
- 消化道出血与腹部急症
- 单能谱、碘图与肾结石
- DECT单能谱图的临床应用
- CT双能量肾结石评估
- 痛风、骨髓与临床常规化
- 双能量痛风分析：基本原理，准确性与常见伪影
- 如何临床常规应用双能量CT
- 双能量CT的临床应用概述
肝脏与弥漫性肝病
慢性肝病是一个重要的公共卫生问题，也是全球范围内与肝脏相关的发病率和死亡率的主要原因。肝活检是诊断肝纤维化基础病理(即脂肪变性、铁沉积、炎症、充血和胆汁淤积)和分级纤维化程度的金标准。虽然肝脏活检是一种总体安全的手术(据报道主要并发症的风险接近1%)，但它仍然是一种侵入性的方法，不适合临床实践中的长期随访或疗效评估。取样误差和操作员内部可变性的出现进一步加剧了肝脏活检的误差。已经开发了替代的非侵入性成像工具来提供实质性弥漫性肝病的定量评估。磁共振成像(MRI)是为此目的测试和建立最多的成像方式。
(DECT)继续发展，并可能在弥漫性肝病的成像中发挥作用，例如脂肪肝和铁的定量评估，这在Society of Advanced Body Imaging最近的共识中得到认可。对于一些心脏起搏器、严重幽闭恐惧症、憋气困难或大量腹水的患者，DECT可能是磁共振成像的潜在替代方法。为了优化DECT的临床应用，放射科医生应该意识到它的优势和局限性。
肝脂肪变性被定义为肝脏中过量的脂肪堆积，被认为是非酒精性脂肪性肝病(NAFLD) 和酒精性脂肪性肝病(AFLD)的基本特征。两者都会增加肝硬化和肝细胞癌的风险。非酒精性脂肪肝的患病率不断增加，预计它将成为全球慢性肝病的主要原因。肝脂肪变性是一种可逆的疾病，可以治疗；应该尝试用定量和可重复的方法进行早期和准确的诊断。由于术后并发症/肝衰竭的风险增加，即使脂肪变性程度较轻，这对于潜在的肝脏供体候选人和接受肝脏切除术的患者尤其重要。
众所周知的分级病理系统根据受影响肝细胞的百分比将肝脂肪变性分类为：正常(<。轻度(5-33%)；中度(33-66%)；肝脏活检仍然是肝脏脂肪变性诊断和分级的金标准。然而，如上所述，它有很大的局限性。磁共振成像目前被认为是量化肝脏脂肪最准确的成像方式。然而，磁共振成像较昂贵，不能广泛应用，且需要特殊技术，这与大量的临床时间、成本和专业知识有关。
一种更便宜、更广泛、至少同样可靠的技术肯定会有所帮助。DECT量化肝脂肪含量(LFC)的可行性和准确性已经过调查，结果喜忧参半。表1总结了评估DECT在肝脏脂肪定量中的作用的最相关的研究。
另一方面，一些研究显示DECT在肝脏脂肪定量中有很好的作用。Zheng和他的同事创建了反映肝实质的HU的衰减曲线，并将其与虚拟单能谱成像(VMI)的相应能量水平进行对比。鉴于脂肪衰减值在较高能量水平下较高的事实，作者使用较高千电子伏的图像减去较低千电子伏的图像来突出脂肪成分。当在增强CT扫描上评估LFC时，DECT也可以用于消除碘的掩蔽效应，而不需要专门的平扫。Patel和他的同事测量了从ss-DECT生成的虚拟平扫图像上的脂肪密度(单位为毫克/毫升)，并与平扫SECT上的肝脏衰减指数进行了比较。1027mg/ml的阈值对临床显著脂肪变性的存在具有90%的敏感性和61%的特异性。然而，脂肪密度测量值与肝脏脂肪变性的数量相关性很差。Hyodo和他的同事发现，作为LFC的一种精确的定量方法，固态检测技术可与磁共振波谱技术相媲美。研究表明，从多种材料分解算法中获得的脂肪体积分数测量值在真正的平扫CT和不同的对比增强相位中保持准确和可重复性，从而消除了对专用平扫的需要。早期的实验研究也证明了类似的结果。
如上所述，关于DECT比SECT用于肝脂肪定量的优势，存在着相互矛盾的结果。DECT用于脂肪定量的一个显著的潜在好处似乎是能够从增强CT扫描中提取LFC信息，而无需使用临床上获得的常规适应症的CT数据集进行预对比。然而，DECT脂肪定量方法仍需大量的队列临床验证。包括一个使用200名患者队列进行验证的代表性实例，DECT平扫和活检结果之间存在直接相关性。材料分解算法直接提供反映脂肪浓度与公认组织学评分相对应的概率的评分（0=66%）。
3名不同程度肝脂肪变性[无明显脂肪变性(a)、轻度脂肪变性(b)、中度脂肪变性(c)]患者的物质分解脂肪图，与组织学相关。该材料分解软件的输出是一个分数，该分数确定每一级脂肪变性的概率(0
= < 5%，1 = 5-33%，2 = 33-66%)，以活检结果作为参考。
在西方国家并不少见，通常是由于原发性或继发性血色病。它与纤维化、肝硬化和肝细胞癌的风险显著增加以及未来的心脏并发症和早期死亡相关。
准确评估肝脏铁含量(LIC)是诊断血色病的必要条件，也是指导螯合治疗的关键。肝活检样本的生化分析仍然被认为是LIC评估的参考标准。然而，如前所述，这种方法是侵入性的，容易出现采样错误，昂贵且耗时。
最常用的是磁共振成像，它利用铁的顺磁性，使用自旋回波或梯度回波技术测量横向弛豫速率。MRI有局限性。基于磁共振的R2方法既费时又费钱，而R2*方法在设定严重铁过载时不准确。这些方法的可用性也是一个问题。人们有兴趣开发其他非侵入性的高精度LIC定量方法，但没有磁共振成像的缺点。
在世界范围内，CT扫描是临床评估疑似肝病最常用的成像方式。虽然传统的CT扫描可以检测到由铁的密度大于正常肝组织引起的X光吸收的增加，但由于密度的变化与铁无关，如伴随的脂肪的存在，它具有局限性。这在轻度铁过载的情况下尤为明显。DECT公司有潜力利用多种方法克服这一限制，例如(1)低千伏和高千伏数据集之间肝Hounsfield单位的变化(δ)，(2)低千伏和高千伏VMI数据集之间的δHU和(3)使用三种材料分解算法，允许铁与其他材料(包括脂肪)的区别，以及虚拟铁含量的量化，VIC。
几项研究表明，DECT可能有助于LIC的量化。表2总结了最相关的研究。例如，Luo和他的同事完成了一项前瞻性研究，使用三种材料分解理论将基于磁共振的方法与(双源CT扫描仪)进行了比较。使用接收器操作员曲线(ROC)分析，该方法能够区分临床相关的LIC阈值(1.8、3.2、7.0和15.0毫克铁/克干组织)，其灵敏度/特异性值类似于MRI。R2*方法，除了极低的铁水平(< 3.2毫克铁/克干组织：无临床意义)。
DECT用于肝脏铁定量的最相关研究的总结。本研究的目的不是比较DECT和磁共振成像对LIC定量的影响，而是评估是否有可能从血液病患者的常规胸部平扫CT扫描中收集有价值的信息。基于DECT的国际中心证明了血清铁蛋白和输血量之间的强相关性。
尽管有这些有希望的结果，基于DECT的铁定量方法仍然需要大队列验证，以及广泛接受的肝铁定量指标/标记。目前，考虑到已证实的准确性、可用的文献以及电离辐射利用的缺乏，基于磁共振成像的定量方法仍然是LIC定量的非侵入性方法的选择。然而，如果额外的研究证实DECT对肝脏铁定量的准确性和稳健性，LIC信息可以从这些患者因其他原因进行的DECT扫描中提取，而不需要额外的费用，这可能会增加这些CT检查的重要价值。
肝硬化是导致肝实质不可逆纤维化的慢性肝损伤的最终结果。新出现的数据表明，肝硬化的发病率正在上升，据报道，2015年美国约有0.27%的人口患有肝硬化。在世界范围内，慢性肝病最常见的原因是慢性乙型肝炎、丙型肝炎病毒、酒精相关肝病(ALD)和非酒精性脂肪肝。其中，非酒精性脂肪性肝病是美国过去三十年中唯一出现频率上升的类型。确定纤维化的严重程度对于慢性肝病患者预测临床结果至关重要，因为纤维化的早期阶段可能是可逆的，未经治疗的病例将发展为肝硬化(与肝细胞癌和门静脉高压症的风险显著增加相关)。
有许多诊断工具用于肝纤维化患者的分层。肝活检是诊断肝纤维化基础病理(即脂肪变性、铁沉积、炎症、充血和胆汁淤积)和分级纤维化程度的金标准。然而，在临床实践中，肝活检对于长期随访和评估治疗反应是侵入性和不切实际的。采样误差可能会降低其精度。已经提出了几种非侵入性成像技术来诊断和分期肝纤维化。其中，磁共振和超声弹性成像是最常用的，但需要额外的资源(包括硬件和软件)和专业知识。
CT扫描广泛可用，并经常用于对慢性肝病患者进行成像。与其他可用于纤维化定量的成像方法相比，CT的主要优势是可以无缝地将所需的测量结果纳入多期肝脏扫描协议，这可能消除对额外专用采集的需求，不同于磁共振和超声弹性成像。在过去的十年中，有几项研究探讨了增强扫描在肝纤维化诊断和评估中的作用。在这些研究中，从平衡期常规肝脏CT获得的fECV(细胞外体积分数)的测量被提议作为肝纤维化分层的潜在生物标志物。肝实质由三个不同的空间组成：细胞内空间、血管内空间和细胞外/间质空间。水溶性静脉造影剂在血管内和血管外空间之间自由移动，直到浓度达到平衡状态。细胞外体积分数(fECV)定义为血管内和血管外体积的总和。在肝纤维化中，前胶原纤维中有胶原的沉积和积聚。特别是，fECV的扩张与肝纤维化的程度直接相关。基于这些考虑，可以通过测量肝实质衰减(HU)和主动脉衰减(HU)在平衡期CT图像上计算前中心静脉压。造影剂的体积估计为1-红细胞压积。
[100-红细胞压积(%)]/主动脉增强。
通过在同一诊断性CT扫描检查中提供特定材料的信息，而不需要额外的采集，与传统的CT扫描相比，DECT可以提供增加的诊断产量和价值。基于DECT的碘图可以提供肝实质内碘对比分布和累积的定性和定量信息。越来越多的证据表明，在同一诊断性CT检查中，DECT可被证明对肝纤维化的非侵入性分期有用。Sofue等人，在一个47名患者的前瞻性队列中，显示出高度相关性(ρ=。基于METAVIR标准的肝碘摄取和肝纤维化阶段之间的差异(P <。肝脏碘摄取被计算为“平衡期肝脏的衰减”减去“平扫图像上肝脏的衰减”，该衰减由主动脉衰减标准化。Bottari等人发现，肝硬化患者的平均红细胞压积值高于对照组，健康对照组和不同程度肝纤维化患者之间存在显著差异(P
< 0.05)。这种方法具有不需要肝脏平扫CT测量的内在优势，因此不会偏离常规的多期肝脏CT协议。
正常肝脏和乙肝肝硬化延迟期获得的轴位增强CT碘密度图像。计算的fECV分别为58.3%和70%。
Dong等最近报道了46例肝硬化患者13个不同阶段的肝实质血流动力学变化数据，并与22名健康志愿者的研究结果进行了比较。他们表明，在动脉期，碘密度(mg/ml)较高，这可能是由于慢性肝病/肝硬化患者对扭曲的肝实质的动脉血管扩张所致。同一研究的结果显示动脉碘密度分数(AIF)和动脉期肝实质的标准化碘密度与Child-Pugh分类正相关。这些发现也在最近发表的一项关于60名胆汁淤积性肝硬化儿童与对照组的比较研究中得到证实。在一项对305名肝硬化患者的回顾性研究中，Bak等人发现，肝失代偿患者的fECV评分明显较高，并且随着肝硬化分期的升高，fECV评分呈线性增加。基于DECT的红细胞压积评分可以作为肝硬化疾病严重程度的指标。fECV评分可以准确预测代偿性肝硬化组的肝相关事件。在这项研究中，从平衡期(对比注射后3分钟)100/Sn140kV的DECT碘图中获得了fECV。
虽然DECT在肝纤维化的非侵入性诊断和分层程度方面显示出相当大的诊断潜力，但需要更多的数据来确定其在许多复杂情况下的诊断准确性，例如纤维化、脂肪浸润和铁过载的共存。由于目前可用的材料分解算法不包含多于一种的高原子序数材料(例如，碘对铁)，基于DECT的纤维化分级在铁过载的情况下可能不准确。可以想象，未来的光谱分离和材料分解算法的改进可能会减轻这些缺点。在大规模临床开始之前，希望获得更多的数据来比较DECT与标准护理方法，包括活检和弹性成像技术。
虽然肝细胞癌(HCC)可能被认为是局灶性而非弥漫性肝病，但它通常发生在弥漫性肝病环境中，特别是肝硬化。HCC检测可被视为DECT如何受益于多期肝脏CT扫描的典范，因此将在此讨论。
与大多数其他腹部恶性肿瘤相反，影像学标准可单独用于HCC的明确诊断和确定移植资格。动脉晚期的高血供以及门静脉或延迟期的相应washout是HCC的典型表现。在不增加辐射剂量的情况下，DECT可以通过多种方式增强碘信号和碘信号的差异，特别是通过重建VMI和碘图。
尽管与噪声或伪影的轻微增加有关，但低千电子伏(40-50keV)图像显示，与常规混合能量120kV图像相比，肝脏肿块具有明显更高的对比度和视觉显著性，甚至比常规重建更准确地检测小于1厘米的小HCC病变。在小体型的患者中，这一点最近被前瞻性地证明是可能的，即使辐射和造影剂都减少了大约30%。然而，高血管病变检测的最佳VMI水平受患者体型的显著影响，在制定临床方案时必须考虑到这一点。
低能量数据集中HCC的改进可视化的代表性图像。a 动脉期CT图像：相当于常规120kV，b低能数据集(80kV)，c
40keV的VMI显示动脉期超增强HCC结节的信号/对比度向低能谱增加，并在40keV的VMI达到峰值，然而，这也显示了最高水平的噪声。
在延迟图像上，50keV的图像增加了小肝癌肿瘤washout的显著性。最近Lenga等人证明，与标准重建相比，噪声优化的门静脉期低增强肝脏病灶显著改善了脂肪变性患者低衰减肝转移的对比度和病灶分界(CT与MRI的典型局限性)，这也有望改善HCC washout的检测。类似的优势也适用于碘图图像。碘图还改善了特定场景中的可视化。例如，在评估经导管动脉化疗栓塞(TACE)后复发的HCC时，碘图已被证明可提高阅片医生的信心并减少解读时间，并可提高消融区及其边缘的显著性，有助于发现残留或复发的肿瘤。碘摄取的测量已被证明是放射栓塞和索拉非尼治疗后的最佳肿瘤反应标志物。
低能碘图中HCC改进可视化的代表性图像。动脉期CT图像：a相当于常规120kV，b低能量数据集(80kV)，c碘图灰度图和d碘图彩色图像显示动脉期超增强HCC结节在80kV和碘图上的显著性高于常规CT图像(120kV)。DECT数据集在肝硬化患者的病变检测和特征描述之外是有用的。例如，碘定量可用于检测可疑病例的门静脉癌栓。DECT还可用于评估抗血管生成剂治疗的反应，并已被证明是放射栓塞后的最佳肿瘤反应标志物。
对于HCC的三期增强CT方案，建议在动脉期和腹部延迟期使用双能量(以加强动脉期高血供的检测和延迟期的washout)，而门静脉期(用于覆盖骨盆和识别门静脉高压的并发症)可以用单能量模式进行扫描。还建议在动脉期和延迟期使用40-50keV的VMI和碘图。虽然将DECT图像添加到多期肝脏CT图像解释中似乎有问题，但一旦放射科医生习惯于实施战略性的“类似磁共振成像”的CT图像解释方法，仅在增加更多益处的情况下使用每个系列，就可以最大限度地增加DECT的益处，而不会过度延长解释时间。
除了所描述的与缺乏大型研究证实DECT用于评估弥漫性肝病相关的局限性外，还存在技术上的局限性。为了恰当地使用DECT，放射科医师必须意识到一些问题。
特定的硬件相关限制已在前面描述过(包括有限的FOV、光谱分离能力差和其他，取决于所使用的CT扫描仪)。DECT可能不建议用于超大体型的患者(取决于扫描仪)，因为低电压数据集中的光子不足会导致图像噪声增加，限制DECT后处理和解释。关于多个DECT参数，如碘浓度参数、虚拟平扫图像上的HU值、LFC/LIC等，存在显著的供应商间差异。未解决的工作流程挑战仍然是广泛采用DECT的一个重大障碍。尽管自动化程度有了显著提高，但图像重建的时间需求仍在增加，并且需要更大的数据集供放射科医生在处理日益增长的工作量压力时仔细阅读。
在过去的十年中，双能量CT已经从显著的进步中受益。主要突破包括开发先进的材料分解算法、噪声优化的虚拟单能谱数据集、交叉散射校正技术、高效发生器、高效探测器技术和允许优化光谱分离的光束过滤。这些发展导致DECT在腹部应用中的应用日益增多，并证明了其在弥漫性肝病评估中的巨大前景。在量化肝脏脂肪、铁或纤维化方面，DECT不太可能被证明比磁共振成像等其他方法更准确。但根据初步数据，DECT在许多情况下可能并不比其他模式差多少。重要的是，DECT可能能够提供额外的有价值的定量信息，而不需要额外的成本，这在基于价值的医疗保健时代非常重要。需要更大规模的研究来充分验证DECT在弥漫性肝病中的诊断价值。
儿科与剂量优化
当在成人患者群体中以适当的方式用于适当的临床适应症时，与传统的单能CT（SECT）扫描相比，头部，胸部，腹盆部和四肢的双能CT（DECT）可以提供额外的信息技术没有额外的辐射负担。然而，很少有研究检查DECT在儿童中的应用和使用，儿童是CT中最脆弱的患者群体。这种脆弱性源于与年长患者相比，与CT相关的辐射剂量风险更高，以及在进行对比增强CT检查时，儿童或肾功能受损儿童可以接受的较小体积的静脉注射对比剂。
近日来自麻省总医院的学者在AJR（IF：3.194）上发表了文章，讨论了关于双源双能量CT对儿童及青年人在降低辐射剂量和对比剂用量中的价值。
为了解决DECT应用中儿科数据的稀缺性，我们假设儿童DECT可以提供等于或优于SECT的诊断信息，同时维持或减少辐射剂量和静脉对比剂的使用量。来自不同供应商的DECT硬件在方法和技术上各不相同。因为kV快速切换双能量CT（GE Discovery 750 HD和GE Revolution，GE Healthcare）不能设置CTDIvol 低于4 mGy（32 cm模体），而通常许多儿童可以用CTDIvol小于4 mGy扫描，因此麻省总医院没有在他们的机构使用这些设备扫描儿童。所有儿童DECT检查仅限于第二代或第三代双源CT（DSCT）扫描仪（SOMATOM Definition Flash和SOMATOM Force，Siemens Healthineers），因为双源CT允许在4 mGy以下进行DECT检查。
研究的目的是评估儿童和青年人双源双能CT（DS-DECT）是否可以使用比单能CT（SECT）更低的辐射剂量和对比剂体积。
这项回顾性研究包括151名连续接受胸部（n=72）或腹盆部（n=79）对比增强DS-DECT的儿童和青年（年龄范围1个月至19岁；81名男性，70名女性）患者。在第二代或第三代双源CT扫描仪（SOMATOM Definition Flash或SOMATOM Force，Siemens Healthineers）上进行扫描。研究纳入了66名年龄，性别，身体部位和体重匹配的患者，他们在同一台扫描仪上接受了SECT检查。用SECT（使用CARE kV[Siemens Healthineers]和CARE Dose 4D[Siemens Healthineers]的自动曝光控制）或DS-DECT（CARE Dose 4D）扫描患者。两名儿科放射科医师评估了临床适应症，放射学检查结果，图像质量以及任何研究限制（噪音或伪影）。患者人口统计学（年龄，性别，体重），扫描参数（管电压，mAs，螺距，层厚），CT剂量描述（CTDIvol，剂量长度乘积DLP，体型特异性剂量估计[SSDE]），并记录对比剂用量。进行描述性统计，配对t检验和Cohen kappa检验。
结果显示，DS-DECT（10±6岁，38±23 kg）和SECT（11±7岁，43±29 kg）组的平均患者年龄和体重无显着差异（p>0.05）。胸部DS-DECT（4.0±2.1 mGy），胸部SECT（6.1±4.4 mGy），腹盆部DS-DECT（5.0±5.0 mGy）和腹盆部SECT（8.3±4.0 mGy）的SSDEs差异显著（p=0.003-0.005）。与使用SECT获得的体重和身体区域匹配扫描相比，DS-DECT检查的对比剂体积低19-22%。DECT的图像质量在所有患者中均可接受。
3岁男孩（体重16.4 kg；CTDIvol 2 mGy；DLP 73 mGy∙cm；对比剂体积 20ml）腹盆部双源双能CT图像显示可接受的图像质量和对比度增强。岁女孩（体重16.8 kg；CTDIvol 3 mGy；DLP 97 mGy∙cm；对比剂体积30 ml）的腹盆部单能CT图像显示可接受的图像质量和对比度增强。
该研究对在儿科人群中使用DS-DECT有一些启示。与年龄、性别和体重匹配的患者相比，胸部和腹盆部的DS-DECT可以在减少对比剂用量和放射剂量的情况下进行。与相应的SECT检查相比，腹盆部DS-DECT（30%；CTDIvol，3.5 mGy vs 5.0 mGy）的放射剂量减少率高于胸部DS-DECT（18%；CTDIvol，3.3 mGy vs 4 mGy）。
与对照组相比，胸腹盆DS-DECT的对比剂体积减少19-22%（胸部34ml vs 42ml；腹盆部38ml vs 49ml）。研究中发现的DS-DECT的对比剂体积减少也可以通过SECT在较低的管电压（小于等于100kV）下获得。
15岁男孩（体重63 kg；CTDIvol 4.7 mGy；DLP 472 mGy∙cm），患有骨肉瘤，接受了半骨盆切除术。
腹盆部双源双能CT（80/Sn140kV）增强扫描显示左臀软组织低密度病变。金属条纹伪影在60keV图像（A）上很突出。虚拟单能190keV图像（C）显示金属条纹伪影显著减少。
研究的另一个启示是回顾所有来自DS-DECT的数据集和临床背景，以了解该技术在儿童中的全部潜力。在儿科放射科医生认为次优的8项DS-DECT检查中，两位有DECT经验的放射科医生都发现，没有一项检查不足以回答目前的诊断问题。有DECT解释经验和探索其他图像处理方法，有助于解决具有挑战性的情况。与成人胸部和腹盆部成像中的DECT协议不同，麻省总医院会监督大多数儿科DS-DECT检查，以确保可能移动或不配合CT的儿童可以使用超快速扫描技术（超大螺距>1.6）进行扫描，以避免运动伪影。
9个月大的女孩（体重8公斤）出现呼吸窘迫。
A和B，胸部的冠状位（A）和轴位（B）40keV双源双能CT（DS-DECT）图像（CTDIvol 1.2mGy；DLP 25mGy∙cm）显示弥漫性毛玻璃影伴支气管扩张，被认为可由具有DECT经验的两位放射科医生进行解释。C、纵隔窗胸部轴位DS-DECT图像也显示出可接受的对比度增强和图像噪声。
该研究有一些局限性。大多数DS-DECT检查是在CT方案优化经验丰富的放射科医师的监督下进行的，而SECT检查是无监督的。有必要进行监督，以确保患者仔细选择DS-DECT，并确保DS-DECT的辐射剂量不高于SECT，因为儿童比成人更容易受到辐射剂量的影响。无监督的DECT在该机构中是常规的。监督是必要的，因为供应商建议放射科医师监督使用70/Sn150 kV DS-DECT。监督可能产生了有利于DS-DECT的偏见，并且与使用SECT扫描模式进行的检查相比，可能导致辐射剂量和静脉注射对比剂体积减少。
研究的另一个局限性在于缺乏对DECT增量值的评估，因为大多数患者没有事先或后续的SECT。
监督有助于选择最有可能从DECT使用中受益的患者，同时确保辐射剂量不超过低管电压部分。
编译自：Tabari A, Gee MS, Singh R, et al. Reducing Radiation Dose and Contrast Medium Volume With Application of Dual-Energy CT in Children and Young Adults. AJR Am J Roentgenol. 2020 Apr 14:1-7.
双能量CT能够同时采集两种不同X射线能量下的CT图像。通过获取高、低能量数据，双能量CT可以提供组织成分定性和定量信息。两种主要的双能量CT后处理技术最能发挥双能量CT在儿童患者中的优势，分别是物质分解图像（包括虚拟平扫、碘图、灌注肺血容量、肺血管、自动骨去除和肾结石特征图像等）和虚拟单能图像。临床应用包括评估动脉系统、肺灌注、肿瘤、肠道疾病、肾结石、肿瘤疗效以及金属植入物。
Astrid Lindgren Children’s Hospital 的SOMATOM Force机房。CT制造商有不同的数据采集方法，也有不同的后处理和显示算法。目前常见的数据采集方法主要有以下四种：
双源双能量CT扫描仪（SOMATOM Definition Flash；SOMATOM Drive；SOMATOM Force；Siemens Healthineers，Forchheim，Germany）使用两个X线球管在低能量（70 kV或80 kV）、高能量（140 kV或150 kV）和两个探测器阵列之间独立工作，彼此呈约90°角，以捕获高能量和低能量光谱。机架旋转时间从0.25s到0.5s不等，允许同时采集两个具有相对紧密空间配准的能量谱。第二代和第三代双源系统在高千伏X球管前面安装了锡滤过装置。锡的吸收能量为29.2keV，衰减了低能光子，从而增加了高千伏数据的平均光谱能量（更多信息可以参阅：能谱纯化技术的基本原理与临床应用）。这改善了低能谱和高能谱的分离，并增加了临床相关材料（如钙和碘）之间的对比噪声比。双源技术利用剂量减少技术，如自动管电流调制和迭代重建。双源技术的局限性是两个球管有不同的视野。低能X射线管的视野为50cm，而高能X射线管的视野在第一代系统为26cm，在第二代系统为33cm，在第三代系统为35cm。在儿童中，这通常不是问题。
千伏快速切换（Revolution GSI；Discovery CT750 HD；General Electric Healthcare，Milwaukee，Wis）使用一个能在80 kV和140 kV之间快速切换的X射线球管和一个快速响应的探测器。两次能量采集之间的短时间间隔（约0.25ms）提供了两个数据集的近似同步采集。典型的机架旋转时间为0.5s，最大视野为50cm的高能量和低能量数据。缺点是管电流调制不能随着kV变化而调整，从而低kV和高kV均使用了高的管电流，从而不利于辐射剂量的降低。然而，迭代重建技术可以用来降低噪声。另一个潜在的缺点是缺乏独立的过滤装置来优化能谱分离，从而导致物质分析的准确度降低。
双层探测器（IQon Spectral CT；钇基顶层吸收低能射线，氧化钆底层吸收高能射线。光谱图像可以在120kV或140kV下获得，120kV通常用于儿童。机架旋转时间为0.27s，视野为50cm。这项技术的主要好处是消除了在扫描前对病人进行前瞻性选择的要求。与上述单源技术类似，光谱分离的程度较低，从而不利于物质的分离。
分离式滤波系统采用双光束技术（SOMATOM Definition Edge；利用这项技术，120 kV的X射线束通过使用两种不同的材料，即金和锡进行预过滤，在到达患者之前将光束分成两个能量谱。机架旋转时间范围为0.28到0.5s。视野为50cm。该技术可利用自动曝光控制和迭代重建降低剂量。通过单能图像，可以获得与单能CT相似的图像质量。
在双能量CT中，两种主要的后处理算法被用来分离和表征材料：材料分解（也称为材料特性或材料密度）和虚拟单能（也称为虚拟单色）图像。
随着材料的分解，材料会根据不同能量级的衰减特性进行区分。使用两种方法：两种材料和三种材料分解。单源系统，如双层探测器和快速千伏切换，在图像重建之前，在投影空间域采用两种材料分解算法。该算法利用碘和水两种材料的衰减特性，得到两组图像（碘密度和水密度图像）。双源和分离式滤波系统在重建图像后，在图像空间域采用三种材料分解算法。用于材料鉴别的三种材料取决于临床应用（例如，腹部CT的软组织、脂肪和碘，以及肺部CT的软组织、碘和空气）。
材料分解允许生成附加图像，例如虚拟平扫（或水）图像（从图像中减去碘）、碘图（纯碘含量）和碘覆盖图像（叠加在灰度虚拟平扫图像上的碘图像）。虚拟平扫图像可用于描述病变内的脂肪、血液和虚拟非能量图像钙的区域，并且有可能在多相CT中避免真正的平扫采集，尽管儿童很少需要平扫图像。
10岁女孩，右侧偏瘫，左侧脑出血，NECT（a）显示脑室内扩张。进行了一次DECTA检查。VNC（d）显示血肿，碘图（e）和融合图像（f）清楚地显示血肿中央有一个点征（常规CT 120 kVp，300 mAs，CTDI 44.47 mGy，DLP 747 mGycm）。DECTA 80/Sn140千伏，310/155mAs，CTDI 26.34mGy，DLP 433mGycm）。50ml碘对比剂300mgI/ml；注射速率2.8ml/s；20ml生理盐水冲洗2.8ml/s）。et al. Dual-Energy CT: What the NeuroradiologistShould Know. Curr RadiolRep. 2015;。其他特定物质的图像，包括分别用于评估肺灌注和血管的肺灌注血容量和肺血管算法；用于CT血管造影的自动骨去除。在具有正常肺动脉且改良的Qanadli评分为0的1岁女性，先天性肺气道畸形（CPAM）切除后的PBV图像分析示例。选择了轴向A和冠状位B融合解剖/ PBV图像以及显示了在syngo.via环境中的三维PBV图C和对应的定量输出结果D。将PBV图标准化为在主肺动脉（黑色星号）中手动绘制的圆形感兴趣区域，并以0-80 HU比例显示。进行自动肺分割后，将生成边界轮廓，勾勒出肺部边界（箭头，A和B）以及叶之间的分隔（白色星号，B和C）。自动定量评估工具输出（D方框）还包括组合肺以及每个肺和肺叶的平均SD绝对HU（由边界轮廓定义，默认情况下缩放为其实际值的15％）相对于归一化ROI的增强百分比（黑色星号，A）。
碘图可以定量评估碘含量。为了进行定量分析，将感兴趣的参考区域放置在对比材料增强图像（常规单能量、混合、碘图或碘叠加图像）的感兴趣区域中。定量碘可以用HU单位或碘浓度单位（mgI/ml）表示。由于碘含量增加或减少的绝对阈值尚未确定，而且碘测量值可能因供应商而异，因此最好通过评估相对对比增强值（即，比较异常组织和周围正常组织的对比度值）来进行定量分析。定量评估可提供有关病变血管的信息，可用于描述病变、量化肿瘤生存能力和监测治疗反应。碘的定量也可以在碘浓度最低的情况下提高对病变的检测。
双能量CT采集允许重建虚拟单能图像，模拟使用单能采集的图像的衰减值。这些图像在投影或图像空间域中进行数学重建，而不是真正获得，因此称为虚拟。X射线能量以千电子伏特keV而不是峰值千电子伏特kVp表示。千电子伏特的水平因供应商而异，范围从40keV到200keV不等。低千电子伏特图像（40-70 keV）会增加碘的对比度，也会增加噪声。研究表明，与单能CT的多色图像相比，低keV图像由于碘的高衰减而改善了对细微对比度增强的描绘。低keV数据集有助于改善内脏脂肪缺乏的儿童的碘对比度。它们还可以改善在缓慢注射速率下接受小对比剂体积的儿童的对比度噪声比，从而导致对比度水平略高于背景。相反，高千电子伏特图像（100-150keV）降低了噪声，提供了更少的对比度。高keV图像有助于减少线束硬化和金属伪影。更多关于单能谱的临床应用可以参考：DECT单能谱图的临床应用。
通过噪声优化算法获得的单能谱图像，能量水平为40-90 keV。在40 keV时可获得最佳CNR和SNR。在主观分析中，60 keV在整体图像质量方面得分最高。两者合计，对于噪声优化算法，60 keV被认为是最佳VMI能量水平。
Mono+，Mono和常规CT之间的幕上脑实质图像质量的代表性示例。16岁颅面部发育不良的男孩，使用Mono+算法在60 keV下进行虚拟单色成像（a），在65 keV下使用Mono算法进行虚拟单色成像（b）。14岁男孩，侵入性监测顽固性癫痫后立即进行术后常规CT检查（c）。Mono+中的灰质-白质对比度比噪声（3.45）最大，其次是Mono（3.05）和常规CT（2.76），证明使用Mono+时灰质和白质之间的区分最出色。
获取原始数据集后，在CT控制台生成图像，并发送到图像存档和通信系统（PACS）进行常规诊断解释。
在所有系统中，图像数据集都被发送到供应商工作站或服务器，如果需要，可以在以后的时间进行后处理。
所有双能源系统都可以在CT控制台上生成单能等效图像以及材料特定和能源特定图像，这些图像可以发送到PACS。在双层系统中，在控制台上生成120kV或140kV的真实常规图像。利用快速千伏切换技术，在控制台生成140kV图像并发送到PACS。
在双源系统中，在CT控制台生成低能量（70kV或80kV）和高能量（140kV或150kV）图像以及结合高能量和低能量数据的混合图像（例如每个数据集各占50%）。在儿童中，与高能数据集相比，70kV或80kV相对于混合图像具有更好的对比度和噪声比。如果需要的话，高kV数据也可以发送到PACS。利用分离式滤波（双光束）技术，生成三幅图像：用金（120Au）过滤的低能谱、用锡（120Sn）过滤的高能谱和混合图像（120AuSn）。合成图像相当于120kV图像，直接发送给PACS。低能量和高能量图像（120Au和120Sn）仅用于后处理，不用于诊断解释。有些制造商不提供来自低千伏，通常是80kV数据集的图像。
在40keV到200keV之间的任何能量下都可以产生单能图像。最佳能量水平随患者大小而变化。在婴儿和幼儿中，在能量范围为40keV到60keV的情况下，重建数据集中噪声最低，图像质量通常最优。
对于较大体型的患者，可以通过选择更高能量的单能重建（通常在60 keV和70 keV之间）来改善碘对比噪声比。根据临床症状，可以将材料分解图像发送到PACS。
在成人中，有很好的证据表明，双能量CT的辐射暴露水平与现有的CT系统中常规的120 kV图像相当。然而，在儿科人群中，经验有限，而且大部分经验都来自于双源CT系统。在以前的一些出版物中，双源双能量CT的辐射暴露水平相当于或甚至低于可比的单能检查。在14例儿童双源双能肺灌注的研究中，辐射暴露水平与单能CT相当。在另一项对79名接受胸部或腹部双源双能CT的儿童进行的临床研究中，双源双能CT的照射水平降低了12.5%（P＜.01）。最近一项对2094名接受双源双能量或单能腹部CT的儿童的研究表明，双能量CT的辐射暴露水平比单能CT低24%。在最近的另一项研究中，使用双源系统进行头部CT的儿童，与单能CT相比，辐射暴露减少，图像质量提高。
5个月大的小头畸形患者，头颅CT平扫进行了轴位重建，该患者患有先天性感染。b同一患者在7个月大时因枕骨肿胀而进行的平扫双能CT检查。矢状面重建显示了线束硬化伪影穿过常规CT c上的下额叶和后颅窝（箭头），而双能CT d上不存在类似伪影。
双能量CT是增强CT检查中最有效的方法。在儿科人群中常见的临床应用包括血管成像、灌注肺血容量评估、肺血管、实体器官和肠道病变、肾结石成分、肿瘤对治疗的反应和减少金属伪影。
CTA是评价小儿动脉系统的有效影像学方法。在儿童中，CTA的常见临床指征是评估先天性主动脉缩窄、大动脉炎和皮质发育不良综合征（非炎性大动脉炎）。双能量CT最吸引人的应用之一是CTA中的自动骨去除软件，它根据碘和钙原子序数的不同将碘从骨中分离出来。在得到的图像中，碘化血管是仅存的致密材料，从而改善了血管系统的评估。与基于阈值衰减的单能技术相比，双能量CT在骨分割方面具有显著减少误差的优势。在双能量和单能CT血管造影的对比研究中，双能量和单能CT图像的分割误差分别为1.5%和12.4%。后处理时间等于或小于单能CT。
8岁颅咽管瘤患者，90/Sn150kV扫描，双能量直接去骨后观察血管情况。
与为同一患者，混合图像显示鞍上和鞍内有钙化和边缘强化的混杂密度肿块。肿块向下延伸，包绕了左侧ICA的C1段。由此产生的严重狭窄在cVRT图像中更清晰可见。硬斑块图和轴位平扫图像显示肿瘤相关的钙化。硬斑块图像中钙化是红色编码，增强的血管显示为蓝色。
双能量CT血管造影是一项广泛应用于评价肺血管系统的检查。儿童肺CT血管造影的临床指征包括肺栓塞、肺动脉闭锁、肺动脉高压和动静脉畸形的血管解剖和实质形态评估。尽管传统的CT血管造影提供了解剖学信息，但它并不能提供肺灌注的评估。双能量CT可以同时评估肺血管和肺实质，而无需在一次采集中进行额外的辐射。灌注后的血容量图像显示了碘在肺实质中的分布，从而可以可视化和量化灌注缺损。肺血管碘图反映了碘在血管系统中的分布，旨在区分非增强血管和增强血管。例如，一个供应商的颜色编码正常肺灌注亮橙色和高碘含量的肺血管为蓝色。
正常的肺血流量通常是均匀的，但是在肺实质部分可以注意到重力相关的灌注梯度。灌注缺陷，如与肺栓塞相关的灌注缺陷，表现为碘含量降低或缺乏的区域，而缺乏或缓慢流动的肺血管则被标为红色（4）。在所有技术中，使用高碘浓度和高注射速率的对比剂给药方案可获得最佳图像质量。
在肺栓塞患者中，双能量CT灌注缺损与核素显像和SPECT表现有良好的相关性。这些灌注缺损似乎也反映了栓塞性疾病引起的生理损伤，并与右心室与左心室比率增加相关。多项研究表明，与单能CT血管造影相比，灌注血容量图能提高节段动脉和亚节段动脉腔内小血栓的检出率。在一项对32例肾病综合征患儿的研究中，将120kV图像和血池图像进行对比，9例（28.1%）外周栓塞仅在灌注图像上显示。与闭塞性肺栓塞相关的灌注缺损通常位于周围，呈楔形，节段或叶状分布。非闭塞性肺栓塞有不同的肺灌注量。已发表的成人研究表明，95%的闭塞性栓塞和6%-30%的非闭塞性栓塞存在灌注缺损。尽管双能量CT在显示小节段或亚节段栓塞方面可能具有更高的敏感性，但这一发现的临床意义仍有待确定。
双能量CT允许先天性心脏病的形态学分析和肺灌注的功能评估相结合，因此也可用于与肺动脉缺失或发育不全相关的先天性心脏病的评估。
与传统的CT和肺显像相比，一次检查所获得的解剖和功能信息具有优势。双能量CT在肺动脉高压的诊断中也能为常规CT血管造影增加功能信息。慢性血栓栓塞性肺动脉高压和非栓塞性肺动脉高压的不同双能量CT表现，前者表现为周围性楔形缺损，后者表现为较小的非节段性缺损，导致不均匀的斑点状改变。双能量CT也可用于动静脉畸形的鉴别和栓塞效果的评估。
6个月大的男孩，患有室间隔缺损（VSD）和主动脉缩窄（CoA）。2个月大时进行了主动脉缩窄修复术，计划进行室间隔缺损修补术。4个月后主诉咯血。CT显示右肺静脉根部周围有软组织密度影。怀疑PV狭窄，用双能CT重建肺灌注血容量（PBV）图像。增强CT显示右侧PV狭窄，软组织密度高。肺PBV图像显示整个右肺灌注不足。由于CoA的修复是通过左胸廓切开术进行的，因此右肺门完全没有受损。在最近的两年随访中，病变没有改变，怀疑肉芽肿性组织，纤维化纵隔炎。
G-M Lu, S-Y Wu, B M Yeh,et。computed tomography in pulmonary embolism. Br J Radiol.
83(992): 707-718.。利用材料分解算法，氙气增强双能量CT可以评估通气功能。
重要的是要认识到灌注缺损的非栓塞原因，以免误诊为疾病。这些包括线束硬化、生理性心脏和膈肌运动、双能量CT阈值错误以及肺栓塞以外的实质性和非血管性疾病。线束硬化伪影是由上腔静脉和左头臂静脉的致密造影剂引起的，多见于上叶，呈带状而非楔形。与运动相关的伪影会导致靠近心腔或膈肌的新月形灌注缺陷。
在双源CT系统中，由供应商定义的默认最大CT数（Hunsfield单位）仅包括灌注肺血容量图像中的肺实质。在年龄较大的儿童和成人中，默认最大CT值为-600 HU。在较年轻的儿童中，最大CT值从-300 HU增加到-200 HU，以解释该人群中正常肺密度较高。如果算法设置不适用于此类人群，则可能会出现人为灌注缺损。
人工灌注缺损可能是由于肺实质异常，如肺实变、出血、肺不张和肺气肿，以及血管病变，如异常血管供应和血管炎。这些伪影可以通过观察双能量CT图像与解剖CT图像相结合而不是孤立地进行识别。
儿童纵隔肿块包括淋巴瘤、畸胎瘤、神经母细胞瘤和前肠囊肿。纵隔前肠囊肿通常表现为边缘肿块，其近水衰减成分均匀，但不增强。有时，由于囊肿液含有粘液、蛋白质或出血性碎片或钙乳，其衰减可能与软组织的衰减相等；囊肿可能被误认为是实性病变。虚拟平扫和碘特异性图像允许增强和非增强组织之间的区别。非碘增强病变的显示支持复杂囊肿的诊断。
碘特异性图像也可用于确认纤维化区域，如纤维化纵隔炎或治疗后的肿瘤，其显示碘含量相对于邻近血管降低。另一方面，纵隔肿块内碘含量过高，应注意鉴别恶性肿瘤。
在儿科人群中，大多数原发性腹部肿瘤发生在肾脏、肾上腺和肝脏；一般不会造成诊断上的困难。偶发性腹部病变在儿童和成人中并不常见，但在无症状患者中，偶发性腹部病变可以发生，并且通常被认为是良性的。然而，在接受CT检查的肿瘤患者中，小的偶发病灶会引起对转移的关注。双能量CT在评估儿童腹部肿块时尤其有价值，因为在这种情况下，为了尽量减少辐射照射，最好采用单期增强检查，而不是多期成像。单相双能量CT检查可产生碘和虚拟平扫图像，这可能有助于病变特征的描述。它还可以通过消除真正的平扫图像采集来减少辐射照射。
例如，在虚拟平扫图像上的高密度肿块可以代表复杂的囊性病变或实性病变。定性和定量碘图像有助于鉴别。高密度但不含碘的病变表明囊性肿块伴有出血或蛋白质含量，而高密度而含碘的病变有利于确认实性肿块并引起对恶性肿瘤的关注。一个低衰减的病变，显示没有碘含量的虚拟平扫和碘图像有利于确认为简单囊肿。
患有肠道疾病的儿童可接受CT检查以评估急性腹痛、确定疾病范围，或作为评估治疗反应的监视成像的一部分。在儿童中，常见的非缺血性肠病有克罗恩病、溃疡性结肠炎、感染和移植物抗宿主病。感染性和炎症性肠病的诊断标准包括肠壁增厚和伴随碘含量增加的相关充血。
缺血性肠病的病因包括先天性心脏病、肠套叠所致肠梗阻、中肠扭转或嵌顿疝、溶血性尿毒症综合征和坏死性结肠炎。特征性诊断发现是肠段灌注不良，壁碘含量降低或缺失。
在感染性、炎性和缺血性疾病中，使用低keV和碘特异性的图像可以通过最大限度地提高碘对比度和最小化噪声的影响来增强灌注良好或灌注不佳的肠和邻近正常灌注段之间的差异。
评估阑尾炎也可能受益于碘特异性和低千电子伏特（40-70keV）单能图像。在早期单纯性阑尾炎中，双能量CT显示低keV图像上的阑尾壁充血，碘覆盖图像上的跨壁碘含量增加。在非穿孔性坏疽性阑尾炎中，影像学表现为低keV影像的壁强化灶性或弥漫性缺失，以及碘覆盖影像的跨壁缺碘。如果不及时治疗，非穿孔性坏疽性阑尾炎会发展为穿孔，因此双能量CT有可能为这类患者增加临床重要信息。
超声通常是年轻人检测结石的一线检查。对于有侧翼疼痛和怀疑有尿路结石的患者，可以进行平扫CT检查，以确定超声检查怀疑的结石。在儿童中，常见的结石是草酸钙、磷酸钙、鸟粪石、胱氨酸和尿酸。区分尿酸结石和非尿酸结石可能具有重要的临床意义。
尿酸结石在医学上是通过尿液碱化来治疗的，而钙、鸟粪石和半胱氨酸结石如果不能自发通过，则可能需要机械清除（通过体外冲击波碎石术粉碎）或通过输尿管镜碎石术破碎。
单能CT不能确定肾结石的化学成分。双能量CT可用于分析结石中优势物质的X射线衰减曲线或原子序数。展示了一个供应商的软件算法，它将非尿酸结石用蓝色编码，尿酸结石用红色编码。
利用双源CT扫描仪，通过对高能量进行额外的锡过滤，非尿酸结石可进一步分为四种亚型：胱氨酸、鸟粪石、草酸钙和羟基磷灰石结石。当结石直径大于3-5mm时，结石特征的准确性最高。较小结石的特征是有限的，但这种局限性可能没有临床意义，因为这些结石通常可以自发通过。
另一个肾结石的应用是在增强CT上检测尿路结石。虚拟平扫图像有选择地从采集系统中去除碘对比剂，允许检测原本会被遮挡的尿路结石。直径小于3mm的小结石的检出可能与真正的平扫CT扫描相比受到限制。
一些研究表明，碘特异性图像可以通过增加碘的显著性和肿瘤与正常组织对比增强的差异来促进肿瘤分期。定性和定量碘图像有助于评估治疗反应。残留或存活肿瘤的CT表现为碘增强和高碘浓度。成功治疗应改变肿瘤灌注，从而降低病变碘含量。在成人中，碘水平降低是某些类型肝转移瘤患者抗血管生成治疗和肝射频消融反应的预测因子。
双能量CT用于治疗反应评估有良好前景。特别是，双能量CT显示了将治疗纤维化（如淋巴瘤和神经母细胞瘤）与残留肿瘤分离的潜力。例如，显示存活肿瘤中的碘浓度明显高于治疗肿瘤中的碘浓度。这项技术需要验证和标准化，但它是一个令人兴奋的发展，可能允许在肿瘤大小改变之前的功能水平上评估儿童肿瘤的存活能力。
金属植入物会在CT上引起伪影，主要是由于线束硬化和光子缺乏效应，这些效应表现为明亮和黑暗的条纹。这些伪影会降低图像质量，模糊显示邻近结构和病理过程，降低检查的诊断价值。在儿童中，脊柱侧凸脊柱融合和发育性髋关节发育不良的修复是一种临床场景，在这种场景中，金属植入物的存在可能会降低CT图像的质量。在110keV和150keV之间的虚拟单能图像可以通过优先移除导致线束硬化的低能光子来显著减少金属伪影并提高图像质量。在最近对椎体模型的研究中，在评估金属植入物时，虚拟单能图像优于其他金属伪影减少算法。高keV图像也能减少胸部CT锁骨下静脉、腋静脉或上腔静脉注射造影剂的束硬化伪影。
双能量骨髓分析可以进行外伤评价，可以更好地鉴别新鲜骨挫伤。在一些针对成人患者的研究发现，DECT对亚急性膝关节损伤骨髓病变的诊断价值中等，骨髓病变体积相关性良好。与MRI相比，双能量CT是显示椎体压缩性骨折骨髓水肿的精确成像技术。
15岁男性，舟状骨骨折未移位，在CT冠状动脉重建术中显示了一条细线，层厚为2 mm（a），在冠状VNCa图像上发现与骨髓水肿一致（2b），颜色用绿色标记（箭头）。注意尺骨、桡骨远端的骨骺线，也用绿色编码（箭头）。冠状位T1加权图像（c）和冠状位液体敏感序列（d）的MRI证实骨髓水肿。
双能量CT可用于辐射水平与单能CT相似或低于单能CT的儿童患者。双能量CT在不同能量下分辨不同原子序数材料的能力，已经产生了新的令人兴奋的应用。大多数临床相关信息来自于材料分解和虚拟单能图像，它们提供了常规单能CT无法获得的组织成分的定性和定量信息。虽然双能量CT在儿童中的应用越来越多，但需要更多的经验来提供疗效数据，希望这项强大的技术能够广泛应用于临床实践中。
消化道出血与腹部急症
消化道出血是医院常见的入院原因，同时也是导致患者发病和死亡的重要原因。虽然内窥镜检查被认为是评估胃肠道出血的标准初始诊断方法，但多期CT检查已成为一种替代性的诊断工具。双能量CT结合后处理技术在评价胃肠道出血方面可能比单能CT具有更多的优势。
Trabzonlu, T.A., Mozaffary, A., Kim, D. et al. Dual-energy CT evaluation of gastrointestinal bleeding. Abdom Radiol, 2019 Nov 14. doi:10.1007/s00261-019-02226-6。多层螺旋CT在消化道出血中的作用。多层螺旋CT扫描是一种使用广泛、快速、无创的成像工具，在评估胃肠道出血时不需要像内镜检查那样的特殊肠道准备。随着MDCT技术的发展，可以获得时间分辨率高、采集时间短的三维数据。较短的采集时间允许在紧急情况下进行多期CT和CTA检查。
除发现活动性出血外，MDCT还可定性和定位潜在原因，并协助内镜、介入或外科治疗。MDCT成像可采用CTA或多期CT小肠造影。
CTA用于评估急诊活动性出血的存在和位置，而多期CT小肠造影结合口服造影剂用于评估门诊患者中的隐性小肠出血。
动物模型实验已经证明，CTA可以检测出血率超过0.3ml/min的活动性胃肠道出血。荟萃分析显示，CT对急性胃肠道出血具有高度的敏感性和特异性，其敏感性为85.2%，特异性为92.1%。MDCT对大出血的诊断敏感性为90.9%，特异性为99%。
如果在CT扫描时没有活动性出血，MDCT可能会漏诊间歇性出血。多期CT小肠造影是通过中性口服对比剂进行的，能够显示潜在的肠道病理学以及活动性出血的来源。
多期CT检查，包括平扫和动脉期，门静脉期检查，通常用于评估急性胃肠道出血。
平扫检查的目的是显示任何预先存在的腔内高衰减材料，如医疗器械，高衰减摄入的食物，外科缝合材料，或残留钡肠，可能被误解为活动性出血。
胃肠道活动性出血的多期CT表现包括在动脉期发现碘对比剂外渗进入肠腔，在门静脉期形态改变。
与常规的单能多期CT相比，双能CT可能具有潜在的优势；它可以评估物质分离数据以及在不同的keV的数据。
在诊断放射学中，X射线束与物质相互作用，利用两个原理形成图像：康普顿散射和光电效应。
在单能CT中，不同成分的元素或物质可能具有相似的衰减值。双能CT的基础是从同一解剖区域的两个不同能量水平生成图像。DECT使用电子的k-edge变化率和光电相互作用的差异进行分析。
由于在不同能量水平下观察到的衰减不同，因此可以区分元素并确定它们的相对比例。例如，虽然碘和钙具有高的CT衰减值（HU），但使用DECT可以区分碘和钙。DECT的数据可以通过不同的技术获得：双源、同源双光束、千伏快速切换和双层检测器技术等。
在临床实践中，DECT与混合数据一起使用，来自低能量和高能量图像的信息被组合以获得与120 kV图像相似的图像。
为了评估胃肠道出血，还采用了其他后处理方法，包括：1）碘图和2）虚拟单能图像。
消化道出血DECT评价的处理方法。利用物质独特的线性衰减系数，可以将碘等特殊物质与其他物质区分开来。还可以对碘含量进行定量评估。组织或病变的碘含量可以用碘图和碘覆盖图的彩色编码图像直观显示。通过减去碘，可以生成虚拟平扫（VNC）图像。
组织或病变内的碘浓度可以定量计算。为了评估碘含量，西门子的DECT算法采用三物质分解算法，其他厂家的单源DECT采用两种物质分解算法。三种物质分解算法能够以HU和mg/ml表示碘浓度，而两种物质分解算法只能以mg/ml表示碘浓度。
用于单能CT的X射线源是一种多色光束，它包含不同能级的光子。在多色光束中，kVp表示最高能级。
使用DECT，可以创建虚拟单能图像，模拟从单色X线源获得的图像。虚拟单能成像（VMI）中的能级用千电子伏特（keV）表示。在较低的keV水平，即更接近于碘的k-edge（33.2keV），碘的对比度增加。碘的可视化改善，组织间的对比度差异增加。在低keV水平下使用VMI可能导致所需的碘造影剂量减少。
然而，随着碘对比度增加，图像噪声也增加了。将迭代重建算法与DECT结合使用可减少在较低能量水平下观察到的图像噪声。据报道，软组织评估的最佳能量水平在60-77keV之间，而小肠评估的最佳对比噪声比（CNR）则在70keV下获得。
通过对虚拟单能成像（VMI+）进行噪声优化重构，与传统的虚拟单能成像相比，可以在较低的能量水平上进一步提高图像质量。与常规VMI图像相比，使用40keV VMI+图像可以提高DECT对急性腹腔出血的诊断性能。
随着高keV水平下VMI组织间的对比度降低。高能量水平的VMI被证明有助于减少金属植入物造成的伪影。高能量水平的VMI可以通过减少束硬化来减少损伤的假性强化。更多关于单能谱图像的临床价值们可以参见：DECT单能谱图的临床应用。
评估胃肠道出血的DECT方案可能因机构而异。DECT血管造影可分为两个期（动脉期和门静脉期），无需口服造影剂。应该用DECT扫描哪期，目前还没有一致的意见，许多放射科医生认为，在动脉期或在动脉和静脉期进行DECT对胃肠道出血的评估是有价值的。
使用中性口服对比剂可以更好地评估肠道，这有助于更好地对比肠腔和肠壁。然而，在急性胃肠道出血的DECT中，它可能会稀释渗出的对比剂并阻碍活动性出血的显示，因此应该避免口服中性对比剂。
由于饮用中性对比剂需要等待一段时间，它也可能推迟CT扫描的开始时间。
口服中性对比剂后45-60分钟可采集多期DECT小肠造影。图像采集时间也因机构而异。通常包括动脉期和门静脉期图像。
使用DECT协议，可以不采集真实的平扫图像，而使用虚拟平扫代替。CT采集后，由技术人员在扫描仪控制台和工作站上进行后处理，生成虚拟平扫图像、碘图和虚拟单能图像。
结合新版本的syngo.via工作站和最新版本的CT扫描仪可以重建并自动将这些处理过的图像传输到PACS，从而大大缩短了阅片时间。
口服造影剂中性口服造影剂 1350ml，扫描前45分钟。静脉注射碘对比剂 370mg/ml。生理盐水用量和速率 50ml，5.0ml/s。动脉期 DECT（100/Sn140kV或100/Sn150kV）。平扫 轴位，层厚1mm，层间距1mm。动脉期 轴位，层厚1mm，层间距1mm。冠状位和矢状位，层厚2mm，层间距2mm。冠状位薄层MIP，层厚4mm，层间距2mm。轴位VNC、40keV VMI图像和碘覆盖图像。静脉期 轴位、冠状位和矢状位、层厚2mm，层间距2mm。在单能CT上，通过碘图、碘覆盖图像和虚拟平扫图像分析，可以检测到活动性胃肠道出血。
在单期增强CT扫描中，在肠腔内观察到的高密度影像可归因于活动性出血或其他原因，如肠内容物或手术材料。需要一个额外的平扫图像来评估可能的胃肠道出血。
在双能CT中，碘图或碘覆盖图上显示高密度范围内的碘，在虚拟平扫图像上消失，表明为活动性胃肠道出血。使用DECT，可以消除对真实平扫图像的需要。
文献中没有比较单能三期CT和双相DECT治疗胃肠道出血的放射剂量的报道。然而，有报道称，在腹部成像中，双能量是可行的，不增加辐射剂量，也不会改变图像质量。取消平扫期将减少所需的CT采集期相数和辐射剂量。
VMI低keV水平图像和碘图可以提高CT检测活动性出血的诊断性能，因为它们可以加强碘的可视化（2）。
70岁男性，腹部疼痛和下消化道出血。轴向位动脉期DECT图像显示穿孔性憩室炎和在碘覆盖图像（A）和90 keV虚拟单能图像（B）上的活跃出血部位的突出血管。使用VNC图像，可以消除对真实平扫图像的需要，这将导致辐射剂量的显著减少。肠系膜下动脉造影证实直肠上动脉外渗。
92岁女性，出现血红蛋白下降和吐血。轴位动脉期CT图像（A）显示为可疑出血（箭头）。碘图可见高密度（B），在VNC图像（C）上消失。VNC图像还显示了胃腔（透明箭头）内的高密度物质，这些物质可能代表出血。在40 keV（D）时，VMI能更好地观察到对比剂外渗，而在70 keV（E）和100 keV（F）时则不明显。
在动物模型中，与常规CT相比，碘图的使用提高了诊断准确性和确定外渗碘对比剂的诊断可信度。这对于小肠出血的评估可能更为重要，因为内镜评估是有限的。
68岁女性，出现褐红色大便，血红蛋白下降，活动性胃肠道出血。动脉期混合CT图像相当于120kV图像（A），显示空肠内有活动性对比剂外渗（箭头）。用碘图（B）和40keV（C）图像改善了活动性出血的可视化，用虚拟平扫图像（D）无高密度影。无需真实平扫图像即可检测活动性出血。
如果在虚拟120 kV图像中观察到的肠腔内的高密度在碘图上没有显示碘含量，在虚拟平扫图像上也没有消失，则认为不是活动性出血，并且与放射性高密度摄入的碎片一致。
Sun等人报道了在多期CT研究中，用虚拟平扫图像代替真实平扫图像检测活动性胃肠道出血，可使双能CT的辐射剂量减少30%。他们报告用DECT的VNC图像和碘图敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值和准确性分别为94.3%、95.8%、98.8%、82.1%和94.6%，DECT的诊断性能与三期CTA相比无统计学差异。
当不存在活动性出血时，利用VMI和碘图，DECT可能比单能CT有助于确定出血的潜在原因。
58岁患者，疑似下消化道出血。轴位动脉期混合CT图像（A）显示小肠袢可疑的高密度灶（箭头）。高密度灶在轴位虚拟平扫图像（B）上显示，并且在轴位碘覆盖图像（C）上不显示碘摄取。这些发现证实了高密度代表摄入的物质，并不代表碘外渗。
上消化道出血的主要原因包括消化性溃疡或糜烂、血管病变、Mallory-Weiss撕裂和肿瘤。消化性溃疡和胃糜烂性溃疡和糜烂是上消化道出血的主要原因，占50%以上，内镜仍是首选诊断工具。然而，用内窥镜评估十二指肠远端可能很困难。DECT结合碘图和VMI可以通过加强肠壁增强的改变来改善炎症的评估。
上消化道出血的血管原因包括动静脉畸形、静脉曲张损伤和假性动脉瘤。与单能CT相比，低keV水平的VMI和碘图可以增加血管结构的显著性，改善上消化道血管病变的显示。
75岁男性，有胃腺癌病史，出现黑便和呕血。轴位CT图像（A）显示胃腔内的高衰减物质，可能代表血肿（管腔内的平均衰减为67 HU）。轴位动脉期混合图像（B）、碘图（C）和40keV VMI（D）显示胃窦后壁点状增强（箭头）。静脉期未见造影剂。假性动脉瘤在碘图和40keV VMI下有较好的表现。胃腔内未见对比剂外渗。在VMI和碘图上血管结构的显著性增加是双能量扫描的一个主要优点。
肿瘤是上消化道出血的重要原因之一。大约5%的急性上消化道出血是由肿瘤引起的。胃癌是肿瘤性上消化道出血最常见的部位。
下消化道出血的主要原因包括憩室疾病、血管病变、肿瘤、炎症和缺血性疾病。
憩室病是下消化道出血的最常见原因，占成人下消化道出血的30-65%。这在老年患者中尤其常见，而且通常是自限性的。使用DECT可以在不需要结肠镜和肠道准备的情况下检测憩室病继发出血。
下消化道出血的血管原因包括血管发育不良、动静脉畸形、痔疮和假性动脉瘤。血管发育不良是下消化道出血的常见原因，尤其是在老年患者中，约占60岁以上患者的40%。与憩室出血相比，继发于血管发育不良的出血更容易再出血。与单能CT相比，低keV水平的VMI和碘图可以增加血管结构的显著性，改善腹部血管病变的描绘。已经证明，50keV的单能图像更有利于显示肠系膜上动脉远端分支，具有更好的图像质量。
85岁女性，便血。轴位动脉期碘覆盖图像（A）显示活跃的对比剂外渗，虚拟平扫图像（B）中消失，可确诊为活动性胃肠道出血。请注意，使用虚拟平扫图像可以消除对真正平扫图像的需要。冠状位混合CT图像（C）显示邻近外渗的小血管。冠状位碘覆盖图像（D）和冠状位50keV-VMI（E）显示血管更为明显。怀疑出血性血管发育不良并经肠系膜血管造影证实。病人经介入栓塞治疗。
2-15%的急性下消化道出血是由结直肠肿瘤引起的。胃肠道肿瘤的CT检查可能是一个挑战，因为缺乏肠扩张或存在肠内容物。应用DECT可提高对胃肠道肿瘤过程的评价。利用碘图和VMI，显示肿瘤内碘摄取可以增加CT的诊断可信度。
58岁女性，怀疑消化道出血。轴位动脉期（A）和门静脉期（B）图像。盲肠可见息肉样病变的局灶性结节强化（箭头）。注意，碘覆盖图像（C）和低keV能量水平（40keV）（D）下的虚拟单能图像改善了病变的检测效果。如果没有虚拟的单能图像和碘覆盖图像，这种病变可能被误认为是粪便，在常规的MDCT扫描中可能会漏诊。
75岁男性，下消化道出血。虽然未见活动性出血，但动脉期碘覆盖图像显示3.7cm的肿块，在冠状位（A）和轴位（B）和冠状位混合图像（C）（箭头）上显示良好。肿瘤内碘浓度为2.4mg/ml，正常结肠壁碘浓度为0.5mg/ml。
据报道，缺血性结肠炎是5-20%的下消化道出血的原因。在DECT中，用低keV水平的VMI或碘图显示缺血肠段碘含量相对降低，可以增加CT对肠缺血的诊断信心。碘的定量评估可能显示缺血肠段内的灌注减少。在动物模型中，与120kV的常规CT图像相比，51keV的VMI有助于肠缺血的显示。
71岁男性，有乙状结肠切除史，便血。在轴位（A）和冠状位（B）动脉期混合CT图像上可见弥漫性壁增厚伴周围脂肪绞窄，累及远端降结肠（白色箭头）。矢状位碘覆盖图（C）和40keV VMI（D）显示肠系膜下动脉闭塞（透明箭头）。碘覆盖图像的碘定量分析在增厚的肠袢中显示出低碘含量。增厚肠袢内的碘浓度为0.1 mg/ml，与相邻的正常肠袢（0.8 mg/ml）相比，碘浓度相对降低。结肠镜检查显示有中度至重度血管改变、充血、红斑、易碎性和浅溃疡，怀疑为缺血性结肠炎。
炎症性肠病和感染性结肠炎是较不常见的下消化道出血原因，分别占3-5%和2-5%。DECT结合碘图和VMI可以通过加强肠壁增强的改变来改善对肠壁增厚的评估。除了肠壁增厚的评估外，DECT可能有助于证明克罗恩病患者肠系膜或结肠周围脂肪或肠系膜的炎症和变化。结果表明，在评价活动性克罗恩病时，常规120kV图像加40keV VMI图像可以提高CT的诊断性能。已经证明，用DECT进行碘定量可能有助于区分活动性克罗恩病和正常肠循环。
虽然双能CT对胃肠道出血的诊断有许多优点，但也有其局限性。
在较低的能量水平下，线束硬化伪影和光子饥饿增加。在肥胖患者或金属植入物患者中，由于低能量光子的穿透不足，图像质量可能会下降。许多机构使用身体尺寸（体重、BMI或侧位宽度）来利用DECT，从而克服这一限制。在文献中，体重和宽度的截止值分别为260-280磅和38、42和46cm；对于这些截止值还没有达成共识。通过应用迭代重建算法和增加机架旋转时间，可以降低图像噪声。当使用DECT时，添加迭代金属伪影抑制软件也有助于减少束硬化伪影。
利用双源DECT扫描仪，高能量水平的X射线束源覆盖视野较小。这个问题可以通过患者的正确定位来解决。
尽管已经证明VNC的平均衰减与真实平扫图像的平均衰减相似，但之前已经报道了两者有约5-20HU的差异。在用VNC图像解释腹部器官时，应该考虑到这种差异。用于评估增强的碘浓度阈值介于0.5到2 mg/ml之间，这可能是由于成像阶段、扫描仪类型和图像处理算法等原因。在定量评估肠道质量或缺血时，碘摄取阈值应根据所用扫描仪的类型进行调整。改进的材料分解算法可能有助于解决这一限制。从先前的CT研究中口服碘可能会模拟活动性出血。应用后处理技术创建虚拟单能谱图像、虚拟平扫图像和碘图之前需要技术人员或放射科医生的额外工作，但在新版本的CT扫描仪中已经自动化。这些图像现在可以自动发送到PACS，大大改善了图像解释的工作流程。
与常规CT相比，DECT结合后处理技术在评估胃肠道出血方面具有许多优势。通过使用虚拟平扫图像，可以消除对真实平扫图像的需求，从而显著降低辐射剂量。碘图和虚拟单能图像的应用可提高胃肠道出血的诊断可信度。
本章参考了：Trabzonlu, T.A., Mozaffary, A., Kim, D. et al. Dual-energy CT evaluation of gastrointestinal bleeding. Abdom Radiol, 2019 Nov 14. doi:10.1007/s00261-019-02226-6
单能谱、碘图与肾结石
双能量成像是CT技术迅速发展的代表，越来越多的CT设备可以进行双能量检查。DECT的应用之一就是可以生成单能谱图像，根据设备不同可以重建不同范围的单能谱图，比如使用西门子的CT可以重建40-190keV的单能谱图。
一般情况下，降低能量可以使碘的CT值更高，图像对比更好，而高能量图像可以减少硬化线束伪影，对于降低金属和高密度结构的伪影有帮助。
Radiology近期发表了一篇关于单能谱图临床应用的综述，结合文章，我们一聊单能谱图的临床应用。
研究发现，相对于传统CT图像，使用40-60keV重建的头颈血管单能谱图可以提供优越的主观和客观图像质量。阅片者更喜欢40keV的单能谱图像来评估颈动脉狭窄；然而，狭窄检测的诊断性能与线性混合图像相似。
76岁男性患者。65keV（b）和40keV（c）单能谱图相对于虚拟120kV（a），大脑中动脉血管显示更清晰。
与传统CT图像相比，80-100keV的钙化灶大小更准确。单能谱图对颅底附近动脉和颈动脉小分支的评价尤其有用。40keV的静脉期单能谱图可以改善对动脉粥样硬化性颈动脉狭窄的评估，图像质量与动脉期线性混合的CT图像相当。
甲苯胺蓝/品红染色切片和不同管电压（140、120、100、80 kV）以及单能谱图像（40、60、80、100、120和140 keV）的相同位置的图像。CT和组织学的放大倍数不同。
有研究认为冠状动脉成像的最佳能量水平是70keV。当使用半自动软件量化时，40keV单能谱图可能导致冠状动脉斑块体积的高估。
71岁男性的线性融合图像（a）和噪声优化虚拟单能谱图像（b）显示左前降支（LAD）近段部分钙化斑块（窗位：250HU；窗宽：600HU）。不同光子能量水平下材料（即碘、钙化斑块和非钙化斑块）的独特能量依赖性衰减可用于改善冠状动脉斑块特征显示。
低keV单能谱图像提高了心肌纤维化的延迟增强CT表现。动物研究发现，相对于传统CT图像和双能量碘图，40 keV单能谱图像的梗死心肌与健康心肌的对比噪声比有所改善。以MRI为参考标准，80keV单能谱图像对延迟增强有较高的敏感性和特异性。随后的研究表明，以MRI为金标准，使用70keV单能谱图像相对于线性融合重建，更高的图像质量转化为对心肌延迟强化检测和模式分类的诊断准确性的提高。
心脏MR成像与（a）常规CT（b）和60，（c）70，（d）80keV 单能谱图像在两名观察者心肌延迟强化定量中的一致性。在每个图上，实心中间线表示总体偏差，虚线表示两种方法之间95%的一致性区间。
肺动脉CTA单能谱图的最佳能量水平为70keV和40keV。由于扫描方案不合适或造影剂的短暂中断导致的血管CT值降低，单能谱图的优势会显示出来。在后一种情况下，40 keV下的单能谱重建可以挽救低对比度的检查，相对于线性融合的图像，40keV的单能谱图像可以提供诊断级别的对比度图像，结合碘图检测节段性肺栓塞的诊断准确性可以提高。将常规的静脉-胸部双能CT扫描转化为一种“虚拟”肺动脉造影研究，在40-55keV之间进行单能谱成像，可以偶然发现存在肺栓塞的病例。改善血栓或栓塞血管闭塞的可视化可以看作是低keV单能谱图像在血管双能CT中最重要的应用之一。
使用虚拟单能谱图像挽救对比衰减差的检查，并减少使用对比剂的体积。a、c和e是线性融合图像（所有病例的混合比为0.6=60%低kV和40%高kV数据融合），b、d和f是3例患者的相应单能谱图像。（a，b）74岁严重肾功能损害患者的CT冠状动脉造影检查，对比剂用量减少（30ml，300mgI/ml）。线性融合图像（a）上的血管CT值很低，而用40keV（b）单能谱图像显示血管CT值增加，可用于诊断。（c，d）38岁疑似肺栓塞患者。在线性融合重建（c）中，由于注射对比剂的中断，肺动脉中碘的衰减很低；排除周围栓塞是不可能的（左主肺动脉的CT值=119 HU）。40keV（d）单能谱图像在中央动脉和节段动脉中提供诊断CT值（左肺动脉衰减=304HU）。肺栓塞可以可靠地排除，诊断信心更高。e，f为71岁肾功能衰竭患者，注射40ml对比剂（300mgI/ml）后获得CT图像。由于静脉状况不佳，只能建立一个小的静脉通路，流速为2ml/s。病人有一个已知的慢性主动脉夹层，并出现急性腹痛。线性融合图像（e）像对比度差，不能诊断，但40 keV（f）单能谱图像显示肠系膜上动脉（箭头）CT值满足诊断，肠系膜缺血可以排除。用第三代双源CT SOMATOM Force进行单能谱成像。
与传统的虚拟单能谱算法和线性融合重建相比，60keV或更低keV单能谱图像提供了更好的对比度噪声比和图像质量。40keV的图像对评估胸主动脉和腹主动脉的小动脉分支特别有用。与线性融合重建相比，40keV的单能谱成像可提高急性动脉出血和内膜渗漏的诊断准确性。与传统CT扫描相比，单能谱图像上主动脉CT值测量的患者间的一致性得到了改善，因为CT值受患者大小的影响较小。与线性融合图像相比，经导管主动脉瓣置换术前的CT血管造影显示40 keV 单能谱图像具有更好的对比度和图像质量。
与线性融合图像相比，40 keV单能谱图像能有效地提高下肢CT血管造影诊断严重狭窄的准确率。
虚拟单能谱图像改善活动性出血的评估。65岁女性，右侧骨盆组织活检后，下腹部疼痛和血红蛋白水平急性下降。（a，b）线性融合动脉ct图像显示广泛血肿。潜在的活动性碘外渗很难评估，因为怀疑出血的区域与具有高密度区的血肿相比有相似的衰减（潜在的外渗与高密度血肿，分别为73.4HU与67.3HU）。（c，d）当在40 keV单能谱图像上测量时，这种对比度差异显著增加（分别为124.4HU和67.4HU）。对活动性出血有更高的主观显著性（C箭头）。
与线性混合图像相比，40keV的单能谱CT扫描肝硬化患者可以提供更大的对比度，有助于肝静脉的评估。
在评估肺血栓栓塞的来源时，CT静脉造影研究可在50keV时通过单能谱成像诊断深静脉血栓形成。与线性融合图像相比，碘图和40 keV单能谱图像在检测和鉴别静脉血栓形成和碘通量伪影方面提供了更高的诊断置信度和准确性。
左髂总静脉和右股静脉的超声（a）和静脉期CT图像的曲面重建（b）显示左髂总静脉血栓形成，衰减不均匀，但右股静脉无明显血栓形成。碘图（c）和40 keV（d）单能谱重建清楚地显示了右股静脉的血栓形成，这可以用（彩色编码）超声作为参考标准来证实。
以往的研究表明，40-70keV的虚拟单能谱成像对鳞状细胞癌的图像质量和轮廓显示优于线性融合图像。有人建议65 keV单能谱图像提供最佳的整体图像质量，40 keV单能谱图像提供最佳的肿瘤显示。95 keV或更高的单能谱成像被认为能够区分鳞状细胞癌和非骨化的甲状腺软骨。然而，这一区别仍然是迄今为止临床实践中的一个重大挑战。
67岁右下颌骨软组织鳞状细胞癌患者。40keV的图像序列（b）显示，与其他序列相比，该肿瘤具有明显的碘强化明显。尽管CNR较低，但55keV（c）的图像显示了足够的病变轮廓，显示了不均匀组织和对比增强的最详细信息。线性混合m_0.3图像（a）和70keV重建（d）显示相似的病变衰减，低于40keV和55keV重建。（窗位：100HU。对于胸部肿瘤CT应用，研究表明，与线性融合图像相比，55-70keV的肺癌主观图像质量有所提高。
63岁女性患者，原发性小细胞肺癌，右肺门及前纵隔广泛纵隔浸润。中心坏死肿瘤包绕胸主动脉、右上肺动脉和支气管。40keV（b）虚拟单能谱成像重建显示出最高的病灶衰减，但也显著增加了图像噪声。与标准m_0.3序列（a）相比，60 keV（c）重建显示上腔静脉病变，因邻近血管的衰减增加，有助于描述严重闭塞的上腔静脉（箭头）。80 keV（d）和100 keV（e）虚拟单能谱重建显示碘和肿瘤衰减降低。（本章使用的是第一代虚拟单能谱技术，使用mono+时，低keV重建的噪声会显著降低）。一些体模和活体研究报告称，低keV单能谱扫描比线性融合重建和传统CT扫描更能显示肝脏病变的明显程度。与线性融合图像相比，40 keV的单能谱成像可提高血管性肝脏病变的诊断准确性。
不同的最佳能量设置取决于身型，以优化显示血管性肝损伤。由于在低keV水平下噪声的增加，在大体型患者中单能谱成像可能存在局限性，从而阻碍了肥胖患者单能谱成像的对比增强潜力。在40 keV的体模实验和40-70 keV的活体研究中，与线性融合图像相比，低密度肝脏病变的最佳可视化已被报道。40keV单能谱成像在检测低血管性肝损伤方面具有较高的敏感性。
利用虚拟单能谱图像改善肝脏病变的检测和分界。单能谱成像中碘衰减的显著增加有助于观察血管性和低衰减性肝脏病变。a、c和e是线性融合重建，b、d和f是40 keV单能谱图像。（a-d）62岁男性患者，图像显示多发血管性肝损伤与肝细胞癌一致，随后经组织病理学检查证实。注意，只有在单能谱图像上才能检测到多个小区域的强化（B箭头）。在冠状重建（D箭头）上也可以看到显示的提升。（e，f）55岁女性患者，结直肠癌和多发低密度灶，影像学表现与肝转移相符。根据超声检查结果，患者最初被认为可以接受左半肝切除术。然而，在40keV单能谱图像重建明确地显示了双侧转移性受累，促使倾向于姑息性肿瘤治疗。在40keV单能谱图像上，肝脏病变的分界得到了改善。
在胰腺癌患者中，55 keV单能谱图像与线性融合重建相比改善了肿瘤和血管浸润的可视化；然而，70 keV图像总体主观图像质量最佳。
对于肾细胞癌患者，与线性融合重建相比，在NP（nephrogenic phase）期60keV和CMP（corticomedullary phase）50keV时，图像质量有所改善；对于高对比度单能谱图像的常规重建，50keV水平似乎是keV设置的最佳总体折衷选择。其他研究旨在确定区分血管性和非血管性肾损害的最佳阈值；推荐的能量水平为40-60keV。在体模和体外研究中，在70-80keV单能谱图像已被证明降低了囊性肾损害的假增强限制，这可能导致错误的CT值测量。
使用虚拟单能谱图像改善对比度和图像质量。61岁的主动脉夹层患者进行了CT扫描，以评估潜在的胃肠道恶性肿瘤。（a）静脉期线性融合CT图像显示左肾下部有一个低衰减、密度不均匀病变。（b）50keV单能谱图像能够更好地显示病变（箭头）。手术切除后证实为肾细胞癌。（c）使用相同窗口设置获得的40 keV图像能够进一步改善病变描绘（箭头）。（d）对窗值设置进行轻微调整后获得的40keV图像提供与50keV图像（b）相当的图像质量，并提供与线性融合重建（a）更高的图像质量。
初步证据表明，190keV的单能谱成像在外伤性头部CT中是有用的。190keV的单能谱成像在外伤性颅内出血的诊断和强化硬膜下积液与真正硬膜下血肿的鉴别诊断中比线性融合图像更准确。尽管有希望，这个应用程序可能需要在单能谱成像方面的丰富经验。需要进一步验证。在非断层CT脑实质的评估中，与传统CT相比，65-75keV的单能谱成像显示了图像质量的改善。
55岁男性，左侧额部，右侧枕部急性硬膜下血肿，增强扫描后6小时复查，左侧硬膜下高密度。随访120kV（a）和碘图（b）分别显示高密度和对比剂染色的硬膜下血肿（箭头）。虚拟单能谱（190keV）（c）和虚拟平扫（d）图像显示与枕叶和左颞叶血肿（箭头）相对应的高衰减和与左额叶血肿增强成分（弯箭）相对应的低衰减。
研究发现，与线性融合图像相比，40keV单能谱显像在评价克罗恩病炎症性肠病变方面具有更高的诊断价值。同样，在小肠梗阻患者中，与线性融合图像相比，70 keV单能谱图像的肠壁增强诊断可信度增加。通过使用低keV单能谱成像，异常强化组织的衰减比非增强结构的衰减更大。与线性融合重建相比，40 keV单能谱图像与碘图相结合可增加急性肠缺血的显著性。
使用虚拟单能谱图像改善高灌注肠道的显示效果。39岁女性急性腹痛患者，（a）线性融合和（b）40 keV单能谱图像。在单能谱图像（b箭头）上，炎症回肠远端段的壁增厚和碘摄取增加比在线性融合图像上更为明显。
除了挽救强化很差的检查之外，低keV单能谱成像中碘衰减的显著增加可以被利用来预先减少对比剂的剂量。建议在对比剂给药过程中，使用更大体积的生理盐水和减少碘对比剂剂量的注射方案，以保持流体力学的一致性。
通过使用单能谱技术，减少50%对比剂用量，在50-60keV重建时，可以获得和标准碘对比剂用量相当的强化显示效果。
研究表明，与传统CT成像相比，在40-60keV下使用单能谱重建可以将腹部CTA的碘负荷减少50%，同时提供等效或更好的对比度噪声比以及更好的主观血管对比度。对于CT主动脉造影，使用50keV单能谱图像与标准传统CT成像（15与50g碘）相比，碘剂量减少了70%，而对定量图像质量没有不利影响，但主观血管衰减评分稍低。
76岁男性患者，2.5 mm冠状位主动脉图像（a）21g碘50 keV重建，（主动脉CT值，494HU；噪声，18 HU），（b）21g碘77 keV重建（主动脉CT值，260 HU；噪声，14HU）（c）先前用42g碘以120kV重建（主动脉CT值，379HU；噪声，14HU）。
在一项低浓度造影剂（170mgI/ml）的胸部CTA单能谱成像研究中，作者发现60 keV时的图像质量与高浓度造影剂的传统单能CT相似。对于CT肺血管造影，一项前瞻性随机研究表明，与传统单能CT相比，50 keV的虚单能谱成像可使碘的使用量减少50%，同时提高对比噪声比。另一项研究发现急性或慢性肾功能衰竭患者的CT肺动脉造影对比剂体积显著减少（减少84%）；对比噪声比与传统单能CT相当。
73岁女性患者，周围性肺栓塞（白色箭头）。低对比度双能CTPA肺动脉主干的轴位图像：在40keV（b）、50keV（c）、60keV（d）、70keV（e）、80keVv（f）、90keV（g）和100keV（h）单能谱图像和混合0.8加权融合图像（a）。
43岁男性患者，体重56kg，使用50ml对比剂完成的下肢血管检查，分别使用50-75keV重建，当使用65keV重建时，可以获得最佳的对比噪声比和信噪比。
AbdulrahmanAlmutairi, Zhonghua Sun,AbduljaleelPoovathumkadavi, etal. Dual Energy CT Angiography of Peripheral Arterial Disease: Feasibility ofUsing Lower Contrast Medium Volume. PLoS One. 2015;10(9): e0139275.。建议初始重建采用120keV虚拟单能谱成像，以便于减少伪影。然而，通过单能谱成像减少金属伪影的效果可能因材料而异。其他keV水平可能更合适，这取决于具体情况。
体模研究结果表明，130keV单能谱图像可能是冠状动脉CT血管造影中检测支架内再狭窄的最佳方法。据报道，使用有创导管血管造影作为参考标准，在140keV的单能谱成像为测量支架内管腔直径提供了比传统单能CT研究更高的准确性。支架评估的最佳能量水平可能取决于使用的算法和检查的身体部位。在一项体模研究中，单能谱成像的伪影减少也体现在神经CT中，与线性融合图像相比，120keV时弹簧圈或金属夹造成的伪影减少。
根据不同直径支架在不同keV下的管腔可视性、噪声和对比噪声比（CNR）显示，与直径为2.25 mm和3.0 mm的支架的单能量图像相比，在高级和标准单能量图像（Mono+和Mono）中，支架直径显著增加以及在Mono+图像中更高的CNR和略低的噪声水平。
与传统单能CT和线性融合图像相比，在假牙患者中，大于100keV的单能谱成像可以减少伪影。在脊柱后路融合术后患者中，和传统CT检查相比，在110 keV以上水平的单能谱图像可以减少患者的金属伪影。在骨盆中，与传统单能CT和线性融合图像相比，130keV或更高的单能谱图像对人工髋关节患者或骨折金属植入物患者伪影减少的益处已经得到证实。
越来越多的证据表明，作为单能谱成像的补充或替代，专用金属伪影减少算法是有用的。对于髋关节植入患者的骨盆CT，评估骨首选200 keV的单能谱图像，而分析软组织则专用的金属伪影减少算法更为优越。在深部脑刺激电极产生伪影的患者中，金属伪影减少算法被发现比单能谱成像更有效。结合金属伪影减少软件和高keV单能谱成像可以最大程度减少脊柱矫形植入物患者金属伪影。
使用单能谱图像减少金属伪影。高keV的单能谱成像有效地减少了线束硬化伪影。a和c是线性融合图像，b和d是190 keV单能谱图像。（a，b）38岁男性颈椎病患者。单能谱图像有助于评估与螺钉相邻的螺钉-骨界面，无松动迹象（b箭头）。（c，d）82岁男性双侧人工髋关节置换术后，疑似右侧感染。广泛的线束硬化伪影使骨盆软组织的评估几乎不可能。190keV的单能谱图像能够评估邻近的骨和软组织以及膀胱后壁（d*）。右侧股骨假体轴明显松动（D箭头）。
从双能量CT数据中提取的虚拟单能谱图像临床效果稳健，通常可以作为辅助重建应用。在较低的keV水平下碘衰减明显增加是单能谱图像最重要的优点，并提供了更明显的血管和肿瘤异常，这有可能提高诊断的准确性。
keV单能谱图像时衰减的增加可用于挽救对比度差的CT检查，在“虚拟”CT血管造影研究中提供静脉相位采集，或预期减少对比剂用量。
基于大量的文献和自动计算这些数据集的能力，单能谱成像可以有效地集成到常规的临床CT工作流程中进行图像重建和解释。
封面：腹部增强静脉期扫描，左侧为40keV重建，右侧为70keV重建。
将需要处理的双能量数据调入CT Dual Energy，系统会根据扫描方案自动选择需要处理的内容，并完成自动预处理。
二维图像的右上角工具栏可以找到 肾结石标记 选项。
界面上会显示肾结石的一些参数，如高低能量下的CT值，比率，结石的体积，直径以及评估的精度。精度分为高，中，低，精度越高，结果越可靠。
同时在VRT图像上也可以看到结石的位置及参数。在右下角的图像上可以看到结石总的体积以及每个结石在坐标系上的位置。
在这个坐标系中可以看到典型的尿酸盐结石，胱氨酸，草酸盐以及羟磷灰石的位置。
VRT图像上也可以看到结石的位置及参数。在右下角的图像上可以看到结石总的体积以及每个结石在坐标系上的位置。
在轴位图像的右上角菜单上使用双能量ROI在结石上绘制感兴趣区，可以获得更多关于结石的信息。
在屏幕左上角的扩展文本信息工具激活后，可以获得更多信息，如双能指数和有效原子序数等。
不同成分肾结石化学式，120kV时的CT值以及有效原子序数。
比较小的结石如果需要评估时，可以将最小值适当降低或调整分辨率，那些低密度的小结石也会加上伪彩，从而可以评估结石的成分。
在分辨率字段中输入分辨率数值，重新运算后可以调整平滑过滤器的范围（采用像素大小的单位）。较高的分辨率意味着分析中使用的像素较少，生成的图像更清晰，但噪声也升高；较低的分辨率则使用的像素较多，生成的图像更平滑，但细节显示受到影响。
将肾结石处理参数中的最小值适当降低（屏幕左侧中部），那些低密度的小结石也会加上伪彩，从而可以评估结石的成分。
通常情况下，使用CT双能量进行肾结石评估时，不需要更改参数。
肾和输尿管结石是一种最常见、阵痛最频繁的尿路疾病。统计发现，11%的男性和7% 的女性在一生中会罹患泌尿系结石，在美国每年有100 万以上的患者由于泌尿系结石在急诊室接受治疗。DECT图像可以显示尿酸结石和非尿酸结石（钙结石）之间的差异。研究表明，可利用DECT来识别尿路结石的化学成分，这些附加信息在诊断和治疗中非常有用。
肾结石双能量检查采用球管电压不同的两个X线球管进行成像，或者使用两次螺旋扫描获得高低能量的数据，或者使用黄金能谱获得高低能量的数据，以显示结石的化学差异。这种方法的基础是将物质分析为组织、尿酸盐和草酸盐（钙结石）。应避免使用增强扫描，特别是对小结石。在为检测是否存在尿路结石而对腹部和盆腔进行的平扫单能CT扫描之外，还可对结石进行短范围双能量采集。
为了优化双能量检查，需要理解影响图像质量的因素并了解如何调节参数以获得最佳的结果，这非常重要。下表概述了按肾结石成分及原因定义的肾结石主要类型：
钙结石或者长而尖，或者大而平滑，成分主要是草酸钙或磷酸钙以及很少量的羟磷灰石。钙结石常见于过量服用维生素D或者甲状旁腺功能亢进的男性。罹患癌症、结节病或某些肾病等疾病的病人也容易产生钙结石。
当尿液中含有过量的氨时就会产生鸟粪石，并会在泌尿系统感染后形成。必须在去除结石时对这类感染进行治疗。
尿酸结石光滑、偏软，一般呈褐色。通过鱼类、豆类和肉膏等食物摄入大量嘌呤就会产生过量的尿酸。痛风等疾病以及化疗等癌症治疗方法也会增加产生尿酸结石的风险。
胱氨酸结石呈黄色和水晶状。这种结石比较罕见，当代谢不畅导致肾无法重新吸收多种化合物时就会产生这种结石。这样会导致尿液中产生过多的胱氨酸，因此很容易导致尿液沉淀并形成结石。
男性比女性更容易产生肾结石，产生过肾结石的所有病人在五年内会有半数左右会再次产生肾结石。
"隐性"结石是指在常规健康检查过程中拍摄X线图像时不经意发现的没有任何症状的结石。小型结石可能会在不经意间排出体外。它们更多的时候是在为抱怨尿出血或突然疼痛的病人拍摄的X线图像或超声波扫描图中被发现的。
可以执行以下测试来确认诊断结果并显示结石的大小、位置和类型。
治疗方法取决于结石的类型和病因。大多数小于5 mm的肾结石（80%到85%）会自行排出体外。产生了长期症状或其他并发症（例如感染、尿路堵塞和肾创伤）的结石病可以通过各种方法来治疗，它们大多不需要接受重大手术，可以在普通门诊接受治疗。
使用X线成像或超声扫描可以找到肾结石。碎石机发出定向震波，将肾结石分解为可以随尿液排出的小块。
如果结石卡在输尿管中，可以将一种被称为膀胱镜的软器具伸入到尿道和膀胱中。膀胱镜会捕捉并去除结石，或者利用膀胱镜末端上的一个装置所产生的激光束或震波将结石分解。通常在全身麻醉的情况下执行这一过程。
对于较大的结石，可以在对病人实施全身麻醉后通过手术从肾中取出。外科医师在病人后背上切开一个小口，并使用名为肾镜的可伸缩器械将结石取出，或者利用冲击波或激光将结石粉碎。
根据结石的成分，针对结石的病因进行药物治疗并调节尿液。这些措施有助于防止结石再生。
头先进或足先进，仰卧，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。DE成像的最佳显示野受球管B的较小扫描区域限制。
DE结果易受图像噪声、射束硬化伪影的影响。当病人定位于扫描区域中央时，图像质量最佳。
双侧肾或感兴趣区都必须包含在B球管的扫描区域中。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。所有默认双能量扫描方案均以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正位和侧位进行的两种定位像扫描。
DE数据很容易受图像噪声、射束硬化影响。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_Abdomen_KidneyStones。DE螺旋模式，用于使用选择性光子屏蔽技术采集进行肾结石检查。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。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，可以更低的剂量保持对比度-噪声比，因此能够改善结果图像中的DE信号。这意味着在SOMATOM Definition Flash上：
双能量扫描方案一般不建议修改任何参数，默认设置已经经过优化。
如果结石的位置已知，则应选择性地对肾或对输尿管的不同部位执行有限的DE采集。否则可以首先对腹部到盆腔进行单能检查，以排除存在结石或其他疾病的可能。可以使用双能量来一次性扫描从肾到膀胱的整个范围。
以下定位像显示了腹部到盆腔检查的典型扫描范围（粉红色框）以及用来进行肾结石DE采集的有限范围（绿色框）。重建DE数据集时，必须考虑以下提示：
syngo Dual Energy应用程序应使用双能量特定卷积核（通常前缀为D或Q）。
用来绘制结石的首选层厚为0.75 mm。
对于体形高大或有较大结石(> 5 mm)的病人，可以使用多至1.5 mm的更大层厚和更平滑的卷积核。
如果不清楚扫描参数和后处理参数修改的意义，通常不建议修改任何参数。
双能量检查时，系统会自动设定碘图和虚拟平扫图像的融合显示，为了让病灶显示更加明显，图像做的更漂亮，我们一个使用syngo.via对单能谱图和碘图图像进行融合显示的方法。
选择一个肝转移瘤的数据，使用双能量分析工具进行处理，保存40keV的图像和碘图。
在序列列表中右键按住碘图的序列，拖动到像格中，松开鼠标，可以看到弹出的对话框，选择融合（MPR/MPR）。
在图像正下方可以看到配准工具，系统会自动进行配准。
在图像的右下角可以设置1和2的窗宽窗位和伪彩色。1对应的是最初在像格内的数据，2对应的是拖拽进去的数据。这里1对应的是40keV的数据，2对应的是碘图的数据。
在图像左下角选择MPR/MPR图标右侧的设置工具，可以设置显示层厚及混合比例。
经过融合之后，低keV数据乏血供的病灶显示更明显，碘图对病灶的显示也更清晰，两者融合之后的病灶显示相对于之前也显示更清晰，对于做漂亮的图还是很有价值的。
能谱纯化技术最初的应用是在双能量CT领域。是发明螺旋CT的德国Kalender教授在发明螺旋CT之前进行的双能量CT研究。
最早应用于临床的是kV切换技术，早在120世纪80年代使用SOMATOM DR2的96和125kV快速切换，实现了CT双能量成像技术的临床应用，主要临床应用是骨密度成像。
而在此之前，很多科学家探讨了实现双能量的更多可能的方法，其中一种常见的金属层一度走进人们的视野。
锡是一种常用的金属，原子序数为50，有银白色光泽，熔点低，元素符号Sn，k-edge约为29keV。
锡元素的k-edge约为29keV。在早期的CT双能量成像探索中，就有科学家尝试使用锡滤过低能X射线，在双能量的应用中，两个不同能量光子的能量重叠越小，能谱越纯，得到的双能量结果就越准确。
为使用双层探测器获得的光谱分布图，为70/Sn180kV获得的光谱分布图像。通过锡过滤的应用，高低能量之间的重叠变地更小。
由于有限的临床应用和较高的辐射剂量问题，最终在设备发展中，CT双能量的应用被科学家们逐渐放弃了。
直到2005年，双能量成像作为双源CT解决心脏成像问题的副产品重新走进人类的视野（参见：回望：CT五十年（1968-2018）），CT双能量成像再次迎来曙光。
在第一台商用双能量CT问世之后的20年后，自带光环的锡在CT双能量成像中又将大放异彩。
第一代双源CT双能量成像的kV选择只有一个80/140kV，由于没有能谱纯化技术，高低能量的重叠较多，为了解决这一问题，科学家们在高能射线下加了一个0.4mm的锡滤过，成功地将高能射线的水平提高了一个档次。
为相同管电流不同能量组合的光谱重叠程度，为使用管电流调制的不同能量组合的光谱重贴效果。通过使用能谱纯化技术和管电流调制，可以达到高低能量最少的重叠效果。
因此可见，Sn用于双能量成像研究有非常悠久的历史。由于能谱纯化的应用，高低能量差别变大，物质在高低能量下的衰减差别也相应增加，最终双能量成像的结果也就更准确。
这里可以使用碘比率直观的观察一下能谱纯化的效果，高低能量差别越大，能谱分离的越开，碘在高低能量下的CT值差别就越大。使用Force开源CT，低能更低，高能更高，因此将碘比率提高到了前所未有的高度。
从开源CT（SOMATOM Force）开始，能谱纯化技术正式从双能量成像领域走出来，扩大到了更广泛的范围，首次将能谱纯化用于肺和结肠的低剂量筛查。此后的SOMATOM Drive和SOMATOM go系列的继续进步，能谱纯化技术的应用范围越来越广泛。
在双能量CT成像领域，能谱纯化技术可以获得更高的图像显示效果和更准确的双能量分析结果。在常规成像领域，通过向X射线管添加锡过滤并使用专用扫描方案，提高非增强CT扫描的剂量效率。
获得高质量的CT图像应该有助于保护患者，而不是伤害患者的健康。各种剂量优化策略，例如降低管电压和/或电流，自动曝光控制和迭代重建，通常用于减少CT检查的辐射剂量。优化X射线光谱的形状可进一步降低辐射，并可与上述技术相结合，以获得更低的剂量值 - 而不会影响图像质量。这对于低剂量和肺癌筛查检查可能特别有意义。
传统的CT X射线管在管电压120kV情况下的能量范围在大约30keV到120keV。
通过锡滤过进行光谱整形。标准70 kV和120 kV光谱与采用锡滤过的Sn100 kV，Sn150 kV光谱进行比较。注意从锡滤过光谱中去除较低能量的量子（在30keV至50keV的范围内）。
根据患者直径，从剂量/噪声的角度来看，中等和高能量子是最有效的。相比之下，低能量量子对患者剂量有很大贡献，但仅略微降低噪音。这些低能量光子在使用含碘造影剂的扫描中仍然有效，因为这些增加了碘的对比噪声比（CNR）（请注意70 kV光束的示例）。
然而，在非对比度扫描的情况下，那些量子是低效的。在X射线管前面部署锡滤过片可滤除光谱中的低能光子。锡的高原子序数意味着可以产生有效硬化的光谱。传统的120kV和Sn100 kV光谱的比较显示出光谱的差别。对于140kV和150kV，同样可以观察到类似的效果。
典型的100kV管电压的光谱分布，灰色部分为使用标准滤过后过了掉部分低能射线。
带有附加锡滤过的管电压为Sn100kV的光谱为橙色虚线，通过提高管电流可以获得橙色实线所示的光谱分布。可见相对于标准100kV的光谱，低能射线显著减少，光子的平均能量提高。
120 kV（A），130kV（B）和Sn 100 kV（0.4 mm Sn（C））的模拟探测器响应强度光谱绘制图，分别通过20cm水模（左列），30 cm水模（中间列）和40cm的水模（右栏）。
能谱纯化技术对X线光谱的影响大小图中显示了120kV探测器响应，在光谱模拟中分别添加了20cm、30cm和40cm的水模（上行，从左到右）。通过附加的20cm、30cm和40cm的水模衰减后X线平均能量分别为78 keV、81 keV和84keV。还对130kV光谱（中行）和带0.4mm锡滤过（下行）的100kV光谱也进行了模拟。对于不同的光谱和水模厚度，有效平均keV值总结在下表中。
然而，光谱的变化也会对实际物体衰减过程产生影响，这与能量有关。众所周知，从CT图像的重建来看，这种线束硬化效应需要修正，这通常是以衰减相关的形式进行的，以允许均匀的水材料CT值为0 HU，而不考虑物体的直径。
对于相同的辐射剂量但不同的X射线光谱，相对图像噪声（以120kV时的图像噪声为标准）与各种模体的水当量直径的函数关系：120 kV，100kV +锡滤波器（100 Sn kV），150 kV +锡滤波器（Sn150 kV）。来自 SiemensHealthineers内部测量结果。
直径超过35cm，应使用Sn150kV（对于SOMATOM Force）；直径超过30cm，应使用Sn140kV（对于SOMATOM Drive, Sn100kV适合的直径为15-30cm）。
X射线束的最佳能量取决于衰减和被扫描物体的大小。显示了对于各种患者大小，有和没有锡过滤的光谱的图像噪声。对于中等体型患者，Sn100 kV是最有效的光谱。对于衰减较强的区域，建议使用较高的锡滤过电压。go系列的部分设备具有针对能谱纯化的CARE kV功能，可以帮助操作医生更好的选择合适的管电压。
能谱纯化临床应用主要可以分为两部分，一是具有能谱纯化的双能量的临床应用，二是单能的能谱纯化技术的常规临床应用，主要是低剂量筛查和肺，骨等的扫描。
Sn100kV 鼻窦检查，有效辐射剂量0.16mSv。SOMATOM go.All扫描。
51岁男性，呼吸困难，大螺距扫描，Sn140kV，扫描时间0.76s，有效辐射剂量0.4mSv。SOMATOM Drive扫描。
Sn110kV胸部扫描，有效辐射剂量0.07mSv。SOMATOM go.Now扫描。
Sn100kV胸部扫描，有效辐射剂量0.97mSv。SOMATOM go.All扫描。
Sn110kV胸部扫描，有效辐射剂量0.23mSv。SOMATOM go.Up扫描。
使用能谱纯化的钙化积分扫描方案可以显著减少辐射剂量，同时不影响钙化积分结果的准确性。
Sn100kV手部扫描，有效辐射剂量0.04mSv。SOMATOM Drive扫描。
Sn100kV踝关节扫描，有效辐射剂量0.03mSv。SOMATOM Drive扫描。
Sn100kV 足部扫描，有效辐射剂量0.1mSv。SOMATOM Drive扫描。
Sn140kV 颈椎内固定术后检查，联合iMAR应用，有效辐射剂量2.61mSv。SOMATOM Drive扫描。
Sn130kV全身CT骨扫描，CTDI2.56mGy。SOMATOM go.Top扫描。
由于使用能谱纯化之后的光谱更窄，因此能谱纯化光谱的另一个好处是线束硬化伪影大大减少，如果有兴趣，可以试着开展一些减少硬化线束伪影相关的应用研究。
通过滤波光束实现光谱整形，锡滤过的主要影响是将光谱中的低能量部分从光谱中移除。随着低能光子的过滤，整体光束的强度也会降低。为了补偿强度损失必须增加mAs（或参考mAs）。不过也不要担心，这个设置是由默认锡过滤的扫描协议自动完成的。
能谱纯化方案适用部位（取决于不同CT设备及软件版本）
痛风、骨髓与临床常规化
1. 双能量痛风分析：基本原理，准确性与常见伪影
痛风是一种单钠尿酸盐(MSU)沉积所致的晶体相关性关节病，与嘌呤代谢紊乱及(或)尿酸排泄减少所致的高尿酸血症直接相关，属代谢性风湿病范畴。痛风可并发肾脏病变，严重者可出现关节破坏、肾功能损害，常伴发高脂血症、高血压病、糖尿病、动脉硬化及冠心病等。各个年龄段均可能罹患本病，男性发病率高于女性。
早在公元前5世纪，希波克拉底就有关于痛风(gout)临床表现的记载。痛风一词源自拉丁文Guta(一滴)，意指一滴有害液体造成关节伤害，痛像一阵风，来得快，去得也快，故名痛风。
痛风患者常出现痛风石。在患者耳郭、关节周围、肌腱、软组织等周围皮下可见。痛风石是淡黄色或白色大小不一的隆起或赘生物，质地偏硬，类似石子。在身体的各个部位尤其是四肢形成的痛风石，不仅严重影响肢体外形，甚至会导致关节畸形、功能障碍、神经压迫、皮肤破溃、窦道经久不愈，须接受手术治疗。
国际上HUA定义为：正常嘌呤饮食状态下，非同日两次空腹血尿酸水平：男性血尿酸>420 μmol/L，女性血尿酸>360 μmol/L。当血尿酸水平超过关节单钠尿酸盐饱和度而析出沉积于外周关节及周围组织时，称为痛风。没有痛风发作的HUA称为无症状HUA，据研究42%的高尿酸血症患者没有症状，而部分痛风患者没有血尿酸水平升高。
痛风的危险因素包括肥胖和高甘油三酯血症、饮酒过量、高血压、高血糖、富含嘌呤的食物等。
关节腔穿刺检查：急性期抽取关节腔积液检查，于旋光显微镜下可见白细胞内有双折光现象的针形尿酸盐结晶。
痛风石内容物检查：取痛风石自行破溃物或结节内容物，在旋光显微镜下观察，可见到双折光的黄色的针状尿酸盐结晶。
受累关节X线片检查：典型的改变为在骨软骨邻近关节的骨质有圆形的穿凿样或不整齐的虫蚀样缺损，多在晚期出现。
双能量CT基于物质鉴别的原理，采用高低不同的管电压进行数据采集，在经过处理鉴别物质的不同成分。由于尿酸盐结晶存在不同的X线衰减特性，能够检出体内成就的尿酸盐结晶。
根据化合物在低kV（如80kV）和高kV（如140kV）X线束上的衰减差别来分离物质的化学成分。通过应用这两种不同的能量水平，三种材料（即尿酸、钙和软组织）可以根据X射线束的不同吸收水平彼此精确区分。黑线以上的物质表示钙（即原子量高的化合物），黑线以下的物质表示尿酸（即原子量低的化合物）。
et al. Dual- and Multi-Energy Computed Tomography: Principles, Technical。al. Imaging Appearances in Gout. Arthritis. 2013;
Z Yu，T Mao，Y Xu，et al. Diagnostic accuracy of dual-energy CT ingout: a systematic review and meta-analysis. Skeletal Radiol(2018).https://doi.org/10.1007/s00256-018-2948-y。由于双能量痛风分析非常准确，有学者使用双能量作为金标准，评估超声检查的准确性。研究发现，超声诊断手腕痛风性关节炎的敏感性有限，尤其是关节外痛风沉积的患者。双轮廓征是痛风性手腕关节炎评估最敏感的表现。虽然超声诊断痛风性手和腕关节炎的敏感性有限，但由于双轮廓征的存在，它可以用作一线成像方式。
由于诊断的准确性高，因此可以作为痛风的疗效评估方法。
65岁男性，痛风病史10年，秋水仙碱和别嘌呤醇治疗12个月复查。左侧为治疗前，右侧为治疗后，可以发现，经过12个月的治疗，痛风结晶的体积明显缩小。
of ultrasound and dual-energy computed tomography in the evaluation of gout. Rheumatol Int.。疗效评估，经过几个月的治疗，患者足，手，肘关节的痛风结晶体积由65.64ml下降为21.04ml。
56岁女性，有数年双脚疼痛及痛风病史，疑似痛风，在双能扫描发现伪影。
甲床伪影可以通过剪切，将其排除在最终容积计算结果之外。
一般是扫描条件不合适，导致图像出现噪声，在分析时某些噪声会表现出绿色，出现假阳性。
注意观察盆腔周围软组织内的绿色点状伪彩，从上到下分别为三个不同痛风患者，中间患者伪影最显著。
由于射线量不足，主要会导致亚毫米伪影和硬化线束伪影。因此如果特别需要对躯干的痛风结晶沉积进行评估，需要使用相应部位的扫描方案，如肩关节用胸部双能量的扫描方案，骶髂关节用腹部或脊柱的双能量扫描方案，等等。
采集完成后，参考足或手痛风的后处理参数进行重建，特别注意卷积核的选择，应该使用痛风特殊的卷积核（参考默认方案中重建参数卡）。这样可以尽可能减少由于伪影引起的假阳性的发生。
48岁男性患者，箭头所指为运动，导致在伪彩图上出现假阳性。
76岁男性患者，血管内可见钙化，部分血管钙化在伪彩图上显示为绿色伪彩。
31岁男性患者，沿肌腱走形的团块状绿色伪彩，平扫图像和超声检查没有发现痛风结晶沉积的证据。
80/140kV 与80/Sn150kV比较，使用能谱纯化技术的双能量扫描可以减少甲床，韧带的伪影。
为80/140kV，为80/Sn150kV双能量扫描的图像，使用能谱纯化技术的双能量扫描可以减少甲床，韧带的伪影。
of tube voltage combination on image artefact and radiation dose in dual-source。dual-energy CT: comparison between conventional 80/140 kV and 80/150 kV plus。tin filter for gout protocol. Eur Radiol.。结合常规平扫图像，可以对一些假阴性进行判断。一般排除上述伪影之后仍然仍有绿色结晶的沉积，说明为阳性，如果没有绿色结晶沉积，需要观察常规图像，避免假阴性。
早期痛风的真阳性（TP）和假阴性（FN）患者临床特征的差异。
左上：40岁男性，出现跖骨痛14天（尿酸盐：7.0mg/dl，关节穿刺：未进行[N/P]）。此病人已采取间歇性药物治疗以控制急性疼痛，此病例为双能CT(DECT)真阳性(TP)(箭头)。
右上：59岁男性，出现跖骨痛14天(尿酸盐：8.3mg/dl，MSU[+])。此病人为首次发作的痛风，此病例为DECT（箭头）假阴性（FN）。
左下：40岁男性，首次出现跖骨痛（尿酸盐：4.6mg/dl，MSU[+]）。症状开始于7天前，此病例为DECT（箭头）的真阳性（TP）。
右下：39岁男性，首次出现跖骨痛（尿酸盐：7.9mg/dl，关节穿刺：未进行[N/P]）。症状开始于30天前，此病例为DECT（箭头）的假阴性（FN）。
of early gout. Eur Radiol.。假阴性的形成可能跟痛风结晶的形态有关系，在没有形成痛风结晶之前的牛奶状形态会导致假阴性，而如何更早期的检查出痛风是未来研究的方向。
封面：痛风定量分析 SOMATOM Force扫描
如何临床常规应用双能量CT
双能量CT（DECT），有时也称能谱CT，光谱CT，是一种先进的CT技术，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。来自布列根和妇女医院，哈佛大学医学院，拉希医院和医疗中心，塔夫茨大学医学院以及西门子医疗的学者发表文章，讨论了双能量CT临床常规应用的价值，今天我们一块来学习一下。
传统的CT使用单一的x射线能谱获取数据，并创建患者体内组织x射线衰减的横截面图。CT值以Hounsfield单位（HU）测量，取决于体素的线性衰减系数，而体素的线性衰减系数又取决于材料的质量衰减系数和材料的密度。这使得传统的CT成像无法确定具有相似整体衰减的体素内的物质成分，即使所含物质非常不同（例如碘与钙）。
了解峰值千伏（kVp）和千电子伏特（keV）之间的区别是很重要的。回顾术语，kVp是指施加在x射线管的阴极和阳极之间的峰值千伏。
电子通过这个电压差被加速，对于120kVp扫描，可以获得最大120keV的动能。当这些电子撞击阳极时，这种动能被转换成x射线光子和热，从而产生多色x射线光谱，其最大x射线能量为120keV，x射线能量的广泛分布于低于此最大能量的范围。目前用于临床的CT扫描仪都是利用这种多色x射线光谱进行图像采集的。
由于光电吸收和康普顿散射的特殊组合，不同材料表现出不同的能量依赖性x射线吸收行为。康普顿散射在很大程度上依赖于电子密度，而不依赖于原子序数。相反，光电效应随原子序数的增加而增加。
在光电效应中，x射线被吸收并从最内层的k壳层中射出一个电子。这导致随着x射线能量增加到k壳层结合能以上，x射线吸收大幅度增加。碘的k-edge能量（略低于x射线光谱的平均能量）位置良好，这使得它不仅是一种有效的CT对比剂，而且还是DECT应用的主要目标，因为随着x射线能量的降低，光电效应导致更大的相对衰减。
显示了不同材料的特征x射线吸收行为与x射线的关系能量。为了区分使用DECT的材料，必须满足以下基本条件：（1）材料必须具有本质上不同的x射线吸收行为，作为x射线能量的函数，（2）必须有足够的“光谱分离”所获得的高能量和低能量数据，以揭示这些潜在的差异。
人体内不同材料的能量依赖性x射线吸收行为，用低（y轴）和高（x轴）能量x射线谱绘制为HU值。水和空气分别被校准为0和-1000 HU（与kVp无关），因此与身体中的许多软组织一样处于一致线上。碘和钙（低能和高能图像上的黄色和红色线以及感兴趣的区域）在低能时显示出较高的HU值，随着其浓度的增加，测量的衰减随着其特征斜率的增加而增加，脂肪（紫色）和尿酸（浅绿色）的“双能比”低于一致线，因为它们在较低的x射线能量下表现出较低的衰减。任何实质上远离标识线的材料都是DECT材料表征技术的良好目标。
CT制造商开发了不同的方法来获取DECT应用所需的高能量和低能量数据。本章使用的示例是在双源SOMATOM Definition Flash扫描仪（Siemens Healthcare, Forchheim, Germany）上创建的，因为这是在急诊放射科中安装的扫描仪。双源双能扫描仪包含两个x射线管和匹配的探测器阵列。一只球管以70-100的低kVp运行，另一只球管以140-150的高kVp运行，并添加锡滤过。Tin滤波器减少了高能谱的低能部分，从而减少了与低能谱的重叠，以改善能谱分离和双能结果。西门子还开发了单源双能扫描仪，通过在z方向用锡过滤一半x射线锥束（以减少光谱的低能部分）和另一半用金过滤（以减少光谱的高能部分）来实现光谱分离。通用电气（GE Healthcare，Waukesha，Wisconsin）能谱CT扫描仪使用单个x射线管和探测器阵列，并使用快速kV切换设备，在80至140 kVp之间切换，每次机架旋转大约切换1000次。飞利浦光谱扫描仪（Philips Healthcare，Andover，MA）采用基于探测器的光谱分离策略，使用双层探测器，其中内层优先捕获低能x射线，外层优先记录剩余的高能x射线。虽然这些方法之间存在着巨大的差异，而且每种方法都有自己的优点和挑战，但所有这些策略都成功地获得了双能后处理应用所需的成对高能和低能x射线吸收数据（更多信息参见：双能量CT的实现方法）。
一个常见的误解是DECT需要两倍于常规扫描的剂量，因为需要在两个不同的能级上获取数据。所有制造商都采用将总辐射剂量分为高能量和低能量成分的方法，从而使总剂量等于或经常低于常规扫描的剂量。这些高端CT扫描仪大多还包含先进的辐射剂量减少和图像质量优化工具，如果使用得当，这些工具可以在低辐射剂量下获得优异的图像质量。
大多数制造商通过高能量和低能量数据的适当组合生成“常规”图像。它们与放射科医生所习惯的图像外观非常吻合。还有多种不同的DECT后处理技术，每种技术都旨在完成不同的材料分离或表征任务。
在两种材料分解算法中，假设图像中的所有内容都由一个基对中两种材料的不同比例组成。这些对具有根本不同的依赖于能量的x射线吸收行为，常用的基物质对包括碘/水和光电效应/康普顿散射。然后，这两种材料分解算法计算出每种成分的相对贡献，这些成分预计会产生在所获得的数据中观察到的相同x射线吸收。例如，所得到的互补图像可以表示为“无水碘图”和“无碘水图”。除碘和水以外的其他物质仍然分解为这两个基对，其结果是，例如，钙的衰减大约分布在碘和水的图像贡献之间的一半。
在这些应用中，高能量和低能量数据的测量衰减通过基对的适当线性组合进行组合，以计算如果患者可以使用单一keV能量的纯单能X射线源照射，预期的图像外观。模拟的低keV虚拟单能（VME）图像强调了碘的x射线衰减，并可用于在碘增强的基础上更好地显示组织间的图像对比度。这种方法被广泛应用于优化胰腺肿块和低对比度肝脏病变的可视化，以及描述头颈部肿瘤对甲状腺软骨的侵犯。低keV图像也增加了血管增强，并已被用于挽救CTA检查的图像质量，或创造良好的CTA图像质量，以及对肾功能不良的患者减少对比剂负荷。高keV图像可用于去除碘的大部分增强，以模拟非对比增强图像。高keV图像也被用于DECT金属伪影减少，特别是矫形外科应用。它们在CTA中用于金属伪影的减少，但受到高keV下碘衰减同时丢失的挑战。根据我们的经验，金属伪影的减少通常可以通过制造商的各种基于投影域的金属伪影减少技术来更为可靠地完成。
三种材料分解技术通常用于材料量化和创建材料选择图像，特别是碘或钙。该算法依赖于三种材料的已知x射线吸收特性来量化每种材料的贡献，这些贡献将解释在所获得的低能量和高能数据内观察到的x射线吸收。演示了在碘的情况下这是如何工作的。碘覆盖图像（其中彩色编码的碘含量覆盖在灰度VNC图像之上）和匹配的VNC图像已经成为在急诊室进行的所有腹部和骨盆CT增强扫描的DECT自动后处理的主要内容。
碘的三种物质分解。基本材料线（红色）是由脂肪和感兴趣器官在低kVp和高kVp时的典型衰减定义的。添加碘会增加沿特征斜率（蓝线）的衰减，因此蓝色阴影区域中的所有东西都归因于分解过程中的碘。每个体素的衰减（虚线）被分解为碘含量和虚拟平扫（VNC）衰减，通过投影回基本材料线。此算法可用于量化碘含量（来自碘的HU或碘浓度），并创建碘含量以彩色显示、叠加在灰度VNC图像上的碘图、VNC图像和碘覆盖图像。注意左肾下极良性非增强性高密度性囊肿内无彩色编码碘含量（蓝色箭头）。在这种情况下，也可以根据VNC衰减的位置来定义脂肪分数，范围从器官端的0%到基底材料线脂肪端的100%。
许多研究已经将VNC图像与传统的非对比度图像进行了比较。他们通常发现在测量的HU值和可比较的信噪比以及对比度噪声比方面存在微小差异，支持在多期CT协议中使用VNC图像来替代附加的非对比度采集，从而减少辐射剂量。
基于碘的三种物质分解算法被广泛应用于腹部和骨盆的病变检测和表征，胸部的肺栓塞评估，以及神经介入术后颅内碘渗出与出血的鉴别。
钙基三种物质分解最常用于骨髓水肿的应用：虚拟去钙（VNCa）图像去除骨髓腔内骨小梁的衰减，从而评估潜在的骨髓水肿、出血或其他软组织。钙覆盖和VNCa图像也被证明在非对比剂头部CT检查中有助于区分钙化和出血。
这些应用程序用于根据特定材料的特征x射线吸收行为选择性地识别、显示或移除特定材料。
在痛风应用中，尿酸沉积被选择性地识别和显示，以实现非侵入性诊断，并通过量化尿酸盐随时间变化的量来监测治疗反应。
肾结石的特征化算法根据结石位于（钙）上方或（尿酸）下方的位置来区分钙结石和尿酸结石。这是一条分离线，将这些材料的双能比平分。这可能有助于鉴别尿酸结石，尿酸结石可以通过碱化尿液进行溶出治疗。
骨去除算法的工作原理是识别和消除钙体素信号。这允许在CTA应用中进行强有力的骨去除，也可用于帮助识别颅骨下的细微病理学改变。
双能CT在临床常规应用中的附加价值。这些广泛类别中的许多临床益处是重叠的，因此不止一个可能适用于给定的临床方案。
检测：双能量CT使能够识别在常规CT成像上不可见或难以检测的病理。DECT碘选择性显像和低keV虚拟单能显像基于碘含量的差异增加了微小病变的可见性，即使它们在常规显像中显示出相对于邻近实质的最小HU差异。这些技术也被证明有助于发现创伤性实质损伤。
虽然钙化的胆结石在常规CT上很容易看到，但非钙化的胆结石在常规影像上的衰减通常与周围胆汁非常相似。这些胆结石主要含有胆固醇，其行为类似于脂肪，其HU值在低keV时降低，在高keV时升高。展示了使用虚拟单能成像（VME）来改善这些胆结石的图像对比度，从而提高其可检测性。从康普顿和光电衰减系数在光谱探测器CT上分割的图像也被证明在检测等衰减胆石方面是可靠的。
非钙化性胆结石的虚拟单能成像。在这位53岁的女性患者中，多个非钙化的小结石在70keV时与周围胆汁呈等衰减（相当于传统的CT成像），但在T2加权单次快速自旋回波MR图像上可见。DECT虚拟单能图像使这些石头可见，因为它们显示在40 keV（黄色箭头）时衰减减小，在190 keV（蓝色箭头）时衰减增大。
骨髓水肿和其他骨髓浸润的原因传统上是通过磁共振成像使用液体敏感序列，如STIR（Short Tau Inversion Recovery）。然而，通过消除骨小梁的混杂衰减，DECT虚拟的非钙性骨髓水肿后处理应用可以识别病理学，增加骨髓腔的衰减。在创伤环境中，骨髓腔内出现水肿或出血有助于检测其他细微或不移位的骨折线。对骨髓水肿分布的分析可以使骨折的非移位程度得到更完整的表征，从而改变患者的治疗决策模式，例如，通过使髋部骨折更准确地表征为粗隆间骨折，而不是孤立的大转子骨折。这些技术特别适用于通常由脂肪骨髓填充的大关节，如髋关节和膝关节。在脊柱中区分急性和慢性压缩性骨折也被证明是有益的。该应用也可用于在常规成像检测到溶解性或硬化性病灶之前，通过潜在转移早期检测软组织浸润。（更多内容参见：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））。
特征：DECT提供了超出传统衰减值的关于材料成分的额外信息，使得无需额外成像就可以进一步特征化发现。DECT能够通过其特征性的能量依赖性x射线吸收行为，在单对比度扫描后阶段确定碘含量。这可用于明确鉴别对比剂外渗与高密度血肿的区别。碘选择性后处理和VME成像都有助于鉴别组织强化。
显示了血管内支架植入术后血管内漏和动脉瘤壁钙化情况下，在单次造影后扫描阶段碘和钙的区别。必须重申的是，在碘的两种和三种物质分解算法中，除算法中特定目标之外的物质在碘选择性图像和虚拟平扫图像中都呈现出不同程度的变化。并不是碘图上显示的所有东西都真正代表碘，必须与匹配的VNC图像进行比较：虽然碘从VNC图像中完全减去，但钙的衰减大约在碘和VNC图像之间的一半被分割。我们的常规自动DECT后处理包括在轴位和冠状位上匹配碘覆盖图和VNC图像序列。
轴位常规图像显示支架外动脉瘤囊内的衰减物质增加。在不需要平扫或延迟期采集的情况下，确定内漏（黄色箭头），因为所含碘在碘覆盖图像上进行彩色编码，并在VNC图像上去除。相比之下，碘和VNC图像上都出现了壁钙化（蓝色箭头），因为钙的衰减大约分布在这两个图像集中的各一半。并非碘图上显示的所有东西都是真正的碘，而且图像内容必须与VNC图像相关，以确认碘的去除情况。
显示了胃肠道出血引起的腔内碘外渗与摄入的铋的区别，在叠加图像中，铋的颜色代码不是碘，而是纯粹出现在灰度VNC图像中。这种方法很容易使人将肠腔内的高密度物质定性为碘外渗，而不是摄入铋、钙或其他物质。应注意的是，由于钡和碘具有相似的原子序数和k边界，所以用DECT不能很容易地将它们与碘区分开来。
消化道出血与摄入物质的鉴别。在传统的CT图像上，胃内的高密度物质可能代表活动性胃出血或摄入的物质。活动性出血引起的腔内碘外渗（黄色箭头）在叠加图像上被彩色编码为碘，并从VNC图像中移除。相反，摄入的铋（蓝色箭头）持续存在于VNC图像上，并且在碘覆盖图像上没有着色。这使得无需额外扫描阶段即可确定腔内碘的特性。
DECT在痛风患者中检测尿酸单钠沉积，包括亚临床尿酸结晶沉积的患者中显示出良好的诊断性能。这使得痛风的非侵入性诊断、与包括脓毒症关节在内的其他病理学的鉴别以及通过跟踪治疗期间尿酸盐沉积量来监测痛风治疗反应成为可能。
如上所述，由于这些材料的x射线吸收行为根本不同，钙基肾结石成分很容易与尿酸结石成分区分开来。这些信息可能有助于指导治疗，因为尿酸结石可以通过碱化尿液溶解，而钙结石则不能。DECT也可以定量混合成分肾结石中尿酸和非尿酸成分。对于输尿管平扫CT扫描，我们的常规DECT后处理包括轴位和冠状位结石叠加序列，其中钙以蓝色显示，尿酸以红色显示，以便直接进行二元分类（更多内容参见：CT双能量肾结石评估（上）CT双能量肾结石评估（下））。
易于解释：DECT可以使成像更易于解释，既可以缩短解释时间，也可以提高诊断的可信度。头颈部CTA是急诊科神经血管成像的主要手段，但由于其血管与颈椎和颅底的距离较近，使得这些区域的最大强度投影（MIP）图像非常有限，特别是与MR血管造影相比。通过选择性地消除特征为钙的体素的衰减，DECT骨去除图像可用于创建优秀的MIP或体积渲染图像，而无需额外的非对比度蒙片，该蒙片可增加辐射照射并产生可能阻碍骨去除的运动伪影。骨去除双能量CTA有利于颅内动脉瘤和狭窄的诊断。
DECT碘选择性显像已被证明在根据病变内是否存在碘强化的基础上，有助于鉴别良性高密度囊肿和强化肾肿块。肾脏肿块评估通常包括多期肾脏肿块CT或MRI检查，包括平扫期、实质期和延迟期。由于扫描期相之间的错误配准限制了磁共振减影图像的应用，这些问题常常受到阻碍。然后，图像判读要求在手动放置的感兴趣区域中，在单独的、可能错误配准的扫描阶段对HU值（或MRI信号）进行比较。这对常染色体显性遗传性多囊肾病患者尤其具有挑战性，他们有更高的患肾细胞癌的风险，并且可能有比单纯液体衰减更高的多个病变。DECT可以简化多囊肾的评估，因为生成的碘含量本质上与VNC信息共同配准。这种方法已经被证明可以减少解释时间，并提高放射科医生对被评估的肾损伤中是否存在碘含量的信心。
提高了多囊肾评估的易懂性。传统的影像学表现为两个左肾病变，可表现为良性病变或肿块。DECT很容易将其区分开来，其上极良性出血性或蛋白性囊肿（黄色箭头）在碘覆盖图像上不含任何颜色编码的碘含量，而增强的下极肿块明显含有颜色编码的碘含量，代表肾细胞癌。在DECT中，碘的含量与非对比度的含量是固有的，这可以简化阅片医生的评价，提高诊断信心。
预测：DECT信息可以提供预测信息，特别是与受影响组织中碘含量有关的信息。碘选择性DECT应用可以很容易地将碘外渗与脑卒中和大血管阻塞的神经介入治疗后的新出血区分开来。碘图也有助于检测显示颅内出血的对比剂外渗，这是一个重要的预后指标，有助于指导决策是否需要紧急神经外科干预。
碘在整个肺中的分布已被证明有助于通过突出闭塞性栓塞远端的非强化区域来辅助小肺栓塞的检测。研究表明，非增强性肺体积可能是肺栓塞后的一个强有力的预后指标，并且可能有助于更好地将那些受益于溶栓或血栓切除术的患者分层。碘在肺内的分布也被发现有助于鉴别慢性血栓栓塞性肺动脉高压患者，他们可能受益于肺动脉内膜切除术。
DECT碘后处理有助于评估肠壁强化，特别是在肠缺血或肠梗阻相关损害的情况下，有助于识别肠壁缺失或差异性强化。当增厚的缺血肠壁包含出血时，这可能对常规成像特别具有挑战性，而出血可能被误认为是残余肠壁增强。碘图改善了细微增强差异的显著性，可能有助于早期识别和外科优先处理有风险的肠道。
肠梗阻时肠壁活性的预测。常规冠状位CT显示闭合性小肠梗阻患者小肠环明显扩张。扩张小肠环（红色箭头）的壁内高密度在叠加图像上不包含任何碘摄取，证实与肠壁出血相关的缺血。相反，活体肠道（黄色箭头）在碘覆盖图像上包含均匀的粘膜增强。DECT有助于鉴别粘膜强化，特别是在肠壁出血的情况下，这可能被误认为是常规图像上的残留强化。
传统的影像学方法难以区分水肿性胰腺实质和早期坏死。展示了碘图在更好地识别胰腺坏死（急性胰腺炎的一个重要预后指标）方面的应用。DECT也可能有助于评估复杂的胰腺和胰周积液，以及胰腺炎的血管并发症。
通过区分胰腺水肿和坏死对胰腺炎的预测。顶部的图像显示急性间质性胰腺炎，在碘覆盖图像（蓝色箭头）上保持胰腺实质增强。相反，底部的图像显示部分胰头内无增强（黄色箭头），显示胰腺坏死。与相应的常规图像相比，在碘覆盖图像上进行这种评估要容易得多。
通过区分增强的存在与否来阐明意外成像结果的协议稳健性。在这名25岁女性，在卵子取出后出现突发性盆腔疼痛，传统的CT图像显示一个不均匀的，病因不明的盆腔肿块。碘覆盖图像可以区分增强的卵巢实质（黄色箭头）和邻近的血肿（蓝色箭头），即使它们在常规图像上有几乎相同的CT衰减。碘覆盖图像也证实了出血中没有活动的造影剂外渗。
通过使用低keV-VME图像来挽救次优对比剂团注后的血管图像质量，协议也可以变得更加稳健。这尤其有助于提高临界的CT血管造影质量，改善CT肺血管造影中的次优增强（如在怀孕、短暂的造影中断或其他有限的造影剂注射时所见），或澄清未经优化的检查中潜在的静脉血栓形成。
缩短住院时间：DECT可以减少患者在急诊室进行随访成像的需要，特别是在区分颅内钙化和潜在出血时。广义地说，任何能够在最初的影像检查中作出更具体诊断的应用，都有可能通过消除对随后的明确影像检查的需要而缩短急诊室或住院时间。
急诊室的一个常见情况是在非创伤性头颅CT上遇到不确定的高密度病灶，不能确定为急性出血或慢性钙化。在这种情况下，通常在延迟6小时后进行随后的头部CT扫描，或者在某些情况下可以进行MRI。这6小时的扫描经常显示出一个未改变的高密度病灶外观，可能为出血的病灶，虽然在没有先前比较影像学的情况下，仍无法明确诊断钙与出血。
尽管目前还没有FDA的批准，一种改进的三材料分解算法已经被发现可以生成彩色编码的钙覆盖图像和虚拟非钙（VNCa）图像，大大提高了鉴别颅内钙和出血的诊断准确率，并大大提高了放射科医生对此的信心评估。展示了这种技术。在许多情况下，当高密度的病灶可以被证明代表钙化时，通常的6小时随访CT扫描很容易被消除，有可能缩短急诊室的住院时间。
钙化与出血的DECT鉴别。一位65岁女性，有转移性结肠黏液腺癌病史，表现为突发性头痛，且在常规影像上无法明确表现为钙化或出血。中脑的病灶（蓝色箭头）在叠加图像上不包含彩色编码的钙含量，并持续在VNCa图像上，证实出血。相反，左小脑和左额叶病变（黄色箭头）在叠加图像上被彩色编码为钙，在VNCa图像上被移除，代表钙化的非出血性转移瘤。
在某些情况下，骨髓水肿应用程序可以通过允许使用CT而不是MRI进行更及时的诊断来缩短住院时间，因为CT通常更容易获得，并且需要更短的采集时间。有希望的例子包括使用DECT而不是MRI评估放射性隐匿性髋部或骨盆骨折，以及使用DECT评估年龄不确定的脊柱压缩骨折的新鲜程度。虽然在某些情况下，这种方法可能需要在成像评估的下一步中用DECT代替MRI，但在许多情况下，如多处创伤评估，CT已经作为初始评估的一部分进行，并且可以在不需要额外检查的情况下完成DECT更大的诊断确定性。
减少成像利用率和随访：DECT可以通过在最初检测时确定病理特征来减少对随访成像的需要。偶然性病变在常规腹部CT初始检查中是常见的，其原因与此无关。大多数常规的急诊科腹盆部CT检查都涉及一个门静脉期，这意味着许多偶然发现的病变在初次发现时不能完全表现出来。这通常会促使对后续成像提出建议，这会造成患者焦虑，可能会增加辐射剂量，增加下游资源利用率和医疗费用。在许多情况下，DECT能够全面描述偶发性病变，从而避免后续影像检查的需要。这对肾和肾上腺病变的评估尤其有希望。
辐射剂量减少：在传统的多期检查中，DECT可以用来消除额外的扫描阶段。它还可以消除额外扫描的辐射照射，而这些扫描可能是用来表征病变的。许多研究表明，通过消除传统多期扫描的平扫期，有助于辐射剂量减少。作为一个例子，传统的胃肠道出血CT协议通常包括平扫，然后是动脉和静脉期扫描。这表明了令人放心的稳定性，使非对比扫描能够在胃肠道出血扫描中常规消除，因为腔内碘含量可以很容易地使用碘和VNC图像进行评估。
也没有必要依靠碘外渗的大小和形态的暂时性变化来做出明确的诊断。这表明，传统的3期扫描可以被单静脉期DECT扫描所取代，只要在不确定出血源在动脉扫描时间上可见的情况下进行导管血管造影术就可以大大减少相关辐射剂量。
如前一节所述，DECT减少下游检测的机会也可以减少对患者的辐射暴露，特别是如果多期肾肿块方案或肾上腺排泄期CT扫描可以从一开始就明确描述偶然的肾或肾上腺病变而消除。
虽然双能CT技术已经存在多年，但很少有机构利用这些工具来最大限度地发挥优势，这在很大程度上是由于将后处理应用于快节奏临床工作流程的历史挑战。传统的放射科医师或技术专家驱动的工作流程需要DECT后处理的用户交互，并且通常需要的额外3-5分钟在已经繁忙的实践中是不可行的。值得庆幸的是，近年来，CT制造商已经开发了各种方法来自动化常规DECT后处理，无需用户交互，无论是来自扫描仪控制台还是来自适当配置的瘦客户端服务器配置。在我们的实践中，这是在日常临床使用中实施该技术的改变游戏规则。可以生成PACS就绪的DECT图像系列，使配置的双能量数据易于解决问题，并利用本章描述的值添加范围。
在我们的实践中，我们已经配置了扫描仪和后处理服务器，可以自动生成没有用户交互的标准图像集，并将这些附加图像系列传输到PACS。
头部CT平扫：轴位和冠状位去骨图像。颜色编码的轴位钙覆盖和匹配的VNCa图像。
增强后（或脑卒中介入后）头部CT：彩色编码的轴位和冠状位碘覆盖和匹配的VNC图像。
腹盆部CT平扫：彩色编码的轴位和冠状位肾结石覆盖图像（钙与尿酸）。
脊柱外伤和专用MSK扫描：与解剖相关的两个平面的彩色编码骨髓水肿虚拟去钙图像。
应该注意的是，本章描述的许多附加价值用例可以通过替代后处理选择进行评估，其他用户可以根据图像外观，灰度与彩色图像的偏好以及CT制造商提供的功能。
最好对创建的附加系列数量进行选择，以避免放射科医师使用过多的附加图像系列。在大多数情况下，将这些附加系列视为解决问题的工具，除非可以认为有助于更好地表征在常规图像上识别出的潜在病理，否则不会定期检查所有附加图像系列。对于一些放射科医师来说，这种方法可能会引起人们对潜在的法医责任的担忧，特别是在属于“检测”类别的情况下，其中发现在常规成像中是不可见的，并且仅在后处理的图像系列中明显。
双能CT提供广泛的应用，可以大大增强CT成像中可用的信息内容。这些应用已在所有器官系统和广泛的临床应用中证明了已证明的益处。如本章所述，这些技术可以多种方式应用，以增加我们患者的诊断和管理的临床价值。
2. 双能量CT的临床应用概述
近日，美国放射物理师学会AAPM发布了一份出版物，来自梅奥诊所、德克萨斯大学安德森癌症中心、德克萨斯大学西南医学中心、斯坦福大学以及西门子医疗、飞利浦医疗、通用电气医疗、佳能医疗的专家详细介绍了双能量的实现方法（参见：双能量CT的实现方法）与临床应用，今天我们一块学习一下。
自2006年以来，许多临床应用已经被开发用于商业用途，包括1）自动直接去骨或去除钙化斑块；2）从增强CT数据中创建碘浓度图和/或量化绝对碘浓度；3） 通过增强扫描创建虚拟的平扫图像；4）识别肺实质或心肌中的灌注血容量；5）根据材料的元素组成确定材料的特征，这可以在体内区分尿酸和非尿酸尿路结石或尿酸（痛风）或非尿酸（钙焦磷酸盐）沉积在关节和周围组织中。
尿酸尿路结石鉴别（与非尿酸尿路结石比较）。特别是，区分尿酸（C5H4N4O3，Zeff≈6.9）和非尿酸结石的能力至关重要。根据低能量和高能量时材料衰减值的变化对结石进行分类是双能量CT 首次探索的临床任务之一。随着双能技术的改进，证据越来越多，研究人员不仅评估了区分尿酸和非尿酸结石的方法，而且还评估了进一步区分不同类型非尿酸结石的方法，如胱氨酸（C6H12N2O4S2，Zeff≈11.1）、钙基（包括草酸钙Ca2O4·H2O、Zeff≈14.0，碳黑CaHPO4·2H2O，Zeff≈14.2，鸟粪石CaGnH4po4·6H2O，Zeff≈12.6），磷灰石Ca10（PO4）6（OH）2，Zeff≈16.2）。
尽管多能CT与单能CT相比，在鉴别尿酸结石和非尿酸结石及非尿酸结石亚类方面显示了更高的准确性，但仍存在一些局限性。非尿酸结石的Zeff值在非常窄的范围内，大约在11到16之间，这使得很难区分这些结石类型，因为Zeff值非常相似。相比之下，尿酸的Zeff值（6.9）与水的Zeff值（7.4）非常接近。尿酸结石虽然比水密度更高（更亮），但在双能空间中的表现与非尿酸结石截然不同，后者的Zeff值远高于水。这解释了为什么从非尿酸中分离尿酸的准确度接近100%，而到目前为止，分离非尿酸结石的类型尚未被认为足够强大的临床实施。
也许最具临床意义的局限性是难以用混合尿酸和非尿酸成分正确分类结石。这是由于有限的空间分辨率，因此双能量衰减值的部分体积平均。Leng等人改变从非尿酸结石类型中分离尿酸的DER阈值，发现DSCT技术可以准确定量尿酸和非尿酸成分，在一项研究中，他们比较了同一结石的DSCT数据和显微CT数据，双能CT显示尿酸和非尿酸混合结石的鉴别及其各自的相对贡献是可能的。该领域正在进行的工作，包括利用基于投影的材料分解确定Zeff，可以解决这些限制。
痛风和假性痛风是关节炎的一种，当晶体在关节和关节周围软组织（包括肌腱和韧带）中积聚时就会发生。痛风的特征是尿酸晶体（C5H4N4O3，Zeff≈6.9）和伪痛风的焦磷酸钙（Ca2O7P2，Zeff≈15.6）晶体。多能CT鉴别尿酸和钙的能力使其非常适合痛风的诊断。双能量衰减差通常用于对扫描区域内的组织成分进行颜色编码。许多研究表明，与超声、数字x线摄影和单能CT等其他可用的诊断成像技术相比，双能CT对尿酸和钙晶体的鉴别诊断具有良好的准确性。将双能CT与标准诊断标准、美国风湿病学会痛风和/或尿酸单钠晶体沉积分类标准进行比较的多项研究的荟萃分析，双能CT对痛风诊断准确率高。
研究支持双能CT不仅可以诊断痛风，而且可以通过监测降尿酸药物治疗的有效性来指导治疗。双能CT监测是通过对尿酸盐晶体的数量和体积的可重复测量实现的。
双能CT在评价和监测痛风方面的局限性已经被注意到，包括对新近发病的患者的敏感性较低。这可能与未能检测到早期的小尿酸盐晶体有关。由光束硬化或运动引起的伪影会导致假阳性诊断的风险（更多关于双能痛风的内容可以参考：双能量痛风分析：基本原理，准确性与常见伪影）。
硅胶（一例式CH3[Si（CH3）2O]nSi（CH3）3，Zeff≈10.7）乳房植入物可破裂并漏入周围组织。硅酮和乳腺组织之间的衰减差异很小，在单能CT上很难检测到，但是在多能CT上可以获得额外的衰减信息，从而可以看到渗漏。文献中的例子清楚地表明了双能CT在评估乳腺组织完整性方面的潜在价值硅胶乳房植入物。
在CT血管造影上评估造影剂填充血管有时需要去除可能模糊感兴趣区域的骨。使用双能量衰减值比较容易区分钙和碘。这允许在CT血管造影上识别和去除骨，以直接显示增强血管和器官。基于双能量的骨去除术被认为对显示颅内血管和识别骨附近的小的或细微的颅内异常非常有用。一些研究也证明了双能CT骨切除在体部成像中的实用性。
与基于阈值的单能量技术相比，迄今为止的大多数研究都证明了自动双能量骨去除技术提高了图像质量，减少了错误，并加快了图像复查速度，但也注意到了局限性。临床上，双能CT骨去除术仍然容易出现一些不准确的地方，例如由于图像伪影。对于一些双能CT技术，在去除骨的图像中，线束硬化伪影实际上可以增强。
建立定量碘和虚拟非对比增强双能CT。双能CT有助于区分透明细胞肾癌和乳头状肾癌患者。这是肾细胞癌的两个主要亚型，它们的预后截然不同。它们也有着广泛不同的治疗策略，因此正确诊断个别患者的这种情况在临床上极为重要。
有几个小组应用了双能CT来应对这一挑战。Mileto等人采用DSCT系统，对经病理证实的82例肾损害患者进行了碘含量测定。0.9mg/ml碘的阈值可以区分透明细胞癌和乳头状肾细胞癌。对72例患者进行了类似的研究，使用单源快速kV切换双能CT；对于这种技术和相同的造影增强期（肾图），鉴别这两种细胞类型的阈值被确定为1.28 mg/ml碘。这两项研究之间阈值水平的差异可能是由于多种因素造成的，包括双能量投影数据分离、材料分解方法、对比度增强时间和患者群体变异性（例如心功能的差异）。这两项研究在阈值上的相对较大差异（超过40%）表明需要适当的质量控制，并需要对使用不同多能CT技术检查的患者进行仔细的数据处理程序。
双能CT也被成功地应用于区分出血与静脉造影染色和外渗，首先是在18例患者，然后是在中风治疗背景下的40例患者。双能量方法也被用于区分头颈部肿瘤出血和单纯出血。
关于双能CT测量与甲状腺结节标本病理结果的相关性，已发表了有希望的工作。许多研究已经验证了用一组虚拟的未增强图像替换单独的非对比度CT的可行性，其中使用双能CT分析工具去除了碘对比度材料。Ferda等人发表的一份比较早的出版物显示了这种脑成像方法的可行性。
多能CT在腹盆部的应用越来越多。除了上述肾癌研究外，双能CT技术的应用还对偶然发现（如肾囊肿鉴别）的特征和多囊肾病的评价有好处。肝脏病变的检测和评估是CT面临的更困难的挑战之一；在这方面，使用双能CT工具已经完成了许多工作。胃癌分期也有助于双能量CT方法的应用。
对62名在急诊室就诊的患者进行了以下检查：双源双能CT，采用三物质分解模型（脑实质、出血和钙）。使用虚拟非钙图像和钙覆盖物来区分小出血和小良性钙沉积的患者。类似的方法已被用于分离增强病变和其他高度衰减的生理结构。
肺结节的特征是多能CT测量的又一潜在应用。胸部区域的其他研究也为双能CT分析提供了有希望的结果。
钙特异性成像的另一个应用是识别和去除骨钙信号的能力。这允许骨髓水肿（即“骨挫伤”）的可视化，否则在常规CT中是看不到的。这为骨挫伤的MRI评估提供了一种替代方法。
到目前为止，关于头部和颈部使用的最佳虚拟单能能级，已经完成了许多工作。使用快速kV切换双能CT平台的40例患者，测量信噪比的最佳虚拟单能水平为65keV，但肿瘤显影的最佳虚拟单能水平为可能的最小水平，该扫描仪的最佳虚拟单能水平为40keV。另一项采用快速kV切换双能技术对40名患者进行的研究表明，40keV和70keV对于鉴别良恶性组织以及头颈部的恶性组织是有用的。
另一项使用快速kV切换双能CT平台对25个未增强的头部扫描的研究表明，使用65keV虚拟单能图像获得了最大的灰质信噪比、白质信噪比和灰质白质对比噪声比。所有这些测量结果都被发现比这25名患者的常规（混合单能）图像集有所改进。
采用双源双能CT方法对41例患者进行脑或颈部血管检查，确定60keV虚拟单能图像可获得最佳的血管衰减和对比度噪声比。一项针对71名头颈部癌症患者的类似研究发现，60keV的虚拟单能图像提供了最佳的病灶对比度与噪声比以及最高的主观图像质量分数。
所有这些工作都表明，虚拟单能图像提高了碘化对比剂的有用性，并提出了在双能CT 的设置中降低对比剂体积和/或浓度的可能性的问题。已经发表了多项研究，这些研究提供了证据，证明碘对比度可以在产生较低（40-60）keV单能图像的同时降低一半，而不会失去视觉增强。多期肝脏CT和冠状动脉CTA检查均与同一患者的单能量CT图像进行对比，结果相当。在双层探测器CT扫描仪上进行的患者和体模研究结果表明，用于儿科人群放射肿瘤学治疗计划的标准多色CT的CNR可以在50 keV图像上匹配或改进，该图像通过使用50%的低对比度获得。这样的改变将减少所有患者肾脏的生理负荷，提高患者的整体安全性，并可能降低成像设备用对比剂的成本。（更多单能谱图的临床价值可以参见：DECT单能谱图的临床应用）。
已有多篇文献证明，双能CT肺灌注血容量成像可提高肺栓塞的检出率。通常叠加在灰度解剖图像上的灌注血容量图像已被证明可改善周围肺内血栓的检测，并可用于评估灌注不足的严重程度。根据制造商提供的软件，可根据CT值（单位：HU）或绝对碘浓度（单位：mg/ml）报告灌流血容量图。
双能CT也被用于第一次增强时心肌的灌注血容量成像。与单能CT图像上的低衰减相比，双能碘成像对低灌注心肌的检测可能更敏感和更特异。ECG控制的双能CT在静息时和药理学诱导的应激期间被执行，以检测固定灌注缺陷和可逆性缺血。或者，在动物模型中使用虚拟单能图像来提高动态心肌灌注CT的质量。
放射治疗中电子密度和有效原子序数图像的生成。为了开发质子治疗的潜在效益，必须准确了解质子束穿过组织的阻止能力。单能CT不能区分病人密度和化学成分的变化，这限制了停功率比（SPR）计算的准确性。为了克服这一局限性，双能CT被用来计算电子密度相对于水的分布图ρe/ρe，w和有效原子数Zeff，以便更好地预测SPR值。
平均而言，与单能CT 相比，双能CT的SPR计算精度更高。利用由双能CT图像确定的ρe/ρe、w和Zeff，人体组织的均方根（RMS）误差理论上可低至0.2%。然而，在临床实践中，图像噪声降低了SPR计算的准确性，与重建图像中的非理想性（如线束硬化和散射）一样。研究了在图像重建之前执行材料分解的技术，以利用sinogram数据解决这些限制，包括使用联合估计方法。
改善SPR预测和减少CT相关不确定性的另一种方法是临床使用虚拟单能图像，随着患者大小的变化，该方法提高了CT值的稳定性。来自不同CT扫描器制造商的不同CT扫描器模型的虚拟单能图像的CT数精确到10 HU以内。
CT系统使用多色x射线束，其产生的光子穿过不同能量的光谱，将经历不同的、与能量相关的衰减。在检测器水平，光子束通过患者的总透射强度将表示构成该束的每个能量的透射强度之和。单能光束的假设重建，特别是对于长路径或高原子序数材料，可能导致线束硬化伪影。基于单个材料（通常是水）已知衰减特性的光束硬化校正算法，在减少原子序数与水类似的材料的伪影方面相当有效。当不满足光束硬化校正算法的假设时，校正往往是不充分的，并且可能产生伪影，包括阴影和暗带。
多能CT可以很好地解释多色光谱，并通过生成虚拟单能图像来实现更稳健的线束硬化校正。同样，另一项研究发现，使用60-80keV单能图像与单能CT图像相比，心肌和冠状动脉的SNR和CNR值更高。Stolzmann发现牙科修复患者使用虚拟单能图像与单能CT相比，线束硬化伪影有所改善。
身体中的金属代表一种高衰减、高原子序数的材料，这种材料可能与传统重建的假设相混淆，导致条纹、阴影和其他伪影。与金属植入物相关的伪影可能有多种原因，但如上所述，线束硬化是金属相关畸变的重要原因。虚拟单能图像可以有效地减少金属伪影。大量的金属物体，包括髋关节置换术/假体、牙科金属植入物、主动脉修复支架、动脉瘤夹等，已经证明金属伪影的减少或消除。
与传统的单能CT相似，多能CT的采集和重建参数必须根据尽可能低的合理可行原则（ALARA）来优化成像任务。如果材料特定信息值增加或碘对比噪声比增加，则多能CT相对于单能CT的剂量增加是合理的。然而，所使用的剂量通常是相当可比的，如果不是经常较少的话，则显示图像质量可以保持而无需剂量惩罚。
在多能CT中，考虑所用技术的局限性也很重要。对于低能量数据集来说，这一点尤其重要，因为这是噪声最突出的地方，更容易产生伪影，并且量化精度最有限。除了剂量学方面的考虑外，开发多能协议还需要注意低能量采集的质量。
管电流调制可用于几种商用多能CT系统。Masubara等人比较了120kV单源双能、双源双能CT图像噪声，采用定制的不同尺寸的椭圆聚甲基丙烯酸甲酯模型进行双能CT采集，并根据实验确定了不同尺寸模型的最佳管电位组合和质量参考mAs值。Michalak等人也做了类似的工作，他们确定了双源双能虚拟单能图像的最佳管电压组合。
传统的CT剂量学技术已经很成熟，但也存在一些缺陷。如果在没有适当调整的情况下将这些技术应用于新扫描仪上的宽准直，由于标准CT电离室的有限长度（100 mm）和延伸到长度以外的宽剂量分布，可能会产生严重的CT剂量报告不足。ICRU第87号报告和AAPM第200号报告提出了一种60cm长的聚乙烯体模，以更准确地描述广泛的剂量分布，并将剂量测量误差降至最低。或者，AAPM111报告建议在没有模型的情况下测量空气中游离的CT剂量指数（CTDI100）。AAPM111报告方法适用于螺旋和轴向扫描模式；适用于任何束宽、扫描床增量和扫描长度；已经建立了IEC标准，所有CT制造商必须遵循该标准来适当报告宽准直扫描仪的剂量；这导致在所有光束准直中CTDIvol的近似恒定值。这种方法减轻了传统CT剂量测量在宽准直扫描模式下的误差。
多能CT在使用电离室时面临着与传统CT相同的挑战。或者，有商用的辐射检测装置，例如热释光剂量计（TLD）、光激发光剂量计（OSL）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。然而，所有这些设备都具有已知的能量依赖性，这对于多能量CT来说可能特别有问题。这些器件的潜在用途将需要表征不同能量下的不同光束分布，并制定适当的校准系数。
基于CTDI的剂量测量量化了CT扫描仪的辐射输出，这对标准化和性能评估非常重要。与其他电离辐射源相比，通常需要估计特定CT检查的相对风险。有效剂量是一个单一的参数，用于解释非均匀、部分身体暴露的生物效应，并可用于这些类型的比较。
用于确定CT检查有效剂量的两种常用方法是：1）计算器官剂量估计值并使用国际放射防护委员会（ICRP）的组织加权系数的蒙特卡罗模拟；2）使用公布的剂量-长度乘积（DLP）转换为有效剂量的方法换算系数。Christner等人研究了头部、胸部、冠状动脉、肝脏、腹部和骨盆的单能和双能CT检查方法。研究人员发现两种方法都没有明显的能量依赖性；单能和双能有效剂量计算的观察差异在8%以内。
由几位作者完成研究人员使用点剂量计（TLD和MOSFET）和拟人男性模型（Alderson Rando，The phantom Laboratory，Salem，NY，USA），将剂量计放入模型中，以获得代表特定器官剂量的点测量值；另外的剂量计被放置在模型表面差异小于0.4 mSv，使用TLD测量胸部器官剂量，然后计算有效剂量。
Mattison等人开发了一种描述光束能量的方法，并计算修正系数以解决能量依赖性，与DLP方法相比，总体误差为5.9%。然而，这些研究并没有明确地试图匹配图像质量。
Schenzle等人用TLDs、量化噪声和CNR对胸部图像质量进行统计评价。对于80/140kV、100/Sn140kV和120kV单能采集，测量的有效剂量分别为2.61、2.69和2.70mSv。采用非线性混合算法生成双能量图像。
测量了80/140kV、100/Sn140kV和120kV图像的噪声分别为11.0HU、10.7HU和9.9HU（P>0.05），碘对比度（CNR）值分比为33.4HU、30.7HU和14.6HU（P<0.05），表明在相同的辐射剂量下，双能CT可以保持图像噪声，提高碘对比度。
单能和多能CT图像噪声对疾病检测、对比度分辨率和量化精度都有影响。由于材料分解过程中噪声的放大，多能CT应用特别容易受到图像噪声的影响。迭代重建技术已被应用于低能量和高能量图像或特定材料图像的降噪。一般的方法是建立噪声统计模型或利用两个源数据集之间的噪声相关性来降低图像噪声。其结果是能够在不增加图像噪声的情况下减少辐射剂量。然而，对于低对比度对象，迭代重建降低了边缘锐度，降低了检测或解析低对比度对象的总体能力。
Leng等人已经证明，在多能CT中，可以利用能量域中的冗余信息来降低噪声（从而降低剂量）。Bruder等人利用低能量和高能量图像之间的冗余信息实现了类似的方法和Grant等人，Bellini等人研究了使用商业化版本的这些技术对胰腺双能CT检查的噪声改善，发现在低于70keV的所有能量下，噪声显著降低，CNR显著增加。
Petrongolo等人提出了一种用于多能CT-图像去噪的图像区域分解方法。该方法在保持高对比度空间分辨率、噪声功率谱和电子密度精度（<2%的偏置误差）的同时，噪声标准差降低了一个数量级，并且优于滤波和迭代重建。
多能CT定量需要制定质量控制程序，以确保准确性和再现性。量化特定元素（即碘）或材料（即脂肪）的方法因制造商而异，包括利用国家标准与技术研究所（NIST）公布的已知物理特性或用户定义的相关材料参数校正。使用者有责任确保定量的准确性和再现性；否则，在临床结论和决定方面必须非常谨慎。
质量控制程序的开发通常需要一个具有已知标准的模型。目前有几种专门设计用于评估和监测多能量CT系统定量精度的商用模型。Nute等人的一项研究首先报告了质量控制计划的重要性，通过演示系统内的可变性和剂量水平的性能差异。
同一小组通过说明多个供应商碘定量误差的潜在误差，扩大了研究范围。Jacobsen等人报告了未进行后处理参数优化时碘定量的系统误差。
多能CT对碘的定量分析具有重要的临床意义，因为碘是临床上使用最多的造影剂，为提高CT定量分析水平提供了巨大的机遇。采集技术（管电压和预滤波组合）、重建和后处理都会对定量产生巨大影响，如Krauss等人所示，其中碘增强率随着低能束管电位的降低和高能束管电位的增加而增加，尤其是当锡过滤器用于高能x线束时。关于定量CT的另一个重要考虑因素是检查之间的可重复性，不同品牌和型号的扫描仪之间的检查差异，以及患者尺寸或检查床高度的变化可能导致错误的结果。
与传统CT相比，多能CT在碘定量方面的优势在于，当使用选择性材料分解或虚拟单能成像时，灵敏度提高。这种敏感性的增加导致了减少碘造影剂剂量的能力，这有利于肾功能下降的患者。Foley等人讨论了辐射剂量对碘敏感度的重要性，并注意到一些研究表明，与120千伏单能CT图像相比，双能CT 70keV单能图像的固有碘衰减增加了25%，相反，碘负载可能减少了25%。
除碘外，多能CT对其它材料的定量和定性也有很强的临床应用价值。双能CT平扫诊断尿酸结石和非尿酸结石时，放射剂量显著降低（50-75%），但仍保持所需的敏感性和特异性。
双能和多能CT技术可以区分不同有效原子序数的物质，使新的临床相关CT应用成为可能。从2006年到2009年，应用主要局限于CT血管造影中的自动骨和斑块去除、对比增强扫描中碘信号的去除、灌注血容量的单相成像以及具有特定元素成分的组织的识别。从那时起，已经开发出更多的应用，并进行了前瞻性临床试验，以评估这些技术的临床疗效。
其结果是，双能和多能CT正逐渐成为临床影像学的主流。双能CT在20世纪80年代可能已经从临床上消失，但随着自那时以来发生的巨大技术进步，现代CT技术现在能够充分利用Godfrey Hounsfield在1973年设想的基础物理学和临床前景。
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