双能量CT,亦称光谱CT,是一个计算机断层扫描使用两个单独的技术x射线光子能谱,允许在不同能量下询问具有不同衰减特性的材料。虽然传统的单能CT产生单个图像集,但是,双能量数据(两个能谱处的衰减值)可用于重建众多图像类型:

  • 加权平均图像(模拟单个能谱)
  • 虚单能图像(在单个光子能量而不是光谱上的衰减)
  • 材料分解图像(映射或去除已知衰减特性的物质,例如碘,钙或尿酸)
    • 虚拟非对比图像(移除碘)
    • 碘浓度(碘图)
    • 钙抑制(移除钙)
    • 尿酸抑制(清除尿酸)
  • 电子密度图
  • 有效原子数(Zeff)地图

不同的供应商提供不同的DECT获取技术。这些技术大致可分为在患者扫描前(前瞻性)发生的技术(需要预先选择)和在患者扫描后(回顾性)发生的技术(不需要预先选择):

  • 双源
    • 两个X射线管产生不同的电压(千伏峰值)偏移约90°
    • 在图像空间中重建
    • 限制视场(FOV),因为两个探测器的尺寸不能相同
    • 随着两个数据集同时获得的良好的时间分辨率
  • 单一连续
    • 在不同的管电位下连续获得两次螺旋扫描,然后进行共配准进行后处理
    • 在图像空间中重建
    • 全视场
    • 患者的时间分辨率差两次(因此增加剂量)
  • 单一双光束
    • 在x射线到达患者之前,双材料过滤器在z轴上将x射线束分成高能和低能光谱
  • 单一顺序(“rotate-rotate”)
    • 每个x射线管的旋转都是在高管和低管电位下进行的
    • 在图像空间中重建
    • 全视场
    • 患者的时间分辨率差两次(因此增加剂量)
  • 单源快速千伏开关
    • 在同一旋转过程中,x射线管在高管电位和低管电位之间多次切换
    • 在投影空间中重建
    • 全视场
    • 由于管旋转,时间分辨率略有降低
  • 双层DECT(“三明治”)
    • 探测器的顶部(最内层)吸收低能光子,而高能光子则通过底部(最外层)
    • 在投影空间中重建
    • 全视场
    • 随着两个数据集同时获得的良好的时间分辨率

x射线光子主要通过光电效应, 和康普顿散射产生今天医学中使用的诊断图像。

当原子经历光电效应时,通过入射光子被引入的相应K-Shell的电子来自相应的K壳。当该电子被激励时,空置空间是由相邻电子的“填充”,作为光电子释放能量。

简而言之,当光子具有足够的能量以克服K壳中的电子的结合能量时,该原子经历光电效应。

每种物质都有其独特的k壳层结合能;被称为k边。有一个显著的衰减尖峰,结果就超过了能量的k边,这个峰是独特的每一种材料,并持有关于物质组成的有价值的信息。

不同的光电能量和k边是双能CT的主要问题。虽然人体大多数元素的k边很低(0.01-0.53 keV),但碘和钙等元素的k边较高,分别为33.2 keV和4.0 keV,使其比周围结构足够大,在临床环境中特别重要1-3

例如,在80kvp时,不含(引入的)碘的结构,如肝脏,其衰减基于其x的k边,但当碘(33.2 keV)引入同一结构时,它具有更高的y衰减,使其接近80kvp。

由于80 kVP比140 kVp更接近33.2kKV,含碘的结构将保留较少的衰减,因为KVP在碘的K缘上方进行。因此,当使用两个能量时,可以仅基于80kVP和140kVP之间的衰减差来描绘结构。

在目前的文献中,双x射线源,管A (140 kVp)和管B (80 kVp或100 kVp)具有90度角偏移是首选的双x射线源扫描仪偏移量1-5

成像技术

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  • 双能CT
  • 光谱CT.

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    病例1:双能胸部CT
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  • 案例2:血管内动脉瘤修复
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    病例3:骨水肿
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    病例4:取栓后碘外渗
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    病例5:足多关节痛风
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    病例5:股骨颈骨折引起骨髓水肿
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    病例6:肺灌注碘图
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    病例7a: CTPA谱灌注缺损
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    病例7b: CTPA谱灌注缺陷
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    病例8:CTPA次优,低单倍谱节省
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