炫速双源CT的原理、特点及临床应用

徐子森，樊宽章，王敏，张伟

青岛大学附属医院 a.医学工程科；b.病案室，山东 青岛 266003

炫速双源CT的原理、特点及临床应用

徐子森a，樊宽章a，王敏b，张伟a

青岛大学附属医院 a.医学工程科；b.病案室，山东 青岛 266003

炫速双源CT作为近年来最新发展的CT设备，相较于传统CT在技术性能上有了很大提升，被广泛应用于多种疾病诊断领域，本文主要介绍了炫速双源CT的原理、特点以及具体的临床应用。

双源CT；原理；临床应用

计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）是X射线诊断学上的一次重大突破。随着电子计算机的发展及在医学领域的广泛应用，CT技术也日趋先进和完善，不同类型的CT应运而生，如单光子CT（Emission Computed tomography，ECT）、正电子CT（Positron Emission Tomography，PCT）、超声CT（Ultrasound Computed Tomography，UCT）、微波CT等。近年来，一种新型的炫速双源光子CT逐渐进入临床应用，本文简要介绍其基本原理、特点和临床应用。

1 CT基本原理

CT利用X射线对人体进行断层扫描，由探测器收得模拟信号再转变成数字信号，经电子计算机计算出每一个像素的衰减系数，然后重建图像，从而显示出人体各部位的断层结构。断层的图像形式能较清晰地显示人体组织的细微差别，彻底解决了内部重叠显示问题，而且能将人体各种组织对X线的吸收系数以精确的数字形式表示出来[1-2]。

CT设备主要包括以下结构：① 由X线管、探测器和扫描架组成的扫描部分；② 可对扫描收集到的信息进行存储运算的计算机系统；③ 图像显示和存储系统。经过不断发展，CT设备的探测器已从原始的1个发展到现在的多达4800个[3-5]，扫描方式也从平移/旋转、旋转/旋转、旋转/固定，发展到螺旋CT扫描。

2 双源CT技术进展

常规CT通常使用一个X线球管和一套探测器，而双源CT则通过两套X线球管（球管A和球管B）和两套探测器来采集CT图像，其间在X-Y平面上间隔90°，通过机架旋转90°即可获得180°数据，使单扇区采集时间分辨率达到毫秒级，具有极快的速度。2005年北美放射学会年会提出了“双源CT技术”概念，同年德国SIEMENS公司凭借其技术优势推出了世界首台双源CT，从此CT技术的发展进入了一个崭新的时代[6]。

无创心脏CT成像推动了多层CT技术的发展，但在高心率病人及重度冠状动脉钙化或金属支架的狭窄评估方面，多层CT在时间分辨率上受到了限制，通过软性和硬性技术均难实现。SIEMENS在成熟的64层螺旋CT技术和零兆球管的基础上，一体化整合了两套64层CT成像系统，使时间分辨率得到明显的提升，较好的解决了上述问题。

双源CT系统主要包括主机配电柜、扫描机架、检查床、水冷系统、成像控制系统、图像重建系统及图像后处理系统等[7-8]。其在传统多层CT检查功能的基础上有了新的临床应用，在冠状动脉成像、复杂型先天性心脏病、主动脉成像、肢体动脉损伤等领域均取得了较好的应用效果[9-11]。双源CT的主要劣势在于双能量扫描时球管B的视野较小，因此较难覆盖体型较胖患者的全部检查区域，特别容易遗漏胸、腹部的病变，对较薄韧带及横行韧带的显示效果也欠佳。

3 炫速双源CT的特点

炫速双源CT在双源CT的基础上有了明显的技术改进，它配备了两组能进行128层图像同步采集的探测器系统，机架的旋转时间进一步缩短至0.28 s，使得时间分辨率达到了前所未有的75 ms。其利用两组探测器同步互补的无缝螺旋扫描，利用大螺距采集使扫描的进床速度达到每秒45 cm，能瞬间完成从心脏到其他多部位的检查，在检查速度及图像质量明显提升的同时大幅度降低了患者所接受到的辐射剂量。两套X射线的发生装置和两套探测器系统呈一定角度安装在同一平面，进行同步扫描。两套X射线球管既可发射同样电压的射线也可以发射不同电压的射线，通过处理两组不同能量的数据可以得到普通CT所不能区分或显示的组织结构，即能量成像[12]。如果两组数据以同样的电压电流值扫描则可以将两组数据进行整合，快速获得同一部位的组织结构形态，突破普通CT的速度极限，所以称为“炫速”。

4 炫速双源CT在临床上的应用

4.1 心血管疾病

炫速双源CT检查开辟了冠状动脉无创伤成像的新纪元。以往的多层CT进行心脏冠状动脉检查时，易受心跳波动的影响，成像效果不理想，有的患者还因心率问题难以进行检查。炫速双源CT解决了快心率患者的冠状动脉成像这一难题，检查时病人无须屏住呼吸，不需要使用药物控制心率，实现了超低辐射剂量水平，可随时获取动态、逼真的图像，能够精准分析植入支架的通畅性及支架内的再狭窄程度，为冠心病的筛查、复查提供准确诊断[13]。其通过智能化的步进式扫描模式亦能低剂量完成全心时相的采集，从而进行心肌桥评估，也可对冠状动脉旁路搭桥术后桥血管的通畅性、冠状动脉先天性畸形及冠状动脉瘤等病变进行准确评价。

4.2 急性胸痛诊断

病人胸痛时，快速获得准确的诊断是疾病治疗的关键。尽管64层CT也可进行急性胸痛诊断，但由于其需要控制心率，诊断效果不佳。炫速双源CT可以轻松完成常规检查，即使在高心率情况下也能得到极佳的影像质量，一次扫描即可对食道、纵隔、肺、胸膜及胸部骨骼等进行鉴别[14]，明确胸痛病因是心脏冠脉疾病、肺动脉栓塞还是主动脉夹层，为急诊患者完成“一站式”诊断，是急诊胸痛患者的首选诊断模式。

4.3 儿科疾病

在以往的CT检查中，婴幼儿通常需要注射镇静剂，以防止扫描中运动干扰造成的图像模糊[15]。而注射镇静剂具有一定的风险，对婴幼儿健康也有不良影响。炫速双源CT在小儿正常呼吸、无约束的情况下可形成高品质图像，为儿童CT的成功检查提供了有力保障。

4.4 各部位血管疾病

炫速双源CT可进行无创伤性大范围血管造影，在早期发现颈动脉狭窄和颅内动脉狭窄、动脉瘤、血管畸形等，明确各种动脉瘤破口、方向、血管流向情况，对动脉瘤危险评估、卒中患者的预测有重要的诊断意义[16]。

4.5 神经系统疾病

炫速双源CT通过采用两个能级的射线同时进行扫描成像然后再进行双能量血管成像，避免了受检者可能的移动带来的图像配准问题，大大提高了检查的稳定性[17]。尤其当受检者由于疾病本身的原因不能很好配合时，意义非常明显。

4.6 运动系统（软骨、肌腱和韧带）疾病

由于机体的软骨、肌腱及韧带等结构的X线衰减系数差异较小，因此常规CT无法进行区别显示。但这些结构中的胶原分子侧链有密实的羟赖氨酸和羟脯氨酸，它们对不同能量的X射线有较明显的衰减差异，从而可以与周围结构清晰区别显示出来。因此，炫速双源CT平扫时可以评价外伤病人韧带、肌腱的连续性以及软骨的完整性，弥补了CT检查的盲区[18]。

4.7 肺灌注和通气成像

炫速双源CT通过两种能量状态对肺组织内碘或氙气对比剂的分布情况进行分析，可显示肺组织的血流灌注或通气状态。该技术通过单次对比增强扫描即可提供全肺形态学和功能学双重信息，有望成为肺栓塞的“一站式”检查技术[19-20]。

4.8 泌尿系统结石疾病和痛风

炫速双源CT利用双能扫描显示尿路结石的特征，能有效鉴别尿路结石的成分，明确分析结石的类型。根据结石大小以及患者体质量等的不同，炫速双源CT鉴别尿酸盐结石和非尿酸盐结石的准确性在92%以上，检出含尿酸盐结石的敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值均为100%。此外，炫速双源CT通过薄层扫描和3D重建技术，在血液检查未见异常的情况下，能第一时间准确诊断痛风的部位、范围、对骨质的侵犯严重程度，迅速鉴别真、假痛风，避免痛风患者错过最佳的治疗时机，在确定治疗方案和疗效观察等方面均有重要应用价值。

4.9 其他领域

除上述领域外，炫速双源CT还可广泛应用于其他领域，如金属伪影的去除，软组织成分鉴别，血栓性质的判定，高密度囊肿和实性肾肿块鉴别，肾上腺腺瘤、胰腺肿瘤的定性诊断，肝脏肿瘤疗效检测等[21-22]。

5 结束语

综上，炫速双源CT具有扫描速度快、超低辐射剂量、双能高清晰图像质量、高清组织鉴别成像及最大范围动态覆盖等特点。其突破了传统CT的“瓶颈”，增加了诊断信息量，实现了CT影像从二维、三维成像到四维成像的时代，是人类医学科学及设备发展史上的又一个突破。

[1] Paulus MJ,Gleason SS,Easterly ME,et al.A review of highresolution X-ray computed tomography and other imaging modalities for small animal research[J].Lab Anim,2001,30(3):36-45.

[2] 裴作升.CT临床应用的新技术[J].医疗卫生装备,2005,26(4):52.

[3] 高上凯.医学成像系统[M].北京:清华大学出版社,2000,172-177.

[4] 石明国,张振荣,尤志军,等.CT成像技术的发展[J].中国医学装备, 2007,4(4):56-60.

[5] Johnson TR,Krauss B,sedlmair M,et al.Material differentiation by dual energy CT:initial experience[J].EurRadiol,2007,17 (6):1510-1517．

[6] 郑玲,顾海峰,阳刚,等.双源CT成像技术及其临床应用的新进展[J].医学研究生学报,2008,21(4):404-407．

[7] GraserA,JohnsonTR,ChandaranaH,et a1.Dual energy CT: preliminary observations and potential clinical applications in the abdomen[J].Eur Radiol,2009,19(1):13-23．

[8] Scheffel H,Alkadhi H,Plass A,et al.Accuracy of dual-source CT coronary angiography:First experience in a high pretest probability population without heart rate control[J].Eur Radiol,2006,16(12):2739-2747.

[9] Gutstein A,Dey D,Cheng V,et al.Algorithm for radiation dose reduction with helical dual source coronary computed tomography angiography in clinical practice[J].J Cardiovasc Comput Tomogr,2008,2(5):311-322.

[10] 彭盛坤,曾勇明,郁仁强,等.新双源CT冠状动脉CTA不同扫描参数与重建算法获得图像质量的模体研究[J].中国医学影像技术,2013,29(4):641-644.

[11] Maffei E,Martini C,Rossi A,et al.Diagnostic accuracy of second-generation dual-source computed tomography coronary angiography with iterative reconstructions:A real world experience[J].Radiol Med,2012,117(5):725-738.

[12] Wichmann JL,Hu X,Engler A,et al.Dose levels and image quality of second-generation 128-slice dual-source coronary CT angiography in clinical routine[J].Radiol Med,2015, 120(12):1112-1121.

[13] 张竹花,赵文敏,王林辉,等.高心率患者双源CT冠状动脉成像初步研究[J].实用放射学杂志,2007,23(8):1106-1109.

[14] Xia Y,Junjie Y,Ying Z,et al.Accuracy of 128-slice dualsource CT using high-pitch spiral mode for the assessment of coronary stents:first in vivo experience[J].Eur J Radiol,2013, 82(4):617-622.

[15] Hausmann P,Stenger A,Dittrich S,et al.Application of Dual-Source-Computed Tomography in Pediatric Cardiology in Children Within the FirstYear of Life[J].Rofo,2016,188(2):179-187.

[16] Iwayama T,Arimoto T,Ishigaki D,et al.The Clinical Value of Nongated Dual-Source Computed Tomography in Atrial Fibrillation Catheter Ablation[J].J Cardiovasc Electrophysiol, 2016,27(1):34-40.

[17] Maeda K,Saikyo M,Mukose A,et al.Lateropulsion due to a lesion of the dorsal spinocerebellar tract[J].Intern Med,2005, 44(12):1295-1297.

[18] Zhang L,Qiu J,Yu L,et al.Quantitative Assessment of Mitral Apparatus Geometry Using Dual-Source Computed Tomography in Mitral Regurgitation[J].Int Heart J,2015, 56(4):408-414.

[19] Haubenreisser H,Meyer M,Sudarski S,et al.Unenhanced thirdgeneration dual-source chest CT using a tin flter for spectral shaping at 100kVp[J].Eur J Radiol,2015,84(8):1608-1613.

[20] 张练,冯敏,张卫东,等.双源CT在肺栓塞与下肢深静脉血栓形成联合成像中的应用价值[J].中国医疗设备,2014,29(12):1-4.

[21] Birkbak ME,Leemreize H,Frølich S,et al.Diffraction scattering computed tomography:a window into the structures of complex nanomaterials[J].Nanoscale,2015,7(44):18402-18410.

[22] Wenz H,Maros ME,Meyer M,et al.Image Quality of 3rd Generation Spiral Cranial Dual-Source CT in Combination with an Advanced Model Iterative Reconstruction Technique:A Prospective Intra-Individual Comparison Study to Standard Sequential Cranial CT Using Identical Radiation Dose[J].PLoS One,2015,10(8):e0136054.

Principles, Characteristics and Clinical Application of Flash Dual Source CT

XU Zi-sena, FAN Kuan-zhanga, WANG Minb, ZHANG Weia
a. Department of Medical Engineering, b. Department of Medical Records, the Affliated Hospital of Qingdao University, Qingdao Shandong 266003, China

The Flash dual source CT is newly-developed CT equipment and was widely used in a variety of diseases in recent years and its technical performance has been greatly improved in comparison with conventional CT. This paper mainly introduced the principles, characteristics and the specifc clinical application of Flash dual source CT.

dual source computed tomography; principle; clinical application

R814.42

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.06.019

1674-1633(2016)06-0078-03

2015-11-03

2016-03-17

张伟，高级工程师。

通讯作者邮箱：18661807272@163.com