双能量CT在急性脑卒中诊疗中的应用（综述）

赵 伟 张 继

急性缺血性脑卒中是临床常见疾病，能否得到及时的诊断与治疗，对于病员的预后具有决定性的意义。CT是最为常见的诊断工具。在脑卒中发生后的3～6 h，我们可以使用“脑窗”观察到早期征象。急性脑卒中经过治疗后，也需要评估患者的预后情况。血脑屏障的破坏可能会导致出血或者造影剂外溢，而在使用传统单能量CT脑窗成像时，分辨这两种情况具有较大的难度[1]。

双能量CT设计初衷是用于冠脉成像，因为它不仅能直观显示血管的狭窄程度，而且可以高度准确地探测和分析冠脉内的斑块。双能量CT可以有效区分X线衰减系数相似而原子组成不同的组织，并且可以在特定管电压下，进一步获取反应实际组成的虚拟单能谱成像。与单能量CT成像相比，双能量CT还可以降低辐射剂量。CT灌注成像（CTP）以及CT血管造影（CTA）对于急性脑卒中的诊断准确度很高[2]，因此，也需要将双能量CT成像与之进行对比。本文就这项技术的临床应用现状进行介绍、讨论和展望。

1 双能量CT在急性脑卒中的应用

1.1 区分出血与造影剂外渗 目前大多数双能量CT成像的研究都关注于如何在使用造影剂后，在血脑屏障破坏的情况下，区分出血以及碘造影剂。通过碘分布图描述增强区域，虚拟平扫显示无增强区域。

现今介入疗法已经成为急性脑卒中治疗的金标准，但是术后出血也是一个常见的问题，往往预示着预后不良。因此早期评价术后出血，对于患者的治疗和预后，有重要的指导意义。有些小体量的研究表明，通过对碘分布图以及虚拟平扫的评估，双能量CT区分出血和碘造影可以达到几乎百分百的特异度和较高的敏感度[3]。所以，在急性脑卒中血管内治疗术后，采用双能量CT鉴别碘对比剂外渗和早期脑出血，能够有效对临床诊疗提供指导[4]。在一项研究中，通过传统成像以及虚拟单能量重建成像观察58例患者的脑实质内出血及低密度灶，使用双层探测器CT，范围40～120 KeV，发现低密度病变在脑白质以及高密度病变在脑灰质中的显像，最佳显示条件在120 KeV。同时，高密度病变在脑白质以及低密度病灶在脑灰质的显像，最佳显示条件在40 KeV[5]。双能量CT在急性脑出血的诊断中，可以有效鉴别造影剂强化及小钙化灶。也有人认为，发表偏倚会导致高估诊断表现，有必要进行大规模的前瞻性研究。

1.2 急性脑卒中成像 双能量CT可以在不使用造影剂的情况下评判急性脑梗死或出血性梗死。双能量CT相对于单能量CT的脑窗，能够更加精确地发现脑水肿并且预测梗塞范围[6]。在一项包括46例患者的研究中，观察对象在卒中治疗后立刻行双能量CT扫描（100～140kV），软件设置为更加偏向于对梗塞灶/正常脑组织平均密度的观察，扫描参数设置为100 kV与140 kV的管电压扫描序列，通过插入梗死灶的平均密度替代出血的平均密度，从而显示梗死灶与脑组织的对比，而不是出血/碘剂的对比。根据正常脑组织在100～140 kV的虚拟平扫时平均密度会降低的原理，采用相对双能量对比法，发现双能量CT成像相比于单能量CT的脑窗，可以使梗死灶得到最佳显示，并且可以预测未来梗死的范围[7]。由此可见，双能量CT可以显著提高早期梗塞灶的检出率。在迟发性脑出血病例中，CT值显著高于无迟发性脑出血的病例[8]。在急性大脑中动脉梗塞的病例中，99 KeV时的虚拟单能谱成像能够良好区分梗死灶与正常脑组织，不亚于70 KeV的成像质量[9]。

1.3 强化区域的转归预测 在一项包含132例急性脑卒中患者的研究中，治疗后即刻使用双能量CT（100/140 kV）增强扫描，其中32例患者出现增强区，53例患者出现脑出血。使用CT或MR随访，发现同时具备增强区域与出血的患者即使原阻塞血管完全再通，预后也较差。除此之外，具备增强区域的患者，大概率会转变为迟发性出血[10]。为了研究在何种情况下增强区域会转变为梗死或迟发性出血，使用双能量CT（100/140 kV）扫描20例患者共计44个增强区域，发现转变为梗死的区域在碘分布图上显示为更多的碘分布，表示更高程度的强化。在一项针对增强区域迟发性出血的研究里，对85例患者治疗后即刻行双能量CT（80/140 kV）扫描，如果存在碘染色，由两名诊断医师分别测量最大碘浓度。显示碘浓度＞1.35 mg/dl的区域，后期更可能发生迟发性出血[11]。

1.4 血管内栓子成像 与单能量CT相比，双能量CT有助于不使用造影剂即可显示颅内动脉内的血栓。通过CT血管造影中的虚拟平扫重建，可以检测到高密度的动脉。然而，虚拟平扫重建对于早期梗塞的评估，并没有引起足够的关注，这对于急性期患者同样非常重要。双能量CT成像可以用于区分血管内的造影剂与血栓。在一组颅内大动脉栓塞介入治疗后即刻行双能量CT扫描的研究中，通过观察碘分布图、脑窗及虚拟平扫的应用，可以发现周边残余的血栓。而如果只单独使用虚拟平扫，只有部分患者显示阳性。在只使用虚拟平扫的情况下，含有血栓的血管密度明显高于灌注动脉的密度[12]。

1.5 双能量CT在CTA和CTP中的应用 CTA为急性缺血性脑卒中患者的主治医师提供了有助于临床诊疗的多种信息，例如详细展示了血管闭塞的部位、范围及侧支循环建立情况[13]。但是其应用也受到一些限制，如辐射、造影剂诱发的过敏反应，以及准备执行检查所需的前期准备。在检测急性缺血性脑卒中方面，CTP可以显示脑组织的血流灌注量的改变情况，从而明确病灶血供。还可以对目标血管的部位和闭塞程度进行准确判断，因此对于缺血性脑卒中患者具有较高的潜在价值[14]。

CTA/CTP作为一种一站式解决方案，在急性脑卒中的应用中具有很大的优势，已经广泛应用于临床。尤其在紧急情况下，除了可以确定缺血的时相和范围，一站式CTA/CTP技术还可以确定栓子的位置和范围，从而辅助临床的诊断和治疗。用不同的评分系统评估侧支循环建立的情况对于急性脑卒中患者预后有重要的意义。单期和多期CTA的应用并与CTP的参数进行比较后，应用单期CTA评估侧支循环的建立情况已足以预测急性缺血性脑卒中患者的预后，从而避免进一步的影像学检查，如多期 CTA及CTP。

CTA还可在血栓取出术后，用于发现潜在残留血栓，这对于临床有重要意义[15]。因为在残留血栓的病例中，血管再闭塞很常见。双能量CT在检测血栓的持续存在性或早期血栓形成方面很有价值，因为无需使用造影剂。但是对于能否预测血栓形成，尚需进一步研究。有研究表明，CTA联合CTP，诊断价值较高，能够更好地评价脑组织的血流状态和血管狭窄程度，为临床诊疗提供有价值的信息[16]。需要进一步研究来比较双能量CT、CTA和CTP的价值。

2 前景展望

一种使用新型光谱探测器的多能量CT，可以基于图像对物质构成进行分析。在使用100 kV/Sn 140 kV扫描条件下，实现了与双能量CT相当的性能。在双源协议中使用光子计数检测器后，性能可以提高到单光子计数检测器和双源CT的成像水平以上。与使用能量积分检测器（EID）传统单能量CT扫描相比，用于评估头颈部主要动脉的光谱光子计数检测器（PCD）CT在较低图像噪声和较少图像伪影的情况下获得了显著更高的图像的质量[17]。

双能量CT有助于区分不同物质，但是两次独立的扫描的CT图像会产生放大噪声，从而影响图像质量。这可能是因为算法的分析性能欠佳，不能完全准确描述双能量CT的图像与成像物质之间的对应关系，尤其是在噪声条件下。提高图像质量的迭代构造和人工智能等技术的进步，将更好促成基于图像的成份分析。卷积神经网络近年来成为医学成像中的一项重要技术，可以用于双能量CT图像的物质分析，与传统的方法相比，所提出的方法对于数据的噪声抑制具有明显的优势[18]。

3 结 论

在急性脑卒中患者的应用中，双能量CT对临床医师最大的帮助是可以区分使用碘造影剂后的出血和造影剂外溢以及在应用碘造影剂后，虚拟平扫序列能够可靠显示动脉血栓。未来的研究应关注于厂商在双能量CT上使用的不同的技术所带来的潜在差异。在不久的将来，对临床诊疗产生重要影响技术手段应该会在多能CT、光子计数探测器、光谱CT、有效原子序数图的应用及人工智能中产生。