It‘s time for a Revolution——能量的极致

It's time for a Revolution

能量的极致

CT能量技术使得CT对宏观水平的结构性观察深入到微观水平的物质成分的定性识别和定量分析。在各种CT能量技术中，GE研发的CT能谱成像已经成为继平扫和增强之后的第三大常规CT成像方法，成为临床医学必不可少的诊断工具。CT能谱成像采用极速单源瞬时kVp切换技术，在极短时间内完成高低能量的曝光和切换，实现了双能量的“三同”（同时、同向、同源），这样双能量数据的分析就能够在投影数据空间（Projection space）进行能谱物质解析，实现CT的能谱成像（图1）。在RevolutionCT中，医生可以选择任何物质对作为基物质对，实现多物质能谱。对于一些特定的临床应用，更灵活的基物质对可以更直观、更精确的定量反映未知物的组织成分。

1.能谱成像的硬件平台

实现能谱CT成像要求CT在数据采集过程中获得在投影数据空间可匹配的高低两组能量数据，意味着极速单源瞬时kVp切换技术要能够实现必须满足以下条件：

①三同的高、低能量数据采集，避免解剖结构的空间位移；

②稳定的高、低kVp电压的输出，保证信号的一致性；

③高、低能量信号之间要具有很好的区分度，不存在信号混淆；

④高、低能量的信息量要满足CT重建的需求。

Revolution CT采用了极速能谱高低压瞬时切换系统，能量瞬切的性能相较于上一代能谱CT提高了近三倍，与宝石探测器的快速反应性能相匹配，实现了更为精准的多物质能谱成像。

2.能谱成像与双能量减影的区别

能量CT作为现代CT的核心技术，其发展分为“双能量减影”的初级阶段和“CT能谱成像”的高级阶段。从硬件实现方法上，双能量减影可以分为双源双能量减影、单源Twin Beam双能量减影和单源Rot/Rot双能量减影；CT能谱成像分为单源瞬切能谱成像和三明治探测器能谱成像。它们的实现方式和临床应用均存在差异。与能谱成像相比，双能量减影存在以下的一些问题：

2.1 能量信息利用的充分性

当选取某一个球管电压进行CT成像时，球管会产生具有连续能量分布的X线，探测器获取的数据包含了不同能量X线通过物体时的综合吸收信息。双能量减影是在图像空间进行，首先将每个像素的综合吸收信息转化为高低电压对应的两组图像，然后在该图像基础上进行后续减影和融合计算。需要特别注意的时在获得高低压两组图像的过程中大量的能量信息被平均掉了。因此双能量减影丢失了很多能量的信息，其临床应用也受到限制。

而在单源瞬切或三明治探测器能谱成像中，由于双能量数据信息具有一致性，在数据空间就能进行能量解析，保留了物质的能谱信息，从而实现更多的临床应用。

2.2 硬化伪影

硬化伪影是CT与身俱来的问题，减影图像是由低电压和高电压的图像组合而成，而低电压的图像往往带有较严重的硬化伪影，这样使得组合的减影图像也同样存在硬化伪影。

能谱成像为投影数据空间重建方法，首先将每条射线路径上的双能投影都分解成为与两个基物质材料性质相关、能量无关的分量，然后计算得到每个像素点上的相应的原子序数和电子密度积分值，从而实现对物质成分的识别与判断。这种方法能够有效地消除射束硬化对重建结果带来的影响。

2.3 冻结患者运动的能力

双能量减影和能谱成像的一个比较大的区别还在于冻结患者运动的能力。双能量减影只能在图像空间实现，能量时间分辨率低，容易受器官运动的影响。

而单源瞬切能谱成像和三明治探测器能谱成像，其两种能量的时间分辨率小于几个微秒，可完美冻结患者的运动，是目前临床上最常用的能量方法。

Revolution CT的能谱成像是建立在极速单源瞬切的硬件系统和坚实的理论基础上，并拥有宽体宝石探测器和多物质能谱解析功能（MMD），将带来更准确、更广泛、更灵活的能谱临床应用和研究工具。