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CT双能量成像

 忘仔忘仔 2022-09-06 发布于山西

骨肌系统常用的影像检查包括X线检查、CT检查、MRI检查、关节造影、血管造影。

本专题将介绍X线、CT、MRI在骨肌系统的合理应用以及各种影像检查诊断价值的比较。

解剖复习

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检查方法回顾

数字化X线摄影术(DR)
骨与关节的X线检查
CT平扫方法和技巧
CT血管成像的详细方案
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CT双能量成像

CT双能量成像(dual-energy CT,DECT)的基本原理是获得物质在两种不同能量下的双能量数据,经过后处理算法,进行物质的解析(基物质对)和获得虚拟单能量图像(即不同keV水平图像)。得到不同能量水平(即keV)下的虚拟单能量图像,随keV的增加,在一定范围内提高组织的空间和密度分辨力,降低图像噪声,keV的降低会增加图像中碘物质的浓度,间接减少碘造影剂的应用。

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韧带及肌腱成像

肌腱、韧带、软骨等软组织由原子序数小的成分构成,其X线衰减系数差异不大,传统CT图像上无法分辨这些结构。

研究表明这些软组织成分中胶原分子侧链中密实羟赖氨酸和羟脯氨酸对不同能量的 X射线衰减差异较明显,双能量扫描可将其与周围组织区别并清晰显示。在清晰显示肌腱/韧带的同时,能够通过任意角度旋转、容积再现或必要时结合曲面重建等方式观察肌腱/韧带走行及其与周围组织的解剖关系,重点观察肌腱的起点、走行和止点,对研究正常肌腱的解剖结构、评价外伤患者韧带和肌腱的连续性及完整性具有很大帮助,尤其是挛缩畸形的患者

扫描参数

①双源CT采用双能量扫描序列,双球管管电压为140 kVp /80kVp,参考管电流40 mAs /170mAs(手)、56 mAs /234mAs(足),旋转时间1.0s/转,螺距0.7,准直器宽度64×0.6mm,扫描层厚2.0mm,重建层厚0.75mm;

②单源快速管电压切换CT采用GSI能谱扫描序列,单球管140 kVp /80kVp瞬时切换,管电流不超过640mAs,旋转时间0.6s/转,螺距0.531:1,准直器宽度20mm,扫描层厚5.0mm,重建层厚0.625mm。

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正常手足肌腱能谱CT

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金属伪影抑制

在体内有金属固定植入物、急性外伤后体内金属异物等情况,常规CT检查时由于金属周围大量放射状硬化伪影的影响,导致金属区及周围结构显示不清,图像质量以及临床诊断、治疗受到严重影响。

双能量CT虚拟单能量图像结合金属伪影去除软件(metal artifact reduction software,MARs)技术能有效地减少CT图像中的金属伪影,显示被金属伪影模糊的解剖细节以及金属植入物本身。

值得注意的是,这种技术只能最大限度地减少线束硬化伪影,并不能完全消除该伪影

扫描参数:

①双源CT采用双能量扫描序列,双球管管电压为140 kVp /80kVp,参考管电流86 mAs(140 kVp)、468mAs(80 kVp),旋转时间1.0s/转,螺距0.8,准直器宽度64×0.6mm,扫描层厚2.0mm,重建层厚0.75mm,融合系数0.5(140 kVp、80kVp的数据各占一半),图像重建算法B30f;

②单源快速管电压切换CT采用GSI能谱扫描序列,单球管140kVp /80kVp瞬时切换,切换时间0.5ms,参考管电流600mAs,旋转时间0.8s/转,螺距0.984:1,重建能谱图像和140kV图像。

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腰椎内固定术后

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痛风石成像

尿酸盐结晶在不同能级的X线中衰减系数不同,双能量技术可识别骨骼及软组织中的尿酸盐结晶,并赋予不同的伪彩色,使病变部位、数目、大小及与周围软组织的关系更加清晰,一些深部肌腱或韧带周围的尿酸盐结节亦一览无余,与临床查体相比可发现更多的痛风病灶,有助于与其他类型的关节炎相鉴别,并能全面评估病情进展;对痛风石的发现、治疗中的监测提供影像依据。

扫描参数

①双源CT采用双能量扫描序列,A球管电压为140 kVp,有效管电流70mAs,B球管电压为80kVp /100kVp,有效管电流300 mAs,开启动态曝光剂量调节(care dose 4D),旋转时间0.5s/转,螺距0.7,准直器宽度64×0.6mm,扫描层厚2.0mm,重建层厚0.75mm,图像重建算法B30f;采用Dual-Energy Gout软件技术,启动软件内的痛风结节分析软件,生成有尿酸盐结晶的彩色标记图。

②单源快速管电压切换CT采用GSI能谱扫描序列,单球管140 kVp /80kVp瞬时切换,切换时间0.5ms,旋转时间0.8s/转,螺距0.984:1;采用GSI Viewer软件物质分离技术,分别选择尿酸-钙这种基物质对,获得尿酸(钙)图和钙(尿酸)图,并赋予不同的伪彩色图

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双能量CT伪彩图显示足部痛风结石

     左侧胫距关节、距腓以及跟距关节间多发痛风石(绿色)

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骨挫伤检查

双能量CT可通过三种物质分离算法对碘、钙等原子序数较大的物质进行量化或去除,即获得虚拟去钙(virtual non calcium,VNCa)图像,用于评估骨髓病变,使双能量CT检测外伤后骨损伤成为可能。

双能量CT平扫获得高、低以及融合能量(高、低两组能量图像按照一定比例,类似120kVp单能量CT成像)三组图像。双能量CT VNCa图像能够直观地显示正常骨髓与骨髓水肿区密度的不同,可重点观察骨髓水肿区的范围、程度以及骨折的情况;同时可以观察肌腱/韧带等软组织有无异常,从而全面准确地评价患者病情。另外双能量融合加权图用于替代常规CT对骨折的观察。

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血管双能量CT成像

双能量技术在临床可常规可用于四肢的CT血管成像,主要包括下肢动脉狭窄性病变及下肢静脉血栓的显示,具有去骨和去钙化斑块两种优势

双能量CT下肢血管图像经过单能谱处理后,可重建出多种不同能量下的虚拟单能量图像(即不同keV水平图像)。研究显示,单能量CT在较低能量段对血管的显示能力更强;在获取相同图像质量条件下,双能量CT的70keV的单能量图像较常规CT的碘值高出25%,因此使用比常规CT少25%的碘造影剂可以获得相同的图像血管和组织对比度,间接减少造影剂的使用量。

通常DECT采用低能量(40~70keV)水平的数据进行图像重建、或获得线性或非线性融合图像来增加血管的强化程度,在下肢动脉成像中可以减低造影剂用量,在双能量下肢静脉成像中可增加下肢静脉血栓的诊断信息。值得注意的是,低能量的血管重建会增加一定的图像噪声,因此选择最佳的虚拟单能量图像是核心。

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下肢静脉CT双能量成像

右侧下肢静脉显影浅淡,通过将单能量图像由70keV降低至40keV时下肢血管亮度明显提高

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更多详细表述,请翻阅:

《中华影像医学·骨肌系统卷》第3版

主编:徐文坚   袁慧书

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