CT能量成像能提供常规CT成像所不具备的多参数信息，在提高病变的检出敏感性和定性准确性、物质成分判定、降低金属伪影等方面具有优势，但由于不同设备的双能量成像方式不同，在临床应用中的价值尚待深入挖掘。双层探测器光谱CT（简称光谱CT）基于双层探测器，在每一次常规扫描中同步进行高、低能量信息的采集，在临床应用中发挥了独到的作用。
一、光谱CT能量成像原理
最早阐释CT双能量成像原理的Alvarez和Macovski指出，具有混合能量的一束X线在同一时间穿透人体，其在不同物质中产生的光电效应和康普顿效应可以用于CT能量成像。常规CT成像基于衰减系数来分辨密度差异。光谱CT的基本结构和普通CT相似，但有上、下两层空间上对等的探测器。双层探测器采集的高、低能数据在投影数据域内时间和空间上完全匹配的前提下进行解析，其解析后采用全息光谱图像（SBI）基数据包的形式，存储于主机、工作站或图像存储与传输系统中。
二、光谱CT多参数分析
1.常规CT图像
2.虚拟单能量图像（VMI或MonoE）
3.有效原子序数图
4.碘密度图
5.虚拟平扫（VNC）
6.尿酸图
7.电子云密度图
8.钙抑制图
9.能谱曲线
三、光谱CT的临床应用
（一）在心血管中的应用
1.冠状动脉CT血管成像（CTA）
（1）优化对比剂用量：双能量CT低能级MonoE图像可以在减少静脉内对比剂注射量的情况下，获得与常规注射剂量相同的图像质量（图1～6），使血管状况不佳的患者进行低对比剂流速、低对比剂用量（“双低”）的冠状动脉CTA扫描成为可能。
（2）改善血管强化不佳的图像质量：使用光谱CT扫描，通过图像后处理，可获得低能级MonoE图像，低至40keV，可提高CNR和SNR，避免了重复扫描的额外对比剂注射和辐射剂量。
（3）降低CT辐射剂量：光谱CT进行冠状动脉CTA扫描时，有效辐射剂量可低至1.5mSv以下。另外，双能量CT可以利用增强数据重建出VNC图像，避免了钙化积分平扫，从而进一步降低辐射剂量。
（4）冠状动脉钙化积分：光谱CT可利用VNC图像来计算冠状动脉钙化积分，通过VNC图像得到的钙化积分与常规扫描相关性良好（r0.9，P0.）。
（5）冠状动脉粥样硬化斑块分析：冠状动脉粥样硬化斑块分为钙化斑块、非钙化斑块和混合斑块。常规CT对钙化斑块和非钙化斑块的鉴别比较直观，但钙化斑块会产生晕状伪影和线束硬化伪影，影响CTA对管腔的准确评估。双能CT可以减轻钙化伪影，提高钙化斑块定量的准确性。
（6）支架：光谱CT可以在一次扫描中同时获得传统图像和多参数图像，实现心脏的“一站式”扫描，在一次扫描中既可以评估冠状动脉解剖，也可以通过不同光谱后处理技术分析心肌信息。
2.心肌
（1）心肌灌注：双能量CT心肌灌注的方案主要有动态心肌灌注和静息态心肌灌注。双能量CT诊断心肌缺血比常规CT有更高的准确性。
（2）心肌延迟强化：心肌延迟强化反映心肌纤维化的程度和范围，对于评估心肌梗死和非缺血性心肌病非常重要。
（二）在腹部的应用
1.扫描方案
2.优化对比剂剂量和常规CT增强图像相比，光谱CT40～70keV的MonoE图像能够提高血管及强化组织的对比度及图像质量，为增强扫描的对比剂注射方案优化提供了理论与技术基础。
3.腹部疾病诊断
（1）实质性脏器（肝脏、胰腺、脾脏、肾脏及肾上腺）：光谱CT可提供MonoE图像、碘密度图及有效原子序数图等多参数图像，可为疾病的诊断提供更多有价值的信息。
（2）胆道系统（胆囊、胰胆管）：对于常规CT图像无法显示的阴性结石，有效原子序数图、40keVMonoE图像能够提高检出率，并可进行结石成分分析。
（3）胃肠道等空腔脏器：光谱CT多参数能谱成像能够进一步提高软组织分辨率，量化组织含碘浓度，为空腔脏器疾病诊断带来了新的方法。小肠CT成像中40keVMonoE图像能提高炎症性肠病与正常肠壁的组织对比度，结合碘密度值及有效原子序数值等定量分析，能够提高炎症性肠病的诊断信心。低能级MonoE图像及碘密度图等也能够提高消化道肿瘤、早期肠壁缺血的显示，为炎症性肠病、肠壁缺血等急腹症诊断及胃癌、直肠癌等消化道肿瘤术前分期提供新的手段。
4.肿瘤治疗后评价
可以通过碘密度图定量测定碘浓度来反映肿瘤组织的灌注改变，为判断疗效及制定下一步治疗方案提供更多的依据。
5.腹部体内植入物评估
高能级MonoE图像（keV）能够有效降低金属植入物所产生的伪影，与去金属伪影技术联合应用能够明显减少金属伪影，提高图像质量。
（三）外周血管CTA
1.头颈部CTA
光谱CT可以使用能量血管高级分析软件SAVA（SpectralAVA）进行去骨处理，对头部血管病变显示效果好，特别是对颈内动脉岩段和虹吸段去骨效果更佳，可更好地观察颈内动脉岩段、虹吸段及基底动脉环的小动脉瘤或血管狭窄。
将VNC图像和碘密度图叠加融合，进行彩色编码，可显示出血灶的部位、大小等形态学信息，同时观察脑内原有出血灶基础上有无新的活动性出血。
对于怀疑动脉瘤破裂导致蛛网膜下腔出血的患者，可以直接进行增强扫描，VNC图像可准确显示蛛网膜下腔出血，同时有效降低患者的辐射剂量。光谱CT还能有效区分颅底钙化、骨质及充满对比剂的血管。采用MonoE、VNC、碘密度图等多参数分析，能够鉴别颅内出血和对比剂外漏，对于检测脑卒中患者血管再通后是否存在脑出血有重要的临床意义。
低能级的MonoE图像较混合能量图像的对比度有显著提高，有助于改善CTA的图像质量。
能谱曲线和有效原子序数图可准确分析斑块成分，早期发现易损斑块，即“不稳定斑块”，定量随访斑块的变化有助于早期合理的治疗。
2.肺动脉CTA
光谱CT可以利用大范围扫描结合MonoE、碘密度图及有效原子序数图，清晰显示深静脉血栓、可视化肺动脉栓塞和相关的肺灌注异常（图19～22）、栓子对肺灌注状态的影响，提高肺栓塞的诊断效能。
碘密度图和MonoE图像可以提高慢性血栓栓塞性肺动脉高压的诊断灵敏度和特异度，而且碘密度图显示的灌注模式可能有助于区分肺动脉高压的各种病因。
3.腹部血管CTA
这项技术能够极大提高腹部血管病变的检出率，如提高主动脉夹层及腹主动脉瘤腔内支架隔绝术后内漏的检出率；提高主动脉穿透溃疡及壁内血肿病变的图像质量；提高胆囊动脉、胃周动脉、肾动脉等细小动脉的成像质量（图23，24），有利于外科手术前血管的评估。此外，低能级的MonoE图像还能提高门静脉的成像质量，且不额外增加辐射剂量及对比剂用量。
应用增强的能谱CT数据进行VNC成像替代常规平扫，可有效减低辐射剂量。碘密度图能够高亮显示内漏，鉴别内漏和钙化以及陈旧出血等成分。
光谱CT物质成分分析可在测量CT值之外，利用碘密度、有效原子序数及能谱曲线斜率综合判定栓子的成分，有助于癌栓和血栓的鉴别。
4.下肢动脉CTA
光谱CT低能级MonoE图像可以提高图像的组织对比，有助于病变的显示，高能级的MonoE图像虽然会降低图像的对比度，但可以有效抑制伪影，改善图像质量。光谱CT的MonoE图像有利于对支架及下肢动脉管腔的情况进行更加准确的评估，提高支架的可视化和诊断准确性。
四、小结与展望
从年第一台CT的诞生至今，CT的发展在速度和排数（探测器宽度）上有了显著的发展，近十余年来能量CT成为研究的热点并在临床实践中凸显了其优势和特色。双层探测器光谱CT使能谱扫描、能量解析及后处理简单化，并为能量扫描的临床常规化应用奠定了坚实的基础。大数据时代下CT成像技术的未来发展方向必然是探测器宽度、性能及能量分辨率的不断提高。能量CT的应用必将有更广阔的前景。
〔本资料由朱明恕主任医师根据《双层探测器光谱CT临床应用中国专家共识（第一版）》（）编写〕
（本共识刊登于《中华放射学杂志》年第7期。如欲全面详尽了解，请看全文）
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