双源CT双能量肺灌注成像评估COPD研究进展
杨 磊1,2 李一鸣3* 李 澄4
【摘 要】【摘 要】慢性阻塞性肺疾病(COPD)是以各种原因引起的肺实质和小气道损伤而导致慢性不可逆的气道阻塞、呼吸阻力增加以及肺功能不全为共同特征的肺疾病。目前肺功能检查、肺核素灌注显像和MR灌注成像评估COPD均不能高分辨力显示肺解剖影像。而双源CT双能量肺实质灌注成像能够显示肺的解剖及灌注功能信息，可对肺气肿的部位与灌注缺损区精确配准，虚拟平扫影像可辨别COPD的类型及肺气肿的数量和大小，这对于COPD早期诊断、治疗及预后评估具有重要意义。就双源CT双能量肺灌注成像技术原理及其在COPD中的研究进展予以综述。 【期刊名称】国际医学放射学杂志 【年(卷),期】2017(040)001 【总页数】5
【关键词】【关键词】慢性阻塞性肺疾病；双能量；体层摄影术，X线计算机；灌注成像
慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease,COPD）是全球高患病率、高死亡率的疾病之一，位居致死病因的第4位[1]。对其早期诊断、量化分析以及预后判断已成为目前研究重点[2]。双源CT双能量肺灌注成像能在同一时间点不同能量级别下识别肺组织内的碘含量，从而显示肺组织的血流灌注状况[3]。与其他影像检查方法相比，其具有较高的时间和空间分辨力，不仅可以定量评估肺灌注缺损区组织的血流分布状况，还可获取肺组织结构信息[4]，对出现血流动力学改变但尚未出现组织结构改变的疾病检测具有重要价值
[5]。
1 基本技术原理
以往研究的动态对比增强CT灌注可提供血流量、血容量、平均通过时间等参数，而双源CT双能量肺灌注成像所指的灌注是在某单一时间点内静态地对比分析碘对比剂分布信息，与前者明显不同。但也有研究[6]表明，双源CT双能量肺灌注成像与动态对比增强CT灌注有良好相关性。双源CT是将同一机架内两个交叉X线球管发出的不同能量级别的X线同时进行螺旋扫描，通过收集高低能量X线下物质密度数据信号进行成像[7]。光电效应、相干散射、电子对效应和康普顿散射是X线与物质相互作用的主要表现。当处于低kV扫描时，物质的康普顿散射相同，以光电吸收为主；在高能量时以康普顿散射为主。当X线的能量级别处于或略高于K边缘时，物质的光电吸收会增加[8]。碘的低能量光电吸收较高能量康普顿散射时CT值明显增加[9]。物质在高、低能量水平的X线衰减程度不同，测量的CT值亦不同。Yeh等[10]报道，140 kV较80 kV时碘的CT值明显降低。通过比较不同能量体素的CT值可鉴别不同物质的原子序数，因此利用双能量CT可鉴别提取碘的成分，获得肺灌注成像及虚拟平扫影像。
第2代双源CT与第1代相比有较大改进：第2代双源CT有3种不同的高低电压组合，而第1代只有一种高低电压组合模式（80/140 kV）；第2代双源CT具有更高的时间及空间分辨力，旋转时间缩短（0.28 s）、螺距增大，可以现实更大范围的扫描；改善了对X线能谱的纯化分析能力[11]。第3代双源CT已投入临床使用，较第2代增加了探测器宽度，准直96×0.6mm，从而缩短了扫描时间。高低电压组合也发生了变化，高kV球管前方的锡滤板增厚至
0.6mm，提高了对低能射线的过滤，高低能量差更大，因此对物质的分离更加准确。第3代双源球管旋转时间缩短至0.25 s，应用了第2代光子探测器，提高了时间与空间分辨力。高级模型迭代重建在第3代双源CT的应用减少了噪声及伪影，进一步提高了影像质量[12]。
2 图像后处理技术
双能量肺灌注成像数据通过专用的双能量后处理软件，可用于不同原子序数物质特异性信息的显示。目前胸部双源CT双能量肺灌注成像数据后处理主要是通过应用肺灌注血容量（perfused blood volume，PBV）成像软件、虚拟平扫和去骨软件等双能量后处理软件包来实现的。肺PBV软件利用碘、空气和软组织3种物质解析方法进行分析[13]。在不同能量水平时空气和软组织X线衰减变化不明显，而碘在高低能量时X线衰减值有明显差别，因此可分离出碘对比剂的数据。通过该软件可得到3个系列的影像，即融合影像、解剖结构影像、碘伪彩图。碘伪彩图提供了碘对比剂在血管与组织中分布的信息，融合影像则可以同时显示碘对比剂的分布和解剖结构信息。肺PBV软件可以将影像中的碘信号提取出来，得到碘对比剂在肺实质的分布信息。利用双源CT双能量肺灌注成像数据将碘分离后即可获得胸部的虚拟平扫影像。
3 碘图像的分析
随着软件的不断更新，目前通过PBV软件可在灌注碘图上进行碘含量的测定，并进行定量分析。于等[14]以T3、T5、T7、T9椎体4个层面为标准平分肺野，分别将3个兴趣区放置在对应层面的前、中、后纵隔水平测量肺组织碘含量。Meinel等[15]应用西门子Syngo工作站肺PBV双能量软件进行自动定量分析双能量肺灌注。这一肺实质强化分析量化软件是通过测量参考肺动脉血管强化
双源CT双能量肺灌注成像评估COPD研究进展
