双能CT诊断泌尿系结石三ppt课件.ppt
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- CT 诊断 泌尿系 结石 ppt 课件
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1、l一、CT发展史l二、双能CT的成像原理l三、能谱三、能谱 CT的临床应用价值的临床应用价值l四、能谱CT的临床应用范围l五、五、 泌尿系统的应用进展泌尿系统的应用进展l自 20 世纪 70 年代问世以来,CT 是医学影像学中进步最快的技术之一。在将近 40 年的发展历程里,CT 技术经历了以下4次革命性的进步。l第一次第一次, 上世纪 80 年代l特点:a、扫描部位的延伸,b、气体探测器技术的不断改进图像质量不断提高,c、1987 年固体探测器的诞生图像质量实现质的飞跃,空间分辨率达到了0.5mm 。l第二次第二次,20 世纪 90 年代螺旋CT 时代l重点:集中在扫描速度的提高,1995
2、年突破 1s 1997 年2年突破0.5s。l第三次第三次,1998 年至 2008 年的多排螺旋 CT 时代l特点:探测器排数摩尔定理不断增加,由 4 排迅速 64 排,不但能够高分辨地显示静态图像,也使心脏冠状动脉成像的质量达到了较好水平。l第四次,第四次,CT 能量成像。能量成像。实际上产生于 20 世纪 70 年代 ,80年代开展了双能量减影临床研究,因受成像技术的限制,临床未能广泛应用 。l2009 年出现的以瞬时双 kVp 为核心技术的能谱 CT 成像(或双源CT),为现今能谱成像更广阔的临床应用和研究创造了可能。l双能量CT 技术最早出现在20世纪70年代, 由于受当时CT 分辨
3、率等的限制以及球管在低电压下输出的能量达不到高千伏的一致性, 未得到广泛应用。l以双源以双源CT为例,为例, 在旋转的机架内安装了2个相隔 90度的球管及 2套对应的探测器系统, 一个探测器( A) 覆盖整个扫描视野( 直径 50 cm) ,而另一个探测器( B)仅限于中心更小的视野( 直径26 cm) , 2个X 线球管可以独立的电压和电流运行,因而可采集双能量数据。l双源CT系统示意图l注:左图左图:双源CT的图像采集系统。右图右图:双源CT的能谱仿真图。双源CT的双能采集组合除了80 kVp和140 kVp外,还有80 kVp和100 kVp,80 kVp和Syn 140 kVp(加锡滤
4、线镜)。l仍以双源为例:仍以双源为例:是利用双源是利用双源 CT相互垂直的两个球管发出的两相互垂直的两个球管发出的两种不同能量的射线进行同步螺种不同能量的射线进行同步螺旋扫描旋扫描,通过探测器接受后对不通过探测器接受后对不同能量下所采集的各种密度物同能量下所采集的各种密度物质的衰减信息进行分析的一种质的衰减信息进行分析的一种新的新的 CT成像方法。成像方法。l目前, 双源 CT双能量成像所使用的管电压是 80 kVp和 140 kVp。因为 X 线的衰减取决于 X线的能量l 当用 80 kVp和 140 kVp的 X 线对同一组织进行扫描时的 X 线衰减不同。l不同的被扫描组织的不同的被扫描组
5、织的 X线衰减线衰减也会不同。也会不同。比如说低能量 X线,碘的衰减系数最大, 而在高能 X 线条件下, 其衰减系数就减少了一半以上。而气体的衰减系数, 与高能 X线相比,在低能 X 线条件下几乎无变化。DECT即是利即是利用上述原理进行成像的用上述原理进行成像的l比方:比方:相同重量的棉布(相同重量的棉布(80 kVp )比尼龙布()比尼龙布(140 kVp)吸水多;棉球吸水比棉布多,尼吸水多;棉球吸水比棉布多,尼龙球与尼龙布吸水差别小。龙球与尼龙布吸水差别小。根据根据吸水性能区分棉制品与尼龙制品。吸水性能区分棉制品与尼龙制品。l在 CT 图像中, 组织之间的差异取决于它们对射线的衰减, 在
6、诊断性 CT 所使用的 X 线能量范围内, X线在穿过人体组织的过程中, 主要发生光电吸收效应和康普顿散射效应而衰减,光电吸收效应的强度与被曝物质的原子量及 X 线光子的能量相关, X 线光子能线光子能量衰减主要是对钙、骨骼、量衰减主要是对钙、骨骼、 碘造影剂等高密度物质的碘造影剂等高密度物质的衰减衰减, l常规常规 CT 所得到的图像中所得到的图像中包含上述两种衰减效应的包含上述两种衰减效应的综合信息综合信息。软组织的 CT 值随 X线能量的变化不明显, 而高原子物质的 CT 值随 X 线能量变化显著,因此, 可利用不同能量的可利用不同能量的X 线以线以及组织相对应的及组织相对应的 CT值变
7、值变化化,得出能体现得出能体现组织化学成组织化学成分分的所谓组织特性图像的所谓组织特性图像 l目前实现目前实现 CT 双能量双能量成像的方法包括哪些?成像的方法包括哪些?l(1)常规单源常规单源 CT:不同kV 条件两次连续扫描l(2) DSCT:两个球管在不同 kV 条件同时扫描l(3)能谱能谱 CT 的快速的快速 kV 切换技术切换技术l(4)双层双层“三明治三明治”探测器探测器 CT:一次扫描,不同层的探测器接受不同能量 X 线,还处于研发阶段l 双源CT系统示意图l注:左图:双源CT的图像采集系统。右图:双源CT的能谱仿真图。双源CT的双能采集组合除了80 kVp和140 kVp外,还
8、有80 kVp和100 kVp,80 kVp和Syn 140 kVp(加锡滤线镜)。l快速kVp切换技术示意图l注:左图:左图:理想条件下,受脉冲波驱使管电压在单圈旋转中来回在80kVp和140kVp之间切换。右图右图:快速kVp切换技术中双能谱示仿真图。管电流不能自适应管电压的变化导致两能谱区分不好,甚至低能谱完全被高能谱覆盖。l不同不同CT 双能量成像的双能量成像的方法比较方法比较l常规单源常规单源 CT 双能量成像双能量成像l技术限制:需要进行高能和低能两次扫描;呼吸运动等原因易导致两次数据的空间位置不能完全匹配;扫描时间长。lDSCT(双源):(双源): l很好的解决了常规单源很好的解
9、决了常规单源 CT 双能量成像的不足双能量成像的不足l有两个 X 线球管和两组对应的探测器l两组系统呈 90角安装在机架上,两个球管能同时同层扫描l一次采集后对探测器接受的不同组织的衰减信息进行分析处理,实现双能量成像。l两代两代DSCT的区别的区别l第一代 DSCT 球管电压一般分别设为 80 和 140 kV,为保证低 kV 球管输出足够的X线光子能量,其管电流约为高kV球管的34倍。(剂量大)l第二代DSCT双能量扫描时球管电压为 100 和 140 kV。扫描获得的高能和低能图像数据可按照一定比例重建融合图像,其图像质量与单源 120 kV 图像类似,能用于病能用于病变的常规诊断。变的
10、常规诊断。l宝石能谱宝石能谱CTl是一种单源单源CTl它的动态变焦球管可以在0.5ms内实现高低电压的切换l相对其它单源CT只有混合能量的图像,其能谱技术可得到101个单能谱图像(40 keV至140 keV)及基物质(水、碘、钙等)图像l通过观察单能谱下物质的衰减曲线区分物质成分l2010RSNA会议上有学者报道,基物质成像技术对于鉴别结石成分鉴别结石成分有很好的敏感性,能够克服人体体型的外在干扰。l双层双层“三明治三明治”探测器探测器CTl通过探测器实现光谱分离通过探测器实现光谱分离l上层探测器吸收低能X线能量光谱l下层探测器吸收高能X线能量光谱l相关研究显示双层“三明治”探测器CT:l能
11、区分体内的能区分体内的尿酸结石尿酸结石、胱氨酸结石和胱氨酸结石和含钙结石含钙结石 双能量双能量CT技术应技术应用的主要领域用的主要领域?l(5)结石成分定性分析;结石成分定性分析;l(6)血管硬斑块显示及去除;l(7)心肌灌注技术;l(8)肺结节分析。 l能谱能谱 CT的临床应用价值的临床应用价值l1 去除硬化伪影去除硬化伪影:总体上 CT 图像伪影分为扫描过程中产生的伪影和 CT 本身系统有关的伪影,对图像质量影响最显著的伪影有金属伪影和射线束硬化伪影。l伪影产生的机理伪影产生的机理 : CT CT 成像中成像中所选择管电压只是一个峰值电所选择管电压只是一个峰值电压,实际表达为一连续压,实际
12、表达为一连续 kV kV 值值的混合电压,产生的的混合电压,产生的 X X 线光子线光子也是由不同能量的光子构成,也是由不同能量的光子构成,在经过密度较高的物质衰减后,在经过密度较高的物质衰减后,低能量的光子比高能量的光子低能量的光子比高能量的光子被衰减吸收得更多,因此透过被衰减吸收得更多,因此透过物体的物体的 X X 线光子被线光子被“硬化硬化”最终最终在致密物体附近产生暗影或条在致密物体附近产生暗影或条纹影,使图像质量明显减低,纹影,使图像质量明显减低,甚至无法诊断。甚至无法诊断。l金属伪影、致密骨边缘的硬化金属伪影、致密骨边缘的硬化伪影、高密度对比剂的硬化伪伪影、高密度对比剂的硬化伪影,
13、自影,自CT CT 应用应用 40 40 年来都未解年来都未解决,给诊断带来许多困难决,给诊断带来许多困难 。l能谱能谱 CT 单能量成像以及去伪影技术单能量成像以及去伪影技术(metal articacts reduction systemMARs)优点优点 :可以纠正 X 线扫描金属后产生的“光子饥饿光子饥饿”现象而导致的低信号,可以对金属及金属周边的组织提供准确的投射数据,能有效抑制常见的金属伪影及其他射线硬化伪影。l因此:利用因此:利用CT 能谱能谱单能量图像结合单能量图像结合 MARs 能消除硬化能消除硬化伪影,能够在伪影,能够在颅脑成颅脑成像像、颅内脑动脉瘤栓颅内脑动脉瘤栓塞术后塞
14、术后及及骨与关节金骨与关节金属植入物复查属植入物复查中获得中获得良好的成像效果,为良好的成像效果,为临床诊断提供有效信临床诊断提供有效信息息。l碘是 CT 增强对比剂的主要成分,CT 能谱成像可以对基物质(水,碘,尿尿酸酸)进行物质密度成像和定量分析。l常规 CT 无法显示肺实质血流灌注的分布状态,而 CT 能谱成像碘基图可以有效反映肺实质血流动力学的变化,可同时提供解剖和功能信息。肺栓塞在碘基图上的直观表现为肺组织局部密度低于周围组织,提示该部位血流灌注缺失或降低 。l吴华伟 等研究结果显示 CT 能谱成像可以一次扫描为肺栓塞提供定性、定量分析,其 FOV 大,碘基物质图的定量分析能提供更为
15、客观和科学的依据,可以作为评价病变程度以及指导治疗的有效手段。对于发现微小栓塞以及隐匿发现微小栓塞以及隐匿性部位肺栓塞性部位肺栓塞有潜在临床意义及应用前景。l国内学者初步研究结果表明,能国内学者初步研究结果表明,能谱谱 CT 在结节性甲状腺肿、滤泡在结节性甲状腺肿、滤泡性腺瘤与乳头状癌的能谱表现不性腺瘤与乳头状癌的能谱表现不一致。一致。CT 能谱成像可能在结节能谱成像可能在结节性甲状腺肿、甲状腺腺瘤与甲状性甲状腺肿、甲状腺腺瘤与甲状腺癌的鉴别诊断中发挥一定的作腺癌的鉴别诊断中发挥一定的作用。用。lCT 能谱成像利用物质分离的碘基能谱成像利用物质分离的碘基图像可以直接测量甲状腺的碘浓度,图像可以
16、直接测量甲状腺的碘浓度,也可以同时测量周围其他正常组织也可以同时测量周围其他正常组织的碘浓度并用其比值来的碘浓度并用其比值来评估甲状腺评估甲状腺功能。功能。l能谱 CT 也可以对钙、尿对钙、尿酸等其他物质进行定量分酸等其他物质进行定量分析析,实现骨钙含量测定、尿酸含量测量等,有可能对骨质疏松程度的判断,陈旧性骨折、新鲜性骨折的鉴别、泌尿系结石成份泌尿系结石成份的分析的分析及痛风病人痛风结节成分析的分中发挥一定的作用。l能谱成像能够同时获得40140keV 共 101 个不同 keV 的单能量图像和物质分离图像l单能量图像在不同能单能量图像在不同能量水平具有不同的特量水平具有不同的特征征l低能量
17、水平的 X 线穿透力低,图像上组织的对比增强,但噪声增高l高能量水平的高能量水平的 X 线穿线穿透力高,图像上硬化透力高,图像上硬化伪影少,但对组织的伪影少,但对组织的对比减弱对比减弱l选择合适的能量水平对提高单能量图像上病灶的检出很重要。l叶晓华研究:能谱 CT70keV 单能量图像通过改善图像质量并增加肿瘤和肝实质的对比,有利于肝脏肿瘤的检出,对小病灶的检出更为敏感。l吕培杰研究:能谱 单能量成像作为一种检测小肝癌的方法,可以在不降低图像质量的前提下显著提高小肝癌病灶的对比噪声比,有利于小肝癌的检出。 l能谱能谱 CT基础实验:基础实验:l常规 CT 中 CT 值相同的糖水和盐水,其单能量
18、衰减曲线却不一样,说明单能量衰减曲线有助于鉴别有助于鉴别不同成分的物质。不同成分的物质。l不同脏器的肿瘤、同一脏器不同组织起源的肿瘤、同一肿瘤内的不同组织成分:各自单能量衰减曲线不同;物质分离图像、物质含量分布图(散点图、直方图)的表现也不同;l通过综合分析这些能谱特征,有助于肿瘤的定位、定性及分级的诊断 。l肿瘤 TNM 分期对于临床处理方案的制定及预后非常重要。l手术前做到准确的 TNM 分期很困难。lCT能谱成像综合分析有望在肿瘤的浸润程度、肿瘤的病理类型、恶性程度、淋巴结的转移及远处转移灶的诊断方面提供有效信息,有助于肿瘤诊断与治有助于肿瘤诊断与治疗疗。 l林晓珠等研究:林晓珠等研究:
19、l胰腺寡囊型浆液性囊腺瘤与胰腺粘液性肿瘤的囊性部分在 CT 能谱成像上具有不同特征,lCT 能谱成像多参数联合诊断可以准确区分胰腺寡囊型浆液性囊腺瘤与胰腺粘液性肿瘤。l刘金刚等的研究:刘金刚等的研究:lCT 能谱成像通过应用碘能谱成像通过应用碘含量及低能量下的含量及低能量下的 CT 值,值,对不同来源的转移性淋巴对不同来源的转移性淋巴结的鉴别有较大意义,结的鉴别有较大意义,l70keV 单能量图像显示单能量图像显示肿大转移性淋巴结最清楚。肿大转移性淋巴结最清楚。l张晓鹏等研究:张晓鹏等研究:l胃癌和正常胃壁具有不同胃癌和正常胃壁具有不同的能谱曲线,的能谱曲线,l能谱曲线的变化规律可反能谱曲线的
20、变化规律可反映肿瘤在胃周脂肪间隙内映肿瘤在胃周脂肪间隙内浸润的范围,胃周脂肪的浸润的范围,胃周脂肪的碘浓度变化与癌肿浸润程碘浓度变化与癌肿浸润程度存在相关性。度存在相关性。lLv 等研究:等研究: l测量规范化碘浓度(测量规范化碘浓度(NIC)和病灶和病灶 - 正常组织比例正常组织比例(LNR)发现:)发现: 小血管小血管瘤患者与小肝癌患者之间瘤患者与小肝癌患者之间存在显著差异,存在显著差异,l提示能谱提示能谱 CT 能够提高小能够提高小血管瘤与小肝癌鉴别诊断血管瘤与小肝癌鉴别诊断的敏感性。的敏感性。l张晓鹏等研究:张晓鹏等研究:l分析原发性肺癌、肺门及纵膈淋巴结的能谱特征,并与病理组织学对照
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