能谱

物理学术语

能谱指脉冲幅度经能量刻度后就可得到计数率随粒子能量的分布曲线。电离室输出的脉冲经前置放大器及线性脉冲放大器放大后，输入单道或多道脉冲分析器，以测量计数器率随脉冲幅度的分布曲线。这曲线称为脉冲谱。能谱应用于医学、航空航天、核研究等多个领域。

能谱CT的临床应用与研究进展

能谱CT利用其单能量图像、基物质图像、能谱曲线、有效原子序数等多种参数进行疾病的诊断和定量分析，极大地丰富了诊断信息。主要阐述能谱CT的原理、临床应用特点以及发展前景。

能谱图像分析

能谱CT不同于常规CT的显著特征在于多参数成像，并且其中某些参数是能谱CT所特有的。不同的参数反映不同的组织特性，使得能谱CT成像从多个角度对图像进行更深层的剖析，开辟CT成像多参数分析和功能成像的新方向，在常规CT的基础上为临床诊断提供更多、更准确、全面的信息。基物质图像基物质图像是CT能谱成像中非常重要的图像模式，能谱成像过程中的能量解析也是在选定了基物质之后才能进行的。物理实验表明，任何一种物质对X射线的吸收都可W用任何另外两个物质即基物质对的吸收来表达。正如地图任何一点可W在X-Y坐标上表达一样，一个基物质对对应着另外一种物质。当然这种表达并不一定是确定物质的真实组成，但这是对所需检测物质成分的一种相对的表达。通常来讲衰减高低不同的物质也就是原子序数相差较大的两种物质会用来作为基物质对，例如，水-贿，巧-水，规-巧等。

在基物质图像定量分析中的应用

对于医学成像来说，水和贿是常用的组合。因为它包含了从软组织到含贿对比剂W及医学中常见物质的范围，并且通过物质密度图像易于解释。选取不同的基物质对经过物质分解后就获得了相应的两种基物质的密度图。基于投影数据空间的能量解析使得能谱成像具有物质定量分析的能力，这也就是意味着从物质的密度图上可封测量出每个体素的密度，单位为mg/ml或^xg/ml。因此，CT成像实现了由传统单纯依靠CT值的单参数成像向能谱CT多参数成像的转化。除了临床中经常用到的水-视基物质对，也可根据不同的诊断目的来选择基物质对。柳-水基物质图主要用于反映増强后组织强化的程度，棚-巧基物质图主要用于区分高密度物质主要成分为造影剂或巧化，而尿酸-巧基图像主要用于显示痛风患者尿酸盐结晶的异常沉积等。有物理研究获得的不同物质的质量吸收函数随能量变化的关系和通过物质分离技术获得的基物质对的密度值相结合计算获得的。物理研究已确定了如水和贿等很多纯物质和混合物质的质量吸收曲线。能谱CT可提供140keV的101个单能量图像，单能量成像功能等同于实现了单色X线源下物质可能获得的图像。较低的单能量水平可^^提高图像的密度分辨率，有助于病灶的显示；较高的单能量水平虽然导致图像对比度降低，但可去除金属伪影。

发展前景

同时，由于组织结构在不同能量点下有不同的显示效果，可据此调整图像显示效果，单能量图像具有更高的图像质量、信噪比及对比噪声比。单能量图像在临床上的应用十分广泛，如；去除烦后窝硬化伪影I硕后窝和脑底部因线束硬化伪影的存在使得在成像时受到影响，单能量图像可去除常规CT成像中存在的硬化伪影，成为解决烦后窝伪影问题的首选技术；优化低对比结构的显示，CT对病灶的检出率主要取决于病灶的大小、病灶和实质间的密度差别，因此CT图像的对比度对于病变的检测非常重要，较低的能量有助于组织间的对比度的提高，图像是在注射造影剂的情况下扫描的增强图像，进行窗口的调节后的显示结果。

宝石能谱 CT 成像在不同病理的作用

宝石能谱CT成像技术自2009年底进入临床应用，已在周身各系统病变诊断中获得广泛应用。能谱CT把传统CT成像的原理和细节进行解析和放大，使CT由原来的混合能量成像变为单能量的能谱成像。与常规CT相比，CT 能谱成像提供了更多的定量指标和分析工具，通过这些参数和工具的综合运用，对不同起源的病灶以及良恶性不同的病灶可以根据其组织密度及强化特征的不同通过能谱特征性参数反映出来。CT能谱成像综合分析有望在肿瘤的浸润程度、病理类型、恶性程度、淋巴结转移与否以及远处转移灶的诊断方面发挥相应作用。

能谱CT的成像参数分析介绍

从不同的方面对能谱CT的成像参数进行分析介绍；设计了破溶液测试体模W及方法，并验证其检测宝石能谱CT的定量分析能力的可行性；通过结合低剂量恢复算法与物质分解方法努力实现低剂量扫描获得高质量图像的目的；设计并验证噪声功率谱的噪声评价方法，并将其应用于不同方法获得的基物质图像。研究对于探索能谱CT检测技术、完善噪声评价系统，优化基物质图像W提高诊断精度等方面有重要的实际意义：能谱CT随着技术的进步在不断地更新，推出宝石能谱CT后虽然设计并制作了破溶液测试体模W及相关检测方法，但需要进一步研究W完善该体模；提出采用现有的恢复算法和物质分解方法相结合的思想达到低剂量扫描获得高质量图像的目的，但没有提出全新的物质分解新算法。评价方法应不局限于噪声，可采用如空间分辨率，密度分辨率等多样化的标准进行评价。对能谱成像新技术与新方法进行更深层的研究，将医学图像处理与能谱CT成像技术相结合，建立并完善能谱CT参数分析平台，建立参数仿真系统并完善相应的评价体系；探索研究能谱CT多参数的检测技术与方法，推动能谱CT的质量保证与检测标准的发展与建立；提出更完善的算法W达优化基物质图像的目的，并进一步完善噪声评价体系。总之，能谱CT已成为该领域的研发热点。

各组能谱特征性参数的相关性分析

深入分析比较了不同病理类型、不同组织来源的肺癌、胃癌和食管癌及其转移性淋巴结之间一系列CT能谱特征性参数，并对：( 1) 不同病理类型肺癌原发病灶之间；( 2)不同病理类型肺癌原发病灶与其肿瘤转移性淋巴结之间；( 3) 不同病理类型肺癌原发病灶与不同组织来源的胃癌和食管癌转移性淋巴结之间；( 4) 不同组织来源 /病理类型肿瘤转移性淋巴结之间，能谱特征性参数进行了两两比较，统计分析各组能谱特征性参数间的相关性。

引起CT值差别的增大，这也是在40～110keV下的CT值能够较好地区别胃癌和食管癌转移性淋巴结与各肺癌转移性淋巴结的原因。肺鳞癌转移淋巴结的CT值整体偏大，可能与其特殊的细胞类型或与侵入淋巴结的特殊组成相互作用相关。能谱CT曲线及其它相关参数对于不同病理类型肺癌、胃癌和食管癌及其转移淋巴结的鉴别诊断有一定的指导作用，对鉴别淋巴结病变亦具有重要的指导意义。各组衰减曲线特性的相对关系一定程度上反映了病变组织病理类型。这种区别的原因在于病变组织学、化学性质或代谢情况的细微差别。同时，针对中低能量区的 CT值、碘含量以及曲线斜率的比较分析，亦有助于评判不同肿瘤来源的转移性淋巴结与其原癌组织间的相关性。

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