林晓珠-CT能谱成像原理与临床应用(第一部分)

国际医学放射学杂志International Journal of Medical Radiology 2011Nov ;34(6)作者单位：200040上海，复旦大学附属华东医院放射科（任庆国为在读博士研究生，滑炎卿）；通用电气医疗集团CT 影像研究中心（李剑颖）通讯作者：滑炎卿,E-mail:cjr.huayanqing@ *审校者DOI:10.3784/j.issn.1674-1897.2011.06.Z0612【摘要】随着多层螺旋CT 问世，各种成像技术及图像后处理技术不断涌现，极大地促进了CT 的临床应用。

能谱成像作为CT 的一项新技术能够生成40~140keV 的101个单能量图像；能够进行物质分离，生成新的基础物质密度图像，如水、碘、钙，并测量其相对浓度及展示不同物质CT 值能量曲线图，在临床及科研应用中拥有巨大潜力，就该技术的基本原理及临床应用展望予以综述。

【关键词】Discovery CT 750HD ；自适应迭代重建；能谱成像；X 线；体层摄影术，X 线计算机CT 能谱成像的基本原理及临床应用The basic principle and clinical applications of CT spectral imaging任庆国滑炎卿李剑颖放射技术学**自1972年第一台头部CT 应用临床以来，CT 发展经历了单笔型束扫描、扇形束扫描、反扇束扫描、动态空间扫描、电子束扫描、单层螺旋扫描和多层螺旋扫描几个重要发展阶段。

尤其是螺旋CT 问世以来，其发展日新月异，各种成像及重组技术极大地促进了CT 在临床实践中的应用。

能谱（量）成像作为一项新技术，根据X 线在物质中的衰减系数转变为相应的图像，除形态展示外尚能够进行特异性的组织鉴别，能够瞬时进行高能量与低能量的数据采集，采用原始数据投影的模式对两组数据进行单能量重建。

1能谱成像的原理1.1X 线基础1.1.1X 线的质和量X 线的质和量主要取决于管电流和管电压等复合因素。

能谱ct原理与临床应用CT技术是一种通过X射线扫描人体内部器官和组织，生成详细的横截面图像的医学影像学技术。

能谱CT作为CT技术的一个分支，利用X射线与物质相互作用的能量散射情况，实现不同物质的差异成像。

本文将介绍能谱CT的原理和临床应用。

**原理**能谱CT的原理基于不同物质对X射线的吸收和散射产生的能量谱差异。

X射线在物质中传播时，会与物质内部原子相互作用，导致部分能量被吸收，部分能量散射。

不同材料对X射线的吸收和散射程度不同，因此产生不同的能谱。

通过分析扫描得到的X射线能谱，能谱CT可以准确识别不同组织和器官的成分，实现更精细的影像重建。

这种成像技术不仅可以有效区分软组织、骨骼和钙化灶，还可以对肿瘤、结石等病变进行更准确的定量分析。

**临床应用**能谱CT在临床领域有着广泛的应用价值。

首先，能谱CT可以提高影像的对比度和分辨率，更好地显示各种病变和异常情况。

例如，在肿瘤诊断中，能谱CT可以清晰地显示肿瘤的边界和血管供应情况，为治疗方案的制定提供重要依据。

其次，能谱CT还可以帮助医生进行病变定性和鉴别诊断。

通过分析吸收谱和散射谱的差异，能谱CT可以准确区分不同类型的病变，如恶性肿瘤和良性肿瘤，在临床诊断和治疗中具有重要的指导意义。

此外，能谱CT还可以应用于心血管疾病、神经系统疾病、骨科疾病等多个临床领域。

在冠脉成像中，能谱CT可以清晰显示血管壁的斑块形态和密度，帮助诊断冠心病；在脑血管病变中，能谱CT可以准确显示血管内的钙化情况，提供脑卒中的诊断依据。

总的来说，能谱CT技术的发展为临床医学带来了新的突破。

其准确的成像能力和丰富的信息量，使其在疾病诊断、治疗评估和疗效监测中发挥着不可替代的作用。

**结语**通过对能谱CT的原理和临床应用的介绍，我们可以看到这一技术在医学影像学领域的重要性和广泛适用性。

未来随着技术的不断创新和完善，相信能谱CT将在临床实践中发挥更大的作用，为医疗诊断和治疗带来更多的益处。

能谱CT成像原理及临床应用价值研究自从射线成像技术被应用到医学领域之后，CT设备经历了巨大的进步与改善，已成为临床疾病检查与筛查的首选，为疾病的诊断带来了巨大的推动作用。

近年来，随着多层螺旋CT的出现，成像技术及后期影像处理技术的发展，CT 已在临床疾病检查、筛查、诊断、定位与治疗等方面广泛应用。

CT成像原理主要基于单能量成像、能谱曲线、有效原子序数、X线与物质相互作用、能谱成像技术支持等，不仅有助于疾病的诊断和定量分析，而且为疾病数据分析，资料保存提供有效支持。

在心血管系统、神经系统、泌尿系统、运动系统、肿瘤定位诊断、靶向治疗、物质分离与鉴别等方面均得到广泛应用，在临床与科研应用中具有广阔的发展空间和应用价值。

标签：能谱CT;体层摄影术;成像原理;临床应用Research on Energy Spectrum CT Imaging Principle and Its Clinical Application ValueZHANG LeiDepartment of CT Imaging，Nanyang Central Hospital of Henan Province，nanyang，Henan Province，473000 China[Abstract] CT equipment has experienced enormous progress and improvement and has been the preference of the clinical disease examination and screening since the X-ray imaging technique was applied to the medical field，which brings an enormous promotion effect on the diagnosis of diseases，in recent years，with the emergence of multi-slice spiral CT and development of imaging technique and post imaging processing technique，CT has been widely applied in the clinical disease examination，screening，diagnosis，location and treatment，CT imaging principle not only contributes to the disease diagnosis and quantitative analysis，but also providing effective support for the disease data analysis and data preservation mainly based on the monokinetic imaging，energy spectrum curve，effective atomic number，interaction between x-ray and matter and energy spectrum imaging technology support. And CT is widely applied in the cardiovascular system，nervous system，urinary system，locomotor system，tumor location diagnosis，molecular targeted therapy，physical separation and identification，and has a broad development space and application value in clinic and scientific research application.[Key words] Energy spectrum CT; Body section radiography; Imaging principle; Clinical applicationCT自20世纪70年代问世以来，得到了飞速的发展，1972年第一台头部CT被应用于临床检查，之后扫描部位得到不断延伸，成像重要部件探测器也得到不断改进和进步，使CT影像更加清晰，为临床医师提供了大量疾病诊断依据[1]。

CT能谱成像的基本原理与临床应用优势韩文艳【摘要】当前，CT已成为一种重要的临床诊断筛查手段，与常规CT技术相比，CT能谱可借助自身的单能量图像、基物质图像和能谱曲线等用于疾病诊断和定量分析，不仅能够提供常规CT所具有的人体解剖形态图，而且还可实现物质成分分析、鉴别，大幅度提高了疾病诊断的可靠性。

本文主要分析了CT能谱成像的三大原理：单能量成像、物质分离与定量分析、有效原子序数，CT能谱成像借助这三项原理和成像图像分析工具可用于临床诊断筛查，为了进一步阐述其与常规CT的区别，本文将结合CT能谱成像的基本原理阐述其在成像、物质分离、小病灶检出、肿瘤鉴别诊断中的应用优势。

%Currently, CT (Computerized Tomography) has become a kind of important clinical diagnostic method. Comparedwith conventional CT technology, the CT energy spectrum can use its own single-energy images, base material images and energy spectrum curvesfor diagnosis and quantitative analysis of the disease, which can not only provide the human anatomical morphology map similarly to the conventional CT, but also realize the analysis and identification of the material composition so as to greatly improve the reliability of diagnosis. This paper mainly analyzed three major principles of CT energy spectrum, including the single-energy imaging, material separation and quantitative analysis, as well as the effective atomic number. By means of the principle and image analysis tools, the CT energy spectrum can be used for clinical diagnosis and screening. To further elaborate its differences from conventional CT, this paper also expounded the advantages of applicationof CT energy spectrum in imaging, substance separation, detection of minor lesions as well as differential diagnosis of malignant tumors in combination with its basic principles.【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】3页(P90-91,94)【关键词】CT能谱成像;单能量成像;物质分离与定量分析;病灶检出【作者】韩文艳【作者单位】房山区第一医院器械科，北京 102400【正文语种】中文【中图分类】R197.39随着多层螺旋CT技术的问世，新型成像技术和图像后处理技术不断涌现，能谱CT能够生成101个单能量图像，而且还可进行物质分离和定量分析。

能谱CT成像原理及临床应用价值研究作者：张磊来源：《中国卫生产业》2016年第29期[摘要] 自从射线成像技术被应用到医学领域之后，CT设备经历了巨大的进步与改善，已成为临床疾病检查与筛查的首选，为疾病的诊断带来了巨大的推动作用。

近年来，随着多层螺旋CT的出现，成像技术及后期影像处理技术的发展，CT已在临床疾病检查、筛查、诊断、定位与治疗等方面广泛应用。

CT成像原理主要基于单能量成像、能谱曲线、有效原子序数、X线与物质相互作用、能谱成像技术支持等，不仅有助于疾病的诊断和定量分析，而且为疾病数据分析，资料保存提供有效支持。

在心血管系统、神经系统、泌尿系统、运动系统、肿瘤定位诊断、靶向治疗、物质分离与鉴别等方面均得到广泛应用，在临床与科研应用中具有广阔的发展空间和应用价值。

[关键词] 能谱CT;体层摄影术;成像原理;临床应用[中图分类号] R81 [文献标识码] A [文章编号] 1672-5654（2016）10（b）-0033-03Research on Energy Spectrum CT Imaging Principle and Its Clinical Application ValueZHANG LeiDepartment of CT Imaging， Nanyang Central Hospital of Henan Province， nanyang， Henan Province， 473000 China[Abstract] CT equipment has experienced enormous progress and improvement and has been the preference of the clinical disease examination and screening since the X-ray imaging technique was applied to the medical field， which brings an enormous promotion effect on the diagnosis of diseases， in recent years， with the emergence of multi-slice spiral CT and development of imaging technique and post imaging processing technique， CT has been widely applied in the clinical disease examination， screening， diagnosis， location and treatment， CT imaging principle not only contributes to the disease diagnosis and quantitative analysis， but also providing effective support for the disease data analysis and data preservation mainly based on the monokinetic imaging， energy spectrum curve， effective atomic number， interaction between x-ray and matter and energy spectrum imaging technology support. And CT is widely applied in the cardiovascular system，nervous system， urinary system， locomotor system， tumor location diagnosis， molecular targeted therapy， physical separation and identification， and has a broad development space and application value in clinic and scientific research application.[Key words] Energy spectrum CT; Body section radiography; Imaging principle; Clinical applicationCT自20世纪70年代问世以来，得到了飞速的发展，1972年第一台头部CT被应用于临床检查，之后扫描部位得到不断延伸，成像重要部件探测器也得到不断改进和进步，使CT影像更加清晰，为临床医师提供了大量疾病诊断依据[1]。

能谱ct成像临床应用CT（Computed Tomography）成像技术是一种高分辨率、高对比度的影像诊断工具，广泛应用于临床医学领域。

随着医疗技术的不断发展，CT成像在临床应用中的作用越来越凸显，为医生提供了更准确、更全面的诊断信息，有助于提高疾病的诊断率和治疗效果。

一、 CT技术原理CT成像的原理是通过X射线在不同方向上对人体进行透射扫描，然后利用计算机对所得到的数据进行处理，最终生成高质量的断层图像。

CT技术具有较高的灵敏度和特异性，能够清晰显示人体内部器官的结构和病变情况，为临床诊断提供重要依据。

二、 CT成像在临床应用中的优势1. 高分辨率：CT成像具有较高的分辨率，能够清晰显示细小的病变和解剖结构，有助于医生准确判断疾病情况。

2. 多平面重建：CT成像可以进行多平面的重建，包括横断面、冠状面和矢状面等，有利于全面观察患者的病情，提高诊断的全面性和准确性。

3. 高对比度：CT成像在组织和器官之间的对比度较高，使医生更容易地区分病变和正常结构，有助于及早发现疾病并制定有效的治疗方案。

4. 快速成像：现代CT设备成像速度快，可以在较短的时间内完成全身扫描，减少患者等待时间，提高工作效率。

5. 低剂量辐射：随着技术的不断改进，CT成像的辐射剂量得到有效控制，保障患者的安全和健康。

三、 CT成像在临床诊断中的应用1. 肿瘤检测：CT成像能够准确显示肿瘤的位置、大小和边界，有助于评估肿瘤的生长情况和转移情况，为肿瘤的诊断和分期提供重要信息。

2. 外伤评估：CT成像对外伤患者的损伤程度和部位有很好的显示效果，能够帮助医生及时采取有效的救治措施。

3. 冠脉造影：CT血管造影技术应用于心脏血管成像，可以清晰显示冠状动脉的情况，有助于评估心血管疾病的病变程度和位置。

4. 脑血管病变：CT脑血管成像可以检测脑血管病变，如脑卒中、动脉瘤等，提供重要的诊断依据和治疗方案。

四、 CT成像在临床应用中的发展趋势1. 高精度显像：未来CT设备将进一步提高分辨率和对比度，实现更高精度的成像效果。

国际医学放射学杂志International Journal of Medical Radiology 2011Nov ;34(6)作者单位：200040上海，复旦大学附属华东医院放射科（任庆国为在读博士研究生，滑炎卿）；通用电气医疗集团CT 影像研究中心（李剑颖）通讯作者：滑炎卿,E-mail:cjr.huayanqing@ *审校者DOI:10.3784/j.issn.1674-1897.2011.06.Z0612【摘要】随着多层螺旋CT 问世，各种成像技术及图像后处理技术不断涌现，极大地促进了CT 的临床应用。

能谱成像作为CT 的一项新技术能够生成40~140keV 的101个单能量图像；能够进行物质分离，生成新的基础物质密度图像，如水、碘、钙，并测量其相对浓度及展示不同物质CT 值能量曲线图，在临床及科研应用中拥有巨大潜力，就该技术的基本原理及临床应用展望予以综述。

【关键词】Discovery CT 750HD ；自适应迭代重建；能谱成像；X 线；体层摄影术，X 线计算机CT 能谱成像的基本原理及临床应用The basic principle and clinical applications of CT spectral imaging任庆国滑炎卿李剑颖放射技术学**自1972年第一台头部CT 应用临床以来，CT 发展经历了单笔型束扫描、扇形束扫描、反扇束扫描、动态空间扫描、电子束扫描、单层螺旋扫描和多层螺旋扫描几个重要发展阶段。

尤其是螺旋CT 问世以来，其发展日新月异，各种成像及重组技术极大地促进了CT 在临床实践中的应用。

能谱（量）成像作为一项新技术，根据X 线在物质中的衰减系数转变为相应的图像，除形态展示外尚能够进行特异性的组织鉴别，能够瞬时进行高能量与低能量的数据采集，采用原始数据投影的模式对两组数据进行单能量重建。

1能谱成像的原理1.1X 线基础1.1.1X 线的质和量X 线的质和量主要取决于管电流和管电压等复合因素。

能谱ct的基本原理与临床应用CT（计算机断层扫描）是一种医学成像技术，通过使用X射线和计算机处理技术来生成人体的断层图像。

CT扫描是一种非侵入性的检查方法，可提供高分辨率的横断面图像，有助于医生对病情进行准确的评估和诊断。

下面将详细介绍CT的基本原理和临床应用。

基本原理：CT扫描的基本原理是通过X射线与人体组织的相互作用来获取图像信息。

在CT扫描中，一台X射线机和一个旋转的探测器环同时围绕着患者的身体进行旋转，射线通过被检查的区域，探测器环接收经过人体组织的X射线，然后通过计算机算法进行处理，生成人体断层图像。

具体操作步骤如下：1.患者躺在一个可以向内滑动的扫描床上，以保持稳定。

2.扫描床进入CT机的环形开口。

3. X射线机和探测器环开始旋转，从不同的角度获取图像。

4.患者需要保持静止，以避免图像模糊。

5.计算机将接收到的X射线信息转化为数字信号，并通过算法进行处理。

6.处理后的信号通过计算机重建算法来生成图像。

7.医生可以使用软件对图像进行三维重建和测量，以进行准确的诊断。

临床应用：CT扫描可用于诊断和评估各种疾病和病情，广泛应用于多个医学领域。

以下是CT扫描的一些常见临床应用：1.头部和脑部扫描：CT可以检测颅脑损伤，如脑震荡、脑血管意外和肿瘤等。

它还可以用于评估头颅骨折和脑出血等病情。

2.胸部扫描：CT用于检测肺部疾病，如肺癌、肺实质病变和肺栓塞等。

它也可以帮助评估血管结构和可能的心脏疾病。

3.腹部和盆腔扫描：CT广泛用于检测和评估腹部器官，如肝脏、肾脏、胰腺、胃肠道和盆腔器官等。

它可以帮助检测炎症、肿瘤、结石和其他疾病。

4.骨骼和关节扫描：CT可以提供详细的骨骼和关节结构，有助于检测骨折、关节炎、肿瘤和其他骨骼疾病。

5.血管成像：CT血管成像技术（CTA）结合了CT和血管造影技术，可以帮助评估血管病变，如动脉狭窄、动脉瘤和血管栓塞等。

6.心脏扫描：CT心脏冠状动脉成像（CTCA）是一种非侵入性的检查方法，可以提供关于心脏的详细信息，如冠状动脉狭窄、冠状动脉钙化和心脏瓣膜疾病等。

能谱CT的基本原理与临床应用1. 简介能谱CT（Spectral CT）是一种通过测量射线在物质中的能谱特性来获取图像信息的医学影像技术。

相比传统CT，能谱CT能够提供更多的物质信息，使医生可以获取更准确的诊断结果，并且在临床上有着广泛的应用。

2. 基本原理能谱CT基于X射线通过物质时的能量吸收特性，利用能量对射线的吸收情况进行分析，从而获得物质的种类、组织密度、血液灌注等信息。

其基本原理如下：•X射线穿过物质时，会与物质中的原子相互作用，其中光电效应和康普顿散射是主要的相互作用过程。

•不同物质对不同能量的X射线有不同的吸收特性，这种吸收特性可以通过能谱分析来进行定量测量。

•能谱CT使用了一组能量区别明显的X射线束，并通过对射线的能谱进行分析，可以得到更准确的图像信息。

3. 临床应用能谱CT在临床上有着广泛的应用，在以下几个方面取得了显著的进展：3.1 肿瘤诊断与评估能谱CT能够提供更准确的肿瘤诊断和评估结果。

通过测量肿瘤的能量吸收特性，可以对肿瘤的组织成分进行定量分析，从而判断肿瘤的性质、分级和预后，为临床治疗提供重要依据。

3.2 管腔成像能谱CT在管腔成像方面也有广泛的应用。

通过对不同物质在管腔内的吸收特性进行分析，能够获得更准确的血管、胆道、肠道等管腔结构的图像信息，有助于临床医生进行疾病的诊断和治疗。

3.3 低剂量成像能谱CT可以实现低剂量成像，对于特殊人群如儿童、孕妇等，能够降低辐射剂量，减少对人体的损伤，提高患者的安全性。

3.4 心血管影像学能谱CT在心血管影像学领域也有着重要的应用。

通过对心脏血管中对比剂和钙化物质的能量吸收特性进行分析，能够获得心脏血管的清晰图像，帮助医生诊断心血管疾病并进行治疗。

4. 未来发展能谱CT作为一种新兴的影像技术，仍有着很大的发展空间。

未来的发展方向主要包括以下几个方面：•技术改进：提高能谱CT的分辨率、减小辐射剂量等，以提供更高质量、安全的影像结果。

CT能谱成像的基本原理及临床应用CT能谱成像的基础是一种叫做宝石探测器的新材料，通过X线在物质中的衰减系数转化为与之相对应的图形，它使传统的单参数成像变为多参数成像[1]。

CT能谱成像是一项崭新的技术，它以提供多种定性和定量分析与多参数成像为最显著的特征，这种影像学技术对于现在乃至将来对全身各个系统的疾病的诊断就有非常重要的价值。

自从09年开始，CT能谱成像开始进入临床，以瞬时双kVp为核心技术在各种疾病的诊断上已经广泛应用，并得到了一致认可，取得优异的成果[2]。

标签：CT能谱成像；原理；应用1.能谱CT成像技术的发展历程上世纪七十年代，CT技术首次被应用于临床领域，在那时至今已有四十年的历程，其经历了从非螺旋CT到螺旋CT、单排到多排、运行速度明显加快、分辨率愈来愈小等多次变革，现在CT技术可应用于全身。

近年来，随着CT成像技术的快速发展，美国公司首次推出CT能谱成像技术，提供了确切的能量成像[2]。

2.CT能谱成像的基本原理2.1 X线的成像基础物质对X线的吸收与X线的能量变化有关，每一种物质都有一种关于X射线衰减的独特吸收曲线，并且每一种物质的X射线吸收系数都是由光电效应和康普顿散射共同决定的，所以X射线吸收系数决定了X线的衰减，而CT是通过计算物体对X线的衰减来成像的，因此CT能谱图像重建的过程是表示每个体素线性衰减系数的过程。

2.2 普通CT的成像基础CT 能谱图像重建是通过物理学，对X 线透射人体某断层的强度的监测，推算出衰减系数的分布图，从而实现断层能谱成像[3]。

有一种效应叫“硬化效应”，即X线是一种能量射线，其中混合着不同能量的射线，有高能量和低能量两种，当X 线照射人体的时候，X 线中能量低的射线首先被吸收，这种现象称为硬化效应。

这种效应成为了CT能谱成像的普通CT成像原理。

2.3 CT能谱成像的技术支持2.3.1 宝石探测器普通的探测器材料为陶瓷或钨酸镉，采用宝石作为CT能谱成像的探测器比普通的探测器有更多的优点，其稳定性更高，探测速度快，通透性良好，效率高，余晖效应低，区分能量射线的能力强，并且辐射损害减少百分之五，对于在放射科工作的医生来说优点突出。

能谱CT的原理及应用1. 引言能谱CT技术是一种基于能量分辨的计算机断层成像技术。

相比传统的CT技术，能谱CT在图像质量、对比度以及功能性等方面具有明显的优势。

本文将对能谱CT的原理及应用进行详细介绍。

2. 能谱CT的原理能谱CT的原理是通过测量射线经过物体后的能谱变化来获取物体的三维信息。

其基本原理如下：•能量分辨探测器: 能谱CT系统采用能量分辨型探测器，其与传统CT 探测器的最大区别在于能量分辨能力。

能量分辨探测器可以测量射线通过物体后的能谱，从而得到物体不同组织的能量分布情况。

•谱学重建算法: 能谱CT系统采用谱学重建算法对测量得到的能谱数据进行重建处理。

该算法能够准确地还原物体内部的不同物质的分布情况，从而生成高质量的三维图像。

3. 能谱CT的应用能谱CT技术在医学影像学以及其他领域都有广泛的应用，具体如下：3.1 医学影像学能谱CT在医学影像学方面有许多应用，包括但不限于：•肿瘤检测: 能谱CT可以通过分析不同组织的能谱特征来实现肿瘤的早期检测和定位，提高诊断准确性。

•血管成像: 能谱CT可以提供更准确的血管成像结果，辅助医生进行血管病变的诊断和治疗规划。

•功能性成像: 能谱CT可以获取不同脏器的代谢情况，为功能性疾病的诊断和病理研究提供依据。

3.2 工业领域能谱CT在工业领域的应用也非常广泛，主要包括：•材料分析: 能谱CT可以通过分析材料的能谱特征来确定其组分和性质，帮助工程师进行材料的质量控制和缺陷分析。

•安全检查: 能谱CT可以用于安全检查，如行李箱、货物等的安全筛查，保障公共安全。

4. 发展趋势能谱CT技术在医学和工业领域的应用前景非常广阔，随着技术的不断进步，有望实现更高的图像质量和更广泛的应用。

具体的发展趋势包括：•分辨率提高: 近年来，随着探测器技术的发展，能谱CT的分辨率得到了很大的提高，可以更精细地描绘物体的内部结构。

•剂量控制: 能谱CT的剂量控制是未来的一个重要方向，研究人员致力于减少辐射剂量，以保护人体健康。

·综述·宝石能谱CT的成像原理及临床应用叶伦叶奕兰冉艮龙熊巧李敏方宏洋螺旋CT及多层螺旋CT的出现是20世纪90年代CT发展的一个里程碑，发展的方向主要体现在成像速度上进步。

直至2005年西门子公司推出的具有双能量减影功能的双源CT，使得CT 的发展方向逐步转入到多参数、功能成像。

而2009年GE公司推出的宝石能谱CT（Discovery CT750 HD），采用宝石作为全新一代探测器，利用单一球管进行瞬时（＜0.5 ms时间能量分辨率）实现高低双能（80 kVp和140 kVp）切换，产生双能数据，实现数据空间能谱解析，同时提供物质密度图像、单能量图像，实现物质分离。

一、能谱CT的成像原理CT是利用测量和计算通过对X线穿透物质的衰减而成像。

物质对X线的吸收衰减系数随着X线能量的不同而不同，所以任何物质都有其固定的对X射线衰减的特征性吸收曲线，并且该特征性吸收曲线能够用两个能量点完整的表达。

在医学影像成像中，广泛应用含碘的造影剂，人体组织含水丰富，且两种物质的衰减系数高低差别明显，包含了医学中常见的物质，图像又易于解释，所以常选用水-碘作为基物质对。

此时，在某单能量下的物质CT值则可以利用已知的基物质对（水-碘）来表示：CT（x，y，z，E）＝D water（x，y，z）µwater（E）＋D iodine （x，y，z）µiodine（E），式中µwater（E）为水的吸收系数，µiodine （E）为碘的吸收系数，D water和D iodine则分别为能够实际物理测得的吸收系数CT（x，y，z，E）所需的水与碘的密度。

而这个密度和X线的能量没有关系。

这就是说在能谱成像中CT值的求解通过上面的数学方程式巧妙的转化成了求解基物质对密度值的工作上来。

宝石能谱CT能瞬时（＜0.5 ms时间能量分辨率）实现高低双能（80 kVp和140 kVp）切换，产生双能数据（具有良好的一致性），能够进行数据空间的吸收投影数据到物质密度投影数据的转换，实现数据空间能谱解析。

□　综述／ＳｕｍｍａｒｙＭｏｄｅｒｎ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　ａｎｄ　Ｈｅａｌｔｈ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ２０１９　Ｖｏｌ．３　Ｎｏ．２２现代医学与健康研究２０１９年第３卷第２２期·4·CT能谱成像的基本原理与临床应用研究进展卢凤为（常州市第一人民医院，江苏 常州 213000）摘要：伴随螺旋多层CT的快速发展，衍生出了大量先进的成像技术、图片后处理技术，大幅促进了我国临床诊治中CT技术的发展。

而CT能谱成像以其准确的疾病诊断等优势，一经临床诊治方面应用，即获得医疗界的一致认可。

为此，本文从CT能谱成像出发，研究其基本原理及总体临床应用进展。

关键词：CT能谱成像；临床应用；基本原理；研究进展中图分类号：R814 文献标志码：A 文章编号：2096-3718.2019.22.0004.03在20世纪中后期，CT技术第一次被应用于临床诊治领域。

至今为止，历经几十年的发展与多次变革后，目前的CT技术不仅运行快、分辨率好，还可以用于诊治全身疾病。

基于此，应运而生的能量成像新技术CT能谱成像，令成像参数多样化，并具有诸多定量定性分析功能，目前已在临床上获得了十分理想的应用成果。

1　CT能谱成像的基本原理1.1　X线基础X线具有极短的波长和强大的穿透力，并且会在穿透物质时发生相应的衰减。

同时，这种衰减与光电效应、非相干散射密不可分，这表示任何物质对X射线，都拥有一种特定的衰减曲线，且相应的吸收系数也不尽相同，并直接决定着整个衰减环节。

这表明物体的CT成像是基于X 线的这种衰减而产生的，故CT重建能谱图像是指线性衰减的整个过程[1]。

1.2　普通CT基础在重建CT能谱图像时，通过监测人体某断层中X线的透射强度，来演算衰减系数布局图，以重建能谱断层成像。

其中的“硬化效应”，是指X能量射线中，能量各异的射线（可分为高、低能量这两种射线），照射人体后，人体会先吸收其中低能量部分的现象，这也是CT成像的原理。

能谱成像的分析平台和临床应用多参数成像是能谱CT不同于常规CT的显著特征，结合能谱CT 多参数成像功能可以更加全面地反映被检组织特性及其功能状态，从而在常规CT的基础上提供更加准确、全面的诊断。

一、物质分离（一）物质分离的原理在能谱成像中，任何结构或组织能通过两种物质的组合产生相同的衰减效应来表达，即经过高、低两组电压扫描的X线衰减图像可以表达为两种物质的密度图，这个过程就是物质分离，基于投影数据空间的物质分离是能量解析的起点，分离后的物质密度图像中每一个体素反映了相应的物质密度信息。

原则上物质对的选择是没有局限的，可以是自然界中的任意两种物质，在医学上最为常用的物质对是碘和水、钙和水以及钙和碘。

（二）物质分离的临床应用1. 识别强化2. 虚拟平扫3. 去除钙化的CTA4. 真假痛风结石5. 放、化疗疗效的评估二、单能量图像（一）单能量成像的原理现有的物理研究已经获得了水和碘以及很多纯物质和混合物的质量吸收函数随能量变化的曲线。

使用水和碘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物质对的密度值，就能计算出所感兴趣物质在各个单能量点中对X线的吸收，即CT（x,y,z,E），从而实现CT单能量成像。

基于临床对图像质量和密度分辨率的需求，现有的能谱CT能够提供40～140keV 的101个单能量图像。

较低的单能量水平可以提高图像的密度分辨率，有助于病灶的显示；较高的单能量水平会降低图像的对比度，但是可以去除金属伪影。

（二）单能量图像的临床应用1. 去除颅后窝硬化伪影2. 优化低对比结构的显示3. 去除金属伪影三、能谱曲线（一）能谱曲线原理能谱曲线是物质或结构的衰减（即CT值）随X线能量变化的曲线，从能谱曲线上可以得到40～140keV每个能量点的平均CT值和标准差。

能谱曲线反映了物质的能量衰减特性，从物理学角度看，每一种物质都有其特有的能谱曲线。

由此可以推断出医学上不同的能谱曲线代表不同的结构和病理类型，类似的能谱曲线提示同样或类似的结构和病理类型。