雙能量CT在急性腦卒中診療中的應用（綜述）

趙 偉 張 繼

急性缺血性腦卒中是臨床常見疾病，能否得到及時的診斷與治療，對于病員的預后具有決定性的意義。CT是最為常見的診斷工具。在腦卒中發生后的3～6 h，我們可以使用“腦窗”觀察到早期征象。急性腦卒中經過治療后，也需要評估患者的預后情況。血腦屏障的破壞可能會導致出血或者造影劑外溢，而在使用傳統單能量CT腦窗成像時，分辨這兩種情況具有較大的難度[1]。

雙能量CT設計初衷是用于冠脈成像，因為它不僅能直觀顯示血管的狹窄程度，而且可以高度準確地探測和分析冠脈內的斑塊。雙能量CT可以有效區分X線衰減系數相似而原子組成不同的組織，并且可以在特定管電壓下，進一步獲取反應實際組成的虛擬單能譜成像。與單能量CT成像相比，雙能量CT還可以降低輻射劑量。CT灌注成像（CTP）以及CT血管造影（CTA）對于急性腦卒中的診斷準確度很高[2]，因此，也需要將雙能量CT成像與之進行對比。本文就這項技術的臨床應用現狀進行介紹、討論和展望。

1 雙能量CT在急性腦卒中的應用

1.1 區分出血與造影劑外滲 目前大多數雙能量CT成像的研究都關注于如何在使用造影劑后，在血腦屏障破壞的情況下，區分出血以及碘造影劑。通過碘分布圖描述增強區域，虛擬平掃顯示無增強區域。

現今介入療法已經成為急性腦卒中治療的金標準，但是術后出血也是一個常見的問題，往往預示著預后不良。因此早期評價術后出血，對于患者的治療和預后，有重要的指導意義。有些小體量的研究表明，通過對碘分布圖以及虛擬平掃的評估，雙能量CT區分出血和碘造影可以達到幾乎百分百的特異度和較高的敏感度[3]。所以，在急性腦卒中血管內治療術后，采用雙能量CT鑒別碘對比劑外滲和早期腦出血，能夠有效對臨床診療提供指導[4]。在一項研究中，通過傳統成像以及虛擬單能量重建成像觀察58例患者的腦實質內出血及低密度灶，使用雙層探測器CT，范圍40～120 KeV，發現低密度病變在腦白質以及高密度病變在腦灰質中的顯像，最佳顯示條件在120 KeV。同時，高密度病變在腦白質以及低密度病灶在腦灰質的顯像，最佳顯示條件在40 KeV[5]。雙能量CT在急性腦出血的診斷中，可以有效鑒別造影劑強化及小鈣化灶。也有人認為，發表偏倚會導致高估診斷表現，有必要進行大規模的前瞻性研究。

1.2 急性腦卒中成像 雙能量CT可以在不使用造影劑的情況下評判急性腦梗死或出血性梗死。雙能量CT相對于單能量CT的腦窗，能夠更加精確地發現腦水腫并且預測梗塞范圍[6]。在一項包括46例患者的研究中，觀察對象在卒中治療后立刻行雙能量CT掃描（100～140kV），軟件設置為更加偏向于對梗塞灶/正常腦組織平均密度的觀察，掃描參數設置為100 kV與140 kV的管電壓掃描序列，通過插入梗死灶的平均密度替代出血的平均密度，從而顯示梗死灶與腦組織的對比，而不是出血/碘劑的對比。根據正常腦組織在100～140 kV的虛擬平掃時平均密度會降低的原理，采用相對雙能量對比法，發現雙能量CT成像相比于單能量CT的腦窗，可以使梗死灶得到最佳顯示，并且可以預測未來梗死的范圍[7]。由此可見，雙能量CT可以顯著提高早期梗塞灶的檢出率。在遲發性腦出血病例中，CT值顯著高于無遲發性腦出血的病例[8]。在急性大腦中動脈梗塞的病例中，99 KeV時的虛擬單能譜成像能夠良好區分梗死灶與正常腦組織，不亞于70 KeV的成像質量[9]。

1.3 強化區域的轉歸預測 在一項包含132例急性腦卒中患者的研究中，治療后即刻使用雙能量CT（100/140 kV）增強掃描，其中32例患者出現增強區，53例患者出現腦出血。使用CT或MR隨訪，發現同時具備增強區域與出血的患者即使原阻塞血管完全再通，預后也較差。除此之外，具備增強區域的患者，大概率會轉變為遲發性出血[10]。為了研究在何種情況下增強區域會轉變為梗死或遲發性出血，使用雙能量CT（100/140 kV）掃描20例患者共計44個增強區域，發現轉變為梗死的區域在碘分布圖上顯示為更多的碘分布，表示更高程度的強化。在一項針對增強區域遲發性出血的研究里，對85例患者治療后即刻行雙能量CT（80/140 kV）掃描，如果存在碘染色，由兩名診斷醫師分別測量最大碘濃度。顯示碘濃度＞1.35 mg/dl的區域，后期更可能發生遲發性出血[11]。

1.4 血管內栓子成像 與單能量CT相比，雙能量CT有助于不使用造影劑即可顯示顱內動脈內的血栓。通過CT血管造影中的虛擬平掃重建，可以檢測到高密度的動脈。然而，虛擬平掃重建對于早期梗塞的評估，并沒有引起足夠的關注，這對于急性期患者同樣非常重要。雙能量CT成像可以用于區分血管內的造影劑與血栓。在一組顱內大動脈栓塞介入治療后即刻行雙能量CT掃描的研究中，通過觀察碘分布圖、腦窗及虛擬平掃的應用，可以發現周邊殘余的血栓。而如果只單獨使用虛擬平掃，只有部分患者顯示陽性。在只使用虛擬平掃的情況下，含有血栓的血管密度明顯高于灌注動脈的密度[12]。

1.5 雙能量CT在CTA和CTP中的應用 CTA為急性缺血性腦卒中患者的主治醫師提供了有助于臨床診療的多種信息，例如詳細展示了血管閉塞的部位、范圍及側支循環建立情況[13]。但是其應用也受到一些限制，如輻射、造影劑誘發的過敏反應，以及準備執行檢查所需的前期準備。在檢測急性缺血性腦卒中方面，CTP可以顯示腦組織的血流灌注量的改變情況，從而明確病灶血供。還可以對目標血管的部位和閉塞程度進行準確判斷，因此對于缺血性腦卒中患者具有較高的潛在價值[14]。

CTA/CTP作為一種一站式解決方案，在急性腦卒中的應用中具有很大的優勢，已經廣泛應用于臨床。尤其在緊急情況下，除了可以確定缺血的時相和范圍，一站式CTA/CTP技術還可以確定栓子的位置和范圍，從而輔助臨床的診斷和治療。用不同的評分系統評估側支循環建立的情況對于急性腦卒中患者預后有重要的意義。單期和多期CTA的應用并與CTP的參數進行比較后，應用單期CTA評估側支循環的建立情況已足以預測急性缺血性腦卒中患者的預后，從而避免進一步的影像學檢查，如多期 CTA及CTP。

CTA還可在血栓取出術后，用于發現潛在殘留血栓，這對于臨床有重要意義[15]。因為在殘留血栓的病例中，血管再閉塞很常見。雙能量CT在檢測血栓的持續存在性或早期血栓形成方面很有價值，因為無需使用造影劑。但是對于能否預測血栓形成，尚需進一步研究。有研究表明，CTA聯合CTP，診斷價值較高，能夠更好地評價腦組織的血流狀態和血管狹窄程度，為臨床診療提供有價值的信息[16]。需要進一步研究來比較雙能量CT、CTA和CTP的價值。

2 前景展望

一種使用新型光譜探測器的多能量CT，可以基于圖像對物質構成進行分析。在使用100 kV/Sn 140 kV掃描條件下，實現了與雙能量CT相當的性能。在雙源協議中使用光子計數檢測器后，性能可以提高到單光子計數檢測器和雙源CT的成像水平以上。與使用能量積分檢測器（EID）傳統單能量CT掃描相比，用于評估頭頸部主要動脈的光譜光子計數檢測器（PCD）CT在較低圖像噪聲和較少圖像偽影的情況下獲得了顯著更高的圖像的質量[17]。

雙能量CT有助于區分不同物質，但是兩次獨立的掃描的CT圖像會產生放大噪聲，從而影響圖像質量。這可能是因為算法的分析性能欠佳，不能完全準確描述雙能量CT的圖像與成像物質之間的對應關系，尤其是在噪聲條件下。提高圖像質量的迭代構造和人工智能等技術的進步，將更好促成基于圖像的成份分析。卷積神經網絡近年來成為醫學成像中的一項重要技術，可以用于雙能量CT圖像的物質分析，與傳統的方法相比，所提出的方法對于數據的噪聲抑制具有明顯的優勢[18]。

3 結 論

在急性腦卒中患者的應用中，雙能量CT對臨床醫師最大的幫助是可以區分使用碘造影劑后的出血和造影劑外溢以及在應用碘造影劑后，虛擬平掃序列能夠可靠顯示動脈血栓。未來的研究應關注于廠商在雙能量CT上使用的不同的技術所帶來的潛在差異。在不久的將來，對臨床診療產生重要影響技術手段應該會在多能CT、光子計數探測器、光譜CT、有效原子序數圖的應用及人工智能中產生。