徐輝，殷信道，吳旻

1. 南京醫(yī)科大學附屬南京醫(yī)院（南京第一醫(yī)院）醫(yī)學影像科，江蘇 南京210006；2. 西門子醫(yī)療CT事業(yè)部

雙源CT的臨床應用進展

徐輝1，殷信道1，吳旻2

1. 南京醫(yī)科大學附屬南京醫(yī)院（南京第一醫(yī)院）醫(yī)學影像科，江蘇 南京210006；2. 西門子醫(yī)療CT事業(yè)部

2005年、2008年西門子相繼推出第一代雙源CT Definition（Dual Source Computed Tomography, DSCT）、第二代雙源CT（SOMATOM Def i nition Flash），本文主要就雙源CT的基本結構、特點、優(yōu)勢以及在臨床應用方面的進展作一綜述。

雙源CT；CT球管；輻射劑量；臨床應用

0 前言

回顧 CT 設備 30 多年的發(fā)展歷史，不難看出，從斷層非螺旋 CT 到單排螺旋 CT 是第一次技術革命，從單排螺旋CT到多排螺旋CT 是第二次技術革命，而從單源到雙源則又是一次飛躍。2006 年北京協和醫(yī)院率先引進了中國第一臺 Definition CT，2010 年國內首臺 Definition Flash CT 落戶北京武警總醫(yī)院，而美國首家安裝 Definition Flash CT 的是明尼蘇達州羅徹斯特市的 Mayo Clinic（梅奧醫(yī)院）。正是由于設計理念的創(chuàng)新，使CT的臨床應用領域大大加寬加深。

1 雙源CT的基本結構

Definition 由 兩 個 X 線球管 和 兩 組 64 層探 測 器 構 成，且均互成 90°角。探測器 A 覆蓋整個完整的掃描野（直徑為 50 cm），而探測器 B 因受機架空間的限制，僅能覆蓋中心視野（直徑為 26 cm ）。每一組探測器包括 40 排探測器，中央 32 排的準直寬度為 0.6 mm， 而兩邊的 8 排探測器準直寬度為 1.2 mm。每一組探測器縱向覆蓋的等中心寬度為 28. 8 mm，可獲得 32 mm×0.6 mm 和 24 mm ×1.2 mm 組合。利用 64 層 CT Z 軸的飛焦點技術，2 個連續(xù)以 0.6 mm 準直寬度獲取的 32 層讀取數據，可組合成等中心取樣厚度為 0.3 mm的 64層投影，以這種方式每次旋轉每組探測器，可獲得層厚為 0.6 mm 的重疊 64 層圖像。其機架最快轉速為 0.33 s，時間分辨率為 83ms，空間分辨率為 0.33 mm。兩套 X 線系統(tǒng)每套最大功率都為 80 kW。每個球管都可以分別設置為 80 kV、100 kV、120 kV、140 kV，從而可進行雙能量數據采集，分析相對應的CT值變化，區(qū)分不同成分的組織。

Definition Flash 由兩個 X 線球管和兩組 128 層探測器構成，且均互成 94°角。探測器 B 的覆蓋范圍擴大到 33 cm，獲得了更為合適的焦點；機架等中心處的探測器的Z軸覆蓋范圍擴大為 38.4 mm。因此，機架最快轉速達到 0.28 s，時間分辨率提高到 75 ms，空間分辨率達到 0.17 mm，從而實現了前瞻性大螺距掃描，1/4 s 完成一個心動周期心臟成像。兩套X 線系統(tǒng)最大功率提升為 100 kW。球管也多設置了 70 kV 項，并且利用純譜雙能技術，可以設置 Sn140 kV，從而更好地進行能量成像分析。Definition 和 Definition Flash 的主要參數比較見表1。從中可以看出雙源第二代產品較第一代性能有了明顯的提升。

表1 第一代雙源CT和第二代雙源CT的主要參數比較

2 第二代雙源CT的特點、優(yōu)勢

2.1 時間分辨率的提高和大螺距掃描模式

以往除了創(chuàng)傷性的冠狀動脈造影，無創(chuàng)的影像檢查包括CT在內，對冠脈病變的診斷是無能為力的，原因就在于時間分辨率不夠。使時間分辨率提高的一種方法是通過所謂的多扇區(qū)重建，由數個心動周期疊加來縮短成像時間窗，但掃描時間過長導致患者不同心動周期疊加容易錯位從而使得圖像的空間分辨率下降顯著，并且輻射劑量也顯著上升。有學者[1]研究認為，多扇區(qū)重建對冠狀動脈圖像質量并無明顯改善。

雖然 Definition 通過單扇區(qū)重建將時間分辨率提高到 83 ms，但患者仍需服用倍他樂克將心率控制在 65～70 次 /min 以下才能獲得較滿意圖像。Definition Flash 的時間分辨率進一步提高到 75ms，采用 3.4 的大螺距模式，掃描速度高達 45.8 cm/s，心臟掃描只需 0.25 s ；完成 2 m 范圍的急診掃描，時間不到 5 s ；全胸掃描只需 0.6 s。

2.2 容積覆蓋范圍增加

灌注可以通過提供血液動力學信息，揭示腫瘤的病理和生理學特征，對提高腫瘤的定性診斷、療效及預后提供了極具價值的影像學信息。常規(guī)CT受探測器寬度限制，導致灌注范圍非常有限，難以實現全臟器灌注。單純加寬探測器，如果想保證很好的各向同性和足夠的信噪比，必然要加大射線劑量。Definition Flash 利用雙源雙球管信息疊加和動態(tài) 800 排技術，實現了 48 cm 的容積覆蓋動態(tài)掃描，克服了探測器寬度限制，實現全身任意臟器的灌注或動態(tài)功能學檢查。

2.3 雙能成像技術

雙能成像技術早在 20 世紀 70年代就已經被科研人員所發(fā)現、利用。最早開發(fā)的雙能技術為兩次獨立不同kV掃描，80 年代初世界上誕生了首臺雙能 CT 西門子 SOMATOM DR3 CT，利用快速 kV 切換進行能量成像的臨床應用。早期能量成像技術，受到數據采集、計算機硬件、后處理軟件等技術條件的限制，始終未能廣泛開展。進入21世紀以來，各家廠商均著力發(fā)展能量成像技術，并提供了不同的解決方案。

雙源 CT 兩套球管與探測器系統(tǒng)在不同曝光條件（kV和 mAs）下，對同一空間部位同時曝光進行數據采集和圖像重建，然后利用能量后處理軟件，實現各種能量成像的相關臨床應用。

Definition Flash 兩套球管 /采集系統(tǒng)同時獨立工作，每組能量數據均實現 4608 次 /min 的“高采樣率”采集，確保每組數據獲得高質量圖像。能譜純化技術使得高、低千伏X射線能譜大幅減少重疊，提高能量敏感性；利用純譜與實時mA調節(jié)技術，實現能量成像的低劑量采集，掃描劑量低于常規(guī)檢查。

2.4 低劑量技術

越來越多的人認識到了輻射對人類身體的傷害。國際放射防護委員會（ICRP）的 60 號文件報道 10 mSv 的輻射劑量可能導致 1/2000 的癌癥發(fā)生。而以往大部分多層螺旋CT（64 層）的冠脈檢查輻射劑量高達 16～26 mSv，平均值是 19 mSv[2]。所以各廠家都已致力于低劑量技術的開發(fā)和研究，西門子的低劑量技術開始于 1990 年。從自動毫安二維調節(jié)至四維調節(jié) ；從 SureView 自由螺距技術、零兆球管，至非對稱性屏蔽采集等等。

以降低心臟 CT 檢查輻射劑量的技術為例，Definition Flash 采取了包括智能最佳管電壓選擇技術（Care kV 技術）、70 kV 管電壓技術、智能自動管電流調節(jié)技術、ECG 自動管電流調制技術、精確掃描范圍、第二代迭代重建算法（SAFIRE[3]云迭代）、前瞻性心電觸發(fā)大螺距掃描技術、心臟檢查的專用濾過器等有效降低了輻射劑量。

西門子 2009 年推出的第一代迭代重建技術叫鷹眼迭代（IRIS），接著又推出世界上首款基于原始數據空間的第二代迭代算法，也就是 SAFIRE，該算法較傳統(tǒng)的濾過反投影法（filtered back projection，FBP）降 低 45%～75% 劑量（100 kV管電壓），噪聲顯著下降，圖像質量更優(yōu)異[4]。Marin 等[5]研究發(fā)現，在低管電壓下應用迭代重建法可在降低輻射劑量的同時保證圖像質量。

3 雙源CT的特色及臨床應用

除了常規(guī)CT具備的所有功能外，第二代雙源CT還有以下主要特色及臨床應用。

3.1 心血管疾病檢查

第二代雙源 CT憑借其無創(chuàng)、方便快捷的特點，在心血管病變，尤其是懷疑冠狀動脈病變中的診斷有較大優(yōu)勢，包括冠脈先天變異、冠脈狹窄評估、冠脈支架植入術后評估、冠脈搭橋術后隨訪等。 許多學者[6-7]都已經證實，對于種類繁多、分型無統(tǒng)一標準的冠狀動脈先天變異，冠脈CTA 要優(yōu)于常規(guī)血管造影。通過多種后處理方式（多平面重建、最大密度投影、容積重現、circulation 心血池顯影等），從冠脈的起源、走形、終止、冠脈自身異常四方面去仔細分析。

Pf l ederer 等[8]用 Def i nition 評 估 112 例 支 架 植 入 患者，支架數 150 例，支架平均直徑 3.27 mm，不可評估支架 數 15 條，敏感性 84%，特 異性 95%。Weustink 等[9]用Def i nition 評 估 52 例冠脈搭 橋，橋 血管共 152 支，診斷 敏感性 95%，特異性 100%，平均心率 64 次 /min，平均掃描時間 15.2 s。

Ruzsics 等[10]利用雙能量 CT 評價了 35 例病人的冠狀動脈和心肌灌注情況，并與常規(guī)冠狀動脈造影和 SPECT 心肌灌注成像進行了對照研究，發(fā)現利用雙能量模式的冠狀動脈 CT 成像診斷 ＞50%狹窄的敏感性、特異性和準確率分別為 98%、88%和 92%，而檢測心肌缺血的敏感性、特異性和準確率分別為 84%、94%和 92%。與以往的 64 層 CT及雙源CT相比，利用雙能量模式診斷冠狀動脈狹窄和心肌缺血的敏感性和特異性相當[11-12]。

3.2 多部位血管聯合檢查及兒科檢查

第二代雙源CT 的 75 ms時間分辨率和大螺距掃描模式，非常適合急診全身檢查，尤其是胸痛三聯征掃描：一次檢查完成主動脈、肺動脈及冠脈采集。

冠脈斑塊和頭頸動脈斑塊具有相關性，所以臨床醫(yī)生非常希望一次成像獲得冠脈和頭頸動脈的信息，才有助于聯合治療。這就充分體現出了第二代雙源CT的時間分辨率優(yōu)勢：能實現一次掃描，完成心臟冠脈與頭頸部的聯合CTA 檢查，時間只有 1 s，大大降低了輻射劑量與對比劑用量，而且也節(jié)省了患者的支出。

兒童由于哭鬧及躁動，CT圖像時常出現斷層、不連續(xù)，需反復檢查，不僅導致檢查時間延長、降低臨床工作效率，且成倍增加劑量。第二代雙源CT能很好地避免或減輕移動偽影、呼吸偽影，患兒無需鎮(zhèn)靜劑及屏氣。

3.3 能量及能譜成像應用

FDA 已經認證了 Definition Flash 14 項雙能量臨床應用檢查：雙能量去骨血管成像、肺灌注、虛擬平掃、肺血管成像、硬斑塊去除、心肌灌注、泌尿系結石成分分析、腦灌注成像、肌腱韌帶、痛風結石判定、肺結節(jié)分析、肺氙氣成像。

多達 151 級能譜（40～190 keV），從而可以開展更新的臨床與科研 ：① 151 級能譜成像 ：利用純譜技術，獲得多達 151 級的能譜分離技術?？梢垣@得最佳 keV，從而提高血管與組織對比，獲得更好成像效果。② 單能譜成像 ：利用單能譜成像，不同 keV 顯示病灶的細節(jié)不同，利用低 keV 成像，更能提高對小病灶的顯示能力，從而提高早期小病灶的檢出。③ 碘劑攝取評估：利用能量成像技術，可以定量評估組織對碘劑的攝取，對評估組織良惡性及腫瘤治療后隨訪，具有重要作用。④ 能譜曲線成像：不同能譜下，相同組織有固定的能譜曲線，利用能譜曲線的顯示，提高組織鑒別能力，識別不同部位組織是否來源相同，如腫瘤轉移。⑤ 雙能量腦出血鑒別：雙能量腦出血評估通過虛擬平掃，有助于區(qū)別陳舊性腦出血與新鮮出血，新鮮出血僅在碘劑圖像上可見。⑥ 雙能量肺結節(jié)評估：顯示肺結節(jié)內對比劑濃度，無需平掃。對比劑顯示為彩色與解剖灰階圖像信息融合，實現半自動分離與肺結節(jié)大小評估。⑦ 雙能量肺氙氣評估 ：顯示氙氣在肺內的聚集，評估肺功能情況。結果顯示為彩色，與解剖的灰階圖像信息融合。

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Development and Clinical Application of Dual-Source CT

XU Hui1, YIN Xin-dao1,WU Min2
1. Department of Medical Imaging, Aff i liated Nanjing Hospital to Nanjing Medical University (Nanjing First Hospital), Nanjing Jiangsu 210006, China; 2. CT Division of Siemens Healthcare

In 2005 and 2008, Siemens launched the fi rst and second generation Dual Source CT system. This paper reviews the basic structure, characteristics, advantages and application of Dual Source CT system.

dual source CT; CT tube; radiation dose; clinical application

R197.39；TH774

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.12.005

1674-1633(2014)12-0016-03

2014-08-16

2014-10-09

殷信道，主任醫(yī)師，醫(yī)學博士，副教授，碩士研究生導師。

本文作者： 徐輝，副主任醫(yī)師，研究方向為血管病變，尤其是冠脈病變，以及胸部影像。

通訊作者郵箱：y．163yy@163．com