双能CT诊断泌尿系结石三课件.ppt

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1、双能CT诊断泌尿系结石三,1,双能（能谱）CT的临床应用能谱CT分析泌尿结石成份新进展,双能CT诊断泌尿系结石三,2,一、CT发展史 二、双能CT的成像原理 三、能谱 CT的临床应用价值 四、能谱CT的临床应用范围 五、 泌尿系统的应用进展,双能CT诊断泌尿系结石三,3,一、CT发展史,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。,第一次, 上世纪 80 年代 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

2、达到了0.5mm 。 第二次，20 世纪 90 年代螺旋CT 时代 重点：集中在扫描速度的提高，1995 年突破 1s 1997 年2年突破0.5s。,双能CT诊断泌尿系结石三,4,第三次，1998 年至 2008 年的多排螺旋 CT 时代 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。,第四次，CT 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 。 2009 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

3、今能谱成像更广阔的临床应用和研究创造了可能。,双能CT诊断泌尿系结石三,5,双能量CT （DECT ）的技术优势及原理,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。,以双源CT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。,双能CT诊断泌尿系结石三,6,双源CT系统示意图 注

4、：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，还有80 kVp和100 kVp，80 kVp和Syn 140 kVp（加锡滤线镜）。,双能CT诊断泌尿系结石三,7,CT双能量成像方法？,仍以双源为例：是利用双源 CT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旋扫描,通过探测器接受后对不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新的 CT成像方法。 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 当用 80 kVp和 140 kVp的 X

5、 线对同一组织进行扫描时的 X 线衰减不同。,不同的被扫描组织的 X线衰减也会不同。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即是利用上述原理进行成像的 比方：相同重量的棉布（80 kVp ）比尼龙布（140 kVp）吸水多；棉球吸水比棉布多，尼龙球与尼龙布吸水差别小。根据吸水性能区分棉制品与尼龙制品。,双能CT诊断泌尿系结石三,8,能谱图像的形成？,在 CT 图像中, 组织之间的差异取决于它们对射线的衰减, 在诊断性 CT 所使用的 X 线能量范围内, X线在穿过

6、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 线光子能量衰减主要是对钙、骨骼、 碘造影剂等高密度物质的衰减,常规 CT 所得到的图像中包含上述两种衰减效应的综合信息。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X 线以及组织相对应的 CT值变化,得出能体现组织化学成分的所谓组织特性图像,双能CT诊断泌尿系结石三,9,目前实现 CT 双能量成像的方法包括哪些？ (1)常规单源 CT：不同kV 条件两次连续扫描 (2) DSCT：两个球管在

7、不同 kV 条件同时扫描,(3)能谱 CT 的快速 kV 切换技术 (4)双层“三明治”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,双能CT诊断泌尿系结石三,10,双源CT系统示意图 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，还有80 kVp和100 kVp，80 kVp和Syn 140 kVp（加锡滤线镜）。,双能CT诊断泌尿系结石三,11,快速kVp切换技术示意图 注：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：快速kVp切换技术中

8、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。,双能CT诊断泌尿系结石三,12,不同CT 双能量成像的方法比较,常规单源 CT 双能量成像 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。,双能CT诊断泌尿系结石三,13,DSCT（双源）： 很好的解决了常规单源 CT 双能量成像的不足 有两个 X 线球管和两组对应的探测器 两组系统呈 90角安装在机架上，两个球管能同时同层扫描 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。,两代DSCT的区别 第一代 DSCT 球管电

9、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） 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，能用于病变的常规诊断。,双能CT诊断泌尿系结石三,14,宝石能谱CT 是一种单源CT 它的动态变焦球管可以在0.5ms内实现高低电压的切换 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 通过观察单能谱下物质的衰减曲线区分物质

10、成分,2010RSNA会议上有学者报道，基物质成像技术对于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。,双能CT诊断泌尿系结石三,15,双层“三明治”探测器CT 通过探测器实现光谱分离 上层探测器吸收低能X线能量光谱 下层探测器吸收高能X线能量光谱,相关研究显示双层“三明治”探测器CT： 能区分体内的尿酸结石、胱氨酸结石和含钙结石,双能CT诊断泌尿系结石三,16,双能量CT技术应用的主要领域?,(5)结石成分定性分析； (6)血管硬斑块显示及去除； (7)心肌灌注技术； (8)肺结节分析。,(1)直接血管造影和去骨功能；金属伪影及硬化伪影去除 (2)虚拟平扫； (3)肺容积灌注；

11、(4)显示肌腱、软骨和钙化；,双能CT诊断泌尿系结石三,17,虚拟平扫:显示泌尿结石,图 1 男, 38 岁, 左侧输尿管结石 A. 普通横断面 CT 平扫检出输尿管下段结石; B. MPR 重建显示出盆段输尿管结石及上段扩张输尿管; C. 排泄期双能量扫描后去除对比剂后得出 VNC T 轴位图像显示出结石; D. VNCT 数据 MPR 重建出结石及扩张的输尿管, 与常规CT 平扫和增强图像类似,双能CT诊断泌尿系结石三,18,图 1 男, 38 岁, 左侧输尿管结石 A. 普通横断面 CT 平扫检出输尿管下段结石; B. MPR 重建显示出盆段输尿管结石及上段扩张输尿管; C. 排泄期双能

12、量扫描后去除对比剂后得出 VNC T 轴位图像显示出结石; D. VNCT 数据 MPR 重建出结石及扩张的输尿管, 与常规CT 平扫和增强图像类似,双能CT诊断泌尿系结石三,19,结石成分定性分析:,图. 实验中将不同成份肾结石放入新鲜猪肾脏中，能谱扫描，可以观察出不同成份结石的能谱曲线不同，其物质分离钙水散点分布图各不相同，CaP、STR、COX、CYS及UA分别代表磷酸钙结石、鸟粪石、草酸钙结石、胱氨酸结石及尿素结石。,双能CT诊断泌尿系结石三,20,双能CT诊断泌尿系结石三,21,金属伪影及硬化伪影去除:,图 2 120 k eV 时软组织窗(图 A)和骨窗( B)图像,双能CT诊断泌

13、尿系结石三,22,图3 混合能量( 140 kVp)时软组织窗( A)和骨窗( B)图像,双能CT诊断泌尿系结石三,23,图4 70 k eV 时软组织窗( A)和骨窗( B)图像,双能CT诊断泌尿系结石三,24,图 1A C 分别为双能未去骨 3D图像、 传统自动去骨 M I P图像、 双能去骨 M IP图像, 此患者双侧腓动脉上段显示, 中下段闭塞 (黑箭 ) , B图右侧胫前动脉下段及右侧足背动脉去骨时误去掉(白箭 ),直接血管造影和去骨功能:,双能CT诊断泌尿系结石三,25,图1双能 C T 膝关节扫描显示韧带的图像 A.VRT 图像显示前交叉韧带; B. VRT 图像显示后交叉韧带,

14、显示肌腱、软骨和钙化:,双能CT诊断泌尿系结石三,26,血管硬斑块显示及去除:,图 1 患者, 女, 57 岁, 发作性心前区疼痛不适 3 天。DSCT 心胸联合造影, 冠状动脉 VRT 冠脉束靶重组图像可清晰地显示右冠状动脉及左冠状动脉的多发狭窄及回旋支的支架影 图 2 同一患者的 SCA 图像右冠状动脉亦可显示与 DSCT 相似的多发狭窄,双能CT诊断泌尿系结石三,27,肺容积灌注:,图3 女 岁 慢性肾小球肾炎 横轴面双能量肺灌注图像 示右上肺外周性肺灌注缺损 箭 肺血管增强软件显示相应部位血管被编码为红色 箭,双能CT诊断泌尿系结石三,28,图 1 DEPI 示右肺中叶片状灌注稀疏(

15、A, 紫圈) , CT PA 图像见右肺中叶肺动脉内见低密度充盈缺损( B, 白箭),双能CT诊断泌尿系结石三,29,能谱 CT的临床应用价值 1 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。,伪影产生的机理 ： CT 成像中所选择管电压只是一个峰值电压，实际表达为一连续 kV 值的混合电压，产生的 X 线光子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，低能量的光子比高能量的光子被衰减吸收得更多，因此透过物体的 X 线光子被“硬化”最终在致密物体附近产生暗影或条纹影，使图像质量明显减低

16、，甚至无法诊断。 金属伪影、致密骨边缘的硬化伪影、高密度对比剂的硬化伪影，自CT 应用 40 年来都未解决，给诊断带来许多困难 。,双能CT诊断泌尿系结石三,30,图1. 能谱CT在硬化伪影的去除中的应用，图中 A为定位像显示患者右侧胫骨骨折后外固定器影，B为混合能谱常规CT图像由于外固定金属伪影右侧胫骨结构及周围软组织情况无法观察，C为单能量MARs技术后显示图像，金属硬化伪影明显消除，可以清晰显示金属钉在右侧胫骨中的位置及右侧胫骨骨质及周围软组情况,双能CT诊断泌尿系结石三,31,能谱 CT 单能量成像以及去伪影技术（metal articacts reduction systemMARs

17、）优点 ：可以纠正 X 线扫描金属后产生的“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。,因此：利用CT 能谱单能量图像结合 MARs 能消除硬化伪影，能够在颅脑成像、颅内脑动脉瘤栓塞术后及骨与关节金属植入物复查中获得良好的成像效果，为临床诊断提供有效信息。,国内有学者研究结果表明，70keV 是颅脑 CT 成像的最佳能量水平，与常规混合能量图像相比，能够降低图像的背景噪声和后颅窝的硬化伪影。能谱成像技术能准确校正距离金属 3cm 范围的伪影，并提供准确的 CT值，对于减少术后金属伪影具有以往 CT 无法比拟的优势。,

18、双能CT诊断泌尿系结石三,32,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，尿酸）进行物质密度成像和定量分析。 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 。,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性部位肺栓塞有潜在临床意义及应

19、用前景。,2 进行物质定量分析 ：,双能CT诊断泌尿系结石三,33,图 1 DEPI 示右肺中叶片状灌注稀疏( A, 紫圈) , CT PA 图像见右肺中叶肺动脉内见低密度充盈缺损( B, 白箭),双能CT诊断泌尿系结石三,34,国内学者初步研究结果表明，能谱 CT 在结节性甲状腺肿、滤泡性腺瘤与乳头状癌的能谱表现不一致。CT 能谱成像可能在结节性甲状腺肿、甲状腺腺瘤与甲状腺癌的鉴别诊断中发挥一定的作用。,CT 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，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评估甲状腺功能。,甲状腺具有从血液中摄取碘的功能，人体内 20% 的碘存在于

20、甲状腺中，测量体内碘浓度可以反映近期的碘摄入量及身体内的碘储存量，以往的测量方法大多是测量尿碘水平、测量甲状腺吸碘率等来间接反映体内碘浓度，以上方法受饮食影响较大。,双能CT诊断泌尿系结石三,35,能谱 CT 也可以对钙、尿酸等其他物质进行定量分析，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。,双能CT诊断泌尿系结石三,36,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 单能量图像在不同能量水平具有不同的特征 低能量水平的 X 线穿透

21、力低，图像上组织的对比增强，但噪声增高 高能量水平的 X 线穿透力高，图像上硬化伪影少，但对组织的对比减弱 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。,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。 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。,3提高小病灶检出率,双能CT诊断泌尿系结石三,37,能谱 CT基础实验： 常规 CT 中 CT 值相同的糖水和盐水，其单能量衰减曲线却不一样，说明单能量衰减曲线有助于

22、鉴别不同成分的物质。 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； 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 。,肿瘤 TNM 分期对于临床处理方案的制定及预后非常重要。 手术前做到准确的 TNM 分期很困难。 CT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疗。,4 用于肿瘤的定位、定性与分级,双能CT诊断泌尿系结石三,38,图例： 患者发现胰腺占位性病变考虑胰腺癌。肝脏多发低密

23、度灶，通过能谱曲线分析，肝脏左外叶低密度病灶和胰腺的病灶的能谱曲线非常相似，大部分重叠，说明有相同/相似的成分病理证实为胰头癌肝内转移,双能CT诊断泌尿系结石三,39,双能CT诊断泌尿系结石三,40,林晓珠等研究： 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， CT 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。 刘金刚等的研究： CT 能谱成像通过应用碘含量及低能量下的 CT 值，对不同来源的转移性淋巴结的鉴别有较大意义， 70keV 单能量图像显示肿大转移性淋巴结最清楚。,张晓鹏等研究： 胃癌和正常胃壁具有不同的能谱曲线，

24、能谱曲线的变化规律可反映肿瘤在胃周脂肪间隙内浸润的范围，胃周脂肪的碘浓度变化与癌肿浸润程度存在相关性。 Lv 等研究： 测量规范化碘浓度（NIC）和病灶 - 正常组织比例（LNR）发现： 小血管瘤患者与小肝癌患者之间存在显著差异， 提示能谱 CT 能够提高小血管瘤与小肝癌鉴别诊断的敏感性。,双能CT诊断泌尿系结石三,41,图例. 肝癌介入后复查，50keV单能图像不仅能够去除介入病灶区引起的碘硬化伪影而且能够更清晰显示更多病灶,双能CT诊断泌尿系结石三,42,张晓鹏等研究： 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 良性淋巴结与原发灶能谱曲线特征存在明显差异 转移淋巴结与

25、原发灶的曲线形态具有高度的一致性。,总之，能谱技术已经在许多领域展示出其临床应用价值 这些新的成果正在丰富着影像学的内容，影像学的研究和认识也将随之发生重大的变化 CT从传统单一形态学CT走向多元化的CT时代。,双能CT诊断泌尿系结石三,43,双能CT在泌尿结石的应用 美国每年大约有 90万人患症状性泌尿系结石, 每年因此而产生的医疗费用大约 53亿美元。 我国估计尿石症的年发病率为 120 /10万 6020 /10万, 估计每年至少有 120万新发尿石症患者 。,以往腹部平片、 排泄性尿路造影是诊断泌尿系结石的主要技术, 近年来随着 CT技术的进展, 平扫和增强 CT逐步取代以往的检查手段

26、, 成为检测泌尿系结石以及评价尿路梗阻、 肾功能的主要技术。,双能CT诊断泌尿系结石三,44,近两年，国内外许多大医院开始装备可以开展双能成像的高端CT。 国内外不少泌尿影像学者开展了能谱CT用于泌尿系疾病诊断的研究。,下面通过概括部分学者的研究成果来介绍双能CT在泌尿系结石的应用价值,双能CT诊断泌尿系结石三,45,图4. 实验中将不同成份肾结石放入新鲜猪肾脏中，能谱扫描，可以观察出不同成份结石的能谱曲线不同，其物质分离钙水散点分布图各不相同，CaP、STR、COX、CYS及UA分别代表磷酸钙结石、鸟粪石、草酸钙结石、胱氨酸结石及尿素结石。,双能CT诊断泌尿系结石三,46,常规CT对泌尿系结

27、石作用 平扫对高密度结石的检出很重要, 敏感性在 95 % 100%。 评价尿路梗阻和肾功能：需要三期增强扫描 (动脉期、 静脉期和排泄期 )。,双能CT对泌尿系结石作用: Sche ffe l等研究双能量虚拟平扫诊断泌尿系结石时发现, 与常规平扫相比,其诊断泌尿系结石的敏感性、 特异性、 阳性预测值和阴性预测值分别为 83%、 100%、100%、88%。 表明（排泄期）利用 DECT虚拟平扫技术：可以鉴别碘和结石, 减少了一次平扫, 降低了患者所受辐射剂量, 有同样的敏感性。,双能CT诊断泌尿系结石三,47,Ta -kahas h i等的模型研究显示, 100 kVp与 140 kVp电压

28、条件下碘浓度为 21、43、 64、85和 107 m g / d L时对结石的显示率分别为 98%、 95%、 99 %、 94%、 99%。,研究显示： 双能CT能准确检测结石 确定结石的化学成分(对于治疗计划的选择至关重要)。 确定结石的化学成分重要性？尿酸盐结石可通过药物治疗碱化尿液来溶解结石,而其他类型结石往往需要体外冲击波碎石术或有创性的介入取石程序,而后两者不但费用昂贵,而且会导致肾出血、 纤维化和高血压等并发症。,双能CT诊断泌尿系结石三,48,常规CT可确定结石成分吗？ 利用CT值可评价结石的成分, 但不同类型结石之间 CT值存在较大重叠,准确性差。 DECT为何可鉴别尿酸盐

29、和非尿酸盐结石？ 尿酸盐结石的化学元素 ( H、 C、 N、 O)的原子序数相对低, 在高和低电压条件下X线衰减不同，但差异小 ( 80 kVp与 140 kVp时的密度差值为11 . 45 HU);,非尿酸盐结石 (草酸钙结石, 羟磷灰石, 胱氨酸 )的化学元素 ( P、 Ca、 S)的原子序数高, 80 kVp与 140 kVp时的密度差值常 200 HU。 尿酸盐结石在高电压时的CT密度较低电压时高,而非尿酸盐结石在低电压时的 CT值较高电压时高。,双能CT诊断泌尿系结石三,49,Pr i m ak等体外研究：DECT鉴别尿酸盐结石和非尿酸盐结石的准确性在 92 % 100% 之间。 S

30、tolzm ann等体外研究：DECT检出含尿酸盐结石的敏感性、 特异性、 阳性预测值和阴性预测值均为 100%。 Graser等体外研究和 16例患者的初步研究：DECT可鉴别尿酸盐结石、 胱氨酸和混合性结石与其他类型结石。,需注意！？ 活体检查时，腹部的轻微运动即可导致测量值的不准确, 在鉴别结石成分时可能引起混淆, 检查时应嘱咐患者完全屏气以尽可能排除运动造成的影响,利用以上特性！,双能CT诊断泌尿系结石三,50,结 果 结石能谱曲线 尿酸结石：枚中有枚（ /） 呈上升型曲线 非尿酸结石：枚结石均为下降型（ 图）。 诊断尿酸结石的敏感度， 特异度 ，阳性预测值 ，阴性预测值。,范兵等用双

31、能对离体泌尿系尿酸结石研究,对象：光谱分析确定成分的体外结石63枚（尿酸结石枚， 非尿酸结石枚） 方法：每次随机选取枚结石 ，分别置于新鲜猪肾上中、 下肾盏内。 采用宝石能谱机， 所有结石进行次扫描 ，分别为开启 模式及关闭模式,双能CT诊断泌尿系结石三,51,图 能谱曲线图 蓝色曲线代表尿酸结石 为上升型曲线 红色代表胱氨酸结石 粉色代表草酸钙结石 后两者均为下降型曲线单能模式下 各种结石的值差异较大 时各种结石的值趋于一致,双能CT诊断泌尿系结石三,52,常规 平 扫 CT值 : 尿 酸 结 石 u ， 非尿酸结石 u，,两者之间差异有高度统计学意义 Z，P 分析曲线下面积 为， 以u 为

32、阈值， 诊断尿酸结石的敏感度为、 特异度为。,结石值,双能CT诊断泌尿系结石三,53,单能图像上CT值： 尿酸结石 u 非尿酸结石 u 差异有高度统计学意义 Z，P 分析 为， 以u为阈值， 诊断尿酸结石的敏感度为 、特异度为。,单能图像上CT值： 尿酸结石的值为 u， 非尿酸结石值为 u， 差异无统计学意义 Z , P , 分析 为,双能图像上CT值：,双能CT诊断泌尿系结石三,54, 有效原子序数:不同成分的结石 有效原子序数不同（ 图）。,图 有效原子序数分布图 从左到右依次为尿酸结石 （蓝色）、 胱氨酸结石 （红色） 和草酸钙结石 （粉色）,双能CT诊断泌尿系结石三,55,有效原子序数

33、 尿酸结石 非尿酸结石， 差异有高度统计学意义Z ,P 分析有效原子序数的 为 ，以为阈值 ，诊断尿酸结石的敏感度为 、特异度为 与其它参数比较 ，有效原子序数的诊断效能最高（ 图）,图 图 有效原子序数 (绿色 )、单能图像 （玫红色 ）、常规平扫 （黄色） 和单能图像 （蓝色 ）的曲线下面积分别为和。 有效原子序数的诊断效能最高,双能CT诊断泌尿系结石三,56,马智军等通过双源CT对泌尿系结石成分进行了研究,结果 单能和双能两种模式的辐射剂量比较不具有统计学意义。 磷酸钙、草酸钙、胱氨酸、磷酸铵镁、尿酸在两种能量状态下CT值差值均具有统计学意义(P 0.05)。,双能CT可用于常见五种结石

34、成分的定性诊断。,双能CT诊断泌尿系结石三,57,3.1 双能CT结石成分分析的原理 双源CT是由两个分别发射不同能量射线的垂直安装的球管进行同步螺旋扫描，对采集的各种物质密度的信息进行分析的仪器。在CT图像中，组织之间的差异取决于它们对射线的衰减，并以CT值量化鉴别。,软组织的值随线能量的变化不明显，而高原子物质的值随X线能量变化显著,因此，可利用不同能量的X线以及组织相对应的CT值变化，得出能体现组织化学成分的所谓组织特性图像。,双能CT诊断泌尿系结石三,58,3.2 双能CT对结石成分分析的意义 双能量扫描时虽然两个球管在工作，由于使用了动态曝光剂量调整，并且两个管电流较小，一次扫描的辐

35、射剂量并不比单能扫描时高。同种成分的结石体内、外CT值差值、比值不具有统计学意义，可以通过体外结石的双能扫描来判定结石的性质，,本研究发现5种结石成分在两种能量状态下CT值差值两两比较均存在统计学意义，表明可通过测量人体内双能数据的CT值来用于常见的5种结石的成分分析，而两种能量状态下CT值比值，草酸钙与胱氨酸之间不具有统计学意义，表明这两物质的CT值存在交叉，临床应用时特别注意。,双能CT诊断泌尿系结石三,59,周长圣等应用双源CT尿路造影行双能量虚拟平扫检查尿路结石研究中,结果： 双能量CT 虚拟平扫( VNCT) 与常规平扫( CNCT)在检出泌尿系统结石中具有很高一致性。 单次 VNC

36、T的辐射剂量高于 CNCT ,但因减少一次扫描, 可降低辐射剂量。,双能CT诊断泌尿系结石三,60,图 1 男, 38 岁, 左侧输尿管结石 A. 普通横断面 CT 平扫检出输尿管下段结石; B. MPR 重建显示出盆段输尿管结石及上段扩张输尿管; C. 排泄期双能量扫描后去除对比剂后得出 VNC T 轴位图像显示出结石; D. VNCT 数据 MPR 重建出结石及扩张的输尿管, 与常规CT 平扫和增强图像类似,双能CT诊断泌尿系结石三,61,图 1 男, 38 岁, 左侧输尿管结石 A. 普通横断面 CT 平扫检出输尿管下段结石; B. MPR 重建显示出盆段输尿管结石及上段扩张输尿管; C

37、. 排泄期双能量扫描后去除对比剂后得出 VNC T 轴位图像显示出结石; D. VNCT 数据 MPR 重建出结石及扩张的输尿管, 与常规CT 平扫和增强图像类似,双能CT诊断泌尿系结石三,62,马智军等采用双能量技术对泌尿系结石成分进行研究 对象： 425例泌尿结石，男性 248 例， 女性 177 例。,结果？ 1、辐射剂量 单能成像辐射剂量（有效剂量）：( 9 2 0 69) mSv 双能成像辐射剂量：( 9 19 0 66) mSv 两者比较不具有统计学意义( P 0 05),双能CT诊断泌尿系结石三,63,2、不同能量扫描CT值： 随访得到的结石样本经化学分析法测定：尿酸结石 40例

38、，非尿酸结石为 60 例 尿酸结石：在140kv 为( 318 3 63 5) Hu， 80kv 为( 340 5 53 7) Hu 非尿酸结石： 在140kv 为( 680 4 332 8) Hu， 80kv 为( 1007 3 222 4) Hu,尿酸盐结石与非尿酸盐结石在两种能量状态CT值差值比值比较不具有统计学意义( P 0 05) ？与他人研究尿酸结石140kv 能量下的 CT 值高于80kv 能量下的 CT 值不一致。,双能CT诊断泌尿系结石三,64,胡娟等在分次团注双期中应用了双能成像研究,结果：不同单能量水平CTU图像中，随单能量水平降低，各组织CT值逐渐上升,双能CT诊断泌尿

39、系结石三,65,双能CT诊断泌尿系结石三,66,双能CT诊断泌尿系结石三,67,杨琪放等：CT 双能量与单能量成像区分泌尿系结石成分的对比研究,对象： 空军总医院泌尿外科内镜碎石术后取出的结石标本103 枚，（肾结石 67 枚、输尿管结石 31 枚、膀胱结石 5 枚）。 方法： 结石放入生理盐水中浸泡24小时后取出，随机放入两枚新鲜的猪肾中，每次每肾上下肾盏各 2 枚，肾盂 1 枚。,西门子双源 CT 机的双能量和单能量模式分别扫描。 图像分析方法：选择 120kV、80kV 和 140kV图像，软组织窗(窗宽 300，窗位 45) ，选择 图像结石最大面积的层面，距离结石边缘约 1mm 内手

40、工勾画 ROI，以减小周围组织产生的部分容积效应,双能CT诊断泌尿系结石三,68,图 1 120kV(a)、80kV(b)、140 kV (c) 图像结石感兴趣区(ROI)的测量方法，相同层面融合图像(d)测量结石长径,双能CT诊断泌尿系结石三,69,结果： 一、红外光谱分析结果：纯成分结石81 枚，混合成分结石22 枚。分为6组 1、尿酸结石组： 15 枚(无水尿酸) 2、混合尿酸结石组： 10 枚(无水尿酸一水草酸钙) 3、胱氨酸结石组： 19 枚 4、磷酸镁铵结石组 ：16 枚(六水磷酸镁铵 11 枚、六水磷酸镁铵碳酸磷灰石 5 枚)、,5、磷酸钙结石组 ：17 枚(碳酸磷灰石 10 枚

41、、碳酸磷灰石六水磷酸镁铵 7 枚) 6、草酸钙和磷酸氢钙结石组： 26 枚(一水草酸钙 22 枚、二水磷酸氢钙 4 枚) 磷酸氢钙结石数量少，且和一水草酸钙结石在 ESWL 中均不易碎，合为一组研究。,双能CT诊断泌尿系结石三,70,二、 CT 测量和计算结果 103 枚结石的长径为 3.07.6 mm，平均 4.31.1 mm。 6 组结石的 HU120kV、HU 差值、HU 比值和 DEI 由低到高顺序为：尿酸结石组、混合尿酸结石组、胱氨酸结石组、磷酸镁铵结石组、磷酸钙结石组、草酸钙和磷酸氢钙结石组。 各组结石的长径无统计学差异,各组结石的HU120kV 、HU 差值、HU 比值和 DEI

42、有统计学差异（表 1、图 2）。 附注：计算双能量指标：HU 差值、HU 比值和双能量指数（DEI），公式如下： HU 差值=HU80kV-HU140kV HU 比值=HU80kV/HU140kV DEI=(HU80kV/HU140kV)/(HU80kV+HU140kV+2000)。,双能CT诊断泌尿系结石三,71,注：组间两两比较，胱氨酸结石组与混合尿酸结石组之间，磷酸钙结石组与草酸钙和磷酸氢钙结石组之间各指标均无统计学差异（P 值均0.05）；磷酸镁铵结石组与混合尿酸结石组和胱氨酸结石组之间的 HU120kV无统计学差异（P 值均0.05）；其余结石组间两两比较均有统计学差异（P 值均0.

43、05）。,双能CT诊断泌尿系结石三,72,图 2 各组结石 HU120kV（a）、HU 差值（b）、HU 比值（c）和 DEI（d）均数的比较,双能CT诊断泌尿系结石三,73,图 2 各组结石 HU120kV（a）、HU 差值（b）、HU 比值（c）和 DEI（d）均数的比较,双能CT诊断泌尿系结石三,74,判别分析结果 以 HU120kV、HU 差值、HU 比值和 DEI 4 个指标作为独立变量分别建立判别方程，再将 103 例结石各个数值回代入判别方程。 以上指标区分结石成分的正确率分别为 48.5%(50/103)、61.2%(63/103)、61.2%(63/103)、62.1%(64

44、/103)。,使用 Fisher 多元逐步判别分析筛选上述指标，HU 差值和 HU 比值进入判别方程，判别 6 组结石的正确率66.0%(68/103)。 与各指标独立判别的正确率无统计学差异(X2=7.48，P=0.113) HU 差值和 HU 比值的判别方程如下：,双能CT诊断泌尿系结石三,75,尿酸结石：F1=-0.339HU 差值+1145.420HU 比值-561.789 混合尿酸结石：F2=-0.393HU 差值+1443.716HU 比值-894.427 胱氨酸结石：F3=-0.399HU 差值+1484.538HU 比值-946.866,磷酸镁铵结石：F4=-0.400HU 差

45、值+1533.488HU 比值-1013.727 磷酸钙结石：F5=-0.382HU 差值+1543.891HU 比值-1035.320 草酸钙和磷酸氢钙结石：F6=-0.368HU 差值 +1544.325HU 比值-1042.556,双能CT诊断泌尿系结石三,76,使用该 Fisher 判别函数的方法为：将一枚结石的 HU 差值和 HU 比值带入上述 6 个函数式，哪个得到的值大可以判断属于该组结石。上述函数判别结石的分组与实际分组见表 2，判别各组结石的灵敏度、特异度和准确度见表 3。,双能CT诊断泌尿系结石三,77,双能CT诊断泌尿系结石三,78,结论： 与 120kV 的 CT 单能

46、量成像比，双能量成像能明显提高区分结石成分的正确率，有利于区分尿酸结石与其它结石，磷酸镁铵结石与胱氨酸结石、混合尿酸结石。,HU 差值、HU 比值和 DEI 可作为区分结石成分的有效双能量指标。,双能CT诊断泌尿系结石三,79,杨琪放等DSCT 双能量成像分析泌尿系结石成分的临床研究：,DSCT 双能量成像不仅能准确的鉴别尿酸结石与非尿酸结石，并且混合尿酸结石、胱氨酸结石、含钙结石之间可以相互区分。,双能CT诊断泌尿系结石三,80,双能CT泌尿系结石应用展望： 随着 CT 技术的不断进步和提高， CT 双能量扫描将在泌尿系疾病得到广泛的应用。,尤其鉴别结石成分的研究，对临床选择正确治疗方法方面有着很大的实用性 双能CT将会成为泌尿系结石最佳诊断与鉴别技术之一。,双能CT诊断泌尿系结石三,81,谢 谢 ！,