能譜

能譜指脈衝幅度經能量刻度後就可得到計數率隨粒子能量的分布曲線。電離室輸出的脈衝經前置放大器及線性脈衝放大器放大後，輸入單道或多道脈衝分析器，以測量計數器率隨脈衝幅度的分布曲線。這曲線稱為脈衝譜。能譜套用於醫學、航空航天、核研究等多個領域。

基本介紹

• 中文名：能譜
• 外文名：energy spectrum 
• 拼音：néng pǔ
• 類別：物理學
• 套用：能譜成像
• 測量：蒙特卡羅方法

能譜CT的臨床套用與研究進展

能譜CT利用其單能量圖像、基物質圖像、能譜曲線、有效原子序數等多種參數進行疾病的診斷和定量分析，極大地豐富了診斷信息。主要闡述能譜CT的原理、臨床套用特點以及發展前景。

能譜圖像分析

能譜CT不同於常規CT的顯著特徵在於多參數成像，並且其中某些參數是能譜CT所特有的。不同的參數反映不同的組織特性，使得能譜CT成像從多個角度對圖像進行更深層的剖析，開闢CT成像多參數分析和功能成像的新方向，在常規CT的基礎上為臨床診斷提供更多、更準確、全面的信息。基物質圖像基物質圖像是CT能譜成像中非常重要的圖像模式，能譜成像過程中的能量解析也是在選定了基物質之後才能進行的。物理實驗表明，任何一種物質對X射線的吸收都可W用任何另外兩個物質即基物質對的吸收來表達。正如地圖任何一點可W在X-Y坐標上表達一樣，一個基物質對對應著另外一種物質。當然這種表達並不一定是確定物質的真實組成，但這是對所需檢測物質成分的一種相對的表達。通常來講衰減高低不同的物質也就是原子序數相差較大的兩種物質會用來作為基物質對，例如，水-賄，巧-水，規-巧等。

在基物質圖像定量分析中的套用

對於醫學成像來說，水和賄是常用的組合。因為它包含了從軟組織到含賄對比劑W及醫學中常見物質的範圍，並且通過物質密度圖像易於解釋。選取不同的基物質對經過物質分解後就獲得了相應的兩種基物質的密度圖。基於投影數據空間的能量解析使得能譜成像具有物質定量分析的能力，這也就是意味著從物質的密度圖上可封測量出每個體素的密度，單位為mg/ml或^xg/ml。因此，CT成像實現了由傳統單純依靠CT值的單參數成像向能譜CT多參數成像的轉化。除了臨床中經常用到的水-視基物質對，也可根據不同的診斷目的來選擇基物質對。柳-水基物質圖主要用於反映増強後組織強化的程度，棚-巧基物質圖主要用於區分高密度物質主要成分為造影劑或巧化，而尿酸-巧基圖像主要用於顯示痛風患者尿酸鹽結晶的異常沉積等。有物理研究獲得的不同物質的質量吸收函式隨能量變化的關係和通過物質分離技術獲得的基物質對的密度值相結合計算獲得的。物理研究已確定了如水和賄等很多純物質和混合物質的質量吸收曲線。能譜CT可提供140keV的101個單能量圖像，單能量成像功能等同於實現了單色X線源下物質可能獲得的圖像。較低的單能量水平可^^提高圖像的密度解析度，有助於病灶的顯示；較高的單能量水平雖然導致圖像對比度降低，但可去除金屬偽影。

發展前景

同時，由於組織結構在不同能量點下有不同的顯示效果，可據此調整圖像顯示效果，單能量圖像具有更高的圖像質量、信噪比及對比噪聲比。單能量圖像在臨床上的套用十分廣泛，如；去除煩後窩硬化偽影I碩後窩和腦底部因線束硬化偽影的存在使得在成像時受到影響，單能量圖像可去除常規CT成像中存在的硬化偽影，成為解決煩後窩偽影問題的首選技術；最佳化低對比結構的顯示，CT對病灶的檢出率主要取決於病灶的大小、病灶和實質間的密度差別，因此CT圖像的對比度對於病變的檢測非常重要，較低的能量有助於組織間的對比度的提高，圖像是在注射造影劑的情況下掃描的增強圖像，進行視窗的調節後的顯示結果。

寶石能譜 CT 成像在不同病理類型中的作用

寶石能譜CT成像技術自2009年底進入臨床套用，已在周身各系統病變診斷中獲得廣泛套用。能譜CT把傳統CT成像的原理和細節進行解析和放大，使CT由原來的混合能量成像變為單能量的能譜成像。與常規CT相比，CT 能譜成像提供了更多的定量指標和分析工具，通過這些參數和工具的綜合運用，對不同起源的病灶以及良惡性不同的病灶可以根據其組織密度及強化特徵的不同通過能譜特徵性參數反映出來。CT能譜成像綜合分析有望在腫瘤的浸潤程度、病理類型、惡性程度、淋巴結轉移與否以及遠處轉移灶的診斷方面發揮相應作用。

能譜CT的成像參數分析介紹

從不同的方面對能譜CT的成像參數進行分析介紹；設計了破溶液測試體模W及方法，並驗證其檢測寶石能譜CT的定量分析能力的可行性；通過結合低劑量恢復算法與物質分解方法努力實現低劑量掃描獲得高質量圖像的目的；設計並驗證噪聲功率譜的噪聲評價方法，並將其套用於不同方法獲得的基物質圖像。研究對於探索能譜CT檢測技術、完善噪聲評價系統，最佳化基物質圖像W提高診斷精度等方面有重要的實際意義：能譜CT隨著技術的進步在不斷地更新，推出寶石能譜CT後雖然設計並製作了破溶液測試體模W及相關檢測方法，但需要進一步研究W完善該體模；提出採用現有的恢復算法和物質分解方法相結合的思想達到低劑量掃描獲得高質量圖像的目的，但沒有提出全新的物質分解新算法。評價方法應不局限於噪聲，可採用如空間解析度，密度解析度等多樣化的標準進行評價。對能譜成像新技術與新方法進行更深層的研究，將醫學圖像處理與能譜CT成像技術相結合，建立並完善能譜CT參數分析平台，建立參數仿真系統並完善相應的評價體系；探索研究能譜CT多參數的檢測技術與方法，推動能譜CT的質量保證與檢測標準的發展與建立；提出更完善的算法W達最佳化基物質圖像的目的，並進一步完善噪聲評價體系。總之，能譜CT已成為該領域的研發熱點。

各組能譜特徵性參數的相關性分析

深入分析比較了不同病理類型、不同組織來源的肺癌、胃癌和食管癌及其轉移性淋巴結之間一系列CT能譜特徵性參數，並對：( 1) 不同病理類型肺癌原發病灶之間；( 2)不同病理類型肺癌原發病灶與其腫瘤轉移性淋巴結之間；( 3) 不同病理類型肺癌原發病灶與不同組織來源的胃癌和食管癌轉移性淋巴結之間；( 4) 不同組織來源 /病理類型腫瘤轉移性淋巴結之間，能譜特徵性參數進行了兩兩比較，統計分析各組能譜特徵性參數間的相關性。

引起CT值差別的增大，這也是在40～110keV下的CT值能夠較好地區別胃癌和食管癌轉移性淋巴結與各肺癌 轉移性淋巴結的原因。肺鱗癌轉移淋巴結的CT值整體偏大，可能與其特殊的細胞類型或與侵入淋巴結的特殊組成相互作用相關。能譜CT曲線及其它相關參數對於不同病理類型肺癌、胃癌和食管癌及其轉移淋巴結的鑑別診斷有一定的指導作用，對鑑別淋巴結病變亦具有重要的指導意義。各組衰減曲線特性的相對關係一定程度上反映了病變組織病理類型。這種區別的原因在於病變組織學、化學性質或代謝情況的細微差別。同時，針對中低能量區的 CT值、碘含量以及曲線斜率的比較分析，亦有助於評判不同腫瘤來源的轉移性淋巴結與其原癌組織間的相關性。