[科普中國]-雙能CT系統(tǒng)

雙能CT系統(tǒng)可以利用兩種不同能量的X射線對(duì)物體進(jìn)行成像，能夠精確得到物體的構(gòu)成比例。

背景介紹英國諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者戈弗雷·豪斯菲爾德爵士1972年將世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)（CT掃描機(jī)）運(yùn)用于臨床，開創(chuàng)了醫(yī)療史上的新紀(jì)元。西門子公司則在最近將這一技術(shù)推上了一個(gè)新臺(tái)階。它所開發(fā)的Somatom Definition掃描機(jī)是全球首臺(tái)雙能CT系統(tǒng)。

“通過兩種不同能量的光子束穿透舞臺(tái)進(jìn)行成像，利用不同物質(zhì)能量吸收曲線的差異，能夠準(zhǔn)確地推算出該物體的成分構(gòu)成?！?這一科學(xué)原理早在19世紀(jì)70年代，CT投入臨床應(yīng)用的最初幾年內(nèi)就被提出。過去單一能量成像的局限性在于成分不同的物體可能表現(xiàn)出相似的衰減特征，此時(shí)單純應(yīng)用CT值就難以區(qū)分不同物質(zhì)。

優(yōu)勢由于不同物質(zhì)對(duì)于不同能量的X射線有不同的、特異性的吸收系數(shù)。當(dāng)物質(zhì)的比例未知時(shí)，可以分別利用兩種不同能量的X射線對(duì)物體進(jìn)行成像，通過類似解線性方程的方法得到物質(zhì)的構(gòu)成比例。這是雙能CT相比傳統(tǒng)單能CT相比最大的優(yōu)勢所在。

發(fā)展進(jìn)程早期CT掃描時(shí)間分辨率較低，兩次掃描的圖像難以達(dá)到精確配準(zhǔn)，尤其是運(yùn)動(dòng)的臟器，如心臟、腹部臟器（隨呼吸運(yùn)動(dòng)）等，令雙能掃描失去意義。

直到2006年，雙能CT系統(tǒng)出現(xiàn)了突破性的技術(shù)進(jìn)展。西門子公司研制出的雙源CT（Somatom Definition）將兩套不同能量的管球和探測器整合在同一CT系統(tǒng)當(dāng)中，兩套管球相互獨(dú)立，互相垂直，能夠幾乎同時(shí)對(duì)患者進(jìn)行掃描和圖像采集，極大地提高了圖像配準(zhǔn)的精確度，使雙能CT的“物質(zhì)分離”理念從理想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

該種新技術(shù)可應(yīng)用于大量臨床實(shí)踐，可以對(duì)心率過快、心率不齊以及屏氣有困難的患者進(jìn)行成像，僅用幾秒鐘的時(shí)間就可以完成對(duì)心臟的研究。該系統(tǒng)具備業(yè)內(nèi)最高的成像速度，僅用十二分之一秒的時(shí)間就可以完成對(duì)整個(gè)人體的掃描，比人的一次心跳所用的時(shí)間還要少，同時(shí)，圖像的質(zhì)量可以精確到0.4毫米左右。尤為值得稱道的是，新型CT可以對(duì)高大肥胖的患者進(jìn)行全身掃描，這也是目前常規(guī)的CT機(jī)所望塵莫及的。這種雙能CT系統(tǒng)2005年9月獲得了美國食品藥品管理局的市場準(zhǔn)入許可。

工作原理CT成像的基本原理是X射線光子束通過人體時(shí)的衰減。2

雙能CT對(duì)兩種不同物質(zhì)的區(qū)分能力，一方面取決于兩種物質(zhì)本身原子序數(shù)的差別，另一方面取決于“雙能”的兩種能譜本身的重疊程度。理論上兩種能量的峰值相差越遠(yuǎn)，重疊成分越少，物質(zhì)區(qū)分能力就越強(qiáng)，哪怕原子序數(shù)相對(duì)接近的兩種物質(zhì)與能夠被區(qū)分出來。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

康雁 - 教授 - 東北大學(xué)中荷生物醫(yī)學(xué)與信息工程學(xué)院張耀楠 - 教授 - 東北大學(xué)中荷生物醫(yī)學(xué)與信息工程學(xué)院