雙能量減影數(shù)字化胸部攝片的發(fā)展
中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院　中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué) 腫瘤醫(yī)院影像診斷科 www.yxyxjs.com' X% r! m0 e+ O) n. j; Z8 ~# h* z& I8 [
羅斗強(qiáng)　石木蘭　陳達(dá)偉　劉金啟　徐鋒　楊奉?！菍帯≈芗兾?嵊泗,沈海龍,海龍,海龍王,醫(yī)學(xué)影像技術(shù)論壇,醫(yī)學(xué)影像技術(shù)網(wǎng),專業(yè)影像技術(shù)行業(yè)網(wǎng)站,醫(yī)學(xué)影像,醫(yī)學(xué)影像技術(shù),醫(yī)學(xué)影像技術(shù)學(xué),放射技術(shù),X線技術(shù),CT,B超,彩超,MRI,DR,CR,PACS,ECT,PET,SPECT,TTM,RIS,計(jì)算機(jī)攝影,數(shù)諼線攝影,X光,x-ray,診斷,超聲,US,radiology,medical,DSA,3D圖片,醫(yī)療耗材,介入器材,膠片,醫(yī)用軟件- J% ^4 D, e, _& P# Y: ^+ |' g

雙能量減影的概念在1925年即被提出，至70年代才被應(yīng)用于臨床，如血管造影透視時(shí)分離碘對(duì)比劑、消除時(shí)高密度物體在CT掃描中所產(chǎn)生的硬化效應(yīng)、測量骨密度等，80年代基本上與胸片數(shù)學(xué)化技術(shù)同步開始了在胸部攝片中的應(yīng)用研究。
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雙能量減影攝片的原理 1 X' S5 O* {??W; |
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診斷性X線攝片所使用的是低能X線束，它在穿過人體組織的過程中，主要發(fā)生光電吸收效應(yīng)和康普頓散射效應(yīng)而衰減，光電吸收效應(yīng)的強(qiáng)度與被曝物質(zhì)的原子量呈正相關(guān)，是鈣、骨骼、碘造影劑等高密度物質(zhì)衰減X線光子能量的主要方式，而康普頓散射效應(yīng)與物質(zhì)的原子量無關(guān)，與組織的電子密度呈函數(shù)關(guān)系，主要發(fā)生于軟組織。常規(guī)X線攝片所得到的圖像中包含上述兩種衰減效應(yīng)的綜合信息。雙能量減影攝片利用骨與軟組織對(duì)X線光子的能量衰減方式不同，以及不同原子量的物質(zhì)的光電吸收效應(yīng)的差別將在對(duì)不同能量的X線束的衰減強(qiáng)度的變化中更強(qiáng)烈地反映出來，而康普頓散射效應(yīng)的強(qiáng)度在很能大范圍內(nèi)與入射X線的能量無關(guān)，可忽略不計(jì)的特點(diǎn)，將兩種效應(yīng)的信息進(jìn)行分離，選擇性去除骨或軟組織的衰減信息，得出能夠體現(xiàn)組織化學(xué)成分的所謂組織特性圖像——即純粹的軟組織像和骨像。
雙能量減影攝片方法 4 q# l1 ^& a. r. d
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雙能量減影攝片可通過兩次曝光法和一次曝光法來實(shí)現(xiàn)。
（一）兩次曝光法 ' x( Q3 H! P; B, J# b
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兩次曝光法指以不同的X線球管輸出能量(kVp)對(duì)被攝物體進(jìn)行兩次獨(dú)立曝光，得到兩幅圖像或數(shù)據(jù)，將其進(jìn)行圖象減影或數(shù)據(jù)分離整合分別生成軟組織密度像、骨密度像和/或普通胸片的方法。所采用的低能X線峰值在60kVp~85kVp、高能X線峰值為120 kVp ~140kVp范圍之內(nèi)。胸部雙能量減影攝片的研究最初是從兩次曝光法入手的，雖然曾被用于膠片增感屏系統(tǒng)、掃描投影攝片系統(tǒng)（scanned projection radiography，SPR）、計(jì)算機(jī)化胸片系統(tǒng)（computed radiography，CR）和數(shù)字化胸片系統(tǒng)（digital radiography，DR），但大多只是實(shí)驗(yàn)室研究性質(zhì)的報(bào)道，基本上沒有用于臨床，主要是因?yàn)閮纱纹毓忾g的時(shí)間差難以縮短至滿意的范圍，不能有效地消除兩次曝光間被曝物體的運(yùn)動(dòng)位移所導(dǎo)致的兩圖像間的誤編碼。直到GE公司的直接數(shù)字化胸片系統(tǒng)（direct digital radiography，DDR），即Revolution? XQ/I（GEMedical Systems，USA）問世，因?yàn)槭褂酶咚贁?shù)字化單片式平板探測器（digital flat panel detector，DFP），兩次曝光間的時(shí)間差可縮短到200ms，病人一次摒氣可完成檢查，在很大程度上減少了誤編碼，而且由于DFP可探測量子效率（detectable quantum efficiency，DQE）高，能量分離的效率高，且寬容度大，在不犧牲質(zhì)量的前提下，球管輸出能量可相應(yīng)降低，低能及高能X線輸出量分別為60~80kVp和110~150kVp，而且DFP將采集的信息直接變成可視圖像，自動(dòng)后處理速度快，在數(shù)分鐘內(nèi)即得出三幅圖象——普通數(shù)字胸片、軟組織像及骨像，因而可成為胸部X線攝片的常規(guī)附加檢查。 www.yxyxjs.com* B$ ?! K7 J# h: x1 @
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（二） 一次曝光法雙能量減影攝片 # G$ ]" }5 J* G
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一次曝光法是對(duì)經(jīng)被曝物體衰減后所輸出的X光子進(jìn)行能量分離，得出兩幅能量不同的圖像。該方法最初是為了消除兩次曝光法的誤編碼問題由Speller等在1983年首次提出的，他們在特制的暗盒內(nèi)迭放兩套膠片增感屏系統(tǒng)，兩者之間用銅濾板分隔，較低能量的X線在前方的膠片成象，而較高能量的X線穿過濾板成象于后方的膠片，從而實(shí)現(xiàn)能量分離。 Barnes 等和Ishigaki等分別將一次曝光法應(yīng)用于各種CR胸部攝片系統(tǒng)，用雙層影像板取代雙膠片增感屏系統(tǒng)，其信息的后處理功能使圖象質(zhì)量提高[13，14]。隨后的20余年，一次曝光法在DR胸片機(jī)的應(yīng)用不斷改進(jìn)，能量敏感探測器陣列的版本多種多樣。 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)論壇* x- O$ x& h- F! |??_* `
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（三） 兩次曝光法與一次曝光法的比較
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兩次曝光法的優(yōu)點(diǎn)是能量差大、所產(chǎn)生的雙能量減影的圖像上殘留的組織對(duì)比好、圖象信噪比高、且，但兩次曝光之間因呼吸、心跳、移位等導(dǎo)致誤編碼是其最大的弱點(diǎn)，此外短時(shí)間內(nèi)交替輸出高、低兩種能量X線線束對(duì)球管要求高、損耗也大、病人的輻射量亦有所增加。一次曝光法雖然沒有圖像錯(cuò)位的誤編碼問題，但能量分離遠(yuǎn)不如兩次曝光法理想、所獲圖像的殘留的組織對(duì)比差、信噪比低，雖然在理論上增加曝光條件可提高能量分離的幅度、減少量子斑點(diǎn)噪聲，但當(dāng)曝光量增大至一定程度后，影像板的噪聲與曝光量不再相關(guān)，而且曝光條件過高還會(huì)增加散射所致的雜影。有作者推測如果要使一次曝光法的雙能減影圖象的信噪比與兩次曝光法的相當(dāng)，其X線曝光量需提高16倍。物理學(xué)家Ho等的研究表明，在其它條件基本一致的前提下， 140kVp一次曝光法的能量分離幅度只有70/140kVP兩次曝光法的50%（分別為21.6keV和42.6keV），所得減影圖像的殘留組織對(duì)比度只有后者的50%左右，圖象的信噪比只是后者的43%。Barnes等的研究也得出相似的數(shù)據(jù)。盡管如此，在上個(gè)世紀(jì)末的20余年，雙能量減影技術(shù)的的學(xué)術(shù)焦點(diǎn)多集中在改進(jìn)一次曝光法上。近年來，由于DDR的探測器能將X線信號(hào)直接轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢曅盘?hào)，且速度快，成象及圖象撤除速率迅速，不必在兩次曝光間更換或使用前后重迭的影像板，從根本上解決了兩次曝光法的曝光間隔過長難以產(chǎn)生兩幅完美重合的圖像這一致命弱點(diǎn)。今后兩次曝光法可能將因其固有的優(yōu)勢將而得到更廣泛的應(yīng)用。

（四）其它

除了兩次曝光法，還有的是在兩張重疊的IP中間夾上一張金屬濾過板，使兩塊IP所捕獲的量子信號(hào)有所不同，獲得兩幅圖像，再進(jìn)行減影處理，同樣可以得到減影圖像。目前我所知CR減影處理只有富士CR有成品技術(shù)和商業(yè)產(chǎn)品

能量減影數(shù)字胸片的臨床意義
（一）提高檢出鈣化的敏感性和準(zhǔn)確性
眾所周知，檢出鈣化是診斷肺良性結(jié)節(jié)的最可靠的影像學(xué)征象之一。有鈣化的結(jié)節(jié)在雙能減影的骨像上呈影，在軟組織像上全部或部分消失；不含鈣化的結(jié)節(jié)在軟組織像上清楚顯示，而在骨像上消失。Kruger等經(jīng)理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)印證指出，雙能量減影所獲的骨像對(duì)相當(dāng)厚度范圍（至少是11.6CM）的軟組織變化不敏感，而檢出鈣化的敏感性和準(zhǔn)確性都非常高，能檢出125mg/cm3 以上的含鈣量。Hickey等的人體模型實(shí)驗(yàn)表明，鈣的檢出與含鈣濃度有關(guān)，凡鈣含量大于35mg/cm2的結(jié)節(jié)均能在減影后骨像上辨認(rèn)，其含鈣濃度與減影圖像上的光密度呈直線相關(guān)，認(rèn)為在減影圖像上肉眼判斷有、無鈣化非常可靠，不必再行測量。Fraser等連續(xù)兩篇報(bào)道中，分別由雙能減影胸片檢出鈣化的13、12例肺結(jié)節(jié)中，有8例、3例在常規(guī)胸片上不能判斷有無鈣化，對(duì)其中的2例進(jìn)行了手術(shù)切除標(biāo)本浸泡化學(xué)分析，所得出的鈣含量與在雙能減影骨像上測量換算出的鈣含量非常相近。Kelcz等的研究表明，雙能減影胸片能使醫(yī)生們肯定或否定肺結(jié)節(jié)含有鈣化的信心大大增加，對(duì)經(jīng)驗(yàn)不豐富者幫助更大。 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)論壇# C1 W* R8 |( Q6 j: o* _; r
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（二）增加肺結(jié)節(jié)的檢出率 －－醫(yī)學(xué)影像技術(shù)工作者共同的家園！: ^0 _( k. j: `??b8 V
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胸片是早期檢出肺結(jié)節(jié)的基本影像手段，但常規(guī)胸片對(duì)單發(fā)肺結(jié)節(jié)（solitary pulmonary nodule，SPN）的假陰性率高達(dá)18%~32%，且近30年來無明顯改善。雙能量減影由于去除了骨性胸廓的干擾，對(duì)肺結(jié)節(jié)的檢出率較普通胸片有所提高，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃团R床病例組研究都表明其差別有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Kelcz等還觀察到，位于與肋骨無重迭的肺野內(nèi)的個(gè)別小結(jié)節(jié)，在減影后的軟組織像上的可辨認(rèn)性不如常規(guī)胸片，認(rèn)為是由于減影使殘留軟組織對(duì)比度減低所致，提示閱讀能量減影片時(shí)要注意與普通胸片相結(jié)合。最近的報(bào)道亦指出雙能量減影胸片，尤其是與機(jī)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)（computer-aided diagnosis，CAD）相結(jié)合時(shí)，對(duì)肺結(jié)節(jié)的檢出率增高，但應(yīng)注意與常規(guī)的胸片相結(jié)合，以減少假陽性，還有作者提出在檢出低對(duì)比度的肺結(jié)節(jié)(非鈣化密度淺淡的結(jié)節(jié))時(shí)，雙能減影胸片不能取代常規(guī)胸片。 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)論壇) l2 ^# Q1 ~1 K, A" r: l

（三） 其它 www.yxyxjs.com+ Y0 H/ t- ?( r1 e6 d" w
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文獻(xiàn)還指出雙能減影對(duì)顯示骨性胸廓和中央氣道的病變，如骨轉(zhuǎn)移瘤、大氣道腫瘤、刀鞘樣氣管等；辨認(rèn)正常解剖、提高對(duì)胸片的解象能力，如骨性胸廓畸形、正常骨島、骨質(zhì)增生所致類結(jié)節(jié)等均有幫助。Ishigaki等報(bào)道雙能減影攝片能較普通胸片增加15%的信息。一些作者還利用雙能減影攝片可量化鈣含量的優(yōu)點(diǎn)來診斷骨質(zhì)疏松、檢出晚期腎功能衰竭所致的心、肺轉(zhuǎn)移性鈣化等。 6 a4 E+ N! Z# m6 S) `1 P7 s0 X$ \! o

結(jié)語
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雙能量減影胸部攝片是一個(gè)在近二十余年來不斷發(fā)展和完善的技術(shù)，最近幾年來才開始較大范圍內(nèi)可為臨床的需要服務(wù)。過去十分有限的臨床應(yīng)用報(bào)道基本都是使用一次曝光法，揭示出雙能減影作為胸片的輔助手段，能有效提高肺內(nèi)小結(jié)節(jié)的檢出率并增加鑒別診斷信心。更新更好的DDR使兩次曝光法易于實(shí)行，且能提高質(zhì)量，其臨床應(yīng)用的前景將更為廣闊。然而，對(duì)它的價(jià)格－臨床效益比、與普通胸片或CT的互補(bǔ)性價(jià)值的評(píng)估，還有待設(shè)計(jì)更完善的前瞻性臨床應(yīng)用研究。 , X. c' t??U( H8 a$ s

附：這種技術(shù)的影像我在５０屆全國醫(yī)療器械展覽會(huì)上ＧＥ的展臺(tái)上看到過了，的確很新鮮，展臺(tái)上展示的是ＫＵＢ（腹部平片）采用這樣的技術(shù)把腹腔的腸內(nèi)氣體和大便影印減掉了，使輸尿管結(jié)石顯示得相當(dāng)清晰

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/okaimee/archive/2011/04/14/2016731.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的双能量减影数字化胸部摄片的发展的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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