作家：张挽时 牛奶姐姐 足交
通讯作家：张挽时，Email：2816611972@qq.com
选录光子计数CT是近十年来CT成像鸿沟的紧要手艺冲破，校正了传统CT的成像方式。以半导体探伤器为特征的光子计数CT优点杰出，可去除电子（本底）噪声，提高X线光子的诈欺效率，增强碘信号的强度，去除探伤器前用于防卫荧光串扰（cross-talk）的隔阂（septa），像素不错更小，空间分辨率更高；独特是X线光子不错被计数，不错分红4个或以上单独的能量级别“箱”（bin），已毕了竟然真义上的多能谱成像，使CT查验更准确、更安全，拓宽了CT临床应用。已有盘问夸耀光子计数CT可提高多个系统的会诊性能和准确性。
早在20世纪50年代，艾伦·科马克（诺贝尔奖获取者，CT共同发明东说念主之一）在南非使用光子计数探伤器率先完成了光子计数CT（photon counting CT，PCCT）成像的现实盘问［ 1 ］。但受那时现实安装的为止，光通过量较小，而临床应用CT的高光通过量会带来脉冲堆，即两个流通产生光子的平均断绝时辰（断绝≤20 ns）比探伤器的反映时辰更短，导致了脉冲积压、堆叠，独特是受半导体材料和工艺局限等，PCCT未干预临床应用。多年来，盘问者不停对光子计数探伤器进行探索，包括气体材料径直转化、精明体材料迂反转化、半导体材料径直转化等［ 2 ］，其中半导体材料制成的光子计数探伤器，如碲化镉（CdTe）、碲锌镉（CZT）或硅（Silicon）半导体材料等［ 3 ， 4 ］，具有高分辨率、快速反映和佩戴丰富能量信息的上风，为PCCT干预临床提供了坚实的基础［ 5 ］。与传统CT比较，PCCT的X线光子的转化效率由已往的约60%提高到90%以上，同期大幅裁减辐射剂量达50%［ 6 ］，空间分辨率可由20 lp/cm提高至40 lp/cm［ 7 ］。
一、PCCT的手艺秉性
1.光子计数CT省去了光电调整的要领，探伤器的表层（表层）是阴极电极，偏下方的底层是像素化的阳极电极，阴、阳极之间加载了800~1 000 V的高电压，酿成了一个强电场层。在X线通过受检者后，在表层内被经受并产生电荷云（电子空穴对）。当电子晨曦极转移时产生一束短电流脉冲，然后由脉冲酿成电路将电流脉冲调整成电压脉冲，电压脉冲的最大信号半宽是10~15 ns［ 2 ］，而况电压脉冲的幅度与经受能成正比。当电压脉冲的幅度达到设定阈值时，该脉冲被电子计数器纪录，光子计数探伤器可通过建造不同的阈值使几个计数器同期读取数据，并识别妥协析多个阈值的电压脉冲［ 4 ］。
2.在以能量积分探伤器（energy integrated detector，EID）为代表的传统CT中，X线到达荧光精明层后，领先被调整成可见光，再被调整为电信号。为了幸免相邻探伤器像素单位之间产生荧光“交叠效应”（cross-talk）使X线光子产生“误读”（misdetection），EID-CT需在单个像素单位之间建造物理隔阂（septa）以防卫荧光的串扰，但物理隔阂同期也为止了精明层面的有用检测面积，另外由于需建造物理隔阂，每个像素单位也不成太小。光子计数CT不需要在像素单位之间建造物理隔阂，使每一个探伤器像素单位上不再有成像“死角”。由于去除物理隔阂增多了成像的有用区域，使探伤器的成像检测效率提高，因此在保捏成像质料不变的情况下，可减少CT查验的辐射剂量［ 8 ］。
二、PCCT拓展CT的临床价值
PCCT是一项更脱手艺，好意思国FDA批准其干预临床后，还指出了PC CT对医学成像的热切性［ 9 ］。PCCT应用的初步盘问收尾已夸耀出其对普及东说念主体多个系统的会诊遵循具有积极的影响［ 10 ， 11 ， 12 ， 13 ， 14 ］。仍是有盘问发现PCCT有助于为动脉粥样硬化的发展提供生物象征物［ 15 ］，还有盘问标明PCCT夸耀的左心室心肌的一些纹理变化可能与Agaston评分预估的冠状动脉钙化进度密切探讨［ 16 ］。
1.普及空间分辨率和图像质料：去除EID-CT的物理隔阂后，PCCT探伤器上由准直滤线格栅分隔的像素块可由专用集成电路读取，从而分割成更小的亚像素单位（≤0.2 mm×0.2 mm），使平面空间分辨率≥40 lp/cm［ 7 ］。PCCT改善了胸部CT查验中小支气管的夸耀水慈祥图像质料，还能发现以往唯有在组织病理学中智力发现的微小蜂窝样更正。此外，通过精确夸耀肺小叶间和小叶内隔阂增厚的网状结构，PCCT提高了会诊间质性肺炎的准确性［ 17 ］。
2.去除电子噪声和减少图像伪影：电子噪声是由产生X线的电器安装生成，在采样信号中电子噪声幅度往往是恒定的。电子噪声在低剂量扫描中更容易被检测到，因此去除电子噪声对低剂量成像或肥美患者扫描更有临床价值。PCCT可设定阈值来划分脉冲的上下，一般电子噪声在20~25 keV以下，设定的阈值可有用去除电子噪声［ 7 ］。PCCT不错减少金属植入物带来的图像伪影，如支架、弹簧圈、牙科填充物、面部或脊柱植入物等，并提高图像质料［ 17 ］。
3.多能谱成像：关于越过电子噪声临界值的电压脉冲信号，凭据测得的脉冲的keV值，被相应地存储于4个能量箱之一，因此在职意扫描速率或时辰分辨率下，PCCT王人能不受影响地鸠合到能谱信号［ 18 ］。多能谱成像不错组合能量箱中的高愚顽量X线光子信号，生成造谣单能量图（virtual monoenergetic image，VMI）来扶植精确会诊。有盘问解说，与换取辐射剂量下的EID-CT比较，PCCT生成50 keV的VMI主不雅图像质料换取，但对比噪声比更高［ 19 ］。多能谱成像还有望夸耀不同类型对比剂的图像，如对有严重碘过敏的支架植入受检者，可通过PCCT钆对比剂成像完成了术后复查，填补了CT应用不同对比剂查验的空缺。
4.能量的平衡诈欺与裁减辐射剂量：在临床上大大宗CT查验需要有低对比度信息的愚顽射线（即低于碘K缘的射线），但愚顽射线在EID-CT中只可产生较少的采样信号。PCCT对高、愚顽光子加权的权重指数换取，因此使原本被弱化的愚顽光子得到了强化，使图像中碘或低于碘K缘的信号得以增强，从而可减少对比剂用量［ 20 ］。通过在X线管前端建造光子筛，PCCT还不错进一步纯化能谱，滤除散射和愚顽X线光子，从而进一步裁减辐射剂量。在PCCT上儿童胸部CT查验的辐射剂量可裁减到与胸部X线平片的辐射剂量突出［ 17 ］。
三、PCCT在全身各系统的临床应用
凭据临床前和于今的临床盘问，PCCT对东说念主体多个系统和部位夸耀了其特有的临床应用价值。
1.心血管成像：冠状动脉非钙化斑块成像具有热切真义，PCCT的冠状动脉CTA不错识别容易遗漏的微钙化，超高清重建还能夸耀钙化上方的纤维帽。Emrich和Hell［ 21 ］初度报说念了PCCT冠状动脉CTA与光学联系断层（optical coherence tomography，OCT）对1例纤维帽病变引起的冠状动脉轻度褊狭的会诊探讨性，OCT收尾证据了PCCT CTA通过大幅提高空间分辨率不错夸耀微钙化和纤维帽，证明PCCT有望普及无创斑块分析和褊狭判断的精确度。Higashigaito等［ 22 ］在对主动脉CTA的盘问中指出，PCCT可减少对比剂用量，在使用了低对比剂用量的扫描决策后，换取辐射剂量下图像质料并未裁减。Boccalini等［ 23 ］的盘问标明，即使在辐射剂量减少的情况下，PCCT也能改善冠状动脉支架的客不雅和主不雅图像质料。
2.胸部成像：间质性肺疾病（interstitial lung disease，ILD）的临床阐扬贫寒特征性，临床上依靠高分辨胸部CT查验来协助会诊，PCCT提高了空间分辨率，从而提高了对ILD的会诊准确性。在一项纳入了30例ILD患者的盘问中，与EID-CT比较，PCCT由于空间分辨率改善，蜂窝状影、磨玻璃和马赛克样病变的夸耀均有改善，使划分病变的特征性更较着，从而提高了会诊的准确性，并有助于ILD分类［ 10 ］。Yalynska等［ 24 ］盘问发现，基于低图像噪声和硬化伪影，VMI在40 keV时具有较高的信噪比，50 keV时不错获取较高的肺栓塞主不雅评价。Jungblut等［ 25 ］的盘问标明，VMI还可用于肺气肿的定量测量，60~70 keV的VMI既可得到较准确的CT值，同期还具有最好主不雅图像质料。
3.腹盆部成像：腹盆部成像的PCCT临床盘问主要鸠合在以下3个方面：一是腹盆部增强扫描后剖解细节的可见度；二是肥美患者的图像质料改善；三是腹部的后处理能谱成像。在客不雅和主不雅图像质料比较的临床盘问中，与EID-CT比较，PCCT在减少辐射剂量的同期（最大辐射剂量降幅57%），可保捏图像质料不变［ 22 ］。Schwartz等［ 26 ］证据了PCCT在腹部成像中的应用价值，PCCT可在相称早期阶段即可检测到微小结构病变，如肿瘤、出血灶和囊性更正等，同期还可裁减辐射剂量。
4.神经系统和头颈部成像：在仍是商品化的PCCT中，像素的尺寸为0.151 mm×0.176 mm（等中心处），较小的像素想象允许使用高分辨率的成像算法核（kernels），并在薄层重建时减少图像噪声。PCCT在内耳、颈动脉血管和颅脑Willis环成像中，王人得到了较好的恶果［ 27 ］。凭据CT成像的基本限定，提高空间分辨率时图像噪声会相应增多，一般可通过使用迭代重建或东说念主工智能深度学习要领得以改善［ 28 ］。Sartoretti等［ 29 ］撰文指出，在PCCT上使用第三档强度的量子迭代重建，可为低剂量、高分辨率扫描提供高质料的图像。Schwartz等［ 30 ］报说念了1例脑脊液静脉瘘患者，PCCT夸耀了比EID-CT有更好的脑脊液静脉瘘成像性能。外院查验确诊了自愿性低颅压，但由于无法准确找到瘘口位置，因此治愈后症状并未缓解。PCCT准确识别了微小瘘口，为低颅压的针对性治愈作出了指引。
5.骨骼肌肉系统成像：PCCT的超高清成像不错普及骨皮质和骨小梁细节夸耀才略，能更夸耀地夸耀骨骼的病理更正，包括骨折、溶骨性病变和肿瘤矿化更正［ 31 ］。Thomsen等［ 32 ］作了PCCT、EID-CT和专用高分辨外周CT在骨小梁结构夸耀方面的比较，PCCT达到了与专用高分辨CT险些换取的细节夸耀水平。Winkelmann等［ 33 ］的一项骨髓瘤成像盘问标明，PCCT与第二代双源CT比较，对微小骨结构和融解性骨病变的图像分辨率王人有了显耀提高。
6.儿童成像：儿童对X线辐射的明锐性高于成年东说念主，文件报说念PCCT的高分辨率扫描模式可减少辐射剂量20%~30%［ 17 ］。Tsiflikas等［ 34 ］盘问标明使用PCCT进行儿童超低剂量胸部CT查验在临床实施中是可行的，并提出尽早开展PCCT对儿科患者益处的评估。Horst等［ 35 ］盘问标明15名儿童胸部CT扫描的体积CT剂量指数为（0.07±0.03）mGy，辐射剂量接近X线平片。
四、PCCT的将来掂量和挑战
现在，X线管的焦点还不及够小等原因，退却了PCCT进一步提高空间分辨率。受到高压发生器手艺的为止，最大功率不够等原因也制约了能谱成像能量范围的扩张。此外，PCCT由于鸠合数据量更大，需要占用更多的筹办机资源。折服随起始艺升级和新一代PCCT的面世，这些手艺为止带来的挑战八成渐渐得以科罚［ 17 ］。
掂量PCCT的将来，盘问标的主要鸠合于：（1）新式靶向对比剂的使用，使CT从形态学成像和协同配准的模态过渡到准分子模态；（2）空间分辨率的提高和多能谱成像的聚拢，拓展双能CT成像应用并匡助肿瘤疾病的会诊；（3）在低剂量扫描中，PCCT不错提供伪影更少和噪声秉性更优厚的图像。已有文件报说念了使用光子计数探伤器的专用乳腺CT，可发现乳腺肿块中的眇小钙化，而辐射剂量与胸部CT查验接近［ 36 ］。Cormode等［ 37 ］的盘问展示了在小鼠模子中巨噬细胞靶向的纳米金-重组高密度脂卵白分子对比剂（Au-HDL）对动脉粥样硬化斑块的要素分析的应用价值，PCCT不错从碘、软组织和钙要素均分离出Au-HDL，并检出斑块中的某些区域因巨噬细胞步履频频而经受了Au-HDL。
SM调教总之，由于X线调整手艺的根底更正，使PCCT的空间分辨率更高，X线的剂量效率也因此提高，而况光子能量的分级使电子噪声的去除更绝对，也使多能谱成像得以已毕。但口快心直，由于PCCT干预临床时辰较短，其价值的体现还有待于进一步深刻盘问和临床应用的反馈。
参考文件（略）牛奶姐姐 足交
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