作者：于雅茜，杨越，陈蓉，宋建霞，王敏，河北北方学院研究生院；杨飞；河北北方学院附属第一医院医学影像部

肺栓塞（PE）是肺动脉分支被外源性血栓或栓子堵塞后引起的相应肺组织供血障碍。做为全球最常见的急性心血管综合征之一，其发病与长期卧床、恶性肿瘤、手术等多种危险因素相关。目前，临床对于PE疾病的重视程度逐渐提高，但由于PE早期临床表现不明显，缺乏特异性，误诊率仍较高。随着病情进展，患者会出现呼吸困难、胸痛等症状，甚至危及生命。因此，进行准确的早期诊断及风险分层至关重要，可优化后期的治疗方案及改善预后。

能谱CT是一种集合了计算机体层成像和能谱分析的高级影像技术。能谱CT成像的对比噪声比更优、图像分辨率高，成像速度更快，并且能够获得肺组织血流灌注情况。与常规CT、肺通气-灌注显像等技术相比，能谱CT的安全性能、时间效率及诊断效能均有不同程度提高。

近年来，能谱CT技术已广泛普及，尤其是在PE疾病的诊断、风险分层以及病程的判定中有一定的优势。本文就能谱CT后处理技术原理及在PE疾病中的应用价值进行综述。本文以能谱CT、双能CT、肺栓塞、成像原理等为关键词，在国内外数据库中进行检索，检索时间优先2020~2024年。为了确保纳入文献的质量，使用Cochrane风险评估等工具对文献进行评估，系统筛选和评估与本综述相关的高质量文献，现报道如下。

1. 能谱CT的基本原理及成像参数

能谱CT是一种通过利用不同能量的X线对物质的吸收差异来获取更丰富的影像信息的成像技术。这种技术的核心在于其独特的X线切换机制，在极短的时间内实现高低双能（如40 kV和140 kV）的快速切换。这种机制使得能谱CT能够在单次扫描过程中同时获取高能和低能的X线数据。能谱CT的成像原理是基于X线与物质相互作用的物理机制。当X线穿透物质时，主要发生两种物理效应：光电效应和康普顿效应，这两种效应共同决定了物质的衰减特性。

光电效应主要在低能量X线与物质相互作用时发生，其强度与物质的原子序数呈正相关，因此对高密度物质的成像具有重要影响。而康普顿效应则在高能量X线与物质相互作用时占主导地位，其强度与物质的电子密度相关，在软组织等低密度物质的成像中发挥关键作用。正是由于成像组织在不同X线下的衰减系数不同，能谱CT能够实现区分和表征不同的组织。能谱CT通过后处理可以获得各种参数图像，包括单能量图像（VMI）、基物质图像、能谱曲线、有效原子序数等。

1.1 VMI

能谱CT通过数学算法对高低能两组数据进行处理，可以重建出40~140 keV范围内任意单能级的模拟图像。VMI的优势在于临床医师可以根据诊断需求任意调节keV，实现图像对比的最优化，达到最佳显影效果。不同级别的图像各具优点：低能量图像具有较高的信噪比，能够明显提高血管与周围组织的对比度，有助于微小病灶的检出；高能量图像则有利于消除硬化伪影，大幅度提升图像质量。

1.2 基物质图像

任何一种特定组织的X线吸收效应，可以通过两种物质相应比例的基物质对组合来等效表示。临床上最常用水和碘作为基物质对。通过这种物质分解算法，可将一种物质的X线吸收数转化为任意两种基物质的吸收数，并达到与该物质相同的X线衰减效果。碘图是通过一种算法获得的物质分解图，该算法仅增强含碘的像素，对组织的碘含量进行量化，突出含碘组织的分布，从而可以直观显示含碘对比剂区与非含碘对比剂区的差异。例如在肺栓塞诊断中，栓塞区域因血流受阻会导致局部碘含量显著降低，这种改变可在碘图上清晰呈现。

1.3 能谱曲线

物质对X线的衰减程度随X射线能量变化而变化。能谱曲线是物质衰减随X线能量变化的曲线，反映不同病变和人体组织在不同能量水平（keV）时其CT值的特征性变化规律。不同组织结构或病理类型的能谱曲线不同，相似或相同的能谱曲线可反映相同或相近的组织结构或病理类型。根据能谱曲线的形态和斜率可以对疾病进行诊断以及同源性分析。

1.4 有效原子序数

有效原子序数定量表征了物质对X线的衰减特性。能谱CT通过测量物质在不同能量下的X线衰减变化，利用相关算法计算出物质的有效原子序数。当两种物质对X线吸收系数相同或相似时，则两者对应的原子序数也相同或相似。这使得有效原子序数成为组织成分分析和病灶鉴别的重要工具，尤其在结石成分分析、痛风结节检测等方面展现出显著优势。

2. 传统影像学方法的局限性

PE的诊断需要综合考虑检查方法的准确性、安全性和临床实用性。虽然传统肺动脉造影能直观显示血管影像，但由于其侵入性和严重并发症的风险，已不再作为PE 诊断的首选方法。目前，CT 肺动脉造影（CTPA）因其高分辨率特点成为临床诊断PE的金标准，能够清晰显示段以上肺动脉内的栓子。然而受呼吸运动伪影、观察者主观因素、静脉回流干扰以及远端小动脉显影不足等因素的影响，导致其对远端肺动脉栓子的检出率显著降低。

其他影像学方法在PE诊断中各有劣势。超声心动图仅能通过间接征象提示PE，无法直接显示肺动脉内栓子，尤其对远端小栓子的诊断价值有限。肺通气灌注扫描则空间分辨率低、检查耗时长，且易受其他肺部疾病干扰，诊断准确性受限。能谱CT技术的突破为PE诊断提供了新思路，能谱CT通过碘基图量化肺血流灌注缺损，实现了对微小栓子的精准检测，弥补了CTPA对远端肺动脉评估的不足。此外，能谱CT单次扫描即可同步完成血管解剖成像和血流灌注评估，从而避免了多模态检查的辐射叠加。

3. 能谱CT在肺栓塞疾病中的应用

3.1 能谱CT提高PE检出率与准确性

3.1.1 VMI

多项研究证实，能谱CT的VMI 技术可显著提升PE 的检出率。有研究显示，利用CTPA 最佳VMI 可检出PE栓子128 处，而利用常规70 keV CTPA图像仅检出栓子108处，尤其在亚段管腔内栓子的显示存在较大差异。VMI可以任意调节40~140 keV的101个图像，并且可以选择任意感兴趣区测定最佳对比噪声比，确定最佳的单能量值，从而增强图像对比度。该研究结果得出最佳VMI在较低的50~58 keV，对段及亚段以下小血管内栓子的检出数量明显增多。

有研究对患者行连续胸部能谱CT扫描时发现，40 keV图像对PE的检测准确性显著高于常规120 kVp 图像。当常规CTPA检查由于造影剂量不足或扫描操作不当导致肺动脉强化欠佳时，低keV单能量成像能够弥补其缺陷，提高PE的检出率，避免重复检查。此外，一项针对26例偶发PE的研究发现，在40~55 keV低水平下进行单能量图像重建，有3 例栓子仅在重建后的图像中显现。该研究通过ROC曲线分析证实，低keV单能量图像显著提高栓子准确性（40 keV，AUC=0.928；55 keV，AUC=0.960），特别适用于肿瘤随访中偶发PE的检出。

3.1.2 碘基图

碘图在PE诊断中展现出更高的敏感度和准确率。一项纳入100例疑似PE患者的研究显示，碘图对肺栓塞诊断的准确率为97.00%，敏感度为97.73%，VMI 诊断的准确率为85.00%，敏感度为87.50%，结果表明碘图检查的准确率、敏感度以及对微小栓子检查的符合率均高于VMI（P<0.05）。分析其原因可能是VMI在检出栓子时依赖对比剂与血液的密度差，若栓子较小，在检查时易受伪影干扰，从而影响诊断的准确率。这一结论与既往的研究结果相似。

另一项纳入372例CTPA初诊PE患者的研究通过复查双能CT（DECT）碘图时额外发现27例新的PE患者，且栓子都位于段级或亚段级。常规CTPA虽被作为PE的首选检查，但依旧存在对亚段栓子漏诊的可能，而DECT弥补了这一缺陷。所以当CTPA没有确诊PE，但碘图提示碘浓度降低时，阅片医师需要多方面评估是否有存在栓子的可能。

3.1.3 有效原子序数

有效原子序数多用于结石成分的分析，但近几年，逐渐有学者将有效原子序数用于亚段PE的诊断中。一项对88例疑似PE患者的研究发现，与单独的CTPA图像相比，CTPA联合有效原子序数可以明显提升低年资医师对肺亚段栓塞的检出率并明显缩短检出时间，此外在36 处明确可见栓子的亚段栓塞病例中，均检测出灌注缺损区。当CTPA联合有效原子序数后，通过色彩差异直观显示灌注缺损区，从而提高栓子的检出率，对于临床症状不典型、易漏诊的亚段PE具有重要补充诊断价值。

3.2 能谱CT对PE风险分层的评估

PE患者的风险分层对于制定最佳治疗方案、改善患者管理和监测策略至关重要，可直接影响患者预后。许多DECT参数被认为是评估PE危险分层的重要指标。有学者对43例疑似急性肺栓塞（APE）患者的研究表明，与传统梗阻评分和右心室/左心室直径比（RV/LV）相比，通过DECT 软件技术评估的灌注缺损体积（PDvol）与PE的严重程度密切相关。还有研究也得出了相似结果，该研究通过在DECT图像中测量高危组与非高危的肺灌注缺损体积占比（rPDvol）、心血管参数及其他指标，发现rPDvol不仅能有效预测高危患者，还与肺动脉干直径等心血管参数呈正相关，提示rPDvol可作为评估APE病情严重程度和进展的重要指标。

通过DECT计算的肺灌注缺损指数（PPDI）已被用来评估APE的危险分层。有研究将102例APE患者分为低危、中危和高危组，并对所有患者进行能谱CT肺灌注成像、CT肺动脉成像以及PPDI的计算，结果显示能谱CT肺灌注成像与CTPA诊断符合率高达83.1%，且危险分层级别越高，PPDI值越大，短期死亡风险越高，认为PPDI与APE的危险分层具有高度相关性。

DECT通过定量检测肺实质碘含量，反映肺动脉栓子导致的局部血流灌注减少。高危与非高危APE患者间低灌注区碘基值存在差异，且碘基值升高可使高危风险增加0.77 倍，提示该指标在危险分层中的潜在价值。有研究进一步发现，完全型栓塞区的碘基值显著低于非完全型栓塞区（P<0.05），结合DECT表现出来的肺动脉充盈缺损、马赛克征等影像特征，可以作为PE的早期诊断，严重程度评估的依据。

3.3 能谱CT对PE及其鉴别诊断的价值

3.3.1 能谱CT对急慢性肺栓塞的鉴别

当APE血栓未能及时溶解而持续存在时可导致慢性肺栓塞（CPE），一旦肺动脉内血栓发生机化后，就会发生继发性血流动力学变化，最终导致慢性肺栓塞性肺动脉高压（CTEPH）。若APE在早期及时采取抗凝等治疗，可有良好的预后，而CTEPH则需手术干预。因此，在CT图像上检测到PE时，区分急性和慢性栓塞至关重要。国外有研究认为DECT肺动脉血管成像参数可用于识别CTEPH。

有研究对36 例（APE21 例，CPE15 例）确诊PE 的患者行DECT肺血管成像扫描，并定量分析APE和CPE组中主肺动脉干和栓子的增强CT 值和碘浓度，结果发现CPE组栓子的CT值和碘浓度均高于APE组，分析其原因可能是CPE和CTEPH肺动脉内栓子钙盐沉积增多及血红蛋白含量增高，密度增加，使其CT值相对增高。CPE患者栓子的碘浓度较APE患者更高，这可能与CEP患者栓塞处的肺动脉管壁内膜不规则增厚，血供更丰富有关。

此外，肺灌注异常在区分APE与CPE和CTEPH时有较大价值。双层双能CT（dlDECT）衍生的肺灌注图可以用于区分APE和CTEPH。dlDECT能够量化和表征APE和CTEPH的肺灌注模式。APE患者的正常灌注肺区域显示出比CTEPH更高的平均和峰值碘摄取量。将左心房灌注缺陷的平均碘密度归一化后，APE患者的平均灌注降低程度较CTEPH更显著。这种定量评估有助于区分APE和CTEPH。

3.3.2 能谱CT对PE与肺动脉肉瘤的鉴别

肺动脉肉瘤（PAS）是一种罕见的原发于肺动脉管腔的恶性肿瘤，其临床表现可有胸痛、呼吸困难、咯血等，与PE临床症状极为相似。此外，在CTPA检查中，PAS与PE均可表现为血管内的块状物或充盈缺损，进一步增加了鉴别诊断的难度。DECT因其物质分离的特性，能够通过检测病变中的碘含量来帮助区分两种疾病之间的差异。既往研究指出，两者之间的动脉CT值并无差异，但碘浓度存在显著差异。

在一项回顾性的研究中，作者通过重建DECT增强扫描的碘密度图及能谱曲线，对比分析了PAS与PE区域的碘密度及能谱曲线特征。结果显示，PAS区域的碘摄取明显高于PE区，且两者之间能谱曲线斜率也存在显著差异。这些发现提示，DECT碘图与能谱曲线或可为医师鉴别PAS与PE提供有力的影像学依据，有助于实现早期诊断和精准鉴别。

4. DECT人工智能诊断PE的未来方向

能谱CT的多参数定量分析各具诊断价值，但人工综合分析耗时较长且存在主观差异。近年来，AI 在医学影像领域展现出显著优势。AI通过深度学习算法建立的各种神经网络能够自动识别和分析PE相关的医学影像特征，辅助和指导医师对PE的诊疗。一项比较性研究发现，与放射科医师的传统阅片方式相比，AI辅助诊断不仅能提高PE检测的敏感度和特异度，还能显著缩短阅片时间，从而整体提升PE的诊断效能。

目前，关于AI在PE的DECT成像应用中的研究较少。有学者对88例患者行双能CTPA扫描发现，基于深度学习的自动肺段、肺叶或肺分区定量肺灌注分析有助于PE的检测。此外，AI深度学习算法可用于DECT图像重建。这种深度学习图像重建（DLIR）算法使用专门的深度神经网络，在不同能量水平下同时在两个数据集中创建更清晰的图像，在保持图像质量的同时实现更低的背景噪声与辐射剂量。

总之，将AI应用于PE的DECT图像值得进一步大规模研究。通过优化深度学习算法来提升DECT对栓子的检测和表征能力，同时实现低辐射剂量与高图像质量的平衡。

来源：于雅茜,杨越,陈蓉,等.能谱CT在肺栓塞诊断中的应用进展[J].分子影像学杂志,2025,48(07):922-926.