推算机断层扫描（CT）自加入临床利用以后，已成为现代医学弗成或缺的一个别。众年来，该时间正在扫描速率、剂量服从、双能量搜聚办法以及岁月和空间区别率等各个方面慢慢取得了修正。今朝，古板CT正在特定利用的机合比照度、图像质料和空间区别率方面仍有范围性，这重要与现在能量积分探测器（EID）的打算相合。这些探测器由闪耀体资料（如碘化铯或硫化钆）构成，可接收X射线）。发射的光随后被光电二极管检测到并转换成电信号。探测器中集成了隔板，以防备探测器元件之间产生串扰，从而淘汰探测器的有用面积。别的，完全进入的光子都被整合正在一块以出现信号。低能量光子担当出现比照度，但因为集成的来由，它们对最终图像的功劳相对较小，导致古板CT的比照噪声图像较低（图1A）。
图1CT探测器示企图。A。能量积分探测器将进入的光子转换成可睹光，然后由光电二极管直接转换成电信号。一个投影中完全衡量到的光子都被整合正在一块，造成该投影的信号。探测器的空间区别率取决于应用反射隔板来防备串扰。B。当光子撞击探测器的半导体资料时，光子计数探测器会出现电子-空穴对。阳极吸引电子-空穴对中的电子，出现与光子能量成正比的电脉冲。
光子计数CT（PCCT）是一种新时间，它有能够通过应用光子计数探测器（PCD）来战胜EID的范围性（图1B）。PCD由半导体构成，无需隔阂来隔离单个探测器元件。PCD的探测器元件更小，但仍具有几何服从。这就普及了空间区别率，为临床利用创作了新的机遇。PCD可将进入的单光子直接转换成与光子能量成正比的电脉冲。如此，探测器就能遵照进入的电脉冲的高度将光子划分为区别的能量段，从而告终光谱成像，滤除最终图像的电子噪声，并修正资料解析。图2涌现了个中几种优秀的图像重筑时间。
图2 一位经受主动脉血管内修复术的患者的PCCT扫描。A/B。虚拟单色图像（VMI）无需对光谱数据集举行出格扫描即可天生单千电子伏特（keV）能级的虚拟光子图像。这有助于改观机合间的辨别、加强机合的可视化或淘汰伪影。C。虚拟平扫（VNC）重筑可能消逝加强扫描中碘制影剂的信号，从而有能够使平扫扫描变得落伍。D。碘图可用于衡量灌注，但取决于其量化的凿凿性。E。可能交融VNC和碘图以获取更众音信。
PCCT入手下手慢慢利用于临床执行，越来越众的磋议对此有了深切的明白。来自荷兰的学者回头了相合现在PCCT编制的文献，随后概述了潜正在的临床利用和现在面对的挑拨。
迄今为止，已有两款由区别厂商分娩的供患者应用的PCCT编制。其他筑制商目前也正在开荒本人的编制，但相合编制打算和功用的音信很少，还没有效于人体的编制。下文将扼要商酌区别的PCCT编制及其特征。
大大都磋议都是应用目前市集上贩卖的NAEOTOMAlpha或该编制的原型版本（西门子医疗集团）举行。该临床编制包括一个最大岁月区别率为66ms的双源PCD安装和碲化镉探测器。正在高区别率形式下，PCCT编制可获取144x0。4 mm z轴笼盖边界的图像。正在超高区别率（UHR）形式下，最大笼盖边界可达120x0。2 mm。
统一中央的三项磋议应用了飞利浦的光子计数CT（SPCCT）编制。该编制装备一个探测器，等中央像素间距为0。3×0。3mm（UHR），z-笼盖边界为64x0。3mm。
据咱们所知，佳能已正在日本装置了一台原型机，而通用电气已装置了众台原型机，但均未公告正在患者中应用的结果。通用电气医疗保健公司应用区别类型的半导体资料（硅），而佳能公司则应用镉锌碲。
正在血汗管成像方面，有众项磋议重视于制影剂信号的加强、冠状动脉的描写、虚拟平扫重筑（VNC）上冠状动脉钙化评分（CACS）的推算、支架成像和心肌评估。
Si-Mohamed等人的磋议显示，与应用飞利浦编制的EID-CT比拟（n=14），UHR-CCTA的比照度依赖性空间区别率普及，噪声低落，从而改观了小动脉、支架、钙化和非钙化斑块的主观可视性。另一项应用西门子编制举行的磋议解说，尽量Bv89的SNR（2。4±0。4）和CNR（3。0±0。4）低于Bv40（SNR！18。7±3。8，CNR！22。5±3。3），但应用锐利卷积核（Bv89）的UHR-CCTA（n=20）描写的冠状动脉与准绳卷积核Bv40（判袂为40%vs53%）比拟，钙化酿成的吐花伪影更少。UHR搜聚还能分明描写个别钙化斑块，辨别钙化和非钙化因素，这能够有助于识别易损斑块。研商到图像了解的主观性，作家推选应用Bv64/Bv72卷积查对该特定供应商的管腔和左近斑块举行评估。
虚拟单色图像（VMI）可正在较低的KeV秤谌（40-45 keV）上普及管腔碘比照度。正在主动脉成像中，与EID-CT比拟，较低的KeV也能明显普及CNR（p0。025），40名患者的主观总体图像质料一致，但图像噪声推广（p0。001）。碘比照度的推广可淘汰制影剂剂量，同时保存低比照度小机合的可视性。
冠状动脉钙化评分是预测来日血汗管事故的要紧目标。真正平扫（TNC）用于确定CACS，占临床CCTA总辐射剂量的很大一个别。别的，晕状伪影和小钙化的存正在能够导致CACS被高估或低估。Symons等人磋议了低剂量PCCT（准绳剂量的25%）来推算10名患者的CACS。低剂量PCCT与EID-CT比拟，Agatston CACS的均匀差别为-10。8。正在较高的KeV秤谌和较强的迭代重筑(IR)强度下的VMI也会导致较低的Agatston均匀得分。较低的Agatston评分能够会导致冠状动脉钙化患者诊断亏损，差错地将其归类为无钙化或较低危害组。
通过应用PCCT的光谱音信，可能正在没有碘制影剂信号的状况下重筑图像，从而无需举行平扫扫描。正在67例患者中，与准绳平扫扫描比拟，由两种重筑算法（VNC和纯净钙化（PC））得出的CACS低估了Agatston评分。这些算法的倾向是正在来日庖代TNC扫描，但仿佛需求进一步优化这些算法，以得出更凿凿的CCTA扫描钙化评分。
正在CT上，金属支架看起来较厚，这是由于吐花伪影阻挠了支架内腔的评估。别的，支架的支柱之间的间距很近，使支架的成像变得纷乱。11个冠状动脉支架的UHR-PCCT显示，PCCT的支架外径比EID-CT小，内径比EID-CT大（p0。05）。PCCT图像中的吐花伪影较少，于是支架直径的衡量更为正确（图3）。
图3 73岁疑似雍塞性冠状动脉疾病患者的双源超高区别率PCCT扫描A。显示冠状动脉周钙化，血管制影证明无昭着局促。B/C。显示左前降支有支架，支架外的钙化压迫管腔。左前降支中段发掘疑似局促。
血管内动脉瘤修补术（EVAR）术后患者的向例随访常常是通过CT应用TNC和CTA扫描来诊断内漏和凿凿辨别钙化。正在20例EVAR患者中，对两种制影剂去除算法（VNC和PC）举行了CTA图像重筑，以磋议它们是否能庖代TNC图像。两种算法都能齐备去除碘，但唯有PC算法能将钙化和支架支柱的差错去除率降到最低。五点李克特量外显示，PC（4。2±0。9）比VNC（2。5±0。6）的图像质料更凿凿。两种算法的信噪比（PC=2。5±1。3，VNC=1。9±0。9）均低于加强扫描（3。3±1。6）。
有磋议视察了PCCT正在评估心肌方面的上风。Ayx等人较量了PCCT和EID-CT的心肌放射组学特性。放射组学特性包括基于像素的定量数据，可揭示人眼无法瞻仰到的特性。两种扫描仪显示的一阶特性具有可比性，但二阶特性（纹理）的异质性更高。这种异质性能够解说空间区别率、低能量光子检测和信噪比都有所普及。EID-CT和PCCT图像纹理之间的差别解说，这两种图像正在放射组学评估中不行换取应用。纹理特性了解正在心肌评估中的利用仍处于试验阶段，尚未声明其临床价钱。
细胞外容积（ECV）量化是一种衡量心肌机合膨胀的时间，常常通过磁共振成像举行衡量。正在大大都涉及心肌的病变中，ECV都邑增大。要量化ECV，需求举行平扫和加强扫描。Mergen等人磋议了延迟加强PCCT扫描中的碘图量化ECV的可行性。碘图的应用不会崭露配准差错的状况，于是无需像CAC评分那样应用TNC图像。要确定应用PCCT定量ECV的临床疗效，还需求进一步的证据。
VMI被用于量化心外膜脂肪机合衰减。与古板CT比拟，70 keV的图像具有相应的CT值，于是被以为是评估心外膜脂肪机合衰减的最佳办法。末了，一则病例陈说显示，通过碘图对单个患者伴有雍塞性冠状动脉疾病的心肌梗死举行心肌灌注评估可行。
正在胸部成像中，高空间区别率对评估肺本质和方圆低比照度机合至合要紧，越发是正在间质性或肺泡性肺疾病患者中。借助血容量图，光谱特征可供应相合血管闭塞和肺灌注差别的音信（图4）。
图4 PCCT对肺栓塞的成像。A/B。轴向CT图像显示的双侧中心型肺栓塞患者。C。PCCT愿意重筑灌注血容量图，以确定肺部的灌注耗费。左下肺较暗的区域显露灌注较少。红/蓝叠加加强了充满制影剂的剖解机合（蓝色）与血栓和灌注较少的机合（血色）之间的差别。
淘汰剂量是临床执行中的一个重要倾向，对待间质性疾病或肺癌（筛查/调理）患者尤为要紧，由于正在经受按期CT扫描举行调理监测和随访时，他们的辐射量会急迅累积。PCCT愿意以较低的辐射剂量（淘汰43%-50%）举行扫描，同时仍旧相通的图像质料。一项磋议发掘，正在评估肺部病变时，PCCT（CTDIvol=2。5mGy）的信噪比低于EID-CT（CTDIvol=3。0mGy）。噪声秤谌较高的来由能够是PCCT的空间区别率普及和应用了更分明的卷积核。PCCT中较低的信噪比并不影响主观视觉评估。
要量化肺气肿，需求举行平扫。Jungblut等人磋议了区别VMI（n=60）和VNC（n=65）重筑对量化肺气肿的影响。就VMI（40-80 keV）而言，与VNC比拟，80 keV的肺气肿量差别最小（-16%）。40 keV的单能级显示出更好的碘CNR（46。5±10。7vs29。1±7。5）和血管评估。研商到同时评估肺血管和肺气肿，客观和主观了解解说正在60和70keV之间重筑的图像效益最佳。就VNC重筑而言，动脉（p=0。41）和静脉（p=0。09）扫描阶段得出的VNC重筑与TNC比拟，肺气肿量化效益相当，这解说用VNC重筑庖代TNC扫描举行肺气肿量化可行。
采用超高区别率搜聚（0。2mm）和锐利卷积核的可行性磋议显示，四阶和五阶支气管、支气管壁、血管和肺本质分明可睹，肺结节也分明可睹。准确选取卷积查对优化应用高空间区别率PCCT绝顶要紧。正在30名常睹间质性肺炎患者中，与EID-CT比拟，低比照度使命，如评估是否存正在磨玻璃不透后（p=0。019）和镶嵌形式（p=0。013），显示出更高的读者决心。对待编制性硬化症，与EID-CT比拟，正在仍旧相通诊断凿凿性的同时，剂量淘汰了66%。
腹部PCCT的临床磋议重要会合正在三个方面：腹部加强扫描中剖解细节的需求，肥胖患者图像质料的改观，以及腹部恶性肿瘤、肝脏、脾脏和胰腺成像中的能谱后管束。
正在加强腹部成像中，与EID-CT比拟，PCCT的客观和主观图像质料相通，但剂量较低或低落达57%。Sartoretti等人磋议了推广IR强度对加强腹部扫描患者噪声巨细和纹理的影响。推广IR强度不会影响噪声纹理。然而，噪声功率谱的面积跟着IR强度的推广而减小，这与较少的噪声（45%）和较好的主观/客观图像质料（p0。001）相对应。因为图像质料的普及，对腹部病变的诊断凿凿率也会普及。比方，Marcus等人发掘，与DECT比拟，PCCT检测到的尿酸和不含尿酸的平常和小尺寸肾结石（3mm）的数目更高（70%vs54。4%）。
为使肥胖患者获取高质料图像，需求普及kV，从而导致碘图像比照度比其他机合更大幅度低落。应用光谱音信，PCCT有能够推算出低kV的VMI。Decker等人正在20名剂量般配的患者中磋议了低剂量平扫腹部PCCT与EID-CT比拟的可行性。他们得出结论，BMI的推广对EID-CT噪声的影响（+39%）大于PCCT（+2%）。与EID-CT比拟，PCCT对肠系膜血管、输尿管和肾盂等腹部机合的分明度更高（总体图像质料：P0。001）。低剂量腹部PCCT平扫能更牢靠地诊断腹部病变，正在与低剂量EID-CT相当的状况下信噪比更高。另一种政策是仍旧与古板EID-CT相通的图像质料，但低落对患者的辐射剂量。Hagen等人对一组因肿瘤来由经受扫描的肥胖患者（n=51）证明了这一政策，并将剂量低落了25%。
图5腹部光谱成像的上风。与70 keV图像比拟，通过低落虚拟单能级，具有碘摄取的肝脏高密度病变特别分明。
Niehoff等人磋议了VNC重筑与TNC图像比拟对肝脏脂肪变性的诊断凿凿性。VNC图像显示肝脏（均匀差值为8。7±4。7HU）和脾脏（均匀差值为5。5±4。7HU）的HU值均较低，导致正在仅将肝脏HU值纳入诊断时崭露更众的假阳性。研商到VNC与TNC比拟，肝脏和脾脏的均匀CT数值都较低，于是两者之间的比值与调节后的临界值被以为有助于诊断。Sartoretti等人发掘VNC和TNC图像中肝脏低密度病变的HU值牢固，均匀差错为3。7 ± 2。2 HU。Mergen等人发掘100例患者中有95%的绝对差错（VNC/TNC）小于10HU。别的，当向例和60 keV图像的IR强度推广时，衰减值仍旧牢固。正在另一项对29名肾上腺腺瘤患者的磋议中，与TNC比拟，VNC重筑显示高估和低估了HU值，均匀差别不明显，判袂为9。2 ± 8。6 HU与7。3 ± 8。4 HU。尽量HU值的绝对值差别很小，却导致了7例肾上腺病变的差错分类。
正在30例肝脏病变患者中，对肝本质和病变部位的碘定量举行了磋议。衡量了PCCT中的碘浓度，并与文献中发掘的EID-CT值举行了较量。肝本质（1。7 ± 0。4 vs 2。1 ± 0。8 mgIodine/mL）和囊肿（0。2 ± 0。1 vs 0。2 ± 0。3 mgIodine/mL）的碘浓度相当，这为应用PCCT绘制碘图供应了机遇。应用VNC/碘图可显示机合的灌注形态，并能够正在检测肠窒塞中阐扬效力。CNR的改观可检测到肠壁加强的轻微密度差别。
应用古板CT对大脑举行开端评估时，软机合比照度如故很低，颅骨会出现线束硬化，小的剖解机合难以显示。高单能级的重筑可能淘汰线束硬化伪影，而无需出格扫描。
研商到机合衰减仅相差约10HU，古板CT难以辨别白质和灰质。主观上，正在21例患者中，神经放射科医师应用PCCT比EID-CT能更凿凿地辨别灰质和白质。客观上，与单能量重筑（40 keV [2。26±0。96] - 120 keV [0。71±0。54]）比拟，49例患者的古板PCCT图像具有更高的白质-灰质CNR（2。90±0。92， p0。001）。正在古板图像中，白质和灰质的CT值如故只相差≈10HU（WM=33HU， GM=42HU）。40 keV的图像显示的分解更为昭着，均匀信号差别≈20HU，但图像噪声更大。低keV图像还容易受到头骨酿成的更众噪声和线束硬化伪影的影响，导致SNR和CNR低落。与EID-CT比拟，尽管正在低keV下，PCCT显示的线束硬化伪影也较少。目前，高区别率（0。4/0。2mm）图像更有利于评估脑物质，但并非最佳图像。
颅底和颈椎酿成的线束硬化伪影极大地影响了对颈动脉和颅内血管疾病（即动脉粥样硬化病变）的评估。就信噪比/净信噪比而言，古板图像与VMI图像的结果相当，但从主观上看，CTA更有利于评估脑动脉（P0。001）。两项磋议共对17名患者举行了形容，结果发掘，与EID-CT比拟，VMI重筑的碘比照度衰减更高（20。8%），正在平常骨质受累区域（颈动脉C2段）的线A/B/C）。
图6 PCCT正在神经成像中的利用。A/B/C 一名血流分流器闭塞的患者。因为PCCT的空间区别率普及，分流管的管腔被分明地描写出来，从而可能对管腔举行评估。D/E 一名63岁患者的骨化性迷道炎。PCCT的高空间区别率使其不妨辨别耳蜗内钙化和方圆耳囊骨的个别体积效应，而古板CT对这两者的辨别不太牢靠。
颞骨成像仿佛得益于UHR-PCCT，由于其剖解机合的尺寸正在亚毫米级。13名患者的UHR-PCCT因为淘汰了个别容积效应，主观上显示出分明的剖解细节。与EID-CT比拟，UHR-PCCT淘汰了辐射剂量（-31%）（图6D/E），从而普及了对听骨链非常、与听骨假体合连的术后转折以及耳后合节完善性的瞻仰。
PCCT不妨显示骨小梁并淘汰骨科植入物邻近的金属伪影，这惹起了人们对应用PCCT举行肌肉骨骼成像的意思。
UHR-PCCT扫描了四名患有搬动性乳腺癌骨病变的患者。单个骨小梁等缜密机合均可被瞻仰到。正在古板CT中，个别容积效应会影响辨别小的搬动灶和良性骨病灶。PCCT可凿凿描写肿瘤边际和骨刺，从而更精确地评估骨搬动。三项磋议对经受UHR-PCCT评估肩部/骨盆/腕部患者的骨成像质料举行了视察。与EID-CT比拟，正在辐射剂量低落31%-49%的状况下，缜密皮质骨和骨小梁骨以及桥接胼胝体和肥大退行性合节炎后遗症的读者主观可托度更高。
Zhou等人的磋议解说，与EID-CT比拟，借助锡过滤举行0。4mm光谱塑形的成像大大普及了对髋周骨折、植入物松动的诊断可托度（65%），并加强了对皮质骨、骨小梁和植入物-骨界面的描写。与EID-CT比拟，UHR-PCCT还能淘汰金属伪影（p0。001）。这种效益正在脊柱植入物患者中最为昭着。PCCT的噪声秤谌≈12%，剂量服从普及了23%。图7涌现了一个淘汰金属伪影的临床案例。
图7 能谱纯化与高能量（keV）相团结，对金属肘部植入物的骨骼举行无伪影成像。骨科植入物的高X射线衰减会导致金属伪影，正在图像中呈现为条纹和暗/亮区域。消逝这些伪影对待评估骨科植入物的身分、骨整合和感受至合要紧。A。应用光谱数据集，可从最终图像中消释低能量光子，与古板的双能量CT比拟，因为淘汰了线束硬化和光子饥饿，这能够会普及淘汰金属伪影的功能。B CT扫描的实影烘托。
光子计数CT除了利益除外，也存正在少少范围性。正在PCCT中，目前可抵达的图像质料受限于X射线管的最大灯丝电流、最大功率和不适宜的主旨尺寸。其次，很众磋议都提到了PCCT淘汰剂量的潜力。这些磋议的目标常常是声明图像质料不低于古板CT。要从PCCT的光谱特征中获益，需求相对较宽的能谱。要出现如许宽的频谱，需求相对较高的管电压，这常常与较高的剂量和较低的比照度合连，完全取决于临床使命。题目是这是否会导致剂量推广，以及光谱图像了解的上风是否能声明这一点。别的，PCCT出现的巨额数据需求巨额的推算资源，或正在扫描前正确选取搜聚计划和重筑以束缚数据，越发是正在UHR形式下。末了，无须置疑的是，PCCT可能天生高质料的图像，并愿意医师遵照本人的嗜好对图像举行后期管束，从而普及诊断的可托度。然而，PCCT对临床决定的影响仍未取得解答，PCCT是否会导致早期诊断或使侵入性干涉落伍等题目仍旧存正在。
PCCT是一种很有出道的时间，可能战胜目前临床上应用的能量积分探测器CT的弱点。正在血汗管成像中，PCCT可改观小动脉的图像质料和支架的可视化，并可从CCTA中得出CAC评分。正在胸部成像中，PCCT可认为每每经受CT扫描的患者淘汰辐射剂量。腹部成像的挑拨，如肥胖患者的成像，可能通过PCCT取得缓解。出格的光谱后管束有能够改观肝脏和肾脏病变的可视化，但还需求进一步的磋议来确定腹部PCCT的更众上风。正在神经成像方面，对颞骨的分明描写可改观对这一褊狭而纷乱的剖解区域的诊断，但白质和灰质的辨别仍具有挑拨性。末了，正在肌肉骨骼成像中，PCCT可能详尽评估骨机合和骨科植入物的骨团结状况。形容PCCT临床利用的磋议数目如故有限，况且大大都磋议的样本量较小，扫描搜聚计划也千差万别。估计正在不久的来日，相合PCCT的论文数目将大幅推广。有须要正在更大的患者群体中，应用准绳化的搜聚配置来评估PCCT的才干，以磋议光子计数CT对各样疾病的敏锐性和分类的影响。