原创 赵喜同学急性缺血性卒中是全球主要的健康挑战之一，导致高发病率和死亡率，约占全球残疾调整寿命年（DALY）的5%。准确区分卒中类型对于优化治疗和改善患者预后至关重要，当前最常用的分类系统为TOAST，其将卒中病因分为五种类型。颈动脉疾病的详细评估对有效分层风险和管理由颈动脉粥样硬化引起的脑血管缺血尤为重要。若发现颈动脉粥样硬化病变为症状的原因，患者可能适合接受介入治疗以预防卒中的发生。传统上，颈动脉腔道狭窄程度是评估卒中风险和外科干预决策的关键依据。然而，最近的研究表明，斑块的成分和形态特征，尤其是斑块脆弱性的影像学特征，可能独立影响卒中风险，而不完全依赖于狭窄程度。斑块的脆弱性与多种影像学生物标志物相关，如斑块厚度、斑块内出血（IPH）、斑块溃疡、纤维帽（FC）破裂、脂质核心等。颈动脉斑块风险评分系统（Carotid Plaque-RADS）是一个新开发的跨模态评分系统，专门用于通过非侵入性影像学手段评估颈动脉斑块。CT作为一种强大的非侵入性工具，在评估粥样硬化过程中起着重要作用，能够提供腔道狭窄、斑块成分和形态的全面评估。然而，传统CT在高钙化斑块和空间分辨率方面存在局限，钙化可能导致狭窄的高估，影响血管狭窄的评估精度。此外，CT在评估斑块脆弱性时也受到空间分辨率限制，伪影和成分重叠（如脂质核心、纤维组织和内出血）可能影响结果的准确性。光子计数CT（PCCT）作为新一代CT技术，凭借其显著的技术优势，有望解决传统CT的局限，成为评估颈动脉疾病的有力工具。能量积分探测器与光子计数探测器的比较传统CT扫描仪使用能量积分探测器（EID），其包含闪烁体元素和反射层（称为隔栅）。闪烁体将入射的X射线光子转化为可见光光子，然后这些光子被由半导体材料组成的光电二极管阵列捕捉，生成与吸收的总能量成比例的电信号。之后，这一电信号经过放大并转化为数字格式，用于图像重建过程。由于探测器在指定时间内集成所有入射光子的能量，个别X射线光子的能量信息会丢失。隔栅通道过滤产生的可见光，减少了相邻闪烁体像素之间的串扰，但也导致探测器表面出现死区。由于机械和光学原因，隔栅的大小不能无限减小，因此反射隔栅降低了传统CT的剂量效率。光子计数探测器（PCD）能够直接将X射线光子转化为电信号。其核心由一个半导体层组成，通常由如碲化镉（CdTe）、碲锌镉（CdZnTe）等材料构成。半导体层位于大面积阴极电极（位于上侧）和像素化阳极电极（位于下侧）之间。当施加800到1000伏的高电压时，在半导体层内产生强电场。入射的X射线光子被半导体层吸收，产生电子-空穴对。在电场的作用下，电子-空穴对分离并向阳极电极迁移。当电子到达阳极时，会引发短电流脉冲。电子脉冲整形电路将这些电流脉冲转换为电压脉冲。电压脉冲的高度与入射X射线光子的能量成正比，从而使PCD能够提供每个检测到的光子的准确能量信息。PCD的输出信号（电压脉冲）经过进一步处理，通过电子比较器和计数器。电压脉冲的高度可以与预定义的电压（对应于特定的光子能量水平）进行比较。当检测到的光子超过阈值时，光子计数器增加一次，从而使PCD能够有效地测量特定能量水平的X射线光子的强度。通过使用多个能量阈值，PCD可以对所有脉冲进行比较分析，将入射光子分类到不同的能量组或能量仓中。这一过程使PCD能够基于光子能量水平对其进行区分，通常能量仓的数量为2到8。为了确保有效消除或抑制噪声，PCD通常会将低阈值设置高于电子噪声水平。其他阈值可以均匀设置，简化探测器系统的实施和校准，或者战略性地配置，以优化能量区分能力，增强成像质量和临床实用性。PCCT的优势PCCT的一个重要优势是其增强的空间分辨率，这在临床应用中尤其重要，特别是在神经影像学领域，需要清晰显示小的解剖结构或微小异常。空间分辨率受多个因素的影响，如X射线焦点大小、探测器元素的尺寸与数量以及重建算法。较小的探测器元素能捕捉更精细的细节，而先进的重建技术则进一步提高图像清晰度。虽然传统的EIDCT技术在空间分辨率上通常限制于0.4–0.6mm的像素尺寸，但PCD技术没有像素间栅格或死区，最大化了X射线的探测效率，减少了串扰效应，并通过提高空间分辨率改善图像质量，从而增强了对小结构的成像和斑块脆弱性评估。PCCT的另一个重要优点是其改进的定量评估能力。与能量积分CT相比，PCCT可以准确地提供每个探测到的X射线光子的能量信息。这使得PCCT能够更精确地区分不同组织成分，特别是在成像颈动脉斑块时，如脂肪、钙化和脂质核心的成分对比度更高，从而可能改善斑块脆弱性的定量评估。此外，PCD的能量分辨能力使其在面对钙化病变时更加准确，传统CT可能会高估钙化部位对狭窄程度的影响，而PCD可以显著提高钙化区域的影像定量分析，有助于精确评估缺血性卒中的风险并支持治疗选择。PCD技术的另一个重要优势是其降低辐射剂量的潜力。由于PCD具有更高的探测效率和更少的散射光，它能够以更低的辐射剂量提供相同或更高质量的图像。这不仅有助于减少患者接受的辐射量，也提高了成像效率，在确保图像质量的同时，降低了辐射风险。PCCT的局限性PCCT在技术、临床和经济方面面临着一些挑战，这些挑战需要克服才能实现其全部潜力。为此，持续的研究和开发对于推动PCCT领域的发展至关重要，从而释放其在诊断成像中的变革性能力。首先，PCCT面临的主要技术挑战包括脉冲堆积、电荷共享和K荧光逃逸。脉冲堆积是指多个X射线光子在同一时间窗口内被检测，可能会导致能量不准确的重叠脉冲。电荷共享是由于X射线光子与相邻像素相互作用，产生图像伪影并降低空间分辨率。K荧光逃逸效应则会导致像素内的二次X射线光子传播至相邻像素，增加虚假信号。解决这些问题的关键在于优化像素配置、改进探测器设计以及应用复杂的信号处理技术。其次，PCCT在临床应用方面也面临一些挑战。关于替代造影剂的使用，尽管它们在提高诊断精度和个性化治疗方面展现了潜力，但整合这些替代造影剂仍然需要解决生物相容性、组织特异性、成像伪影和成本等问题。此外，许多替代造影剂仍在研究阶段，尚未获得监管批准，这可能会影响它们的临床应用。另一方面，PCCT的临床转化和验证也需要大规模的研究来验证其诊断准确性和有效性，尤其是需要标准化的采集协议来确保图像质量和诊断性能的一致性。同时，处理和分析高分辨率和光谱数据集的需求也对计算能力和放射科医生的工作负担提出了挑战。最后，PCCT的高成本是其广泛应用的主要障碍之一。尽管初期投资较高，但随着越来越多的医疗机构采用这一新兴技术，PCCT与传统CT扫描仪之间的成本差异可能会逐渐缩小，从而推动其更广泛的应用。扫描与重建协议当前的临床光子计数CT系统有三种主要扫描模式：超高分辨率（UHR）模式、多能量模式和双源模式。UHR模式提供最高的空间分辨率；多能量模式使得在标准扫描速度下可以生成虚拟单色图像；双源模式则设计用于超快速扫描。成像模式的选择应与检查的具体目标相一致。由于其在光谱成像中的多功能性，多能量模式通常用于神经学扫描。从PCCT系统获得的原始数据与传统CT系统所采集的数据不同。因此，PCCT数据的图像重建过程必须采用不同的方法。临床上采用的重建方法称为量子迭代重建（QIR），由西门子医疗开发。PCCT扫描仪配备了多种重建卷积核，卷积核和QIR算法设置需要一起考虑。PCCT在颈动脉评估中的应用PCCT在颈动脉疾病评估中具有多项优势，显著提高了诊断效果。首先，PCD的提升空间分辨率有助于改善颈动脉血管腔的评估、支架成像及动脉粥样硬化斑块的特征化。其次，改善的对比度和噪声表现，不仅优化了血管腔、支架成像的质量，还能有效减少辐射剂量。此外，PCD增强的光谱能力使得颈动脉血管腔评估和动脉粥样硬化斑块特征化更加精确，同时也有助于降低辐射剂量。最后，PCD能够减少伪影的出现，进一步提升血管腔评估、支架成像及动脉粥样硬化斑块特征化的准确性。摘要：原创 赵喜同学急性缺血性卒中是全球主要的健康挑战之一，导致高发病率和死亡率，约占全球残疾调整寿命年（DALY）的5%。准确区分卒中类型对于优化治疗和改善患者预后至关重要，当前最常用的分类系统为TOAST，其将卒中病因分为五种类型。颈动脉疾病的详细评估对有效分层
来源：小王的健康旅途
免责声明：本站系转载，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品内容、版权和其它问题，请在30日内与本站联系，我们将在第一时间删除内容!
