综述：多能CT时代下的对比剂剂量优化

这篇综述深入探讨了在多能CT（包括双能CT和光子计数探测器CT）技术背景下，如何通过虚拟单能成像（VMI）实现碘对比剂（ICM）剂量优化，在保证诊断图像质量的同时减少患者肾脏损伤风险、降低医疗成本并减轻环境负担。文章系统分析了不同多能CT技术的物理原理（如k-edge效应），并详细评估了低keV VMI在各种临床应用（如CTA、腹部CT）中的优势与挑战。

　　

多能CT技术革命：对比剂剂量优化的新范式

引言
随着增强CT检查量的激增，全球每年使用超过1000万升碘对比剂（ICM）。这种趋势带来了患者碘暴露增加、医疗成本上升和环境污染物累积三重挑战。传统单能CT（SECT）的局限性促使多能CT技术应运而生，其中双能CT（DECT）和光子计数探测器CT（PCD-CT）通过多能谱数据采集，实现了物质成分的精准区分。

技术原理突破
X射线管产生的多色光束能量谱上限由kVp决定。SECT仅能提供单一有效能量水平的图像，而多能CT通过获取不同能谱下的衰减数据，利用光电效应和康普顿效应的差异，可生成虚拟单能图像（VMI）、碘密度图等多种光谱图像。目前临床使用的多能CT系统主要分为两类：

1. 管基系统：包括双源DECT和快速kV切换DECT。双源系统采用正交排列的双X射线管（70-100 kVp和140/150 kVp），通过锡滤片提高能谱分离度；快速kV切换系统则通过单管快速切换（80/135-140 kVp）实现近同步数据采集。

2. 探测器基系统：以双层探测器DECT和PCD-CT为代表。前者通过双层探测器分离高低能光子，实现完美配准；后者采用半导体探测器直接转换光子信号，具有更高的空间/对比分辨率和剂量效率。

低keV VMI的剂量优化机制
碘的衰减在接近其k-edge（33.2 keV）时显著增强。传统低kVp扫描（如80 kVp）虽能提高碘对比度，但缺乏后处理灵活性。多能CT提供的VMI可在40-50 keV范围内获得比80 kVp更高的碘对比度（40 keV时对比度提升3.3倍），理论上可实现70%的ICM剂量削减。最新噪声抑制技术如Mono+（双源DECT）、抗相关噪声算法（双层探测器CT）和深度学习重建（快速kV切换CT）的引入，使低keV VMI的临床应用成为可能。

临床应用全景

脑血管CTA
40 keV VMI可使ICM剂量减少59%，同时改善海绵窦静脉污染时的动脉显示。在颈动脉斑块评估中，低keV VMI能更好显示易损斑块的脂质坏死核心。

CT肺动脉造影（CTPA）
低keV VMI可实现80%的ICM剂量削减，并在 incidental PE 检测中表现优异。PCD-CT的40-50 keV VMI图像质量显著优于传统EID-CT。

冠状动脉CTA
对PC-AKI高风险患者，40-50 keV VMI可实现50% ICM剂量减少。PCD-CT的40 keV VMI在动态体模中显示可将碘浓度降低50%。

主动脉CTA
低keV VMI可实现75% ICM剂量削减。在TAVR术前评估中，双步注射法配合低keV VMI可显著降低老年患者的对比剂负担。

下肢动脉CTA
长扫描范围的传统检查需150 mL ICM，而40 keV VMI配合优化扫描时序可实现50%剂量削减。PCD-CT的40-60 keV VMI信噪比显著优于80 kVp EID-CT。

腹部CT
多期相肝脏CT中，低keV VMI可在50% ICM剂量下改善病灶显著性。胰腺CT中，40 keV VMI能显著提高肿瘤-胰腺对比度。

挑战与展望
碘密度定量在低剂量条件下的准确性、金属植入物伪影加重、钙化斑块评估的窗宽优化等问题仍需解决。PCD-CT的局限性包括高成本、有限可用性等。未来发展方向包括新型探测器材料（如CZT）的应用和k-edge成像的临床转化。通过持续技术创新和标准化协议建立，多能CT有望成为对比剂剂量优化的新标准。