文章信息
尿石症是一种常见的疾病，据报道发达国家发病率在4％和20％之间。确定尿结石成分是术前评估，治疗和预防复发的关键。在双能量CT（DECT）使用之前，用于确定尿结石成分仅有的方法是取出结石，因此不能在干预之前选择治疗策略。DECT利用两种不同的x射线能量范围的衰减差异来区分为尿酸或非尿酸，同时仍然提供用传统CT采集的信息。熟悉DECT图像不足和结石影是重要的，因为双能量分析另一个好处是确定结石成分，这反过来影响结石治疗的所有方面。本文简要描述了DECT原理，扫描模式和用于评估尿结石的图像采集方案，因为它们与图像不足相关（较小结石特征不符，窄扫描野，与周围成分不符）以及结石影（引流装置）多方面影响临床策略。我们获得的临床经验来自使用新成像技术扫描超过名患者，目的是给临床提供有关的成像的不足和可能的解决方案。
引言
据报道，发达国家尿结石的发病率据4％和20％之间，50-70％的病人有复发风险。最常见的结石类型是草酸钙（一水或二水），磷酸盐（磷酸氢钙或磷灰石）和尿酸（UA），发病率分别为70％，20％和8％。治疗结石造成的急性梗阻包括：水化，止痛，可能加用α阻断剂治疗，使用或不使用侵入性治疗，例如体外冲击波碎石术，经皮肾镜和输尿管镜。尿酸结石可以用药物融石治疗而不是干预。因此，肾结石成分是术前评估，治疗和预防尿结石复发的关键因素。
双能量CT（DECT）正成为更有价值的成像方法。DECT凭借独特的可鉴别尿酸或非尿酸结石性能，越来越多的用于评估尿结石。未来，可能进一步区别结石类型。DECT尿结石的标准成像方法可能取代传统的单能CT，原因是提供相同解剖信息以及结石成分而不增加患者的辐射暴露。其他目前可用的评价结石成分方法仅在结石取出后用，因此对于制定术前治疗方案并无益处。
鉴于DECT图像的另一个优势是确定结石成分，对成分特定图像做适当解释是重要的。这篇文章回顾了DECT的基本原理，扫描类型和用于评估尿结石的图像采集方案，因为与图像不足和结石影相关，这可能导致误解和制定不利的临床策略。
双源CT的一般原理
单源CT使用单个x射线束，用最大管电压(kVp)产生的图像来解释。用Hounsfield单位表示物质衰减值，作为物质特征因素（原子组成，密度和厚度）以及扫描时使用的kVp。在较低kVp值（20-50kV）下，x射线完全吸收;因此，光电效应是决定物质X射线衰减的最主要因素。在高kVp（50-kV），康普顿散射对x射线衰减具有更大的影响。因此，在低和高kVp下，物质具有不同的衰减值导致当两种已知能量x射线衰减的变化。因此，在单源CT上衰减值相似，但化学成分不同的两种成分可以通过分析能量衰减变化来区分。物质区分的程度取决于高能和低能X射线之间的光谱分离，精确的时间控制和空间相关性。
双源CT的类型
有四种可使用双能量扫描：（1）单源/双采集（在高和低能量下分别扫描），（2）单源/快速切换，（3）双源，和（4）双层探测器。双源和快速切换代表机器分别是SOMATOMDefinitionFlash（西门子，福希海姆;德国）和DiscoveryCTHD（GE医疗，密尔沃基，威斯康辛州，美国）。值得注意的是，这里没有列举所有，其他制造商最近已经生产出具有类似采集装置的机器。双探测器设备尚未商业化，但正在研发中（BrillianceCT，飞利浦医疗）。
西门子SOMATOM炫速CT有两个x射线球管，并且探测器以大约90度角阵列排列。这样设计的优点是通过单独的低/高能量管电流调节获得高质量光谱分离，并且为每个球管添加滤过。西门子SOMATOM炫速CT机器的局限性包括：限制双能量扫描野（FOV），以及时间偏差的可能性。理论上，由于两套x射线球管围绕患者旋转时获得的数据在时间上有轻微不同（抵消约0.4ms）可能造成时间偏移。由于尿结石在这么短时间内不可能移动，这点不足对尿结石的DECT图像几乎没有影响;虽然它可能对其它双源技术应用是重要的。
探索HDCT快速转换机型采集数据时,单X线球管能在0.5ms内实现高/低电压间切换.此技术的优势包括时间图像重合失调最小,且可以利用50cm视野做双能量分析。快速转换技术的不足之处包括限制单球管的电流以及探测器，导致光谱重叠增加使得衰减的差异减弱。
两种机器获得的图像同样利用不同的后处理技术。西门子SOMATOM炫速CT后处理在图像域（高、低能量图像重建后），而快速转换后处理在数据域（高、低能量图像重建前）。鉴于双源CT能对尿结石评估及本文中所示的图像，SOMATOM炫速双源CT以及相关的Syngo后处理软件已经在文献中广泛使用。
尿结石的双源图像(参数，后处理及说明)
年3月至年12月期间，完成超过例疑似尿结石病例的双源CT检查。所有病人使用西门子SOMATOM炫速CT肾结石模式（西门子医疗，福希海姆，德国）完成评估。（表1）
事实上，用于常规诊断的单能量图像是使用线性混合（高、低kVp）数据组，在轴位及冠状位重建后得到的。使用Syngo后处理软件得到特定物质的彩色图像(VE36A,西门子医疗中心)。Syngo后处理软件使用具有专利权的3种材质分解运算法则，能够透过结石完成混合性结石、尿酸结石、碳酸钙结石评估。根据此运算法则将特定物质彩色图像像素进行有色编码，比如与尿酸衰减率相似的像素显示同一种颜色，因而与非尿酸衰减率相似的像素则显示不同的颜色(Fig1).。外部预设的高、低范围像素的衰减率是基于已知的尿酸或非尿酸灰阶的衰减影像。
图1,三名患有尿石症的患者表现出基本的DECT图像解释。类似于由提供的诊断图像常规SECT成像和材料特异性,彩色图像由在单次DECT检查期间获得的相同数据集产生。放射科医师解释诊断图像以及材料特定的图像，因此，DECT提供相同的诊断数据作为常规CT，同时还确定结石头组成。
Imagingpitfalls图像伪影
小于3mm的结石
据报道，西门子SOMATOM炫速CT鉴别3mm以上尿酸/非尿酸泌尿系结石的敏感性及特异性接近%。降低特异性的因素包括增加的患者体型（导致量子噪声加大）和非常小的结石[导致信噪比（SNR）降低]。先前于体外做的3mm结石大样本影像评估特异性大约88％。应当注意，该研究是在第一代DS机器上完成的。第二代机器的精度得到提升，第二代机器在kV光束中增加了锡过滤器用于加大光谱分离以及对横截面直径35厘米施以低kVp（kV而不是80kV）以改善光束穿透;无论患者是什么体型，较高管电位（kV）保持不变(Fig2).。尽管具有以上优点，对小于3mm的结石准确性仍然％。在临床上，病人体型与结石大小存在不一致的特点。
图2，一名66岁的男性，结石特征不一致，BMI为44.22kg/m2。（a）初始DECT显示2mm的结石，左肾的上极特征为非UA（蓝色）;（b）后续检查将结石特征为UA（红色）。从概念上讲，不一致的特征发生，是作为来自小结石的信号减少的结果，其接近背景噪声和扫描波动结果;图像噪声具有典型的随机性质。
小于3mm的结石不容易造成梗阻，并且也不提倡侵入性治疗。因此，我们收集每个结石病人的微小结石做相应的双能量分析是不可能的。因此，在我们的患者样本中不能评估双源CT确定微小结石成分的准确性。相反，在图像解释中认识到这个陷井是重要的。通过包括放射科医生在内认同双源CT在鉴别微小结石的不足来达到减少与临床医生专业性交流。这可以帮助临床医生制定合适的临床决策。
Dual-energyFOV双能源视野
为了实现双能量分析，需要高能量束和低能量束的数据。双源设计的技术上瓶颈之外，双能量使用的视野由（33cm）B球管决定，其明显小于诊断用的“A”球管（50cm）。高、低能量数据之间重叠的最小区域（由设置的范决定，如下所述）需要完成准确的分析。因此，B球管边缘视野并不包括在双能量可用的扫描也中，并且约5mm的分析区域也明显小于实际使用的B球管视野。因此，位于更小视野边缘的结石无特征性。图3,图4
图3FOV周围的双能量分析（概念说明）。这种假象出现在成像的周边，FOV（两个虚线圆之间的散列区域，其中外圆和内圆表示成像和可用的FOV）。可用的FOV受双能量的半径的影响，计算双能量的处理核（小实心圆）特定
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