能量CT成像的發(fā)展到目前為止經(jīng)歷了雙能減影和能譜成像兩個(gè)階段或兩種模式。雙能減影在圖像空間完成，而能譜成像在原始數(shù)據(jù)空間實(shí)現(xiàn)。當(dāng)雙能量信息具有不一致性時(shí)（同向但不同時(shí)，或同時(shí)但不同向），我們只能通過(guò)雙能量圖像減影的方式來(lái)獲取能量信息。而當(dāng)雙能量數(shù)據(jù)信息具有一致性時(shí)（同時(shí)且同向），我們可以通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)空間的能量解析，獲取更多的能量信息以實(shí)現(xiàn)能譜成像。

雙能減影和能譜成像這兩種能量CT成像模式對(duì)設(shè)備和成像條件的要求不同，能夠?yàn)榕R床提供的信息也存在很大差異。

雙能減影CT成像通過(guò)單球管高低電壓同向但不同時(shí)兩次掃描和雙球管高低電壓同時(shí)但不同向掃描來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，能譜成像則通過(guò)單球管高低電壓瞬時(shí)切換來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用單球管雙層探測(cè)器的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)能譜成像也曾經(jīng)被研究過(guò)，但近期沒(méi)有太多的進(jìn)展。另外，利用半導(dǎo)體材料探測(cè)器進(jìn)行單光子計(jì)數(shù)和能量甄別的能譜成像的方法也在研究中。

雙能減影的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)設(shè)備的要求相對(duì)較低。原則上任何多排CT都能進(jìn)行某種雙能減影成像，但只有達(dá)到一定的能量時(shí)間分辨率（即獲取兩個(gè)不同能量信息的時(shí)間差），才能得到具有臨床意義的圖像。目前使用的單球管雙能掃描方法，兩個(gè)不同能量掃描序列的時(shí)間差幾百毫秒，雙球管模式能把能量時(shí)間分辨率提高到幾十毫秒。但這兩種成像模式都還不具備足夠的能量時(shí)間分辨率以使雙能量原始數(shù)據(jù)具有一致性。

雙能減影的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠通過(guò)調(diào)整電流強(qiáng)度更好地匹配兩個(gè)不同能量級(jí)別的信號(hào)強(qiáng)度。目前，雙能減影成像中通常使用CT機(jī)中能夠提供的最低電壓（80 kVp）和最高電壓（140 kVp）來(lái)達(dá)到能量分離以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同物質(zhì)的區(qū)分。對(duì)兩組不同電壓的數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立重建以獲取不同能量級(jí)別的CT圖像。對(duì)比兩組圖像CT值的變化，并同已知物體（如水、鈣和碘）的校正曲線進(jìn)行對(duì)比以區(qū)分物質(zhì)。同時(shí)兩組在不同球管電壓下獲得的圖像也可通過(guò)不同的權(quán)重組合以滿(mǎn)足臨床的需求。給予低電壓圖像更多的權(quán)重有助于提高圖像對(duì)比度，給予高電壓圖像更多的權(quán)重有助于降低圖像的噪聲。在近期的研究中，非線性的權(quán)重組合也被嘗試過(guò)以便優(yōu)化圖像的顯示能力。但因不同的權(quán)重組合，最終圖像的CT值就不同，使雙能減影成像難以實(shí)現(xiàn)量化分析。

目前，雙能減影成像存在的最大問(wèn)題就是運(yùn)動(dòng)偽影及硬化偽影。雙掃描或雙球管模式的雙能減影成像會(huì)因能量時(shí)間分辨率不足而引起運(yùn)動(dòng)偽影。心臟搏動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)及器官蠕動(dòng)都會(huì)出現(xiàn)偽影。雖然器官蠕動(dòng)和呼吸運(yùn)動(dòng)偽影在常規(guī)的CT影像中，特別是高機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度的CT影像中不明顯，但經(jīng)過(guò)雙能減影，這種運(yùn)動(dòng)偽影顯得非常明顯。其次，雙掃描或雙球管模式的雙能減影會(huì)導(dǎo)致硬化偽影。硬化偽影是CT的固有問(wèn)題，它會(huì)隨物體的大小、組成以及感興趣區(qū)在物體中的位置而變化。低電壓的圖像往往帶有較嚴(yán)重的硬化偽影，這樣使得最終的組合減影圖像的硬化偽影也更為突出。這些運(yùn)動(dòng)偽影和硬化偽影使雙能減影CT在臨床應(yīng)用中受到一定的限制。

為了克服雙能減影技術(shù)的不足，人們開(kāi)始研發(fā)另一種能量成像的技術(shù)方法——能譜成像。能譜成像就是通過(guò)在多個(gè)單光子能量水平下的成像，得到能量的原始信息，對(duì)圖像的分析和處理都是在原始數(shù)據(jù)空間進(jìn)行。能譜成像因較高的物質(zhì)密度分辨率，實(shí)現(xiàn)了較準(zhǔn)確的物質(zhì)分離。單能量成像在一定程度上可以消除硬化偽影，并為腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)、定性和定量分析提供更多信息。能譜成像是在原始數(shù)據(jù)空間對(duì)能量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，要求兩種不同能量的數(shù)據(jù)具有時(shí)間和方向上的一致性，這不僅對(duì)能量時(shí)間分辨率提出了非常高的要求，同時(shí)對(duì)X線的產(chǎn)生、接收和信號(hào)的重建也提出了較高的要求。

目前臨床上能譜CT成像是通過(guò)使用單球管雙能瞬時(shí)切換技術(shù)以及超快速寶石探測(cè)器（gemstone spectral imaging，GSI）實(shí)現(xiàn)的。這種成像方法通過(guò)單一球管高低雙能瞬時(shí)切換技術(shù)（80 kVp和140 kVp，好于0.5 ms的能量時(shí)間分辨率）產(chǎn)生時(shí)空上完美組合的雙能數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)空間能譜解析。另外，這種通過(guò)使用單球管雙能瞬時(shí)切換技術(shù)實(shí)現(xiàn)的能譜CT可以對(duì)50 cm的完整空間進(jìn)行能譜成像。

能譜成像不但為臨床提供了物質(zhì)密度圖像實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離，同時(shí)也提供了單能量圖像，大大擴(kuò)展了能量CT的臨床應(yīng)用價(jià)值。研究者們?nèi)匀辉诓粩嗤诰蚰茏V成像的臨床應(yīng)用和科研價(jià)值。

能譜成像的臨床應(yīng)用可以從物質(zhì)分離和單能量成像兩個(gè)方面推進(jìn)。從物質(zhì)分離方面來(lái)看，①虛擬平掃功能，即一次增強(qiáng)掃描中，不僅獲得了增強(qiáng)圖像，還獲取平掃圖像，不僅簡(jiǎn)化工作流程，更降低了受檢者的輻射劑量；②肺栓塞的診斷，可以通過(guò)分析增強(qiáng)掃描圖像中，碘在肺中的分布，來(lái)獲取肺段血液灌注信息，為肺栓塞的檢出和肺功能的分析提供幫助；③結(jié)石成分分析，以提供更合適的治療方案；④鈣碘分離，更清晰地顯示血管狹窄，消除鈣化影響；⑤還有其他多種物質(zhì)的定量研究，等等。從單能成像方面來(lái)看，①提高了對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)和低密度差物質(zhì)的顯示和觀察能力，這一點(diǎn)是通過(guò)對(duì)最佳單能量的選取和使用實(shí)現(xiàn)的,如對(duì)亞毫米胰管、視網(wǎng)膜中央動(dòng)脈和對(duì)肌腱韌帶病變的顯示能力大為提高。②消除硬化偽影和金屬偽影，這是常規(guī)CT很難甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。能譜CT還能夠通過(guò)最佳單能量點(diǎn)的選取，優(yōu)化成像條件，增加對(duì)比度，特別是血管和腫瘤中的對(duì)比劑同實(shí)質(zhì)性組織的對(duì)比度，有利于顯示細(xì)微血管和早期發(fā)現(xiàn)微小低密度差腫瘤。③增強(qiáng)掃描時(shí)減少對(duì)比劑用量。④能譜CT成像可以提供指定感興趣區(qū)的獨(dú)特能譜曲線，為確定腫瘤和斑塊性質(zhì)提供了可能。

能譜CT成像的科研潛力體現(xiàn)在能譜成像可用于物質(zhì)分離、腫瘤定性和治療隨訪的研究上。此外，還可用于降低硬化偽影和金屬偽影價(jià)值的研究，CT定量研究（如腦部灌注），去除鈣化對(duì)狹窄血管測(cè)量準(zhǔn)確性影響的研究，確定斑塊性質(zhì)研究及虛擬平掃準(zhǔn)確性評(píng)估的研究，以及單能成像的臨床應(yīng)用價(jià)值和最佳單能成像點(diǎn)選取的研究上。

總之，能譜CT成像已經(jīng)彰顯出它在臨床和科研中的獨(dú)特性和巨大優(yōu)勢(shì)，而且這種獨(dú)特性和巨大優(yōu)勢(shì)還在隨著臨床應(yīng)用的深化而得到不斷的強(qiáng)化。