Различные ткани могут обладать схожими характеристики ослабления рентгеновского излучения для фотонов определенных энергий. Фотоны рентгеновского излучения взаимодействуют с тканями двумя различными способами: рассеяние Комптона и фотоэлектрический эффект. Внутривенные контрастные вещества лучше видны на фоне фотоэлектрического эффекта.
Под ним подразумевается эмиссия электронов с внутренних уровней атома при взаимодействии с рентгеновскими фотонами достаточных энергий. Эти электроны замещаются электронами с внешних уровней, что сопровождается образованием характерного излучения. Каждый химический элемент характеризуется определенным значением энергии (k-край полосы поглощения атома), которую должен иметь фотон, чтобы вызвать эмиссию электронов самых внутренних уровней атома.
Это значение (k-край) зависит от атомного номера элемента. Фотоны рентгеновского излучения, взаимодействуя с атомами, теряют максимальное количество энергии тогда, когда их собственная энергия близка к энергии k-края атома. Фотоны, образованные при напряжении 80 кВ, обладают энергией, близкой к k-краю йода, поэтому ослабление потока фотонов йодистыми контрастными препаратами максимально при значениях напряжения 80 кВ.
Это минимальное допустимое значение большинства КТ сканеров. Однако такие низкие значения напряжения применяются лишь у небольшого числа пациентов, что связано с ограничениями рентгеновских трубок большинства МДКТ сканеров. У большинства пациентов исследования на таких значениях энергии приведет к появлению большого количества шумов и артефактов на изображениях. Чтобы этого избежать, придется увеличивать силу тока на трубке, что на большинстве КТ-сканерах может быть невозможно либо непрактично.
Использование двухэнергетических режимов сканирования обеспечивает возможность практически одновременного получения низко- и высокоэнергетических изображений. Кроме того, ДЭКТ помогает обнаружить малейшие различия в коэффициентах ослабления различных тканей для фотонов различных энергий. Термин двухэнергетическая КТ буквально означает, что в нем используется излучение двух энергетических уровней, однако на деле поток фотонов из рентгеновской трубки представляет собой непрерывный полихроматический спектр.
Напряжение на трубке представляет собой максимальную энергию фотонов (кВп = пиковое напряжение), однако средняя энергия спектра обычно значительно ниже пикового значения. Поэтому, если используются два различных пиковых напряжения трубки, спектры результирующих потоков в значительной мере перекрываются. В большинстве сканеров используются напряжения 80 и 140 кВ, однако некоторые более новые сканеры позволяют комбинировать значения 80/90/100 кВ со 150 кВ.
Для отсеивания низкоэнергетических фотонов от высоковольтного спектра, уменьшения перекрытия спектров и увеличения контрастности изображений используются оловянные фильтры различной толщины. Существует несколько способов получения ДЭКТ данных, наиболее часто используемые из которых приведены в таблице 6.1.
а) Роль КТ в визуализации легких. В ряде исследований показаны возможности ДЭКТ в диагностике ряда заболеваний органов грудной клетки. Обычно ДЭКТ применяется у пациентов с подозрением или с доказанной легочной эмболией.
Другие описанные показания к ДЭКТ органов грудной клетки включают легочную гипертензию, узелковые образования легких и количественную характеристику эмфиземы легких. В ранних исследованиях с ограниченным объемом выборки показаны оптимистичные результаты применения ДЭКТ для дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных новообразований средостения, отличающихся друг от друга, в частности, замедленным выведением контраста у злокачественных опухолей по сравнению с доброкачественными.
Однако все эти показания к применению ДЭКТ требуют дальнейшего уточнения на примере более широкой выборки пациентов. Возможности оценки узелковых образований легких с использованием излучения различных энергий широко изучалось в 1990-е годы, однако тогда исследования выполнялись отдельно на различных значениях энергии фотонов, и практического распространения этот метод не получил, поскольку Общество Флейшнера признало его недостаточно точным.
С появлением возможности одновременного получения изображений интерес к этому методу возродился. В одном из недавних исследований показано, что ДЭКТ, выполняемая через 180 секунд после введения контраста, помогает дифференцировать доброкачественные и злокачественные новообразования с точностью до 90%. В другом исследовании сообщается о возможностях применения ДЭКТ для оценки раннего ответа на лечение антиангиогенетическими препаратами у пациентов с раком легкого. Эти исследования свидетельствуют о возможном значительном расширение роли ДЭКТ в будущем.
На рисунке ниже представлены ДЭКТ-ангиограммы легких полученные для исключения легочной эмболии.
Двухэнергетическая КТ пациентки 55 лет (73 кг, CTDIvol 6,8 мГр, произведение доза-длина 227 мГр*см, 80 и 140 кВ, автоматический контроль экспозиции) полученная на мультидетекторном сканере с двойным источником. Для аксиальных срезов (3 мм) выбраны следующие характеристики: фактические моноэнергетические уровни (А — 60 кэВ, Б —100 кэВ), (C) смешанное изображение (фактор смешения 0,6), (D) легочный объем крови и (ДE) водное или фактически бесконтрастное изображение
