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肺栓塞（PE）是一种具有不同临床表现的潜在致命疾病。如果延误诊断或治疗，可能会有致命的预后。因此，及时诊断、及时治疗可以显著降低死亡率。
目前，MDCT被认为是诊断PE的标准成像方式。在过去十年中，CT技术的进步使医生能够获得更高质量的图像，同时暴露在较低水平的辐射下，显示出小的亚段肺动脉（PA）栓塞。CT在检测PE方面具有较高的诊断准确性。它是评价PE患者最重要的临床影像学检查方法。此外，它可以提供关于急性PE患者血流动力学稳定性和预后的重要信息。
双能量CT扫描（DECT）可以在一次对比增强检查中提供肺的形态和功能信息。它具有MDCT的优点，并根据材料分解理论，使用具有两种不同能谱的X射线来检测特定物质。这使得组织中碘成分的选择性可视化成为可能。由于同时显示肺栓塞阻塞肺动脉，并导致肺实质灌注缺损，因此它最近被积极应用于肺栓塞患者。这可能会产生更多关于PE的信息，因为灌注和血管造影图像都是在不增加辐射剂量的情况下获得的。因此，DECT是评估PE的可行方案。
本文旨在探讨DECT在PE中的潜在临床应用，重点是PE的诊断和危险分层。关于双能量肺动脉CTA的扫描，参见：吗、。
基于DECT的PE诊断：DECT能提高PE的诊断准确率吗？
DECT可用于检测急性PE。DECT的主要优势在于，它可以显示肺动脉闭塞引起的肺实质灌注缺陷，并可以直接显示肺动脉的充盈缺陷。碘图提供了一种快速检测灌注缺陷的方法，可以定量分析灌注缺陷的体积。肺灌注的定量评估与肺灌注闪烁扫描和单光子发射CT（SPECT）图像密切相关。
许多小规模研究报告了DECT对检测急性PE的诊断价值。报告的敏感性和特异性范围分别为60%至90%和88%至99%。在慢性PE中，使用SPECT或闪烁扫描作为参考，DECT具有96-%的敏感性和76-96%的特异性。
最近的研究集中于DECT相对于CT肺动脉造影（CTPA）的附加值。在他们的研究中，CTPA的诊断准确率（85.5–90.4%）通过彩色编码肺灌注血容量图像（95.6–97.6%）与观察者间和观察者内的高度一致性对两位读者均有提高。此外，在CTPA中添加DECT可提高外周肺内血栓的检测。在MDCT上，小的外周栓子有时难以与周围的节段或亚节段肺动脉区分。然而，DECT有助于识别由于小栓子引起的局部碘灌注缺陷（图1）。在最近一项涉及名连续患者的大规模回顾性研究中，DECT碘图有助于在1%的额外患者中发现小（节段或亚节段）肺栓塞。此外，即使使用少量对比剂，DECT技术也可以提高图像质量（图2）。使用单能图像重建，可以改善血管衰减和对比噪声比。这意味着，在PE成像中使用DECT时，碘对比度可以降低，同时仍能保持足够的图像质量和较高的诊断可信度。
图1.76岁女性，被诊断为急性肺栓塞症。A.CTA显示右上叶肺动脉局灶性充盈缺损（箭头所示），双侧胸腔积液。B.CTA的融合图像和彩色编码碘图显示右上肺动脉血栓以及右上肺叶相应的楔形灌注缺损。
图2.30岁女性，被诊断为急性肺栓塞症。A.kV的常规图像显示右下亚段动脉局部充盈缺损。B.60keV的单能图像更好地描绘了右下叶亚段血栓。
最近的一项研究报告，基于深度学习的自动肺叶分割和定量肺叶或分区灌注分析在PE检测中非常有用，尽管该研究的样本量很小，只有88名患者。需要进一步的大规模研究，以评估基于深度学习的定量肺叶灌注参数是否能够为接受DECT的PE患者提供补充诊断或预后信息。
DECT在PE通气中的应用
许多研究报告了氙气增强通气CT在肺部疾病患者中的作用。使用DECT的通气/灌注成像可以显示疑似PE患者的通气/灌注匹配或不匹配。氙是一种放射性高密度气体，原子序数为54，类似于碘（原子序数53）。它具有类似于碘的光电吸收特性，因此可以使用材料分解法从肺组织中分离出来。
先前的一项研究对32例疑似PE患者进行了DECT通气/灌注成像。在32名患者中，有6名报告了轻度不良事件（即呼吸急促、轻度头晕和肢体麻木）。10例PE患者成功进行DECT肺通气/灌注成像，8例患者发现PE相关通气/灌注不匹配。作者得出结论，DECT肺通气/灌注成像可以提供疑似PE患者肺形态和功能通气/灌注的高空间分辨率信息。
然而，由于氙的原子序数接近碘的原子序数，因此无法区分氙和碘。因此，使用碘和氙气进行灌注和通气成像不能使用单一成像程序。在他们的研究中，在氙气增强DECT成像检查5分钟后，进行了双能量CTPA。因此，在另一项研究中，建议对PA闭塞性疾病同时进行通气灌注成像时使用替代性吸入造影剂。在一项临床前研究中，建议使用氪（原子序数：34）和碘进行通气灌注评估。尽管氙或氪获得的通气扫描仅限于在研究中使用，但它们有可能成为检查肺部解剖结构和肺通气的非侵入性工具。
DECT对PE和肺动脉肉瘤的鉴别诊断
肺动脉肉瘤是一种罕见的恶性肿瘤，起源于PA的内膜或中膜，由于临床症状和放射学表现往往相似，常被误诊为PE。PA肉瘤的早期诊断和根治性切除对生存至关重要。因此，临床上鉴别PA肉瘤和PE是非常重要的。
CT是一种可以鉴别PA肉瘤和PE的影像学检查方法。通过观察肿瘤管腔外扩展、受累动脉扩张或近端或主PA的低衰减充盈缺损，有助于区分PA肉瘤和PE。然而，这些发现可能不会出现在早期PA肉瘤中，在广泛PE的情况下，影像学表现可能相似。因为双能量技术可以使碘与其他物质区分开来，DECT可以通过检测细微的病变增强来帮助区分PE和PA肉瘤（图3）。
图3.58岁女性，患有肺动脉肉瘤。A.冠状位增强CT图像显示右主肺干管腔内肿块伴偏心充盈缺损。B.在双能CT的冠状位彩色编码碘（水）图像上，感兴趣区域内的平均碘浓度为2.6mg/ml。C.冠状位PET图像显示管腔内肿块和右上气管旁淋巴结的局灶性氟脱氧葡萄糖摄取。
先前的一项研究比较了19例PE和6例PA肉瘤患者的DECT定量参数，发现CTHounsfield单位（HU）没有差异（PE与PA肉瘤：45..9HU与47.19.2HU；p=0.），但在碘图上测得的碘浓度存在显著差异（PE与PA肉瘤：0.60.4mg/mL与1.50.6mg/mL；p=0.）。这些发现表明，使用DECT对碘值进行量化有助于区分PE与PA肉瘤。通常，氟脱氧葡萄糖（FDG）PET-CT是一种基于FDG摄取的区分PA肉瘤和PE的有用方法，最大标准摄取值存在差异。然而，PE可能具有不同的摄取，这导致难以将其与PA肉瘤区分开来。DECT还具有特定组织特征、清晰的解剖轮廓和同时评估肺灌注的作用。
DECT在评估PE患者严重程度和预测预后中的作用
PE患者的风险分层很重要，因为最佳的患者管理、监测和治疗策略取决于预后。许多CT参数被认为是PE严重程度和临床结果的潜在预测因子。其中，右心室（RV）功能障碍的定量CT参数，或轴位CT切片中右心室（RV）和左心室（LV）直径之间的比例异常增加，被认为是急性PE患者不良临床结局的有力预测因子。
最近，DECT已用于PE患者的严重程度评估和临床结果预测。一些研究表明DECT评估PE引起的肺血容量（PBV）灌注缺陷的可行性。尽管关于DECT检测到的灌注变化的功能相关性的数据有限，但一些研究表明，在DECT出现较大程度灌注缺陷的急性PE患者中，右心劳损的发生率较高。先前的研究也表明，DECT灌注缺陷的程度与PE患者的不良临床结果相关。
使用DECT计算的灌注缺陷评分已被建议作为PE患者严重程度评估的一种新的影像学生物标志物。在之前的一项研究中，使用基于DECT扫描的灌注缺陷评分来评估30名患者的PE严重程度，发现该评分与RV/LV直径比（r=0.69，p0.）和PA梗阻评分（r=0.87，p0.）有良好的相关性。在另一项涉及55名PE患者的研究中，使用DECT计算的灌注缺陷分数与CTPA阻塞分数和RV/LV比率显著相关（r=0.62和0.60，分别为p0.），并有效区分低风险组和中等风险组（p=0.）。最近开发的软件提供了肺灌注血容量的快速自动量化，这与PE的严重程度密切相关。
一项初步研究表明，使用DECT测量的灌注缺损肺体积不仅可以作为替代指标，还可以作为急性PE患者右心劳损的预测指标。另一项涉及60名PE患者的研究报告称，在DECT碘图上测量的灌注缺陷程度是不良临床结果（60天内死亡或重症监护治疗）的预测因子。一项多中心回顾性研究涉及名疑似PE患者，但未发现可检测到的血栓栓塞凝块，研究发现，存在灌注缺陷的肺体积是患者预后的预测因素。
根据先前的研究，定量DECT参数有可能被用作急性PE的预后标志物（图4）。然而，现有的研究是针对小组参与者进行的，与CT室径比相比，DECT缺乏灌注缺陷定量的额外有效性，CT室径比是一个公认且广泛使用的预后指标。此外，定量DECT参数对急性PE预后和危险分层的价值存在争议。最近一项涉及名急性PE患者的研究表明，虽然RV/LV比率预测30天死亡率（危险比，3.8；p=0.）和相关死亡（危险比，18.1；p0.），但使用DECT检测的灌注缺陷对于预测RV/LV比率的30天死亡率没有额外的益处。我们进行了一项倾向评分匹配研究，比较定量DECT参数和CT室径比对急性PE患者的预测价值。倾向匹配的研究人群包括CTPA组例急性PE患者和DECT组例急性PE患者。根据结果，使用DECT测量的肺灌注缺陷在预测30天内死亡方面没有比单独使用CTRV/LV比率更大的益处（C-统计：0.80,0.83，p=0.）。目前，数据并未证明DECT肺功能评估对预测PE死亡有任何额外益处。因此，应进行更大规模、随访时间更长的试验，以评估DECT结果对治疗策略的潜在影响，从而优化急性PE患者的治疗和预后。
图4.34岁男性，急性肺栓塞。A.碘图显示由于肺血栓栓塞导致的两个上肺叶多灶灌注缺陷。B.使用体积分析软件获得的图，显示灌注缺陷体积，从-到-1Hounsfield单位测量，为.15cm3，相对灌注缺陷体积为10.24%。
DECT与慢性PE和慢性血栓栓塞性肺动脉高压（CTEPH）
如果急性PE不能随时间溶解，则可能导致慢性PE。一旦栓子达到慢性有组织状态，就会发生继发性血流动力学变化，最终导致慢性肺动脉高压，继而导致右心衰。这种进展过程可以通过外科肺血栓内膜切除术纠正。因此，在CT图像上检测到肺栓塞时，区分急性和慢性栓塞非常重要。
慢性肺栓塞与急性肺栓塞有不同的灌注模式，因为体侧支循环增加以维持闭塞肺动脉远端的肺组织（图5）。DECT有助于显示急性和慢性PE的不同灌注模式。在之前的一项研究中，对42例PE患者进行了双期DECT，并使用公式%x（[IRA延迟期]-[IRAPA期]）/（IRAPA期）计算碘相关衰减（IRA）变化率。急性PE患者和慢性PE患者的IRA变化率分别为-3.14%和.9%（p0.），表明在慢性PE节段观察到延迟增强。这可能是因为慢性肺栓塞通过支气管动脉广泛形成全身侧支循环。这些结果表明，DECT可以显示碘分布以反映灌注模式。
图5.60岁男性被诊断为慢性肺血栓栓塞症。A.CTA图像显示两条主肺动脉中有组织的血栓。B.在肺动脉期，CTA和彩色编码碘图的融合图像显示两条主肺动脉中有组织的血栓（箭头），右上叶有楔形灌注缺损。C.在延迟相图像上，由于慢性肺血栓栓塞的全身侧支供应，右上叶先前存在灌注缺陷的区域增强。
除了评估实质灌注缺陷外，DECT数据还有助于使用材料分解法检测血管内血栓性物质并确定其组织特征，从而区分急性和慢性PE。Kim等人比较了15例急性PE患者和11例慢性PE患者的HU、碘相关HU和栓塞碘浓度。他们发现，与急性PE相比，慢性PE的平均HU、碘相关HU和IC显著高于急性PE。这可能是因为与急性血栓相比，慢性血栓的纤维化成分具有更大的血管供应。
慢性血栓栓塞性肺动脉高压（CTEPH）在2-4%的急性PE患者中发生。肺血管床中的血栓栓塞物质可触发血管收缩和重塑，并可发生进行性肺动脉高压和右心衰。CTEPH预后差。因此，准确的诊断和及时的治疗对于更好的预后非常重要。DECT可在CTEPH的诊断和治疗中发挥潜在作用。这有助于评估灌注模式和区分CTEPH和肺动脉高压。作者发现19例PA高血压患者96.6%的节段显示斑片状灌注缺陷（不均匀灌注缺陷与保留灌注的中间区域），而12例CTEPH患者通常显示斑片状（58.5%的节段）或栓塞型（37.5%的节段）灌注缺陷（受影响节段在DECT的碘图上的楔形灌注缺陷）。DECT还可用于CTEPH的严重性评估和CTEPH治疗反应的评估（图6）。
图6.74岁的女性，患有慢性肺栓塞。A.CTA显示右下肺动脉有一个偏心的慢性血栓。B.CTA和彩色编码碘图的融合图像显示在扩张的右下肺叶有一个大的偏心性慢性血栓，两肺有多灶性的灌注缺损。C,D.肺动脉内膜切除术后，有组织的血栓被清除。随访的CTA图像显示清除组织化血栓后的右下肺动脉的造影剂增强。碘图图像显示两肺的肺部灌注得到改善。
严重程度评估和治疗对CTEPH至关重要，因为与急性PE相比，未经治疗的CTEPH会导致较差的预后。以前的一项研究报道，用DECT获得的PBV评分与肺动脉压力和肺血管阻力明显相关，肺部PBV评分是CTEPH有用的无创性估计。DECT可用于测量CTEPH患者球囊肺血管成形术（BAP）后的肺部灌注量增加。作者用DECT检查了8名接受BPA的CTEPH患者的PBV的临床意义。他们发现BPA治疗区的肺部PBV值增加，并与全肺PBV的改善有明显的正相关关系。这项研究表明，DECT可能是评估BAP治疗结果的有用的无创工具。
DECT中的技术考虑和辐射剂量
就辐射剂量而言，初步研究表明，DECT与比单能量CT更高的辐射暴露相关。然而，许多研究报告，DECT不需要常规CT所需的额外剂量。先前的一项体模研究报告，对于/80kV和Sn/kV，DECT肺血管造影的辐射剂量分别为2.61mSV和2.69mSV，这与标准kV方案胸部CT的2.70mSV剂量相似。两相成像方法可能会增加辐射剂量。然而，剂量降低技术，如选择性光子屏蔽使用和管电流调制，将有助于将辐射剂量的增加降至最低。随着第三代DECT的发展，与第二代DECT或单能CT相比，新级别的双能电压组合和更厚的薄滤光片以及更精确的X射线光谱分离使得CTPA检查的辐射照射更低，图像质量保持不变。
如上所述，许多研究使用DECT上的灌注缺损大小作为代表疾病严重程度或预后的替代标志。然而，灌注缺陷的大小取决于各种因素（例如，对比剂的量、浓度、注射速率、管电压、扫描延迟时间和机器）。此外，定量测量是DECT成像中的另一个主要问题，因为DECT中没有标准化的分析方法或参数。因此，有几个值需要针对应用程序进行验证，有些值很难分析。
因此，应考虑扫描协议。目前，没有标准化的扫描方案来评估DECT上的灌注缺陷。有几项研究提出了一种图像采集和造影剂注射协议，用DECT评估肺部疾病。通常，对于较低的管电压，建议使用80kV图像，以更好地显示小的腔内血栓。使用造影剂时，建议使用高浓度碘基造影剂（mg/ml），以区分碘与其他材料。注射造影剂时，通常将感兴趣区域放置在主PA中，并使用团注跟踪方法。为了在一次扫描中评估肺动脉和肺实质，延迟扫描时间应更长（4–7秒）。扫描方向应为足头方向，以避免上腔静脉或上胸静脉高浓度造影剂引起的条状伪影。使用盐水有助于减少伪影并提高图像质量。如果怀疑有慢性PE，可以增加延迟相位扫描来评估灌注模式，但需要考虑额外的辐射照射。
为了获得最佳的实质增强，应考虑碘注射技术、图像采集的延迟时间、CT数据采集的方向以及伪影的减少。我们建议使用高浓度碘造影剂、延长延迟扫描时间、足头扫描方向和单期相扫描。
DECT的诊断陷阱
让临床医生熟悉DECT灌注成像的诊断缺陷对于避免误诊很重要。肺实质碘图允许快速检测灌注缺陷，并且具有较高的读者间一致性（图7）。然而，必须谨慎地解释碘图，因为碘图选择性地显示了肺实质内的碘对比剂，而不是真正的灌注。此外，PE并不总是导致碘图中的灌注缺陷。尽管闭塞性PE的PBV灌注缺陷率相对较高（82–95%），但非闭塞性PE灌注缺陷率可能低至6–9%，其他肺部疾病也可能导致灌注缺陷。
图7.50岁男性，在远端胰腺切除术和脾切除术后第5天拔出中心静脉导管后突然抱怨呼吸困难。A.术后第4天的胸部X光片显示中心静脉导管通过右颈内静脉的正常位置。B、C.术后第4天的CT显示依赖性肺不张，无栓塞病变（B）。出现呼吸困难后的胸部CT图像（C）。右肺中动脉怀疑有多灶性空气（C中的箭头），这在先前的CT中没有发现（B中的箭头），并且可以看到两个低衰减。D.CTA和碘图融合图像显示两肺前部的大范围灌注缺损，可能是由肺空气栓塞引起的。
肋骨、金属材料和血管内高浓度造影剂周围的条纹和线束硬化效应会导致碘图中的假灌注缺陷。胸静脉、上腔静脉和右心室是血流图像中异质性伪影的常见位置。紧靠心脏边界的右中叶和左舌段也会因心脏运动而导致不均匀伪影（图8）。这些不应被误认为是真正的病变。
图8.73岁男性，被诊断为慢性肺栓塞症。A,B.灰度图（A）和融合图像碘图（B）显示，与心脏边界相邻的右肺中叶和左肺叶段（箭头）也因心脏运动而造成异质性伪影。
DECT人工智能诊断PE的未来方向
人工智能（AI）在放射学领域受到了相当大的