1. Giới thiệu

CT phổ (spectral CT) còn được gọi là CT đa mức năng lượng (multi-energy CT) hoặc CT năng lượng kép (dual-energy CT), lần đầu tiên được đưa ra giả thuyết vào những năm 1970. Tuy nhiên, phải mất nhiều năm cho đến khi máy quét đa năng lượng đầu tiên đủ mạnh để được đưa vào thực hành lâm sàng thông thường vào năm 2006, đầu tiên là máy CT hai nguồn (sử dụng hai ống với điện áp khác nhau) và máy CT chuyển đổi nhanh kV, và gần đây cũng là máy quét CT hai lớp đầu dò.

CT thông thường cung cấp đánh giá giải phẫu và hình thái của các cơ quan và mô, chủ yếu là đánh giá định tính các mô liên quan đến các mô lân cận, xem xét hình ảnh phụ thuộc vào mức năng lượng được chọn trong quá trình thu nhận. Quang phổ CT bổ sung một chiều hướng mới cho hình ảnh thu được, với sự phân hủy vật chất cung cấp dữ liệu liên quan đến thành phần thực của vật chất cụ thể trong các mô được quét, cho phép đánh giá chính xác nồng độ i-ốt, loại trừ i-ốt khỏi hình ảnh có chất tương phản và cũng cung cấp chất lượng giải phẫu tốt hơn hình ảnh sử dụng tái tạo đơn năng lượng.

CT quang phổ bổ sung thêm một khía cạnh mới để đánh giá hình ảnh học ngoài việc đánh giá các bất thường về giải phẫu. Dữ liệu quang phổ cho phép phát hiện các vật chất cụ thể, cải thiện chất lượng hình ảnh đồng thời giảm liều bức xạ và liều chất tương phản, và giảm nhu cầu đánh giá theo dõi các tổn thương không xác định. Bài viết này cũng thảo luận việc sử dụng hình ảnh phổ trong các bệnh lý ổ bụng, nhấn mạnh các điểm mạnh và cạm bẫy của kỹ thuật và các ứng dụng chính của nó nói chung và trong các cơ quan cụ thể nói riêng.

2. Nguyên lý và kỹ thuật CT phổ

Hình ảnh CT thông thường được tạo ra từ các giá trị suy giảm đậm độ trung bình (average attenuation values) trong nhiều voxels chứa nhiều mô. Các mô này có thể có đậm độ chồng lên nhau ở bất kỳ điện áp đỉnh nhất định (peak tube voltage). Các yếu tố chính góp phần vào hệ số suy giảm (attenuation coefficients) là hiệu ứng quang điện (photoelectric effect), chiếm ưu thế ở các mức năng lượng thấp hơn, phụ thuộc nhiều vào năng lượng và liên quan đến số nguyên tử cao, và hiệu ứng tán xạ Compton, xảy ra ở năng lượng trên 50 kilo-electron Volt (keV), và là chủ yếu liên quan đến mật độ electron của một vật chất nhất định. So sánh các mức độ suy giảm thu được từ hai mức năng lượng cao và thấp, có thể được sử dụng để tính toán hiệu ứng quang điện và tán xạ Compton. Điều này cho phép tách các mô có độ suy giảm tương tự nhau trong bất kỳ mức năng lượng đơn lẻ nào. Điều này thường được gọi là sự phân hủy vật chất và là cơ sở để chụp CT quang phổ.

Bộ dữ liệu của hai mức năng lượng có thể được thu thập theo nhiều cách. Ba kỹ thuật chụp chủ yếu hiện nay trên thị trường (Hình 1) là (1) thu nhận nguồn kép – dual source acquisition (trong đó ống kV thấp và ống kV cao quét đồng thời ở một góc lệch để đạt được 2 phổ năng lượng); (2) chuyển đổi nhanh kV – rapid kV switching (trong đó cùng một ống chuyển đổi nhanh chóng từ kV thấp đến cao liên tục trong quá trình quay của nó); (3) tách phổ dựa trên đầu dò – detector-based spectral separation (trong đó đầu dò là detector hai lớp phân tách các mức năng lượng sau khi chùm tia đi qua bệnh nhân, phát hiện các photon năng lượng thấp ở lớp trên cùng và các photon năng lượng cao ở lớp dưới cùng), là kỹ thuật mới nhất có sẵn trên thị trường từ năm 2016.

Hình 1. Các kỹ thuật thu nhận CT phổ chủ yếu hiện có trên thị trường: (a) CT năng lượng nguồn kép, (b) chuyển đổi kV nhanh, (c) hình ảnh phổ dựa trên đầu dò.

Các kỹ thuật khác cũng tồn tại, mặc dù không được sử dụng phổ biến, bao gồm kỹ thuật xoay-xoay = rotate-rotate (trong đó ống luân phiên các mức năng lượng giữa các lần quay) và quét bằng cách sử dụng tách chùm tia quang phổ dựa trên bộ lọc (bộ lọc vàng-thiếc tách ra dẫn đến tách quang phổ trước chùm tia đi qua bệnh nhân), cũng chỉ mới được đưa vào thực hành lâm sàng gần đây.

Mỗi kỹ thuật và mỗi nhà sản xuất sử dụng một phép tính toán khác nhau để đạt được khả năng tách phổ, do đó dẫn đến độ chính xác tách phổ khác nhau, nhưng tất cả đều được coi là mạnh mẽ và đang được sử dụng trong lâm sàng. Có một số ưu điểm và nhược điểm chính đối với các kỹ thuật khác nhau. Hình ảnh phổ dựa trên đầu dò có lợi thế là thu được dữ liệu phổ cho tất cả các lần quét mà không cần xác định trước nhu cầu dữ liệu phổ (chế độ luôn bật), với dữ liệu quang phổ có thể được thu thập trở về trước, không cần thay đổi protocol chụp và có sẵn cho tất cả các thì chụp (phase) trong cuộc khảo sát nhiều thì (multiphase).

Những máy CT này cũng cung cấp hình ảnh CT thông thường thực sự, không giống như tất cả các kỹ thuật khác chỉ cung cấp hình ảnh tương đương thông thường là hình ảnh kết hợp của hai mức năng lượng. Hình ảnh dựa trên đầu dò cũng có tính liên kết theo thời gian tốt nhất vì các năng lượng khác nhau đều được phát hiện cùng một lúc và ít bị ảnh hưởng nhất bởi chuyển động của bệnh nhân. Hình ảnh quang phổ nguồn năng lượng kép có ưu điểm là hai ống, có thể tạo ra chất lượng hình ảnh tốt ngay cả ở những bệnh nhân lớn, với ống thứ hai có thể được sử dụng ở chế độ không phổ để thực hiện quét cực nhanh, đồng thời là kỹ thuật duy nhất bị giới hạn bởi trường nhìn nhỏ cho dữ liệu quang phổ vì giới hạn không gian bên trong gantry, khoảng 35 cm so với 50 cm đối với các kỹ thuật khác. Các kỹ thuật thu nhận phổ chủ yếu có thể cung cấp các bản quét với liều bức xạ tương đương với CT đơn năng lượng, bất kể kỹ thuật là gì. So sánh đầy đủ các công nghệ với những ưu điểm và nhược điểm của các kỹ thuật nằm ngoài phạm vi của bài viết này và có thể được tìm thấy trong y văn.

Ghi chú:

Electronvolt, ký hiệu eV, là một đơn vị đo lường năng lượng được dùng nhiều trong vật lý hạt nhân và vật lý lượng tử. 1 eV được định nghĩa là năng lượng tương đương với thế năng tĩnh điện mà một hạt tích điện dương với điện tích bằng giá trị tuyệt đối của điện tích electron có được khi nằm trong điện thế 1 V so với một điểm làm mốc điện thế nào đó. Các bội số thường dùng là keV, MeV, GeV.

kVp (peak kilovoltage) là điện áp đỉnh, tức là giá trị điện áp cao nhất sau khi chỉnh lưu đặt vào giữa anode và cathode của bóng phát tia X, có đơn vị là kV.

3. Ứng dụng chung

Các ứng dụng chính hiện có sẵn cho hầu hết các máy chụp CT phổ là hình ảnh ảo không tương phản (VNC, virtual non-contrast), hình ảnh đơn năng lượng ở các mức keV khác nhau, nồng độ i-ốt, hình ảnh số nguyên tử hiệu dụng, và hình ảnh đậm độ vật chất khác. Chúng liên tục được cải thiện với các ứng dụng cũng đang được phát triển. Một số ứng dụng sẽ được thảo luận riêng trong phần này, những ứng dụng khác sẽ được thảo luận trong phần các cơ quan cụ thể ở phần sau của bài viết.

3.1. Hình ảnh ảo không tiêm thuốc tương phản (VNC, virtual non-contrast)

Hình ảnh VNC được tạo ra bằng cách lấy hình ảnh thu được trừ đi tất cả các cấu trúc ngấm thuốc tương phản. Hình ảnh VNC mạnh sẽ cho phép giảm mức phơi nhiễm bức xạ tổng thể bằng cách giảm số lần quét trên mỗi protocol. Mức giảm này có thể rất nhiều, dao động từ 25% đến 35%, tùy thuộc vào các protocol cụ thể của từng bộ phận. Hình ảnh VNC không bị ảnh hưởng bởi nồng độ hoặc tỷ lệ chất cản quang được tiêm vào hoặc bởi pha chúng nhận được (thì động mạch so với thì tĩnh mạch cửa).

Tuy nhiên, việc thay thế các hình ảnh thực không tiêm thuốc tương phản (true non-contrast, TNC) bằng hình ảnh VNC chỉ khả thi nếu chúng ta có thể sử dụng chúng theo cách tương tự. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hình ảnh VNC có chất lượng hình ảnh tương đương và tương xứng. Nó cũng đã được chứng minh rằng có mối tương quan tốt giữa đậm độ trên ảnh TNC và ảnh VNC. Tuy nhiên, khi xem xét sự khác biệt về các con số đậm độ, được trích xuất dưới 15 HU trong 92.6–98.6% phép đo, với sự khác biệt về đậm độ cao hơn trong chất lỏng và chất béo, người ta sẽ thắc mắc về khả năng ứng dụng lâm sàng.

Hình ảnh TNC trong các cuộc thăm khám CT nhiều pha được sử dụng chủ yếu để phân tích định tính chẳng hạn như sự hiện diện vôi hóa và các chất tăng đậm độ khác trước khi tiêm thuốc cản quang, đánh giá độ đậm nhạt trước tiêm thuốc cản quang trong tổn thương tuyến thượng thận hoặc nhu mô gan, và phân tích định lượng như một phần của phép đo độ ngấm thuốc cản quang ở một một tổn thương nghi ngờ. Đối với việc đánh giá mức độ ngấm thuốc, đang có sự tranh cãi về việc không thể sử dụng hình ảnh VNC làm cơ sở để đo mức độ ngấm thuốc dựa trên bộ dữ liệu về nồng độ i-ốt. Tuy nhiên, ở đây không phải để đánh giá vôi hóa, chẳng hạn như đánh giá các mảng vôi hóa trong động mạch và xác định mức độ nghiêm trọng của hẹp tắc mạch.

Nó thậm chí còn liên quan nhiều hơn đến khối u ngẫu nhiên của tuyến thượng thận (Hình 2), một trong những tổn thương phổ biến nhất gặp trong thực hành lâm sàng. Sự khác biệt có thể xảy ra là 15 HU, ngay cả khi tính đến độ sai lệch dương tính trong các mô chứa mỡ (đậm độ thường cao hơn ở VNC so với TNC), có thể gây ra chẩn đoán quá mức các adenomas chứa mỡ như là tổn thương đặc không chắc chắn và dẫn đến việc chụp thêm hình ảnh không cần thiết. Cần trang bị một lượng kiến ​​thức đáng kể đối với các ngưỡng chẩn đoán trong những trường hợp như vậy trước khi có thể thực hiện thay thế VNC thay vì TNC

Hình 2. CT tuyến thượng thận phải của một bệnh nhân nữ 52 tuổi cho thấy một tổn thương 21 mm. Nốt có đậm độ 4.6 HU trên ảnh TNC (a), 77.2 HU trên pha tĩnh mạch cửa (b) và 27 HU trên pha muộn 15 phút (không được hiển thị), chứng tỏ đây là adenoma bằng cách tính washout tuyệt đối là 69%. Tuy nhiên, hình ảnh VNC cho thấy đậm độ là 21.8 HU (c), nghĩa đây là một nốt không xác định vì đây chỉ là một khối u ngẫu nhiên trên hình ảnh phổ pha tĩnh mạch cửa.

Do đó, có vẻ như hình ảnh VNC vẫn chưa đủ mạnh để thay thế hình ảnh TNC trong hầu hết các cơ sở lâm sàng. Chúng tôi đề xuất sự thay thế như vậy chỉ trong các trường hợp không chắc chắn và cần thông tin bổ sung bằng cách thêm hình ảnh không tiêm thuốc cản quang. Tuy nhiên, hình ảnh VNC là một công cụ có giá trị trong các protocols sau tiêm thuốc cản quang một pha, mà trước đây nhiều khối u ngẫu nhiên cần chụp thêm nhiều hình ảnh để đánh giá, nhưng hiện nay có thể tránh được trong một số trường hợp.

3.2. Hình ảnh năng lượng đơn

Ứng dụng năng lượng đơn mô phỏng quá trình chụp bằng chùm tia X đơn sắc và cho phép chọn mức năng lượng tính bằng keV để tái tạo. Các mức năng lượng khả dụng khác nhau giữa phương pháp thu nhận phổ và giữa các nhà sản xuất, trong khoảng từ 40 đến 200 keV. Mức năng lượng tương đương 120 kVp là xấp xỉ 75 keV.

Hình ảnh đơn mức năng lượng tương đương thông thường đã được chứng minh là đã cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR, signal-to-noise ratio) và tỷ lệ tương phản trên nhiễu (CNR, contrast-to-noise ratio) trong quá trình chụp có thuốc tương phản, đặc biệt ở bệnh nhân béo phì. Tuy nhiên, phải tính đến một thực tế là không thể sử dụng các phép đo HU như với các hình ảnh thông thường, và việc đánh giá sự ngấm thuốc cần phải được thực hiện bằng cách sử dụng hình ảnh nồng độ i-ốt.

Đậm độ của các cấu trúc tăng lên khi năng lượng trung bình của các photon giảm, điều này đúng đối với cả quá trình chụp kVp thấp không phổ và đơn mức năng lượng keV thấp. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các lần chụp sử dụng vật liệu tương phản, vì sự giảm năng lượng trong phạm vi tiếp cận với cạnh K của i-ốt (là 33 keV) gây ra sự suy giảm đậm độ rõ rệt của các cấu trúc ngấm thuốc cản quang i-ốt.

Do đó, trong hình ảnh phổ, hình ảnh đơn năng lượng keV thấp làm nổi bật các cấu trúc ngấm thuốc i-ốt mà không làm tăng độ nhiễu của hình ảnh và cho phép giảm lượng thuốc tương phản được tiêm vào, điều này có thể rất quan trọng ở bệnh nhân suy thận. Các nghiên cứu đã chỉ ra mức giảm khả thi là 70% trong các nghiên cứu mạch máu và 50% trong các nghiên cứu không mạch máu; để đánh giá tối ưu các tổn thương giàu mạch máu, mức giảm có thể sẽ ở mức vừa phải hơn ở khoảng 35%.

Tuy nhiên, quyết định giảm liều thuốc cản quang phức tạp hơn, cần tính đến thể tích liều tổng thể và tốc độ dòng chảy cần thiết để đạt được hiệu quả ngấm thuốc tối ưu. Ngoài ra, nhiều đơn vị sử dụng nhiều máy CT và chỉ một số trong số đó là máy CT phổ, điều này có thể dẫn đến các protocols tiêm thuốc tương phản được cá nhân hóa cho mỗi máy CT và mỗi bệnh lý (không chỉ cho mỗi bộ phận cơ thể), điều này có thể có vấn đề đối với quy trình làm việc tối ưu và có thể dẫn đến nhiều lỗi hơn. Cũng phải xem xét rằng khi đậm độ của thuốc cản quang tiêm vào tăng lên, thì đậm độ của chất cản quang dương tính qua đường miệng cũng tăng lên và có thể gây ra nhiều artifact hơn.

Ở đầu kia của quang phổ, mức năng lượng cao làm giảm các ảnh giả cứng hóa chùm tia và có thể được sử dụng để giảm ảnh giả do kim loại (Hình 3). Đối với cả hình tái tạo keV thấp và keV cao, người ta có thể chọn mức năng lượng tối ưu dựa trên sở thích cá nhân, chẳng hạn hình ảnh 50 keV và 140 keV.

Hình 3. Chụp CT của một bệnh nhân nữ 70 tuổi sau khi ghép thận với thay toàn bộ khớp háng trước đó. (a) Các ảnh giả cứng hóa chùm tia gây ra bởi phần cứng kim loại làm suy giảm rõ rệt việc đánh giá cấu trúc khung chậu. (b) Hình ảnh phổ năng lượng đơn ở 140 keV cho thấy sự cải thiện ảnh giả, nhưng cũng làm giảm độ tương phản trong bàng quang.

3.3. Hình ảnh nồng độ i-ốt

Đây là một ứng dụng rất quan trọng để xác định đặc điểm tổn thương. Các hình ảnh được tạo ra tương đương với các hình ảnh trừ của MRI. Bản đồ i-ốt làm cho phép đánh giá sự ngấm thuốc tương phản của một tổn thương, chứng minh rằng một số tổn thương không thể hiện sự hấp thu chất cản quang là lành tính, do đó không cần đánh giá thêm. Những hình ảnh này đã được chứng minh là có độ chính xác cao không phụ thuộc vào các thông số thu nhận, miễn là liều bức xạ nằm trong phạm vi lâm sàng cho phép. Mặc dù sự khác biệt về độ chính xác giữa các nhà sản xuất (có thể liên quan đến sự khác biệt trong kỹ thuật thu nhận) đã được báo cáo có ​​sai số trong phép đo, nghi ngờ do việc sử dụng sai các mức ngưỡng cho một số bệnh lý nhất định, với sai số dưới 10% là có thể chấp nhận được miễn là các ngưỡng chính xác được sử dụng.

Ngưỡng chính xác vẫn chưa được thiết lập đầy đủ. Một nghiên cứu gần đây cho thấy nang gan có mức hấp thu i-ốt là 0.23 ± 0.31 mg/mL, phù hợp với ngưỡng chấp nhận là 0.5 mg/mL trên tất cả các máy CT, nhưng cũng cho thấy sự khác biệt lên đến 20% trong cùng một tổn thương ở các thời điểm khác nhau. Một nghiên cứu khác gần đây đã phát hiện ra ngưỡng cao hơn là 1.3 mg/mL và đã đề xuất một phương pháp đo nồng độ i-ốt chính xác hơn bằng cách chuẩn hóa kết quả theo nồng độ i-ốt của động mạch chủ và sử dụng ngưỡng chuẩn hóa là 0.3 mg/mL. Cho đến khi bộ dữ liệu được tích lũy thêm, các bác sĩ Cđha cũng nên lựa chọn một cách tiếp cận thận trọng hơn, sử dụng ngưỡng ngấm thuốc thấp hơn và có thể đề xuất chụp thêm đối với các tổn thương nghi ngờ hấp thu i-ốt nhẹ và cách tiếp cận dễ dãi sử dụng ngưỡng cao hơn có thể dẫn đến tổn thương được chẩn đoán không chính xác là không ngấm thuốc. Tại cơ sở của chúng tôi, nơi chúng tôi sử dụng CT phổ dựa trên đầu dò, chúng tôi chọn cách tiếp cận thận trọng. Chúng tôi cũng tin rằng phép đo nồng độ i-ốt trên các nghiên cứu ngấm thuốc cản quang là không đủ mạnh để bỏ qua pha không tiêm cản quang cho các protocols nhiều pha (Hình 4).

Hình 4. Một tổn thương tăng đậm độ tình cờ được xác định là nang thận phải ở bệnh nhân nam 72 tuổi. (a) Hình ảnh TNC axial cho thấy một nang tăng đậm độ rõ rệt phù hợp nhất là nang xuất huyết; (b) với không ngấm thuốc ở pha tĩnh mạch cửa. (c) Tuy nhiên, bản đồ lớp phủ i-ốt cho thấy nghi ngờ ngấm thuốc nhẹ. Hàm lượng i-ốt trong nang là 1.3 mg/mL, theo ngưỡng được chấp nhận sẽ được coi là tổn thương ngấm thuốc, tuy nhiên, hàm lượng i-ốt chuẩn hóa chỉ là 0.27 mg/mL, phù hợp với sự không ngấm thuốc ở các hình ảnh thông thường.

Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của bản đồ i-ốt trong CT bụng là xác định đặc điểm của các tổn thương nhỏ được xác định ngẫu nhiên, gọi là tổn thương “quá nhỏ để mô tả”. Mặc dù có thể nói rằng bản đồ i-ốt có thể được sử dụng để xác định xem những tổn thương nhỏ này có thực sự không ngấm thuốc hay không, nhưng người ta phải nhớ rằng những hình ảnh này vẫn bị ảnh hưởng bởi cùng ảnh giả thể tích từng phần khiến chúng ta không thể đo được mật độ (HU) của một tổn thương trên hình ảnh thông thường. Ngưỡng kích thước thực để xác định hàm lượng i-ốt của tổn thương bằng bản đồ i-ốt vẫn chưa được biết.

4. Ứng dụng các bộ phận cụ thể

4.1. Gan

Việc sử dụng trực quan nhất của CT phổ ở gan là để hình dung tốt hơn các tổn thương giàu mạch bằng cách sử dụng hình ảnh năng lượng đơn keV thấp ở pha động mạch (Hình 5). Điều này áp dụng cho các khối nhiều mạch máu, chẳng hạn như ung thư biểu mô tế bào gan (HCC, hepatocellular carcinoma) và khối u thần kinh nội tiết (NET, neuroendocrine tumors), với các nghiên cứu cho thấy độ rõ nét tốt hơn, cho phép hình dung số lượng lớn hơn các tổn thương, với sự tin tưởng của người đọc được cải thiện.
Tuy nhiên, hình ảnh keV thấp có thể cho thấy nhiều tổn thương nhỏ giàu mạch, một số trong số đó có thể có ý nghĩa không chắc chắn, do đó việc đánh giá các tổn thương đó phải luôn trong bối cảnh phù hợp với việc đánh giá đồng thời ở các hình ảnh thông thường để tránh chẩn đoán quá mức. Việc sử dụng hình ảnh keV thấp cũng có thể làm xuất hiện các tổn thương gan ngấm thuốc kém, chẳng hạn như di căn nhỏ nghèo mạch, bằng cách tăng đậm độ của nhu mô gan xung quanh.

Hình 5. CT phổ đa pha ở một bệnh nhân nam 73 tuổi bị HCC đã biết. (a) Khối u đã biết (các mũi tên) cho thấy sự tăng sinh mạch điển hình ở thì động mạch thông thường; (b) nó nổi rõ hơn trên hình ảnh đơn năng lượng 50 keV; và (c) đã được đốt bỏ và đáp ứng điều trị tốt (dấu hoa thị) sau 1 tháng theo dõi. (d) Tuy nhiên, có thêm một tổn thương (mũi tên cong) mà bác sĩ Cđha đã nghi ngờ trên hình ảnh cơ bản nhưng đã bị bỏ sót do sự ngấm thuốc tối thiểu thì động mạch của nó. (e) Tổn thương này sẽ không bị bỏ sót nếu hình ảnh đơn mức năng lượng 50 keV được quan sát, và trên hình ảnh theo dõi sau đó cho thấy hiện tượng washout và lớn lên rõ ràng (mũi tên đứt nét), khi bệnh nhân trở lại với bệnh tiến triển bao gồm huyết khối u trong tĩnh mạch cửa.

Hình ảnh tốt hơn về mạch máu và sự thoát mạch trên hình ảnh keV thấp có thể dẫn đến cải thiện quan sát về xuất huyết đang hoạt động ở cả trường hợp chấn thương và không chấn thương, cũng có thể hữu ích trong đánh giá mạch máu trước và sau khi ghép gan được tốt hơn.

Mặc dù bản đồ i-ốt đã được chứng minh là chính xác trong các mô hình ảo ở gan, việc sử dụng chúng trên lâm sàng để đánh giá đáp ứng của khối u vẫn còn hạn chế do sự khác biệt trong phân bố sinh học gây ra sự khác biệt giữa các bệnh nhân và từng bệnh nhân. Tuy nhiên, định lượng i-ốt đã được chứng minh là cải thiện độ chính xác của chẩn đoán huyết khối u của tĩnh mạch cửa, được đánh giá tốt nhất bằng cách sử dụng ngưỡng là 0.9 mg/mL. Nó cũng có thể giúp đánh giá đáp ứng với điều trị trong hội chứng Budd-Chiari và phân biệt giữa di căn gan và áp xe.

Cụ thể đối với HCC, người ta đã chỉ ra rằng hình ảnh nồng độ i-ốt cải thiện việc đánh giá tình trạng tăng sinh mạch và thải thuốc. Nó cũng cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc phân biệt giữa HCC và tổn thương nốt không ác tính trong xơ gan dựa trên hàm lượng i-ốt đơn thuần, bất kể bị rửa trôi, sử dụng ngưỡng 1.99 đối với nồng độ i-ốt bình thường ở mô gan lân cận, mặc dù điều này vẫn cần được xác minh thêm trước khi ứng dụng trên thực tiễn lâm sàng. Nồng độ i-ốt trong pha cân bằng đã được đề xuất như một phương pháp để đánh giá sự không xâm lấn của xơ hóa dựa trên sự mở rộng của khoảng gian kẽ được thấy ở bệnh xơ gan.
Gan nhiễm mỡ cũng có thể được chẩn đoán bằng cách sử dụng phương pháp phân hủy vật chất và chất béo có thể được định lượng chính xác bằng phương pháp này.

4.2. Tụy

Ung thư biểu mô tuyến tụy (pancreatic adenocarcinoma) thường khó nhận định trên hình ảnh CT thông thường, chỉ có thể nhìn thấy giảm đậm độ kín đáo ngay cả chụp đúng pha tụy. Hình ảnh phổ keV thấp và định lượng i-ốt đã được chứng minh làm cải thiện việc phát hiện ung thư biểu mô tuyến tụy (Hình 6) và cũng cải thiện việc đánh giá động mạch liên quan.

Hình 6. Ung thư biểu mô tuyến tụy ở một bệnh nhân nam 84 tuổi. (a) Ở hình ảnh pha động mạch muộn có một tổn thương ở thân tụy cho thấy ngấm thuốc kém so với mô tụy bình thường. (b) Mức độ dễ thấy của tổn thương được cải thiện rõ rệt khi sử dụng hình ảnh đơn năng lượng 50 keV, (c) bản đồ lớp phủ nồng độ i-ốt, và (d) bản đồ số nguyên tử hiệu dụng.

Viêm tụy cũng đã được nghiên cứu. Trong viêm tụy cấp, định lượng i-ốt có thể hỗ trợ chẩn đoán bằng cách sử dụng ngưỡng 2.1 mg/mL trên hình ảnh pha tụy, cũng để đánh giá các biến chứng mạch máu và hoại tử, bằng cách sử dụng hình ảnh keV thấp. Việc phân biệt viêm tụy mạn dạng khối và ung thư biểu mô tuyến tụy là khó khăn hơn, nhưng định lượng i-ốt cũng cho thấy nhiều hứa hẹn trong vấn đề này. Ở những bệnh nhân bị viêm tụy mạn tính, hình ảnh VNC có thể hỗ trợ phát hiện vôi hóa tuyến tụy và tích vôi ống tụy trên CT có thuốc đơn pha, mặc dù về mặt lý thuyết những hình ảnh này có thể đánh giá thấp những nốt vôi hóa nhỏ do quá trình xử lý tính toán trừ canxi bị sai (erroneous calcium subtraction)

4.3. Đường mật

Sỏi mật thường không được xác định trên CT thông thường, với hơn một nửa là sỏi không cản quang. Do đó, những bệnh nhân đã được chụp CT thông thường thì thường cần phải làm thêm về siêu âm hoặc cộng hưởng từ mật tụy vì nhiều lý do khác nhau, hoặc thậm chí cần chẩn đoán dựa vào nội soi mật tụy ngược dòng, tùy thuộc vào tình huống lâm sàng.

Nếu CT có thể nhận ra rõ ràng sỏi túi mật và sỏi đường mật thì sẽ tiết kiệm đáng kể chi phí và thời gian chẩn đoán. Hình ảnh phân hủy vật chất quang phổ phát hiện sỏi không vôi hóa với độ chính xác cao, vì sỏi có số hiệu nguyên tử (Z hiệu dụng) thấp hơn một chút so với mật (Hình 7), và có đậm độ thấp hơn mật trên hình ảnh keV thấp, có thể nhìn thấy tối ưu trên 40 keV và đậm độ cao hơn mật trên hình ảnh keV cao, tối ưu là 140 keV.

Hình 7. CT của bệnh nhân nam 64 tuổi cho thấy (a) lòng túi mật không đồng nhất nhẹ trên hình ảnh CT thông thường, (b) với một viên sỏi trong túi mật rõ ràng có thể nhìn thấy trên bản đồ số nguyên tử hiệu dụng là khu vực khu trú có số nguyên tử thấp hơn so với mật xung quanh (mũi tên).

Viêm túi mật cấp thường được đánh giá ban đầu trên siêu âm, mặc dù siêu âm có sự thay đổi lớn về độ nhạy do tính khả dụng rộng rãi và cho hình ảnh tốt hơn về sỏi mật, cùng với khả năng đánh giá dấu hiệu Sono-Murphy. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng CT trên thực tế có độ nhạy tốt hơn. CT phổ sử dụng hình ảnh keV thấp và bản đồ i-ốt thậm chí có thể cải thiện độ nhạy cho chẩn đoán và có thể đánh giá tốt hơn khi nghi ngờ viêm túi mật hoại thư vì hình ảnh tốt hơn về các bất thường ngấm thuốc trên thành túi mật

4.4. Thận

Tổn thương thận ngẫu nhiên là thường gặp, được thấy trong khoảng 10% các trường hợp chụp CT. Trong khi hầu hết là các nang đơn giản, thường khó phân biệt giữa nang phức tạp lành tính, nang phức tạp và tổn thương đặc có khả năng ác tính trên hình ảnh chụp có tương phản đơn pha. Tình trạng khó chẩn đoán này dẫn đến cần thêm nhiều phương thức tiếp theo cả CT lẫn MR. CT phổ có thể cho phép đánh giá chính xác một số tổn thương này, do đó giảm chi phí và thời gian chẩn đoán. Đây là một trong những ứng dụng sớm nhất của CT phổ, do tỷ lệ cao của các khối u ngẫu nhiên ở thận không xác định. CT phổ có thể phân biệt tổn thương không ngấm thuốc và tổn thương ngấm thuốc trên CT đơn pha (Hình 8) bằng cách sử dụng hình ảnh tái tạo VNC, bản đồ i-ốt, và đường cong đậm độ quang phổ, với chẩn đoán các tổn thương ngấm thuốc đáng kể như ung thư biểu mô thận tế bào sáng (ccRCC, clear-cell renal cell carcinoma) dễ dàng hơn so với RCC thể nhú (Papillary RCC) ít ngấm thuốc hơn.

Hình 8. Một bệnh nhân nữ 54 tuổi được chụp CT bụng định kỳ trước khi phẫu thuật thoát vị. (a) Các hình ảnh thông thường cho thấy một tổn thương phát hiện tình cờ ở thận phải (các mũi tên) với đậm độ không đồng nhất ở thì tĩnh mạch cửa. (b) Tính không đồng nhất của tổn thương và thành phần ngấm thuốc nghi ngờ được bộc lộ bằng cách sử dụng hình ảnh đơn năng lượng 50 keV. (c) Bản đồ i-ốt chứng minh rằng tổn thương ngấm thuốc thực sự, cho thấy hàm lượng i-ốt là 4.8 mg/mL và hàm lượng i-ốt chuẩn hóa là 1.1 mg/mL, tổn thương đáng ngờ đối với RCC.

Ngưỡng để xác định mức độ ngấm thuốc của một tổn thương đã được nghiên cứu, sự khác biệt đã được tìm thấy giữa các kỹ thuật CT phổ khác nhau và thời gian chụp cũng khác nhau (ví dụ thì động mạch so với thì nhu mô thận). Đối với kỹ thuật chuyển kV nhanh, ngưỡng được báo cáo là 1.22–2.0 ng/mL, trong khi đối với máy CT nguồn kép, ngưỡng được báo cáo là 0.5–1.3 ng/mL. Các ngưỡng của máy CT hai lớp vẫn chưa được công bố. Chuẩn hóa các ngưỡng so với nồng độ i-ốt đo ở động mạch chủ làm giảm sự khác biệt giữa các nhà sản xuất, với ngưỡng 0.3 trên các nền tảng. Số nguyên tử hiệu dụng cũng có thể được sử dụng để chẩn đoán các khối ngấm thuốc, với ngưỡng tối ưu là 8.36 mang lại độ chính xác chẩn đoán là 86.6%.

Đo nồng độ i-ốt ít nhất cũng chính xác như đo các giá trị ngấm thuốc trên các hình ảnh có thuốc tương phản so sánh với hình ảnh chưa tiêm thuốc tương phản, nhưng ảnh hưởng của sự ngấm thuốc giả trên các phép đo chính xác vẫn phải được xem xét như đối với CT thông thường. Điều này rõ ràng nhất ở các tổn thương nhỏ, có đường kính dưới 8 mm, đó là lý do tại sao vẫn có một ngưỡng kích thước để đánh giá một cách đáng tin cậy các tổn thương thận, ngay cả đối với hình ảnh CT phổ. Trong những trường hợp này, VNC có những hạn chế tương tự khi không có đủ i-ốt loại bỏ gần hệ thống ống thu thập hoặc khi nhu mô thận ngấm thuốc mạnh.

Nồng độ i-ốt cũng cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc phân biệt giữa các loại mô học phụ (histological sub-types) của RCC và đã được chứng minh là phân biệt chính xác giữa RCC tế bào sáng và RCC nhú, sử dụng ngưỡng 0.9 mg/mL với độ chính xác tổng thể là 95.3%, đồng thời cho thấy hứa hẹn trong việc xác định grade khối u.

Hình ảnh đơn năng lượng keV thấp cũng có thể được sử dụng để giảm lượng thuốc cản quang được sử dụng trong chụp CT niệu *CT urography), với mức ngấm thuốc thích hợp đạt được bằng cách sử dụng 50% liều chất cản quang cả để đánh giá pha niệu và đánh giá mạch máu trước khi phẫu thuật. Đánh giá sỏi thận cũng đã được cải thiện rõ rệt với CT phổ. Sỏi axit uric, thường được điều trị bằng thuốc, còn các sỏi khác có thể cần đến các phương pháp xâm lấn; CT phổ có thể được nhận ra sỏi axit uric một cách đáng tin cậy so với các loại sỏi khác (Hình 9), với độ chính xác từ 90 đến 100%. Sự phân hủy vật liệu tiên tiến hơn bằng cách sử dụng hệ thống nguồn kép với lọc thiếc hoặc các ứng dụng tiên tiến của máy CT phổ, cũng có thể phân biệt giữa hầu hết các loại sỏi khác, mặc dù điều này có ứng dụng lâm sàng ít hơn.

Hình 9. Hình ảnh cạnh nhau cho thấy ước tính axit uric ở hai bệnh nhân khác nhau bị sỏi thận. (a–c) cho thấy sỏi chứa canxi ở niệu quản xa, (d–f) cho thấy sỏi axit uric ở đài dưới và niệu quản gần, được chứng minh là sỏi axit uric bằng đánh giá trong phòng thí nghiệm sau tán sỏi và đặt sonde. (a, d) hình ảnh giải phẫu thông thường; (b, e) hình ảnh lớp phủ loại bỏ axit uric, trong đó axit uric được loại bỏ có màu đen; và (c, f) là hình ảnh số nguyên tử hiển thị các số nguyên tử khác nhau của các loại sỏi khác nhau.

4.5. Tuyến thượng thận

Các khối u ngẫu nhiên ở thượng thận gặp trong khoảng 1–4.2% dân số được chụp CT, đây được coi là nguyên nhân chính trong việc khảo sát thêm hình ảnh để chẩn đoán các tổn thương ngẫu nhiên, và có các hướng dẫn hình ảnh được chấp nhận rộng rãi với CT thông thường. Các adenoma có thể được chẩn đoán trên CT thông thường bằng hình ảnh TNC, với ngưỡng 10 HU để phân biệt giữa adenoma và các tổn thương khác, và bằng cách tính washout trong protocol chụp tuyến thượng thận.

Tuy nhiên, chụp CT ổ bụng thường quy có tiêm phản một pha không thể phân biệt được điều này, dẫn đến cần hình ảnh sâu hơn. Hình ảnh phổ có thể không cần đánh giá hình ảnh thêm, bằng cách cho phép chẩn đoán trên CT có thuốc tương phản một pha và cải thiện chẩn đoán các tổn thương không xác định khác sử dụng các tiêu chí CT và MRI hiện tại.

Hình ảnh VNC phổ có thể được sử dụng thay cho TNC, mặc dù sự khác biệt tối thiểu trong phép đo HU giữa VNC và TNC dẫn đến thay đổi độ nhạy và độ đặc hiệu khi sử dụng cùng một ngưỡng, và ngưỡng VNC tối ưu để chẩn đoán adenoma vẫn chưa được xác định. Tuy nhiên, có thể lưu ý rằng không tìm thấy trường hợp dương tính giả nào khi sử dụng cùng một ngưỡng. Điều này có nghĩa là ngưỡng này có thể được sử dụng để chẩn đoán một cách an toàn adenoma, với nguy cơ không xác định được nhiều tổn thương hơn so với TNC (xem Hình 2).

Các nghiên cứu cũng cho thấy sự khác biệt về đậm độ của tổn thương thượng thận trên VNC so với hình ảnh TNC, được báo cáo nhiều hơn khi chụp CT được thực hiện sớm trong pha tĩnh mạch cửa so với pha tĩnh mạch cửa muộn. Do đó, việc đạt được ngưỡng được chấp nhận rộng rãi để chẩn đoán adenoma trên VNC bằng cách sử dụng CT thường quy có thể được thực hiện với thời gian chụp hơi khác nhau ở các cơ sở khác nhau có thể là một vấn đề khó khăn.

Các nghiên cứu cũng đã chứng minh tính ưu việt của dữ liệu phổ khác với VNC, sử dụng các đường cong đậm độ ở các keV khác nhau, phân hủy vật liệu bằng cách sử dụng các cặp chất béo-nước và chất béo-iốt, z hiệu dụng và các thông số khác. Những nghiên cứu này cần được chứng thực thêm bằng cách sử dụng các nhóm thuần tập lớn hơn và nhiều công nghệ phổ hơn, trước khi kết quả có thể được sử dụng trong thực hành lâm sàng.

4.6. Đường tiêu hóa

Ứng dụng rõ ràng trong bệnh đường ruột là đánh giá tình trạng xuất huyết đang hoạt động. Hình ảnh keV thấp làm nổi bật sự thoát mạch đang hoạt động và có thể tạo điều kiện phát hiện xuất huyết trong ổ bụng (Hình 10). Việc sử dụng hình ảnh VNC thay cho hình ảnh TNC cũng có khả năng làm giảm phơi nhiễm bức xạ trong các protocols chẩn đoán xuất huyết tiêu hóa hoạt động và cho phép phát hiện xuất huyết một cách đáng tin cậy trên các pha tĩnh mạch cửa không chuyên dụng.

Hình 10. Một bệnh nhân nam 40 tuổi bị xuất huyết tiêu hóa trên đã được chụp CT nhiều pha để xác định vị trí. Hình ảnh thông thường cho thấy sự thoát mạch cản quang trong bóng tá tràng (các mũi tên) trên (a) pha động mạch và (c) pha tĩnh mạch. Sự thoát mạch dễ thấy hơn khi sử dụng hình ảnh đơn năng lượng 50 keV trên cả (b) pha động mạch và (d) pha tĩnh mạch. (e) Tiêu điểm của chảy máu hoạt động được chứng minh trên DSA.

Thiếu máu cục bộ cấp cũng có thể được đánh giá tốt hơn trên CT phổ, trong cả tắc mạch mạc treo tràng cấp tính và thiếu máu cục bộ thứ phát sau tắc ruột. Mặc dù một nghiên cứu chỉ có thể cho thấy sự tự tin trong chẩn đoán tăng lên mà không cải thiện hiệu suất chẩn đoán, các nghiên cứu khác đã cho thấy hiệu suất được cải thiện để phát hiện các đoạn ruột ngấm thuốc bất thường bằng cách sử dụng bản đồ i-ốt và hình ảnh keV thấp.

Mức độ nghiêm trọng của viêm ruột hoạt động trong bệnh Crohn đã được chứng minh là có liên quan đến nồng độ i-ốt và đường cong phổ HU. Đánh giá định tính về tình trạng viêm đang hoạt động cũng có thể được cải thiện vì hiện tượng tăng ngấm thuốc cao lên được nhìn thấy trên hình ảnh keV thấp (Hình 11).

Hình 11. CT ruột của một bệnh nhân nữ 74 tuổi bị bệnh Crohn đại tràng. (a) Hình ảnh CT thông thường cho thấy niêm mạc ngấm thuốc nhẹ ở đại tràng sigma, (b) dễ thấy hơn khi sử dụng hình ảnh năng lượng đơn 50 keV

Mức keV thấp hữu ích nhất để chẩn đoán viêm đang hoạt động được phát hiện là 40 keV (mức thấp nhất có thể đạt được trong nghiên cứu), đáng ngạc nhiên khi xem xét thực tế rằng keV này cũng có tình trạng nhiễu lớn nhất và không được sử dụng thường xuyên trong thực hành lâm sàng ở hầu hết các trung tâm. Viêm ruột thừa cấp tính là một loại viêm khác cũng có thể trở nên rõ ràng hơn bằng cách sử dụng bản đồ i-ốt và hình ảnh keV thấp và những hình ảnh này cũng cải thiện hiệu suất chẩn đoán trong các trường hợp viêm ruột hoại thư.

Chụp CT đại tràng liều thấp đánh giá đại tràng để tìm polyp và làm sạch phân điện tử (electronic fecal cleansing) thường được sử dụng để điều chỉnh khi chuẩn bị ruột không đầy đủ, bằng cách gắn thẻ phân với i-ốt hoặc barit (fecal tagging with iodine or barium). Quá trình làm sạch điện tử thường gây ra artifact làm giảm chất lượng hình ảnh. Dữ liệu phổ cho phép làm sạch điện tử và gắn thẻ phân tốt hơn, với chất lượng hình ảnh được cải thiện. Các nghiên cứu sâu hiện đang được sử dụng để cải thiện các thuật toán làm sạch và đã được chứng minh là hoạt động tốt hơn khi sử dụng dữ liệu phổ.

Đánh giá khối u ruột trên CT phổ cũng đang được nghiên cứu. Những lợi thế rõ ràng nằm trong việc phát hiện các khối u nguyên phát hoặc di căn ngấm thuốc mạnh, chẳng hạn như khối u thần kinh nội tiết và di căn melanoma bằng cách sử dụng hình ảnh năng lượng đơn KeV thấp và bản đồ i-ốt. Dữ liệu phổ cũng cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc xác định nguồn gốc và grade mô học, chẳng hạn như xác định nguồn gốc mô học của các khối bóng vater, phân biệt giữa ung thư biểu mô tuyến ruột và lymphoma, phân biệt ung thư tuyến và ung thư vảy của thực quản dạ dày, phân biệt u GIST nguy cơ thấp và nguy cơ cao, chẩn đoán ung thư biểu mô đại trực tràng với tính chất không ổn định của tế bào vi mô (microsatellite instability) hoặc các đặc điểm grade cao.

Cũng có thể phân biệt các hạch di căn với các hạch lành tính bằng cách sử dụng nồng độ i-ốt và z hiệu dụng, với độ chính xác tương tự như MRI trong một số nghiên cứu và điều này đã được nghiên cứu hầu hết đối với ung thư biểu mô trực tràng cũng như ung thư dạ dày. Đáp ứng với điều trị cũng có thể được đánh giá tốt hơn với dữ liệu phổ, như được hiển thị trong các khối u trực tràng và trong u GIST.

4.7. Hệ sinh dục

Mặc dù không được nghiên cứu rộng rãi, các nguyên tắc cơ bản tương tự như ở các cơ quan khác cũng được áp dụng cho hệ sinh dục. Một số ứng dụng chính có thể phân biệt giữa các khối u lành tính và ác tính. Bản đồ i-ốt và hình ảnh KeV thấp cải thiện việc xác định các vách ngăn ngấm thuốc, có thể nghi ngờ về bệnh ác tính.

Một nghiên cứu gần đây cho thấy ngưỡng hàm lượng i-ốt là 0.9 mg/mL có độ nhạy 81% và độ đặc hiệu 73% trong việc phân biệt khối u lành tính với khối u ác tính. Nó cũng phát hiện ra rằng ngưỡng hiệu dụng Z là 8.16 có độ nhạy 85% và độ đặc hiệu 73%. Để đánh giá độ sâu của sự xâm lấn nội mạc tử cung của ung thư biểu mô nội mạc tử cung, hình ảnh KeV thấp thực hiện tương đương với siêu âm qua ngã âm đạo, khi so sánh với mô bệnh học, với độ nhạy 91%, độ đặc hiệu 100% và độ chính xác 94%, tương đương với hình ảnh thông thường chỉ hiển thị độ nhạy 57%, độ đặc hiệu 86% và độ chính xác 71%.

Trong các khối u ác tính ở cổ tử cung, bản đồ i-ốt cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc đánh giá đáp ứng với hóa xạ trị và dự đoán kết quả. Hàm lượng i-ốt cũng cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc phân biệt ung thư biểu mô cổ tử cung liên quan đến các hạch bạch huyết bình thường hoặc hạch phản ứng, với các hạch di căn cho thấy hàm lượng i-ốt thấp hơn đáng kể, mặc dù không tồn tại ngưỡng xác định.

5. Kết luận và viễn cảnh tương lai

Hiện tại, ứng dụng được thiết lập tốt nhất của hình ảnh CT phổ là sử dụng hình ảnh đơn năng lượng KeV cao và thấp để hình dung tốt hơn về cấu trúc ngấm thuốc, giảm liều chất tương phản, và giảm ảnh giả kim loại. Đánh giá VNC và z hiệu dụng của các vật chất cụ thể cũng tương đối mạnh và có thể được sử dụng trên lâm sàng ở một số cơ sở nhất định, nhưng cần được cải thiện thêm trước khi được áp dụng rộng rãi.

Việc sử dụng dữ liệu phổ để xác định đặc điểm tổn thương là rất hứa hẹn, tuy nhiên, chưa có đủ kiến ​​thức để tạo ra một ngưỡng mạnh về mặt lâm sàng đối với hàm lượng i-ốt. Ngoài ra còn có sự thay đổi bắt nguồn từ phần cứng và phần mềm khác nhau được sử dụng bởi các nhà cung cấp khác nhau, có thể loại trừ khả năng đạt đến ngưỡng đa nền tảng như một số trung tâm lớn. Ứng dụng này có thể sẽ được thiết lập tốt chỉ để sử dụng trong lâm sàng khi các ngưỡng phổ được xác định.

Tương lai của CT quang phổ đã vượt ra khỏi giới hạn, với các hệ thống đếm photon đã và đang được phát triển và thử nghiệm. Những kỹ thuật CT này dự kiến ​​sẽ có mặt trên lâm sàng trong vài năm tới và được kỳ vọng sẽ cải thiện tính đặc thù của vật chất, khả năng phân tách năng lượng và khả năng thay đổi giữa các nhà cung cấp.

6. Nguồn

Adam SZ, Rabinowich A, Kessner R, Blachar A. Spectral CT of the abdomen: Where are we now? Insights Imaging. 2021 Sep 27;12(1):138. doi: 10.1186/s13244-021-01082-7. PMID: 34580788; PMCID: PMC8476679.