1.3.1 物质分离
经过高、低两组电压扫描的X射线衰减的图像可以表达为2种基物质的密度图，这个过程就是物质分离（material decomposition）。任何结构或组织对X射线的吸收都能通过2种基物质的吸收组合来表达。基物质对的选择原则上是没有局限的，可以选择自然界中的任意2种物质，如水、钙、碘、脂肪等多种物质的自由组合，但是一般会选择衰减差异较大的2种物质，而且这2种物质也是待表达组织的主要成分，以保证物质分离的准确性，在医学上最常用的基物质对是碘和水，除此之外，常用的还有水和钙，碘和钙等。物质分离图像中的每一个体素反映了相应的物质密度信息，从物质密度图像上可以测量出每一个体素的密度，单位为mg/ml。由此可见，能谱成像能够提供物质定量分析的能力。
虽然基物质图像反映的物质并不一定是组织真实所含有的物质，但是当基物质对恰好是组织中含有的2种主要成分时，对组织的鉴别就具有一定的特异性。以碘、水对为例，在CT增强扫描中，碘元素作为CT增强对比剂的主要成分，通过对组织含碘量的定量分析，可以有效反映组织器官的血流动力学状况。在水基图上，所有含水成分可以得到特异性的显示，并可测得密度，而不显示含碘成分。其他的物质对如碘和钙的配对，可以有助于去钙化，碘钙区分等。
物质分离可以应用于以下几个方面。
（1）增强识别能力 由于常规CT是由一组X射线光束所组成的混合能量成像，所产生的硬化伪影容易造成CT值的偏移或CT值的不准确，因此难以明确病灶是否真正强化。而能谱CT成像通过碘水物质分离可以产生碘基物质密度图像，通过增强期强化碘基图上的碘汇聚能力可以敏感地识别病灶的含碘对比剂的浓度变化，从而提供病灶有无强化的准确的诊断信息，同时也增大了病灶与周围组织间的对比度，有助于提高小病灶的检测能力［4］。
（2）虚拟平扫（virtual non contrast，VNC）［5］ 通过碘水分离后获得不含碘物质的水基图像，类似于常规平扫图像，可以用于判别病灶内是否有钙化，用于展示泌尿系的结石，这样就为扫描剂量的降低提供了可能。(www.xing528.com)
（3）碘钙分离 通过碘钙分离技术的应用可以将含碘的对比剂和钙化灶区分开来，可以用于泌尿系结石的判别，血管钙斑去除后狭窄程度的评估等。
（4）组织灌注成像 在CT增强图像上，通过测量碘基物质图像上的碘浓度可以定量测定病灶的摄碘量，有效反映组织器官的血流动力学状态。如:肺动脉栓塞引起的肺灌注的改变，气胸压缩肺组织程度的评估等。
（5）放疗与化疗疗效的评估［6］ 能谱CT成像不仅可以展示人体组织器官的形态学改变，还可以结合组织病理学研究，显示生物代谢的改变。通过碘水物质对中碘基物质密度图像上碘含量的测定，反映放疗与化疗前后血供的变化和治疗的疗效，如胃癌新辅助化疗前后的评估等。
除此之外，物质分离还可以用于肿瘤的鉴别［7］、肺动脉栓子的筛查、支架伪影的去除等，作为能谱成像的一项技术，为临床疾病的诊治提供了一个更为宽广和多样化的平台。
（吕培杰 高剑波）
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