従来のCTでは.物質の評価はCT値で表される物質の密度のみであった。例えば.塩水と砂糖水のように.2つの異なる物質が全く同じCT値で測定されることが知られており.その組成の違いを示すことはできません。従来の検査では.同じCT値で異なる物質を見分けるには.高価なMRIを使うしかありませんでした。特定の物体を通過する際.X線のエネルギーが増減するとそのCT値が規則的に変化し.特徴的なスペクトル線が形成されますが.このスペクトル線は物質自体の性質にのみ関係し.物質によって異なることが多いのです。 この発見をもとに.目的の物質のエネルギースペクトル曲線をプロットし.既知の物質のエネルギースペクトル曲線と比較しさえすれば.その物質の組成を把握することができるのである。つまり.エネルギースペクトルCTは.CT値だけで物質を表現する限界を超え.正確な組成を検出し.鑑別診断のレベルを向上させるため.化学的CT.病理的CTとも呼ばれるようになったのです。Discovery CT 750 HDは.コアコンポーネントである検出器を革新し.ガーネットを基材とした宝石検出器を開発し.応答速度や残光効果などの重要指標を4倍.数千倍に向上させたため.宝石CTと呼ばれ.イメージング名はGSI ( Gemstone Spectral Imaging ) と呼ばれています。 エネルギースペクトル曲線を描くためには.対象物を検出するエネルギーのX線が単一であることが重要である。実際には.X線は異なるエネルギーの光子からなる混合エネルギー像であり.単一エネルギーのX線を追求することは不可能である。宝石CTのエネルギースペクトルCT撮影の実現には.まず.しっかりとした物理的理論的基盤が必要です。CTは.物体におけるX線の吸収を測定して画像化しますが.物質の吸収はX線のエネルギーによって変化し.軟組織や血液などはエネルギーによる変化が少なく.逆に骨やCTに用いられる造影剤（主にヨウ素）などの原子量の多い物質は.より強く変化することが分かっています。次に.どんな物質にもそれに対応した特徴的な吸収曲線があり.この吸収曲線は2つのエネルギー点で完全に表現することができる。したがって.同じ被写体をエネルギーの異なる2種類のX線で撮影すると.吸収曲線が決定され.その吸収曲線に対応する物質を見つけることができるのです。このエネルギーによる変化の違いにより.エネルギーCTイメージング法で異なる物質を識別することができるのです。 ジェムCTは.高電圧と低電圧を瞬時に切り替えるデュアルエナジーバルブにより.0.5ms以内に異なるエネルギーのX線を2セット透過させて2セットのデータを取得し.複雑な数学演算により.異なるX線エネルギーで101セットの単一エネルギー画像を得て.スキャン対象物のエネルギースペクトル曲線を計算し.この課題を巧みに解決しています。 kVp：キロボルトピーク kilovolt peak（X線装置の出力容量の単位）.KeV：1000 electron volts.1000vの電圧差で電子を加速させるのに必要なエネルギーである。 X線の吸収は.地図上の任意の点がX-Y座標上で表現できるように.任意の1つの物質の吸収が.他の任意の2つの物質（基底物質対）の吸収で表現できることが物理実験により明らかにされている。 任意の物質のX線吸収係数は.任意の2つの母体物質のX線吸収係数で決定できるため.1つの物質の減衰量を.同じ減衰量を生じる2つの物質の密度に換算し.物質組成分析と物質分離を行うことができるのである。 通常.水とヨウ素がベース物質のペアとして選ばれるのは.医用画像診断で一般的な軟組織とヨウ素系造影剤に近いため.解析や理解が容易になると考えられるからです。 もちろん.ベースとなる物質ペアはどのようなものでも選択可能であり.実際.特定の臨床応用においては.より直感的かつ定量的に未知の対象物の組織組成を反映するために.水とヨウ素とは異なるベース物質ペアを使用したい場合がある。 Gemini Spectral CTの利点：1.病変部を周辺組織から分離するために.異なるX線エネルギーの効果が異なることが分かっています。例えば.マンモグラフィはモリブデンターゲットから発生する低エネルギーX線のみを使用でき.通常エネルギーは使用できません。現在では.1回のスキャンで101群の異なるエネルギーの単エネルギー画像を得ることができ.特定の病変に対して最適な観察画像を任意に選択できるため.病変の詳細をより鮮明に観察できるだけでなく.従来の検査では発見できなかった病変を発見することも可能になっています。予備的な検討では.肝臓や膵臓などの低コントラストの実質臓器の検出率向上に非常に満足のいく結果が得られています。 2.硬化や金属アーチファクトを除去します。上記のアーチファクトはCTが誕生して以来克服できなかったもので.本質的には混合エネルギーのX線に関係するものであり.モノエネルギー画像が得られると.この問題はほぼ解決されることになる。臨床上の最大のメリットは.整形外科における様々な種類の金属配置の検討であろう。従来はCTのアーチファクトが目立ち観察に影響する.X線画像が重なり細部が見えない.MRIは金属物が磁気を帯びていないことを確認しなければならない.宝石用CTはこの干渉を除去した上で薄層と再構成という利点をうまく生かすことができる。