Datortomografi Teknik

Transkript

1 Datortomografi Teknik Helén Milde Röntgensjuksköterska Sahlgrenska Universitetssjukhuset

2 2

3 MDDT principer Viktigt att skilja på scan-parametrar och rekonstruktions parametrar Scanparametrar Scantyp kv, ma, rotationshastighet SFOV Bländaröppning i z-led Pitch Rekonstruktionsparametrar Rekonstruktions inkrement = det intervall snittet flyttas Effektiv snittjocklek Matematiskt filter DFOV Iterativ rekonstruktion

4 Acquisition (Avsökning), scanning Rådata volym Rekonstruktion ger snittjocklek, centrerar bilden, DFOV, matematiskt filter etc. Bilddata volym

5 Datortomografens hårdvara Undersökningsbord Gantry Anod HV Tank Röntgenrör Filter Detektor DAS signalen görs om från analog till digital) Detektor Röntgenrör Katod HV Tank Data Acquisition System (DAS)

6 Scanner 3:e generationen Frontalt Lateralt Röntgenrör Gantryöppning Hårdvarufilter (Bow-tie) Fast bländare Rörlig bländare Scanfält Iso-center Raster Detektorer Rörlig bländare Fast bländare Tack till Siemens

7 Utrustning 10 mm per rotation 40 mm per rotation 160 mm per rotation

8 Detektor

9 Detektorns egenskaper Material anpassad för hög effektivitet. Hög känslighet Hög fyllnadsfaktor dvs det finns liten andel yta mellan detektorerna som inte används. Korta efterlysningstider, signalen måste snabbt dö ut för att ta emot nästa signal 9

10 Nytt detektormaterial Känsligare Snabbare Kan växla energinivåer under rotationsvarvet Räkna fram monokromatiska bilder Tack till GE 10

11 Bred detektor 16 cm scanområde på en rotation Kan täcka in ett helt organ Kan avbilda rörelser och/eller flöden med god tidsupplösning Tack till Toshiba 11

12 Röntgenrör Skall ha litet fokus och tåla hög belastning. Högre ma för att kunna utnyttja snabbare rotationstid och/eller lägre kv. Förbättrad resolution med möjlighet till höga stråldoser även vid finfokus. Extremt god kylkapaciteten. Siemens Straton-rör, ca ¼ så stor som konventionella rör.

13 Teknik för bättre upplösning i bild Computed tomography; Willi A. Kalender Publicis Corporate Publishing

14 Flying focus fungerar även i xy-led, för att ge bättre spatiell upplösning Tack till Philips

15 Nya tekniska lösningar Röntgenrör utan kullager där flytande metall ersätter lager Focus som flyttar sig på anodtallriken för att ge ultrahög spatiell upplösning Detektor som skålats i både xy- och z-led för att minimera konbeamartefakter Raster framför detektorn för att undvika spridd strålning Tack till Philips 15

16 Positionering av patienten

17 Centrering Strålknippets mittpunkt Inkorrekt Centering Dosen blir för låg Bild GE

18 Korrekt centrering innebär högre bildkvalitet. Ökad brus i bilden pga felcentrering Dosen till brösten ökar Fan angle

19 Scanparametrar; alla dessa parametrar påverkar bilden!!! SFOV Scan Field of View Scantyp Rotationstid ma kv Pitch Fördröjning Snittjocklek Inkrement Algoritm/Filter DFOV Display Field of View Iterativ rekonstruktion 19

20 Scantyp Axial Spiral Cine EKG-styrd 20

21 Axial Axiell scanning, konventionell teknik, step and shoot Ett snitt alt. en bländaröppning scannas, bordet flyttas, upprepas till hela scanområdet är täckt. Används hos oss till, hjärtundersökningar, HRCT samt ev si-leder och hjärna för att kunna vinkla gantryt. Bordet kan förflyttas så att man får ett mellanrum utan strålning (HRCT) En scanner med bred detektor kan inte använda spiralteknik vid gantryvinkling, då kan man använda axiell teknik 21

22 Helical/Spiral Röntgenrör och detektor snurrar kontinuerligt, inget område blir utan strålar om pitch <1.5 (ett röntgenrör) Är möjligt tack vare släpringsteknik istället för kabel Alla MDDT kan använda både spiral och axial scanning 22

23 Cine Kontinuerlig scanning över ett område Vid behov av dynamisk scanning Perfusion Kärlmissbildning Kan innebära hög hudstråldos 23

24 Rotationstid Längre rotationstid Hinna samla in mer information per rotation Öka stråldosen Kortare rotationstid Undvika andnings/rörelseartefakter Hinna med flera kontrastmedelsfaser Fin/grov fokus är beroende på ma, man kan behöva anpassa rotationstiden för att inte få för hög ma och därmed grovfokus 24

25 Voxel - Isotropisk upplösning voxel (volymselement) = 3D pixel (bildelement) = 2D x/y-plan = axial y/z-plan = sagital x/z-plan = coronar Voxel = pixel x snittjocklek

26 Pixel och voxel Pixelvärdet är medel ct-talet för all vävnad som finns i voxeln För att avbilda ett objekt som är litet är det viktigt att använda tunna snitt. Tack Birgitta Hansson DS

27 Snittjocklek 10 mm 0.6 mm 27

28 Snittjocklek MSCT: 5 mm och 1.25 mm från samma undersökning 28

29 Upplösning i bild vad är det? Spatiell upplösning För att se fina strukturer Temporal upplösning För att avbilda rörliga organ När behov finns för snabb scanning Lågkontrast upplösning För att se skillnad på vävnad med likartad attenuering

30 När vill vi ha vad? Spatiell Temporal Lågkontrast Lunga Hjärta Hjärna Skelett Barn Lever Inneröra Lungor Barn Kärl Kärl Mediastinum Hjärta Trauma

31 Hur får vi detta? Spatiell Temporal Lågkontrast Små isotropa voxlar Många projektioner Högupplöst matematiskt filter Tunna snitt Flying focus Fin focus Snabb rotationstid Två röntgenrör Bred detektor Hög pitch Hög stråldos Brusreducerande matematiskt filter ev. sänkt kv

32 Lågt brus Högt brus Hög kontrast Låg kontrast Brusets inverkan på lågkontrastobjekts synbarhet Hög kontrast Låg kontrast Effekten blir mer märkbar om objektet är litet

33 Brus i bilden Ändrar vi ma (mas) förändrar vi bruset i bilden Ändrar vi kv förändrar vi både kontrasten och bruset i bilden För att visualisera en patologisk förändring måste kontrasten vara tillräckligt hög så att inte förändringen förloras i bildbruset

34 Mjukt/Soft För vävnader med likartad täthet brusreducerande Standard Rutinundersökningar; buk, mjukdelar i thorax Kantförstärkt Undersökningar med stora skillnader i täthet; lungor Högupplösande Skelettundersökningar Undersökningar där man vill titta på submm detaljer Filter, algoritm 34

35 Lungalgoritm-kantförstärkt Standardalgoritm-mjuk

36 Stråldoser; effektiva doser Bakgrundstrålning 1 msv/år Konventionell rtg-us msv/us Datortomografi us 1-20 msv/us

37 Stråldos i DT Absorberad dos mäts med CTDIvol (mgy) Estimerad strålrisk mäts med DLP (Dos Längd Produkt mgy.cm) DLP = CTDIvol x scanlängd

38 Vad bidrar till stråldosen kv ma Rotationstid Pitch 38

39 Fakta om rörspänning - kv Rutinmässigt 120 kv Ökar rörspänningen ökar energin till fotonerna och därmed penetrationsförmågan Ökar rörspänningen ökar strålintensiteten till detektorerna Ökar rörspänningen (vid samma mas) minskar bruset och kontrasten i bilden SSI rapport 2004:12

40 Vad säger farbror Kalender? Med Phys 2009 Mar;36(3): Application- and patient size-dependent optimization of x-ray spectra for CT. Kalender WA, et al Vid mjukvävnad är 120 kv ett adekvat val kv bör varieras mer än vad som görs idag För skelett- och kontrastmedelsundersökningar kan det vara en vinst med < 80 kv

41 kv - Rörspänning Lägre kv ger: Sämre objektpenetration Ökad risk för beam-hardening artefakter Ökat bildbrus Lägre stråldos Bättre vävnadsdifferentiering i mjukvävnad

42 kv 80, 100, 120 eller 140 kv Vid kontrastmedels-förstärkta undersökningar av hals och thorax och vid mycket smala patienter eller barn kan man sänka kv. Vid kraftigt överviktiga patienter där skulderregion, buk eller bäcken undersöks kan man öka kv 42

43 80 kv 100 kv 515 HU 408 HU 120 kv 140 kv 341 HU 297 HU

44 Vad ska vi använda detta till? Sänka stråldosen? Sänka kontrastmedelsdosen

45 Kontrastförstärkning Linjär relation mellan mängd jod och attenuering 1 mg I i 1 ml blod ökar attenueringen med ungefär 25 HU vid 120 kv 1 mg I i 1 ml blod ökar attenueringen med ungefär 40 HU vid 80 kv Ändrar man kv från 120 till 80 ändras attenueringen med en faktor 1,6.

46 Kontrast i bild Ökar vi kv från 80 till 140 minskar kontrasten i bild (i relation till vatten) med; Ca 10 % för muskel Ca 20 % för fett Ca 50 % för jod

47 Vad betyder kv-värdet? Sänker vi kv från 120 till 80 så kan vi halvera kontrastmedelsdosen?! DT-Thorax som får 320 mg I/kg kroppsvikt kan utföras med 160 mg I/kg kroppsvikt Innebär att doshastigheten förändras från --mg I/kg/sek blir -- mg I/kg/sek

48 120 kv, 135 ma Kontrastmedel Cylinder 1 = 1:1 Cylinder 2 = 1:2 Cylinder 3 = 1:4 66 HU 148 HU 31 HU

49 80 kv, 353 ma Kontrastmedel Cylinder 1 = 1:1 Cylinder 2 = 1:2 Cylinder 3 = 1:4 121 HU 256 HU 60 HU

50 Jämförande kv 80 kv Kontrastmedel Cylinder 1 = 1:1 Cylinder 2 = 1:2 120 kv 121 HU 148 HU

51 kv Öka kontrasten i bilden. Minska kontrastmängden Öka/minska stråldosen. Genom att öka från 120 kv till 140 kv ökar man CTDI med en faktor 1.4. Genom att sänka från 120 kv till 80 kv minskar man CTDI med en faktor

52 80 kv 305 ma 3.6 sd 100 kv 170 ma 3.3 sd 120 kv 105 ma 4.0 sd 140 kv 75 ma 3.8 sd 52

53 HU så hemskt! SD 15 SD 5

54 ma - Rörström Rörströmmen är ett mått på hur stor elektronmängd som befinner sig mellan anod och katod under exponering Mängden av röntgenstrålar som produceras i röntgenröret är direkt proportionell med rörströmmen (ma) samt exponeringstiden (s) Rörström (ma) x Rotationstid (s) = mas

55 ma - Rörström Hög mas ger: Minskat brus Förbättrad lågkontrastupplösning Större absorberad dos till patienten För att reducera bruset i bilden till hälften så måste mängden fotoner ökas med en faktor 4

56 Innebär MDCT högre dos? Tunnare snitt ger mer brus i bilden för likvärdig stråldos. Viktigt att ställa in dosen efter den snittjocklek som ska granskas. Använd de dosbegränsande tekniker som finns i maskinen. 56

57 Rätt stråldos Adekvat dos beroende på vad som ska undersökas; Utnyttja dosautomatik Positionera patienten korrekt 57

58 ma, mas, effektiv mas ALARA Lika viktigt som att titta på mas-värdet är det att titta på CTDI och DLP värden. Vid kraftigt överviktiga patienter som behöver ha en undersökning SPARA INTE PÅ STRÅLARNA Våga ha brus i bilden. 58

59 Bildrekonstruktion kräver; En extra rotation före och efter varje scan. Innebär högre dos vid; Bredare detektorer i z- led. Större pitch Kortare scanområde MDDT- stråldos

60 Dosbesparande åtgärder Tack till Siemens 60

61 Iterativ rekonstruktion Filtrerad bakåtprojektion inte helt adekvat beräkning med dagens breda detektorer Flera återupprepande (iterativa) rekonstruktioner återger strukturer mer exakt Modellbaserad iterativ rekonstruktion MBIR - utgår ifrån bildgivande datortomograf vad gäller, brus, fokusstorlek, storlek på detektorelement och pixel Dator-kapacitets krävande. 61

62 Iterativ rekonstruktion på rådata Utgår ifrån utseendet på en konventionell back-projektion bild. Rådata +/- Rekonstruktion Bildresultat Återprojektion

63 En mix av två tekniker Bildbruset ser annorlunda ut vid bilder rekonstruerade med iterativ teknik än med traditionell FBP. Filter back projection och iterativ teknik mixas för att få bilder man känner igen. 60% ASIR 60% ASIR FBP 40% 60% ASIR Tack till Willy van Pinxteren och GE

64 FBP 20 % 100 %

65 FBP 30 % 100 %

66 Lungalgoritm 0.6 mm ASIR 30% Lungfilter 0.6 mm VEO

67 Lungalgoritm 0.6 mm ASIR 30% Lungfilter 0.6 mm VEO

68 FBP 50% ASIR MBIR 68

69 Thorax lågdos 0.2 msv

70

71 Dubbel Energi Funktionell information utöver den morfologiska Framhäver ämnen med höga atomnummer, såsom kalcium, jod och järn. Attenuering och HU-värde bygger på vilken kv som valts. Karakteriserar vävnad och material utifrån den kemiska sammansättningen. 71

72 Dual-energy Dubbel-energi Scanna två gånger med olika energinivåer Två röntgenrör Sandwichdetektor, där olika lager tar emot olika energinivåer Ny rör- och detektorteknik där man supersnabbt ställer om mellan två energinivåer (var 0,3-0,5 ms beroende på rotationstid) 72

73 Dubbel-energi 33 cm 50 cm 73

74 Dubbelenergi lungemboli Tack till Siemens

75 DE kontrastförstärkt bild DE-bild som visar vatten = virtuell borttagen kontrast DE-bild som visar kontrast 75

76 Slut och tack för visat intresse