Dubbel-energi-DT, Dual-energy CT, DECT

Transkript

1 Dubbel-energi-DT, Dual-energy CT, DECT Nils Dahlström Univ.lektor med. radiologi (IMH), CMIV, Linköpings Universitet Röntgenkliniken US DECT 2 1

2 DECT Fotoelektrisk effekt, k-kant Högt atomnummer. (Ca, I) Medelenergier närmare k-kanten vid låga kv. Fotoelektrisk effekt dominerar. HU högre än när hög kv används. Lågt atomnummer (O, H, C, N). k-kanten ligger mkt lågt (<1keV). Ingen stor skillnad i asenuering mellan låg och hög kv DECT 3 DECT ASenuering μ beror ffa på: 1. Grundämnen och deras densitet i det aktuella området. 2. Rtg-spektrum 3. ASenueringen μ vid en specifik rtg-energi E kan delas upp i asenuering pga Comptonspridning resp. asenuering pga fotoelektriska effekten: DECT 4 2

3 DECT Med es (1) spektrum kan två olika områden ha lika stor asenuering μ men olika kemisk sammansäsning/densitet. Jfr kalk vs. Jod. Med två olika spektra kan sammansäsningen urskiljas DECT 5 DECT Olika material olika propor`oner μ Compton (E ) vs μ photoelectric (E ). Varje materials asenuering kan beskrivas som en kombina`on av asenueringarna för två olika basala material med olika Compton/fotoelektriska egenskaper. För desa behövs mätning med två olika spektra DECT 6 3

4 DECT målsäsning Spektral separa`on Snabb/sam`dig insamling vid låg/hög kv Dosmodulering DECT med samma eller lägre dos jfrt 120kV enkel-energi DECT 7 Spektral separa`on DECT målsäsning DECT 8 4

5 Dubbelenergi-DT Tekniker/lösningar Teknik/namn Princip för E-separa3on Leverantör Standard-DT, två scan med olika kv Tid (alla) Dubbelrör-DT (Dual Source) Dubbla strålkällor +filtrering Siemens Snabbt kv-skifande (Fast kv switching) Tid GE Dubbellager-detektor (DualLayer) Sandwichdetektor Philips Split-beam Dubbel filtrering av 1 rör Siemens Långsamt kv-skifande (es delvarv/kv) Tid Toshiba DECT 9 Dual Source CT Siemens DECT 10 5

6 Dual Source CT Siemens Plus: Samma dos möjlig vid båda kv full dosautoma`k fungerar Dosekvivalent med 120kV Snabb - högsta `dsupplösningen Bra spektral separa`on, filtrering av strålknippet fungerar Minus: Rådatarekonstruk`on komplicerad Mindre detektorn ger begränsat FOV Cross-scaSer vid mkt stora pat DECT 11 Fast kv-switching CT GE DECT 12 6

7 Plus: Spektral separa`on OK Fullt FOV * Inget cross-scaser Rådatarekonstruk`on Fast kv-switching CT GE Minus: Ingen anatomisk dosmodulering Längre rota`ons`d eller färre projek`oner Svårt uppnå ekvivalent dos jfrt 120kV SECT Ingen op`mering via filtrering av strålknippet DECT 13 Detektor med två lager. Inre: låga energier, ysre: höga energier. Saluförs som Spectral CT men bara två energinivåer. Dual Layer CT Plus: fullt FOV, inget cross-scaser, rådatarekonstruk`on, sam`dig DEinsamling Minus: Komplex teknik, kliniskt mkt lite prövad, spektral separering begränsad spektra överlappar varandra helt. Philips DECT 14 7

8 Spektral separa`on begränsad Dual Layer CT Philips DECT 15 Split-Beam CT Siemens Plus: Nästan sam`dig DE-insamling, snabb rota`on och fullt FOV, dosmodulering (ma), dosneutral (som SECT 120kV) Minus: Mindre spektral separa`on, endast spiralscan, mer crossscaser i stora pat., kräver mycket röreffekt. Hofmann, Schmidt DECT 16 8

9 Photon Coun`ng CT (Prototyper) Schmidt DECT 17 DECT Material decomposi=on DECT 18 9

10 Applika`oner Exemlpel Njurstenskarakterisering urinsyra vs annat (ofast =calcium) Gikt samma princip som för njursten (urinsyra eller ej) Njurstenssegmentering med virtuell icke-kontrast VNC (jodbidraget räknas bort) Jodkarta + VNC t ex i lever BenborSagning Segmentering av förkalkning vs jod Op`merad/justerbar grad eller typ av blandning av hög kv låg kv Virtuell monokroma`sk CT; emulering av monokroma`sk röntgenstrålkälla DECT 19 Material decomposi`on 2 material; njursten, jod/kalk, jod/ben 80kV Högt Z Hydroxyapa`t Lågt Z urinsyra 140kV DECT 20 10

11 Monoenerge`ska bilder Obs simulering/emulering Kan rekonstrueras på alla typer av DECT-maskiner Ju längre från medel-kv desto grövre bild Men användbart hög bildkontrast från jod (låg mono-kev) och lite artefakter från metall (hög mono-kev) Populär rekonstruk`on, läs as förstå? DECT 21 Njursten VNC vs NC DECT 22 11

12 Njursten VNC räs fel DECT 23 Artefakt FOV-kanten, DualSource DECT 24 12

13 Artefakt Cross-scaSer och ont om fotoner ringartefakter DECT 25 DECT buk Silva et al Radiographics DECT 26 13

14 Aortastentgraf Endoläckage vs kalk DECT 27 Aortastentgraf Endoläckage vs kalk DECT 28 14

15 Aortastentgraf Endoläckage vs kalk DECT 29 Aortastentgraf Endoläckage vs kalk DECT 30 15

16 Förslag på läsning Johnson, T. R. C. (2012). "Dual-Energy CT: General Principles. American Journal of Roentgenology 199(5_supplement): S3-S8. Simons, D., et al. (2014). "Recent developments of dual-energy CT in oncology." European Radiology 24(4): Marin, D., et al. (2014). "Dual-Energy Mul` Detector Row CT with Virtual Monochroma`c Imaging for Improving Pa`ent-to-Pa`ent Uniformity of Aor`c Enhancement during CT Angiography: An in Vitro and in Vivo Study." Radiology 272(3): Silva, A. C., et al. (2011). "Dual-energy (spectral) CT: applica`ons in abdominal imaging." Radiographics 31(4): ; Björn J. Heismann; Bernhard T. Schmidt; Thomas G. Flohr. Spectral Computed Tomography. hsp://spie.org/publica`ons/book/ Carlo N. De Cecco, Andrea Laghi, U. Joseph Schoepf, Felix G. Meinel. Dual Energy CT in Oncology. hsp:// Mileto, A., et al. (2014). "Impact of Dual-Energy Mul` Detector Row CT with Virtual Monochroma`c Imaging on Renal Cyst Pseudoenhancement: In Vitro and in Vivo Study." Radiology 272(3): Kalender WA. Computed Tomography Fundamentals, System Technology, Image Quality, Applica`ons. 2nd edi`on. Erlagen: Publicis Corporate Publishing;