Dubbel-energi-DT, Dual-energy CT, DECT Nils Dahlström Univ.lektor med. radiologi (IMH), CMIV, Linköpings Universitet Röntgenkliniken US 1 2015-12-11 DECT 2 1
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. 2015-12-11 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: 2015-12-11 DECT 4 2
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 2015-12-11 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. 2015-12-11 DECT 6 3
DECT målsäsning Spektral separa`on Snabb/sam`dig insamling vid låg/hög kv Dosmodulering DECT med samma eller lägre dos jfrt 120kV enkel-energi. 2015-12-11 DECT 7 Spektral separa`on DECT målsäsning 2015-12-11 DECT 8 4
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 2015-12-11 DECT 9 Dual Source CT Siemens 2015-12-11 DECT 10 5
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. 2015-12-11 DECT 11 Fast kv-switching CT GE 2015-12-11 DECT 12 6
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 2015-12-11 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 2015-12-11 DECT 14 7
Spektral separa`on begränsad Dual Layer CT Philips 2015-12-11 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 2015 2015-12-11 DECT 16 8
Photon Coun`ng CT (Prototyper) Schmidt 2015 2015-12-11 DECT 17 DECT Material decomposi=on 2015-12-11 DECT 18 9
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. 2015-12-11 DECT 19 Material decomposi`on 2 material; njursten, jod/kalk, jod/ben 80kV Högt Z Hydroxyapa`t Lågt Z urinsyra 140kV 2015-12-11 DECT 20 10
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? 2015-12-11 DECT 21 Njursten VNC vs NC 2015-12-11 DECT 22 11
Njursten VNC räs fel 2015-12-11 DECT 23 Artefakt FOV-kanten, DualSource 2015-12-11 DECT 24 12
Artefakt Cross-scaSer och ont om fotoner ringartefakter 2015-12-11 DECT 25 DECT buk Silva et al Radiographics 2011 2015-12-11 DECT 26 13
Aortastentgraf Endoläckage vs kalk 2015-12-11 DECT 27 Aortastentgraf Endoläckage vs kalk 2015-12-11 DECT 28 14
Aortastentgraf Endoläckage vs kalk 2015-12-11 DECT 29 Aortastentgraf Endoläckage vs kalk 2015-12-11 DECT 30 15
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): 930-939. 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): 895-902. Silva, A. C., et al. (2011). "Dual-energy (spectral) CT: applica`ons in abdominal imaging." Radiographics 31(4): 1031-1046; Björn J. Heismann; Bernhard T. Schmidt; Thomas G. Flohr. Spectral Computed Tomography. hsp://spie.org/publica`ons/book/977546 Carlo N. De Cecco, Andrea Laghi, U. Joseph Schoepf, Felix G. Meinel. Dual Energy CT in Oncology. hsp://www.springer.com/us/book/9783319195629 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): 767-776. Kalender WA. Computed Tomography Fundamentals, System Technology, Image Quality, Applica`ons. 2nd edi`on. Erlagen: Publicis Corporate Publishing; 2005 31 16