PRESENTACION CONGRESO DE RADIOLOGIA 2015 CHILE

1. Avances Counting
Photon CT
TM. Msc. Phd© Cristian Cabrera G.

2. Que es lo que se busca
mejorar?
Resolución
espacial
(0,1 mm)
Resolución
temporal
(10 mseg)
Resolución
bajo
contraste
Cobertura y
tiempo de
exploración.
Potencia de
rayos X
Eficiencia
detector
Artefactos

3. Avances Tecnologicos
Asociados
Conteo
Fotonico(Espectral)
en TC
Contraste de Fase
en TC
Geometria Inversa
en TC
Iteración

4. Conteo Fotonico
Espectral
• Prototipo Experimental,
desarrollado por Philips.
• Opera hasta 130 keV
• Fila única de detectores
• 100 micrómetros de
resolución

5. Detector Conteo Fotonico

6. Detectores Contadores de
Fotones
Discriminación de Energía.
Tecnología Emergente.
Potencial beneficios clínicos
en TC.
Problemática??

7. Discriminación de Energía
Solo miden la intensidad
del haz de rayos X.
Detectores
integradores
de energía
Dual Energy
TC
TC
Convencional
Conteo simultaneo de fotones
en múltiples energías.
Mejor
identificación
de tejidos
Reducción
de dosis y
ruido.
Detectores
Contadores
de Fotones.

8. Detector Convencional en TC
Rayos
X
Luz Carga
Centelleo
Fotones de luz
Fotodiodo
Par electron -hole

9. Detector TC Espectral
Rayos X Carga
Semiconductor Par electron-hole

10. Concepto de Contador
de Fotones Único
Integrador
Ei= pequeña contribución
de fotones X de baja
energía
Contador
1= fotones X de baja energía tienen
la misma contribución que los de alta energía

11. Efectos de Respuesta
Espectral (SRE)

12. Efectos SRE
Borramiento de
estructuras finas
Habilidad para
resolver espectros
tales como
atenuadores de capa
K.
Distorsión por sobre
posición de pulsos
producto de múltiples
interacciones de cada
fotón incidente.(PPE)

13. Efectos del choque
múltiple de pulsos(PPE)
Perdida en
conteo
Falta
medición de
energía
Como
recuperamos
esta
información?

14. Recuperación Información
• Simulación
de Monte
Carlo
• Basado en
Mediciones
• Basado en
Modelos

15. La tecnología Dual Energy
en TC, nos permite
discriminar:
• a. Componentes en forma independiente de placa
fibrolipidica en placa coronaria ateromatosa.
• b. Contenido de oxalato de calcio o acido úrico en
litisias ureterales.
• c. Contenido glandular y extraglandular mamario.
• d. Todas las anteriores

16. La tecnología Dual Energy
en TC, nos permite
discriminar:
• a. Componentes en forma independiente de placa
fibrolipidica en placa coronaria ateromatosa.
• b. Contenido de oxalato de calcio o acido úrico en
litisias ureterales.
• c. Contenido glandular y extraglandular mamario.
• d. Todas las anteriores

17. Objetivos de TC Espectral
• Simplificación Intrínseca;
-Actualización de tecnología de detectores.
• Mejoras en resolución y eficiencia de dosis.
- Pixeles mas pequeños con mínima perdida en “espacio muerto”.
• Eliminar ruido electrónico
- Conteo digital de fotones individuales de rayos X.
• Punto de partida para caracterización de tejidos
- Separación energética máxima
- Colección simultanea de datos

18. Detectores Conteo Fotonico
Dual Energy
• Alta Resolución
• Incapacidad de
discriminar una
clasificación de
múltiples
tejidos blandos
CdTe o CdZnTe
• Alta resolución
de energía
• Discriminan
múltiples
bandas de
energía en una
sola adquisición

19. Detectores CdTe
N fotones de rayos X
Incidentes en detector
N señales electricas
1:1. No hay dispersión de la
señal
Lectura por ASIC

20. Circuito Integrado de
Aplicaciones Especificas
(ASIC)
• 128 canales paralelos
• Diseñado para conteo de fotones ultrarapidos.
• Permite el conteo de 6 millones de cuentas por
seg./mm2.

21. Principios Control espectral
de Fotones en TC

22. Parametros Detector
Imágenes
Photon Counting CT
TC
Tamaño Pixel 1*1mm
Geometria multicorte 2D (1000+32)
Tasa de Flujo (cps/mm ) 100 - 10000
Conteo/vistas ( 1 mseg) 1000 - 100000000
Numero de compartimientos 2

23. Camino a alto flujo
de conteo de fotones
• La tasa de conteo actual en los detectores
actuales es mayor a 100 Mcps/mm2.
• Futuros sistemas tendran el doble de
requerimientos.

24. Desarrollo Conteo de
Fotones
• Pixeles mas pequeños
1 mm.
• Conteo de fotones mas rapido
20 mseg.
• Sistema hibrido de Conteo/Integrador
• Conteo de fotones por capas

25. Caracterización Múltiples
energías

26. Caracterización Múltiples
energías
A. M. Alessio and L. MacDonald: Quantitative characterization from multi-energy CT

27. Electrónica conteo de pulsos
Procesamiento
limpieza digital
de la señal
Rendimiento
optimo de la
imagen
Desafios
Detectores TC

28. Multiconteo de Fotones

29. Dual Detector

30. Tecnología Espectral

31. Beneficios Multiples Energias

32. Beneficios
• Sensibilidad Espectral
• Contraste entre el agua y diferentes materiales
puede ser optimizado, ajustando los valores de
los compartimientos de alta y baja energía.

33. Beneficios
• Ruido Electrónico “No clásico”
- Alto potencial de mejora de calidad de imagen y
reducción de dosis, en pacientes obesos y con
técnicas de ultra baja dosis.

34. Beneficios
Sensibilidad Espectral
TC Multienergia (2 o
mas compartimientos
de energia)

35. Beneficios
• Alta especificidad en separación de elementos de
un elemento particular de la capa K.

36. Diferencias Dual Source/
Conteo Fotones

37. Proceso Conteo Fotones

38. Identificación Células Tejido
quístico y maligno en pieza renal

39. Evaluación Tejido Mamario
Post Mortem

40. Desafíos
• Sensor de respuesta para flujos mas elevados de
fotones es complejo.
• Esto puede generar variación en tasa de conteo,
señal a la deriva, y artefactos en anillo y en
banda.

41. Desafíos

42. Desafios
• Duración de Pulso muy baja(7 a 8 nseg en CdTe)
también es problemática. Esto puede generar;
- Perdida de Resolución Espectral
- Conteo no lineal de los datos (parálisis de
detector)

43. Prototipo Pre clinico de CT
Scanner Hibrido
• Gantry Dual Source
- A: detector convencional
- B: Prototipo de conteo
• Distancia foco detector 1,1 m
• Diámetro 78 cms
• Tiempo rotación gantry: 1 seg/rot
• Peak flujo de fotones; 250 millones/seg*area
- 80 kvp a 555 mA
- 100 kvp a 250 mA
- 120 kvp a 150 mA
- 140 kvp a 100 mA

44. Prototipo Pre clinico de CT
Scanner Hibrido
• Medición de medio
contraste Iodado
• Relación señal-ruido
optimizada en
umbrales de 25 a 55
kev.
• Potencial de
reducción de dosis de
hasta 32% en
exploraciones con
medio de contraste.

45. Que tipo de Tecnología TC genera
un análisis Espectral correcto?
• a. Dual Source
• b. Intercambiador de kVp
• c. Dual Detector
• d. Conteo Fotones

46. Que tipo de Tecnología TC genera
un análisis Espectral correcto?
• a. Dual Source
• b. Intercambiador de kVp
• c. Dual Detector
• d. Conteo Fotones

47. Conclusión
• El desarrollo general de las nuevas tecnologías
en TC , apuntan a la disminución de dosis.
• El conteo de Fotones proporciona beneficios en el
mejoramiento del realce de contraste( menos
dosis para la misma relación señal-ruido).
• Descomposición de N materiales dado por N
energías medidas.
• Mejora en la exactitud diagnostica.