飛家「黑科技」---雙層探測器光譜CT工作原理解析

2021-02-15 飛家CT應用
前言 

1972年CT問世至今，無論探測器加寬，還是CT轉速加快， CT的升級換代一直側重於圖像質量的優化以及檢查成功率的提升。

但常規CT在物質鑑別和精確定量方面受到限制，因為常規CT圖像是基於CT值進行定量分析，而CT值與物質組成並不直接相關，這就造成了臨床診療過程中，常規CT往往要協同其他多種影像設備才能達成精準診斷的目標。

在高端CT雲集的今天，當傳統CT在轉速，探測器寬度，圖像質量等指標都已發展到極限之時，CT未來發展方向在哪裡？

早在1973年，CT的發明人Hounsfield先生就提出可以利用不同能量範圍內的數據來判斷物質組成(1)。

CT實現物質鑑別的基本原理：不同能級X線穿過物質後所得X線衰減係數不同，且具有一定規律，根據不同能級X線的衰減係數，能夠計算得出相應物質。

02光譜CT突破能量成像瓶頸，引領未來CT發展方向

飛利浦耗資十億歐元、花費十年時間創新性地打造了全球首臺光譜CT。

一款全面實現光譜成像的CT產品：光譜CT是一款基於探測器的能量CT成像設備，由於其獨特的工作原理，無需預判，可在常規成像的同時實現光譜成像，不需要任何額外步驟和額外輻射劑量；同時帶來高質量多參數光譜圖像，在物質鑑別和定量定性方面帶來突破性的臨床應用，也將CT能量檢查從探索階段推至真正的臨床應用。

光譜CT基於探測器實現能量分離的原理

光譜CT並不改變球管輸出，搭載的Nano Panel Prism探測器採用獨有雙層結構設計，搭配雙重感光材料，分別接收高低能量X射線光子，從而實現球管輸出的連續混合能級X線中高低能量的區分。

在滿足「同時」「同源」「同向」能量成像的三大核心技術要求之上，進一步實現常規圖像與能量圖像的「同步」生成，達到「四同」能量成像的業界新高度。

核心組件：


· 多參數診斷，一次掃描，5倍信息量

光譜CT可以同時獲取光譜圖像和常規圖像。光譜圖像通常包括虛擬單能級（MonoE），虛擬平掃（VNC），碘濃度（Iodine density），以及有效原子序數（Z Effective）圖像等12大類，可用於各種不同的臨床應用，以提高圖像質量及進行病灶成分鑑別與量化。

· 簡便成像流程、低輻射劑量光譜檢查

1、低輻射劑量：光譜CT在探測器層面對能量進行分離解析，與掃描過程無關，可以使用常規的降低輻射劑量技術。2、光譜CT高效的工作方式，單次掃描即可進行前瞻性和回顧性光譜分析，無需任何特殊模式。3、光譜CT一次掃描生成一個SBI（ Spectral Base Images）基數據包，在CT主機、工作站，PACS上都可以一鍵式獲得光譜結果圖像。

· 「三同數據」提高光譜分析準確性及利於運動組織成像

「三同」光譜數據在相同時間、相同空間被光譜探測器準確接收，減少像素移位和光譜混雜，可實現投影空間內數據重建，從而提高能量分析準確性，有效降低光子噪聲及射線束硬化偽影，提高圖像質量；同時利於運動組織成像，如心血管成像。1.Hounsfield GN. Computerized transverse axial scanning (tomography): Part I. Description of system. 1973. Br J Radiol. 1995;68(815):H166-72.2.Alvarez RE, Macovski A. Energy-selective reconstructions in X-ray computerized tomography. Phys Med Biol. 1976;21(5):733-44.

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