Información completa sobre TC de doble fuente

El nombre completo en inglés es Dual Source CT (DSCT), que es un dispositivo de TC que recopila simultáneamente imágenes del cuerpo humano a través de dos conjuntos de sistemas de tubos de rayos X y dos conjuntos de sistemas detectores. Introducción básica Nombre chino: TC de doble fuente Nombre extranjero: tomografía computarizada de doble fuente Especialidad: experiencia en tecnología de imágenes médicas, historia del desarrollo de la tecnología CT, experiencia en el desarrollo de DSCT, estructura, principio de funcionamiento, aplicación, dosis de radiación, conclusión y perspectiva, los antecedentes provienen de Ingenieros británicos Desde que Hounsfield desarrolló con éxito el primer aparato de TC en 1972, se han producido una tras otra revoluciones tecnológicas en el campo de la imagen médica. Antes de 2004, el desarrollo de la tecnología de TC se centraba principalmente en los cambios en el movimiento de los tubos y detectores y en la cobertura de los haces de rayos. No fue hasta 2005 que Siemens lanzó la primera TC de doble fuente (tomografía computarizada de doble fuente, DSCT) del mundo. ), lo que hace que solo con un mayor desarrollo de la tecnología de imágenes por TC las imágenes cardiovasculares por TC puedan ser comparables a la angiografía por sustracción digital (DSA) y reducir en gran medida la probabilidad de falsos positivos en las imágenes cardiovasculares por TC convencionales. En 2006, el Peking Union Medical College Hospital de China tomó la iniciativa de introducir la primera TC de doble fuente de China. En la actualidad, además de realizar algunos exámenes de rutina, también se utiliza principalmente para exámenes cardiovasculares, detección de nódulos pulmonares asistida por computadora, examen de la tríada de dolor torácico, imágenes de perfusión corporal y endoscopia de simulación de colon, etc., todos los cuales han logrado buenos resultados. El trabajo de investigación llevado a cabo utiliza principalmente su tecnología única de imágenes de energía dual, incluida la identificación de los componentes y propiedades de los cálculos en el cuerpo, la reconstrucción por tomografía computarizada de tendones y ligamentos y el diagnóstico temprano de embolia pulmonar aguda. Historia del desarrollo de la tecnología CT El desarrollo de la tecnología CT es diferente según la forma del haz de rayos X y el método de escaneo. Se reconoce que ha experimentado los siguientes cinco cambios tecnológicos principales: método de traslación-rotación de haz único; método de rotación de traslación de haz; modo de rotación de haz de ventilador ancho; modo de rotación estacionaria de haz de electrones; La década de 1980 se centró principalmente en la velocidad de escaneo. Durante este período, la aparición de la tecnología de escobillas de carbón y anillos colectores condujo al nacimiento de la TC en espiral, que rápidamente reemplazó a la TC de sección transversal única. Desde la década de 1990 hasta principios del siglo XXI, el desarrollo de la tecnología CT tuvo como objetivo aumentar la cobertura del eje vertical, y aparecieron sucesivamente máquinas CT de 4/16/32/40 cortes. Hasta 2004, Siemens lanzó la primera máquina CT en espiral de 64 cortes del mundo (SOMATOM Sensation 64). Desde entonces, muchos expertos creen que las máquinas de TC han alcanzado su punto máximo, dadas las numerosas limitaciones mecánicas de fabricación. Pero al año siguiente, Siemens lanzó el primer sistema DSCT del mundo (Definición SOMATOM) en la Sociedad Radiológica de América del Norte (RSNA), rompiendo por completo el concepto tradicional de tecnología de TC y desencadenando una nueva revolución en la historia de la TC. Antecedentes del desarrollo de DSCT La TC se ha utilizado ampliamente en exámenes clínicos desde su nacimiento, especialmente después de la aparición de la TC en espiral, se ha utilizado ampliamente en el examen y diagnóstico de varias partes del cuerpo humano. Sin embargo, para órganos en movimiento como los pulmones, el tracto gastrointestinal, la aorta y especialmente el corazón, se debe completar un examen en un tiempo limitado y es necesario asegurarse de que el paciente no tenga movimientos respiratorios durante la exploración. De lo contrario, en casos leves, la imagen aparecerá borrosa y aparecerán artefactos irregulares. En casos graves, no se obtendrá ninguna imagen de diagnóstico y no se completará el examen. Además, la resolución espacial también es un parámetro importante, que también afecta a la precisión del diagnóstico. En vista de las limitaciones técnicas anteriores, Siemens dejó de lado los conceptos técnicos tradicionales e integró dos conjuntos de sistemas de adquisición de datos de imágenes de 64 capas en el bastidor basados ​​en la tecnología madura SOMATOM Sensation 64 y tubos metálicos Straton de cero megapíxeles, haciendo que toda la máquina Después de completar la rotación de 90b, se puede obtener una imagen de alta calidad.

Una rotación del bastidor tarda 0,33 s, pero la adquisición de la imagen solo debe completarse después de una rotación de 90 b, por lo que la resolución temporal alcanza los 83 ms, logrando la adquisición y reconstrucción de datos de un solo sector, superando el problema de los "datos multisectoriales". adquisición". "Las muchas desventajas provocadas por la tecnología de reconstrucción de área han mejorado enormemente la calidad de la imagen y mejorado la precisión del diagnóstico. Este dispositivo es el DSCT que atrae la atención del mundo". Figura 1 Estructura de CT de fuente dual alemana Siemens La estructura básica de la máquina DSCT incluye 2 gabinetes eléctricos principales (1 principal y 1 auxiliar), bastidor, mesa de examen, sistema de enfriamiento de agua, sistema de control de imágenes (sistema de control de imágenes, ICS). y sistema de reconstrucción de imágenes (sistema de reconstrucción de imágenes, IRS) y sistema de posprocesamiento de imágenes, etc. La parte central son principalmente dos conjuntos de sistemas de recopilación de datos que son independientes e interconectados. Consiste principalmente en 2 generadores independientes de alto voltaje A y B, 2 tubos metálicos Straton de cero megapíxeles A y B, 2 juegos de detectores cerámicos de tierras raras de ultra alta velocidad A y B, y 2 juegos de dispositivos de adquisición de datos correspondientes A. y B. . Excepto por los dos conjuntos de detectores, que están limitados por el espacio efectivo disponible en el bastidor y tienen diferentes longitudes laterales, lo que da como resultado diferentes campos de detección efectivos (FOV), los demás componentes similares son exactamente iguales. Hay 2 generadores de alto voltaje, cada uno con una potencia máxima de 80 kW. Cuando dos conjuntos de sistemas de adquisición DSCT funcionan al mismo tiempo, la potencia máxima puede alcanzar los 160 kW, que es mucho mayor que la de una máquina CT normal de 64 cortes. . Hay 2 tubos de rayos X. El tubo A y el tubo B son tubos metálicos Straton de cero megapíxeles con tecnología patentada por Siemens. El voltaje máximo es de 140 kV, la potencia máxima es de 80 kW y la corriente máxima es de 666 mA. Componentes de tubos de rayos X y sistemas electrónicos de deflexión y unidades de refrigeración. La sección del rotor es accionada directamente por el motor y es en gran medida simétrica en rotación. El cátodo tiene un sistema de emisión independiente y un sistema electrónico de desviación opcionales, implementando tecnología de enfoque volador en la dirección del eje Z, con índices de enfoque de 0, 6 * 0, 6 y 0, 8 * 0, 9. El sistema de enfriamiento es un componente mecánico separado, distinto del conjunto del tubo de rayos X, conectado mediante un tubo flexible. La superficie objetivo del ánodo está en contacto directo con el aceite en circulación, logrando así un enfriamiento directo del ánodo. La capacidad calorífica del ánodo es tan alta como 6, 5 MHU/min (4, 8 MJ/min), que se puede llamar ". megatubo cero". Los usuarios ya no tienen que preocuparse por la capacidad calorífica del tubo durante el uso. Puede lograr un escaneo continuo a gran escala y de alta potencia e incluso completar un escaneo de todo el cuerpo del paciente de una sola vez, garantizando al mismo tiempo una resolución espacial. 2 juegos de detectores cerámicos de tierras raras de ultra alta velocidad, cada juego consta de 40 filas de detectores, con 32 filas de detectores en el medio con un ancho colimado de 0,6 mm y 4 filas de detectores con un ancho colimado de 1,2 mm en ambos lados. Uno de los grupos de detectores principales tiene un arco de aproximadamente 60b y corresponde al tubo A, y el otro grupo de detectores auxiliares tiene un arco de aproximadamente 32b y corresponde al tubo B. Debido al espacio limitado dentro del bastidor, los dos conjuntos de detectores tienen diferentes longitudes laterales, por lo que los campos de cobertura de escaneo son diferentes. DSCT tiene una gran apertura de pórtico de 78 cm y un rango de escaneo de 200 cm, lo que amplía el alcance de la aplicación clínica. Al igual que el CT de hélice múltiple, la parte móvil del marco también utiliza tecnología de escobillas de carbón y anillos colectores de bajo voltaje, pero lo que se diferencia de ellos es que la parte giratoria utiliza tecnología de accionamiento directo electromagnético. Principio de funcionamiento: se instalan dos conjuntos de dispositivos generadores de rayos X y dos conjuntos de sistemas detectores en el mismo plano en un ángulo determinado para un escaneo sincrónico. Dos conjuntos de tubos de rayos X pueden emitir rayos del mismo voltaje o rayos de diferentes voltajes, logrando así la integración o separación de datos. Dos conjuntos de datos diferentes tienen diferente poder de resolución para el mismo órgano y tejido. A través de dos conjuntos de datos con diferentes energías, se pueden separar estructuras de tejido que no se pueden separar ni mostrar mediante TC ordinaria. Esa es la imagen de energía. Si se escanean dos conjuntos de datos con el mismo valor de voltaje y corriente, los dos conjuntos de datos se pueden integrar para obtener rápidamente la estructura del tejido de la misma parte, superando el límite de velocidad de la TC ordinaria. DSCT tiene dos modos de trabajo, a saber, el modo de fuente única y el modo de fuente dual, los cuales se pueden configurar a través de la consola. En el modo de fuente única, el sistema principal de adquisición y reconstrucción de datos A está funcionando y el sistema de adquisición y reconstrucción de datos B está cerrado.

En este momento, no es diferente de una máquina CT ordinaria de 64 cortes, es decir, los rayos X son emitidos por el tubo A, son atenuados por el sujeto y recibidos por el detector A, y luego se someten al correspondiente procesamiento y reconstrucción de imágenes para generar Imágenes de TC de las partes correspondientes. En un escaneo (es decir, un ciclo de adquisición), el grupo de tubo y detector debe girar al menos 180 b para obtener suficientes datos y reconstruir una imagen, y se pueden obtener hasta 64 capas de imágenes. El modo de fuente única se utiliza a menudo para posicionar imágenes y algunas exploraciones simples y mejoradas convencionales de la cabeza, el cuello, el pecho, el abdomen y las extremidades. En el modo de fuente dual, dos conjuntos de sistemas de adquisición y reconstrucción de datos funcionan al mismo tiempo. Se combinan dos conjuntos de tubos y detectores para emitir y recibir rayos de forma independiente y completar el procesamiento de imágenes de forma independiente. los dos conjuntos de sistemas de adquisición pueden reconstruir dos conjuntos de imágenes independientes o un conjunto de imágenes fusionadas. El ciclo de adquisición del primero es el mismo que el del modo de fuente única, es decir, el conjunto de tubo y detector debe rotarse. al menos 180b se utiliza principalmente para separar e identificar componentes de tejido y colágeno en este último, el grupo de tubo y detector solo necesita girar 90b en un ciclo de adquisición, y los dos conjuntos de datos obtenidos por los dos. Los conjuntos de sistemas de adquisición de datos se pueden realizar como una sola fuente después de las correspondientes operaciones y combinaciones matemáticas. Tiene el efecto de girar 180b, pero la resolución de tiempo se duplica. Se utiliza principalmente para exámenes como el corazón que requieren una resolución de tiempo extremadamente alta. Aplicación: La TC espiral tradicional solo tiene un generador de rayos X y un sistema detector, por lo que no podrá escanear objetos en movimiento a alta velocidad (como las arterias coronarias). Normalmente, los ingenieros mejoran la capacidad del CT para capturar objetos en movimiento acelerando la velocidad de rotación del CT. Sin embargo, limitado por el nivel industrial y la enorme fuerza centrífuga generada cuando el CT gira, el CT más rápido en la actualidad solo puede girar una vez en 0,27. segundos. Sistema de TC de fuente dual Figura 2 La imagen de TC de fuente dual utiliza 2 fuentes de rayos y 2 sistemas detectores al mismo tiempo y puede recopilar imágenes del corazón y las arterias coronarias sincronizadas con el electrocardiograma con una resolución temporal de 83 ms. El sistema es capaz de obtener imágenes del corazón de pacientes con frecuencia cardíaca elevada, frecuencia cardíaca irregular e incluso arritmias sin necesidad de controlar la frecuencia cardíaca. Al mismo tiempo, las dos fuentes de rayos pueden emitir rayos X de diferentes energías. El uso de tecnología de exposición a energía dual mejora significativamente la resolución tisular de la TC. DSCT no es muy diferente de las máquinas CT ordinarias en términos de estructura, pero tiene ventajas incomparables en ciertos aspectos del análisis de aplicaciones clínicas. Imágenes cardíacas La mayor ventaja de la DSCT está en las imágenes cardíacas. Las imágenes de energía dual son imágenes bajo dos energías diferentes. La base es que los tejidos con diferentes componentes exhiben diferentes valores de TC bajo diferentes irradiaciones de energía de rayos X. A través de la tecnología de reconstrucción y fusión de imágenes, se pueden obtener imágenes de TC que pueden reflejar la composición química del tejido, es decir, imágenes características del tejido. . Exploración ordinaria Para el examen ordinario, DSCT solo utiliza el sistema de adquisición de datos A y el sistema de adquisición de datos B está cerrado. En este momento, es equivalente a una máquina CT ordinaria de 64 cortes. Dosis de radiación El problema de la radiación de la TC ya ha recibido amplia atención. Aunque los equipos de TC existentes generalmente controlan la dosis de radiación dentro de un rango de dosis seguro, todavía esperamos que la dosis de radiación durante el examen de TC pueda ser lo más baja posible. Aunque el sistema de TC de doble fuente utiliza dos conjuntos de sistemas de tubos de rayos X y dos conjuntos de detectores, su dosis de radiación en la exploración cardíaca es sólo el 50% de la de la TC convencional. Debido a su alta resolución temporal, puede completar la adquisición de imágenes cardíacas durante un solo latido, lo que hace que los métodos de escaneo de dosis altas que utilizan reconstrucción multisectorial sean cosa del pasado. Además, la TC de doble fuente utiliza un control de dosis adaptativo basado en un electrocardiograma para minimizar la dosis de radiación durante la fase de movimiento cardíaco rápido. El uso combinado de estas tecnologías duplica la velocidad y la eficiencia de adquisición de imágenes. Incluso en comparación con el escáner de energía única con el mayor efecto energético, la dosis de radiación de la TC de doble fuente en condiciones normales de frecuencia cardíaca se reducirá en al menos un 50 %. Conclusión y perspectivas DSCT es un equipo completamente nuevo basado en la avanzada tecnología CT de 64 cortes de Siemens. Ha logrado mayores avances en velocidad de escaneo, resolución temporal y resolución espacial. Su rendimiento general superior se basa principalmente en el tubo metálico Straton de cero megapíxeles. tecnología de accionamiento electromagnético directo, tecnología de escaneo silencioso, tecnología especial de corrección y reconstrucción de rayos dispersos, tecnología especial de control de dosis de radiación, especialmente la aplicación de tecnología de control de dosis de activación adaptativa de ECG.

Tiene ventajas incomparables en imágenes de arterias coronarias en comparación con las máquinas de TC ordinarias, y también tiene ventajas únicas en imágenes de energía dual. Sin embargo, debido a muchos problemas que deben resolverse con urgencia, su valor clínico real aún necesita mucha verificación clínica. . Pero en términos generales, DSCT es una nueva revolución en la tecnología de TC, que crea una nueva era en la historia de la TC.