CT低剂量扫描技术

CT低剂量扫描山东省医学影像学研究所马新武Rightdose低剂量需求CT低剂量扫描技术起始于20世纪80年代文献关于降低CT扫描剂量的研究主要CT扫描参数(X线管电压、管电流、曝光时间、扫描野、螺距等)硬件(探测器的宽、材料及滤线器、集成)强大的后处理软件(迭代AIDR、能谱后处理)在CT成像的流程中，尽量减少浪费和损耗，则可以在提高图像质量的基础上降低辐射剂量，这才是正确的降低辐射剂量的措施。考虑低剂量研究方向CT扫描参数(管电压、管电流、曝光时间、螺距等)硬件(探测器、3D滤线器、高集成化)重建算法（FBP、迭代重建)Z轴大范围覆盖的实现方法能谱纯化技术扫描参数根据BMI条件部分高对比颞骨和肺，适当降低管电流管电压CTA：双低心电门控偏中心扫描螺距扫描过程-mAs自动实时调制技术传统成像技术剂量最大可降低68%扫描过程-自动KV选择技术推出于2010年70KV应用于临床低KV技术原理•辐射剂量与管电压的平方呈正比关系[1]，应用70千伏能显著降低辐射剂量•70千伏电压的能量输出更接近碘的特性吸收峰值(33keV)[2]参考文献：【1】KuboT,LinPJetal.RadiationdosereductioninchestCT:areview[J].AJRAmJRoentgenol,2008,190(2):335343.【2】ReductionofcontrastagentdoseatlowKVsettings.Whitepaper.Siemens.能级（keV）衰减（cm-1）33keV病例-主动脉缩窄传统成像技术心率:78～100bpm时间:0.32s长度:144mm70kV,130mAsCTDIvol:0.37mGyDLP:8mGycm0.35mSv70KV，成人，全下肢CTA传统成像技术体重:75公斤时间:25s长度:1227mm造影剂:60ml70kV,348mAsCTDIvol:4.35mGyDLP:541mGycm扫描过程-自动KV+mAs联动技术个性化的智能、自动选择KV+mAs的最佳条件扫描过程-低KV，高mA技术KV11档70，80，90，100，110，120，130，140，150，Sn100，Sn15070/80/90KV，可输出最大1300mA扫描过程遮挡不必要的部位减低剂量方式1.X线效率2.射线调制3.扫描方式4.迭代算法1.X线效率硬件准直器滤线栅探测器集成全新技术高效探测器球面探测器构型3D滤线栅TACH2一体化探测器技术大部分图像噪声来源于散射线理想的滤线栅CT滤线栅X–Y轴弧形Z轴平面传统探测器构型Nano-Panel飞利浦Nano-Panel球面探测器阵列3D滤线栅—屏蔽绝大多数散射线探测器革命信号A-D转换传输过程中噪声高电子噪声高光信号直接转换为数字信号Edge技术，优化得到0.5mmTruesignal技术抑制电子噪声1.X线效率2.射线调制3.扫描方式4.迭代算法2.射线调制减低剂量方式智能滤线器非楔形滤过器，实现射线均匀分布多种滤线方案应对各种人群及检查需求24Detectors无效射线大面积探测器带来大量无效辐射25Detectors无效射线30cm0.5cm0.5cm30cm8cm8cm单排CT：探测器1cm无效射线比例：3%大面积探测器16cm无效射线比例：53%图像区动态准直器扫描区边缘射线覆盖区一次螺旋扫描无效射线区域宽度为探测器宽度SpiralOverscan消除螺旋扫描无效射线精确调控轴扫扫描野Eclipse动态准直器1.X线效率2.射线调制3.扫描方式4.迭代算法3.扫描方式减低剂量方式心脏检查的剂量问题前门控扫描、单周期成像•适宜心率描降低80%剂量•成像条件控制（心率、节律）•成功率需提升心脏-降剂量的技术发展-前门控z-axisFeedTime移床心脏-降剂量的技术发展-前门控z-axisFeedTime移床心脏-降剂量的技术发展-前门控z-axisFeedTime移床心脏-降剂量的技术发展-前门控z-axisFeedTime移床心脏-降剂量的技术发展-前门控z-axisFeedTime移床心脏-降剂量的技术发展-前门控1.2mSv，HR：53-109bpm心律严重不齐1次心跳-前瞻大螺距或16cm宽体自由呼吸，1次心跳，0.09mSv，造影剂25ml重建技术迭代算法1.X线效率2.射线调制3.扫描方式4.迭代算法减低剂量方式4.迭代算法数据采集环节剂量降低技术已经基本成熟，剂量下降空间不大数据重建环节最初的重建算法：IterativeReconstruction迭代重建技术由Housefield提出：从一个假设的初始图像出发，采用迭代的方法，将理论投影值同实测投影值进行比较，在某种最优化准则指导下寻找最优解。主要重建技术分类1.IterativeReconstructionIR迭代重建技术2.FilteredBack-Projection，FBP滤波反投影算法迭代重建原理：FOVX-RAY原始数据3原始数据4X-RAY原始数据2原始数据1原始数据5N×N矩阵图像需要：(N+N）＋N-1组投影如：2×2矩阵需要2＋2＋1＝5个投影上百万次循环运算，迭代往返在传统普通计算机上运算一个2×2矩阵＝2分钟512×512矩阵需要1个星期重建技术1.IterativeReconstructionIR迭代重建技术优势：图像结果准确，所需成像剂量特别低（原始数据与重建图像基本一一对应）缺点：运算量庞大，计算时间长2.FilteredBack-Projection，FBP滤波反投影算法重建技术技术迭代算法滤波反投影原始数据需求量（N代表矩阵大小）3N－18*N128矩阵383个投影1024个投影512矩阵1535个投影4096个投影1024矩阵3071个投影8192个投影成像剂量对比低剂量最起码2.5倍的剂量差。随着图像质量的要求，剂量要求要增大图像质量准确近视，存在噪声放大运算量1幅/两个星期20幅/秒IterativeReconstruction迭代重建技术FilteredBack-Projection滤波反投影算法图像质量清晰图像质量清晰，但噪声不可避免原始数据需求小，成像所需剂量很低原始数据需求大，成像所需剂量高运算量庞大，计算时间很长，基本不能实用重建时间短病例-ADMIRE迭代去除伪影WFBP*ADMIREWFBP*ADMIRE病例-ADMIRE迭代抑制噪声病例-ADMIRE迭代抑制噪声90kV，414mAsDLP195.3mGycm1次扫描，0.6s,完成心脑联合扫描56低剂量儿科应用•图像质量提升•临床应用扩展辐射剂量降低肥胖、支架等复杂成像质量低剂量肿瘤、冠脉血管瘤等筛查低KVCTA大范围联合扫描灌注成像多期联合成像各类复查随访辐射敏感器官防护各类术前术后评估迭代低剂量重建技术—拓宽临床应用能谱纯化技术传统成像技术能谱纯化技术TinFilter前瞻大螺距模式低剂量技术管电流调制技术滤过技术准直技术前门控扫描模式新型探测器技术自动kV技术敏感器官低剂量迭代重建技术宽探测器应用大Pitch加快扫描速度基于X线采集过程的每一环节均有相应的辐射剂量降低措施低kV扫描低剂量技术O-Dose低kV扫描管电流调制技术70kV60kV70kV70kVAutomACareDose4DSureExposureDoseRight80kVClearView+VEOASiR-VASiRiMRiDose4ADMIRESAFIREIRISADIR3DClearViewFIRST图像域迭代统计/混合迭代/部分迭代多模型迭代全模型迭代小结：球管-低KV高mA技术探测器-显示更清晰Z轴覆盖范围-双源（大螺距）和宽体重建算法-全模型迭代Sn能谱纯化技术-高KV、低能量技术