BRUK AV DUAL ENERGY CT VED HUS

Transkript

1 BRUK AV DUAL ENERGY CT VED HUS K I R S T E N N Y G A A R D B O L S TA D M E D I S I N S K F Y S I K E R, H U S NOVEMBERMØTE GARDERMOEN 4. NOVEMBER 2013

2 DUAL ENERGY CT GAMMELT NYTT Bruk av to ulike røntgenspekter for å differensiere og karakterisere materialer i kroppen basert på kjemisk sammensetning Two pictures are taken of the same slice, one at 100kV and the other at 140kV.. areas of high atomic numbers can be enhanced.. tests carried out to date have shown that iodine (Z=53) can be readily differentiated from calcium (Z=20) GN Hounsfield BJR 46, , 1973

3 DUAL ENERGY Ulike materialer har ulik attenuasjon ved ulike fotonenergier Grad av attenuasjon er avhengig av fotonenergi og atomnummer til materialet i strålefeltet Lavt atomnummer liten endring i attenuasjon ved økende energi Hydrogen, karbon, nitrogen og oksygen Middels atomnummer noe endring i attenuasjon ved økende energi Kalsium og magnesium Høyt atomnummer svært stor endring i attenuasjon ved økende energi Jod, barium, xenon Kaza R K et al. Radiographics 2012;32:

4 HVORFOR TO ULIKE ENERGIER? Differensiere mellom ulike materialer Jod har større endring i attenuasjon enn bein Mulig å beregne hva som er bein og hva som er jod Identifisere Differensiere Kvantifisere

5 VALG AV ENERGI 80 og 140 kv mest vanlig pga mest mulig forskjell og minst mulig overlapp mellom røntgenspekteret med dagens standard røntgenrør Lavere energi enn 70 gir liten nytte pga absorpsjon i voksne pasienter Mulig med filtrering for å redusere overlapp Johnson TRC, Dual Energy CT: General Principles, AJR 2012

6 ULIKE MATERIALER HAR ULIK ATTENUASJON I Single Energy CT (SECT) får man ett tall for hver piksel Gjennomsnitts-attenuasjonen i det området Kan bestå av flere materialer (jod + vann) Vanskelig å skille fra hverandre og måle absolutte verdier I Dual Energy CT (DECT) gjør man to separate målinger: 1. Lav energi (80 kv p ) 2. Høy energi (140 kv p ) Man ender med to separate datasett, hvor man har to tall for hver piksel: Gjennomsnitts-attenuasjonen for to forskjellige energier Kan skille stoffer som bein og jod fra hverandre! Helge Pettersen

7 IDENTIFIKASJON AV BEN OG VANN Ben (Ca, Z = 20) Vann (H, O; Z = 1, 8) Rådata Bildedata Yu L et al. AJR2012, 199:S9-S15 Helge Pettersen

8 POSTPROSESSERING Vi har kjennskap til alle materialene i datasettet Kan lage tre typer bilder 1. Optimaliserte bilder, dvs. den energien med høyest kontrast i bildet F.eks. å kombinere en serie med lav støy og høy jodkontrast 2. Identifikasjon av materialer, som jod Benfjerning Fargekode materialer (f.eks. urinsyre) 3. Kvantifisering av substanser i datasettet (hvor mye jod i lever?) Helge Pettersen

9 IDENTIFIKASJON AV STOFFER Johnson T. R. C, AJR2012, 199:S3-S8 Når ikke µ varierer med E, har stoffet veldig lavt atomtall Linjen definerer en viss energirespons, eller en attenuasjonskurve. Om µ har lavere repons enn denne linjen, farg pikslene røde (f.eks. kalsium) Om µ har høyere repons enn denne linjen, farg pikslene blå (f.eks. jod) Helge Pettersen

10 SIEMENS: KLINISKE FORDELER MED DECT Direkte subtraksjon av bein i kompliserte anatomiske områder Visualisering av aterosklerotisk plakk Virtuell ikke-kontrastforsterkede bilder Evaluering av lungeperfusjon Visualisering av blodårene i lungene med pulmonar emboli Visualisering av sener og ligamenter Karakterisering av nyrestein Visualisering av jodkonsentrasjon i myocardium Differensiering mellom gamle og nye intrakranielle blødninger Visualisering av urinsyrekrystaller i ekstremitetene

11 KLASSIFISERING AV NYRESTEIN Blå farge (samme som bein i bildet): Kalsifisert stein Rød farge: Urinsyre stein Siemens Medical Systems, Dual Energy CT. 2008

12 LUNGEPERFUSJON Fargekoding av jodfordelingen i lungeparenkymet Visualisere perfusjonsdefekter Godt samsvar mellom DECT pulmonær perfusjon og pulmonær perfusjonsscintigrafi Siemens Medical Systems, Dual Energy CT. 2008

13 URINSYREGIKT Nicolaou et al, DECT: A promising new technique for assessment of the musculoskeletal system. AJR, 2012

14 SENER OG LIGAMENTER Collagen deteksjon Johnson TRC et al, Material differentiation by dual energy CT: initial experience. Eur Radiol, 2007 khhn

15 METALLARTEFAKTER 50kV 70kV 130kV 190kV 120kV Rekonstruerte monoenergetiske spekter Nicolaou et al, DECT: A promising new technique for assessment of the musculoskeletal system. AJR, 2012

16 ULIKE TEKNIKKER kv switching i løpet av én rotasjon eller annenhver rotasjon Dual Source Energisensitiv detektor Johnson TRC, Dual Energy CT: General Principles, AJR 2012

17 DUAL SOURCE CT - SIEMENS To separate rør muliggjør to separate kv og mas verdier Filtrere 140 kv strålen for å redusere overlapp mellom energiene Raskere opptak med laveste rotasjonstid Mulighet for doseautomatikk Reduserer dose til pasient Dose «nøytral»: noe mer støy i bildet, men forbedret kontrast-støy forhold Mindre FOV (33 cm)

18 GEMSTONE SPECTRAL IMAGING (GSI) - GE kv switching Dual energy informasjon i løpet av 0,5ms Ny detektor leser ut 2,5 ganger raskere enn gammel detektor Lite afterglow I hver rotasjon: 1000 projeksjoner med hver energi Full 50cm FOV Foreløpig uten automatisk dosemodulering Doser kontrolleres av rotasjonstiden (abdomen 0,6-1s) Lenger eksponeringstid ved 80kVp Toshiba: Bytte kv annenhver spiral Kristin Jensen, fysiker OUS, 2012 GE Healthcare Spectral Imaging

19 SEKVENSIELT OPPTAK To separate opptak med forskjellig kv Ulik kontrastopptak mellom de to ulike seriene Samregistrering, bevegelsesartefakter Kan se på nyrestein, urinsyregikt, redusere metallartefakter

20 BRUK AV DUAL ENERGY CT VED HUS Urinsyregikt Identifisere Karakterisere Utbredelse Metallartefaktreduksjon Bedre enn eldre CT-modeller, men ikke like bra som forventet

21 PASIENTEKSEMPEL, URINSYREGIKT Pasient med kjent urinsyregikt. Utbredte utfellinger i ankel og fotrot.

22 PASIENTEKSEMPEL Ung mann med destruksjon i hodet av 5. metatars. Opprinnelig henvist med mistanke om kreft. Ingen synlige utfellinger i det aktuelle leddet, men utfellinger i 1. og 2. grunnledd, som viser at han likevel har en tendens til dette: Forandringene er sannsynligvis betinget av et nå utbrent anfall av urinsyregikt.

23 PASIENTEKSEMPEL URINSYRE Mann med akutte smerteanfall i venstre ankel. DE gout viser en liten forandring baktil i leddet ved ratio 1,27. Litt mer utbredte forandringer i leddet ved ratio 1,55, men fremdeles usikkert. Vet ikke om denne ratioen er for høy og om den kan gi falskt positive resultater.

24 PASIENTEKSEMPEL METALLARTEFAKT Pasient med ekstern og intern fiksasjon av leggbrudd. Bilder med 80kV og med DE rekonstruksjoner som viser betydelig forbedring av artefakter, men fremdeles en del artefakter spesielt fra spissen av skruene.

25 knb