CT低劑量掃描技術(shù)課件

1、CT低劑量掃描山東省醫(yī)學(xué)影像學(xué)研究所馬新武Right dose1知識(shí)分享CT低劑量掃描山東省醫(yī)學(xué)影像學(xué)研究所馬新武Right 低劑量需求CT 低劑量掃描技術(shù)起始于 20 世紀(jì) 80 年代文獻(xiàn)關(guān)于降低 CT 掃描劑量的研究主要 CT 掃描參數(shù)( X 線管電壓、管電流、曝光時(shí)間、掃描野、螺距等)硬件(探測(cè)器的寬、材料及濾線器、集成)強(qiáng)大的后處理軟件(迭代AIDR 、能譜后處理)2知識(shí)分享低劑量需求CT 低劑量掃描技術(shù)起始于 20 世紀(jì) 80 年代 在CT成像的流程中，盡量減少浪費(fèi)和損耗，則可以在提高圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低輻射劑量，這才是正確的降低輻射劑量的措施。考慮3知識(shí)分享 在CT成像的流程中，盡

2、量減少浪費(fèi)和損耗，低劑量研究方向CT 掃描參數(shù)( 管電壓、管電流、曝光時(shí)間、螺距等)硬件(探測(cè)器、3D濾線器、高集成化)重建算法（FBP、迭代重建)Z軸大范圍覆蓋的實(shí)現(xiàn)方法能譜純化技術(shù)4知識(shí)分享低劑量研究方向CT 掃描參數(shù)( 管電壓、管電流、曝光時(shí)間、螺掃描參數(shù)根據(jù)BMI條件部分高對(duì)比顳骨和肺，適當(dāng)降低管電流管電壓CTA：雙低心電門(mén)控偏中心掃描螺距5知識(shí)分享掃描參數(shù)根據(jù)BMI條件5知識(shí)分享掃描過(guò)程-mAs 自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)制技術(shù)傳統(tǒng)成像技術(shù)劑量最大可降低 68%6知識(shí)分享掃描過(guò)程-mAs 自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)制技術(shù)傳統(tǒng)成像技術(shù)劑量最大可降低掃描過(guò)程-自動(dòng)KV選擇技術(shù)推出于2010年70 KV 應(yīng)用于臨床 7知

3、識(shí)分享掃描過(guò)程-自動(dòng)KV選擇技術(shù)推出于2010年7知識(shí)分享低KV技術(shù)原理輻射劑量與管電壓的平方呈正比關(guān)系1，應(yīng)用70千伏能顯著降低輻射劑量70千伏電壓的能量輸出更接近碘的特性吸收峰值(33keV)2 參考文獻(xiàn)： 【1】Kubo T, Lin PJ et al. Radiation dose reduction in chest CT: a reviewJ. AJR Am J Roentgenol, 2008, 190(2):335 343. 【2】Reduction of contrast agent dose at low KV settings. White paper.Siemens.能

4、級(jí)（keV）衰減（cm -1）33 keV8知識(shí)分享低KV技術(shù)原理輻射劑量與管電壓的平方呈正比關(guān)系1，應(yīng)用7病例-主動(dòng)脈縮窄傳統(tǒng)成像技術(shù)心率: 78100 bpm時(shí)間: 0.32 s長(zhǎng)度: 144 mm70 kV, 130 mAsCTDIvol: 0.37 mGyDLP: 8 mGy cm0.35mSv9知識(shí)分享病例-主動(dòng)脈縮窄傳統(tǒng)成像技術(shù)心率: 78100 bpm9知70KV，成人，全下肢CTA傳統(tǒng)成像技術(shù)體重: 75 公斤時(shí)間: 25 s長(zhǎng)度: 1227 mm造影劑: 60 ml70 kV, 348 mAsCTDIvol: 4.35 mGyDLP: 541 mGy cm10知識(shí)分享70KV

5、，成人，全下肢CTA傳統(tǒng)成像技術(shù)體重: 75 公斤1掃描過(guò)程-自動(dòng)KV+mAs聯(lián)動(dòng)技術(shù)個(gè)性化的智能、自動(dòng)選擇KV+mAs的最佳條件 11知識(shí)分享掃描過(guò)程-自動(dòng)KV+mAs聯(lián)動(dòng)技術(shù)個(gè)性化的智能、自動(dòng)選擇KV掃描過(guò)程-低KV，高mA技術(shù) KV 11檔70，80，90，100，110，120，130，140，150，Sn100，Sn15070/80/90KV ，可輸出最大1300mA12知識(shí)分享掃描過(guò)程-低KV，高mA技術(shù) KV 11檔12知識(shí)分享掃描過(guò)程遮擋不必要的部位13知識(shí)分享掃描過(guò)程遮擋不必要的部位13知識(shí)分享減低劑量方式X線效率射線調(diào)制掃描方式迭代算法1. X線效率14知識(shí)分享減低劑量方式

6、X線效率1. X線效率14知識(shí)分享硬件準(zhǔn)直器濾線柵探測(cè)器集成15知識(shí)分享硬件準(zhǔn)直器15知識(shí)分享全新技術(shù)高效探測(cè)器 球面探測(cè)器構(gòu)型3D濾線柵TACH2 一體化探測(cè)器技術(shù)16知識(shí)分享全新技術(shù)高效探測(cè)器 球面探測(cè)器構(gòu)型16知識(shí)分享大部分圖像噪聲來(lái)源于散射線理想的濾線柵 CT濾線柵17知識(shí)分享大部分圖像噪聲來(lái)源于散射線理想的濾線柵 CT濾線柵X Y 軸弧形Z軸平面?zhèn)鹘y(tǒng)探測(cè)器構(gòu)型18知識(shí)分享X Y 軸弧形Z軸平面?zhèn)鹘y(tǒng)探測(cè)器構(gòu)型18知識(shí)分享Nano-Panel飛利浦Nano-Panel球面探測(cè)器陣列19知識(shí)分享Nano-Panel飛利浦Nano-Panel球面探測(cè)器陣列3D濾線柵屏蔽絕大多數(shù)散射線20知識(shí)

7、分享3D濾線柵屏蔽絕大多數(shù)散射線20知識(shí)分享探測(cè)器革命信號(hào) A-D轉(zhuǎn)換傳輸過(guò)程中噪聲高電子噪聲高光信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)Edge技術(shù)，優(yōu)化得到0.5mmTrue signal 技術(shù)抑制電子噪聲21知識(shí)分享探測(cè)器革命信號(hào) A-D轉(zhuǎn)換光信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)21知識(shí)分X線效率射線調(diào)制掃描方式迭代算法2. 射線調(diào)制減低劑量方式22知識(shí)分享X線效率2. 射線調(diào)制減低劑量方式22知識(shí)分享智能濾線器非楔形濾過(guò)器，實(shí)現(xiàn)射線均勻分布多種濾線方案應(yīng)對(duì)各種人群及檢查需求23知識(shí)分享智能濾線器非楔形濾過(guò)器，實(shí)現(xiàn)射線均勻分布23知識(shí)分享24Detectors無(wú)效射線大面積探測(cè)器帶來(lái)大量無(wú)效輻射24知識(shí)分享24Dete

8、ctors無(wú)效射線大面積探測(cè)器帶來(lái)大量無(wú)效輻射225Detectors無(wú)效射線25知識(shí)分享25Detectors無(wú)效射線25知識(shí)分享30cm0.5cm0.5cm30cm8cm8cm單排CT：探測(cè)器1cm無(wú)效射線比例：3%大面積探測(cè)器16cm無(wú)效射線比例：53%26知識(shí)分享30cm0.5cm0.5cm30cm8cm8cm單排CT：探圖像區(qū) 動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器掃描區(qū)邊緣射線覆蓋區(qū)一次螺旋掃描無(wú)效射線區(qū)域?qū)挾葹樘綔y(cè)器寬度27知識(shí)分享圖像區(qū) 動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器掃描區(qū)邊緣射線覆蓋區(qū)一次螺旋掃描27知Eclipse 動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器28知識(shí)分享Eclipse 動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器28知識(shí)分享Eclipse 動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器29知識(shí)分享Ecli

9、pse 動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器29知識(shí)分享SpiralOverscan 消除螺旋掃描無(wú)效射線 精確調(diào)控軸掃掃描野Eclipse 動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器30知識(shí)分享Spiral 消除螺旋掃描無(wú)效射線Eclipse 動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器X線效率射線調(diào)制掃描方式迭代算法3. 掃描方式減低劑量方式31知識(shí)分享X線效率3. 掃描方式減低劑量方式31知識(shí)分享心臟檢查的劑量問(wèn)題32知識(shí)分享心臟檢查的劑量問(wèn)題32知識(shí)分享前門(mén)控掃描、單周期成像 適宜心率描降低80%劑量 成像條件控制（心率、節(jié)律）成功率需提升33知識(shí)分享前門(mén)控掃描、單周期成像 適宜心率描降低80%劑量 33知識(shí)分心臟-降劑量的技術(shù)發(fā)展-前門(mén)控34知識(shí)分享心臟-降劑量的技術(shù)發(fā)展-

10、前門(mén)控34知識(shí)分享z-axisFeedTime移床心臟-降劑量的技術(shù)發(fā)展-前門(mén)控35知識(shí)分享z-axisFeedTime移床心臟-降劑量的技術(shù)發(fā)展-前門(mén)z-axisFeedTime移床心臟-降劑量的技術(shù)發(fā)展-前門(mén)控36知識(shí)分享z-axisFeedTime移床心臟-降劑量的技術(shù)發(fā)展-前門(mén)z-axisFeedTime移床心臟-降劑量的技術(shù)發(fā)展-前門(mén)控37知識(shí)分享z-axisFeedTime移床心臟-降劑量的技術(shù)發(fā)展-前門(mén)z-axisFeedTime移床心臟-降劑量的技術(shù)發(fā)展-前門(mén)控38知識(shí)分享z-axisFeedTime移床心臟-降劑量的技術(shù)發(fā)展-前門(mén)z-axisFeedTime移床心臟-降劑量的

11、技術(shù)發(fā)展-前門(mén)控39知識(shí)分享z-axisFeedTime移床心臟-降劑量的技術(shù)發(fā)展-前門(mén)1.2 mSv，HR：53-109 bpm 心律嚴(yán)重不齊40知識(shí)分享1.2 mSv，HR：53-109 bpm 心律嚴(yán)重不齊401次心跳-前瞻大螺距或16cm寬體41知識(shí)分享1次心跳-前瞻大螺距或16cm寬體41知識(shí)分享自由呼吸，1次心跳，0.09mSv，造影劑 25ml42知識(shí)分享自由呼吸，1次心跳，0.09mSv，造影劑 25ml42知識(shí)重建技術(shù)迭代算法43知識(shí)分享重建技術(shù)迭代算法43知識(shí)分享X線效率射線調(diào)制掃描方式迭代算法減低劑量方式4. 迭代算法44知識(shí)分享X線效率減低劑量方式4. 迭代算法44知識(shí)

12、分享 數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)劑量降低技術(shù)已經(jīng)基本成熟，劑量下降空間不大數(shù)據(jù)重建環(huán)節(jié)45知識(shí)分享 數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)劑量降低技術(shù)已經(jīng)基本成熟，劑量下降空間不 最初的重建算法：Iterative Reconstruction迭代重建技術(shù) 由Housefield 提出：從一個(gè)假設(shè)的初始圖像出發(fā)，采用迭代的方法，將理論投影值同實(shí)測(cè)投影值進(jìn)行比較，在某種最優(yōu)化準(zhǔn)則指導(dǎo)下尋找最優(yōu)解。46知識(shí)分享 最初的重建算法：Iterative Recons主要重建技術(shù)分類(lèi) Iterative Reconstruction IR 迭代重建技術(shù)FilteredBack-Projection，F(xiàn)BP 濾波反投影算法 47知識(shí)分享主要重建技

13、術(shù)分類(lèi)Iterative Reconstructi迭代重建原理：FOVX-RAY原始數(shù)據(jù)3原始數(shù)據(jù)4X-RAY原始數(shù)據(jù)2原始數(shù)據(jù)1原始數(shù)據(jù)5NN矩陣圖像 需要 ： (N+N ） N -1 組投影如：22矩陣 需要 22 1 5個(gè)投影 48知識(shí)分享迭代重建原理：FOVX-RAY原始數(shù)據(jù)3原始數(shù)據(jù)4X-RAY上百萬(wàn)次循環(huán)運(yùn)算，迭代往返在傳統(tǒng)普通計(jì)算機(jī)上運(yùn)算一個(gè) 22矩陣 2分鐘512512 矩陣 需要 1個(gè)星期49知識(shí)分享上百萬(wàn)次循環(huán)運(yùn)算，迭代往返49知識(shí)分享重建技術(shù) Iterative Reconstruction IR 迭代重建技術(shù)優(yōu)勢(shì)：圖像結(jié)果準(zhǔn)確，所需成像劑量特別低（原始數(shù)據(jù)與重建圖像 基

14、本一一對(duì)應(yīng)）缺點(diǎn)：運(yùn)算量龐大，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)2.FilteredBack-Projection，F(xiàn)BP 濾波反投影算法50知識(shí)分享重建技術(shù)Iterative Reconstruction 重建技術(shù) 技術(shù)迭代算法濾波反投影原始數(shù)據(jù)需求量（N代表矩陣大?。?N18 * N128 矩陣383個(gè)投影1024個(gè)投影512矩陣1535個(gè)投影4096個(gè)投影1024矩陣3071 個(gè)投影8192個(gè)投影成像劑量對(duì)比低劑量最起碼2.5倍的劑量差。隨著圖像質(zhì)量的要求，劑量要求要增大圖像質(zhì)量準(zhǔn)確近視，存在噪聲放大運(yùn)算量1幅 / 兩個(gè)星期20幅/秒Iterative Reconstruction 迭代重建技術(shù)Filtered

15、Back-Projection濾波反投影算法圖像質(zhì)量清晰圖像質(zhì)量清晰，但噪聲不可避免原始數(shù)據(jù)需求小，成像所需劑量很低原始數(shù)據(jù)需求大，成像所需劑量高運(yùn)算量龐大，計(jì)算時(shí)間很長(zhǎng)，基本不能實(shí)用重建時(shí)間短51知識(shí)分享重建技術(shù)技術(shù)迭代算法濾波反投影原始數(shù)據(jù)需求量3N18 *病例-ADMIRE 迭代去除偽影WFBP*ADMIRE52知識(shí)分享病例-ADMIRE 迭代去除偽影WFBP*ADMIRE52知WFBP*ADMIRE病例-ADMIRE 迭代抑制噪聲53知識(shí)分享WFBP*ADMIRE病例-ADMIRE 迭代抑制噪聲53知病例-ADMIRE 迭代抑制噪聲90kV，414mAsDLP 195.3 mGycm5

16、4知識(shí)分享病例-ADMIRE 迭代抑制噪聲90kV，414mAs54知1次掃描，0.6s,完成心腦聯(lián)合掃描55知識(shí)分享1次掃描，0.6s,完成心腦聯(lián)合掃描55知識(shí)分享低劑量?jī)嚎茟?yīng)用圖像質(zhì)量提升臨床應(yīng)用擴(kuò)展輻射劑量降低肥胖、支架等復(fù)雜成像質(zhì)量低劑量腫瘤、冠脈血管瘤等篩查低KV CTA大范圍聯(lián)合掃描灌注成像多期聯(lián)合成像各類(lèi)復(fù)查隨訪輻射敏感器官防護(hù)各類(lèi)術(shù)前術(shù)后評(píng)估迭代低劑量重建技術(shù)拓寬臨床應(yīng)用56知識(shí)分享低劑量圖像質(zhì)量提升輻射肥胖、支架等低劑量腫瘤、冠脈低KV C能譜純化技術(shù)傳統(tǒng)成像技術(shù)能譜純化技術(shù)Tin Filter57知識(shí)分享能譜純化技術(shù)傳統(tǒng)成像技術(shù)能譜純化技術(shù)Tin Filter57前瞻大螺距模式58知識(shí)分享前瞻大螺距模式58知識(shí)分享低劑量技術(shù)管電流調(diào)制技術(shù)濾過(guò)技術(shù)準(zhǔn)直技術(shù)前門(mén)控掃描模式新型探測(cè)器技術(shù)自動(dòng)kV技術(shù)敏感器官低劑量迭代重建技術(shù)寬探測(cè)器應(yīng)用大Pitch加快掃描速度基于X線采集過(guò)程的每一環(huán)節(jié)均有相應(yīng)的輻射劑量降低措施低kV掃描59知識(shí)分享低劑量技術(shù)管電流調(diào)制技術(shù)濾過(guò)技術(shù)準(zhǔn)直技術(shù)前門(mén)控掃描模式新型探低劑量技術(shù)O-Dose低kV掃描管電流調(diào)制技術(shù)70kV60kV70kV70kV Auto mAC