CT低剂量扫描技术课件

CT低低剂量量扫描描山山东省医学影像学研究所省医学影像学研究所马新武新武Rightdose1知识分享CT低剂量扫描山东省医学影像学研究所马新武Right 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)2知识分享低剂量需求CT 低剂量扫描技术起始于 20 世纪 80 年代 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3知识分享 在CT成像的流程中，尽量减少浪费和损耗，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4知识分享低剂量研究方向CT 扫描参数(管电压、管电流、曝光时间、螺扫描参数根据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5知识分享扫描参数根据BMI条件5知识分享扫描过程-mAs 自动实时调制技术传统成像技术传统成像技术剂量最大可降低68%6知识分享扫描过程-mAs 自动实时调制技术传统成像技术剂量最大可降低扫描过程-自动KV选择技术推出于推出于20102010年年70 KV 70 KV 应用于临床应用于临床7知识分享扫描过程-自动KV选择技术推出于2010年7知识分享低KV技术原理辐射剂量与管电压的平方呈正比关系辐射剂量与管电压的平方呈正比关系11，应用，应用7070千伏能显著降低辐射剂量千伏能显著降低辐射剂量7070千伏电压的能量输出更接近碘的特性吸收峰值千伏电压的能量输出更接近碘的特性吸收峰值(33keV)(33keV)22参考文献：【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.能级（keV）衰减（cm-1）33keV8知识分享低KV技术原理辐射剂量与管电压的平方呈正比关系1，应用7病例-主动脉缩窄传统成像技术传统成像技术心率:78100bpm时间:0.32s长度:144mm70kV,130mAsCTDIvol:0.37mGyDLP:8mGycm0.35mSv9知识分享病例-主动脉缩窄传统成像技术心率:78100 bpm9知70KV，成人，全下肢CTA传统成像技术传统成像技术体重:75公斤时间:25s长度:1227mm造影剂:60ml70kV,348mAsCTDIvol:4.35mGyDLP:541mGycm10知识分享70KV，成人，全下肢CTA传统成像技术体重:75 公斤1扫描过程-自动KV+mAs联动技术个性化的智能、自动选择个性化的智能、自动选择KV+mAsKV+mAs的最佳条件的最佳条件11知识分享扫描过程-自动KV+mAs联动技术个性化的智能、自动选择KV扫描过程-低KV，高mA技术KV 11档70，80，90，100，110，120，130，140，150，Sn100，Sn15070/80/90KV，可输出最大1300mA12知识分享扫描过程-低KV，高mA技术 KV 11档12知识分享扫描过程遮挡不必要的部位13知识分享扫描过程遮挡不必要的部位13知识分享减低剂量方式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14知识分享减低剂量方式X线效率1.X线效率14知识分享硬件准直器滤线栅探测器集成15知识分享硬件准直器15知识分享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16知识分享全新技术高效探测器 球面探测器构型16知识分享大部分图像噪声来源于散射线理想的滤线栅理想的滤线栅 CT CT滤线栅滤线栅17知识分享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 X Y X Y X Y 轴弧形轴弧形轴弧形轴弧形Z Z Z Z轴平面轴平面轴平面轴平面传统探测器构型18知识分享X Y 轴弧形Z轴平面传统探测器构型18知识分享Nano-Panel飞利浦Nano-Panel球面探测器阵列19知识分享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20知识分享3D滤线栅屏蔽绝大多数散射线20知识分享探测器革命信号 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0.5mmTrue signal 技术抑制电子噪声21知识分享探测器革命信号 A-D转换光信号直接转换为数字信号21知识分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22知识分享X线效率2.射线调制减低剂量方式22知识分享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23知识分享智能滤线器非楔形滤过器，实现射线均匀分布23知识分享24Detectors无效射线大面积探测器带来大量无效辐射24知识分享24Detectors无效射线大面积探测器带来大量无效辐射225Detectors无效射线25知识分享25Detectors无效射线25知识分享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%26知识分享30cm0.5cm0.5cm30cm8cm8cm 单排CT：探图像区图像区 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27知识分享图像区 动态准直器扫描区边缘射线覆盖区一次螺旋扫描27知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30知识分享Spiral 消除螺旋扫描无效射线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31知识分享X线效率3.扫描方式减低剂量方式31知识分享心脏检查的剂量问题32知识分享心脏检查的剂量问题32知识分享前门控扫描、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33知识分享前门控扫描、单周期成像 适宜心率描降低80%剂量 33知识分心脏-降剂量的技术发展-前门控34知识分享心脏-降剂量的技术发展-前门控34知识分享z-axisFeedTime移床移床心脏-降剂量的技术发展-前门控35知识分享z-axisFeedTime移床心脏-降剂量的技术发展-前门z-axisFeedTime移床移床心脏-降剂量的技术发展-前门控36知识分享z-axisFeedTime移床心脏-降剂量的技术发展-前门z-axisFeedTime移床移床心脏-降剂量的技术发展-前门控37知识分享z-axisFeedTime移床心脏-降剂量的技术发展-前门z-axisFeedTime移床移床心脏-降剂量的技术发展-前门控38知识分享z-axisFeedTime移床心脏-降剂量的技术发展-前门z-axisFeedTime移床移床心脏-降剂量的技术发展-前门控39知识分享z-axisFeedTime移床心脏-降剂量的技术发展-前门1.2 mSv，HR：53-109 bpm 心律严重不齐40知识分享1.2 mSv，HR：53-109 bpm 心律严重不齐401次心跳-前瞻大螺距或16cm宽体41知识分享1次心跳-前瞻大螺距或16cm宽体41知识分享自由呼吸，1次心跳，0.09mSv，造影剂25ml42知识分享自由呼吸，1次心跳，0.09mSv，造影剂 25ml42知识重建技术迭代算法43知识分享重建技术迭代算法43知识分享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44知识分享X线效率减低剂量方式4.迭代算法44知识分享 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45知识分享 数据采集环节剂量降低技术已经基本成熟，剂量下降空间不最初的重建算法：Iterative Reconstruction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。46知识分享 最初的重建算法：Iterative Recons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47知识分享主要重建技术分类Iterative Reconstructi迭代重建原理：FOVX-RAY原始数据原始数据3原始数据原始数据4X-RAY原始数据原始数据2原始数据原始数据1原始数据原始数据5NN矩阵图像 需要：(N+N）N-1 组投影如：22矩阵 需要 22 1 5个投影 48知识分享迭代重建原理：FOVX-RAY 原始数据3原始数据4X-RAY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 22矩阵 2分钟512512 矩阵 需要 1个星期49知识分享上百万次循环运算，迭代往返49知识分享重建技术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50知识分享重建技术Iterative Reconstruction 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）3N18*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51知识分享重建技术技术迭代算法滤波反投影原始数据需求量3N18 *病例-ADMIRE 迭代去除伪影WFBP*ADMIRE52知识分享病例-ADMIRE 迭代去除伪影WFBP*ADMIRE52知WFBP*ADMIRE病例-ADMIRE 迭代抑制噪声53知识分享WFBP*ADMIRE病例-ADMIRE 迭代抑制噪声53知病例-ADMIRE 迭代抑制噪声90kV，414mAsDLP195.3mGycm54知识分享病例-ADMIRE 迭代抑制噪声90kV，414mAs54知1次扫描，0.6s,完成心脑联合扫描55知识分享1次扫描，0.6s,完成心脑联合扫描55知识分享低剂量低剂量儿科应用儿科应用图像质图像质量提升量提升临床应临床应用扩展用扩展辐射辐射剂量剂量降低降低肥胖、支架等肥胖、支架等复杂成像质量复杂成像质量低剂量肿瘤、冠脉低剂量肿瘤、冠脉血管瘤等筛查血管瘤等筛查低低KV CTA大范围联合扫描大范围联合扫描灌注成像灌注成像多期联合成像多期联合成像各类复查各类复查随访随访辐射敏感辐射敏感器官防护器官防护各类术前术后各类术前术后评估评估迭代低剂量重建技术拓宽临床应用56知识分享低剂量图像质量提升辐射肥胖、支架等低剂量肿瘤、冠脉低KV C能谱纯化技术传统成像技术传统成像技术能谱纯化技术能谱纯化技术Tin Filter57知识分享能谱纯化技术传统成像技术能谱纯化技术Tin Filter57前瞻大螺距模式58知识分享前瞻大螺距模式58知识分享低剂量技术管电流调制技术管电流调制技术滤过技术滤过技术准直技术准直技术前门控扫描模式前门控扫描模式新型探测器技术新型探测器技术自动自动kV技术技术敏感器官低剂量敏感器官低剂量迭代重建技术迭代重建技术宽探测器应用宽探测器应用大大Pitch加快扫描速度加快扫描速度基于基于X线采集采集过程的程的每一每一环节均有相均有相应的的辐射射剂量降低措施量降低措施低低kV扫描扫描59知识分享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低剂量技术O-Dose低kV扫描管电流调制技术70kV60kV70kV70kV Auto mACare Dose 4DSureExposureDoseRight80kVClearView+VEOASiR-VASiRiMRiDose4ADMIRESAFIREIRISADIR 3DClearViewFIRST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60知识分享低剂量技术O-Dose低kV扫描管电流调制技术70kV60k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61知识分享小结：球管-低KV高mA技术61知识分享