Výpočetní tomografie se od doby svého vzniku proměnila k nepoznání. Přes veškerý technologický pokrok ji však stále svazovaly jisté limity. Nyní ovšem přichází změna, která by většinu těchto omezení měla odstranit. Jde o fotonové CT – skutečnou revoluci v klinické praxi. Jádrem přelomové technologie je nový druh detektoru, který se výrazně odlišuje od standardního detektoru integrujícího energii.
V čem ta revoluční změna spočívá? Fotonové detektory poskytují CT data s velmi vysokým prostorovým rozlišením bez elektronického šumu, s vylepšeným poměrem kontrastu k šumu, nižší radiační dávkou a vlastními spektrálními informacemi.
Nevídané zobrazení detailů
Ve standardních skenovacích protokolech nabízí NAEOTOM Alpha šířku řezu 0,4 mm a rozlišení v rovině 0,24 mm, což znamená skutečně impozantní úroveň detailů s účinností plné dávky. Platí to mimo jiné ve standardních protokolech pro CT angiografii nebo při vyhodnocování jemných struktur ve všech anatomických oblastech. A v režimu kvantového vysokého rozlišení jsou čísla ještě přesvědčivější – prostorové rozlišení v rovině dosahuje 0,11 mm, tloušťka řezu 0,2 mm. Jde o špičkové rozlišení pro vyhodnocování jemných lézí a anatomických struktur. Může se jednat například o plicní noduly, mozkové cévy nebo kostní struktury.
Obří pokrok představuje NAEOTOM Alpha v angiografii. Třeba při CT srdce produkuje standardní technologie snímky ve vysokém rozlišení s limitem tloušťky řezu 0,6 mm a tento limit se nijak nedaří posunout. S novým fotonovým detektorem ovšem tato hodnota klesá na zmíněných 0,4 mm při zachování časového rozlišení 66 milisekund s dosažením účinnosti plné dávky.
Dalším oborem, do nějž nová technologie přináší skutečnou revoluci, je pneumologie. NAEOTOM Alpha nabízí snadný a efektivní způsob, jak vedle morfologie získat kvantitativní informace. Přiřazením vhodných protokolů k pacientům a kombinací všech nezbytných akvizicí do jediného skenu umožňuje NAEOTOM Alpha inteligentní navigaci v průběhu diagnostického procesu.
Čím se fotonové detektory odlišují od standardní technologie?
Všechny dnešní medicínské CT systémy jsou vybaveny polovodičovými scintilačními detektory. Ve dvou krocích procesu konverze se absorbované rentgenové paprsky ve scintilačním krystalu nejprve převedou na viditelné světlo, které je následně fotodiodou připevněnou k zadní straně každého detektorového elementu převedeno na elektronický signál.
„Fotonové detektory poskytují data s velmi vysokým prostorovým rozlišením bez elektronického šumu a s nižší radiační dávkou.“
Nízkoúrovňový analogový elektronický signál fotodiod je snadno ovlivnitelný elektronickým šumem, který představuje poslední omezení možného dalšího snížení radiační dávky.
Zároveň je problematické výrazně zvýšit prostorové rozlišení polovodičových scintilačních detektorů nad jejich dnešní úroveň výkonu.
V rámci tohoto procesu konverze ve dvou krocích se světlo vytvořené tisíci fotony rentgenových paprsků v průběhu integračního času shromáždí a změří jako celek, a tak přijde o spektrální informace příchozího signálu.
Oproti tomu mohou fotonové detektory převést fotony rentgenových paprsků na elektronické signály přímo.
V procesu přímé konverze absorbované rentgenové paprsky vytvoří páry elektron-díra v polovodiči. Elektrické náboje se oddělí v silném elektrickém poli mezi katodou na vrcholu detektoru a pixelovanými anodovými elektrodami ve spodní části detektoru.
Ve srovnání s polovodičovými scintilačními detektory mají fotonové detektory několik výhod. Jednotlivé články detektoru jsou definovány silným elektrickým polem mezi běžnou katodou a pixelovanými anodami, a nejsou tedy zapotřebí další přepážky mezi pixely detektoru, aby se zabránilo optickému přeslechu, který je vlastní scintilačním detektorům. Geometrická efektivita dávky je proto lepší než v případě scintilačních detektorů a snížená pouze protirozptylovými listy kolimátoru či mřížkami, které jsou také součástí scintilačních detektorů. Každý „makro“ pixeldetektoru ohraničený listy kolimátoru lze navíc rozdělit na menší sub-pixely detektoru, které jsou načteny samostatně a výrazně zvyšují prostorové rozlišení.
Díky fotonovému detektoru, který zvládne počítat elektrické náboje vytvořené jednotlivými fotony rentgenových paprsků a měřit úroveň jejich energie, nyní máme detektor s vlastní spektrální citlivostí v každém skenu.
Působivé detaily bez šumu
NAEOTOM Alpha představuje kvantový skok, který nově definuje kvalitu rozlišení v CT zobrazování. Jde o zásadní změnu v rovnici dávka versus kvalita snímku a nabízí novou úroveň detailů i při minimální dávce. S fotonovým CT lze obrazit i velmi malé léze a jemné detaily, což výrazně zvyšuje diagnostickou jistotu v kardiologii, onkologii či pneumologii.
