Система Siemens SOMATOM Definition — первая в мире система двухэнергетической компьютерной томографии (DSCT) — открывает новую эру в медицинской визуализации. Она меняет традиционное использование системы компьютерной томографии с одним источником рентгеновского излучения и одним детектором на получение изображений КТ с помощью двух источников рентгеновского излучения и двух детекторов. Система позволяет проводить беспрецедентно качественные исследования независимо от состояния пациента и частоты сердечных сокращений. Кроме того, благодаря двухэнергетическому получению изображений, когда два источника рентгеновского излучения работают с разными энергетическими настройками, DSCT расширяет спектр новых клинических применений. Технология может быть применена в большом количестве клинических практик, таких как онкология, неврология, кардиология и неотложная помощь.
1. Сканирование и получение изображений быстрее, чем каждое биение сердца
SOMATOM Definition может получать изображения пациентов с быстрым или нерегулярным сердцебиением, а также тех, кому трудно задержать дыхание, что позволяет проводить кардиологические исследования за считанные секунды. Обладая самым высоким в отрасли временным разрешением 83 мс, система не зависит от частоты сердечных сокращений пациента, обеспечивая надежное получение кардиологических изображений при отказе от бета-блокаторов и убедительных многосекторных реконструкций. Быстрое сканирование системы позволяет более точно измерить очаги поражения, улучшить визуализацию атероматозных бляшек и стентов, а также повысить функциональную оценку.
2. Снижение дозы облучения в два раза для получения полной детализации сердца
Хотя в системе SOMATOM Definition System используются два источника рентгеновского излучения и в два раза больше энергии, она имеет самую низкую дозу облучения при КТ сердца. Это объясняется высоким временным разрешением, которое позволяет получать изображения сердца в течение одного удара сердца, что делает методы сканирования с высокой дозой облучения с использованием многосекторной реконструкции ушедшими в прошлое. Для минимизации дозы облучения система автоматически выбирает самую высокую скорость сканирования в зависимости от частоты сердечных сокращений. Кроме того, SOMATOM Definition использует адаптивный контроль дозы на основе ЭКГ — самую передовую в отрасли технологию контроля дозы ЭКГ — для минимизации дозы облучения во время фазы быстрого движения сердца. Совместное использование этих технологий удваивает скорость получения изображения, а SOMATOM Definition обеспечивает на 50% меньшую дозу облучения в условиях нормальной частоты сердечных сокращений, даже по сравнению с самыми энергоэффективными моноэнергетическими компьютерными томографами.
3. обеспечение универсального доступа к неотложной помощи
Технология DSCT позволяет обследовать большое количество экстренных пациентов за одно быстрое сканирование и обеспечивает превосходное качество диагностических изображений. Совокупная энергия двух источников рентгеновского излучения мощностью 160 кВт обеспечивает превосходное качество изображения даже при самых высоких скоростях сканирования и подачи кровати. Возможности компьютерной томографии ограничены. SOMATOM Definition сочетает в себе высокую мощность, высокую скорость сканирования и самое высокое временное разрешение в отрасли, что позволяет врачам своевременно проводить обследования в критических ситуациях.
4. (Двухэнергетическая) компьютерная томография вне визуализации
ДСКТ предлагает двухэнергетическое сканирование, генерируя различную (по энергии) информацию, содержащую одни и те же анатомические структуры в одном скане, открывая новые области исследований и клинического применения. Например, ДСКТ может разделять анатомические структуры и получать отдельные изображения костей или кровеносных сосудов непосредственно из одного скана. Кроме того, она может дополнительно дифференцировать типы тканей и характеризовать поражения, включая атероматозные бляшки, обнаруживаемые при КТ сердечно-сосудистой системы, и образования, обнаруживаемые при исследовании опухолей.
В сентябре 2005 года SOMATOM Definition получил маркетинговое разрешение 510(k) от Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA). Первая в мире система DSCT в настоящее время успешно работает в университете Эрлангена, Германия. базе в Мюнхене, Германия; клинике Майо в Рочестере, Миннесота, США; Кливлендском медицинском центре в Огайо; и медицинском центре Нью-Йоркского университета.
С 1998 года многослойная спиральная компьютерная томография переживает настоящий взлет, главным образом в плане увеличения возможностей одновременного сканирования (4 слоя/петля — 6-8 слоев/петля — 10-16 слоев/петля — 32-40 слоев/петля —-64 слоя/петля), более высокой скорости сканирования (0,5с — 0,42с — 0,37с — 0,33с) разрешения изображения все более высокое (например, разрешение по оси Z: 1 мм — 0,75 мм — 0,6 мм — 0,33 мм). Сегодня скорость и разрешение компьютерной томографии находятся на беспрецедентном уровне, в значительной степени удовлетворяя широкий спектр клинических потребностей, поэтому будет ли многослойная спиральная компьютерная томография продолжать развиваться до 128, 256 или даже большего количества слоев? Другими словами, разве развитие КТ зависит только от «количества слоев»? На самом деле, многослойная спиральная КТ (включающая 64 и более слоев и рядов) при использовании КТ с одним источником сталкивается с непреодолимыми проблемами в клинической практике.
1. Эффективная визуализация сердца не может быть достигнута при высокой и нерегулярной частоте сердечных сокращений (временное разрешение должно быть менее 100 мс) Когда время, затрачиваемое на один оборот рамки, достигает минимума 0,33 с (SOMATOM Sensation CT), подобно бесконечному приближению к пределу возможностей человека в беге на 100 м, для механического производства с его высокой скоростью вращения достигнута новая предельная скорость. Центробежная сила достигает 28 G, а временное разрешение для визуализации сердца достигает 165 мс. I. И для того, чтобы учесть колебания частоты сердечных сокращений, особенно в случае высокой частоты сердечных сокращений и аритмии, временное разрешение должно быть менее 100 мс, когда соответствующее время вращения кадра должно составлять около 0,2 с, а центробежная сила будет достигать 75 G, что трудно достичь и поддерживать с помощью КТ с одним источником.
2, сканирование трудно завершить сканирование всего органа: все текущие многослойные спиральные КТ используются в направлении сканирования (ось Z) нескольких рядов субмиллиметровых комбинаций детекторов, максимальный охват одного кругового сканирования составляет всего 20-40 мм, трудно завершить более чем весь орган мгновенного сканирования. Это особенно актуально для сканирования движущихся органов, таких как сердце, где метод получения изображения имеет шаг менее 1 (значение шага обычно составляет 0,2-0,4), т.е. несколько сканов в реальной фазе, накладывающихся друг на друга, требующих нескольких поворотов для получения объемных данных для реконструкции изображения, но перфузия всего органа во времени не может наблюдаться таким образом, и пространственное разрешение изображения Сложно в дальнейшем улучшить пространственное разрешение изображений до уровня обычных рентгенограмм.
3. сложность в обеспечении максимальной скорости охвата объема и достаточной мощности для четкой визуализации: В настоящее время существует растущая клиническая потребность в сканировании большой площади, с высокой скоростью и ультратонким слоем. В прошлом часто приходилось выбирать и искать компромисс между тремя вышеупомянутыми вариантами, поскольку мощность одноисточниковых томографов была ограничена, и хотя значения их мощности увеличивались, фактические значения эффективной мощности и резерва существенно не улучшались. Например, сканирование пациентов с ожирением часто требует увеличения дозы сканирования для получения высококачественных тонкослойных изображений, но при этом часто приходится жертвовать скоростью или диапазоном сканирования.
4. недостаточная способность дифференцировать тканевые структуры: разрешение по плотности является главным преимуществом КТ-изображения и основной отправной точкой принципа КТ-изображения. Для КТ с одним источником плотность является единственным основанием для способности различать ткани. Без контраста плотности трудно ставить диагнозы и проводить дифференциальную диагностику — Теперь, представив технологию КТ с двумя источниками на ежегодной встрече Радиологического общества Северной Америки (RSNA) в 2005 году, компания Siemens еще раз продемонстрировала революционные инновации в технологии и клиническом использовании, выйдя за рамки простого накопления слоев сканирования (или рядов детекторов), что было основной конкуренцией в технологии КТ в течение последних нескольких лет, чтобы переопределить и переопределить и по-новому интерпретировать концепцию КТ. Он расширил клиническое применение КТ во всех отношениях и поднял область диагностической визуализации на удивительно высокий уровень!
Система Siemens SOMATOM Definition — это первая в мире система компьютерной томографии с двумя источниками излучения (DSCT), изменившая традиционное использование одного источника рентгеновского излучения и одного детектора для получения КТ-изображений.
Благодаря временному разрешению 83 мс система SOMATOM Definition не зависит от частоты сердечных сокращений и может поддерживать любую частоту сердечных сокращений при сканировании сердца, от оценки острой боли в груди до коронарной визуализации и функционального анализа сердца. В сочетании с пространственным разрешением менее 0,4 мм он обеспечивает высококачественную визуализацию очень мелких анатомических структур. Благодаря большой апертуре рамки и полю зрения 78 см, а также диапазону сканирования 200 см и мощности высоковольтного генератора, система позволяет проводить наиболее подходящее сканирование пациентов с острыми заболеваниями, независимо от размера или физического состояния пациента — и, что важно, все это при очень низких дозах облучения. Кроме того, SOMATOM Definition расширяет спектр клинических применений, позволяя быстрее и увереннее поставить диагноз за считанные минуты. Компьютерный инструмент визуального считывания позволяет проводить раннее обнаружение, быструю оценку и тщательное наблюдение за злокачественными заболеваниями, иногда даже до того, как пациент покинет смотровую койку. Более того, превосходство SOMATOM Definition значительно облегчит новые возможности для передовых клинических обследований.
Как это работает
SOMATOM Definition использует одновременно два источника рентгеновского излучения и два детектора, что позволяет удвоить временное разрешение, скорость сканирования и мощность, при этом еще больше снижая дозу облучения.
Томография сердца В идеале, томография сердца лучше всего выполняется во время диастолической фазы сердечного цикла, которая тем короче, чем выше частота сердечных сокращений. При использовании КТ с одним источником рентгеновского излучения система источник/детектор должна получить проекцию данных на 180o во время диастолической фазы сердца, чтобы завершить реконструкцию изображения. При использовании КТ с двумя источниками каждая комбинация рентгеновского источника/детектора может быть повернута всего на 90o для получения изображений сердца отличного качества. Исходя из времени поворота кадра 0,33 с, КТ с двумя источниками обеспечивает временное разрешение 83 мс, и на получение изображений при КТ сердца больше не будет влиять частота сердечных сокращений. Кроме того, при проведении КТ сердца на аппарате SOMATOM Definition используется очень низкая доза облучения. Благодаря КТ с двумя источниками излучения, для получения кардиологических изображений отличного качества рамку КТ необходимо повернуть всего на 90o. Благодаря технологии адаптивной модуляции дозы импульсов ЭКГ в режиме реального времени, разработанной компанией Siemens, доза облучения регулируется в соответствии с любыми изменениями частоты сердечных сокращений. По сравнению с одноисточниковой КТ, двухисточниковая КТ получает изображения сердца в два раза быстрее, а благодаря технологии модуляции дозы, снижающей воздействие высокой дозы во время получения изображения сердца, доза облучения при получении изображения сердца снижается более чем в два раза. Очень высокое временное разрешение КТ с двумя источниками позволяет получать изображения сердца в течение одного сердечного цикла при любой частоте сердечных сокращений, даже при более высокой частоте сердечных сокращений, без необходимости многосекторной реконструкции (т.е. получения изображений сердца с использованием данных нескольких сердечных циклов). При более высокой частоте сердечных сокращений SOMATOM Definition может увеличить шаг сканирования за счет автоматической регулировки скорости подачи ложа, ускорения подачи ложа и соответствующего уменьшения времени экспозиции. Другими словами, чем выше частота сердечных сокращений, тем меньше времени требуется для визуализации сердца и тем меньше необходимая доза облучения.
Сканирование пациентов с ожирением При сканировании пациентов с ожирением КТ с одним источником часто является сложным сочетанием скорости сканирования и качества изображения. КТ с двумя источниками преодолевает ограничения по запасу мощности с помощью второго источника рентгеновского излучения. Другими словами, он может объединить мощность двух отдельных источников для достижения беспрецедентной мощности 160 кВт, чтобы обеспечить достаточный запас мощности рентгеновского излучения для достижения высокого качества изображения с максимальной скоростью охвата объема и минимальным временем сканирования, независимо от роста пациента. В то же время, благодаря увеличенной скорости сканирования, SOMATOM Definition использует более высокую мощность для улучшения качества изображения, сохраняя при этом ту же дозу облучения, что и КТ с одним источником. Кроме того, конструкция аппарата с большой апертурой облегчает позиционирование пациента.
Дифференциация тканей Сбор максимально возможного количества информации для дифференциации тканей — это всегда было целью группы компаний Siemens Medical Systems. КТ с двумя источниками открывает новую эру, выводя КТ с визуализации отдельных тканей на новый уровень классификации и определения характеристик тканей. Благодаря одновременному использованию двух источников рентгеновского излучения разной энергии, две сферы SOMATOM Definition с разными значениями напряжения позволяют получать два набора данных одновременно за одно сканирование. В результате два набора данных предоставляют различную информацию, которая может быть использована для различения, идентификации, разделения и дискриминации между изображенными тканями или объектами, что позволяет получить более конкретные детали сканируемого объекта, помимо морфологии. Можно утверждать, что КТ с двумя источниками создает основу для более широкого спектра клинических приложений и более современных тем исследований в таких возможных областях, как прямое вычитание кровеносных сосудов или костей при сканировании, классификация опухолей в онкологии, характеристика сосудистых бляшек и определение природы жидкостей организма в неотложной медицине.
Неинвазивная КТ-визуализация сердца является движущей силой развития технологии многослойной КТ. При проведении КТ-исследований сердца необходимо решить три проблемы: 1) время задержки дыхания во время сканирования; 2) временное разрешение; 3) пространственное разрешение. С момента внедрения 64-слойной КТ в клинику, исследования КТ сердца могут быть завершены менее чем за 10 с, и практически нет проблем с задержкой дыхания у пациентов. Однако у пациентов с высокой частотой сердечных сокращений часто приходится проводить необходимую клиническую подготовку или ждать, чтобы обеспечить успешное обследование. Пространственное разрешение несколько ограничено при оценке тяжелой кальцификации коронарных артерий или стеноза с металлическими стентами. Временное разрешение может быть достигнуто за счет как «мягких», так и «жестких» улучшений — «мягкие» означают программная «многосекторная» реконструкция путем наложения нескольких сердечных циклов для сокращения временного окна визуализации, что из-за большого времени сканирования приводит к значительному снижению пространственного разрешения и значительному увеличению дозы, о клиническом значении которой в литературе пока не сообщалось; «жесткая » достигается за счет увеличения скорости вращения кадра, что требует мощной аппаратной поддержки, при этом центробежная сила составляет 17 G для многослойной КТ 0,42s/360º вращения и 28 G для 0,33s/360º вращения, а опыт использования EBCT показывает, что идеальное временное разрешение для замораживания сердца должно быть менее 100 мс. А в плане визуализации В принципе, современный КТ для визуализации данных с разрешением 180º требует скорости вращения рамы сканера 0,2s/360º, при такой высокой скорости вращения центробежная сила достигала бы 75G, но современная механическая промышленность пока не в состоянии удовлетворить столь высокие требования. Именно поэтому Siemens SOMATOM Definition, основанный на проверенной технологии SOMATOM Sensation64 и нуль-триллионной сферической трубке Straton, объединяет две 64-слойные системы компьютерной томографии в раме, что позволяет значительно увеличить временное разрешение и конвенционализировать односекторную кардиологическую визуализацию. Помимо кардиологической визуализации, КТ с двумя источниками обеспечивает беспрецедентные преимущества в «одномоментной» неотложной медицине и двухэнергетической субтракционной визуализации.
Двухисточниковая КТ SOMATOM Definition основана на проверенной 64-слойной технологии КТ компании Siemens, которая обеспечивает исключительную скорость сканирования, временное разрешение и пространственное разрешение.
1. Металлические трубки Straton Zero-Meg, похожие на плотно упакованные EBCT, по размеру и весу на 1/4 меньше обычных стеклянных трубок, с управлением электронным пучком через электромагнитные отклоняющие катушки для контроля тока трубки в реальном времени. Другой важной причиной использования колбы Straton является то, что два комплекта рентгеновских ламп и детекторных систем не могут быть размещены в существующем пространстве 64-слойной стойки КТ, что очевидно невозможно с громоздкой обычной лампой, также большой проблемой является устойчивость к центробежной силе при высоких скоростях вращения, что трудно для обычных стеклянных ламп.
2.Электромагнитная технология прямого привода, технология сканирования чистого звука.
3.Специальная технология реконструкции коррекции рассеянного луча.
4.Специальная технология контроля дозы излучения, особенно технология адаптивного контроля дозы ЭКГ.