close
تبلیغات در اینترنت
معرفی توموگرافی کامپیوتری با انرژی دوگانه
loading...

انجمن پرتونگاران برتر ایران [ISPR]

معرفی توموگرافی کامپیوتری با انرژی دوگانه (Dual Energy Computed Tomography)   Michael Riedel University of Texas Health Science Center at San Antonio ترجمه وگردآوری: مریم جعفریZanjan University of Medical Sciences                                            پیش گفتار ایده توموگرافی کامپیوتری (CT) برای اولین بار در سال 1960 با پیشرفت تکنولوژی کامپیوتری مدرن معرفی شد. اسکنرهای اولیه در…




آخرين مطالب






س.رئیسی بازدید : 1070 زمان : نظرات ()

معرفی توموگرافی کامپیوتری با انرژی دوگانه

(Dual Energy Computed Tomography)

 

Michael Riedel

University of Texas Health Science Center at San Antonio

ترجمه وگردآوری: مریم جعفریZanjan University of Medical Sciences                                           


پیش گفتار

ایده توموگرافی کامپیوتری (CT) برای اولین بار در سال 1960 با پیشرفت تکنولوژی کامپیوتری مدرن معرفی شد. اسکنرهای اولیه در سال 1970 به طور تجاری در دسترس بودند، و در سال 1980 عمومیت پیدا کردند و توسعه یافتند. ابداع سی تی اسکن اسپیرال منجر به تصویربرداری با قدرت تفکیکی کمتراز میلی متر شد. سی تی می تواند هم برای اهداف آناتومیکی و هم اهداف پاتولوژیکی، مثلاً آنژیوگرافی با ماده حاجب استفاده شود.

سی تی با استفاده از دو منبع (Dual Source CT-DSCT) تکنیک نسبتاً جدیدی است که در تصویربرداری های تشخیصی استفاده می شود. در این تکنیک از دو تیوب اشعه ایکس در یک گانتری استفاده می شود. وجود تیوب دوم موجب اکسپوز بیمار با دو طیف انرژی متفاوت می شود. ایده سی تی با انرژی دوگانه برای نخستین بار در سال 1970 بررسی شد. بدون وجود این تکنولوژی (به کارگیری دو طیف انرژی متفاوت در یک اسکن واحد) هدف باید دوبار جداگانه اسکن می شد که موجب توزیع غیریکنواخت ید در تصاویر ترتیبی می شود1. DSCT کنتراست سی تی را بهبود می بخشد، بافتهای مختلف را از یکدیگر تمایز می دهد و تاندونها و رباط ها را قابل مشاهده می کند.

تئوری

 

نظیر رادیوگرافی مرسوم، در توموگرافی کامپیوتری هم از اشعه تولید شده توسط یک آند چرخان استفاده می شود تا یک آشکارساز دیجیتالی را پس از عبور از جسم جاذب اکسپوز کند. جذب اشعه فقط به طیف انرژی دسته پرتو X بستگی ندارد، بلکه به جنس و ضخامت ماده جاذب هم بستگی دارد. یک دستگاه سی تی استاندارد شامل یک تیوب چرخان و حلقه ثابتی از آشکارسازها می باشد. سی تی مارپیچی از تکنولوژی حلقه لغزنده (Slip Ring) استفاده می کند که به تیوب اجازه می دهد به طور پیوسته بچرخد، درحالیکه بیمار روی یک تخت متحرک با سرعتی ثابت و از پیش تعیین شده از درون سوراخ گانتری عبور می کند. در طی این فرآیند یک اسکن مارپیچی در امتداد طول بدن بیمار حاصل می شود. همزمان با اینکه تیوب دور بدن بیمار می چرخد، تصاویر پروجکشنال بوسیله آشکارسازها به ازای هر زاویه ای از چرخش تیوب بدست می آیند، که به فرکانس یا فراوانی تصویربرداری بستگی دارد.

پروجکشن های بدست آمده می توانند قبل یا بعد از اینکه در معرض الگوریتم های بازسازی ویژه ای قرار گیرند و تصویر نهایی را فراهم آورند، پردازش شوند. روش های پردازش در هر دو حیطه فضایی یا فرکانسی به تصویر اعمال می شوند، و می توانند علاوه بر کاهش نویز تصویر، با استفاده از الگوریتم های فیلتراسیون خاصی تصویر را صاف (نرم) کنند. در آنژیوگرافی، تصویر ممکن است از تصویر دیگری که در شرایط مشابه گرفته شده است، تفریق شود. تصویر دوم وقتیماده حاجب به بیمار تزریق شده است، به دست می آید. ماده حاجب نتایج جذبی متفاوتی را نشان می دهد که موقعیت رگهای خونی و شریان ها را معلوم می کند.

 

 در سی تی با دو منبع از دو تیوب چرخان استفاده می شود تا دو نوع تصویر با ولتاژ بالا و پایین به دست آید. از آنجایی که تصاویر به جذب پرتو ایکس (که خود به ولتاژی که به تیوب اعمال شده است مربوط است) وابسته اند، پس تصاویر بدست آمده در واقع وابسته به انرژی (یا همان ولتاژ) هستند. جذب همچنین به چگالی ماده هدف بستگی دارد و آگاهی از انرژی دسته اشعه اجازه می دهد براساس ویژگی های طیفی دسته اشعه گرفته شده توسط آشکارسازها درباره مواد جاذب (جنس و ...) گمانه زنی شود.

 سی تی اسکن با انرژی دوگانه

بیشترین و کمترین ولتاژی که می توان به تیوب اعمال کرد kVp 140 و 80 است؛ بنابراین بیشترین اختلاف انرژی بین دو تیوب 60 kVp خواهد بود. اما، از آنجایی که دسته اشعه طیفی از انرژی هاست که شامل انرژی اختصاصی ماده سازنده آند هم می شود؛ متوسط انرژی دو طیف انرژی keV 76 و 56 خواهد بود، در این صورت اختلاف انرژی کمتر خواهد شد3. علاوه بر این یک فیلتر قلع ممکن است در مسیر دسته پرتو جهت حذف پرتوهای کم انرژی قرار داده شود که موجب افزایش متوسط انرژی به 92 keV می شود4. به این فرآیند سخت کردن دسته پرتو می گویند. (beam hardening)

 

سی تی اسکن با انرژی دوگانه 

 

جذب در سطح انرژی متوسط در درجه اول ناشی از پراکندگی کمپتون است، اما در انرژی های پایین تر اثر فتوالکتریک غالب است. برخی عناصر داخل بدن مانند کلسیم و منیزیم مشخصه های جذبی متفاوتی دارند و وقتی تصاویر در ولتاژهای پایین تیوب به دست می آیند، می توانند نمایان شوند. این موضوع خصوصاً در آنژیوگرافی که از ید به عنوان ماده حاجب جهت تشخیص بهتر رگها استفاده می شود، مفید است.

جریانی که به تیوب اعمال می شود به گونه ای تعدیل شده است که اکسپوژری مطابق با پروتکل استاندارد برقرار کند. تصاویر به دست آمده در اسکن های kVp 140 و 80 نسبت به سی تی نرمال که در 120 kVp و دوزهای مشابه گرفته شده است، نویز بیشتری دارند. تصاویر در طی بازسازی دارای وزن شده و نرمال می شوند، بنابراین نویز و مشخصه های طیفی آن مانند تصاویر بدست آمده از سی تی اسکن 120 kVpمی شود. در شکل 1 می توان دید که دو تیوب با زاویه 90 درجه نسبت به یکدیگر قرار داده شده اند. هیچ پروجکشن واحدی در هر دو شرایط اکسپوز از دو تیوب مختلف به دست نمی آید. (مترجم: دو تیوب با شرایط اکسپوز متفاوت پروجکشن واحدی را تصویربرداری نمی کنند، چون باهم زاویه 90 درجه ای دارند.) این باعث می شود که پردازش اطلاعات پروجکشن بسیار زمان بر باشد، و پردازش تصویر روی تصویر بازسازی شده انجام گیرد.

 

 

کاربردهایCT  با انرژی دوگانه

 

 CTبا انرژی دوگانه در حال حاضر، بواسطه تنوع کاربردهای بالینی اش کارایی فوری خود را نشان داده است. آنژیوگرافی حیطه ای از CT است که بدلیل استفاده از DSCT (سی تی با استفاده از دو منبع) بهبود یافته است. می توان استخوان را در جریان استفاده از DECT(سی تی با انرژی دوگانه) و براساس خاصیت های طیفی آن شناسایی کرد و در نهایت میتوان آن را از آنژیوگرام حذف نمود. یدی که درون رگهاست تنها ماده چگال خواهد بود و می تواند با کیفیتی نزدیک به یک آنژیوگرام با تشدید مغناطیسی (MRA) به تصویر درآید. به علاوه، توزیع پلاکها درون رگهایی که کلسیفیه شده اند به منظور تشخیص تصلب شرائین قابل مشاهده خواهد بود. یک پروتکل معمولی برای تهیه یک آنژیوگرام ازگردن با استفاده ازDECT، جهت نمایان ساختن پلاکها در رگهایی که دچار تصلب شرائین شده اند، نیازمند اعمال ولتاژ kVp 140 و80  به تیوب می باشد و حدوداً 4 ثانیه طول می کشد.

 

سی تی اسکن با انرژی دوگانه

سی تی اسکن با انرژی دوگانه

 

DECT همچنین نوع سنگ کلیه را به وسیله تعیین خواص ویژه سنگ نشان می دهد، که موجب تعیین بهترین روش درمان خواهد شد. سنگهایی که حاوی کلسیم اند معمولاً باید بصورت دستی یا با استفاده از سنگ شکنی خارج شوند، درحالیکه سنگهای اوریک اسید میتوانند درون بدن درمان شوند. اوریک اسید خواص طیفی ضعیف تری را درمقایسه با سنگهای کلسیمینشان میدهد، بنابراین تمایز نوع سنگها از یکدیگر جهت تعیین اینکه چه نوع درمانی (تهاجمی یا غیر تهاجمی) نیاز است، ممکن خواهد بود7.

به واسطه استفاده از DECT میتوان بین رباط های ضخیم و تاندون ها تمایز ایجاد کرد. اما چون خواص قابل مشاهده بافت های اتصال دهنده ضعیف است، رباط های باریک قابل مشاهده نخواهند بود، که استفاده از این سیستم را برای این هدف محدود میکند. قابلیت تشخیصضایعات بدخیم و خوش خیم بوسیله تعیین خواص جذبی در جریان اسکن با انرژی دوگانه بررسی می شود8. خواص جذب اطلاعاتی را درباره مواد تشکیل دهنده ضایعه (تومور) خواهند داد، و یک تشخیص می تواند این اطلاعات را فراهم آورد.

DECT موجب دستیابی به تصاویر تهویه ای و تزریق وریدی، بهمراه اطلاعاتی از ساختار ریه ها جهت تشخیص برخی از بیماری های ریوی می شود9. می توان مواد حاجبی مانند ید یا گاز زنون به بیمار تزریق کرد تا یک تصویر تهویه ای یا تزریقی از ریه بدست آورد.

 

 

 سی تی اسکن با انرژی دوگانه

 

CT با انرژی دوگانه در مقایسه با CT استاندارد و SPECT

نکته مهم در هر نوآوری در زمینه پزشکی این است که یک تکنیک تصویربرداری جدید نتایجی برابر یا بالاتر از تکنیک تصویربرداری پیشین ارائه دهد. یک راه تشخیص مزیت های DECT در برابر CT استاندارد مقایسه حذف استخوان، همچنین تشریح رگها، و محافظت از رگها است. مزیت DECT موجب تعیین خواص طیفی استخوان با دقت بیشتری می شود، در نتیجه هر وکسلی که حاوی کلسیم باشد می تواند از تصویر حذف شود. خوانندگان تصاویر CT متداول و DECT را از نظر حذف استخوان باهم مقایسه می کنند. در تصاویر CT متداول ساختارهای استخوانی به صورت جزئی روی رگها می افتند.10,11

انجام DECT نه تنها تصاویر تشخیصی بهتری بر مبنای اطلاعات به دست آمده ارائه می کند، بلکه این متد نسبت به CT با یک انرژی هیچگونه دوز اضافی نخواهد داشت. با مقایسه تصاویری که از دو روش به دست آمده است می توان پی به این موضوع برد که تصاویر DECT بدون افزایشی در دوز اشعه ایکس کیفیت بالاتر و نویز کمتری دارند.12

روش دیگری برای سنجش صلاحیت DECT در ارائه استانداردها در برابر روشهای تصویربرداری دیگر، مقایسه آنژیوگرامهایی از میوکارد قلب است که توسط تکنیک SPECT بدست آمده است. در DECT، درصورت نیاز به هرگونه تزریق وریدی به میوکارد قلب از ماده حاجب یددار استفاده می شود، سپس این تصاویر و تصاویر بدست آمده ازطریق SPECT از نظر حساسیت، خصوصیت، و دقت باهم مقایسه می شوند. نتایج بدست آمده نشان داده اند که DECT قابلیت ارائه تجزیه وتحلیل های انتگرالی از ریخت شناسی شریان کرونری و خونرسانی میوکارد دارد و با SPECT هماهنگی خوبی دارد.13

 

 

نتایج

پیشرفتی که در رادیوگرافی مرسوم با دستیابی به CT با انرژی دوگانه بوجود آمد، همراه با ایجاد تکنولوژی CT با دو منبع (در یک گانتری) بود. درحالیکه ارائه آنژیوگرامهایی که از نظر کیفیت تصویر، تمایز بین بافتها و در نتیجه حذف استخوان، در حد یا بالاتر از استانداردهای تعیین شده توسط واحد استانداردهای CT باشند، ممکن شد. توانایی تمایز بین دو بافت به طیف جذبی جسم در دو انرژی بستگی دارد. ویژگی های طیفی بافت مهم است زیرا از این طریق مواد اتمی که ترکیبات یک حجم انتخاب شده را تشکیل میدهند، می توانند تعیین شوند. این موضوع پردازش تصویر را ممکن می سازد که می توان از این طریق استخوان را از آنژیوگرام ها حذف کرد و در تعیین تصلب شرائین، توزیع پلاکها را به تصویر کشید. CT با انرژی دوگانه همچنین توانایی سنجش تصاویر تهویه ای و تزریقی را با استفاده از مواد حاجبی نظیر ید و گاز زنون دارد. مطمئناً توانایی تمیز دادن بین انواع مختلف بافت در بدن و افزایش کنتراست منجر به اکتشافات جدیدی در تصویربرداری تشخیصی خواهد شد.  


References

1 Chiro GD, Brooks RA, Kessler RM, et al. Tissue signatures with dual-energy computed

tomography. Radiology 1979; 131:521-523.

2 The Technical Background of Dual Energy Imaging. <http://www.dsct.com/index.p

hp/dual-energy-imaging>, 2009 May 13.

3 Johnson TR, Krauss B, Sedlmair M, et al. Material differentiation by dual energy CT:

initial experience. Eur Radiol 2007; 17:1510-1517.

4 Petersilka M, Bruder H, Krauss B, Stierstorfer K, Flohr TG. Technical principles of

dual source CT. Eur J Radiol 2008; 68:362-368.

5 Johnson T. Physics of Dual Energy CT. <http://www.dsct.com/index.php/physics-ofdsct-

t-johnson>, 2009 Dec 21.

6 Martin Heuschmid, Christoph Thomas, Harald Brodoefel, Andreas Kopp. Calcification

of the Carotid Artery. <http://www.dsct.com/index.php/calcification-of-the-carotidartery>

2008 Jan 28.

7 Graser A, Johnson TR, Bader M, et al. Dual energy CT characterization of urinary

calculi: initial in vitro and clinical experience. Invest Radiol 2008; 43:112-119.

8 Johnson T. Clinical Applications of Dual Energy CT. <http://www.dsct.com/index.

php/clinical-applications-dual-energy-ct>, 2010 Jan 18.

9 Thieme SF, Johnson TR, Lee C, et al. Dual-energy CT for the assessment of contrast

material distribution in the pulmonary parenchyma. AJR Am J Roentgenol 2009;

193:144-149.

6

10 Morhard, Dominik MD; Fink, Christian MD; Graser, Anno MD; Reiser, Maximilian F.

MD; Becker, Christoph MD; Johnson, Thorsten R. C. MD. Cervical and Cranial

Computed Tomographic Angiography With Automated Bone Removal: Dual Energy

Computed Tomography Versus Standard Computed Tomography. Investigative

Radiology 2009 May;44(5);293-297.

11 Sommer WH, Johnson TR, Becker CR, et al. The value of dual-energy bone removal in

maximum intensity projections of lower extremity computed tomography angiography.

Invest Radiol 2009; 44:285-292.

12 Halliburton SS, Sola S, Kuzmiak SA, Obuchowski NA, Desai M, Flamm SD,

Schoenhagen P. Effect of dual-source cardiac computed tomography on patient radiation

dose in a clinical setting: Comparison to single-source imaging. Journal of

Cardiovascular Computed Tomography 2008 Nov; 2(6);392-400.

13 Balazs Ruzsics, MD, PhD, Florian Schwarz, MD, U. Joseph Schoepf, MD,

Yeong Shyan Lee, MD, Gorka Bastarrika, MD, PhD, Salvatore A. Chiaramida, MD,

Philip Costello, MD, and Peter L. Zwerner, MD. Comparison of Dual-Energy Computed

Tomography of the Heart With Single Photon Emission Computed Tomography for

Assessment of Coronary Artery Stenosis and of the Myocardial Blood Supply. American

Journal of Cardiology 2009 August 1;104(3);318-326. 

ارسال نظر برای این مطلب
این نظر توسط س.رئیسی در تاریخ 1393/9/14 و 0:17 دقیقه ارسال شده است

با سلام و احترام
مطلب خوب و بجایی بود
منتظر کارهای دیگه شما هستیم
تشکر

این نظر توسط محمود صفری در تاریخ 1393/9/12 و 20:45 دقیقه ارسال شده است

با سلام
این مطلب هم مثل مطلب قبلی بسیار عالی بود.منتظر کارای بعدی شما هستم.


نام
ایمیل (منتشر نمی‌شود) (لازم)
وبسایت
:) :( ;) :D ;)) :X :? :P :* =(( :O @};- :B /:) :S
نظر خصوصی
مشخصات شما ذخیره شود ؟ [حذف مشخصات] [شکلک ها]
کد امنیتیرفرش کد امنیتی
اطلاعات کاربری
نام کاربری :
رمز عبور :
  • فراموشی رمز عبور؟
  • آمار سایت
  • افراد آنلاین : 3
  • تعداد اعضا : 515
  • بازدید روز : 79
  • گوگل امروز : 4
  • بازدید هفته : 3,687
  • بازدید ماه : 14,341
  • بازدید سال : 143,645
  • بازدید کلی : 773,812