Recopilación detallada de datos de Yuan Shuang CT
Nombre chino: Yuan Shuang CT mbth: Tomografía computarizada de doble fuente Especialidad: experiencia en tecnología de imágenes médicas, historia del desarrollo de la tecnología CT, experiencia en el desarrollo de DSCT, estructura, principio de funcionamiento, aplicación, dosis de radiación, conclusión, perspectiva. Antecedentes Desde que el ingeniero británico Hounsfield desarrolló con éxito la primera máquina de TC en 1972, se han producido una tras otra revoluciones tecnológicas en el campo de las imágenes médicas. Antes de 2004, el desarrollo de la tecnología CT giraba principalmente en torno a cambios en el movimiento de tubos y detectores y en la cobertura de los haces de radiación. No fue hasta 2005 que Siemens lanzó el primer Yuan Shuang CT (DSCT) del mundo, desarrollando aún más la tecnología de imágenes por TC. Las imágenes cardiovasculares por TC son equivalentes a la angiografía por sustracción digital (DSA), lo que reduce en gran medida la probabilidad de falsos positivos de las imágenes cardiovasculares por TC convencionales. En 2006, el Peking Union Medical College Hospital de China tomó la iniciativa de introducir el primer Yuan Shuang CT del país. En la actualidad, además de algunos exámenes de rutina, se utiliza principalmente para exámenes cardiovasculares, detección de nódulos pulmonares asistida por computadora, examen de la tríada de dolor torácico, imágenes de perfusión corporal y endoscopia de simulación de colon. y obtuvo buenos resultados. El trabajo de investigación utiliza principalmente su tecnología única de imágenes de energía dual, incluida la identificación de los componentes y propiedades de los cálculos en el cuerpo, la reconstrucción por tomografía computarizada de tendones y ligamentos y el diagnóstico temprano de embolia pulmonar aguda. La historia del desarrollo de la tecnología CT De acuerdo con las diferentes formas de los haces de rayos X y los métodos de escaneo, se reconoce que el desarrollo de la tecnología CT ha pasado por los siguientes cinco cambios tecnológicos principales: modo de traslación-rotación de haz único; haz estrecho en forma de abanico; modo de traslación y rotación; modo de rotación de haz ancho en forma de abanico; modo de rotación estática de haz de electrones; En la década de 1980, la competencia giraba principalmente en torno a la velocidad de escaneo. Durante este período, la aparición de la tecnología de escobillas de carbón y anillos colectores condujo al nacimiento de la TC en espiral, que rápidamente reemplazó a la TC de sección transversal única. Desde la década de 1990 hasta principios del siglo XX, el desarrollo de la tecnología CT tuvo como objetivo aumentar la cobertura del eje vertical, y las máquinas CT de 4/16/32/40 cortes aparecieron una tras otra. Hasta 2004, Siemens lanzó la primera máquina CT en espiral de 64 cortes del mundo (SOMATOM Sensation 64). Desde entonces, en vista de las limitaciones de muchas fabricaciones mecánicas, muchos expertos creen que las máquinas CT han alcanzado su desarrollo extremo. Pero al año siguiente, Siemens lanzó el primer sistema DSCT del mundo (Definición SOMATOM) en la Reunión Anual de Radiología de América del Norte (RSNA), rompiendo por completo el concepto tradicional de tecnología de TC y desencadenando una nueva revolución en la historia de la TC. Los antecedentes de desarrollo de la TC DSCT se han utilizado ampliamente en exámenes clínicos desde su nacimiento, especialmente después de la aparición de la TC en espiral, se ha utilizado ampliamente en el examen y diagnóstico de varias partes del cuerpo humano. Sin embargo, para los órganos en movimiento como los pulmones, el tracto gastrointestinal, la aorta y especialmente el corazón, se debe realizar un examen en un tiempo limitado y el paciente no debe respirar durante la exploración. De lo contrario, aparecerán imágenes borrosas y artefactos irregulares bajo la luz. En casos graves, no se puede obtener ninguna imagen de diagnóstico y no se puede completar el examen. Además, la resolución espacial también es un parámetro importante, que también afecta a la precisión del diagnóstico. En vista de las limitaciones técnicas anteriores, Siemens abandonó el concepto técnico tradicional e integró dos conjuntos de sistemas de adquisición de datos de imágenes de 64 capas en el marco basados en la tecnología madura SOMATOM Sensation 64 y tubos metálicos Stratton de cero megapíxeles, haciendo que todo el marco sea el El marco se gira 90b para obtener imágenes de alta calidad. Para 0, la rejilla gira 1 ciclo. 33 s, pero solo es necesario girar 90b para completar la adquisición de la imagen, por lo que su resolución de tiempo alcanza 83 ms, logrando la adquisición y reconstrucción de datos de un solo sector, superando muchas desventajas causadas por la "tecnología de reconstrucción multisectorial" y mejorando enormemente. Mejore la calidad de la imagen y la precisión del diagnóstico. Este dispositivo es el DSCT que ha llamado la atención del mundo. Figura 1 La máquina DSCT de estructura CT alemana Siemens Yuan Shuang consta básicamente de dos gabinetes eléctricos principales (1 principal y 1 auxiliar), bastidor, camilla de examen, sistema de enfriamiento de agua, sistema de control de imágenes (ICS), sistema de reconstrucción de imágenes (IRS) y poste de imágenes. -procesamiento Componentes del sistema de procesamiento. La parte central son principalmente dos conjuntos de sistemas de recopilación de datos independientes e interrelacionados.
Consiste principalmente en dos generadores independientes de alto voltaje A y B, dos bombillas metálicas Stratton de cero megaohmios A y B, dos conjuntos de detectores cerámicos de tierras raras de ultra alta velocidad A y B, y dos conjuntos de recolectores de datos correspondientes A y B. B Componentes. Otros componentes similares son idénticos excepto que los dos conjuntos de detectores tienen diferentes campos de detección efectivos (FOV) debido a las limitaciones del espacio efectivo disponible en el bastidor. Hay dos generadores de alto voltaje, cada uno con una potencia máxima de 80 kilovatios. Cuando dos sistemas de adquisición DSCT funcionan al mismo tiempo, la potencia máxima puede alcanzar los 160 kW, que es mucho mayor que la de las máquinas CT normales de 64 cortes. Hay 2 tubos de rayos X. El tubo A y el tubo B son tubos metálicos Stratton zero mega que utilizan tecnología patentada por Siemens. El voltaje máximo es de 140 kV, la potencia máxima es de 80 kW y la corriente máxima es de 666 mA. componentes de tubos y sistemas electrónicos de deflexión y dispositivos de refrigeración. La sección del rotor es accionada directamente por el motor y es en gran medida simétrica en rotación. El cátodo está equipado con un sistema de emisión independiente opcional y un sistema electrónico de desviación, que implementa la tecnología de enfoque volador en la dirección del eje Z, con niveles de enfoque de 0,6*0,6 y 0,8*0,9. El sistema de refrigeración es un componente mecánico independiente, conectado con. Los componentes del tubo de rayos X son diferentes y están conectados a través de tubos flexibles. La superficie objetivo del ánodo está en contacto directo con el aceite en circulación para lograr el enfriamiento directo del ánodo. La capacidad calorífica del ánodo es de hasta 6,5 MHU/min (4,8 MJ/min), lo que puede denominarse un "tubo de cero megabytes". Los usuarios no tienen que preocuparse en absoluto por la capacidad calorífica de la bombilla y pueden lograr un escaneo continuo de alta potencia y amplio rango, e incluso pueden completar un escaneo de cuerpo completo del paciente de una sola vez mientras garantizan la resolución espacial. Dos conjuntos de detectores cerámicos de tierras raras de ultra alta velocidad, cada uno de los cuales consta de 40 filas de detectores, de las cuales 32 filas de detectores tienen un ancho de colimación de 0. 6 mm en el centro, 4 filas de detectores, ancho de colimación 1. 2 mm en ambos lados. Un grupo de detectores principal con un arco de aproximadamente 60b corresponde a la bombilla A, mientras que otro grupo de detectores auxiliares con un arco de aproximadamente 32b corresponde a la bombilla B. Debido al espacio limitado dentro del bastidor, las longitudes horizontales de los dos conjuntos de detectores son diferentes. , por lo que la cobertura de escaneo también difiere. DSCT tiene una gran apertura de pórtico de 78 cm y un rango de escaneo de 200 cm, lo que amplía el alcance de las aplicaciones clínicas. Al igual que el CT de espiral múltiple, la parte móvil del marco utiliza tecnología de escobillas de carbón y anillos colectores de bajo voltaje, pero a diferencia de ellos, la parte giratoria utiliza tecnología de accionamiento directo electromagnético. Principio de funcionamiento: se instalan dos conjuntos de generadores de rayos X y dos conjuntos de sistemas detectores en el mismo plano en un ángulo determinado para un escaneo sincrónico. Dos conjuntos de tubos de rayos X pueden emitir rayos del mismo voltaje o de diferentes voltajes, lo que permite integrar o separar datos. Diferentes conjuntos de datos tienen diferente poder de resolución para los mismos órganos y tejidos. A través de dos conjuntos de datos con diferentes energías, se pueden separar estructuras de tejido que no se pueden separar ni mostrar mediante TC ordinaria. Esa es la imagen de energía. Si se escanean dos conjuntos de datos con los mismos valores de voltaje y corriente, los dos conjuntos de datos se pueden integrar para obtener rápidamente la estructura del tejido de la misma parte, superando el límite de velocidad de la TC ordinaria. DSCT tiene dos modos de trabajo, a saber, el modo de fuente única y el modo Yuan Shuang, que se pueden configurar a través de la consola. En el modo de fuente única, el sistema principal de adquisición y reconstrucción de datos A funciona y el sistema de adquisición y reconstrucción de datos B se apaga. En este momento, no es diferente de una máquina CT ordinaria de 64 cortes, es decir, los rayos X emitidos por el tubo A son atenuados por el sujeto y luego recibidos por el detector A. Después del correspondiente procesamiento y reconstrucción de la imagen, una imagen CT de la pieza correspondiente. Para 1 escaneo (es decir, 1 ciclo de adquisición), el grupo de tubo y detector debe girar al menos 180 b para obtener suficientes datos y reconstruir imágenes, y se pueden obtener hasta 64 capas de imágenes. El modo de fuente única se utiliza comúnmente para posicionar imágenes, escaneos simples convencionales y escaneos mejorados de la cabeza, el cuello, el pecho, el abdomen y las extremidades. En el modo Yuan Shuang, dos conjuntos de sistemas de recolección y reconstrucción de datos funcionan al mismo tiempo. Se combinan dos conjuntos de tubos de rayos y detectores para emitir y recibir rayos de forma independiente y completar el procesamiento de imágenes de forma independiente. En la reconstrucción de imágenes, se pueden reconstruir dos conjuntos de imágenes independientes y un conjunto de imágenes fusionadas a partir de datos obtenidos mediante dos conjuntos de sistemas de adquisición. El primer período de adquisición del primero es el mismo que el del modo de fuente única, es decir, el grupo de tubo y detector debe girar al menos 65430. El siguiente ciclo de adquisición solo requiere que el tubo y el grupo de detectores giren 90b. Después de las combinaciones y operaciones matemáticas correspondientes, los dos conjuntos de datos obtenidos por los dos conjuntos de sistemas de adquisición de datos se pueden girar 180b bajo una única fuente, pero la resolución temporal. Se mejora 1 veces, se utiliza principalmente para exámenes cardíacos que requieren una resolución de tiempo extremadamente alta. La TC espiral tradicional sólo tiene un conjunto de generadores de rayos X y un conjunto de sistemas detectores, lo cual es insuficiente cuando se escanean objetos en movimiento a alta velocidad (como las arterias coronarias).
Por lo general, los ingenieros mejoran la capacidad del CT para capturar objetos en movimiento acelerando la velocidad de rotación del CT. Sin embargo, limitado por el nivel industrial y la enorme fuerza centrífuga generada por la rotación del CT, el CT más rápido en la actualidad solo puede girar una vez en 0,27 segundos. . Sistema CT de Yuan Shuang Figura 2 La imagen de CT de Yuan Shuang utiliza dos fuentes de radiación y dos sistemas detectores al mismo tiempo, que pueden recolectar imágenes del corazón y de las arterias coronarias sincronizadas con el electrocardiograma, con una resolución de tiempo de 83 ms. sin control Las imágenes cardíacas se realizan en pacientes con frecuencia cardíaca elevada, latidos cardíacos irregulares o incluso arritmias. Al mismo tiempo, las dos fuentes de radiación pueden emitir rayos X de diferentes energías. La tecnología de exposición a energía dual mejora significativamente la resolución del tejido por TC. DSCT no es muy diferente de la TC ordinaria en estructura, pero tiene ventajas incomparables en algunos aspectos del análisis de aplicaciones clínicas. Imágenes cardíacas La mayor ventaja de la DSCT son las imágenes cardíacas. Imágenes de energía dual significa imágenes con dos energías diferentes. La base es que diferentes componentes del tejido muestran diferentes valores de TC bajo diferentes irradiaciones de energía de rayos X, y luego, a través de la tecnología de fusión y reconstrucción de imágenes, se obtiene una imagen de TC que puede reflejar la composición química del tejido, es decir, la imagen característica del tejido. Escaneo ordinario Para el examen ordinario, DSCT solo utiliza el sistema de adquisición de datos A y el sistema de adquisición de datos B está cerrado, lo que equivale a una máquina CT ordinaria de 64 cortes. Dosis de radiación El problema de la radiación de la TC ha sido motivo de gran preocupación durante mucho tiempo. Aunque los equipos de TC existentes generalmente controlan la dosis de radiación dentro de un rango de dosis seguro, todavía esperamos que la dosis de radiación durante el examen de TC pueda ser lo más baja posible. Aunque el sistema Yuan Shuang CT utiliza dos sistemas de tubos de rayos X y dos grupos de detectores, la dosis de radiación para la exploración del corazón es sólo el 50% de la de la TC convencional. Debido a su alta resolución temporal, la adquisición de imágenes cardíacas se puede completar durante un latido, lo que hace que los métodos de escaneo de dosis altas que utilizan reconstrucción multisectorial sean cosa del pasado. Además, Yuan Shuang CT adopta un control de dosis adaptativo basado en electrocardiograma para minimizar la dosis de radiación durante el movimiento cardíaco rápido. La aplicación integral de estas tecnologías ha duplicado la velocidad y eficiencia de la adquisición de imágenes. Incluso en comparación con el escáner de energía única con el mayor efecto energético, la dosis de radiación de Yuan Shuang CT con frecuencia cardíaca normal se reducirá en al menos un 50%. Conclusión y perspectivas DSct es un nuevo equipo basado en la madura tecnología CT de 64 cortes de Siemens, que ha logrado mayores avances en velocidad de escaneo, resolución temporal y resolución espacial. Su rendimiento superior general se basa principalmente en el tubo metálico Stratton de cero megabits, la tecnología de accionamiento directo electromagnético, la tecnología de escaneo silencioso, la tecnología especial de corrección y reconstrucción de rayos dispersos, la tecnología especial de control de dosis de radiación y la aplicación de tecnología de control de dosis de control de ECG especialmente adaptativo. Tiene ventajas incomparables en imágenes de arterias coronarias y en imágenes de energía dual, pero como hay muchos problemas que deben resolverse con urgencia, su valor práctico clínico aún requiere mucha verificación clínica. Pero, en general, DSCT es una nueva revolución en la tecnología de TC y crea una nueva era en la historia de la TC.