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Die Radiologie

Erschienen in:

08.06.2023 | Computertomografie | Leitthema

CT-Technologie: photonenzählende Computertomographie

verfasst von: Dr. Yannik Christian Layer, Dmitrij Kravchenko, Tatjana Dell, Daniel Kütting

Erschienen in: Die Radiologie | Ausgabe 7/2023

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Zusammenfassung

Hintergrund

Die photonenzählende Computertomographie („photon-counting detector computed tomography“, PCD-CT) ist eine Technologie, die viele Einschränkungen der herkömmlichen Detektoren überwindet. Eine direkte Umwandlung der auf den Detektor eintreffenden Photonen in elektrische Signale, verbunden mit einer sensitiveren und präziseren Photonerfassung ermöglicht eine spektrale Auswertung sowie eine potenziell verringerte Strahlenexposition des Patienten. Durch die Kombination von angewandten Energieschwellenwerten und den Verzicht auf Detektorsepten kann elektronisches Rauschen reduziert, die Ortsauflösung erhöht und die Dosiseffizienz gesteigert werden.

Bewertung

Aktuelle Forschungsarbeiten bestätigen deutlich reduziertes Bildrauschen, reduzierte Strahlendosis, erhöhte Ortsauflösung, verbessertes Jodsignal sowie eine Reduktion von Artefakten. Die spektrale Auswertung potenziert diese Effekte und ermöglicht auch retrospektiv die Errechnung virtuell-monoenergetischer Bilder, virtuell-nativer Bilder oder Jodkarten. Perspektivisch ergibt sich durch die photonenzählende Technologie die Möglichkeit zur Anwendung diverser Kontrastmittel, mit der Aussicht auf einzeitige Mehrphasenbildgebung oder zur Visualisierung bestimmter Stoffwechselprozesse. Bis zum klinischen Einsatz sind hierzu weitere Grundlagenforschung sowie ergänzende Zulassungsprozesse notwendig.

Schlussfolgerung

Das bisher einzige am Markt verfügbare PCD-CT-Gerät erhielt 2021 die Zulassung. Es bleibt abzuwarten, welche weitere Anwendungen durch Verbesserungen von Hardware und Software möglich werden. Insbesondere für hochauflösende Bildgebung bei detaillierten Fragestellungen und Untersuchungen mit hoher Strahlenbelastung zeigt die Technologie bereits heute eine eindrucksvolle Überlegenheit gegenüber dem vorherigen Technologiestandard.

Hsieh SS, Rajbhandary PL, Pelc NJ (2018) Spectral resolution and high-flux capability tradeoffs in CdTe detectors for clinical CT. Med Phys 45(4):1433–1443CrossRefPubMed

Rajendran K, Petersilka M, Henning A et al (2022) First clinical photon-counting detector CT system: technical evaluation. Radiology 303(1):130–138CrossRefPubMed

Cosset B, Sigovan M, Boccalini S et al (2023) Bicolor K‑edge spectral photon-counting CT imaging for the diagnosis of thoracic endoleaks: a dynamic phantom study. Diagn Interv Imaging 104(5):235–242. https://doi.org/10.1016/j.diii.2022.12.003CrossRefPubMed

Lee C‑L, Hong KJ, Kim N et al (2021) Feasibility study of portable multi-energy computed tomography with photon-counting detector for preclinical and clinical applications. Sci Rep 11(1):22731CrossRefPubMedPubMedCentral

Flohr T, Petersilka M, Henning A, Ulzheimer S, Ferda J, Schmidt B (2020) Photon-counting CT review. Phys Med 79:126–136CrossRefPubMed

Wehrse E, Klein L, Rotkopf LT et al (2021) Photonenzählende Detektoren in der Computertomographie – von der Quantenphysik zur klinischen Anwendung. Radiologe 61(1):1–10CrossRefPubMed

Rotkopf LT, Wehrse E, Froelich MF (2022) Spektrale Computertomographie im Zeitalter der photonenzählenden Röntgendetektoren. Radiologie 62(6):504–510CrossRefPubMed

Xu C, Danielsson M, Bornefalk H (2011) Evaluation of energy loss and charge sharing in cadmium telluride detectors for photon-counting computed tomography. IEEE Trans Nucl Sci 58(3):614–625CrossRef

Taguchi K, Iwanczyk JS (2013) Vision 20/20: single photon counting x‑ray detectors in medical imaging. Med Phys 40(10):100901CrossRefPubMedPubMedCentral

10.

Wielopolski L, Gardner RP (1976) Prediction of the pulse-height spectral distortion caused by the peak pile-up effect. Nucl Instruments Methods 133(2):303–309CrossRef

11.

Si-Mohamed SA, Miailhes J, Rodesch P‑A et al (2021) Spectral photon-counting CT technology in chest imaging. J Clin Med 10(24):5757. https://doi.org/10.3390/jcm10245757CrossRefPubMedPubMedCentral

12.

Yu Z, Leng S, Kappler S et al (2016) Noise performance of low-dose CT: comparison between an energy integrating detector and a photon counting detector using a whole-body research photon counting CT scanner. J Med Imaging 3(4):43503CrossRef

13.

Liu LP, Shapira N, Chen AA et al (2022) First-generation clinical dual-source photon-counting CT: ultra-low-dose quantitative spectral imaging. Eur Radiol 32(12):8579–8587CrossRefPubMedPubMedCentral

14.

Baffour FI, Rajendran K, Glazebrook KN et al (2022) Ultra-high-resolution imaging of the shoulder and pelvis using photon-counting-detector CT: a feasibility study in patients. Eur Radiol 32(10):7079–7086CrossRefPubMed

15.

Willemink MJ, Persson M, Pourmorteza A, Pelc NJ, Fleischmann D (2018) Photon-counting CT: technical principles and clinical prospects. Radiology 289(2):293–312CrossRefPubMed

16.

Inoue A, Johnson TF, White D et al (2022) Estimating the clinical impact of photon-counting-detector CT in diagnosing usual interstitial pneumonia. Invest Radiol 57(11):734–741CrossRefPubMed

17.

Dunning CAS, Marsh JF, Winfree T et al (2023) Accuracy of nodule volume and airway wall thickness measurement using low-dose chest CT on a photon-counting detector CT scanner. Invest Radiol 58(4):283–292. https://doi.org/10.1097/RLI.0000000000000933CrossRefPubMed

18.

Inoue A, Johnson TF, Walkoff LA et al (2023) Lung cancer screening using clinical photon-counting detector computed tomography and energy-integrating-detector computed tomography: a prospective patient study. J Comput Assist Tomogr 47(2):229–235. https://doi.org/10.1097/RCT.0000000000001419CrossRefPubMed

19.

Prayer F, Kienast P, Strassl A et al (2022) Detection of post-COVID-19 lung abnormalities: photon-counting CT versus same-day energy-integrating detector CT. Radiology. https://doi.org/10.1148/radiol.222087CrossRefPubMed

20.

Baffour FI, Huber NR, Ferrero A et al (2023) Photon-counting detector CT with deep learning noise reduction to detect multiple myeloma. Radiology 306(1):229–236CrossRefPubMed

21.

Schwartz FR, Vinson EN, Spritzer CE et al (2022) Prospective multireader evaluation of photon-counting CT for multiple myeloma screening. Radiol Imaging Cancer 4(6):e220073CrossRefPubMedPubMedCentral

22.

Winkelmann MT, Hagen F, Le-Yannou L et al (2023) Myeloma bone disease imaging on a 1st-generation clinical photon-counting detector CT vs. 2nd-generation dual-source dual-energy CT. Eur Radiol 33(4):2415–2425. https://doi.org/10.1007/s00330-022-09225-0CrossRefPubMed

23.

Benson JC, Rajendran K, Lane JI et al (2022) A new frontier in temporal bone imaging: photon-counting detector CT demonstrates superior visualization of critical anatomic structures at reduced radiation dose. Ajnr Am J Neuroradiol 43(4):579–584CrossRefPubMedPubMedCentral

24.

Waldeck S, Overhoff D, Alizadeh L et al (2022) Photon-counting detector CT virtual monoengergetic images for cochlear implant visualization—a head to head comparison to energy-integrating detector CT. Tomography 8(4):1642–1648CrossRefPubMedPubMedCentral

25.

Baffour FI, Glazebrook KN, Ferrero A et al (2023) Photon-counting detector CT for musculoskeletal imaging: a clinical perspective. AJR Am J Roentgenol 220(4):551–560. https://doi.org/10.2214/AJR.22.28418CrossRefPubMed

26.

Booij R, Kämmerling NF, Oei EHG, Persson A, Tesselaar E (2022) Assessment of visibility of bone structures in the wrist using normal and half of the radiation dose with photon-counting detector CT. Eur J Radiol 159:110662CrossRefPubMed

27.

Marcus RP, Fletcher JG, Ferrero A et al (2018) Detection and characterization of renal stones by using photon-counting-based CT. Radiology 289(2):436–442CrossRefPubMed

28.

Niehoff JH, Carmichael AF, Woeltjen MM et al (2022) Clinical low dose photon counting CT for the detection of urolithiasis: evaluation of image quality and radiation dose. Tomography 8(4):1666–1675CrossRefPubMedPubMedCentral

29.

Esquivel A, Ferrero A, Mileto A et al (2022) Photon-counting detector CT: key points radiologists should know. Korean J Radiol 23(9):854–865CrossRefPubMedPubMedCentral

30.

Sartoretti T, Racine D, Mergen V et al (2022) Quantum iterative reconstruction for low-dose ultra-high-resolution photon-counting detector CT of the lung. Diagnostics (Basel) 12(2):522. https://doi.org/10.3390/diagnostics12020522CrossRefPubMed

31.

Woeltjen MM, Niehoff JH, Michael AE et al (2022) Low-dose high-resolution photon-counting CT of the lung: radiation dose and image quality in the clinical routine. Diagnostics (Basel) 12(6):1441. https://doi.org/10.3390/diagnostics12061441CrossRefPubMed

32.

Jungblut L, Euler A, von Spiczak J et al (2022) Potential of photon-counting detector CT for radiation dose reduction for the assessment of interstitial lung disease in patients with systemic sclerosis. Invest Radiol 57(12):773–779CrossRefPubMedPubMedCentral

33.

Cao J, Bache S, Schwartz FR, Frush D (2022) Pediatric applications of photon-counting detector CT. AJR Am J Roentgenol. https://doi.org/10.2214/AJR.22.28391CrossRefPubMed

34.

Horst KK, Hull NC, Thacker PG et al (2023) Pilot study to determine whether reduced-dose photon-counting detector chest computed tomography can reliably display Brody II score imaging findings for children with cystic fibrosis at radiation doses that approximate radiographs. Pediatr Radiol. https://doi.org/10.1007/s00247-022-05574-6CrossRefPubMedPubMedCentral

35.

Emrich T, O’Doherty J, Schoepf UJ et al (2023) Reduced iodinated contrast media administration in coronary CT angiography on a clinical photon-counting detector CT system: a phantom study using a dynamic circulation model. Invest Radiol 58(2):148–155CrossRefPubMed

36.

Higashigaito K, Mergen V, Eberhard M et al (2023) CT Angiography of the aorta using photon-counting detector CT with reduced contrast media volume. Radiol Cardiothorac Imaging 5(1):e220140. https://doi.org/10.1148/ryct.220140CrossRefPubMedPubMedCentral

37.

Booij R, van der Werf NR, Dijkshoorn ML, van der Lugt A, van Straten M (2022) Assessment of iodine contrast-to-noise ratio in virtual monoenergetic images reconstructed from dual-source energy-integrating CT and photon-counting CT data. Diagnostics (Basel) 12(6):1467. https://doi.org/10.3390/diagnostics12061467CrossRefPubMed

38.

Boccalini S, Si-Mohamed SA, Lacombe H et al (2022) First in-human results of computed tomography angiography for coronary stent assessment with a spectral photon counting computed tomography. Invest Radiol 57(4):212–221CrossRefPubMed

39.

Koons E, VanMeter P, Rajendran K, Yu L, McCollough C, Leng S (2022) Improved quantification of coronary artery luminal stenosis in the presence of heavy calcifications using photon-counting detector CT. Proc SPIE Int Soc Opt Eng 12031:120311A. https://doi.org/10.1117/12.2613019CrossRefPubMedPubMedCentral

40.

Jungblut L, Abel F, Nakhostin D et al (2023) Impact of photon-counting-detector-CT derived virtual-monoenergetic-images and iodine-maps on the diagnosis of pleural empyema. Diagn Interv Imaging 104(2):84–90. https://doi.org/10.1016/j.diii.2022.09.006CrossRefPubMed

41.

Kariyasu T, Machida H, Yamashiro T et al (2022) Correlation between CT value on lung subtraction CT and radioactive count on perfusion lung single photon emission CT in chronic thromboembolic pulmonary hypertension. Diagnostics (Basel) 12(11):2895. https://doi.org/10.3390/diagnostics12112895CrossRefPubMed

42.

Stamp LK, Anderson NG, Becce F et al (2019) Clinical utility of multi-energy spectral photon-counting computed tomography in crystal arthritis. Arthritis Rheumatol 71(7):1158–1162CrossRefPubMed

43.

Mergen V, Racine D, Jungblut L et al (2022) Virtual noncontrast abdominal imaging with photon-counting detector CT. Radiology 305(1):107–115CrossRefPubMed

44.

Sosna J (2022) Photon-counting detector CT: initial analysis of virtual noncontrast imaging. Radiology 305(1):116–117CrossRefPubMed

45.

Kim J, Bar-Ness D, Si-Mohamed S et al (2018) Assessment of candidate elements for development of spectral photon-counting CT specific contrast agents. Sci Rep 8(1):12119CrossRefPubMedPubMedCentral

46.

Sawall S (2023) Neue Kontrastmittel für die photonenzählende Computertomographie New contrast agents for photon-counting computed tomography. Die Radiologie. https://doi.org/10.1007/s00117-023-01135-6

Titel: CT-Technologie: photonenzählende Computertomographie
verfasst von: Dr. Yannik Christian Layer
Dmitrij Kravchenko
Tatjana Dell
Daniel Kütting
Publikationsdatum: 08.06.2023
Verlag: Springer Medizin
Schlagwörter: Computertomografie
Computertomografie
Erschienen in: Die Radiologie / Ausgabe 7/2023
Print ISSN: 2731-7048
Elektronische ISSN: 2731-7056
DOI: https://doi.org/10.1007/s00117-023-01166-z

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