New Technical Developments in Multislice CT, Part 2: Sub-Millimeter 16-Slice Scanning and Increased Gantry Rotation Speed for Cardiac Imaging

 

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Abstract

Despite all promising advances, some challenges remain for ECG-gated multislice CT examinations of the heart and the coronary arteries with current 4-slice detectors: adequate visualization of stents and severely calcified coronary arteries, examination of patients with higher heart rates and patients, who cannot adequately hold their breath for at least 30 sec. The new generation of multislice CT systems offering simultaneous acquisition of up to 16 sub-millimeter slices and gantry rotation times shorter than 0.5 sec has the potential to overcome these limitations. We describe the technical principles of cardiac scanning with a state-of-the-art 16-slice CT equipment (SOMATOM Sensation 16, Siemens AG, Forchheim, Germany). We discuss an extension of the Adaptive Cardio Volume (ACV) reconstruction approach for ECG-gated multislice spiral CT. We show the impact of reduced gantry rotation time (0.42 sec) on temporal resolution, and we demonstrate the influence of slice width on the visualization of stents and plaques. Deviating from general purpose applications a cone-correction is not required for cardiac scanning with 16-slice CT systems. In addition to the absolute improvement, the temporal resolution shows a different dependence on the patient's heart rate for 0.42 sec rotation time, reaching its optimum (105 msec) at 81 BPM. This has the potential to expand the range of heart rates accessible to routine clinical examinations. Owing to sub-millimeter slice width and optimized in-plane resolution characteristics, visualization of stents and severe calcifications in coronary arteries is significantly improved. Clinical experience will be needed to fully evaluate the potential of 16-slice technology for cardiac imaging.

Zusammenfassung

Mit etablierten 4-Schicht CT-Geräten bleiben - trotz aller vielversprechenden Fortschritte - einige Herausforderungen für die CT-Bildgebung des Herzens und der Koronararterien, die Untersuchung von Patienten mit höheren Pulsraten sowie von eingeschränkt kooperationsfähigen Patienten, die ihren Atem nicht für wenigstens 30 s anhalten können. Die neue Generation von Mehrschicht CT-Geräten bietet gleichzeitige Aufnahme von bis zu 16 sub-millimeter Schichten und Gantry-Rotationszeiten kürzer als 0,5 s und hat damit das Potenzial, diese Herausforderungen zu meistern. Wir beschreiben die technischen Grundlagen der kardialen Bildgebung am Beispiel des 16-Zeilen CT-Gerätes SOMATOM Sensation 16, Siemens, Forchheim. Wir diskutieren eine Erweiterung der Adaptive Cardio Volume (ACV) Bildrekonstruktion für die EKG-gegatete Mehrschicht Spiral-CT. Wir demonstrieren den Einfluss der schnelleren Gantry-Rotation (Rotationszeit 0,42 s) auf die zeitliche Auflösung, und wir zeigen, wie die Schichtdicke der CT-Bilder die Darstellung von Stents und Plaques beeinflusst. Im Gegensatz zu allgemeinradiologischen Anwendungen ist für die kardiale Bildgebung mit 16-Schicht CT-Geräten keine Kegelstrahlkorrektur erforderlich. Die zeitliche Auflösung ist mit 0,42 s Gantry-Rotationszeit nicht nur insgesamt verbessert, sondern sie zeigt darüberhinaus eine veränderte Abhängigkeit von der Herzfrequenz des Patienten und erreicht ihren bestmöglichen Wert (105 ms) bei 81 Schlägen pro Minute. Damit erweist sich möglicherweise das Spektrum der Herzraten, die für klinische Routineuntersuchungen zugänglich sind. Als Folge von sub-millimeter Schichtdicke und optimierter Auflösung in der Bildebene ist die Darstellung von Stents und stark kalzifizierten Koronararterien signifikant verbessert. Das volle Potenzial der kardialen Bildgebung mit 16-Schicht CT-Geräten wird sich in der klinischen Praxis zeigen.

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Dr. rer. nat. Thomas Flohr

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