UNA NUEVA ERA EN TOMOGRAFÍA COMPUTADA

Desde sus inicios en 1971, la espectacular evolución de la tomografía computarizada (TC) ha llevado a un crecimiento constante del papel de la TC en la atención al paciente.

Canon Medical ha sido pionera en muchas de las innovaciones tecnológicas que definen la expansión clínica de la TC, como los detectores de área, la resolución ultraalta y la reconstrucción con aprendizaje profundo. En asociación con Redlen Technologies Inc. (Redlen), una empresa del grupo Canon, líder mundial en diseño y fabricación de detectores de conteo de fotones, Canon está desarrollando actualmente una TC de conteo de fotones (PCCT) con el potencial de mejorar la visualización de estructuras pequeñas y mejorar el tejido. caracterización.

Nuestra visión es utilizar la tecnología CT de conteo de fotones de última generación de Redlen, potenciada por los principales avances de Canon Medical en sistemas, software y reconstrucción de imágenes, para mejorar la calidad del diagnóstico médico para todos los pacientes en todo el mundo.

PHOTON COUNTING CT DE CANON

El detector PCCT de Canon está construido exclusivamente con telururo de cadmio y zinc (CZT). La adición de zinc al telururo de cadmio aumenta la capacidad del detector para capturar fotones de manera efectiva, para una mayor eficiencia de la dosis. Además, el circuito de lectura compacto exclusivo de Canon está diseñado para maximizar el área activa del detector para lograr la mayor eficiencia de dosis geométrica. Con un tamaño de píxel optimizado, lectura rápida y algoritmos de modelado sofisticados, el detector CZT de Canon combate fácilmente desafíos como la acumulación de pulsos y el reparto de carga para producir imágenes de alta resolución y bajo ruido.

¿QUÉ ES PHOTON COUNTING CT?

La TC de conteo de fotones utiliza un material semiconductor para convertir directamente cada fotón incidente en una señal eléctrica, que luego es leída rápidamente por un circuito detector para "contar" efectivamente cada fotón individualmente. Cuando un fotón incidente golpea el detector, crea una nube de carga en el material del detector proporcional a la energía del fotón incidente. En función de su energía medida, los fotones contados se clasifican en contenedores de energía que pueden utilizarse mediante técnicas de reconstrucción avanzadas para generar una calidad de imagen e información espectral óptimas.

¿CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE PHOTON COUNTING Y UN CT CONVENCIONAL?

Un PCCT mide cada fotón y su energía directamente, mientras que con un detector integrador de energía (EID) convencional los fotones incidentes no se convierten directamente en señal. Más bien, la energía absorbida de los fotones se convierte primero en luz mediante un centelleador y luego esa luz se convierte en una señal eléctrica mediante un fotodiodo. La salida de un EID depende de la energía combinada de los fotones incidentes. Los fotones de mayor energía generan más luz que los fotones de menor energía y, por lo tanto, contribuyen más a la señal eléctrica de salida del EID.

BENEFICIOS DE CANON PCCT: CALIDAD DE IMAGEN

La clave para lograr la mejor calidad de imagen que puede ofrecer la PCCT es la reconstrucción. La larga historia de avances de Canon Medical en reconstrucción que han superado los límites del rendimiento de la calidad de imagen ha abierto el camino para que Canon optimice la calidad de imagen PCCT para todas las formas y tamaños de pacientes.

Para una eficiencia de dosis más óptima, los detectores deben tener la mayor área activa posible para capturar fotones. En los EID convencionales, la luz en un píxel del detector puede dispersarse hacia un píxel vecino, un fenómeno llamado diafonía óptica que reduce la resolución espacial. Debido a esto, los EID requieren un reflector de espesor finito entre los píxeles del centelleador para evitar la diafonía. Sin embargo, la presencia de este reflector reduce el área activa del detector y, por tanto, su eficiencia de dosis, especialmente para píxeles del detector de tamaño pequeño. Debido a que PCCT no utiliza centelleador, no hay necesidad de material reflectante entre los píxeles del detector. Esto mejora enormemente la eficiencia de la dosis del detector, permitiendo tamaños de píxeles del detector más pequeños sin penalización de dosis.

PCCT también supera una desventaja importante de EID: el ruido electrónico. El ruido electrónico de un EID se combina inevitablemente con una señal verdadera en la salida del detector. Cuando el número de fotones es bajo, el ruido electrónico se vuelve dominante, degradando la calidad de la imagen. Con PCCT, el ruido electrónico del detector se registra por debajo del umbral del contenedor de energía más bajo y, por lo tanto, se descarta. De esta forma, PCCT elimina eficazmente el ruido electrónico, lo que mejora la calidad de la imagen.

BENEFICIOS DE CANON PCCT: ESPECTRAL

PCCT permite obtener imágenes espectrales con cada escaneo para la descomposición rutinaria del material. Los avances exclusivos de Canon en reconstrucción espectral le han brindado a Canon una visión única para minimizar el ruido y maximizar la información espectral de PCCT. Debido a que los umbrales para los contenedores de energía son configurables, la PCCT también puede permitir la obtención de imágenes dirigidas a energías específicas del borde K, desde agentes de contraste comunes, como el yodo y el gadolinio, hasta nuevas nanopartículas como el oro.

BENEFICIOS DE CANON PCCT: ULTRA-ALTA RESOLUCIÓN (UHR)

Los detectores PCCT permiten el uso de pequeños píxeles de detección. En aplicaciones estándar, estos píxeles se pueden combinar para producir una resolución espacial mejorada en relación con la TC convencional sin ruido ni penalización de dosis. Para aplicaciones en las que una mayor resolución espacial añade valor clínico, estos píxeles se pueden leer individualmente para una resolución espacial ultraalta. Canon lanzó el sistema CT Aquilion Precision de ultra alta resolución (UHR) en 2017 y ahora ha obtenido más de media década de experiencia en reconstrucción y optimización del flujo de trabajo para UHR, además de haber logrado avances en el diseño de tubos, posicionamiento de mesas y vibración del pórtico para hacer el uso más eficaz de UHR-CT. Con estos avances, Canon está posicionado para liderar el camino en UHR PCCT para lograr la máxima utilidad clínica y un flujo de trabajo óptimo en un entorno clínico ajetreado.

LA VENTAJA DE REDLEN, UNA EMPRESA DEL GRUPO CANON

Redlen ha estado desarrollando tecnología de fabricación de detectores de conteo de fotones durante más de veinte años y hoy es un proveedor líder mundial de detectores de imágenes de conteo de fotones. Además de las imágenes médicas, la tecnología Redlen CZT se utiliza actualmente a nivel mundial en escaneos de seguridad, escaneos industriales no destructivos y aplicaciones aeroespaciales.

La amplia experiencia en fabricación de Redlen ha dado como resultado un sistema de fabricación totalmente integrado verticalmente que abarca el crecimiento de materiales CZT, el procesamiento de obleas, la fabricación de sensores, el diseño de módulos de imágenes, el ensamblaje de módulos, las pruebas de producción de módulos y, finalmente, el reciclaje de materiales CZT, todo bajo un mismo techo. Como resultado, Canon puede lograr la producción estable de detectores CT de conteo de fotones de alta precisión. Combinado con las sofisticadas capacidades de fabricación de CT de Canon Medical para pórtico, tubos y mesa, el resultado es un avance revolucionario en PCCT.

Actualmente estamos acumulando conocimientos sobre los beneficios técnicos y clínicos de nuestro sistema CT de conteo de fotones.

Publicaciones de referencia

T.W. Holmes y colaboradores. Imágenes pediátricas de cabeza y cuello con un escáner CT de conteo de fotones basado en CZT: evaluación inicial de la calidad de imagen. ECR2023
K. Nomura y colaboradores. Comparación de la calidad de imagen de CT para diferentes tamaños de fantasma entre sistemas CT de conteo de fotones de tamaño completo y CT convencionales: número CT, ruido de imagen y artefactos. ECR2023
Edgar Salazar y colaboradores. Evaluación de un prototipo de CT de conteo de fotones para imágenes pulmonares de baja dosis utilizando un fantasma pulmonar basado en pacientes. ECR2023.
Xiaohui Zhan y colaboradores. Estudio del efecto de crosstalk en detectores pixelados de conteo de fotones y su impacto en el rendimiento de imagen del sistema. SPIE2023
Donghyeon Lee y colaboradores. Modelo de detector de conteo de fotones utilizando parámetros locales para la variación de píxeles a píxeles. SPIE2023
W. Yang Tai y colaboradores. Efectos de la dispersión de bowtie en la descomposición de materiales en CT de conteo de fotones. SPIE2023
T. W. Holmes y colaboradores. Primera experiencia con un escáner CT clínico prototipo basado en CZT para conteo de fotones: aplicaciones en la detección de cáncer de pulmón de baja dosis. RSNA2022.
R. Zhang y colaboradores. Comparación cuantitativa de la calidad de imagen entre sistemas de conteo de fotones y CT convencionales: relación contraste-ruido. RSNA2022
K. L. Boedeker y colaboradores. Comparación de la detectabilidad de contraste bajo entre un sistema prototipo de CT de conteo de fotones y un sistema CT convencional en un rango de niveles de atenuación. RSNA2022
Xiaohui Z y colaboradores. Evaluación cuantitativa de la calidad de imagen para un prototipo de CT de conteo de fotones a través de estudios de fantasma: ruido, resolución y precisión cuantitativa. CERN SpecXray 2022.
A. Pourmorteza y colaboradores. Primera experiencia con un escáner PCCT clínico prototipo basado en CZT: aplicaciones en la detección de cáncer de pulmón de baja dosis. CERN SpecXray 2022.
Xiaohui Z y colaboradores. Evaluaciones de imágenes de fantasma de un sistema prototipo de conteo de fotones basado en CZT. ECR2022
K. Nomura y colaboradores. Comparación cuantitativa de la calidad de imagen entre un sistema prototipo de CT de conteo de fotones de tamaño completo y sistemas CT convencionales con detectores de integración de energía. ECR2022
T. W. Holmes y colaboradores. Detección de cáncer de pulmón de baja dosis con un novedoso prototipo de CT de conteo de fotones basado en CZT: un estudio de fantasma. ECR2022
Y Suzuki y colaboradores. Evaluación del rendimiento físico de un prototipo de CT de conteo de fotones: Evaluación básica de calidad de imagen. JRC2022
K. Nomura y colaboradores. Evaluación del rendimiento físico de un prototipo de CT de conteo de fotones: Evaluación cuantitativa. JRC2022
Y. Muramatsu y colaboradores. Evaluación del rendimiento físico de un prototipo de CT de conteo de fotones: Evaluación en fantasma grande. JRC2022
Xiaohui Z y colaboradores. Primeros resultados de un sistema de CT de conteo de fotones de tamaño completo prototipo: conteo e rendimiento de imágenes espectrales a niveles de dosis clínicas. RSNA2021
K Nomura y colaboradores. Comparación de calidad de imagen cuantitativa entre sistemas de conteo de fotones y CT convencionales: ruido, resolución y precisión cuantitativa. RSNA2021

Comunicados de prensa

31 de agosto de 2021
Inicio de la colaboración en la investigación de la primera tomografía computarizada con recuento de fotones de Japón con el Centro Nacional del Cáncer de Japón (medical.canon)

7 de noviembre de 2022
Primer sistema de TC de rayos X de producción nacional con detector de conteo de fotones instalado en el Centro Nacional del Cáncer de Japón, Centro de Investigación Oncológica Exploratoria y Ensayos Clínicos (medical.canon)

12 de abril de 2023
Inicio de la investigación clínica de la primera tomografía computarizada con recuento de fotones de próxima generación producida en Japón

November 17, 2023
Canon Medical Systems Accelerates Global Clinical Research to Realize Next-Generation Photon-Counting CT

February 26, 2024
Clinical Research on Photon-Counting CT Begins with Radboud University Medical Center

April 8, 2024
Start of Clinical Research with Hiroshima University on Photon-Counting CT

27 de noviembre de 2024
Canon Launches Research Collaboration with Penn Medicine for Application of Photon-Counting CT

Descargo
Nota: La tecnología Photon Counting CT se encuentra actualmente en desarrollo y es objeto de investigación y desarrollo continuos. Cada tecnología aún no se comercializa y no está disponible para la venta.