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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

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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?

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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?

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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

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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)

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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

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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.
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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.

Artículos científicos

  1. Zhan X, Zhang R, Niu X, Hein I, Budden B, Wu S, Markov N, Clarke C, Qiang Y, Taguchi H, Nomura K, Muramatsu Y, Yu Z, Kobayashi T, Thompson R, Miyazaki H, Nakai H. Comprehensive evaluations of a prototype full field-of-view photon counting CT system through phantom studies. Phys Med Biol. 2023 Aug 14;68(17). doi: 10.1088/1361-6560/acebb3. PMID: 37506710.
  2. Lee D, Zhan X, Tai WY, Zbijewski W, Taguchi K. Improving model-data mismatch for photon-counting detector model using global and local model parameters. Med Phys. 2023 Dec 8. doi: 10.1002/mp.16883. Epub ahead of print. PMID: 38064641.
  3. Sasaki T, Kuno H, Nomura K, Muramatsu Y, Aokage K, Samejima J, Taki T, Goto E, Wakabayashi M, Furuya H, Taguchi H, Kobayashi T.CZT-based photon-counting-detector CT with deep-learning reconstruction: image quality and diagnostic confidence for lung tumor assessment.Jpn J Radiol. 2025 Mar 7. doi: 10.1007/s11604-025-01759-9. Online ahead of print. PMID: 40053285.

Presentaciones en conferencias
  1. Y. Nakamura et al. Utility of CZT-based photon counting detector CT for a abdominal thin-slice non-contrast CT images in comparison with energy integrating detector CT. ECR 2025
  2. Y. Nakamura et al. Utility of virtual non-contrast images derived from CZT-based photon counting detector CT in comparison with tru non-contrast images. ECR 2025
  3. H. Kuno et al. Imaging-detected Extranodal Extension in Head and Neck Cancer: Clinical Implications and Diagnostic Criteria in the Era of High-Resolution Imaging including Photon-Counting Detector CT. RSNA 2024
  4. T. Sataki et al. CZT-based Photon-Counting-Detector CT with Deep-Learning Reconstruction: Image Quality and Diagnostic Confidence for Lung Tumor Assessment. RSNA 2024
  5. K. Nomura et al. Sharpness Evaluation of Chest Multi Planar Reconstruction Images with Normal and Super High-resolution Mode of CZT-Based Photon-counting Detector CT. RSNA 2024
  6. A. Pourmorteza et al. Dose-Efficient Characterization of Coronary Artery Plaques with a Prototype CdZnTe-Based Photon-Counting CT Scanner. SPIE 2024
  7. A. Pourmorteza et al. Iodine Quantification with a CdZnTe Clinical Prototype Photon-Counting Scanner At Reduced Radiation Dose: Initial Cardiac Phantom Results, ECR 2024
  8. K. Mei et al. Ultra-low-dose photon-counting CT: Assessing radiomic features with a patient-based lung phantom, ECR 2024
  9. S. Mochinaga et al. First Results of Electron Density Quantification with CZT-based Photon Counting Detector CT, ECR 2024
  10. W. Fukumoto et al. Comparison of newly developed CZT-based Photon Counting Detector CT (PCD-CT) and Ultra-High-Resolution CT (U-HRCT) for measuring airway dimensions: A phantom study. ECR 2024
  11. K. Yokomachi et al. Physical characteristics in slice direction using a newly developed CZT-based Photon-Counting Detector CT. ECR 2024
  12. Y. Nakamura et al. Accuracy of CT values on virtual monochromatic images of CZT-based Photon Counting Detector CT: comparison with dual-energy CT using energy integrating detector in a phantom model. ECR 2024
  13. T. Higaki et al. Utility of multi-energy mode of CZT-based Photon Counting Detector CT for coronary CT angiography: A structured phantom study. ECR 2024
  14. D. Lee et al. Advanced Photon-Counting Detector Simulator with a Count-Rate-Dependent Mapping Operator and a Pixel-to-Pixel Variation Generator. IEEE MSS MIC 2023
  15. A. Pourmorteza et al. Dose-efficient Ultra-high-resolution imaging of coronary stents with a CdZnTe-based clinical prototype photon- counting scanner. RSNA 2023
  16. K. L. Boedeker et al. Technical Performance of Super Resolution Deep Learning Reconstruction Algorithm on a Wide Area, Conventional Energy-Integrating Detector vs and a Photon-Counting Computed Tomography System with Conventional Reconstruction Algorithms. RSNA 2023
  17. T. Sasaki et al. CT Imaging of Lung Cancer: Exploring the Clinical Potential of CZT-based Photon Counting Detector CT. RSNA 2023
  18. K. Hirayama et al. Super-high-resolution abdominal imaging using CZT based photon counting CT with deep learning reconstruction: quantitative study and first clinical impression. RSNA 2023
  19. K. Nomura et al. Super-high-resolution chest imaging using CZT-based photon counting CT: performance characterization and first clinical trial. RSNA 2023
  20. S. Mochinaga et al. High z-axis resolution imaging using CZT based photon counting CT: quantitative study and first clinical trial. RSNA 2023
  21. Kei Mei et al. Evaluation of a prototype photon-counting CT for pulmonary imaging using patient-based lung phantoms. RSNA 2023
  22. S. Kondo et al. Visualization of simulated small vessels on photon counting detector CT: comparison with energy integrating CT in a phantom model. RSNA 2023
  23. T. Higaki et al. Improving spatial resolution in coronary CT angiography with photon counting detector CT: A structured phantom study. RSNA 2023
  24. T. Higaki et al. Noise reduction in coronary CT angiography with photon counting detector CT: A structured phantom study. RSNA 2023
  25. F. Tatsugami et al. Coronary Artery Calcium Volume Measurement: A Comparison between Photon-Counting CT and Ultra-High-Resolution CT using a Cardiac CT Calibration Phantom. RSNA 2023
  26. K. Nomura et al. Basic Image Quality Evaluation of New Platform Prototype Photon Counting CT. JRC 2023
  27. X. Zhan,et al. Spectral imaging performance evaluation for a prototype full-size photon counting CT system at clinical dose levels. JRC 2023
  28. R. Zhang,et al. Quantitative image quality comparison between normal resolution and super high resolution modes of a clinical prototype photon counting CT system. JRC 2023
  29. T. W. Holmes et al. Pediatric head and neck imaging with a CZT-based photon-counting CT scanner : initial image quality evaluation. ECR 2023
  30. K. Nomura et al. Comparison of CT image quality for different sized phantom between prototype full-size photon counting and conventional CT systems : CT number, image noise and artifact. ECR 2023
  31. Edgar Salazar et al. Evaluation of a prototype photon-counting CT for low-dose pulmonary imaging using patient-based lung phantom. ECR 2023
  32. X. Zhan et al. A study of cross-talk effect in pixelated photon counting detectors and impact to system imaging performance. SPIE 2023
  33. Donghyeon Lee et al. Photon-Counting Detector Model Using Local Parameters For Pixel-to-Pixel Variation. SPIE 2023
  34. W. Yang Tai et al. Effects of Bowtie Scatter on Material Decomposition in Photon-Counting CT. SPIE 2023
  35. R. Zhang et al. Quantitative Image Quality Comparison between Photon Counting and Conventional CT Systems: Contrast-to-Noise Ratio. RSNA 2022
  36. K. L. Boedeker et al. Low Contrast Detectability Comparison Between a Prototype Photon Counting Computed Tomography System and Conventional CT system Across a Range of Attenuation Levels. RSNA 2022
  37. Xiaohui Z et al. Quantitative image quality evaluation for a prototype photon counting CT through phantom studies: Noise, Resolution and Quantitative Accuracy. CERN SpecXray 2022
  38. A. Pourmorteza et al. First experience with a clinical prototype CZT-based PCCT scanner: applications in low-dose lung cancer screening. CERN SpecXray 2022
  39. Xiaohui Z et al. Phantom imaging evaluations of a prototype CZT based photon counting system. ECR 2022
  40. K. Nomura et al. Quantitative image quality comparison between a prototype full-size photon counting CT system and conventional CT systems with energy integrating detectors. ECR 2022
  41. T. W. Holmes et al. Low-Dose Lung Cancer Screening with a Novel CZT Photon-Counting CT Prototype: A Phantom Study. ECR 2022
  42. Y Suzuki et al. Physics Performance Evaluation of Prototype Photon Counting CT: Basic Image Quality Evaluation. JRC 2022
  43. K. Nomura et al. Physics Performance Evaluation of Prototype Photon Counting CT: Quantitative Evaluation. JRC 2022
  44. Y. Muramatsu et al. Physics Performance Evaluation of Prototype Photon Counting CT: Large-phantom Evaluation. JRC 2022
  45. Xiaohui Z et al. First results from a prototype full-size photon counting CT system: counting and spectral imaging performance at clinical dose levels. RSNA 2021
  46. K. Nomura et al. Quantitative image quality comparison between photon counting and conventional CT systems: noise, resolution and quantitative accuracy. RSNA 2021

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.