Abriendo nuevos caminos con Canon Photon Counting CT (PCCT)

Por Kirsten Boedeker, PhD, DABR, directora sénior de Física Médica de Canon Medical Systems
6 de julio de 2023

Kirsten Boedeker es física médica certificada y cuenta con 18 años de experiencia trabajando en la cuantificación de la calidad de la imagen. Es presidenta de la Sección CT de Medical Imaging and Technology Alliance (MITA) y miembro de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). Tiene un doctorado. en Física de la Universidad de California, Los Ángeles, EE.UU.
Canon Medical Systems está desarrollando una TC con conteo de fotones (PCCT) con el potencial de mejorar significativamente la resolución, proporcionar imágenes más precisas y reducir la exposición a la radiación en comparación con la TC convencional.
A finales del año pasado, Canon Medical instaló nuestro primer sistema PCCT en el Centro Nacional del Cáncer (NCC) de Japón y recientemente recibió la autorización regulatoria para comenzar el escaneo clínico en Japón. Ya ha comenzado la investigación inicial basada en datos de pacientes, lo que marca una etapa muy interesante en el proceso de desarrollo. En colaboración con Canon Medical, NCC ha iniciado un programa de investigación clínica para explorar los beneficios de PCCT tanto para nuevas aplicaciones clínicas como para escaneos de rutina.
 
Un área en la que esperamos que la PCCT tenga un impacto significativo es la atención clínica en oncología. Canon Medical está trabajando con el Centro de Ensayos Clínicos y de Investigación en Oncología Exploratoria (EPOC) del NCC y el Hospital NCC East, en Kashiwa, Japón, para explorar nuevos métodos de diagnóstico con PCCT e investigar su valor clínico para la oncología.
 
A medida que continúa esta investigación, las ventajas previstas de la PCCT incluyen una exposición a la radiación significativamente reducida a niveles de resolución espacial más altos en comparación con los detectores de TC convencionales. Esta mayor precisión, combinada con información espectral, podría conducir a una mejor detectabilidad de los cambios patológicos, una mejor discriminación e identificación de diversos materiales en el cuerpo, así como una caracterización de tejidos y una evaluación de malignidad basada en el análisis cuantitativo de imágenes. Los avances en estas áreas conducirían a una mayor precisión diagnóstica en todas las fases de la atención al paciente en el campo de la oncología, desde la prevención hasta el diagnóstico, la evaluación de los efectos del tratamiento y el pronóstico a largo plazo.
Exploración del paciente en el Hospital del Centro Nacional del Cáncer del Este, en Kashiwa, Japón

¿Qué es el PCCT?

Los sistemas PCCT son similares en muchos aspectos a los CT convencionales, excepto que utilizan un detector de conteo de fotones en lugar de un detector de integración de energía (EID) convencional. A diferencia de los EID, que solo miden la cantidad total de energía de rayos X depositada, los detectores PCCT registran la energía de cada fotón individual que golpea el detector y los agrupan en contenedores de energía específicos. Estos contenedores de energía permiten que el proceso de reconstrucción aproveche de manera óptima los espectros del haz para formar imágenes de mayor calidad que los EID. Además, los contenedores de energía se pueden utilizar para realizar la descomposición rutinaria del material para cada escaneo, sin tiempo ni dosis de escaneo adicionales. Finalmente, debido a que los umbrales de los contenedores de energía se pueden adaptar a múltiples rangos de energía, son posibles enfoques novedosos de reconstrucción y descomposición de materiales, lo que abre la puerta a nuevas aplicaciones clínicas.
 
Canon ha estado en una posición sólida como desarrollador de tecnología PCCT desde que dio la bienvenida a Redlen Technologies como empresa del grupo en 2021. Redlen es el líder mundial en diseño y fabricación de detectores de conteo de fotones, y suministra detectores de conteo de fotones no solo para imágenes médicas, sino también para para aplicaciones aeroespaciales y de seguridad.

Múltiples beneficios de PCCT

Como ya hemos comenzado a ver de primera mano a través de nuestra investigación con NCC, la PCCT tiene el potencial de ofrecer beneficios considerables más allá de lo que es posible con los detectores de TC convencionales. La resolución espacial mejorada es uno de los beneficios clave de los detectores de conteo de fotones. PCCT utiliza píxeles de detector mucho más pequeños que los detectores convencionales y tampoco requiere septos adicionales entre los píxeles del detector para evitar la diafonía. Como resultado, las imágenes PCCT son fundamentalmente más nítidas que las de los detectores CT convencionales. PCCT también abre la puerta al escaneo rutinario de resolución ultraalta (UHR).
 
PCCT también puede ignorar el ruido electrónico, lo que crea un pulso de energía demasiado baja para ser contado como señal. Por lo tanto, las propiedades del ruido, particularmente para pacientes grandes y aplicaciones de dosis bajas como la detección, mejoran con la PCCT en comparación con los detectores de TC convencionales. Alternativamente, esta reducción de ruido se puede utilizar para reducir significativamente la exposición del paciente a la radiación.
 
En términos de aplicaciones clínicas, los contenedores de energía del sistema PCCT permiten fácilmente la descomposición del material con cada escaneo. Esto incluye aplicaciones rutinarias de energía dual, pero también permite ser pioneras en nuevas aplicaciones clínicas que puedan aprovechar múltiples contenedores de energía. Las capacidades espectrales de la PCCT, particularmente cuando se combinan con nuevos agentes de contraste, pueden conducir a nuevas técnicas de diagnóstico por imágenes y métodos de evaluación de tratamientos.

El sistema exclusivo de Canon

Nuestro nuevo detector PCCT está construido con telururo de cadmio y zinc (CZT), lo que aumenta la capacidad del detector para capturar fotones en comparación con el telururo de cadmio solo, para una mayor eficiencia de dosis. Además, Redlen ha maximizado el área activa del detector para aumentar aún más la eficiencia de la dosis. Finalmente, debido a que nuestro detector PCCT es compatible con la geometría de la plataforma CT de Canon Medical, es sencillo combinar el detector CZT con las funciones CT existentes y las mejoras en el flujo de trabajo de Canon para obtener la máxima utilidad.
 
Canon Medical también tiene una experiencia única con CT de ultra alta resolución, ya que cuenta con una importante base de instalación de nuestro escáner UHR Aquilion Precision, que proporciona una gran cantidad de conocimientos para aprovechar mejor las capacidades de UHR de PCCT. Y, como líder de la industria en reconstrucción, Canon se encuentra en una posición única para aprovechar mejor las ventajas de adquisición de PCCT en el proceso de reconstrucción.
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