心脏CT发展史.ppt

DominikFleischmannDepartmentofRadiologyStanfordUniversity 追赶心脏 心脏CT发展史 2ndSymposiumonMultisliceCToftheChineseSocietyofRadiology StanfordUniversity SchoolofMedicineAugust13 15 2009Dalian China 追赶心脏 心脏CT发展史背景 全球心脏疾病负担持续上升由于寿命延长 饮食和生活方式冠心病是主要死因每年死亡人数一千七百万 1972年 临床CT诞生高时间 空间分辨率心脏成像是一道难题2001年 引入16和64排CT 2004 许多概念和创新孕育于1972 1999年间 甚至更早 对心脏CT发展起到重要作用心脏CT的需求推动CT全面发展 球管 探测器材料 采集模式 重建技术 追赶心脏 心脏CT发展史内容提要 ComputedTomography 于1972年发布 SirGodfreyN Hounsfield1919 2004 AlanM Cormack1924 1998 1979诺贝尔医学与生理学奖 1972 source detector attenuation 平移旋转扫描方式EMI扫描仪 平行束投影 160采样 180角度 每1 160采样 180角度 每1 平移旋转扫描方式EMI扫描仪 扫描时间 4 5分钟 平行束投影 source detector 右冠右前位 CT和心脏运动 问题 快速运动 心动周期 1s 1000ms 理想时间分辨率 50毫秒 冠脉造影 导管 CT和心脏运动 问题 快速运动 心动周期 1s 1000ms 理想时间分辨率 50毫秒 冠脉造影 导管 解答 a 更快扫描 b ECG门控扫描 或重建 右冠右前位 前瞻触发平移 旋转扫描的结果 EMI5000 快速 注射300mLConray30 I V in7min SagelSS WeissES GillardRG HounsfieldGN etal InvestRadiol12 563 6 1977 ECG门控CT 测量射线衰减 180 扇角 机架旋转 锥形束球管探测器旋转扫描 第三代机械CT 机架旋转单层CT 70 80ies 2s单层CT 90ies 1s 解答 a 更快扫描 b ECG门控扫描 或重建 CT和心脏运动 右冠右前位 冠脉造影 导管 HarellGS GuthanerDF BreimanRS WexlerL etal Radiology123 515 517 1977 ECG门控CT Atechniqueofpostdata acquisitioncorrelationoftheangularprojectiondatausingtheelectrocardiogramasareferencesignalisdescribed Thismethodproducedseven stopaction imagesoftheheartandresultedindelineatingmorphologicaldetailnotrecognizableontheconventionalCTscan ECG后门控 THISSLIDEMOVEFORWARDONECOUNT 解答 a 更快扫描 b ECG门控扫描 或重建 CT和心脏运动 单层图像okay 但是对整个心脏仍然太慢 ComputedTomography 心脏CT的重要技术 滑环技术机架和主机无电缆连接 允许连续快速机架旋转 亚秒机架旋转螺旋CT 1990 CT从2D进入3D 容积数据 影像技术时代多层CT 1999todate 探测器排数增加 2 4 8 16 64 320 CT和心脏运动 Problem fastMotion Cardiaccycle 1s 1000ms Idealtemporalresolution 50msec 解答 a 更快扫描 b ECG门控扫描 或重建 心脏容积成像 右冠右前位 冠脉造影 导管 解答 a 更快扫描 b ECG门控扫描 或重建 心脏容积成像 CT和心脏运动 4 channelCT 2000 retrospectiveECG gating ECG同步CT 冠脉CTA 门控胸部 前瞻触发 点射 每隔一个R波触发扫描 80 175ms 无 最小 重复辐射 需要平稳心律后门控 小螺距螺旋 冗余螺旋数据采集 螺距 0 2 同步纪录ECG 仅选取所需时相的投影数据前瞻触发大螺距螺旋扫描 双源独有 ECG后门控 t 1 2 3 4 1mmspiral1 5mmTI pitch 0 375 1 2mmSeffheartin30s t 360 360 360 360 360 360 0 1 5 1 1 5 2 2 5 3 0 360 3 5 360 4sec ECG后门控 4 1mmspiral1 5mmTI pitch 0 375 1 2mmSeffheartin30s 运动伪影消除相位相关 30 RR 15 RR 90 RR 60 RR 33yowoman Marfan sgatedchest AorticRootAneurysm MitralValveProlapseandMitralAnulusDisjunction 64x0 6mm Dual SourceScanner ECG同步CT 冠脉CTA 门控胸部 前瞻触发 点射 每隔一个R波触发扫描 80 175ms 无 最小 重复辐射 需要平稳心律后门控 小螺距螺旋 冗余螺旋数据采集 螺距 0 2 同步纪录ECG 仅选取所需时相的投影数据 冗余辐射 剂量增加 基于心电管电流调制 Hausleitneretal JAMA 2009 301 500 507 心脏CT血管造影的剂量估计 Rangeofmedians 329 2147mGy cm4 6 30 1mSv n 1965patients at50studysites Dose length produt mGy cm 心脏CT血管造影的剂量估计 Hausleitneretal JAMA 2009 301 500 507 Rangeofmedians 329 2147mGy cm4 6 30 1mSv n 1965patients at50studysites Dose length produt mGy cm ECG同步CT 冠脉CTA 门控胸部 前瞻触发 点射 每隔一个R波触发扫描 80 175ms 无 最少 重复辐射 需要平稳心律后门控 小螺距螺旋 冗余螺旋数据采集 螺距 0 2 同步纪录ECG 仅选取所需时相的投影数据前瞻触发大螺距螺旋扫描 双源独有 前瞻ECG触发 t 360 360 360 360 360 360 0 1 5 1 1 5 2 2 5 3 0 360 3 5 360 4sec 4x2 5mmsequentialevery2ndRRheartin 30s 前瞻ECG触发MDCT心脏扫描 4 ChannelMDCT 4 2 5mm 2000 左室血栓 探测器 2009 DetectorrowsDetectorChannels n mm width cm n GEDiscovery750HD64 0 625mm4cm64PhilipsBrillianceiCT1282 0 625mm8cm256SiemensAS 642 0 63 8cm128SiemensFLASH2 642 0 62 128ToshibaONE320 0 5mm16cm320 RSNA2008technicalexhibition 2flyingfocalspot 56男性胸痛 急诊 prospectivelygatedcoronaryCTA 5sscantime betablocker HR62bpm GE VCT64x0 625mm 320 rowCoronaryCT prospectivelygatedscan160mmcoverage inlessthanaheartbeatsinglegantryrotation350ms courtesyE Nguyen Univ Toronto Canada 19岁男性 冠脉畸形LAD起于RCA 间隔支 前瞻触发冠脉CTA 无冗余辐射 因此显著降低辐射 低至2 3mSv 更宽探测器 4 8 16 64 允许更大每圈容积覆盖范围和更短扫描时间宽探测器和短扫描时间不等同于时间分辨率 Earls 2008 Radiology246Scheffel 2008 Heart94Stolzmann 2008 Radiology249 测量射线衰减 180 扇角 机架旋转 锥形束球管探测器旋转扫描 第三代机械CT CT时间分辨率 采集180 投影数据的时间 1 2机架旋转时间 单源 多X光源 扫描时间短 每幅成像 时间分辨率高 from WebbS Fromwatchingofshadows theoriginsofradiologicaltomography AdamHilger Bristol 1990 三x光源对应三组探测器设计 该系统只需要旋转120 即可采集全部 360 投影数据 Franke专利 1977 79 14个球管 半桶状荧光屏 14台电视摄像机滑环技术15转 分 4s机架旋转时间 240连续层0 9mm层厚1 60秒 17ms for20sec 机架重量 13吨 Mayomonster DynamicSpatialReconstructor DSR MayoClinic 1980 多X光源 ELRitman JHKinsey RARobb BKGilbert LDHarris EHWood Three DimensionalImagingofHeart Lungs andCirculation Science NewSeries Vol 210 No 4467 Oct 17 1980 pp 273 280 半圈重建 需要 180 投影数据 扇角 对于多源CT时间分辨率如何计算 1 4机架旋转时间 若用双源 CT时间分辨率 采集180 投影数据的时间 时间分辨率 2009 Gantry TemporalRotationResolution ms ms GEDiscovery750HD350 175msPhilipsBrillianceiCT270 135msSiemensDefinition330 85ms SiemensFLASH280 75ms ToshibaONE350 175ms 1stgeneration 2ndgenerationDualSourceCT 案例 48岁男性房颤6 9 175cm 225lbs 102kg BSA217HR 32 115 48岁男性房颤6 9 175cm 225lbs 102kg BSA217HR 32 115 后门控 几乎无调制 110mGy 1593mGy cm 27mSv Dual sourceCT 85mstemp resolution syst 81 RR diast 32 RR edited 600ms 旋转阳极球管 改进 烫阳极 Coolidge球管 1913 GEPerformixTube 现代CT旋转阳极球管明显变大双 取代单 轴承阳极热容量仍然有限 StratontubePhoto CourtesyofSiemens RotatingVacuumVessel 飞焦点X光球管技术 RotatingVacuumVessel 飞焦点X光球管技术 Motor Schardtetal MedicalPhysics2004 31 2699 2706 Coolidge GeneralElectricCompany USPatent1 215 116 1917 优点重量轻 机架旋转快冷却率 4 8MHU min飞焦点 4640shifts s 双源CT 技术 第一代 SiemensDefinition 2005 双球管双探测器飞焦点技术FOV A 50cmFOV B 26cm双能 时间分辨率至少 85ms Flohr Eur Radiol2005 后门控 mindose70 70 100kV 11 49mGy 192mGy cm 3 26mSv Dual sourceCT 85mstemp resolution 第二代双源CT 技术 SiemensSOMATOMDefinitionFlash 2009 两球管夹角94 FOVA 50cmFOVB 33cm2 100kW2 64 0 6mm 38 4mm 探测器使用双球管 大螺距 3 扫描 flashmode SiemensSOMATOMDefinitionFlash 单源CT z轴无漏扫螺距上限1 5双源CT 可高达3 2 受SFOV影响 SFOV z direction Petersilka EurJRad 2008 68 362 368 ECG同步CT 冠脉CTA 门控胸部 前瞻触发 点射 每隔一个R波触发扫描 80 175ms 无 最小 重复辐射 需要平稳心律后门控 小螺距螺旋 冗余螺旋数据采集 螺距 0 2 同步纪录ECG 仅选取所需时相的投影数据前瞻触发大螺距