デジタルフラットパネルコンピューター断層撮影システムの設計とパフォーマンスの特性

コンピューター断層撮影（CT）アプリケーションは引き続き拡張されており、データ収集速度を高速化し、空間解像度を改善する必要があります。20 mmを超える縦方向のカバレッジと組み合わせて、立方体のボクセルを使用して等方性分解能を達成することは、現在、これを利用できる市販のスキャナーがほとんどないため、臨床CTの実質的な進歩を表します。この目標を達成するために、20 cm x 20 cm、200マイクロムピッチアモルファスシリコンフラットパネルX線検出器と従来のCT X線源の移動可能な配列を組み込んだプロトタイプCTシステムを、General Electric Global Researchで構築しましたテキサス大学M. D.アンダーソンがんセンターでテストされたセンターとパフォーマンス。このデバイスは、前臨床イメージングアプリケーション用に設計されており、13〜33 cmのスキャンフィールドがあり、倍率1.5です。空間的な解像度やコントラスト解像度などの画質性能測定は、業界標準とカスタムファントムの両方を使用して取得されました。システムの変調伝達関数によって定量化された空間分解能は、現在の市販のシステムにわたって等方性空間分解能で2.5〜5の係数を示し、19〜31 LP/cmの周波数で10％変調伝達関数変調を示しました。低コントラスト検出可能性の結果は、業界標準のファントムから得られ、数mm2の領域で0.3％、0.5％、および1.0％の埋め込まれた造影領域で構成されていました。パフォーマンスは、背景と比較して直径2 mmまでの1.0％のコントラスト領域を簡単に区別するのに十分でした。特殊なヒドロキシアパタイトファントムのスキャンに基づいて、システム応答は骨等価密度レジメンで非常に線形（R2 = 0.990）です。標準のCT用量指数CTDI100およびCTDIW測定も実施され、16 cm-CTDIファントムと120 kVの120 MASスキャン技術を使用した用量送達を評価しました。CTDIWは、このシステムの30 MGY（1パネルモード）から113 MGY（2パネルモード）の範囲でした。最後に、in vivo犬とマウスのいくつかのサンプルを検査し、これらのスキャンの予備的な結果を提示しました。私たちの結果に基づいて、フラットパネルベースのCTスキャナーは、高コントラストの高解像度の臨床アプリケーションに役立つことは明らかであり、ほとんどの市販のスキャナーで体積分解能を最大20倍増加させることができます。

Computed tomography (CT) applications continue to expand, and they require faster data acquisition speeds and improved spatial resolution. Achieving isotropic resolution, by means of cubic voxels, in combination with longitudinal coverage beyond 20 mm would represent a substantial advance in clinical CT because few commercially available scanners are capable of this at present. To achieve this goal, a prototype CT system incorporating a movable array of 20 cm X 20 cm, 200-microm-pitch amorphous silicon flat-panel x-ray detectors and a conventional CT x-ray source was constructed at the General Electric Global Research Center and performance tested at The University of Texas M. D. Anderson Cancer Center. The device was designed for preclinical imaging applications and has a scan field of 13 to 33 cm, with a magnification of 1.5. Image quality performance measurements, such as spatial and contrast resolutions, were obtained using both industry standard and custom phantoms. Spatial resolution, quantified by the system's modulation transfer function, indicated improvement by a factor of 2.5 to 5 in isotropic spatial resolution over current commercially available systems, with 10% modulation transfer function modulations at frequencies from 19 to 31 lp/cm. Low-contrast detectability results were obtained from industry-standard phantoms and were comprised of embedded contrast regions of 0.3%, 0.5%, and 1.0% over areas of several mm2. Performance was sufficient to easily distinguish 1.0% contrast regions down to 2 mm in diameter relative to the background. On the basis of scans of specialized hydroxyapatite phantoms, the system response is extremely linear (R2=0.990) in bone-equivalent density regimens. Standard CT dose index CTDI100 and CTDIw measurements were also conducted to assess dose delivery using a 16-cm-CTDI phantom and a 120 kV 120 mAs scan technique. The CTDIw ranged from 30 mGy (one-panel mode) to 113 mGy (two-panel mode) for this system. Lastly, several in vivo canine and murine samples were examined, and preliminary results from these scans are presented. On the basis of our results, it is clear that flat-panel-based CT scanners are useful for high-contrast high-resolution clinical applications, providing up to a 20-fold increase in volumetric resolution over most commercially available scanners.