Photon counting CT (PCCT) technology

CT Photon-counting

Un passo da gigante in tomografia assiale computerizzata

Dopo l’introduzione della TAC a spirale nel 1990, della TAC ad ampio detettore nel 2004, della TAC Dual Source nel 2005 e della TAC con detettori Dual Layer nel 2013, la tomografia assiale computerizzata è diventata una modalità consolidata che ha raggiunto ormai una fase di saturazione. Nonostante il progresso tecnologico, rimangono delle limitazioni per l’attuale tecnologia CT.

Con la TAC Photon Counting, stiamo sviluppando una tecnologia radicalmente innovativa nella pratica clinica. Questo sistema prevede l'uso di un nuovo tipo di detettore, con differenze significative rispetto ai detettori a semiconduttore standard.

Questi detettori Photon Counting superano i limiti degli attuali detettori CT, fornendo dati ad altissima risoluzione spaziale senza rumore elettronico, con un miglior rapporto contrasto-rumore, con una bassa dose di radiazioni e con informazioni spettrali intrinseche.

Quali sono le caratteristiche distintive dei detettori Photon Counting?

An energy‐integrating detector works different from a photoncounting CT detector

Energy‐integrating detector

Tutti i moderni sistemi TAC per uso medico sono dotati di detettori a scintillazione a stato solido. Nell'ambito di un processo di conversione in due fasi, i raggi X assorbiti vengono prima convertiti in luce visibile nel cristallo di scintillazione, quindi la luce viene convertita in segnale elettrico da un fotodiodo fissato alla parte posteriore di ciascuna cella del detettore.

Il segnale elettrico analogico di basso livello dei fotodiodi è soggetto a rumore elettronico, e questo rappresenta un limite ben definito per un'ulteriore riduzione della dose di radiazioni.

Allo stesso tempo, l'aumento significativo della risoluzione spaziale dei detettori a scintillazione a stato solido oltre i livelli di prestazioni attuali presenta diversi problemi.

In questo processo di conversione in due fasi, la luce creata da migliaia di fotoni di raggi X viene accumulata nel tempo di integrazione e misurata nel complesso, con conseguente perdita delle informazioni spettrali del segnale in ingresso.

Direct signal conversion with a photon counting detector

Photon-counting detector

I detettori Photon Counting sono invece in grado di trasformare direttamente i fotoni dei raggi X in segnali elettrici.

Nell'ambito di un processo di conversione diretta, i raggi X assorbiti creano coppie elettrone-lacuna nel semiconduttore. Le cariche vengono separate in un forte campo elettrico tra catodo in alto ed elettrodi anodici pixelati nella parte inferiore del detettore.

Rispetto ai detettori a scintillazione a stato solido, i detettori Photon Counting presentano diversi vantaggi. Le singole celle del detettore vengono definite dal forte campo elettrico tra catodo e anodi pixelati (Fig. 2), senza la necessità di aggiungere setti tra i pixel del detettore per evitare il crosstalk ottico per i detettori a scintillazione. L'efficienza geometrica del dosaggio è pertanto migliore rispetto ai detettori a scintillazione e viene ridotta solo dalle lame o griglie del collimatore anti-scatter, che sono presenti anche nei detettori a scintillazione. Inoltre, ciascun pixel "macro" del detettore confinato dalle lame del collimatore può essere suddiviso in sottopixel più piccoli che vengono letti separatamente in modo da aumentare notevolmente la risoluzione spaziale.

Con un detettore Photon Counting in grado di contare le cariche create dai singoli fotoni a raggi X e misurare il relativo livello di energia, avremo dunque a disposizione un detettore dotato di sensibilità spettrale intrinseca in ogni scansione.

Il cristallo di tellururo di cadmio più puro al mondo è alla base della più innovativa tecnologia in TC. Dai un'occhiata al laboratorio in cui viene realizzato il cristallo e scopri come è in grado di rendere la tecnologia Photon Counting adatta alla tua routine clinica.

Che cos'è il photon counting?

Scopri come funziona la tecnologia alla base dei detettori photon counting e come questi possono superare i limiti degli attuali detettori CT.

Parte 1

Parte 2

Parte 3

Cosa comporta tutto questo per la tomografia computerizzata e per le tue attività?

La conversione diretta del segnale dei detettori Photon Counting può offrire diversi vantaggi: sono molto più efficienti in termini di dose rispetto ai detettori attuali. Inoltre, i loro pixel sono molto più piccoli, il che può aumentare significativamente la risoluzione spaziale. Grazie a questa nuova tecnologia, i pazienti possono ricevere un'ulteriore riduzione della dose di radiazioni, riducendo anche l'utilizzo del mezzo di contrasto. Inoltre, i medici avranno a disposizione immagini in grado di visualizzare anche strutture molto sottili, come i bronchioli dei polmoni o le metastasi nelle ossa.

  • Nessuna sottostima dei quanti a bassa energia: migliore contrasto dell'immagine.
  • Pixel del detettore più piccoli: risoluzione spaziale migliorata senza riduzione dell'efficienza della dose.
  • Eliminazione del rumore elettronico: minore esposizione alle radiazioni.
  • Sensibilità spettrale intrinseca: informazioni multi-energia.