Spectrale fotonentellende CT: De volgende revolutie in CT-beeldvorming [1]

De CT-technologie met fotonentellende detectoren biedt met name het potentieel om de patiëntenzorg te transformeren door de diagnostische nauwkeurigheid te verbeteren via CT-beeldvorming met een ultrahoge resolutie. Dit ondersteunt geavanceerde spectrale mogelijkheden, waaronder k-edge beeldvorming, in elke CT-scan. Dit maakt scans mogelijk met meer dan twee energieniveaus. Deze vooruitgang ten opzichte van dual-energy CT biedt de mogelijkheid om de stralingsdosis te verlagen, waardoor het risico voor patiënten dat gepaard gaat met hoge en frequente stralingsblootstelling, wordt geminimaliseerd.

Huidige CT-systemen ondervinden uitdagingen bij het realiseren van de beloften van deze nieuwe technologie. Artsen zoeken naar hoge beeldkwaliteit zonder elektrische ruis, dosisefficiëntie en snelle beeldreconstructie. Er blijven problemen bestaan met het beheren van diverse patiëntprotocollen en complexe workflows, het verwerken van grote datasets en het gebrek aan AI-integratie. Deze uitdagingen moeten worden overwonnen om het volledige potentieel van fotonentellende CT te benutten.

Bij Philips werken we samen met de Universiteit van Lyon aan de verdere ontwikkeling van spectrale fotonentellende CT (SPCCT) om de klinische impact van deze benadering van fotonentellende CT te evalueren. Daarnaast is ons doel om de klinische implementatie van SPCCT uit te breiden naar een bredere patiëntenpopulatie. Door kunstmatige intelligentie, fotonentellende detectortechnologie en verbeterde spectrale capaciteiten te combineren, kan SPCCT de voordelen van medische beeldvorming verbeteren, waaronder verbeterde spectrale beoordeling van het hart, laesiedetectie en weefselkarakterisering. Dit heeft positieve implicaties voor diverse aandoeningen, zoals coronaire hartziekte. Door een eenvoudig te beheren workflow en geavanceerd gegevensbeheer kan SPCCT spectrale fotonentelling eindelijk integreren in de dagelijkse klinische praktijk, waardoor artsen medische beeldvorming optimaal kunnen inzetten om betere zorg voor meer mensen te bieden.

Wanneer de energie van elk foton wordt gemeten, zijn spectrale analyse en materiaaldifferentiatie in elke scan mogelijk. [2] Het onderscheid tussen spectrale fotonentellende CT en de huidige energie-integrerende detector (EID) technologie zit in het ontwerp van de detector en het detectiemateriaal. Spectrale fotonentellende CT maakt gebruik van geavanceerde halfgeleiderdetectoren, doorgaans vervaardigd uit cadmiumgebaseerd materiaal zoals cadmiumzinktelluride (CZT), waarmee binnenkomende röntgenfotonen direct per foton worden omgezet in elektrische signalen. [3] In tegenstelling tot klassieke CT-detectoren die energie integreren, kan de fotonentellende CT de energie van elk individueel foton meten, wat resulteert in gedetailleerde spectrale gegevens bij elke scan. Het resultaat:

Fotonentellende CT biedt verbeterde klinische voordelen binnen verschillende specialismen [4]:

Bij het implementeren van een nieuwe technologie is het essentieel dat de voordelen ervan alle patiënten kunnen bereiken. Het combineren van functies zoals ultrahoge resolutie, volledige dekking en stralingsdosisverlaging over alle protocollen is bijzonder belangrijk, omdat deze combinatie snelle, artefactvrije onderzoeken mogelijk maakt – vooral in tijdkritische gebieden zoals hartbeeldvorming. De hoeveelheid gegevens en de complexiteit van de workflow kunnen het routinegebruik ook beperken. Momenteel genereren fotonentellende systemen een grote hoeveelheid data. Door de kleine, inherente detectorelementen van een fotonentellend CT-systeem, die zorgen voor kleinere slicediktes en een hogere ruimtelijke resolutie, neemt naar verwachting de hoeveelheid gegevens sterk toe. De aanzienlijke hoeveelheid gegevens die door deze scanners wordt gegenereerd, waaronder beelden met ultrahoge resolutie en grotere matrixgroottes en spectraal afgeleide beelden, vereist verbeteringen in gegevensopslag, interpretatie en workflowbeheer in de radiologie.

Wij geloven dat beeldvormingstechnologie intuïtief en praktisch moet zijn om deel uit te maken van de klinische routine. Verbeteringen in fotonentellende CT-detectoren moeten worden afgestemd op de huidige praktijkuitdagingen, zoals personeelstekorten en budgetbeperkingen, zonder in te leveren op kwaliteit of zorg.

Philips was als eerste op de markt [6] met een op detectoren gebaseerd spectraal CT-systeem, waarmee de grenzen van dual-energy CT-beeldvorming opnieuw werden bepaald.

Voortbouwend op deze erfenis werkt Philips aan de verdere ontwikkeling van SPCCT-technologie via belangrijke onderzoekssamenwerkingen, waaronder:

Samen met de universiteit van Lyon, Frankrijk, brengen wij deze technologie verder om fotonentellende CT beschikbaar te maken voor een brede reeks patiënttypen. Nu ons klinisch prototype met AI-ondersteunde reconstructie [7] is geïnstalleerd, werken we aan de ontwikkeling van de volgende generatie van de CT Smart Spectral Workflow. Dit is bedoeld om de integratie van fotonentelmogelijkheden in de routine van de dagelijkse klinische praktijk te ondersteunen. Daarnaast werken we samen met toonaangevende academische centra in heel Europa via door de EU gefinancierde studies [3] die de klinische toepassingen van fotonenteltechnologie onderzoeken en valideren.

Onze focus ligt op het implementeren van gelijktijdige fotonentelmogelijkheden die voordelen bieden voor een breed scala aan patiënten en klinische scenario's.

Uiteindelijk draait het om het verbeteren van de resultaten voor patiënten en het bieden van betere zorg voor meer mensen. Terwijl we onze technologie van de volgende generatie blijven ontwikkelen om de voordelen voor patiënten verder te verbeteren, zetten we ons ervoor in om momenteel al betekenisvolle voordelen te bieden door de kracht van spectrale beeldvorming en AI. Hier maakt Verida* Spectral CT het verschil en vervult het nu de belofte van fotonentelling.

Ontwikkelingen in AI transformeren elke fase van het beeldvormingsproces, van intelligente beeldreconstructie en workflowondersteuning tot krachtige analysetools voor diagnostiek. Door de precisie van spectrale technologie te combineren met de kracht van AI, breidt Philips de mogelijkheden van CT-beeldvorming uit voor artsen en hun patiënten.

AI-gestuurde reconstructie [7] is het hart van het Philips Verida* spectrale CT-systeem en verbetert zowel de CT-detectorgegevens als de spectrale informatie om artsen te helpen betere zorg te leveren.

Patiënten kunnen profiteren van snellere, hoogwaardige CT-scans wanneer tijd en optimale beeldkwaliteit van groot belang zijn. Verbeterde details en functionele inzichten helpen radiologen om met medische beeldvorming tijdige diagnoses te stellen. Verida* ondersteunt de volledige end-to-end workflow, van opnemen en interpretatie tot opslag, waardoor het ideaal is voor omgevingen met hoge doorvoer zoals de afdeling voor spoedeisende hulp/letsel en de afdeling voor beroerte- en hartcasussen, waar snelheid en precisie essentieel zijn. Want uiteindelijk staat patiëntenzorg centraal.