Page 43 - IFM 4 2012 - Całość
Basic HTML Version
Inżynier i Fizyk Medyczny 4/2012 vol. 1
radiologia
/
radiology
artykuł
/
article
181
Tomografia komputerowa
wieloenergetyczna
– podstawy działania i główne zastosowania kliniczne
Tomasz Kraśnicki, Maciej Guziński, Przemysław Podgórski, Marek Sąsiadek
Zakład Radiologii Ogólnej, Zabiegowej i Neuroradiologii Katedry Radiologii Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu, ul. Borowska 213, 50-556 Wrocław,
tel. +48 71 733 16 68, e-mail:
Wprowadzanie
W dobie szybkiego rozwoju technologii kompu-
terowych nastąpił gwałtowny postęp związany
z technikami obrazowania w medycynie. Miniatu-
ryzacja podzespołów oraz znaczne przyspieszenie
wydajności komputerów otworzyły drzwi do no-
wych możliwości związanych z polepszeniem jako-
ści obrazów diagnostycznych, m.in. w tomografii
komputerowej (TK). Innowacyjne technologie i roz-
wiązania pozwalają na zastosowanie nowych tech-
nik otrzymywania obrazów TK o wyższej jakości
przy jednocześnie zwiększonej ochronie pacjenta.
Obecnie obserwuje się dwa główne trendy roz-
woju tomografii komputerowej. Pierwszy z nich to
minimalizacja narażenia pacjenta na promieniowa-
nie, którą realizuje się np. poprzez zastosowanie al-
gorytmów iteracyjnych przy rekonstrukcji obrazów
diagnostycznych (zmniejszając jednocześnie warto-
ści prądu bądź napięcia na lampie) lub poprzez za-
stosowanie wielu rzędów detektorów, przez co czas
naświetlania zostaje drastycznie zmniejszony [1].
Drugą gałęzią rozwoju w tomografii komputero-
wej jest tomografia wieloenergetyczna. Idea tomo-
grafii wieloenergetycznej znana była od samego po-
czątku istnienia tomografii komputerowej, czyli pod
koniec lat 60. XX w., kiedy G. Hounsfield i A. Cormack
stworzyli pierwszy tomograf. Jednakże ze względu
na olbrzymie trudności technologiczne, idea ta nie
została wprowadzona do powszechnego zastosowa-
nia wmedycynie przez prawie 40 lat. Dopiero po roku
2005 powstały pierwsze aparaty, które stosowały
dwie energie promieniowania X w diagnostyce. Obec-
nie dostępne są dwa rozwiązania technologiczne dla
tomografii wieloenergetycznej – aparaty z dwiema
lampami RTG oraz aparaty jednoźródłowe z szybkim
przełączaniem energii promieniowania [2-4].
Zasada działania tomografii
komputerowej wieloenergetycznej
W przeciwieństwie do tradycyjnej tomografii jedno-
energetycznej (monoenergetycznej), aparaty wielo-
energetyczne skanują dany obszar, stosując zazwyczaj
symultanicznie dwie energie: wysoką (140 keV) i niską
(80 keV), tym samymwykorzystując fizycznewłaściwo-
ści tkanek, dla których stopień pochłaniania promienio-
wania jest zależny od energii promieniowania. Sumo-
wanie i interpolacja obrazówpowstałychw ten sposób
umożliwiają rekonstrukcję obrazów pośrednich, które
otrzymano by za pomocą aparatu monoenergetycz-
nego w zakresach energii od 40 do 140 keV. Obrazy
uzyskane dla niskiej energii mają wysoki kontrast przy
jednocześnie zwiększonym poziomie szumu, nato-
miast obrazy dla wysokich energii mają bardzo niski
poziom szumu, lecz gorszy kontrast. W obrazowaniu
TK wieloenergetycznym możliwe jest również jedno-
czesne oznaczenie wartości liniowego współczynnika
osłabienia wiązki dla danego materiału przy różnych
energiach [1, 5, 6]. Liniowy współczynnik osłabienia dla
danegomateriału jest zależny od dwóch zjawisk zacho-
dzących podczas interakcji promieniowania z materią:
zjawiska Comptona i efektu fotoelektrycznego (1):
μ(x,y,z,E) = μ_compton (E) + μ_photoelectric (E)
(1)
