Foton-Sayıcı Bilgisayarlı Tomografi ile Sunulan Yüksek Kantitatif Doğruluk

Foton-Sayıcı Bilgisayarlı Tomografi (Photon-Counting Computed Tomography - PCCT) sistemi gelişmekte olan bir görüntüleme tekniğidir. Son dönemde, farklı araştırmacılar tarafından yapılan çalışmalar ile önemli gelişmeler sağlanan bu teknik, günümüzde kullanılan bilgisayarlı tomografi (BT) sistemleri ile kıyaslandığında, daha düşük elektronik gürültüye ve daha yüksek kontrast / gürültü oranına sahip olmaktadır. Aynı zamanda dozun etkin kullanımında da iyileştirme sağlamaktadır.

PCCT sistemini, günümüz BT sisteminden ayıran en önemli donanımsal özellik ise kullandığı detektör sistemidir. Foton-Sayıcı Detektör (Photon-Counting Detectors - PCD) olarak adlandırılan bu detektör sistemi, X-Işını tüpünden çıkan her bir fotonu, hasta çıkışında sahip olduğu enerjisine göre algılayıp ayrı ayrı ölçebilmekte ve bireysel olarak farklı enerjilerdeki fotoların bilgisini direk olarak ayrı ayrı elektrik sinyaline dönüştürebilmektedir (Şekil 1a). Konvansiyonel BT sisteminde kullanılan birleşik enerjili detektörler (Energy-Integrating Detectors - EID) de ise, gelen farklı enerjideki fotonların aynı piksel elektrota gelmesiyle toplanan elektriksel yük, sayısal olarak sinyale dönüştürülmektedir. Bu da farklı enerjideki fotonların görüntü üzerinde oluşturduğu gürültüyü arttırmakta ve uzaysal çözünürlüğü düşürmektedir (Şekil-1b). Bu teknik, enerji bağımlılığı olan BT numaralarının (Hounsfield Unit) tanımlanmasındaki doğruluğu da artmaktadır.

Şekil 1 – a) PCD sistemi diyagramı b) EID sistemi diyagramı

İkinci jenerasyon BT tarayıcısı modelini baz alarak geliştirilmeye devam eden PCCT tarayıcısı, Çift kaynaklı ve çift detektörlü bir yapı düşünülerek tasarlanmıştır. Bu da çekim sırasında iki enerjili x-ışınlarının kullanılmasına ve görüntü kalitesinin arttırılmasına olanak sağlamakla birlikte, tarama hızını da arttırmaktadır. Sistemin efektif çalışabilmesi için, çift enerjiye özel tanımlanmış tarama protokolleri gerekmektedir. Sistem aynı zamanda tek enerjili olarak da çalışabilmektedir. Şu anki tasarımında, PCD ve EID detektörlerin beraber kullanıldığı PCCT sisteminin henüz ticari olarak kullanılamamasının sebepleri;

• PCD sistemi, özellikle geniş tarama alanı boyutlarında gerekli sinyal şiddetini toplayabilmek için çok kısa sürede çok sayıda X-ışınına ihtiyaç duymaktadır. Aynı zamanda X-ışını tüpünün dönerken art arda yaptığı ışınlamalarda oluşan ve aynı piksele denk gelen farklı enerjili X-ışınlarının, bireysel olarak ölçülebilmesi sadece birkaç nanosaniye içerisinde gerçekleşmelidir. PCD elektroniğinin ise bu kadar hızlı ve eksiksiz olması gerekmektedir.

• BT taramada sinyal kararlılığı son derece önemlidir. Detektörde yaşanan en ufak sinyal aktarım bozukluğu (donanımsal olarak) bile görüntüde halka artefaktına yol açacaktır. PSD sistemlerinde kullanılacak bu saflıkta ve kararlılıkta bir kristal materyali üretebilmek henüz mümkün olmamıştır.

Araştırma hakkındaki detaylı bilgiye aşağıdaki kaynaklardan ulaşabilirsiniz:

Kaynaklar:

• Orijinal Araştırma: Leng S. et al, Spectral performance of a whole-body research photon counting detector CT: quantitative accuracy in derived image sets, Phys. Med. Biol. 62 (2017) 7216–7232.
• PCD Sistemi Hakkında Genel Bilgi: Ulzheimer S, Kappler S, Photon-counting Detectors in Clinical Computed Tomography, https://health.siemens.com/ct_applications/somatomsessions/index.php/photon-counting-detectors-in-clinical-computed-tomography/ (30/09/17)

Derleyen: Med. Fiz. Uzm. Oğuzhan Ayrancıoğlu