Translationale Entwicklung der photonenzählenden CT-Bildgebung

Das NIH entwickelt neue Bildgebungsverfahren als eine seiner Prioritäten zur Beschleunigung der Wissenschaft, einschließlich Methoden für nicht-invasive Patientenbeurteilungen. Computertomographische (CT) Bildgebung ist eine tragende Säule der diagnostischen Bildgebung. Der jüngste große technologische Fortschritt ist die Photonenzähl-CT (PCCT), die einen neuen Röntgendetektor verwendet, der die Durchdringung des Körpers mit Röntgenstrahlen und die Energie jedes Röntgenphotons misst. Das NIH verfügt über einen von weltweit drei Prototypen von Siemens PCCT Count-Systemen für Forschungszwecke. Der Scanner kann standardmäßige CT- und PCCT-Bildgebung durchführen. In diesem Protokoll können NIH-Patienten, die bereits in ein klinisches Forschungsprotokoll eingeschrieben sind und die im Rahmen dieser Forschung zur diagnostischen CT an die Radiologie überwiesen werden, in diese PCCT-Studie aufgenommen werden. Der vom medizinischen Versorgungsteam angeforderte diagnostische CT-Scan wird auf dem Count-Scanner durchgeführt, der die klinisch indizierte Bildgebung zusammen mit einer einzelnen kurzen PCCT-Untersuchung zur Unterstützung der PCCT-Entwicklung liefert. Die Daten werden verwendet, um die Qualität der PCCT-Bilder zu charakterisieren und testbare Hypothesen und neue diagnostische Anwendungen unter Verwendung von PCCT-Fähigkeiten zu entwickeln.

Aktuelle CT-Systeme wie das SOMATOM Flash von Siemens verfügen über zwei Röntgenröhren, die jeweils mit einem Röntgendetektor gekoppelt sind, der die Gesamtdurchdringung des Patienten mit Röntgenstrahlen misst und diese Informationen zur Erstellung der Bilder verwendet. Der Count-Scanner ist eine modifizierte Version des Flash, bei der einer der beiden Standarddetektoren durch einen PCCT-Detektor ersetzt wurde. Die zwei Bildgebungsmodi für den Count-Scanner sind (i) Standard-Detektoruntersuchung wie bei einem Flash-Scanner und (ii) PCCT-Scan. Der Patientenscan umfasst somit klinisch indizierte Strahlenbelastung mit dem Standarddetektor und Forschungsstrahlung mit dem PCCT-Detektor. Das Count-System befindet sich im Clinical Center unter einem CRADA mit Siemens Medical Solutions.

Im Vergleich zu aktuellen Scannern bietet PCCT vier wesentliche Vorteile:

• geringere Strahlendosis
• größere räumliche Auflösung
• reduziertes Abbildungsrauschen
• Röntgenenergiediskriminierung

Die primären Ziele sind:

• entwickeln und charakterisieren neue medizinische Bildgebungsverfahren
• erleichtern die Umsetzung der PCCT-Vorteile in klinisch nützliche Anwendungen.

Als translationales Entwicklungsprotokoll sind alle Bildgebungsstudien Open-Label und Daten können analysiert werden, während sie gesammelt werden. Bias wird durch objektive Messungen minimiert. Beobachtungsdaten können unter Verwendung deskriptiver Statistiken charakterisiert werden. Einfache Vergleiche zwischen Standard-CT und PCCT können gepaarte und ungepaarte parametrische und nicht-parametrische Techniken verwenden. Diese Studien bilden die Grundlage für die Entwicklung fortschrittlicher klinischer Bildgebungsfähigkeiten und -anwendungen.