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在醫學影像領域,我們經常聽到類似的評價:這臺CT的圖像好、那臺的圖像差。圖像質量是臨床對圖像視覺感受的主觀評價,很難客觀評價哪家圖像更好,但卻可以說哪臺CT的圖像更多細節、更能反映真實情況,而這就需要提高CT的空間分辨率。
提高CT分辨率的方法有很多,如提高單圈采集投影、改進重建算法等等;但最有效的還是減少探測器尺寸、減小球管焦點尺寸,不過也是最難的方法。【當立產品】第2期,從技術角度解答為什么在新能量積分CT時代和光子計數CT時代,越來越需要超小焦點球管?
1、為什么需要超小焦點球管?
1919年,外科醫生格策發現了線聚焦效應(line focus),飛利浦據此造了具有線聚焦點的球管,大幅提高了球管功率和圖像清晰度,由此也產生了實際焦點和有效焦點。
X射線管焦點,通常指其有效焦點,因焦點尺寸非常細微(精度為0.1mm),為統一各廠家誤差,國際電工委員會IEC60336規定了焦點尺寸的容許誤差范圍,成為行業標準。
X射線管焦點標稱值
在重建CT圖像時,重建算法是將X線光源無限近似為幾何上的一個點,從這個維度,在其他條件保持不變的前提下,球管焦點尺寸越小,半影效應就越小,空間分辨率越高,圖像也就越清楚。因此,為滿足不同臨床檢查的需要,所有CT球管基本配置2-3個焦點。以當立CT6500為例,大焦點1.1×1.2、小焦點0.6×0.7、超小焦點0.4×0.7。
球管焦點和圖像清晰度關系
空間分辨率與探測器像素尺寸有關,像素越小,圖像細節越清晰。在能量積分CT(EID-CT)中,探測器最小單元尺寸范圍約0.5×0.5 mm²—1×1mm²,如經典的0.625mm、0.6mm、0.5mm,各家像素尺寸相差無幾,各家CT球管焦點尺寸也大同小異。近20年來CT探測器單元尺寸沒發生明顯變化,由于新技術的誕生,對球管焦點大小也提出了新的要求。
超高分辨率CT(UHR-CT):新型閃爍體切割工藝,使探測器像素尺寸大幅減小,如0.5mm變成0.25mm,減少一半;新型準直技術,也能精準降低采集層厚,如0.625mm變成0.3125mm。
光子計數CT(PCD-CT):由于天然的技術優勢(沒有串擾,無需隔板),光子計數CT探測器尺寸得以“無限降低”,如從0.5×0.5 mm²到0.11×0.11 mm²,未來PCD-CT探測器尺寸還將繼續減小。
在這樣的背景下,常規CT球管必然無法使超小探測器單元充分發揮性能,必須要全新超小焦點球管匹配,才能從源頭提升對于微小病灶的檢出能力。
2、當立超小焦點球管產品組合
為滿足新探測器技術的球管需求,當立推出了業界最小的焦點是CT球管,并應用在全系列高端產品上。如16cm寬體CT專用的CT8000系列,采用了六焦點設計,除常規的0.4×0.7/0.6×0.7/1.1×1.2mm三焦點外,還增加了0.4×0.5mm/0.4×0.6mm/0.5×0.6mm,充分滿足臨床各種薄層、超薄層采集層厚的需求。
當立超小焦點CT產品組合
盡管球管焦點越小,圖像空間分辨率越高,但凡事都有兩面性,球管的焦點不能做到無限小,因為小焦點意味著對球管熱管理提出了更高要求,需在球管壽命和圖像質量之間做平衡。不過,作為CT球管“天花板”,當立由于采用了平板燈絲技術,不僅能把小焦點輸出能力做到很強,還能提高X射線質量;由于采用了獨特的球管制造工藝,即便小焦點下依然堪稱長壽CT球管的標桿。之所以薄層掃描越來越重要,除臨床價值外,還有更重要的收費原因。
2024年11月,國家醫保局印發《放射檢查類醫療服務價格項目立項指南(試行)》,在影像檢查收費降低的大趨勢下,CT檢查不再按排數確定收費標準,而是設立“加收項”,如對掃描層厚<2mm的“薄層掃描”,各省根據需要定義“薄層掃描”標準,意味著“臨床對“超薄層”使用的愈發頻繁。未來,隨著技術的發展,隨著超高分辨率CT和光子計數CT的發展,未來超小焦點球管將成新的行業標準。
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