Tin filter technology

一般撮影レベルの被ばくでCT撮影が可能になるのか

近年、CT検診による肺がん死亡率低下の効果が発表される(1)など、CT検査はその重要性が認められている一方で、被ばくについては一般撮影と比べると大きな値であるといえます。
CT装置にはこれまでも様々な被ばく低減機構が開発、実装されていますが、 1 mSvを下回るような線量でコンスタントに臨床上耐え得る画像を提供することは困難でした。

 

 

CARE Dose4D: 被検者の体格や撮影部位に合わせて最適に管電流を調整
X-CARE:放射線感受性の高い部位に対する被ばくを選択的に低減
CARE kV: 被検者の体格や検査内容に応じて最適な管電圧を設定
SAFIRE/ ADMIRE: Rawデータを用いたモデルベース逐次近似画像再構成法
Adaptive Dose Shield: スパイラル撮影の開始と終了における無効被ばくをカットする可動式コリメータ
UFC (Ultra Fast Ceramic) シンチレータ: 自社開発のX線高感度素子
Stellar Detector: 電気ノイズ低減のためアナログ回路を排除したフルデジタル検出器

 

SOMATOM CTだけの新技術 “Tin filter Technology” (4)

一般的なCT装置に搭載されているBowtie filterなどの付加フィルタに、さらに可動式のTin(Sn, スズ)filterを加えて大幅にX線スペクトルを変調し、スペクトルの重心を高エネルギー側へシフトさせます。
これにより、画像化に寄与しない無効被ばくを大幅にカットするだけでなく、線質効果(ビームハードニング)に起因するアーチファクトを抑える効果も得られます。

AAPM(The American Association of Physicists in Medicine:米国医学物理学会)のCT Lung Screening standardizationworking group が提示した推奨プロトコル(5)では、逐次近似画像再構成法(IR)を使用した各CTメーカーのハイエンド機での値が1.6~2.7 mGyであり、IRに加えてTin filterを用いたSOMATOM Forceのプロトコルのみ、0.5 mGyとなっています。
Tin filter technologyを応用した低線量撮影の可能性は、肺がんCTスクリーニングだけではありません。ICRPの報告において水晶体被ばくのしきい値が大幅に引き下げられたことは記憶に新しく、水晶体を含む眼窩・副鼻腔への適応も進んでいます。
その他、これまでも高管電圧の利用が有効とされていた腱や、さらに靭帯の描出といった分野でも力を発揮しています。また、本撮影が低線量化していく中で、Topogram(位置決め画像)の線量の占める割合が相対的に大きくなってきており、これを低減するためTopogramにもTin filter technologyを活用しています。
その他、Tin filterによってスペクトル帯域幅を狭小化することで線質効果(ビームハードニング)を抑制し、CT値変化の直線性を高める効果があり、定量評価にも力強い味方となります。最近では冠動脈の石灰化スコア撮影の低線量化の一手としても利用されています。このように、Tin filter technologyは、新たなスタンダードとなる可能性を秘めた技術として、期待を集めています。

Clinical Cases

Add significant benefits for your patients – from head to toe.

Publications

Full ReferenceTopicBody Part
High-pitch low-dose abdominopelvic CT with tin-filtration technique for detecting urinary stones
Zhang GM, Shi B, Sun H, Xue HD, Wang Y, Liang JX, et al.
Abdom Radiol, 2017 Aug;42(8):2127-34.
Lower dose whilst improving image qualityKidney stones
Low-dose abdominal computed tomography for detection of urinary stone disease – Impact of additional spectral shaping of the X-ray beam on image quality and dose parameters
Dewes P, Frellesen C, Scholtz JE, Fischer S, Vogl TJ, Bauer RW, et al.
Eur J Radiol. 2016 Jun;85(6):1058-62.  
Lower dose whilst improving image qualityKidney stones
Approaches to ultra-low radiation dose coronary artery calcium scoring based on 3rd generation dual-source CT: A phantom study
McQuiston AD, Muscogiuri G, Schoepf UJ, Meinel FG, Canstein C,
Varga-Szemes A.

Eur J Radiol. 2016 Jan;85(1):39-47.
Agatson equivalent CaScoringHeart/CaScoring

Ultra-low Dose and Ultra-fast Scan in a Patient with Dyspnea
Chen G, Sun K, Liu X, Zhao R, Zhao X.
SOMATOM Sessions, Dec 2015.

Low dose,
Fast speed
Chest/Lung
Ultra-low-dose CT with tin filtration for detection of solid and sub solid pulmonary nodules: a phantom study
Martini K, Higashigaito K, Barth BK, Baumueller S, Alkadhi H, Frauenfelder T.
Br J Radiol. 2015 Oct; 88(1056): 20150389.
Detection of sub-solid nodules is feasible with ultra-low-dose protocolsChest/Lung
Unenhanced third-generation dual-source chest CT using a tin filter for spectral shaping at 100 kVp
Haubenreisser H, Meyer M, Sudarski S, Allmendinger T, Schoenberg S, Henzler T.
Eur J Radiol. 2015 Aug;84(8):1608-13.
Lower dose whilst improving image qualityChest/Lung
Imaging the Parasinus Region with a Third-Generation Dual Source CT and the Effect of Tin Filtration on Image Quality and Dose
Lell MM, May MS, Brand M, Eller A, Bruder T, Hofmann E, et al.
AJNR Am J Neuroradiol. 2015 Jul,36(7):1225-30.
Low dose,
Use CT instead of cone beam 
Sinus
The Importance of Spectral Separation. An Assessment of Dual-Energy Spectral Separation for Quantitative Ability and Dose Efficiency
Krauss B, Grant KL, Schmidt BT, Flohr TG.
Invest Radiol 2015 Feb;50(2):114-8.
Dual Energy spectral seperationAll
Very Low-Dose (0.15 mGy) Chest CT Protocols Using the COPDGene 2 Test Object and a Third-Generation Dual-Source CT Scanner With Corresponding Third-Generation Iterative Reconstruction Software
Newell JD Jr, Fuld M, Allmendinger T, Sieren JP, Chan KS, Guo J, et al.
Invest Radiol, 2015 Jan;50(1):40-5.
Very low dose levels (0.15 mGy)Chest/Lung
Ultra-low-Dose Chest Computed Tomography for Pulmonary Nodule Detection. First Performance Evaluation of Single Energy Scanning With Spectral Shaping
Gordic S, Morsbach F, Schmidt B, Allmendinger T, Flohr T,
Husarik D, et al.
 
Invest Radiol. 2014 Jul;49(7): 465-73.
Lower dose whilst improving image quality Chest/Lung 
Dual-Source Dual-Energy CT With Additional Tin Filtration: Dose and Image Quality Evaluation in Phantoms and In Vivo
Primak AN, Ramirez Giraldo JC, Eusemann CD, Schmidt B, Kantor B, Fletcher JG
AJR Am J Roentgenol. 2010 Nov;195(5): 1164-74.
Dual Energy spectral seperationAll

Dual Energy CT of the Chest
How About the Dose?
Schenzle JC, Sommer WH, Neumaier K, Michalski G, Lechel U,
Nikolaou K.

Invest Radiol. 2010 Jun;45(6):347-53.

Dual EnergyAll

 

1Harry J. De Koning, NELSON Study Shows CT Screening for Nodule Volume Management Reduces Lung Cancer Mortality by 26 Percent in Men, IASLC 19th World Conference on Lung Cancer/ Sep/ 2018

2Sinogram Affirmed Iterative Reconstruction

3Advanced Modeled Iterative Reconstruction

42018年10月現在

5https://www.aapm.org/pubs/CTProtocols/documents/LungCancerScreeningCT.pdf