Bo Van Esser
K&I CT: theorie
H1: Acquisitietechnieken
1.1 Introductie
1) Single-Slice CT (SSCT)
Techniek: Maakt gebruik van één enkele rij detectoren
Beweging: Voert een helicale (spiraalvormige) beweging uit rond de patiënt om een
volume te scannen
Bundelgeometrie: Maakt gebruik van een fan-beam (waaiervormige) röntgenbundel
Status: Verouderd, maar het basisprincipe van de helicale beweging wordt nog
steeds gebruikt
2) Multi-Slice CT (MSCT / MDCT)
Techniek: Meerdere rijen detectoren (variërend van 4 tot wel 320 rijen)
Voordeel: Kan meerdere snedes tegelijkertijd maken per rotatie
Bundelgeometrie: Door het grotere detectoroppervlak ontstaat er een cone-
beam (kegelvormige) bundel in plaats van een fan-beam
Opmerking: Deze geometrie zorgt voor complexere uitdagingen bij de
beeldreconstructie
1.2 Scanmodi
1.2.1 Survey-beelden
Het survey-beeld = een projectbeeld gemaakt met een CT-scanner om de scanpositie te bepalen en
het te scannen volume te plannen.
Synoniemen: topogram, scout of scanogram
Techniek:
- Positie: De röntgenbuis en detector staan in een gefixeerde positie terwijl de tafel met het
object geleidelijk door de bundel schuift.
- Stralingsrichtingen:
AP/PA: Buis in de Top- (boven) of Bottom-positie (onder).
Lateraal: Waardevol als input voor buisstroommodulatie en het bepalen van
de gantry tilt (inclinatie van de gantry t.o.v. de tafel). Dit helpt bij het volgen van de
schedelbasis en het vermijden van stralingsgevoelige organen zoals de ooglens.
- Efficiëntie: Het object wordt meestal direct in de startpositie geplaatst om het onderzoek te
versnellen.
De grootte in de Z-richting moet zo beperkt mogelijk blijven tot de Region of Interest (ROI).
Het beeld dient als documentatie voor het scanvolume in de PACS.
1
, Bo Van Esser
Technische acquisitie (MDCT):
- Er wordt gebruikgemaakt van een fan beam waarbij enkel de centrale detectorrij wordt
gebruikt.
- Bij Multi-Detector CT (MDCT) ontstaat een kegelvormige bundel (cone-beam).
Om deze te reduceren is extra collimatie in de Z-richting nodig.
Doel van extra collimatie:
1) Dosisreductie
2) Beeldkwaliteit: Fotonen moeten in dezelfde richting (XY) op de detector vallen
om vertekening van het beeld te voorkomen
1.2.2 Enkele secties scannen – Sequentieel CT
Sequentieel scannen = een oudere techniek die grotendeels is vervangen door de spiraal-CT (volume
scannen), maar nog steeds specifiek wordt ingezet.
Techniek:
- De buis en detector draaien 360° (soms 180° of 240°) rond het object om een enkele
sectie te scannen. De breedte van deze sectie komt overeen met de ingestelde snededikte
Dit proces herhaalt zich totdat de volledige scanrange in de Z-richting is bereikt
- Omdat er niet continu wordt gescand, duurt deze methode langer
Beperkingen:
- Ademhaling: er wordt vaak gewerkt met ademhalingscommando's per individuele scan.
Moderne scanners proberen dit te versnellen door geautomatiseerde commando's af te
stemmen op de tafelverschuiving.
- Beeldkwaliteit: een nadeel is dat overlappende of aanliggende snedes (nodig voor hoge 3D-
kwaliteit) bij deze methode niet mogelijk zijn.
Sequentieel scannen wordt nog gebruikt voor (ondanks beperkingen):
- Longonderzoeken
- Interventionele CT-onderzoeken
- Dynamische CT-onderzoeken (bijv. het monitoren van de contrastinloop)
- Referentiescans
Typische scanparameters voor sequentiële CT
2
,Bo Van Esser
1.2.3 Enkele secties scannen – ‘Step-and-schoot’ techniek
De step-and-shoot methode = een aanpassing van het sequentieel scannen, specifiek ontworpen
voor het scannen van volumes in aanliggende secties met een cone-beam scanner.
De parameters voor sequentieel scannen blijven van toepassing, met één belangrijke wijziging: de
snededikte wordt vervangen door de volledige collimatie (N x T).
Toepassing: cardiale onderzoeken:
- Prospectief getriggerde scans: De patiënt ligt aan een ECG; er wordt enkel gescand tijdens
de diastolische fasevan het hart
- Snelheid: Bij een rotatiesnelheid van 0.35 s kan een scan in ongeveer 0.24 s gemaakt
worden. Dit levert beelden op die vrij zijn van bewegingsartefacten
- Volume: Afhankelijk van de detectorbreedte (collimatie) zijn er slechts 1 tot 4 scans nodig
om het volledige hart te dekken
Beperkingen:
- Scantijd: De totale tijd is nog steeds hoger dan bij een spiraal-CT
- Continuïteit: In de transitiezones tussen secties kan discontinuïteit optreden door
ademhaling of andere bewegingen tijdens de diastole
- Efficiëntie: De techniek is niet volledig robuust en heeft nadelen wat betreft dosisefficiëntie
1.2.4 Volume scannen – Spiraal CT
Spiraal CT = de standaard scanmethode in de huidige klinische praktijk en dient als de opvolger van
het sequentieel scannen.
Techniek:
- Er wordt continu gescand terwijl de tafel beweegt, waardoor volledige volumes worden
gegenereerd in plaats van losse snedes
- Slipring-technologie: Deze techniek maakte continu roterende scanners mogelijk, wat de
basis vormt voor spiraal-beeldvorming
De prestaties van een spiraal CT-scanner worden bepaald door drie hoofdfactoren:
1) Het type buis
2) Het detectorsysteem
3) De capaciteit van het computersysteem
Helicale scantechniek
Dankzij de huidige generatie scanners (MDCT) en rotatietijden van
minder dan een seconde (subseconden), is het mogelijk om een
groot aantal variabelen (parameters) te hanteren tijdens het
onderzoek.
3
, Bo Van Esser
1.2.4.1 Scanprincipe
Z-interpolatie:
- Dankzij Z-interpolatie is de uiteindelijke beeldpositie niet langer gebonden aan de fysieke
scanpositie van de tafel
- Zowel de interpolatie als de correctie-algoritmen (voor wide-beam of cone-beam)
beïnvloeden direct de spatiale resolutie (Z-as) en het ruisniveau
- Algoritmen verschillen per fabrikant, afhankelijk van het type detector (wide-beam vs. cone-
beam)
Door beelden met overlap te reconstrueren, kan de spatiale resolutie in de Z-richting worden
verbeterd.
VOORBEELD: De overgang van single-slice naar geavanceerde multislice systemen heeft gezorgd voor
een enorme toename in snelheid:
Kenmerk Klassieke CT (ca. 1990) Moderne Multislice (64-slice)
Rotatiesnelheid 1 seconde 0,28 seconde
Tafelsnelheid 1-20 mm/s Significant hoger
Snedebreedte 1-10 mm (single slice) Sub-millimeter mogelijk
Snelheidsfactor Basis 200x sneller
De buis volgt een circulair pad, maar door de continue tafelbeweging
beschrijft de stralenbundel een spiraal of helix rond de patiënt.
Spiraal CT of Helicaal CT zijn synoniemen van elkaar
Thermische belasting (anode):
- Buislading: Lager bij spiraal CT dan bij sequentiële CT
vanwege de continue belasting
- Scantijd: Sequentiële scans duren in totaal langer door de pauzes tussen snedes
(tafelverplaatsing), wat de anode tijd geeft om af te koelen
- Moderne prestaties: Continue scans tot 100s met een lading van 500 mA zijn mogelijk
- Trend: Hogere rotatiesnelheden en dunnere snedes (voor isotropische resolutie) vereisen
steeds krachtigere generatoren en een hogere toestelperformantie
De pitch factor ():
De pitch = een cruciale acquisitieparameter die de verhouding tussen tafelbeweging en
stralingsbundel beschrijft.
- Dimensieloos: De pitch is een getal zonder eenheid
- IEC-Standaard: De officieel aanvaarde definitie (IEC) is de verhouding tussen
tafelverplaatsing (d) en de totale collimatie (N x T)
4
K&I CT: theorie
H1: Acquisitietechnieken
1.1 Introductie
1) Single-Slice CT (SSCT)
Techniek: Maakt gebruik van één enkele rij detectoren
Beweging: Voert een helicale (spiraalvormige) beweging uit rond de patiënt om een
volume te scannen
Bundelgeometrie: Maakt gebruik van een fan-beam (waaiervormige) röntgenbundel
Status: Verouderd, maar het basisprincipe van de helicale beweging wordt nog
steeds gebruikt
2) Multi-Slice CT (MSCT / MDCT)
Techniek: Meerdere rijen detectoren (variërend van 4 tot wel 320 rijen)
Voordeel: Kan meerdere snedes tegelijkertijd maken per rotatie
Bundelgeometrie: Door het grotere detectoroppervlak ontstaat er een cone-
beam (kegelvormige) bundel in plaats van een fan-beam
Opmerking: Deze geometrie zorgt voor complexere uitdagingen bij de
beeldreconstructie
1.2 Scanmodi
1.2.1 Survey-beelden
Het survey-beeld = een projectbeeld gemaakt met een CT-scanner om de scanpositie te bepalen en
het te scannen volume te plannen.
Synoniemen: topogram, scout of scanogram
Techniek:
- Positie: De röntgenbuis en detector staan in een gefixeerde positie terwijl de tafel met het
object geleidelijk door de bundel schuift.
- Stralingsrichtingen:
AP/PA: Buis in de Top- (boven) of Bottom-positie (onder).
Lateraal: Waardevol als input voor buisstroommodulatie en het bepalen van
de gantry tilt (inclinatie van de gantry t.o.v. de tafel). Dit helpt bij het volgen van de
schedelbasis en het vermijden van stralingsgevoelige organen zoals de ooglens.
- Efficiëntie: Het object wordt meestal direct in de startpositie geplaatst om het onderzoek te
versnellen.
De grootte in de Z-richting moet zo beperkt mogelijk blijven tot de Region of Interest (ROI).
Het beeld dient als documentatie voor het scanvolume in de PACS.
1
, Bo Van Esser
Technische acquisitie (MDCT):
- Er wordt gebruikgemaakt van een fan beam waarbij enkel de centrale detectorrij wordt
gebruikt.
- Bij Multi-Detector CT (MDCT) ontstaat een kegelvormige bundel (cone-beam).
Om deze te reduceren is extra collimatie in de Z-richting nodig.
Doel van extra collimatie:
1) Dosisreductie
2) Beeldkwaliteit: Fotonen moeten in dezelfde richting (XY) op de detector vallen
om vertekening van het beeld te voorkomen
1.2.2 Enkele secties scannen – Sequentieel CT
Sequentieel scannen = een oudere techniek die grotendeels is vervangen door de spiraal-CT (volume
scannen), maar nog steeds specifiek wordt ingezet.
Techniek:
- De buis en detector draaien 360° (soms 180° of 240°) rond het object om een enkele
sectie te scannen. De breedte van deze sectie komt overeen met de ingestelde snededikte
Dit proces herhaalt zich totdat de volledige scanrange in de Z-richting is bereikt
- Omdat er niet continu wordt gescand, duurt deze methode langer
Beperkingen:
- Ademhaling: er wordt vaak gewerkt met ademhalingscommando's per individuele scan.
Moderne scanners proberen dit te versnellen door geautomatiseerde commando's af te
stemmen op de tafelverschuiving.
- Beeldkwaliteit: een nadeel is dat overlappende of aanliggende snedes (nodig voor hoge 3D-
kwaliteit) bij deze methode niet mogelijk zijn.
Sequentieel scannen wordt nog gebruikt voor (ondanks beperkingen):
- Longonderzoeken
- Interventionele CT-onderzoeken
- Dynamische CT-onderzoeken (bijv. het monitoren van de contrastinloop)
- Referentiescans
Typische scanparameters voor sequentiële CT
2
,Bo Van Esser
1.2.3 Enkele secties scannen – ‘Step-and-schoot’ techniek
De step-and-shoot methode = een aanpassing van het sequentieel scannen, specifiek ontworpen
voor het scannen van volumes in aanliggende secties met een cone-beam scanner.
De parameters voor sequentieel scannen blijven van toepassing, met één belangrijke wijziging: de
snededikte wordt vervangen door de volledige collimatie (N x T).
Toepassing: cardiale onderzoeken:
- Prospectief getriggerde scans: De patiënt ligt aan een ECG; er wordt enkel gescand tijdens
de diastolische fasevan het hart
- Snelheid: Bij een rotatiesnelheid van 0.35 s kan een scan in ongeveer 0.24 s gemaakt
worden. Dit levert beelden op die vrij zijn van bewegingsartefacten
- Volume: Afhankelijk van de detectorbreedte (collimatie) zijn er slechts 1 tot 4 scans nodig
om het volledige hart te dekken
Beperkingen:
- Scantijd: De totale tijd is nog steeds hoger dan bij een spiraal-CT
- Continuïteit: In de transitiezones tussen secties kan discontinuïteit optreden door
ademhaling of andere bewegingen tijdens de diastole
- Efficiëntie: De techniek is niet volledig robuust en heeft nadelen wat betreft dosisefficiëntie
1.2.4 Volume scannen – Spiraal CT
Spiraal CT = de standaard scanmethode in de huidige klinische praktijk en dient als de opvolger van
het sequentieel scannen.
Techniek:
- Er wordt continu gescand terwijl de tafel beweegt, waardoor volledige volumes worden
gegenereerd in plaats van losse snedes
- Slipring-technologie: Deze techniek maakte continu roterende scanners mogelijk, wat de
basis vormt voor spiraal-beeldvorming
De prestaties van een spiraal CT-scanner worden bepaald door drie hoofdfactoren:
1) Het type buis
2) Het detectorsysteem
3) De capaciteit van het computersysteem
Helicale scantechniek
Dankzij de huidige generatie scanners (MDCT) en rotatietijden van
minder dan een seconde (subseconden), is het mogelijk om een
groot aantal variabelen (parameters) te hanteren tijdens het
onderzoek.
3
, Bo Van Esser
1.2.4.1 Scanprincipe
Z-interpolatie:
- Dankzij Z-interpolatie is de uiteindelijke beeldpositie niet langer gebonden aan de fysieke
scanpositie van de tafel
- Zowel de interpolatie als de correctie-algoritmen (voor wide-beam of cone-beam)
beïnvloeden direct de spatiale resolutie (Z-as) en het ruisniveau
- Algoritmen verschillen per fabrikant, afhankelijk van het type detector (wide-beam vs. cone-
beam)
Door beelden met overlap te reconstrueren, kan de spatiale resolutie in de Z-richting worden
verbeterd.
VOORBEELD: De overgang van single-slice naar geavanceerde multislice systemen heeft gezorgd voor
een enorme toename in snelheid:
Kenmerk Klassieke CT (ca. 1990) Moderne Multislice (64-slice)
Rotatiesnelheid 1 seconde 0,28 seconde
Tafelsnelheid 1-20 mm/s Significant hoger
Snedebreedte 1-10 mm (single slice) Sub-millimeter mogelijk
Snelheidsfactor Basis 200x sneller
De buis volgt een circulair pad, maar door de continue tafelbeweging
beschrijft de stralenbundel een spiraal of helix rond de patiënt.
Spiraal CT of Helicaal CT zijn synoniemen van elkaar
Thermische belasting (anode):
- Buislading: Lager bij spiraal CT dan bij sequentiële CT
vanwege de continue belasting
- Scantijd: Sequentiële scans duren in totaal langer door de pauzes tussen snedes
(tafelverplaatsing), wat de anode tijd geeft om af te koelen
- Moderne prestaties: Continue scans tot 100s met een lading van 500 mA zijn mogelijk
- Trend: Hogere rotatiesnelheden en dunnere snedes (voor isotropische resolutie) vereisen
steeds krachtigere generatoren en een hogere toestelperformantie
De pitch factor ():
De pitch = een cruciale acquisitieparameter die de verhouding tussen tafelbeweging en
stralingsbundel beschrijft.
- Dimensieloos: De pitch is een getal zonder eenheid
- IEC-Standaard: De officieel aanvaarde definitie (IEC) is de verhouding tussen
tafelverplaatsing (d) en de totale collimatie (N x T)
4
