Depuis ses débuts, en 1971, l'évolution spectaculaire de la tomodensitométrie (TDM) a entraîné la croissance soutenue du rôle de cette modalité dans le soin des patients. 

Canon Systèmes médicaux a jeté les bases de bon nombre des innovations technologiques qui ont défini le développement clinique de la TDM, dont les détecteurs de position, l’ultra-haute résolution et la reconstruction par l’apprentissage profond. En partenariat avec Redlen Technologies Inc. (Redlen), une société du groupe Canon, chef de file mondial dans la conception et la fabrication de détecteurs à comptage photonique, Canon s’affaire actuellement à élaborer une technologie de TDM à comptage photonique (TDMCP) ayant le potentiel d’améliorer la visualisation des petites structures et de rehausser la caractérisation des tissus. 

Notre vision consiste à utiliser la technologie de TDM par comptage photonique de pointe de Redlen appuyée par les avancées de premier plan de Canon Systèmes médicaux dans les systèmes, les logiciels et la reconstruction d’images pour améliorer la qualité des diagnostics médicaux pour tous les patients à travers le monde.

TDM PAR COMPTAGE PHOTONIQUE DE CANON

Le détecteur de TDMCP de Canon est le seul à utiliser le tellurure de cadmium et de zinc (TCZ). Grâce au TCZ, le détecteur est capable de capturer plus efficacement les photons, ce qui rend la dose plus efficiente. De plus, le circuit de lecture compact exclusif à Canon est conçu pour optimiser la surface active du détecteur afin de fournir l’efficacité géométrique maximale de la dose. 

Le détecteur au TCZ de Canon propose une taille optimisée de pixels, une grande rapidité de lecture et des algorithmes de modélisation sophistiqués. Ainsi outillé, il permet de relever divers défis, dont l’empilement d’impulsions et le partage des charges, afin de générer des images en haute résolution à faible bruit.

QU’EST-CE QUE LA TDM À COMPTAGE PHOTONIQUE?

La TDM à comptage photonique utilise un matériau semi-conducteur pour convertir directement chaque photon incident en signal électrique, ce que le circuit du détecteur peut lire rapidement afin de « compter » chaque photon de manière efficace. Lorsqu’un photon incident entre en collision avec le détecteur, cela crée, dans le détecteur, un nuage de charges proportionnel à l’énergie du photon incident. En fonction de l’énergie mesurée, les photons comptés sont triés en « compartiments » d’énergie, qui peuvent alors être utilisés par des méthodes de reconstruction avancées pour générer des images de qualité optimale et de l’information spectrale.

QUELLE EST LA PRINCIPALE DIFFÉRENCE ENTRE LE COMPTAGE PHOTONIQUE ET LA TDM CONVENTIONNELLE?

Une TDMCP mesure directement chaque photon et son énergie, tandis qu’avec un détecteur à intégration énergétique (DIE) conventionnel, les photons incidents ne sont pas directement convertis en signal. Plutôt, l’énergie absorbée des photons est convertie deux fois : d’abord en lumière par un scintillateur, puis en signal électrique par une photodiode. La puissance de sortie du DIE dépend de l’énergie combinée des photons incidents. Les photons à plus haute énergie génèrent plus de lumière que ceux à moins grande énergie, ce qui contribue encore davantage au signal électrique de sortie du DIE.

AVANTAGES DE LA TDMCP DE CANON : QUALITÉ D’IMAGE

C’est grâce à la reconstruction que la TDMCP peut offrir une meilleure qualité d’image. Les avancées en matière de reconstruction de Canon Systèmes médicaux s’inscrivent dans une longue tradition et ont repoussé les limites de la qualité d’image. Elles ont permis à Canon d’optimiser la qualité d’image en TDMCP pour les patients de toutes les morphologies et de tous les types.

Afin d’optimiser l’efficacité de la dose, les détecteurs devraient avoir la plus grande zone active possible pour la capture de photons. Sur les DIE conventionnels, la lumière émise par un pixel de détecteur peut se disperser vers un pixel voisin, un phénomène appelé « diaphonie optique », qui réduit la résolution spatiale. Aussi, afin de prévenir cet effet, le DIE nécessite un matériau réfléchissant d’épaisseur finie entre les pixels du scintillateur. Cependant, la présence de ce matériau réfléchissant réduit la surface active du détecteur et, ainsi, l’efficacité de la dose de ce dernier, particulièrement pour les petits pixels. Comme la TDMCP n’utilise pas de scintillateur, il n’est pas nécessaire qu’il y ait un matériau réfléchissant entre les pixels. Cela améliore grandement l’efficacité de la dose du détecteur et permet des pixels de détecteur plus petits, sans compromettre la dose. 

La TDMCP élimine aussi l’un des inconvénients majeurs du DIE : le bruit électrique. Le bruit électrique du DIE est inévitablement combiné au signal réel au niveau de la sortie du détecteur. Lorsque le nombre de photons est faible, le bruit électrique devient dominant, ce qui altère la qualité d’image. Grâce à la TDMCP, le bruit électrique émis par le détecteur est enregistré en deçà du seuil du compartiment de plus faible énergie, si bien qu’il est éliminé. Ainsi, la TDMCP élimine efficacement le bruit électronique, ce qui améliore la qualité d’image.

AVANTAGES DE LA TDMCP DE CANON : IMAGERIE SPECTRALE

La TDMCP permet l’imagerie spectrale à chaque analyse pour la décomposition matérielle de routine. Les percées exclusives à Canon en matière de reconstruction spectrale lui ont permis d’acquérir des perspectives uniques en matière d’atténuation du bruit et d’optimisation de l’information spectrale de la TDMCP. Puisque les seuils des compartiments d’énergie sont configurables, la TDMCP permet aussi d’obtenir des images qui ciblent les seuils d’énergie K à partir d’agents de contraste courants comme l’iode et le gadolinium, et de nanoparticules novatrices comme l’or.

AVANTAGES DE LA TDMCP DE CANON : ULTRA-HAUTE RESOLUTION (UHR)

Les détecteurs de TDMCP permettent l’utilisation de petits pixels. Dans les applications conventionnelles, ces pixels peuvent être combinés pour produire une résolution spatiale améliorée par rapport à la TDM conventionnelle sans compromis au niveau du bruit ou de la dose. Dans le cas des applications où une résolution spatiale accrue ajoute la valeur clinique, ces pixels peuvent être mesurés individuellement pour fournir une ultra-haute résolution. 

Canon a lancé le tomodensitomètre ultra-haute résolution Aquilion Precision en 2017. Elle bénéficie aujourd’hui de plus de cinq ans d’expertise en reconstruction et en optimisation du flux de travail pour l’UHR, et a réalisé des avancées en conception de tubes, en positionnement de la table et en vibrations du statif, afin d’optimiser l’utilisation de la TDM-UHR. Grâce à ces avancées, Canon est bien positionnée pour ouvrir la voie en TDMCP afin d’optimiser l’utilité clinique et le flux de travail dans un contexte clinique achalandé.

L’AVANTAGE DE REDLEN, UNE SOCIÉTÉ DU GROUPE CANON

Redlen s’affaire au développement de technologies de fabrication de détecteurs à comptage photonique depuis plus de 20 ans maintenant. Aujourd’hui, l’entreprise est un fournisseur mondial de premier plan de détecteurs de ce type. La technologie au TCZ de Redlen est aujourd’hui utilisée à l’échelle mondiale dans plusieurs domaines autres que l’imagerie médicale, dont les contrôles de sécurité, la détection industrielle non destructive et l’aérospatiale.
La vaste expérience de Redlen dans le secteur manufacturier lui a permis de développer un système de fabrication intégré entièrement vertical qui englobe la croissance du matériau TCZ, le traitement des plaquettes, la fabrication de capteurs, la conception de modules d’imagerie, l’assemblage de modules, les essais de production de modules et, enfin, le recyclage du TCZ, le tout sous un même toit. Ainsi, Canon est en mesure de stabiliser la production des détecteurs de TDM à comptage photonique hautement précis. Si l’on combine le tout aux capacités sophistiquées de fabrication de statifs, de tubes et de tables de TDM de Canon Systèmes médicaux, cela ouvre la voie à une percée révolutionnaire en TDMCP.

Galerie d’images

Corps entier

Image hautement uniforme malgré le fait que le patient soit obèse et présente un IMC élevé

Photo gracieuseté de : National Cancer Center Hospital East

Résolution spatiale élevée, épaisseur de coupe de 0,2 mm
CTDIvol : 9,7 mGy; PDL : 621,2 mGy・cm
IMC : 35

Corps entier

Anévrisme de l'aorte abdominale et endoprothèse.
Met en évidence les détails des structures.

Photo gracieuseté de : National Cancer Center Hospital East

Résolution spatiale élevée, épaisseur de coupe de 0,2 mm

Oncologie

Fournit de l’information diagnostique exacte et précise.

Photo gracieuseté de : National Cancer Center Hospital East

Résolution spatiale élevée, épaisseur de coupe de 0,2 mm

Thorax

Permet une résolution spatiale élevée

Photo gracieuseté de : National Cancer Center Hospital East

Résolution spatiale élevée, épaisseur de coupe de 0,2 mm
CTDIvol : 6,6 mGy; PDL : 256,3 mGy・cm

Thorax

Permet une résolution spatiale élevée

Photo gracieuseté de : National Cancer Center Hospital East

Résolution spatiale élevée, épaisseur de coupe de 0,2mm

Thorax

Image en coupes minces
Excellente qualité d’image

Photo gracieuseté de : National Cancer Center Hospital East

Corps entier

RMP de qualité élevée issues d’images bénéficiant d’une excellente reconstruction. 

Photo gracieuseté de : National Cancer Center Hospital East

Nous accumulons actuellement des connaissances sur les avantages techniques et cliniques de notre tomodensitomètre à comptage photonique.

Communiqués de presse (en anglais)

August 31, 2021
Commencement of Research Collaboration into Japan's first Photon Counting Computed Tomography with National Cancer Center Japan (medical.canon)

November 7, 2022
First Domestically Produced X-ray CT System with Photon-counting Detector Installed at National Cancer Center Japan Exploratory Oncology Research ＆ Clinical Trial Center (medical.canon)

April 12, 2023
Start of Clinical Research of the First Japanese Produced Next-Generation Photon-Counting Computed Tomography

November 17, 2023
Canon Medical Systems Accelerates Global Clinical Research to Realize Next-Generation Photon-Counting CT

February 26, 2024
Clinical Research on Photon-Counting CT Begins with Radboud University Medical Center

April 8, 2024
Start of Clinical Research with Hiroshima University on Photon-Counting CT
Avis
Nota : La technologie de tomographie par comptage de photons est actuellement en cours de développement et fait l'objet d'une recherche et d'un développement continus. Chaque technologie n'est pas encore commercialisée et n'est pas disponible à la vente.
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