Photon-Counting Detector CT: Advances and Clinical Applications in Cardiovascular Imaging

Rofo. 2024 Nov 20. doi: 10.1055/a-2452-0288. Online ahead of print.
[Article in English, German]

Abstract

Since the approval of the first dual-source photon-counting detector CT (PCD-CT) in the fall of 2021, significant insights have been gained in its application for cardiovascular imaging. This review aims to provide a comprehensive overview of the current state of knowledge and the growing body of research literature, illustrating innovative applications and perspectives through case examples.We conducted a structured literature review, identifying relevant studies via Google Scholar and PubMed, using the keywords "photon-counting detector", "cardiovascular CT", "cardiac CT", and "ultra-high-resolution CT". We analyzed studies published since January 2015. Additionally, we integrated our own clinical experiences and case examples.In addition to the well-known benefit of increased temporal resolution offered by dual-source scanners, dual-source PCD-CT provides three key advantages: 1) Optimized geometric dose efficiency with an improved contrast-to-noise ratio, 2) intrinsic spectral sensitivity, and 3) the ability for ultrahigh-resolution CT. This technology enables improved image quality or radiation dose reduction in established cardiovascular protocols. Its use in non-invasive cardiac diagnostics for obese patients, those with a high plaque burden, or after stent implantation appears technically feasible, potentially expanding the scope of CT. The spectral sensitivity also allows tailored image acquisition, reducing metallic artifacts and contrast agent doses in patients with renal impairment. Early studies and clinical experience support these potential applications of PCD-CT in cardiovascular diagnostics, suggesting workflow optimization and improved patient management.However, challenges remain, including high costs, large data volumes, somewhat longer reconstruction times, and technical difficulties in combining spectral sensitivity with ultra-high resolution. Prospective randomized studies with clinical endpoints are lacking to confirm the clear advantage over conventional scanners. Future research should focus on endpoint-based studies and robust cost-benefit analyses to evaluate the potential of this technology and facilitate its evidence-based integration in clinical practice. · Photon-counting detector CT represents a technological advancement in computed tomography.. · Spectral sensitivity enhances iodine signal and minimizes artifacts.. · Ultra-high-resolution CT allows precise imaging, even in stents and advanced sclerosis.. · This technology must be validated through endpoint-based, randomized studies.. · Hagar MT, Schlett CL, Oechsner T et al. Photon-Counting Detector CT: Advances and Clinical Applications in Cardiovascular Imaging. Fortschr Röntgenstr 2024; DOI 10.1055/a-2452-0288.

Seit der Zulassung des ersten Dual-Source Photon-Counting Detektor-CT (PCD-CT) im Herbst 2021 konnten in der Anwendung für die kardiovaskuläre Bildgebung signifikante Erkenntnisse gewonnen werden. Diese Übersicht fokussiert sich darauf, den derzeitigen Wissensstand und die stetig wachsende Forschungsliteratur umfassend darzustellen und dabei innovative Anwendungen und Perspektiven anhand von Fallbeispielen zu illustrieren.Wir führten eine strukturierte Literaturrecherche durch, wobei relevante Studien über Google Scholar und PubMed identifiziert wurden. Die Suchbegriffe umfassten „Photon-Counting Detektor“, „kardiovaskuläre CT“, „Herz-CT“ und „ultrahochauflösende CT“. Wir analysierten die Ergebnisse von Publikationen seit Januar 2015. Ergänzend dazu integrierten wir unsere eigenen klinischen Erfahrungen und Fallbeispiele.Neben dem bekannten Vorteil der erhöhten zeitlichen Auflösung von Dual-Source-Scannern bietet die Dual-Source PCD-CT drei wesentliche Vorteile: 1) Eine optimierte geometrische Dosiseffizienz mit verbessertem Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis, 2) eine intrinsische spektrale Sensitivität und 3) die Möglichkeit zur ultrahochauflösenden CT. Diese Technologie ermöglicht eine verbesserte Bildqualität oder eine Reduktion der Strahlendosis bei etablierten kardiovaskulären Protokollen. Ihr Einsatz bei adipösen Patienten, hoher Plaquelast oder nach Stentimplantation erscheint technisch machbar, wodurch das Anwendungsspektrum der CT erweitert werden könnte. Die spektrale Sensitivität erlaubt zudem eine individuelle Anpassung der Bildakquisition, um Artefakte zu reduzieren und die Kontrastmitteldosis bei Patienten mit Niereninsuffizienz zu senken. Erste Studien und klinische Erfahrungen belegen diese Anwendungsmöglichkeiten der PCD-CT in der kardiovaskulären Diagnostik und weisen auf Optimierungen der klinischen Abläufe hin.Trotz dieser Vorteile gibt es Herausforderungen wie hohe Kosten, große Datenmengen, etwas längere Rekonstruktionszeiten sowie technische Schwierigkeiten bei der Kombination von spektraler Sensitivität und Ultrahochauflösung. Es fehlen prospektiv randomisierte Studien mit klinischen Endpunkten, die einen klaren Vorteil gegenüber herkömmlichen Scannern belegen könnten. Zukünftige Forschungsprojekte sollten durch endpunktbasierte Studien und fundierte Kosten-Nutzen-Analysen das Potenzial dieser Technologie evaluieren, um eine evidenzbasierte Integration in die klinische Praxis zu ermöglichen. · Photon-Counting Detektor-CT markiert einen technologischen Fortschritt in der Computertomografie.. · Die spektrale Sensitivität verstärkt das Jodsignal und minimiert Artefakte.. · Ultrahochauflösende CT ermöglicht präzise Bildgebung auch bei Stents und fortgeschrittener Sklerose.. · Die Technologie muss durch endpunktbasierte, randomisierte Studien validiert werden.. · Hagar MT, Schlett CL, Oechsner T et al. Photon-Counting Detector CT: Advances and Clinical Applications in Cardiovascular Imaging. Fortschr Röntgenstr 2024; DOI 10.1055/a-2452-0288.