Zeitschrift für Nanomaterialien und molekulare Nanotechnologie

Wismutsulfid-Nanopartikel als Ergänzung zu herkömmlichen iodhaltigen Kontrastmitteln bei verschiedenen Potentialen in der Computertomographie

Merfat Algethami, Anton Blencowe, Bryce Feltis und Moshi Geso

Hintergrund: Untersuchung der Kontrastverstärkungseffekte auf den CT-Bildern der herkömmlichen jodhaltigen Kontrastmittel (CM) oder Wismutsulfid-Nanopartikel (Bi2S3 NPs) mit zunehmenden Röntgenröhrenpotentialen.

Materialien und Methoden: Ein Phantom wurde mit jodhaltigen CM- oder Bi2S3 NP-Lösungen in Konzentrationen von 0 bis 65 mM gefüllt und das Phantom mit einem CT-Scanner mit Röhrenpotentialen von 80, 100, 120 und 140 kVp bei einem festen Strom von 200 mA gescannt. Die CT-Kontrastverstärkung und das Kontrast-Rausch-Verhältnis (CNR) aller gescannten Bilder wurden berechnet.

Ergebnisse: Diese Studie zeigte, dass bei Bi2S3 NPs im Vergleich zu iodiertem CM bei allen getesteten Konzentrationen und Energien (80-140 kVp) ein größerer Bildkontrast beobachtet wurde. Beispielsweise wurde bei einer Konzentration von 65 mM und einem Rohrpotential von 140 kVp eine CNR-Steigerung um das Drei- bis Vierfache für Bi2S3 NPs im Vergleich zu iodiertem CM beobachtet. Sogar bei einem herkömmlichen Rohrpotential von 80 kVp wurde bei Bi2S3 NPs eine ein- bis zweifache Steigerung des CNR festgestellt. Die Ergebnisse zeigen auch, dass das CNR mit zunehmender Konzentration von Bi2S3 NPs bei einem festen Rohrpotential zunimmt.

Schlussfolgerung : Diese Ergebnisse unterstreichen die Auswirkungen der unterschiedlichen physikalischen Dichten und Ordnungszahlen der beiden Elemente (I gegenüber Bi) und ihre Rolle bei der Erhöhung der Wahrscheinlichkeit der Compton-Streuung (CS) und des photoelektrischen Effekts (PE). Mit zunehmender Rohrspannung sanken die CT-Zahlen sowohl für Bi2S3-NPs als auch für iodiertes CM, was mit einer Abnahme der Wahrscheinlichkeit von CS und PEs bei zunehmender Strahlenergie übereinstimmt. Allerdings war die Abnahmerate für iodiertes CM größer als für Bi2S3-NPs. Es wurde eine gute Korrelation zwischen den experimentellen Ergebnissen und den theoretischen Spektren basierend auf linearen Dämpfungskoeffizienten beobachtet.