GE 256排Revolution CT快速成像技術解析

周欣星，潘曦暉

湖南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院設備科，湖南長沙 410000

GE 256排Revolution CT快速成像技術解析

周欣星，潘曦暉

湖南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院設備科，湖南長沙 410000

由于心臟的搏動性，冠脈成像一直存在偽影多，分辨率低、掃描時間長、成功率低的現(xiàn)象。256排GE Revolution CT具有靜音超高速掃描系統(tǒng)、一體化機架、無碳刷滑環(huán)等創(chuàng)新技術，相對于傳統(tǒng)CT，在覆蓋范圍、時間分辨率、空間分辨率、低劑量、能量等方面為心血管、神經(jīng)、呼吸、泌尿系統(tǒng)、腫瘤、骨關節(jié)等提供更好的影像診斷依據(jù)。該文分析了其快速成像的技術特點。

Revolution CT；快速成像；振動管理；重力加速度克服；無碳刷滑環(huán)

湖南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院今年引進一臺超高端CT—GE Revolution CT，Revolution CT是后超高端CT時代的開啟者[1]。相比于傳統(tǒng)CT，Revolution CT實現(xiàn)了覆蓋范圍、時間分辨率、空間分辨率、低劑量、能量的全方位突破。為心血管、神經(jīng)、呼吸、泌尿系統(tǒng)、腫瘤、骨關節(jié)、急診、兒科提供更好的影像診斷依據(jù)[2]。尤其針對心血管快速成像，不受心率、呼吸肌肉自主運動的限制,任意狀態(tài)下下都可以完成冠脈掃描,極大的提高了冠脈檢查成功率[3]。現(xiàn)將Revolution CT快速成像技術解析如下。人體的器官存在著搏動性運動（例如心臟運動）和非搏動性運動（呼吸運動和人體不自主的運動），對這些器官進行成像都需要很高的機架旋轉速度，來盡可能地減少運動影響。而機架轉速的提高必然導致高速旋轉下離心力的加大，這會增加機器的負荷，并且對CT、對安全性都會帶來很大的挑戰(zhàn)。另外，機架轉速的提高還會導致機械振動的增加和噪聲的增加，對圖像質(zhì)量和患者舒適性也帶來了挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，Revolution CT對機架采用了全新的設計，以支持更快的機架旋轉速度。新的機架設計在振動管理、克服g-force、減小噪聲和降低設備維護成本方面表現(xiàn)優(yōu)異。

1 振動管理及心律不齊患者冠脈成像

機架高速旋轉往往伴隨著機械振動的存在。如果這一問題不能很好地解決，可能會導致關鍵成像組件（如X射線球管和探測器）不在完美的平面上進行旋轉。這種旋轉會產(chǎn)生振動，即使振動的振幅與紙片的厚度相近，也會導致圖像量的下降。Revolution CT為了解決這一問題，采用了超高強度鋼和鋁結構的旋轉機架設計，將配重最大的兩個部件—球管和探測器直接耦合，確保了影像鏈的每個部件在高速旋轉下不會出現(xiàn)偏轉和振動，同時減少了主軸承的負荷。

心臟有節(jié)律的搏動，可使多個心動周期收縮期與舒張期的時相保持相對恒定，不同時相運動幅度也保持相對恒定。但臨床工作中心律不可能絕對整齊，從而造成運動時相與運動幅度的不恒定。這種不恒定對冠狀動脈CT成像帶來一定的影響，主要是由于心律不齊時每個R—R間期不相同，當R—R間期變異極大時，嚴重干擾了CT對同步記錄的心電圖的自動解讀，造成各個心電波的重建時相位置變異嚴重，如重建時間窗位置相差太大，重建出的冠脈圖像位置常會有偏差，出現(xiàn)階梯狀偽影；另外，由于心律不齊，心臟不能有規(guī)律的搏動，導致不同時相心臟運動幅度不一致，也會產(chǎn)生嚴重的偽影。臨床上心率過快、心律不齊患者較多，但這些人更需要檢查冠脈CTA。這些患者的冠脈CTA檢查一直是困擾臨床的一個難題，所以很多醫(yī)院檢查時都將這些患者排除在外。Revolution CT掃描在單個心動周期內(nèi)完成，理論上可以解決心律不齊的問題，重建出優(yōu)質(zhì)圖像，作出準確的影像診斷，為臨床提供詳實而正確的信息，提高患者生活質(zhì)量。

2 克服g-force及心臟冠心病普查

Revolution CT高速旋轉所產(chǎn)生的機架離心力將超過70 g重力加速度（g-force）。這對機架的安全性提出了巨大的挑戰(zhàn)。解決這一問題的傳統(tǒng)工業(yè)設計思路是通過增加結構的寬度和厚度，來提高整個機架的強度。但是與此同時，結構寬度和厚度的增加也會增加g-force。所以僅僅依靠傳統(tǒng)的工業(yè)設計方法無法克服高轉速下g-force的問題。Revolution CT在材質(zhì)上進行了革新，通過采用航空航天和軍工領域的特殊材料來提高機架強度，同時還減少了結構的寬度和厚度。并且在鑄造中增加了額外復雜的螺紋設計，進一步提高了強度。為了保證高速旋轉下的安全性，在機架上設計了31個失效安全輔助接口（Fail-safe Interface），該接口的設計是為了確保即使已拆除所有主接口螺栓的情況下，仍能承載高速旋轉部件的載荷。

一次心臟掃描只需要 ＜1 mSv的劑量，對大多數(shù)有檢查需要的患者，特別是體重指數(shù)較大的患者，均可在極低劑量條件下獲得高清的冠脈圖像。同時由于準備時間短，掃描速度快，成功率高，完全可以實現(xiàn)人群普查。及時發(fā)現(xiàn)會導致急性冠脈事件的易損性斑塊，及時治療，提高生存率，改善預后。

鈣化積分檢查雖已開展多年，但始終沿用歐美人群的鈣化積分比較參數(shù)來進行篩選和判別。亞洲人群（中國人群）的心臟CT鈣化積分評判標準一直有待建立和完善。鈣化積分檢查可以顯示各支冠狀動脈管壁鈣化情況，評估冠狀動脈粥樣硬化的程度，現(xiàn)已成為冠心病預測和早期診斷的重要手段。單層平掃與冠狀動脈造影的對照研究，證明冠狀動脈鈣化的定量分析，對預測冠心病的敏感性為75%～85%；特異性為75%～90%，準確性75%～85%，對無癥狀、青年組冠狀動脈鈣化的發(fā)現(xiàn)更有其重要意義。

3 無碳刷、非接觸式新型滑環(huán)設計及冠狀動脈鈣化積分掃描

滑環(huán)（Slip ring）是CT發(fā)展史上的一個里程碑，使得螺旋掃描成為可能。傳統(tǒng)的滑環(huán)通過碳刷/銀刷和黃銅環(huán)的接觸，將機架“定子”上的電力傳輸至“轉子”，并驅(qū)動后者旋轉，再將“轉子”采集的數(shù)據(jù)傳送回“定子”。該結構由于存在著碳刷銀刷和黃銅環(huán)的物理接觸，會產(chǎn)生噪聲，并在長期使用的情況下，產(chǎn)生磨損。Revolution CT對滑環(huán)技術再一次進行了革新，采用了無碳刷、非接觸式設計，消除噪聲，提高可靠性，延長了系統(tǒng) 正常運行的時間。該設計的一個重大創(chuàng)新是采用了一款能夠在較小空氣間隙上傳輸100 kW的全新旋轉變壓器（rotary transformer）。旋轉變壓器采用高頻交流電流，通過 20～200 kHz的頻率，向CT系統(tǒng)的旋轉部件提供電力。設計旋轉變壓器必須考慮芯材（core material）的磁感應強度（magnetic ux density）。為了最大限度地減少芯材的磁感應強度，Revolution CT采用了基于鐵氧體材料的芯材（a ferrite-material-based core）。對于數(shù)據(jù)的傳輸，無碳刷、非接觸式滑環(huán)采用了射頻無線數(shù)據(jù)傳輸技術 （Radiofrenqency data transmission），將寬體探測器高速采樣的超大容量數(shù)據(jù)以40 Gbps的速度進行傳輸。

綜上所述，由于Revolution CT旋轉一圈便可覆蓋整個心臟，而旋轉一圈只需要0.28 s，因此常規(guī)心臟掃描只需要機架旋轉一圈即可完成[4]。快速的成像過程降低了呼吸運動對心臟的影響，即在屏氣不好的情況下，也可以得到高質(zhì)量的心臟圖像，這對患有肺心病或患心臟病同時患有其他呼吸系統(tǒng)疾病的人來說帶來很大益處[5]。而在心率很高的情況下，Revolution CT掃描結合智能冠脈追蹤凍結平臺，通過全新的冠脈運動追蹤系統(tǒng)，減少運動中的相對速度造成的運動偽影，從而凍結冠脈[6]。由于整個心臟掃描節(jié)省了屏氣的時間，對于患者而言，冠脈成像會輕而易舉的完成，極大降低了由屏氣不良造成掃描失敗的可能性。掃描成功率的保證也就奠定了Revolution CT開展其他臨床功能學分析的基礎。

[1]劉文生.CT心臟檢查的 “革命”—Revolution CT在安貞醫(yī)院應用紀實[J].中國醫(yī)院院長,2016(7):86-87.

[2]陶奉明,劉愛連,劉靜紅,等.Revolution CT軸位全肝灌注“一站式”成像的可行性[J].中國醫(yī)學影像技術,2017,33(3):462-467.

[3]楊磊,溫廷國,段永利,等.256層螺旋CT大范圍心電門控掃描的冠狀動脈成像質(zhì)量評價[J].中國臨床醫(yī)學影像雜志,2014,25(12):856-859.

[4]丁茗,蔡靜,劉明,等.256層CT在復雜型先天性心臟病診斷中的應用[J].中國臨床醫(yī)學影像雜志,2014,25(7):473-476.

[5]王彪,陳興燦,應小豐,等.冠狀動脈追蹤凍結技術在回顧性心電門控下改善冠脈CTA圖像質(zhì)量的應用價值[J].放射學實踐,2017(4):427-430.

[6]高劍波,蔣耀軍,劉杰,等.冠脈追蹤技術結合單能量成像去運動偽影的臨床應用[J].中國醫(yī)療設備,2016,31(7):12-15.

R197.39

A

1672-5654（2017）09（c）-0051-02

10.16659/j.cnki.1672-5654.2017.27.051

周欣星（1989-），女，湖南邵陽人，碩士，工程師，研究方向：醫(yī)療設備硬件設計。

2017-06-29）