GE 256排Revolution CT快速成像技術解析

周欣星，潘曦暉

湖南中醫藥大學第一附屬醫院設備科，湖南長沙 410000

GE 256排Revolution CT快速成像技術解析

周欣星，潘曦暉

湖南中醫藥大學第一附屬醫院設備科，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、成功率低的現象。256排GE Revolution CT具有靜音超高速掃描系統、一體化機架、無碳刷滑環等創新技術，相對于傳統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、呼吸、泌尿系統、腫瘤、骨關節等提供更好的影像診斷依據。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

湖南中醫藥大學第一附屬醫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CT，Revolution CT實現了覆蓋范圍、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、呼吸、泌尿系統、腫瘤、骨關節、急診、兒科提供更好的影像診斷依據[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。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，對圖像質量和患者舒適性也帶來了挑戰。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優異。

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偏轉和振動，同時減少了主軸承的負荷。

心臟有節律的搏動，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，出現階梯狀偽影；另外，由于心律不齊，心臟不能有規律的搏動，導致不同時相心臟運動幅度不一致，也會產生嚴重的偽影。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完成，理論上可以解決心律不齊的問題，重建出優質圖像，作出準確的影像診斷，為臨床提供詳實而正確的信息，提高患者生活質量。

2 克服g-force及心臟冠心病普查

Revolution CT高速旋轉所產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。解決這一問題的傳統工業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。所以僅僅依靠傳統的工業設計方法無法克服高轉速下g-force的問題。Revolution CT在材質上進行了革新，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，對大多數有檢查需要的患者，特別是體重指數較大的患者，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，完全可以實現人群普查。及時發現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現更有其重要意義。

3 無碳刷、非接觸式新型滑環設計及冠狀動脈鈣化積分掃描

滑環（Slip ring）是CT發展史上的一個里程碑，使得螺旋掃描成為可能。傳統的滑環通過碳刷/銀刷和黃銅環的接觸，將機架“定子”上的電力傳輸至“轉子”，并驅動后者旋轉，再將“轉子”采集的數據傳送回“定子”。該結構由于存在著碳刷銀刷和黃銅環的物理接觸，會產生噪聲，并在長期使用的情況下，產生磨損。Revolution CT對滑環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 正常運行的時間。該設計的一個重大創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）。對于數據的傳輸，無碳刷、非接觸式滑環采用了射頻無線數據傳輸技術 （Radiofrenqency data transmission），將寬體探測器高速采樣的超大容量數據以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，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在安貞醫院應用紀實[J].中國醫院院長,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量評價[J].中國臨床醫學影像雜志,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：醫療設備硬件設計。

2017-06-29）