It‘s time for a Revolution——快的极致

It's time for a Revolution

快的极致

任意心率（律）的 1-beat 1-stop 心脏成像

作者：刘华阳、郭宁博士、谢强博士

CT的快是为了冻结始终跳动着的心脏。Revolution CT做到了快的极致，在任意心率和心律条件下，都可以在一个心动周期内完成心脏成像，尤其可以实现1-beat 1-stop 心脏解剖和功能成像^[1]。

Revolution CT之所以可以做到快的极致，是因为Revolution CT具备高的三维时间分辨率。那么什么是三维时间分辨率呢？

传统意义上的时间分辨率是二维时间分辨率（又名X/Y轴时间分辨率）。但是，心脏的运动是三维的，不仅X/Y轴有运动，Z轴也有运动^[2]。因此要真正冻结心脏，要求CT 在X/Y/Z三个维度上的时间分辨率都很高。

Revolution CT 的三维时间分辨率的参数是：X/Y 轴时间分辨率是29ms，Z轴时间分辨率是0ms（达到所有层面的同时、同相位）。

Revolution CT 的三大硬件保证了如此高的三维时间分辨率^［1］：

• 16厘米宽的宝石探测器，实现0ms Z轴时间分辨率

• 0.28s的转速和SSF技术，实现29ms X/Y轴时间分辨率

• 智能心电门控Auto-gating，保证在任意心率（律）的1-beat采样。

一、实现0ms的Z轴时间分辨率，达到所有层面的同时、同相位

要实现0ms的Z轴时间分辨率，要求Revolution CT的探测器在Z轴方向可以覆盖所有大小的心脏。Revolution CT具备的16厘米宽的宝石探测器^［3］可以在Z 轴方向覆盖几乎所有大小的心脏，因此Revolution CT 的Z轴时间分辨率是0ms。

二、实现29ms 的X/Y轴时间分辨率

为了实现29ms的X/Y轴时间分辨率，GE的工程师团队专门研发了Whisper Drive（静音高速驱动系统）^［4］，实现0.28s/rot高速旋转，并配备SSF技术，实现了29ms单扇区 X／Y轴时间分辨率。

• 电磁直接驱动 Direct Drive

  Revolution CT的驱动方法采用了电磁直接驱动（如图1），利用电流切割磁力线产生的驱动力推动整个机架以0.28s/rot的速度进行高速旋转。

• 一体化成型机架，可以承受大于70G的重力加速度

  机架转速的提高必然导致离心力的增加。Revolution CT在0.28s/rot的高速旋转时，所产生的机架离心力超过70G的重力加速度，这对于机架的安全性带来了巨大的挑战。按照传统思路，需要通过增加结构的宽度和厚度，来提高整个机架的强度；然而结构宽度和厚度的增加也会增加重力加速度，这又陷入了一个悖论。为了解决这个问题，GE 的工程师从材料学和制造工艺上给出了完美的解答案。首先，Revolution CT应用了一种特殊的军用铝合金材料，这种材料强度高、重量轻。其次，机架的锻造使用了一体成型& #40;unibody& #41;技术，这大大减小了机架的体积。因此，Revolution CT可以承受135G的重力加速度，为未来实现更高旋转速度打下了坚实的基础架构（如图2）。

• 无碳刷、非接触式新型滑环设计

  传统的滑环通过碳刷/银刷和黄铜环的接触，将机架 “定子” 上的电力传输至 “转子”，并驱动后者旋转，再将“转子”采集的数据传送回“定子”。该结构由于存在着碳刷/银刷和黄铜环的物理接触，会产生噪声，并在长期使用的情况下，产生磨损。Revolution CT采用了无碳刷、非接触式全新设计（如图3），通过无线供电技术给旋转部件供电，再通过无线电射频技术将高清数据从机架的旋转端传输到静态端。相比传统碳刷⽽言，无碳刷滑环可取消碳粉灰尘堆积和碳刷磨损带来的损耗，提升了CT 系统的整体稳定性和耐⽤度。



• SSF 冠脉运动追踪冻结技术

  SSF 冠脉运动追踪冻结技术^［5,6］通过高清采样得到心脏运动过程中的一系列图像，在频域对冠脉运动（路径和速度）进行分析和建模，有效地压缩重建时间窗，得到清晰的冠脉解剖图像（如图4）。SSF 使用的是一个心动周期内相邻期相的图像信息来描绘冠脉在一个心动周期内的运动特点，结合0.28s转速，可以将单扇区时间分辨率（X/Y轴）提高到29ms，保证了高心率的图像质量。

三、智能心电门控技术Auto ECG-Gating

是要保证在任何心率（律）条件下，在一个心动周期内完成对心脏的采样，还需要配备智能的心电门控装置。RevolutionCT 的智能心电门控系统 ^[1]可以智能识别心率和心律，匹配最佳的扫描和重建期相（如图5），保证了1-beat的成功率。

快的极致：1-Beat 1-Stop 心脏成像^{[1, 7]}

16厘米宽体宝石探测器、Whispe Drive、0.28s旋转速度、SSF技术、智能心电门控，所有这些硬件技术都为了保证快的极致，任意心率& #40;律）的1-beat1-stop 心脏成像。

Revolution CT可以在任意心率／律的情况下，在一个心动周期内获得冠脉解剖、室壁运动、瓣膜运动、心功能、心肌灌注的信息，为心脏评估提供全方位的信息。（如图6）

这就是Revolution CT带来的快的极致！

参考文献：

1, White Paper: Revolution Cardiac CT:The Comprehensive Solution forCardiovascular Imaging. & #40;2014& #41;. White Paper: Revolution Cardiac CT:TheComprehensive Solution for Cardiovascular Imaging, 1–15. 

2, Husmann, L., Leschka, S., Desbiolles, L., Schepis, T., Gaemperli,O., Seifert, B., et al. & #40;2007& #41;. Coronary Artery Motion and Cardiac Phases:Dependency on Heart Rate—Implications for CT Image Reconstruction 1. Radiology,245& #40;2& #41;, 567–576.doi:10.1148/radiol.2451061791 

3, White Paper: Revolution CT:Overcoming wide coverage IQ challenges.& #40;2014& #41;. White Paper: Revolution CT:Overcoming wide coverage IQ challenges, 1–7. 

4, White Paper: Revolution CT:Whisper Drive Gantry Design. & #40;2014& #41;.White Paper: Revolution CT:Whisper Drive Gantry Design, 1–8.

5, Leipsic, J., Labounty, T. M., Hague, C. J., Mancini, G. B. J.,O'Brien, J. M., Wood, D. A., et al. & #40;2012& #41;. Effect of a novel vendor-specificmotion-correction algorithm on image quality and diagnostic accuracy in personsundergoing coronary CT angiography without rate-control medications. Journal ofCardiovascular Computed Tomography, 6& #40;3& #41;, 164–171.doi:10.1016/j.jcct.2012.04.004 

6, Cardiac CT Advancement – Evolution of SnapShot* Freeze Technology.& #40;2013& #41;. Cardiac CT Advancement – Evolution of SnapShot* Freeze Technology, 1–8. 

7, Addressing the clinical and economic opportunity of challengingcardiac CT patients. & #40;2014& #41;. Addressing the clinical and economic opportunityof challenging cardiac CT patients, 1–6.