第三节　时间分辨率

心脏CT成像的时间分辨率是指重建心脏CT图像所需要的时间窗宽度。心脏CT成像设备需要有较好的时间分辨率来应对心脏的快速运动。冠状动脉紧贴心肌，而心肌在整个心动周期不停地运动，因此需要在冠状动脉成像期间冻结心脏的运动。

心脏成像的最高时间分辨率受机架旋转速度的限制。机架旋转越快，时间分辨率越高。然而，随着机架旋转速度的增加，机架结构的应力也会增加，因为CT机架内重型机械部件的快速移动会导致更大的离心力，使机架旋转时间进一步缩短变得更加困难。事实上，即使是机架旋转时间的微小改进，在工程设计中也需要付出很大的努力。

既然重建心脏CT图像所需要的时间窗宽度为心脏CT成像的时间分辨率。那么对于心脏扫描，重建一次心脏图像仅需要CT球管旋转180°所采集到的数据。如球管的旋转速度为0.5s/圈，其时间分辨率为250ms。因此，以毫秒（ms）作为时间分辨率的单位，可更好地评价CT扫描重建得到心脏图像的时间窗。故后文以“ms”代表时间分辨率的单位。

冠状动脉在整个心脏循环中以复杂的方式快速移动。为避免明显的图像模糊，不仅需要CT机具有良好的空间分辨率，还需具有良好的时间分辨率。在60次/min的心率下，右冠状动脉在整个心脏循环中以10～65mm/s的速度移动。

为改进时间分辨率，可以使用专门的部分重建算法，仅使用180°的数据进行图像重建，这使得固有时间分辨率约为机架旋转时间的一半。为更好地“冻结”心脏运动，在CT图像采集时，通常会采用心电门控技术（图1-3），以便能够从心脏循环的“休息”阶段选择用于图像重建的数据。

心动周期可简单地分为收缩期和舒张期。收缩期一般从R波的波峰开始，到T波末结束。舒张期一般从T波开始到下一个R波的波峰结束。一般来说，心脏运动最少的所谓“休息”阶段在舒张中期。随着心率的增加，舒张期时间显著缩短。心电门控采集方式分为前瞻性和回顾性。前瞻性心电门控是指以R波为识别点，延迟一段时间后进行曝光采集，这一方式可大大减少辐射剂量，但要求心律绝对匀齐（图1-4）。回顾性心电门控是心动周期全周期曝光，获取整个心动周期全部数据，再进行数据重建获取冠状动脉图像，这种采集方式对心律的要求降低，但大大增加了辐射剂量（图1-5）。

图像的重建可采用单扇区或多扇区扫描数据。单扇区重建是指将每一幅图像用一个心动周期内的半扫扫描数据进行重建；多扇区重建是指将每一幅图像用多个扇区内相邻期相的半扫扫描数据进行重建。

单扇区重建：采用1个心动周期的240°数据进行重建，即2/3数据，建议心率为30～74次/min时使用（图1-6）。

双扇区重建：采用连续2个心动周期的120°数据进行重建，建议心率为75～113次/min时使用（图1-7）。

四扇区重建技术：采用连续4个心动周期的60°数据进行重建，即第一个心动周期的0～60°数据，第二个心动周期60°～120°数据，第三个心动周期的120°～180°数据，第四个心动周期的180°～240°数据进行重建，用于高心率患者，建议心率在>114次/min时使用（图1-8）。

单扇区重建的时间分辨率是球管转速的一半，如球管单次旋转0.24s，其时间分辨率为120ms。使用多扇区重建技术可以大大提升时间分辨率，如球管单次旋转0.24s，双扇区重建时间分辨率为60ms，四扇区重建时间分辨率为30ms。

但是多扇区重建技术要获得成功，RR间期必须稳定。如果心律不齐，图像仍然会模糊。因为每幅完整的图像需要两个或四个独立心跳所获得的数据进行重建，这些数据必须在每个心动周期中相同时刻采集。任何原因导致的心律变化，均会使重建后的图像变模糊。

为能更好地提升时间分辨率，又减轻多扇区心率规则的严格限制，智能冠状动脉追踪冻结平台（SnapShot Freeze，SSF）可直接追踪每根冠状动脉的运动轨迹，分析单个心动周期内冠状动脉的运动特征，以此来减少运动伪影（图1-9）。

SSF是一种提高心脏CT有效时间分辨率的采样和重建技术。其原理是通过采样，记录冠状动脉运动过程中的一系列不同期相的图像，对相邻期相的图像通过迭代方法计算冠状动脉的运动轨迹，从而重建出清晰的冠状动脉图像。SSF是使用一个心动周期内相邻期相的数据进行重建，因此，本质上是“单扇区”技术，心律不齐等影响多扇区重建的因素，但对其影响小。

通过这些硬件和数据重建的创新，实现了单扇区等效时间分辨率20ms，从而可解决心脏检查时的高心率问题，准确冻结每根冠状动脉。