数字减影血管造影术

2021-03-11 17:50:39 浏览:1244

定义

将注入造影剂前后拍摄的两帧X线图像进行数字化处理,通过减影、增强和再成像过程获把血管造影影像上的骨与软组织消除来获得清晰的纯血管图像,是电子计算机与常规X线血管造影相结合的一种检查方法。

传统血管造影术

最早的血管造影[1],是一种侵入性的方法,需要切开皮肤,从动脉中插入导管,注入造影剂,易产生局部并发症。

经静脉注射的动脉血管造影术很早用于心血管系统的造影成像[2],但是该方法需要大量高浓度对比剂,且射线胶片对组织和对比剂之间的微小衰减差别相对不敏感。

待检部位的各种组织和器官相互重叠,特别是较复杂的部位,使血管的影像难以辨认,给临床的诊断带来困难。

DSA历史

  • 1935年,减法血管造影术诞生[1]
  • 20世纪70年代,随着计算机技术、电视技术、影响增强技术的发展,美国威斯康星大学的Mistretta等人采用模拟存储装置,应用时间和碘剂K-缘能量减影法,可从电视透视影像中分辨出很低的碘剂信号,显著地提高了造影效果[2]
  • 1978年,研究者设计了数字式视频图像处理器,用电子扫描将图像以数字形式存储起来;
  • 1980年,DSA由美国威斯康星大学的Mistretta小组和亚利桑那大学的Nadelman小组首先研制成功并投入临床使用。

DSA设备

如图1所示,DSA系统一般由X线高压发生器、X线球管、影像增强器/CCD-TV/平板探测器以及图像后处理系统等组成;

X线高压发生器:主要有工频高压发生器和高频逆变高压发生器,其中关键参数为最短曝光时间,曝光时间短可提高X线质量,减少软射线产生,提高图像质量;

X线球管:X线球管是产生X线源,球管焦点大小决定图像的锐利度和对比度高低,为提高分辨率,焦点应尽可能小;

影像增强器/CCD-TV系统/平板探测器:目前DSA设备主要采用平板探测器,有别于过去的影像增强型DSA,平板探测器的优势具有空间分辨率高、成像动态范围大、余晖小,可用作快速采集以及需要的射线剂量低等优势。

 图 1 DSA设备结构示意

图像后处理系统:将前端平板探测器采集得到的X图像序列进行降噪、配准,随后进行减影、量化操作,生成DSA图像序列。机架系统:C形臂和导轨床是整个系统机构的重要组成部分;C形臂系统主要分为落地式和悬吊式,要求旋转角度大、旋转速度快、运动轻巧顺畅。

 图 2 西门子落地式DSA系统

DSA减影成像过程

在注入对比造影剂之前,拍摄成像区域的初始图像制作掩膜图像; 

注入造影剂的同时,连续拍摄X射线造影图像,存储;

从X射线造影图像逐像素减去掩膜图像病存储,所得图像仅显示充盈的血管;

一般情况下,即便患者静止不动,在最初的掩膜图像和随后的造影图像之间也会存在移动,造成一定程度的重合失调;这种情况在高对比度界面(如软骨组织、金属物品等)以及肠道中尤为明显。通过自动或手动的图像配准,可以很大程度上减小重合失调,但是不能校正肠蠕动之类的焦点移动。

由于图像相减导致信噪比降低,图像噪声明显,常用解决方案是提高X射线的剂量或者减少X线散射。

DSA图像质量(显示血管及病变的能力)与血管内碘浓度及辐射曝光剂量的平方根的积成正比,其所需X线能量的选择还受X射线检测器和被成像物质(碘)的吸收特性的影响。

 图 3 减影成像过程示意图,从左至右:造影前透射图像、造影后透射图像、相减图像

DSA临床应用

DSA主要用于对血管成像:用于诊断和治疗动脉和静脉阻塞,包括颈动脉狭窄,肺栓塞和急性肢体缺血;DSA是肾动脉狭窄的诊断金标准;DSA还用于脑动脉瘤和动静脉畸形(AVM)诊断。DSA禁忌症包括肾功能不全、碘造影剂过敏,在这些情况下,可用二氧化碳造影剂。

参考文献

[1] des Ziedses Plantes, B. G. (1935). Subtraktion. Eine röntgenographische Methode zur separaten Abbildung bestimmter Teile des Objekts. Fortschr. Röntgenstr, 52, 69-79.
[2] Meaney T F, Weinstein M A, Buonocore E, et al. Digital subtraction angiography of the human cardiovascular system[J]. American Journal of Roentgenology, 1980, 135(6): 1153-1160.
[3] http://www.china-radiology.com/showtopic-6451.aspx

参阅:X线高压发生器、X线球管、影像增强器、CCD、平板探测器、掩膜图像、X射线检测器、颈动脉狭窄、肾动脉狭窄、二氧化碳造影剂、图像配准

作          者: 泮桥成像光电商城

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