第五篇 DSA成像技術(shù)

1、第五篇DSA成像技術(shù)湖北民族學(xué)院附屬醫(yī)院放射科2012年4月第二十四章DSA成像原理什么是DSA？即（digital subtraction angiography, DSA）又稱數(shù)字減影血管造影。是對(duì)血管造影圖像利用計(jì)算機(jī)處理數(shù)字化的影像信息，以消除骨 骼和軟組織影而突出血管的成像技術(shù)。DSA是80年代繼CT之后出現(xiàn)的一項(xiàng)醫(yī)學(xué)影像學(xué)新技術(shù)，是影像增強(qiáng)技術(shù)、電視技術(shù)、 電子學(xué)、數(shù)字電子技術(shù)、光電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與常規(guī)*線心血管造影相結(jié)合的一種新的檢 查方法?？傊?，DSA是電子計(jì)算機(jī)與常規(guī)血管造影技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。人們?yōu)榱双@得清楚的血管影像，設(shè)計(jì)了除去與血管重疊的背景結(jié)構(gòu)，使興趣區(qū)影像單 獨(dú)顯示

2、的方法，稱為減影。第一節(jié)DSA基本原理一、DSA的分類主要根據(jù)探測(cè)器的種類不同而分為:影像增強(qiáng)器型平板探測(cè)器型CCD探測(cè)器型而平板探測(cè)器型又分為:非晶硒平板探測(cè)器型非晶硅平板探測(cè)器型二、DSA的組成X線管 大功率（5011KV）高千伏（40150KV）管電流8001250MA探測(cè)器 有很高的光敏度，顯像速度應(yīng)大于30幀/S攝象機(jī)高壓發(fā)生器 產(chǎn)生平穩(wěn)、恒定的高電壓，以保證X線曝光量的穩(wěn)定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)保證按順序完成各項(xiàng)動(dòng)作高壓注射器高壓注射器DSA血管造影時(shí)對(duì)比劑的總量、流速控制、壓力及與曝光時(shí)間同步，是關(guān)系到檢查成 敗及受檢者安全的大問題。高壓注射器能夠確保在短時(shí)間按設(shè)置要求將對(duì)比劑注入血管內(nèi)，高

3、 濃度顯示目標(biāo)血管，形成高對(duì)比度影像。三、DSA成像的基本原理穿過人體的信息X線，經(jīng)影像增強(qiáng)器增強(qiáng)和攝像機(jī)掃描，所得到的圖像信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn) 換儲(chǔ)存在數(shù)字儲(chǔ)存器內(nèi)，將對(duì)比劑注入前所攝蒙片（mask）與對(duì)比劑注入后所攝的血管充盈像 經(jīng)減影處理成減影影像，再經(jīng)（D/A）轉(zhuǎn)換成只留下含對(duì)比劑的血管像。實(shí)際上，DSA是通過計(jì)算機(jī)把將未造影的圖像與造影圖像相減（去除影像上的骨與軟 組織影響）而突出血管的一種技術(shù)。數(shù)字減影血管造影術(shù)是消除了造影血管以外的結(jié)構(gòu)，突出 了被造影器官的血管影像的方法。DSA的減影過程基本上按下列順序進(jìn)行：攝制普通片；制備mask片，即素片、蒙片、掩模片、基片；攝制血管造影片；把m

4、ask片與血管造影片重疊一起翻印成減影片。注：與為同部位同條件曝光。制備mask片是減影的關(guān)鍵，mask片就是與普通平片的 圖像完全相同，而密度正好相反的圖像，即正像，相當(dāng)于透視影像。DSA成像原理第二節(jié)DSA機(jī)房環(huán)境要求及設(shè)備維護(hù)一、環(huán)境要求介入放射科使用與管理、內(nèi)科、外科、婦科醫(yī)生也常在DSA設(shè)備下開展各項(xiàng)造影 和介入治療。所以要按照手術(shù)室的要求來設(shè)計(jì)和管理，如：洗手間、通風(fēng)換氣、室溫調(diào)節(jié)、紫 外線消毒燈、手術(shù)照明燈等設(shè)備。要分污染區(qū)、清潔區(qū)和無菌區(qū)三個(gè)部分，機(jī)房要有較好的通 風(fēng)條件，定期嚴(yán)格無菌消毒，包括紫外線消毒或熏蒸消毒，定期進(jìn)行空氣細(xì)菌培養(yǎng)。菌落數(shù)200 個(gè)/m3。紫外線消毒30m

5、in.二、設(shè)備維護(hù)放射技師負(fù)責(zé)好DSA設(shè)備的管理和設(shè)備日常維護(hù)工作。定期檢查系統(tǒng)質(zhì)量并保持系統(tǒng) 在最佳的運(yùn)行狀態(tài)下工作。每天除去控制臺(tái)以及旋鈕上的灰塵，每周用濕布清潔打掃影像屏幕， 可用少量清潔劑，但切記不能將各種清潔液體直接噴灑或潑在操作和控制臺(tái)上，以免損壞設(shè)備。 每月清潔設(shè)備柜周圍以及硬拷貝照相機(jī)，對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的任何故障都應(yīng)記錄并及時(shí)與設(shè)備工程師 溝通。第三節(jié)DSA圖像采集一、DSA信號(hào)在造影期間進(jìn)行兩次序列曝光，一次是在對(duì)比劑到達(dá)興趣區(qū)之前，一次是在對(duì)比劑 到達(dá)興趣區(qū)并出現(xiàn)最大濃度時(shí)，其相應(yīng)的圖像被稱為mask像和造影像。如果病人在曝光過程 中保持體位不移動(dòng)，則兩序列圖像之間的唯一差別是含

6、有對(duì)比劑的血管，他們二者的差值信號(hào) 就是DSA的信號(hào)。隨著血管內(nèi)碘濃度（PI）與血管直徑（d）乘積的增加，DSA差值信號(hào)也增 加。由此可知，DSA的信號(hào)是由對(duì)比劑的碘濃度PId決定的。在DSA中，血管顯影所需的最低限度的碘量與血管直徑成反比。在較大血管顯示上， 于顯影高峰期間增加碘濃度，使之超過最低限度值并無助于獲取更多的信息。在直徑較小的血 管，增加血管內(nèi)的碘濃度將改善其顯示率。選擇DSA成像的相關(guān)參數(shù)時(shí)應(yīng)明確一條基本規(guī)律，即DSA顯示血管及病變的能力與血管內(nèi)碘濃度及輻射曝光劑量的平方根的積成正比。所以提高X線曝光劑量可以相應(yīng)改善圖像 質(zhì)量，更好地顯示小血管。二、DSA成像參數(shù)選擇（一）確定

7、DSA方式不同的DSA裝置有不同的減影方式，根據(jù)不同的病情需要及診斷要求，進(jìn)行全面權(quán)衡， 選擇與造影部位和病人狀態(tài)相適應(yīng)的減影技術(shù)，如盆腔、四肢血管選用脈沖方式，每秒23 幀即可；而冠狀動(dòng)脈則應(yīng)選用超脈沖方式，心臟可選用心電門觸發(fā)脈沖方式，每秒25幀。（二）采集時(shí)機(jī)及幀率采集時(shí)機(jī)及幀率選擇原則是使對(duì)比劑最大濃度出現(xiàn)在所攝取的造影系列圖像中，并盡 量減少病人的曝光量。采集時(shí)機(jī)掌握不當(dāng)，會(huì)造成對(duì)比劑先流走或曝光采集時(shí)間太遲，圖像上 無碘信號(hào)顯示；曝光時(shí)間延遲導(dǎo)致mask像含有對(duì)比劑，減影不完全，損失碘信號(hào)；對(duì)比劑到 達(dá)靶血管時(shí)間太遲，使曝光時(shí)間過長，增加病人X線吸收劑量。采集時(shí)機(jī)可根據(jù)要求選擇曝光

8、延遲或注射延遲。曝光延遲就是先注射對(duì)比劑，后曝光采集圖像。注射延遲則先曝光采 集圖像，后注射對(duì)比劑。延遲的選擇取決于造影方式和導(dǎo)管頂端至造影部位的距離。（三）選擇mask像與充盈像的相減組合減影圖像在采集后顯示在監(jiān)視器上，其效果在于選擇mask像與充盈像，以及它們之 間的相減組合。mask像和充盈像的相減組合可在造影前設(shè)定，倘若出來的差值圖像不理想， 可在后處理中重新選擇mask像和充盈像，并進(jìn)行配對(duì)減影。DSA后處理中mask像在對(duì)比劑 出現(xiàn)前，也可選擇在對(duì)比劑從血管消失之后，或選擇在對(duì)比劑充盈最佳時(shí)。三、注射參數(shù)設(shè)定高壓注射器參數(shù)設(shè)置主要是調(diào)節(jié)對(duì)比劑注射流率、總量、壓力及選擇注射時(shí)機(jī)等。血

9、管 造影中，對(duì)比劑注射參數(shù)的選擇需根據(jù)造影部位血管的直徑大小和受檢的血管范圍而定，同時(shí) 受對(duì)比劑濃度和溫度、導(dǎo)管尺寸和類型等相關(guān)因素的影響，正確設(shè)置注射參數(shù)對(duì)DSA圖像起 著重要的作用。（一）注射流率注射流率指單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)導(dǎo)管注入的對(duì)比劑的量，一般以ml/s表示。對(duì)比劑流率的選擇 依據(jù)導(dǎo)管先端所在的靶血管的血流速度，一般流率應(yīng)等于或略大于其血流速度。（二）注射劑量為獲得優(yōu)質(zhì)的DSA圖像，在造影時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的造影方法選擇不同的濃度和劑量。 一般IVDSA每次采集所需對(duì)比劑劑量較大、濃度較高，IADSA每次所需對(duì)比劑劑量較IVDSA 低，特別是行選擇性IADSA檢查時(shí)對(duì)比劑量明顯降低。DSA信號(hào)隨

10、血管直徑增大而信號(hào)增強(qiáng)， 即血管顯影所需對(duì)比劑最低含碘量與血管直徑呈反比。因此，直徑大的血管檢查時(shí)，增加對(duì)比 劑量與濃度無助于血管的顯示；而直徑小的血管檢查時(shí)，增加對(duì)比劑濃度及劑量將改善血管的 顯示效果。對(duì)比劑劑量按體重計(jì)算，成人一次為1.0ml/kg，兒童為1.21.5ml/kg。注射總量成 人34ml/kg，兒童為45ml/kg。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)比劑的每次總量根據(jù)造影方式、造影部位 和病變情況等全面考慮。腎功能不良者，對(duì)比劑的用量應(yīng)當(dāng)慎重。造影劑（三）注射壓力注射所需壓力與注射速度、對(duì)比劑濃度、對(duì)比劑溫度、導(dǎo)管尺寸等因素有關(guān)。選擇注射 速度快，所需壓力大。對(duì)比劑物濃度越高，所需壓力越大。同

11、一對(duì)比劑在不同溫度下所需壓力 不同，25C溫度比30C溫度所需壓力要大。導(dǎo)管越長或越細(xì)，產(chǎn)生的阻力越大，所需的壓力也 就越大。（四）注射時(shí)機(jī)DSA造影檢查時(shí)，根據(jù)造影要求設(shè)定曝光延遲或注射延遲。造影時(shí)還須設(shè)定對(duì)比劑上升速率，即注射的對(duì)比劑達(dá)到設(shè)定的注射流率所需要的時(shí)間， 一般上升速率時(shí)間設(shè)定在0.5秒較合適。對(duì)比劑注射維持時(shí)間依檢查部位血管及診斷需求而 定。第四節(jié)DSA圖像處理DSA影像處理方式包括窗口技術(shù)、再蒙片與像素移位、圖像的合成或積分、匹配濾 過與遞推濾過、對(duì)數(shù)放大與線性放大、補(bǔ)償濾過、界標(biāo)與感興趣處理等。一、再蒙片再蒙片是重新確定mask像，是對(duì)患者自主或不自主運(yùn)動(dòng)造成減影對(duì)錯(cuò)位的后

12、處理方法。 再蒙片的局限性是替換的蒙片中含有一定量的對(duì)比劑，這就會(huì)使減影后的差值信號(hào)降低。二、像素移位像素移位是通過計(jì)算機(jī)內(nèi)推法程序來消除移動(dòng)偽影的技術(shù)。主要是用于消除患者移動(dòng)引 起的減影像中的配準(zhǔn)不良。為了改善減影對(duì)的配準(zhǔn)，可以將蒙片的局部或全部像素向不同的方 向移動(dòng)一定的距離，使之與對(duì)應(yīng)的像素更好地配準(zhǔn)，從而消除偽影。三、補(bǔ)償濾過補(bǔ)償濾過是在X線管與病人之間放入附加的衰減材料，在視野內(nèi)選擇性的衰減特定的輻射 強(qiáng)度區(qū)域，以便提供更均勻的X線的衰減。四、界標(biāo)與感興趣區(qū)的處理（一）界標(biāo)界標(biāo)技術(shù)主要是為DSA的減影圖像提供一個(gè)解剖學(xué)標(biāo)志，對(duì)病變區(qū)域血管準(zhǔn)確的解剖定 位，為疾病診斷或外科手術(shù)作參考。

13、如果需要體內(nèi)標(biāo)志，可用一個(gè)增強(qiáng)了的DSA減影像，與 原始的未減影像重合，這樣得到的圖像同時(shí)顯示減影的血管與背景結(jié)構(gòu)，即為界標(biāo)影像。（二）感興趣區(qū)處理對(duì)病變部位的處理方法有：對(duì)病變區(qū)進(jìn)行勾邊增強(qiáng)，建立圖像的輪廓，突出病灶，便于 診斷和測(cè)量。對(duì)病變區(qū)進(jìn)行系列放大，灰度校準(zhǔn)及轉(zhuǎn)換，附加文字說明。對(duì)病變區(qū)進(jìn)行數(shù) 字運(yùn)算，圖像換算，以觀察圖像的細(xì)致程度。對(duì)病變區(qū)的計(jì)算統(tǒng)計(jì)，包括圖像密度統(tǒng)計(jì)，計(jì) 算兩個(gè)感興趣區(qū)的密度比率，建立病變區(qū)直方圖，計(jì)算直方圖密度統(tǒng)計(jì)曲線。建立時(shí)間密度 曲線，規(guī)定在作總的密度曲線時(shí)，病變區(qū)作為時(shí)間的函數(shù)，X軸是采像時(shí)間，Y軸是所選病變 區(qū)內(nèi)的總密度。病變區(qū)曲線的處理。確定心臟功能參

14、量，測(cè)定心室容積和射血分?jǐn)?shù)，室壁 運(yùn)動(dòng)的位相和振幅。研究對(duì)比劑流過血管的情況，從而確定血管內(nèi)的相對(duì)流量，灌注時(shí)間和 血管限流，同時(shí)可以測(cè)出血管內(nèi)狹窄的程度、大小、相對(duì)百分比，以及狹窄區(qū)的密度改變和百 分比等等。第五節(jié) DSA的減影方式一、時(shí)間減影：蒙片-造影片（1）常規(guī)成像方式：蒙片和造影片各幀相減（2）脈沖成像方式：脈沖攝影，采樣，減影，減影圖像。（3）超脈沖成像方式：短時(shí)間內(nèi)的脈沖減影。（4）連續(xù)方式：連續(xù)照射成像獲得蒙片和連續(xù)的造影片相減;（5）時(shí)間間隔成像方式：二、能量減影能量減影（energy subtraction）也稱雙能減影、K緣減影。即進(jìn)行興趣區(qū)（ROI）血管造 影時(shí)，幾乎同

15、時(shí)用兩個(gè)不同的管電壓進(jìn)行攝影，獲得的兩幅圖像進(jìn)行減影，由于兩幅圖像是利 用兩種不同的能量攝制的，所以稱為能量減影。從原理上講，能量減影法不失為一種較好的數(shù)字減影方式。但實(shí)際應(yīng)用中，能量減影 要求X線管的電壓在兩種能量之間進(jìn)行高速切換，增加了設(shè)備的復(fù)雜性，同時(shí)這種減影不能消 除骨骼的殘影。所以，到目前為止還未達(dá)到臨床應(yīng)用的水平。三、混合方式混合減影（hybrid subtraction）是1981年提出的一種技術(shù)，它基于時(shí)間與能量兩種物 理變量，是能量減影同時(shí)間減影相結(jié)合的技術(shù)。混合減影是先使用雙能量K緣減影，獲得的減影像中仍含有一部分骨組織信號(hào)。再將 能量減影過的蒙片和能量減影過的造影像作一次

16、時(shí)間減影，形成第二次減影，消除殘存骨組織 信號(hào)，得到純含碘血管圖像。這種技術(shù)即為混合減影技術(shù)。第六節(jié)DSA成像方式DSA成像方式分靜脈性DSA和動(dòng)脈性DSA。靜脈性DSA分外周靜脈法和中心靜脈法，動(dòng) 脈性DSA分選擇性和超選擇性方法。一、靜脈DSA發(fā)展DSA最初的動(dòng)機(jī)是希望經(jīng)外圍靜脈注射對(duì)比劑顯示全身動(dòng)脈系統(tǒng)，通過臨床驗(yàn)證 這種方法產(chǎn)生的圖像質(zhì)量難以滿足診斷和介入治療的要求。目前IVDSA基本廢棄，僅用于門 靜脈、骼靜脈、四肢靜脈的檢查。二、動(dòng)脈DSAIADSA應(yīng)用廣泛，對(duì)比劑直接注入興趣區(qū)動(dòng)脈或接近興趣區(qū)動(dòng)脈處，對(duì)比劑稀釋較 IVDSA要輕微得多，對(duì)比劑團(tuán)塊不需要長時(shí)間的傳輸與涂布，使用的對(duì)

17、比劑濃度低，并在注射 參數(shù)的選擇上有許多靈活性。同時(shí)影像重疊少，成像質(zhì)量高，成像時(shí)受病人的影響減少，輻射 劑量也低。三、動(dòng)態(tài)DSA在DSA成像過程中，球管、人體和探測(cè)器在規(guī)律運(yùn)動(dòng)的情況下，而獲得DSA圖像的方 式，稱之為動(dòng)態(tài)DSA。常見的是旋轉(zhuǎn)DSA和步進(jìn)式DSA。（一）旋轉(zhuǎn)式DSA旋轉(zhuǎn)DSA是一種三維圖像采集方法，在注射對(duì)比劑前和注射對(duì)比劑后分別采集兩次序 列圖像，C型臂支架圍繞感興趣區(qū)域血管再作180的參數(shù)采集，此時(shí)人體保持靜止，X線管 與增強(qiáng)器做同步勻速運(yùn)動(dòng)，分別獲得蒙片像和造影像。兩次采集的數(shù)字圖像經(jīng)減影處理，從而 獲得興趣區(qū)血管180。方位的減影像。這樣圖像可清楚顯示某段血管或心臟的

18、多方位解剖學(xué)結(jié) 構(gòu)和形態(tài)，對(duì)病變的觀察更全面、更確切、更客觀，尤其對(duì)腦血管、心臟和冠狀動(dòng)脈血管較為 適用。（二）步進(jìn)式DSA步進(jìn)式DSA采用快速脈沖曝光采集圖像，實(shí)時(shí)減影成像。在注射對(duì)比劑前攝制感興趣區(qū) 血管的mask片，隨即采集造影像進(jìn)行減影。在兩次曝光采像中，球管與增強(qiáng)器保持靜止，導(dǎo) 管床攜人體自動(dòng)均速地向前移動(dòng)，以此獲得全程的血管減影像。該方式一次注射對(duì)比劑獲得成 像區(qū)域的血管全長。主要用于四肢動(dòng)脈DSA的檢查和介入治療。第七節(jié)DSA設(shè)備操作技術(shù)一、患者資料輸入二、患者體位選擇三、設(shè)備的調(diào)整與參數(shù)選擇（一）、X線機(jī)的調(diào)整和影像儲(chǔ)存準(zhǔn)備（二）、DSA的方式選擇（三）、影像采集時(shí)機(jī)和幀頻率（

19、四）、高壓注射器參數(shù)的設(shè)置四、曝光采集五、圖像后處理與三維重建六、打印膠片七、結(jié)束檢查第八節(jié)DSA手術(shù)注意事項(xiàng)（一）檢查前注意事項(xiàng)（二）器介與藥品準(zhǔn)備（三）檢察后注意事項(xiàng)（四）DSA檢查的禁忌癥（五）DSA的手術(shù)并發(fā)癥與處理第九節(jié)、DSA與介入放射學(xué)配合1、觀察動(dòng)態(tài)功能2、實(shí)時(shí)顯像可發(fā)現(xiàn)血管側(cè)枝循環(huán)3、實(shí)時(shí)顯像可改變介入治療方案4、DSA可判斷腫瘤情況5、DSA減影和高對(duì)比的分辨率6、介入治療后DSA觀察治療情況第十一節(jié)影像DSA圖像質(zhì)量的因素DSA圖像質(zhì)量的影響因素可發(fā)生在DSA成像鏈的全過程，如設(shè)備結(jié)構(gòu)、成像方式、操作技 術(shù)、造影方法及患者本身等方面。一、設(shè)備結(jié)構(gòu)（一）X線源與顯像系統(tǒng)X線

20、系統(tǒng)影像增強(qiáng)器或數(shù)字平板探測(cè)器光學(xué)系統(tǒng)電視攝像（管）機(jī)（二）計(jì)算機(jī)與監(jiān)視系統(tǒng)在DSA系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)擔(dān)負(fù)著整機(jī)運(yùn)行控制和圖像處理多項(xiàng)任務(wù)，應(yīng)具備準(zhǔn)確啟動(dòng)高 壓注射對(duì)比劑、X線脈沖曝光甚至是床體、機(jī)架的規(guī)則運(yùn)動(dòng)；數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、快速完成運(yùn)算、 存儲(chǔ)、減影和圖像處理等系列程序。監(jiān)視器要求配備逐行掃描1024線以上的高清晰、大屏幕 監(jiān)視器。二、成像方式和操作技術(shù)（一）成像方式造影時(shí)應(yīng)根據(jù)受檢部位和診斷要求選擇相應(yīng)的成像方式，以獲取高信噪比的減影像。（二）操作技術(shù)攝影條件X線劑量與密度分辨率成正比。攝影體位DSA圖像不僅要有很好的密度分辨率，還要有合適的體位。攝影技術(shù)因素合理應(yīng)用遮光器和密度補(bǔ)償裝置以使影像密度均衡；正確選擇照射野， 焦點(diǎn)至人體距離、人體至探測(cè)器距離和焦點(diǎn)至探測(cè)器距離，可防止圖像放大失真和模糊。后處理技術(shù)三、造影方法和對(duì)比劑（一）造影方法動(dòng)脈DSA可明顯減少對(duì)比劑濃度和用量，提高影像密度分辨率和空間分辨率，縮短曝 光時(shí)間