DSA的基本原理及高级运用

DSA的相关基础知识及高级应用周素军什么是DSADIGITALSUBTRUCTIONANGIOGRIPHY数字减影血管造影什么是DSA数字减影血管造影(DSA)是通过电子计算机进行辅助成像的血管造影方法，是70年代以来应用于临床的一种崭新的X线检查新技术。在注入造影剂之前，首先进行第一次成像，并用计算机将图像转换成数字信号储存起来。注入造影剂后，再次成像并转换成数字信号。两次数字相减，消除相同的信号，得到一个只有造影剂的血管图像。DSA的发展1934年ZiedesdesPlantes胶片减影法电子减影1978年美国威斯康星大学和亚利桑纳大学研制第一台数字减影血管机1980年11月在芝加哥召开的北美放射学会（RSNA)上公布DSA的内涵数字化：将模拟信号数字化，以便计算机处理减影：通过计算机将两幅信息相反的图像叠加，消除骨骼、软组织等信息，仅保留血管信息图像如何数字化将模拟图像矩阵化，分成许多小的像素，并对每个像素赋予相应的数值，代表不同的灰度。常用名词解释原始数据（rawdata）由探测器直接接收到的信号，这些信号经放大后，再通过模/数转换，所得到的数据称“原始数据”像素(pixel）：构成图像的基本单位，也即影像被分解成的孤立信息，像素的大小用尺寸表示，单位是μm矩阵（matrix）：构成图像的像素阵列，表示一个横成行，纵成列的数字集合，是二维排列的像素集合模拟图像模拟图像：是一种以直观的物理量来连续地，形象地表现另一种物理量的情况。在这些图像中的密度（亮度）是空间位置的连续函数，影像中的点和点之间是连续的，中间没有间隔，感光密度（亮度）随着坐标点的变化是连续改变的。模拟与数字超市买-----1.8kg糖1.8kg糖即为要购买的糖的模拟糖0.5kg一包需要买3或4包“包”即认为规定的量级允许误差的存在数字与模拟X线图像数字与模拟的区别在于其图像形成过程中的处理方式最终呈现在我们眼前的总是由不同灰阶组成，表现为不同密度、对比度的影像减影原理在通常的血管造影的过程中，运用计数机处理，取人体同一部位在造影剂注入前后两帧不同的数字图像，进行叠加。消除两帧图像的相同部分，得到造影剂充盈的血管图像DSA的减影程序摄制普通片制备mask片，或称蒙片摄制血管造影片把mask片与血管造影片重叠一起翻印成减影片蒙片蒙片---与普通平片图像完全相同，而密度相反的图像，也即正像，同透视像1.通常为不含造影剂的图像2.可以为造影序列中任一帧图像3.可以是动态蒙片什么是正片?什么是负片？普通X光片是负片透视图像是正片摄影与透视分辨率空间分辨率密度分辨率时间分辨率空间分辨力空间分辨力spatialresolution：又称高对比分辨率，是指图像中可辨认的邻接物体空间几何尺寸的最小极限，即对影像细微结构的分辨能力与图像的矩阵大小相关与单位面积内所含有的像素数目成正比单位LP/mm线对与PPI线对每毫米（LP/mm）：指在一毫米内能分辨出多少对线不同的分辨率空间分辨力DSA1~3LP/mm普通胶片10LP/mm航空电影胶片100LP/mm密度分辨力密度分辨力densityresolution：又称低对比分辨率，是指图像中可辨认的密度差别的最小极限，即对细微密度差别的分辨能力与图像中每像素所接受的光子数目成正比用%表示如果密度分辨率为0.5%，则表示两个物资的密度差大于或等于0.5%时设备既能分别出来关系视野=矩阵x像素大小视野不变，矩阵越大，空间分辨率提高，但密度分辨率下降（每像数的光子数减少）矩阵不变，视野越大，图像空间分辨率下降常用名词解释时间分辨力temporalresolution：亦称动态分辨力，表征系统的瞬间成像能力DSA指单位时间内的成像帧数CT/MR指单一层面的成像时间时间分辨率越高，对动态组织器官的成像显示能力俞强，图像越清晰对比度(Contrast)对比度(Contrast)是指兴趣区的相比信号强度的差异在一幅图像中，对比度的形成可表现为不同灰阶梯度、光强度和颜色。X线对比度表现为不同灰阶梯度灰阶灰阶（graylevel）亦称灰度级，是指各组织器官的微小密度差别，反映图像的黑白灰等影像层次，对应于每个灰度级的黑白程度称为灰标像素的数目和灰阶越大图像越真实人眼仅能辨认16个灰阶DSA成像的关键影响因素各参数的选择（造影程序、流率、流量、延时等）患者的配合伪影是最大的影响因素DSA伪影（Artifact）移动伪影饱和状伪影设备伪影移动伪影移动伪影（motionartifact）----因移动使减影对配准不良在影像上形成的伪影呼吸心博吞咽肠蠕动肢体移动饱和状伪影饱和状伪影(saturationartifact)---当视野内某些部位对射线衰减极小时，使局部视频信号饱和，形成均匀亮度的无信号区，妨碍与之重叠的有用结构的观察超过设备的动态范围可以补偿滤过动态范围动态范围表示图像所包含的从“最暗”至“最亮”的范围。动态范围越大,所能表示的层次越丰富,所包含的色彩空间也越广。普通胶片1：1000CCD影像增强器1:500平板探测器1：100000表现为密度分辨率的高低常用名词解释动态范围亮度响应非从0开始，亦不是无限大最大亮度Bmax最小亮度Bmin动态范围D=Bmax/Bmin高压注射器高压注射器的主要功能就是满足造影时所需的对比剂注射速度、压力及剂量控制高压注射器能够确保在短时间内按设置要求将对比剂注入血管内，高浓度显示目标血管，形成高对比度影像，使检查成功率提高。高压注射器相关术语流率（flow）:单位时间内经导管注入血管内的对比剂的量流量volume：对比剂的一次注射量压力限制：斜率：对比剂达到预选流率所需时间高压注射器相关术语注射延迟(Injurydelay):先曝光再注射对比剂X线延迟(X-raydelay)：先注射对比剂再曝光团注（blouseinjection)：在单位时间内向血管注射一定量的对比剂，其量略大于同期血管内的血流量，从而取代该节段血管内的血液高压注射器使用注意事项确认管路中无空气检查各注射参数联动设置（高压注射器控制血管机、血管机控制高压注射器）DSA的显示特性使2mm的血管4mm的血管得到同样的显示1.碘浓度加1倍2.曝光剂量增加4倍DSA新技术类CT仿真内窥镜三维成像（双容积重建、三维路图、IC3D）模拟支架释放、导管头模拟塑形下肢步进、追踪成像，图像融合穿刺导航等以旋转造影为基础的新技术图像类型：常规后处理方式：应用优势及劣势：是否需要造影剂注入：三维立体图像工作站Inspace任务卡，可根据需要变换不同模板可全方位多角度观察血管三维立体走行结构，但无法显示软组织。是，一般注入100%浓度造影剂。类CTA样图像工作站3D任务卡中的MIP模式，常规层厚20-60mm可同时显示血管、骨骼及软组织结构，但三维空间结构显示略差。是，一般注入20-50%浓度造影剂。CT平扫样图像工作站3D任务卡中的MPR模式常规层厚5-10mm可清晰显示软组织结构，但无法显示血管。否DSA三维重建（3D-DSA）原理3D-DSA是在旋转DSA技术上发展而来的，是旋转DSA造影技术，及计算机三维图像处理技术相结合的产物。其工作原理为通过二次旋转DSA采集的原始图像传至三维工作站进行容积再现重建（VR）、多曲面重建（MPR）和最大密度投影（MIP），少数病人还进行仿真内窥镜（VA）显示。旋转DSA及3D-DSA在血管性疾病介入中的应用应用范围：脑血管病变腹部血管脊髓血管畸形四肢血管畸形肺动脉栓塞脑动静脉畸形微小动脉瘤三维立体图像术前、后三维图像融合通明化后VRT显示动脉瘤内情况动脉瘤介入术前后对比3D-DSA对脑动脉瘤的显示与诊断价值可发现常规造影中被大血管遮盖的微小动脉瘤，并排出由于血管扭曲所导致的假阳性结果，从而提高脑动脉瘤的检出率3D-DSA对于脑动脉瘤的三维形态及空间关系的显示亦具有绝对优势。可清楚显示动脉瘤的部位、大小、形态、数量，特别是对动脉瘤瘤颈与载瘤动脉、动脉瘤与正常血管的空间关系，瘤腔内有无重要分支的贯穿的辨别较常规DSA造影有明显优越性。3D-DSA是判断治疗方案最佳的检查方法，其判断准确率明显高于常规造影检查。可以选择最佳工作角度来进行血管内治疗，起可以提供微导管头塑性的参考角度以便能将微导管顺利到位，从而提高栓塞治疗的成功性，并减少并发症的出现。三维路径图动脉瘤栓塞中造影脑血管支架术后类CT样图像颈动脉支架术后类CTA流速—1ml/s总量—10ml浓度—25%注射时间—10s延时时间—X线延时2s导管所在位置—颈总动脉VALUEOFDYNA-CTININTRACRANIALSTENTINGPOST-STENTEVALUATION18May21,2014ISdepartmentXperCT支架确认支架位置，展开情况及与弹簧圈的关系。支架网格及形态清晰可见，支架展开良好，使用了去除金属伪影功能，消除了弹簧圈高密度条状伪影，可明确弹簧圈与支架关系16May21,2014ISdepartmentXperCTMARSum模式：弹簧圈无任何伪影，相邻软组织显示清晰MIP模式，清晰显示弹簧圈和支架15May21,2014ISdepartmentXperCT去除金属伪影MAR更好的显示有金属的区域更加清晰显示金属物体，无条状伪影XperCT无MARXperCTMAR功能动脉瘤介入术中CT平扫样图像13May21,2014ISdepartmentXperCT出血诊断左图蛛网膜下腔出血中图左额叶血肿，蛛网膜下腔出血右图动脉瘤栓塞后，见金属弹簧圈显示14May21,2014ISdepartmentXperCT出血诊断２０ＳＤＲ类CT图像类型图1.三维立体图像图2.类CTA样图像图3.CT样平扫图像+=双容积Dualvolume图像融合模式所做的图像，立体显示动脉瘤的三维结构，动脉瘤及颅骨的三维关系。Dualvolume图像切割进行“模拟手术”，优势在于使手术医生在手术前更清楚了解动脉瘤的所在位位置，方便手术中寻找动脉瘤将血管和骨骼或支架图像进行融合.从而能立体观察血管与周围骨骼及血管与支架的三维空间关系.肾动脉狭窄类CT样图像腹主动脉类CTＡ样图像流速—5ml/s总量—60ml浓度—50%注射时间—12s延时时间—X线延时4s导管所在位置—腹主动脉MIP显示，层厚30-80mm胆道三维立体图像腹主动脉三维立体图肾脏肿瘤的3D-DSA门静脉流速—2ml/s总量—24ml浓度—50%注射时间—12s延时时间—X线延时4s导管所在位置—门静脉MIP显示，层厚30--80mm肝癌介入术后CT平扫样图像3May21,2014ISdepartmentXperCT图像质量（SUM）XperCT平扫Xper增强扫描肝脏上部层面，增强扫描造影剂参数为：肝总动脉：3ml/s24ml250psidelaytime5s肝固有动脉：2ml/s16ml250psidelaytime5s左右肝动脉：1ml/s8ml200psidelaytime5s4May21,2014ISdepartmentXperCT平扫Xper增强扫描肝脏中部层面XperCT图像质量（SUM）5May21,2014ISdepartmentXperCT平扫Xper增强扫描胆囊层面（红色箭头）XperCT图像质量（SUM）6May21,2014ISdepartmentXperCT平扫Xper增强扫描胰腺层面（红色箭头）XperCT图像质量（SUM）7May21,2014ISdepartmentXperCT平扫Xper增强扫描肾脏层面（红色箭头）XperCT图像质量（SUM）8May21,2014ISdepartmentXperCT图像质量（MIP）XperCTMIP重建DSAMIP模式：正常大血管显示与DSA同样清晰（紫色箭头），末梢血管略逊于DSA（蓝色箭头），但对小的肿瘤及供血血管显示则明显优于DSA（红色圆圈及箭头）。DSA