DSA成像技术教案.docx

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DSA成像技术教案

新乡医学院教案首页

单位:

医学影像学教研室

课程名称

医学影像技术学

授课题目

DSA成像原理

授课对象

09医学生物工程专业

时间分配

DSA成像原理25分钟

DSA图像采集20分钟

DSA影像处理30分钟

DSA时间减影15分钟

DSA成像20分钟

影响DSA图像质量的因素10分钟

课时目标

掌握DSA成像原理；

熟悉DSA成像技术；

了解DSA成像及影响DSA图像质量的因素

授课重点

各种DSA的成像原理及成像方式

授课难点

各种DSA的成像原理

授课形式

小班理论课

授课方法

启发讲解

参考文献

医学影像学吴恩惠主编人民卫生出版社

介入放射学郭启勇主编人民卫生出版社中华影像医学（介入放射学卷）贺能树主编人民卫生出版社

思考题

各种DSA成像方式的差别有哪些?

各种DSA成像过程的区别？

教研室主任及课程负责人签字

教研室主任（签字）课程负责人（签字）

年月日年月日

新乡医学院理论课教案

基　本　内　容

备　注

DSA成像原理

一.概述：

数字减影血管造影（Digitalsubtractionangiography——DSA）是通过计算机把血管影像上的骨与软组织影像消除而突出血管的一种成像技术.

DSA图像采集需要设置各类检查参数，包括DSA方法选择、注射参数设定等。

1．DSA的基本工作原理是：

将X射线机对准人体的某一部位,并将X射线造影剂注入人体的血管中。

如果在注入造影剂的前后分别摄取这同一部位的X射线图像，然后再将这两幅图像想减,那么就可以消除图像中相同结构的部分，而突出注入造影剂的血管部分。

DSA在临床中已成功的用于血管网络的功能检查。

2．目前DSA探测器包括

影像增强器

平板探测器

CCD（电荷耦合型Charge-coupledevice）探测器

二．各种DSA的成像原理

1．影像增强器型DSA原理

数字减影血管造影是利用影像增强器将透过人体后已衰减的末造影图像的X线信号增强,再用高分辨率的摄像机对增强后的图像作系列扫描.扫描本身就是把整个图像按一定的矩阵分成许多小方块，即像素。

所得到的各种不同的信息经模／数转换成不同值的数字,然后存储起来。

再把造影图像的数字信息与未造影图像的数字信息相减,所获得的不同数值的差值信号，经数／模转换成各种不同的灰度等级，在阴极射线管上构成图像。

由此，骨胳和软组织的影像被消除,仅留下含有造影剂的血管影像。

数字减影血管造影是将未造影的图像和造影图像，分别经影像增强器增强，摄像机扫描而矩阵化，经模／数转换成数字化，两者相减而获得数字化图像，最后经数／模转换成减影图像,其结果是消除了造影血管以外的结构，突出了被造影的器官影像。

DSA的减影过程基压上按以下顺序进行：

①摄制普通片；②制备mask片，即素片、蒙片、掩模片、基片;③摄制血管造影片.④把mask片与血管造影篇重叠一起翻印成减影片。

①与③为同部位同条件曝光，制备mask片是减影的关键,mask片就是与普通平片的图像完全相同，而密度正好相反的图像，即正像，相当于透视影像.

2．平板探测器型DSA原理

（1）非晶硅平板探测器型DSA的原理

●基本原理同样经历摄制mask像、造影像，序列图像相减，得出血管减影像。

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●成像过程不同,分两步：

1、X线转换成可见光→传递至非晶硅探测器序

列；2、转换成信息电荷→放大→A/D转换成数字信号→计算机运算→数字图像。

●这一信号转化为数字信号过程减少了成像环节，在标准曝光条件下，信息丢失降至最低.

（2）非晶硒平板探测器型DSA的原理

●基本原理同样经历摄制mask像、造影像，序列图像相减，得出血管减影像。

●成像过程不同，分4步：

1、曝光前对非晶硒两面的偏置电极板间预先施加0~5000V正向电压形成偏置电场，像素矩阵处于预置初始状态；2、X线曝光时在偏置电场作用下形成电流→垂直运动→电荷采集电极→给储存电容充电；3、读取TFT储存电容内的电荷（门控信号控制）→放大→A/D转换成数字信号→计算机运算→数字图像；4、消除残存电荷。

3．CCD探测器型DSA原理

●基本原理同样经历摄制mask像、造影像，序列图像想减，得出血管减影像.

●X线成像过程：

1、入射X线被晶体物质（碘化铯、硫氧化钆）吸收→可见荧光;2、通过反射镜/透镜或光纤→缩微和传导→CCD；3、光生电子产生（与吸收的光子数成正比）→被检出→电信号→存储装置（电荷量代表光照强度）4、储存的电荷按像素矩阵排列方式→转移、放大→A/D转换成数字信号→计算机运算→数字图像。

三．DSA图像采集

DSA信号采集前应按检查目的选择合适的技术参数，并按病变及血管情况设定对比剂注射参数,以保证成像质量。

1．DSA信号

●Mask像和造影像的区别—含对比剂的血管；

●二者之间的信号差就是DSA信号;

●血管内碘浓度（PI）与血管直径（d）的乘积成正比,DSA信号强度决定于PId.

●在DSA中，血管显影所需的最低碘量与血管直径成反比。

●选择DSA成像的相关参数是应明确一条基本规律，即DSA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。

即SNR（信噪比）∝碘浓度×。

●相对来说,在直径较小的血管中，提高X线图像质量，增加碘浓度更可取。

2．DSA成像参数的选择

检查前将受检者相关资料输入计算机,以备检查后查询。

按照检查要求设置不同的检查参数.

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（1）、确定DSA方式:

根据不同病情、不同部位选择适应的减影技术（颈内动脉—脉冲3-6帧，冠脉-超脉冲—25帧，心脏-心电门触发脉冲—25帧）

（2）、采集时机及帧率

●采集时机选择曝光延迟或注射延迟。

曝光延迟：

先注射对比剂后采集图像（IV—DSA或导管顶端兴趣区较远）;

注射延迟：

先采集图像后注射对比剂（IA-DSA特别是选择性或超选择性动脉造影）；

●采集帧率和时间根据DSA装置、病变部位和病变特点选择.

（3）、mask像的选择与充盈像的相减组合

可以造影前选择，若不理想可在后处理中重新选择。

3．注射参数的设定

DSA减影图像质量的好坏与注射参数的选择直接相关,碘信号的强弱直接影响靶血管的显示程度,影响诊断需求。

注射参数的确立直接决定DSA的碘信号。

注射参数包括:

1、注射流率;2、注射剂量；3、注射压力；4、注射时机等。

（1）注射流率

●指单位时间内经导管注入的对比剂的量，以ml/s表示；

●一般注射流率应等于或略大于其血流速度；

●流率过低，被稀释；流率过高，血管破裂；

●根据病情选择流率（夹层动脉瘤等）

●对比剂流率的大小与导管的半径四次方成正比、与导管的长度成反比。

（2）注射剂量

●IVDSA采集所需剂量大，IADSA所需剂量相对较低；

●血管显影所需的对比剂最低碘量与血管直径成反比.大血管？

小血管？

●肾功能不良应慎重用量。

（3）注射压力

与注射速度、对比剂浓度、对比剂温度导管尺寸等有关。

（4）注射时机

●根据造影要求设定曝光延迟或注射延迟；

曝光延迟：

先注射对比剂后采集图像（IV-DSA或导管顶端兴趣区较远）；

注射延迟：

先采集图像后注射对比剂（IA—DSA特别是选择性或超选择性动脉造影）；

●还需设定对比剂上升速率，即注射的对比剂达到设定的注射流率所需要的时间,一般为0。

5s。

●注射对比剂维持时间依据检查部位血管及诊断需求而定.

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四．DSA影像处理

DSA影像处理的方式包括：

1、窗口技术

2、再蒙片

3、像素移位

4、图像的合成或积分

5、匹配滤过与递推滤过

6、对数放大与线性放大

7、补偿滤过

8、界标与兴趣区的处理等。

（1）再蒙片

●即重新确定mask像，是对患者自主或不自主运动造成减影对错位的后处理方法。

●局限性:

替换的蒙片中含有一定量的对比剂，使减影后的差值信号降低.

（2）像素移位

●通过计算机内推法程序来消除移动伪影的技术。

●主要用于消除患者移动引起的减影像中的配准不良.

●将蒙片中的局部或全部像素像不同的方向移动一定的距离,使之与对应的像素更好的配合。

●改善功能有限。

（3）图像的合成或积分

●将多帧mask像积分，并作一个负数加权，若干含对比剂的帧幅积分，做一个正数加权，再减影，可得到积分后的减影像。

●是一种空间滤过处理；

●积分图像越多，图像噪声越低;

●实质是一定时间内对一系列图像的平均过程.

（4）补偿滤过

是在X线球管与病人之间放入附加的衰减材料，在视野内选择性的衰减特定的辐射强度区，以便提供更均匀的X线的衰减。

（5）界标与兴趣区的处理

界标

●界标技术主要是为DSA的减影图像提供一个解剖学标志，对病变区域血管准确的解剖定位，为疾病诊断或外科手术做参考；

●用一个增强了的DSA减影像与未减影像重合，同时显示减影的血管与背景结构，即为标界影像。

感兴趣区处理

●对病变区勾边增强,突出病灶；

●放大、灰度校准及转换，附加文字说明;

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●对病变区数字运算、图像转换，以观察图像的细致程度；

●对病变区计算统计，包括密度统计、两个感兴趣区的密度比率等；

●建立时间密度曲线；

●病变区曲线的处理;

●确定心脏功能参数、测定心室容积和射血分数等

●研究对比剂流过血管的情况,从而确定血管内的相对流量，灌注时间和血管限流，同时可以测出血管内的狭窄程度、大小、相对百分比,以及狭窄区的密度改变和百分比等.

五．DSA时间减影

时间减影:

是DSA的常用方式,在注入的对比剂团块进入兴趣区之前，将一帧或多帧图像作为mask像储存起来，并与时间顺序出现的含有对比剂的充盈像一一进行相减,这样两帧间相同的影像部分被消除，而对比剂通过的部分被显示出来.因造影像和mask像两者获得的时间先后不同，故称时间减影.

DSA时间减影的方式

●常规方式

●脉冲方式

●超脉冲方式

●连续方式

●时间之隔差方式

●路标方式

●心电图触发脉冲方式

1、脉冲方式

●为每秒进行数帧摄影，采用间隙X线脉冲曝光，持续时间（脉冲宽度）在几毫秒到几百毫秒之间,得到一系列连续的减影图像；

●信噪比较高,图像质量好,普遍采用；

●适用于活动较少的部位，如头、颈、四肢及胸腹部等。

2、超脉冲方式

●在短时间进行每秒6～30帧的X线脉冲采像，然后逐帧高速度重复减影,具有频率高、脉宽窄的特点。

●应用于快速运动的器官，如心脏大血管,减少运动模糊；

●对比分辨率降低，对X线球管要求高；

●适用于心脏、冠脉、不配合的胸腹部检查。

3、心电图触发脉冲方式

●与心脏大血管的的搏动节律相匹配，以保证系列中所有的图像与其节律相同位，释放曝光的时间点是变化的,以便掌握最小的心血管运动时机。

●外部心电图以三种方式触发采像：

连续心电图标记;

买重新点图标记;

脉冲心电门控；

●避免搏动产生的图像运动性模糊，用于心脏和冠脉的DSA检查。

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六．DSA成像

●静脉性DSA

●动脉性DSA

●动态DSA：

A、旋转式心血管造影

B、步进式血管造影

C、遥控对比剂跟踪技术

1、静脉DSA

●IVDSA最初是通过静脉注射对比剂显示全身动脉，需要对比剂量大，辐射剂量高;

●目前IVDSA基本废弃，仅用于门静脉、髂静脉、四肢静脉的检查。

2、动脉DSA

●IADSA应用广泛，分为选择性和超选择性;

●对比剂直接注入兴趣区动脉或接近兴趣区动脉；

●对比剂稀释相对轻微，使用对比剂浓度低；

●影像重叠少,成像质量高；

●受病人影响小，辐射剂量低.

3、动态DSA

在DSA成像过程中,球管、人体和检测器在规律运动的情况下,获得清晰的DSA图像的方式,称之为动态DSA。

（1）旋转式DSA

●三维采集方法；

●注射对比剂前后两次采集图像序列；

●C型臂180°参数采集，人体静止，球管与增强器同步匀速运动.

●减影后可得到180°血管图像；

●适用于脑血管、心脏、冠脉。

（2）步进式DSA

●采用快速脉冲曝光采集图像，实时减影成像;

●两次曝光采集中,球管和增强器静止，导管床携人体自动匀速移动，得到全程减影图像；

●一次注射对比剂获得成像区域的血管全长；

●主要用于四肢动脉DSA检查和介入治疗。

七．影响DSA图像质量的因素

可发生在DSA成像链全过程：

设备结构

成像方式

操作技术

造影方法

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患者本身

1、设备结构

（一）X线源与显像系统

1.X线系统

1.产生稳定高压、脉冲时序和稳定脉宽的X线发生器；

2.大功率X线球管＞80万HU（热单位）；

3.功能完善的遮光栅和X线滤过装置。

2.影像增强器或数字平板探测器

1.具有每秒25帧以上的显示能力、理想的光敏度、足够的亮度、较高的分辨率和对比度、最小的失真度；

2.适应不同部位使用的可变输出视野和稳定的光路分配器。

3.光学系统：

为了适应输入光量变化范围（X线剂量范围）大和防止摄入强光，要求大孔径、光圈可自动调节、内含电动滤光片的镜头；

4.电视摄像（管）机

1.很高的分辨率和适宜的合成时间，确保Ⅱ输出屏上1毫伦X线产生的微弱荧光都能毫无遗漏的采集到；

2.系统动态幅度的信噪比在1000:

1左右；

3.每帧图像的水平稳定度差异要小于1％。

（二）计算机与监视系统

▪计算机担负整机运行控制和图像处理等多项任务，应具备：

Ø准确启动高压注射对比剂、X线脉冲曝光甚至是床体、机架的规则运动；

Ø数据采集、转换、快速完成运算、存储、减影和图像处理等系列程序。

▪监视器要求配备逐行扫描1024线以上的高清晰、大屏幕监视器。

2、成像方式和操作技术

（一）成像方式的影响

▪成像方式：

脉冲成像（PImode）、超脉冲成像（SPImode）、连续成像（CImode）和心电图触发脉冲成像。

▪造影时应根据受检部位和诊断要求选择相应的成像方式，以获取高信噪比的减影图像。

（二）操作技术的影响

1.摄影条件X线剂量与密度分辨率成正比

1.自动曝光：

密度高且体厚的部位

2.手动曝光：

密度低且体薄的部位

3.经曝光测试后选择，避免过度曝光或曝光不足.

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2.摄影体位

1.基本体位正侧位，及多种复合角度的摄影体位；

2.正确的摄影体位对显示心脑血管病变及指导介入治疗十分重要。

3.摄影技术因素

3.合理应用遮光器和密度补偿装置使影像密度均匀;

4.正确选择照射野，焦点至人体距离、人体至探测器距离、焦点至探测器距离，可以防止图像放大失真和模糊.

4.后处理技术

充分利用再蒙片、图像配准、图像合成、边缘增强和窗口技术等多种后处理技术来消除伪影、减少噪声、提高兴趣区信噪比,以改善DSA图像质量。

3、造影方法和对比剂

（1）造影方法

▪除直接穿刺静脉血管造影外，应以选择性IADSA和超选择性IADSA成像为佳。

（2）对比剂

▪对比剂的浓度和用量与DSA图像质量直接相关

4、患者本身因素

▪患者自主、不自主运动会产生运动伪影;

▪术前对患者进行呼吸控制等配合性训练;

▪对意识差或无意识的患者给予镇静剂或适当麻醉，对受检部位加以固定等；

▪正确把握曝光时机，避免图像运动模糊影像.

5、改善DSA图像质量的措施

改善DSA图像质量要从DSA成像链中的可变因素入手：

1）术前与患者良好沟通，争取术中积极配合，尽可能减少运动伪影；

2）根据X线摄影学原理和诊断要求，设计最佳摄影体位;

3）根据病变部位结构特点，制定合理的曝光程序、适当的曝光参数、合适的成像方式和摄影方法、适宜的帧频等；

4）根据病情和病变部位,决定造影导管先端的放置位置、对比剂浓度、用量、流率、注射压力以及延迟方式；

5）正确使用遮光栅、密度补偿器以减少空间过度对比，防止饱和性伪影的产生；

6）充分发挥DSA设备的设计效能和图像后处理功能，使影像符合诊断要求；

7）合理应用曝光测试方法，在保证影像质量的同时尽量减少不必要的照射；