数字减影血管成像

1、医学影像成像原理医学影像成像原理医学影像成像原理医学影像成像原理医学影像成像原理医学影像成像原理第五章第五章 数字减影血管造影数字减影血管造影 王王 涛涛 天津市第三中心医院天津市第三中心医院 王晓艳王晓艳 泰山医学院泰山医学院第一节第一节 数字减影血管造影的成像方数字减影血管造影的成像方式与基本原理式与基本原理 第二节第二节 数字减影血管造影的图像处数字减影血管造影的图像处理与图像质量理与图像质量学习目标学习目标1.1.掌握掌握 DSADSA成像的基本原理及成像过程；成像的基本原理及成像过程； DSA DSA的减影方法及图像处理功能的减影方法及图像处理功能2.2.熟悉熟悉 影响影响DSADS

2、A图像质量的因素以及改善图像质量的因素以及改善图像质量的措施图像质量的措施 3.3.了解了解 DSADSA的成像方式及的成像方式及DSADSA系统的成像链。系统的成像链。 20世纪世纪60年代出现了年代出现了X线照片减影技术线照片减影技术(radiographic image subtraction) 20世纪世纪70年代年代电子计算机技术电子计算机技术逐步应用于医疗逐步应用于医疗领域，数字领域，数字X线成像技术线成像技术(digital radiography)迅迅猛发展猛发展 1978年由美国亚利桑纳大学的实验小组研制成年由美国亚利桑纳大学的实验小组研制成功功第一台数字减影机第一台数字减影

3、机，1980年在北美放射学会年在北美放射学会(RSNA)的芝加哥会议上公布于世的芝加哥会议上公布于世DSA的发展的发展数字减影血管造影机数字减影血管造影机(DSA)数字减影血管造影机数字减影血管造影机(DSA)血管造影血管造影CT机机第一节第一节 数字减影血管造影的成像数字减影血管造影的成像方式与基本原理方式与基本原理一、数字减影血管造影的成像方式一、数字减影血管造影的成像方式( (一一) )动脉动脉DSA(IA-DSA) DSA(IA-DSA) ( (二二) )静脉静脉DSA(IV-DSA)DSA(IV-DSA) 1.1. 中心静脉法中心静脉法2.2. 外周静脉法外周静脉法 ( (三三) )

4、 各种成像方式的比较各种成像方式的比较 1.1. DSA DSA与传统的心血管造影比较与传统的心血管造影比较2.2. 动脉动脉DSADSA与静脉与静脉DSADSA比较比较3.3. 外围静脉法与中心静脉法比较外围静脉法与中心静脉法比较二、数字减影血管造影的成像过程及高压注射器二、数字减影血管造影的成像过程及高压注射器( (一一) DSA) DSA系统成像链系统成像链1.1.常规的常规的DSADSA系统成像链系统成像链2.2.新型的数字平板探测器成像链新型的数字平板探测器成像链( (二二) )高压注射器高压注射器 DSADSA图像质量与对比剂的浓度、用量、注射图像质量与对比剂的浓度、用量、注射流速

5、、注射压力、延迟类型及延迟时间等因素有流速、注射压力、延迟类型及延迟时间等因素有关关 三、数字减影血管造影的基本原理三、数字减影血管造影的基本原理( (一一) )血管造影中的图像血管造影中的图像 1.1.照片减影技术照片减影技术2.2.数字减影技术数字减影技术蒙片蒙片(mask)(mask)：造影前不含对比剂的图像称之：造影前不含对比剂的图像称之为蒙片为蒙片造影图像造影图像(contrast image)(contrast image)： 注入对比剂后注入对比剂后得到的图像称之为造影图像得到的图像称之为造影图像 减影图像减影图像：造影图像与蒙片图像相减所得到：造影图像与蒙片图像相减所得到的图像

6、称为减影图像的图像称为减影图像减影成功的关键减影成功的关键在于选择的在于选择的 mask 像是否恰像是否恰当。即当。即mask像与造影图像之间构成的像与造影图像之间构成的减影对减影对是否是否能理想的消除软组织及骨组织影像，突出血管影能理想的消除软组织及骨组织影像，突出血管影像。像。 造影图像造影图像 减影图像减影图像= 蒙蒙 片片 1. 原始原始X线图像线图像(模拟图像模拟图像)3. 模模/数转换器将图像数转换器将图像像素转换为数字像素转换为数字(图像数字化图像数字化)2.摄像管将图像划分为矩阵摄像管将图像划分为矩阵(图像矩阵化图像矩阵化)9 99 99 92 20 03 39 99 99 9

7、4 45 58 82 21 12 28 85 54 40 00 06 69 92 20 02 24 40 04 43 39 99 90 04 49 99 92 29 98 89 99 90 03 38 87 79 99 99 99 97 70 01 12 25 59 99 97 78 84 40 00 06 69 99 95 50 00 00 00 00 00 00 09 99 90 00 00 00 00 00 00 09 9(二二) DSA成像原理成像原理以矩阵大小以矩阵大小5*5为例：为例： 减影图像为减影图像为“L”形的灰度由暗到亮的影像形的灰度由暗到亮的影像 造影图像造影图像未造影图

8、像未造影图像 减影图像减影图像=(三三) DSA减影方法减影方法 1. 时间减影法时间减影法 常规方式常规方式 脉冲方式脉冲方式(serial mode) 超脉冲方式超脉冲方式 连续处理方式连续处理方式(continuous mode) 时间差处理方式时间差处理方式(TID mode) 心电图触发脉冲方式心电图触发脉冲方式(ECG mode) 2.2. 能量减影法能量减影法 3.3. 混合减影法混合减影法4.4. 动态减影法动态减影法数字减影血管造影机数字减影血管造影机(DSA)左冠状动脉造影左冠状动脉造影冠状动脉冠状动脉DSA图像图像第二节第二节 数字减影血管造影的图像数字减影血管造影的图像

9、处理与图像质量处理与图像质量 一、一、数字减影血管造影的图像处理功能数字减影血管造影的图像处理功能 ( (一一) )窗口技术窗口技术( (二二) )再蒙片再蒙片 ( (三三) )像素移位像素移位( (四四) )时间差处理方式时间差处理方式( (五五) )界标界标( (六六) )空间滤过空间滤过( (七七) )图像的合成图像的合成( (八八) )感兴趣区的图像处理感兴趣区的图像处理(一一)窗口技术窗口技术1.1.窗口技术包括窗宽和窗位窗口技术包括窗宽和窗位 窗宽窗宽是指显示图像时所选用的灰阶范围是指显示图像时所选用的灰阶范围 窗位窗位是指窗宽的上限及下限的平均值是指窗宽的上限及下限的平均值2.2

10、.窗口技术的选择原则是：窗口技术的选择原则是：根据检查的要求，采取与要观察的组织器官根据检查的要求，采取与要观察的组织器官最佳密度值为窗位，再根据对比度的要求，选用最佳密度值为窗位，再根据对比度的要求，选用适当的窗宽进行图像观察，即可得到比较满意的适当的窗宽进行图像观察，即可得到比较满意的效果。效果。( (二二) )再蒙片再蒙片( (remaskremask) )1.当当mask像与选择的造影图像在曝光期间发像与选择的造影图像在曝光期间发生了移动，则该减影对的影像不能精确重合，即生了移动，则该减影对的影像不能精确重合，即产生配准不良产生配准不良。一个简单的办法就是。一个简单的办法就是调换减影对

11、调换减影对，为了获得的配准尽可能理想，通常选择两帧在，为了获得的配准尽可能理想，通常选择两帧在时间上较接近的影像组成减影对，称再配准或再时间上较接近的影像组成减影对，称再配准或再蒙片。蒙片。2.再蒙片就是重新确定再蒙片就是重新确定mask像，是最常用的像，是最常用的有效校正配准不良的图像后处理方法，有效校正配准不良的图像后处理方法，该方法可该方法可以弥补造影过程中病人轻微运动，而造成的减影以弥补造影过程中病人轻微运动，而造成的减影对错位。对错位。( (三三) )像素移位像素移位1.像素移位是像素移位是DSA检查中一种检查中一种抑制运动性伪抑制运动性伪影影的后处理技术，为了改善减影对的配准不良，

12、的后处理技术，为了改善减影对的配准不良，可以将蒙片的局部或全部像素向不同的方向移动可以将蒙片的局部或全部像素向不同的方向移动一定距离，使之与对应的像素更好地配准，再经一定距离，使之与对应的像素更好地配准，再经减影，骨信号将被消除，仅留下血管的影像减影，骨信号将被消除，仅留下血管的影像2.由于患者的移动方式很复杂，是多维的，由于患者的移动方式很复杂，是多维的，因此像素移动改善伪影的能力是有限的因此像素移动改善伪影的能力是有限的( (四四) )时间差处理方式：时间差处理方式：减影方式减影方式，又是，又是图像后处理方式图像后处理方式( (五五) )界标：界标：标记影像能为标记影像能为DSADSA的减

13、影图像提供一个解剖学的减影图像提供一个解剖学标志，便于病变区或血管的准确定位。标志，便于病变区或血管的准确定位。( (六六) )空间滤过：空间滤过：空间滤过包括空间滤过包括低通滤过低通滤过，高通滤过高通滤过和和中通滤中通滤过过三种滤过方式来减少图像上存在的伪影以及增三种滤过方式来减少图像上存在的伪影以及增强血管的边缘和消除人工伪影等等强血管的边缘和消除人工伪影等等1.1.低通滤过低通滤过 低通滤过又叫低通滤过又叫平滑图像平滑图像，能在，能在图像的急剧变化中起平滑作用，用于减少数字图图像的急剧变化中起平滑作用，用于减少数字图像上存在的伪影影响，建立一幅平滑的图像像上存在的伪影影响，建立一幅平滑的

14、图像2.2.高通滤过高通滤过 高通滤过又叫高通滤过又叫边缘增强边缘增强，能使，能使图像的边缘亮度增加变锐图像的边缘亮度增加变锐3.3.中通滤过中通滤过 是是消除图像噪声消除图像噪声的方法的方法( (七七) )图像的合成或积分图像的合成或积分1.1.在在DSADSA检查的序列曝光中，可采集十几帧至检查的序列曝光中，可采集十几帧至几十帧的影像，而用作减影的仅为其中一对或几几十帧的影像，而用作减影的仅为其中一对或几对，其它帧幅的图像都被浪费掉了，从对，其它帧幅的图像都被浪费掉了，从X X线曝光的线曝光的利用率来考虑是低效的利用率来考虑是低效的2.2.若将多帧蒙片图像积分，并作一个负数加若将多帧蒙片图

15、像积分，并作一个负数加权，再将若干帧含对比剂的造影图像积分，并作权，再将若干帧含对比剂的造影图像积分，并作一个正数加权，再用这两个分别经积分和加权后一个正数加权，再用这两个分别经积分和加权后得到的影像作减影，新形成的两组合成图像经减得到的影像作减影，新形成的两组合成图像经减影后，可获得一幅低噪声减影像影后，可获得一幅低噪声减影像 ( (八八) )感兴趣区的图像处理感兴趣区的图像处理1.1.测定对比剂时间测定对比剂时间浓度曲线浓度曲线2.2.血管直径或肿块直径测量血管直径或肿块直径测量3.3.图像放大及信息标注图像放大及信息标注4.4.作动态性的研究作动态性的研究5.5.对病变区进行勾边增强，建

16、立图像轮廓、对病变区进行勾边增强，建立图像轮廓、突出病灶，便于诊断和测量突出病灶，便于诊断和测量6.6.对病变区的数据统计对病变区的数据统计7.7.确定心脏功能参量，如心室容积、射血分确定心脏功能参量，如心室容积、射血分数、室壁运动的位像和振幅等数、室壁运动的位像和振幅等( (一一)DSA)DSA的图像质量的图像质量 1.1. DSADSA的图像噪声及信噪比的图像噪声及信噪比图像噪声包括：直接噪声、量子噪声及电子噪声图像噪声包括：直接噪声、量子噪声及电子噪声2.2. DSADSA的分辨力的分辨力包括：空间分辨力、密度分辨力、时间分辨力包括：空间分辨力、密度分辨力、时间分辨力3.3. DSADSA的伪影的伪影主要分为：运动性伪影、饱和状伪影及设备性伪影主要分为：运动性伪影、饱和状伪影及设备性伪影二、二、数字减影血管造影的图像质量影响因素数字减影血管造影的图像质量影响因素 DSA饱和状伪影饱和状伪影 ( (二二) )影响影响DSADSA图像质量的因素图像质量的因素 1.1. DSADSA系统对图像质量的影响系统对图像质量的影响设备结构设备结构 影像处理和显示系统影像处理和显示系统 2.2. DSADSA减影方式对图像质量的影响减影方式对图像质量的影响3.3