許少睿 ，高偉 ，項(xiàng)玉梅 ，蘇浩波

南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京市第一醫(yī)院a.介入科；b.放射科，江蘇 南京 210006

0 前言

腦血管數(shù)字減影血管造影技術(shù)（Digital Subtraction Angiography，DSA）具有很好的分辨率，可以顯示0.5 mm的腦血管。DSA良好的空間分辨力決定了其是腦血管診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，特別是三維DSA成像，能充分顯示顱內(nèi)動(dòng)脈瘤瘤體的起源、位置、形態(tài)、大小、瘤頸寬窄情況， 對(duì)如何選擇顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的后期治療方法起著非常重要的作用[1-2]，但患者常因各種原因?qū)е略煊皺z查時(shí)頭部移動(dòng)，常規(guī)旋轉(zhuǎn)DSA后自動(dòng)生成的三維圖像仍有部分顯示欠佳[3]，而運(yùn)用像素移位技術(shù)進(jìn)行三維重建，能清晰顯示腦血管各級(jí)分支和動(dòng)脈瘤的全貌。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 臨床資料

搜集2011年1～12月，因蛛網(wǎng)膜下腔出血行腦血管三維DSA患者82例，其中，男59例，女23例，年齡39～77歲，平均（59±7.9）歲；患者意識(shí)清晰可以配合者62例，意識(shí)障礙煩躁者20例。

1.1.2 應(yīng)用設(shè)備與對(duì)比劑

應(yīng)用西門子Artis zee ceiling數(shù)字化平板探測(cè)器心血管造影系統(tǒng)，軟件版本VC14h；Syngo X-leonardo工作站，版本Vb15d，Inspace 3D Dynavision軟件包；LF高壓注射器；4F獵人頭導(dǎo)管；對(duì)比劑為威視派克注射液（GE Healthcare Ireland 生產(chǎn)）。

由3名影像專家采用雙盲法，對(duì)圖像的偽影，細(xì)微結(jié)構(gòu)和清晰程度和發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈瘤數(shù)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。主觀圖像質(zhì)量分3級(jí)進(jìn)行評(píng)定，優(yōu)：圖像清晰、對(duì)比度好、層次豐富、沒(méi)有偽影、減影徹底，很好地顯示動(dòng)脈瘤的形態(tài)、大小、瘤頸及與毗鄰血管的關(guān)系, 完全達(dá)到診斷要求；可接受：圖像欠清晰、有部分顱骨顯示、對(duì)比度較好，尚能顯示動(dòng)脈瘤的形態(tài)、大小、瘤頸及毗鄰血管的關(guān)系，尚能達(dá)到診斷目的；差：圖像血管邊緣模糊、邊界不清，成像失敗或達(dá)不到診斷目的。意見有分歧時(shí)共同討論確定。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

對(duì)82例常規(guī)自動(dòng)生成的腦血管三維DSA圖像與經(jīng)像素移位后重建的腦血管三維DSA圖像質(zhì)量和診斷結(jié)果，經(jīng)SPSS 12.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用χ2檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.2 方法

1.2.1 造影方法

82例患者均仰臥檢查床, 常規(guī)消毒鋪巾, 采取Seldinger技術(shù)經(jīng)右側(cè)股動(dòng)脈穿刺插入4F獵人頭造影導(dǎo)管，導(dǎo)管頭端置于頸總動(dòng)脈內(nèi)，C臂為左側(cè)位，先行標(biāo)準(zhǔn)正側(cè)位全腦血管二維DSA造影，再選擇5S旋轉(zhuǎn)DSA模式。對(duì)比劑1：1稀釋，并設(shè)定注射參數(shù)，注射速率為2.5 mL/s,對(duì)比劑總量為15 mL，X線延時(shí)1 s，按下定位操作桿，定位患者和系統(tǒng)，正位透視下將投照視野中心線垂直于興趣區(qū)中心，側(cè)位透視將投照視野中心線垂直于興趣區(qū)中心，使靶區(qū)域位于等中心點(diǎn)。啟動(dòng)Dynavision采集程序，造影機(jī)自動(dòng)從右側(cè)位開始向左側(cè)位方向旋轉(zhuǎn)，第1次旋轉(zhuǎn)為采集蒙片不注射對(duì)比劑，旋轉(zhuǎn)時(shí)間5 s，開始位至結(jié)束位夾角（旋轉(zhuǎn)采集角度）為200o，角度步進(jìn)為1.5o/s，旋轉(zhuǎn)速度為40o/s，幀頻為26.5 f/s，共計(jì)132幀圖像；蒙片采集結(jié)束X線球管與平板探測(cè)器自動(dòng)復(fù)位后，再次從右側(cè)位開始向左側(cè)位方向旋轉(zhuǎn)200o，此次旋轉(zhuǎn)時(shí),高壓注射器按設(shè)定參數(shù)與X線球管曝光聯(lián)動(dòng)，X線球管曝光的同時(shí),高壓注射器工作并向靶血管注射對(duì)比劑以獲得充盈相，并實(shí)時(shí)生成減影圖像。此次旋轉(zhuǎn)采集的旋轉(zhuǎn)時(shí)間、旋轉(zhuǎn)采集角度、角度步進(jìn)、旋轉(zhuǎn)速度、幀頻和圖像幀數(shù)與第1次完全相同。

（1）常規(guī)未經(jīng)像素移位自動(dòng)生成三維影像（對(duì)照組）：旋轉(zhuǎn)DSA采集結(jié)束后，多角度采集信息自動(dòng)上傳至工作站，通過(guò)Inspace 3D Dynavision軟件影像重建技術(shù)來(lái)自動(dòng)生成三維腦血管DSA影像。

（2）像素移位后重建生成三維影像（實(shí)驗(yàn)組）：選擇血管造影機(jī)send to 3D菜單，將旋轉(zhuǎn)DSA圖像信息重新發(fā)送至工作站，并設(shè)置參數(shù)，選取重建區(qū)域，重建模式選擇Sub with motion correction自動(dòng)像素移位功能，點(diǎn)擊重建并生成三維DSA圖像。

1.2.2 圖像分析

2 結(jié)果

常規(guī)自動(dòng)重建三維DSA（對(duì)照組）的優(yōu)質(zhì)圖像31例，差質(zhì)圖像18例，發(fā)現(xiàn)微小動(dòng)脈瘤5枚；而應(yīng)用像素移位技術(shù)后重建三維DSA（實(shí)驗(yàn)組）得到優(yōu)質(zhì)圖像52例，差質(zhì)圖像7例，發(fā)現(xiàn)微小動(dòng)脈瘤14枚。兩種方法生成的圖像質(zhì)量和發(fā)現(xiàn)微小動(dòng)脈瘤數(shù)量經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。兩組腦血管三維DSA圖像質(zhì)量評(píng)定結(jié)果，見表1。兩組腦血管三維DSA動(dòng)脈瘤檢出率對(duì)照，見表2。

表1 兩組三維DSA圖像質(zhì)量評(píng)定結(jié)果

表2 兩組腦血管三維DSA動(dòng)脈瘤檢出率對(duì)照

3 討論

蛛網(wǎng)膜下腔出血患者其檢查目的多為尋找有無(wú)腦動(dòng)脈瘤[4]，因此，腦血管造影常需要在二維DSA的基礎(chǔ)上再行三維DSA重建[5]，以便多角度觀察瘤頸、瘤體和穿支動(dòng)脈等，并防止遺漏微小動(dòng)脈瘤，因此，三維DSA的圖像質(zhì)量尤為重要。

通常，造影劑注入前的圖像被稱為蒙片，而同一部位在注入造影劑后的圖像被稱為充盈相。在假設(shè)血管周圍組織、成像條件完全不變的情況下，將蒙片與充盈相相減應(yīng)得到僅包含血管的圖像。但在臨床應(yīng)用中，這種理論假設(shè)通常是不成立的。在成像的同時(shí)，患者會(huì)有各種運(yùn)動(dòng)，尤其是腦血管造影的患者，其顱骨的弧形解剖結(jié)構(gòu)導(dǎo)致不可避免地左右擺動(dòng)，加之患者常常伴有煩躁、打鼾、吞咽動(dòng)作、病理呼吸、以及因造影劑注入時(shí)的刺激，患者的自然反應(yīng)而引起的局部運(yùn)動(dòng)等[6]，這些運(yùn)動(dòng)會(huì)使充盈相與蒙片之間存在像素區(qū)域的差異，從而使減影后的圖像出現(xiàn)偽影，妨礙醫(yī)生的正確診斷。尤其是三維重建DSA圖像，因其是血管造影機(jī)C型臂相對(duì)檢查部位旋轉(zhuǎn)200o獲得一系列不同角度的含對(duì)比劑的多維空間信息，再通過(guò)使用表面陰影重建（Surface Shadow Display，SSD）、最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、多層面重組（Multiple-Planar Reformation，MPR）,對(duì)旋轉(zhuǎn)DSA的二維圖像進(jìn)行處理后，獲得被對(duì)比劑充盈的血管解剖結(jié)構(gòu)的三維影像[7-8]。其中不僅包含了充盈的血管影像，也包含了因各種移動(dòng)造成的偽影信息，其偽影信息量等于所有空間多角度的無(wú)關(guān)信息，即掃描全程132幀圖像的加權(quán)像，產(chǎn)生移動(dòng)偽影的幾率較二維DSA大[9],使血管邊界模糊，小動(dòng)脈瘤常被無(wú)關(guān)信息所掩蓋，三維影像的質(zhì)量下降，影響診斷。要改善這一狀況，首先就需要對(duì)每一角度每一幀圖像的偽影信息進(jìn)行消除，再通過(guò)SSD、MIP、MPR。像素移位通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)推法程序來(lái)消除移動(dòng)性偽影，為了改善蒙片與充盈相之間減影的配對(duì)不良，將蒙片的全部或部分像素向不同方向移動(dòng)一定距離，使之與充盈相對(duì)應(yīng)的像素更好的配準(zhǔn)，再經(jīng)減影，去除充盈相之前的像素信號(hào)，留下血管信號(hào)[10-11]。在三維重建前對(duì)旋轉(zhuǎn)DSA的影像進(jìn)行像素自動(dòng)移位，首先對(duì)于一幅圖像中的某一點(diǎn)，根據(jù)一定的相似度函數(shù)找到另一幅圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，并求出相對(duì)位移；然后對(duì)其中一幅圖像（蒙片）進(jìn)行變形，以達(dá)到與另一幅圖像（充盈片）配準(zhǔn)的目的；用插值法（雙線性插值）得到非整數(shù)像素位置上的像素值，獲得少數(shù)特征點(diǎn)（控制點(diǎn)）的位移，再通過(guò)插值方法得到所有點(diǎn)的位移，以此得到快速配準(zhǔn)的方法。

像素移位技術(shù)可以盡可能地消除旋轉(zhuǎn)DSA的移動(dòng)偽影，使重建的三維圖像質(zhì)量提高，避免遺漏微小動(dòng)脈瘤，表現(xiàn)為三維DSA圖像減影徹底，血管邊緣清楚，圖像層次豐富。本組82例三維DSA圖像中，對(duì)照組的三維DSA影像，圖像質(zhì)量?jī)?yōu)者為31例，占37.80%；圖像質(zhì)量為可接受者為33例，占40.24%；質(zhì)量較差者18例，占21.95%。而實(shí)驗(yàn)組的三維DSA影像，圖像質(zhì)量?jī)?yōu)者為52例，占63.41%；圖像質(zhì)量為可接受者為23例，占28.05%；質(zhì)量較差者7例，占8.54%。其中，原33例可接受圖像中有21例圖像經(jīng)像素位移后重建，3D圖像達(dá)到優(yōu)質(zhì)，原18例質(zhì)量較差圖像中有11例經(jīng)像素位移后重建，3D圖像達(dá)到可接受；有7例經(jīng)像素移位后圖像質(zhì)量依然較差者，經(jīng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)DSA影像分析，均因?yàn)榛颊咭庾R(shí)障礙、躁動(dòng)、難以配合、移動(dòng)度很大并伴有嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所致。對(duì)照組的三維影像發(fā)現(xiàn)微小動(dòng)脈瘤5枚，較大動(dòng)脈瘤23枚，動(dòng)脈瘤總數(shù)為28枚；而實(shí)驗(yàn)組的三維影像發(fā)現(xiàn)微小動(dòng)脈瘤14枚，較前者多發(fā)現(xiàn)9枚，7枚為原可接受圖像經(jīng)位移后被顯露，2例為原質(zhì)量較差圖像經(jīng)位移后被顯露，微小動(dòng)脈瘤的檢出率較對(duì)照組提高了10.97%。并發(fā)現(xiàn)較大動(dòng)脈瘤28枚，發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈瘤總數(shù)為42枚。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，兩種重建方法對(duì)小動(dòng)脈瘤的發(fā)現(xiàn)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

綜上所述，旋轉(zhuǎn)DSA圖像像素移位后，重建三維DSA影像，可獲得較好的圖像質(zhì)量，提高動(dòng)脈瘤的檢出率，尤其是消除移動(dòng)偽影后，降低了偽影對(duì)微小動(dòng)脈瘤的的掩蓋，對(duì)微小動(dòng)脈瘤的發(fā)現(xiàn)具有重要意義[12-16]。但對(duì)一序列的圖像進(jìn)行像素移位，程序運(yùn)行繁瑣，必然影響其重建速度[17]，因此，對(duì)病情嚴(yán)重，手術(shù)需要爭(zhēng)分奪秒的患者，可先行常規(guī)自動(dòng)生成的三維DSA，術(shù)后再重新配準(zhǔn)重建三維圖像；對(duì)部分旋轉(zhuǎn)DSA圖像即發(fā)現(xiàn)移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)嚴(yán)重者，因像素移位也不能有效的改善蒙片與充盈相之間減影的配對(duì)不良的現(xiàn)象，因此無(wú)須進(jìn)行像素移位后再次重建。

總之，在旋轉(zhuǎn)DSA圖像中出現(xiàn)輕中度移動(dòng)偽影，行常規(guī)自動(dòng)生成的3D DSA圖像不滿意者，需使用像素位移技術(shù)將輕中度移動(dòng)造成的移動(dòng)偽影消除，再行三維DSA重建，可改善腦血管三維DSA圖像質(zhì)量，提高微小動(dòng)脈瘤的發(fā)現(xiàn)率。

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