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1、20 世纪 70 年代兴起的介入放射学（interventional radiology）是在影像监视下对某些疾病进行治疗的新技术，使 些用内科药物治疗或外科手术治疗难以进行或难以奏效的疾病得到有效的医治 纵观 30 年来介入放射学的应用与发展，可以看出介入放射学在 临床工作中的地位明显提高，已成 医院中作用特殊、任务重 、不可或缺的重要临床科室，已成为同内科和外科并列的三大治疗体系之一1。介入医学的发展与影像设备和临床医学密切相关，而影像设备是介入医生的“眼睛” 。介入医生所使用的最重要的影像设备是 字减影血管造影（digital subtraction angiogrphy,DSA）系统。
2、本文就目 国内外 DSA 设备的新技术发展及其应用的新进展，结合大量文献进行综述，重点介绍介入医生密切关注的平板探测器（flat panel detectors,FPD）在 DSA 设备的应用原理及技术特点，及其在临床医学应用中的技术优势。1 平板探测器（FPD）在 DSA 设备的应用原理随着心脑血管疾病和肿瘤发病率的不断提高，介入治疗医生的工作负担逐步加重，而医生在进行介入治疗时必须长时间的接触放射线；治疗技术的发展，如血管支架向小型化的发展，使其在 X 线下越来越不容易被发现。但随着数字 X 线成像技术的日臻完善以及计算机技术的发展，FPD 应用到最新 DSA 设备中，有效解决了上述问题。
3、由 FPD 取代传统的影像增强器（I.ITV ）影像链，省去了中间环节（I.I、光学系统、摄像头、模/数 转换器）的 次转换，整 过程均在 FPD 内进行，直接获取数字化图像，避免了传统影像链多个环节传输所造成的失真、噪声及分辨率下降，减少了复杂的外围控制部分，使控制 为直接简单，显示出传统 DSA 无法比拟的技术优势2。新一代的 FPD 与影像增强器相比，扩展了数字化采集的能力，在呈现优质临床图像的同时，达到降低 X 线剂量的效果，提高了对医生和患者的保护。DSA 设备中的 FPD 技术有直接方式与间接方式 2 类型：直接方式的检测元件采用光电导材料非晶体硒（a Se）层（非荧光层）加薄膜晶
4、体管（thinfilm transistor,TFT）阵列构成，它可以将 X 射线直接转换成电信号、产生数字信号。优点在于检测晶体的厚度较薄，转换速度会较快；缺点在于量子检测效率（DQE）略逊于间接型 FPD，并且在应用时外加数千伏的电压，对薄膜晶体开关形成极大的威胁，引起较大的噪声。间接方式则采用碘化铯（CsI 荧光体层）与具有光电二极管作用的非晶体硅层加 TFT 阵列构成。它先将 X 线转换成可见光，再转换成电信号，从而产生数字信号。优点在于稳定性较好、转化率高；缺点是 CsI 的制作工艺比非结晶硒均匀层的制作工艺复杂，且需要光敏二极管3。前者的平板探测器空间分辨率优于后者，并且在有临床意
5、义的空间分辨范围下具有更好的量子检出效能特性4。在低曝光剂量条件下，成像质量非晶硅 FPD 系统优于非晶硒系统；在获得相同的影像质量的前提下，使用前者进行 X 射线摄影可以降低被检者受照剂量5。两种类型 FPD 的时间分辨率均可以满足血管造影的需要，达到 7.530 帧/s 的采集。2 平板探测器的 尺寸及生产厂家目前市场上能够提供平板探测器全数字化血管造影系统的厂家有：美国的通用电器（GE）公司，德国西门子（Siemens）公司，荷兰的飞利浦（Philips）公司和日本岛津（Shimadzu）公司。前三者采用了间接型 FPD，在中国的装机量约 100 余台。Shimadzu 公司采用自主开发
6、的非晶体硒 FPD，具有更高的空间分辨率（像素尺寸 150 um,3.3 LP/mm），其开发的 RSMDSA 可以在患者运动状态下实现清晰的减影采集，克服了重症患者无法配合检查的难题。最早的平板血管造影系统是 GE 公司 2000 年 3 月推出的 Innova 2000，边长为 20.5 cm20.5 cm，对角线为 29 cm，与传统 12 英寸的影像增强器的 DSA 直径相同，由于探测器较小，GE 将该机定位为以心脏介入为主的兼容机。 2002 年推出了边长为 41 cm41 cm 的 Innova 4100，解决了外周血管的介入治疗问题； 2004 年推出了边长 31 cm31 cm
7、 的 Innova 3100,认为 款机器为“黄金” 兼容机。GE 公司 Innova 系列平板探测器均为正方形，像素大小均为 200 Vm，空间分辨率为 2.75 LP/mm。德国西门子的 Axiom Artis dFC 和荷兰飞利浦 Allura Xper FD 10 平板血管造影系统在 2001 年北美放射年会 RSNA01 首次推出， FPD 采用 17.6 cm17.6 cm 的小尺寸，对角线为 25 cm，像素 184 vm，空间分辨率为 2.75 LP/mm，作为心脏介入专用机。 RSNA03 西门子和飞利浦同时分别推出悬吊式的大平板血管造影机 Axiom Artis dTA 和
8、 Allura Xper FD 20；RSNA04 西门子又展出了落地式的 Axiom Artis dFA；三者作为兼容性的血管造影系统，平板为 30 cm40 cm，像素 154 Vm，空间分辨率 3.25 LP/mm。两公司宣称，30 cm40 cm 长方形的 FPD 最符合人体解剖结构，平板径向放置可快速进行全下肢血管造影，横向放置可以覆盖全身任意解剖部位，而且大平板可进行90的旋转，西门子称其为“通用血管造影系统”。2003 年西门子公司首次向全球推出 Axiom Artis dBC，17.6 cm17.6 cm 的双平板血管造影系统。2005 年荷兰飞利浦公司在美国心脏病学年会（AC
9、C）宣布将推出 Allura Xper FD 10/10 双平板血管造影系统。RSNA06 岛津公司展出了直接转换式 FPD 的血管造影机Bransist Safire，该系统采用全新图像处理核心，在图像处理以及管理流程上比 HeartSpeed Safire 取得进一步飞跃，可以实现最快速的三维血管检查（ 60/s 的 3DDSA），并且可以同时获得软组织断面图像，使介入医生不必再为了解软组织的情况而频繁地在导管室和 CT 室之间传递患者。3 FPD 数字血管造影系统的优缺点与传统DSA 系统相比，FPD 数字化血管造影系统的主要优点：（1）照射剂量减少，与传统DSA 影像链相比，按照透视时
10、使用的脉冲率不同和肢体的厚度不同，射线剂量大幅降低6。当使用 15 帧/s30 帧/s 的图像采集率进行透视时，照射剂量会降低 15%75%；有的公司介绍比传统 DSA 系统可降低剂量 60%；王志康等 7的研究表明，在相同的阈值检测指数值下，FPD DSA 的透视剂量不到传统 DSA 的 50%；（2）影像的空间分辨率和密度分辨率较高，使用传统的分辨率测试卡，可见数字平板分辨率明显优于传统影像链，而且影像的层次丰富，细节清晰；（3）受照剂量因受照体厚度不同而减少；（4）量子检测效率（DQE）和调制传递函数 （MTF ）较高；（5 ）成像的动态范围大（10 倍于传统 DSA），更方便进行图像后
11、处理，并可作快速采集（25 帧/s）；（6）降低了图像的失真率，响应时间、分辨率和大范围的对比度的一致性性能良好，尤其对低密度的导管、导丝和支架等显示清晰。FPD 数字化血管造影系统也存在着图像显示欠柔和，图像背景不透亮等不足：（1）像素坏点造成的影响：在 FPD 生产过程中，因制作工艺复杂，难免会有个别像素无法正常工作，当损坏的像素在某一局部达到一定数量时，会对使用者造成不良影响，表现为显示屏上的某一区域为恒定的高亮度或低亮度点，从而影响诊疗；（2）像素增益差别造成的影响：FPD 在制作过程中虽然每个像素的工艺、处理方法都采取严格一致的标准，仍难保证像素成像性能的一致性，造成像素和像素之间成
12、像的差异，如亮度、对比度的差异，最终对诊断造成不利影响。为了避免此种情况的出现，可在外电路中增加增益校准电路，用以平衡此差异。各个厂家采用的生产工艺不同，在感光度、灵敏度和分辨率上都有所差异，放射线剂量也有高有低，噪声水平也不相同，各有所长，也有不断改进和完善的空间2。4 平板血管造影系统在介入诊疗中的特殊应用技术4.1 下肢血管步进跟踪 DSA 造影技术的应用 步进采集技术始于 20 世纪 90 年代中期，是保证床体的运动速度与造影剂流动的速度相一致，注射一次造影剂，即可以获得一幅连续的无缝连接实时的 DSA 图像。目前的平板血管造影机避免了传统 DSA 中造影剂流动速度和步进采集时间不匹配
13、的弊端，使得步进技术日趋成熟。GE 公司的 Innova 3100、西门子公司的 Axiom Artis dTA 和飞利浦公司的 Allura Xper FD 20 都具有这种即节省造影剂又减少 X 线曝光次数的采集技术。4.2 旋转 DSA 采集技术的应用 20 世纪 90 年代后期研制的旋转采集 DSA 技术是指：旋转一次机架，注射一次造影剂，可得到一幅旋转的图像，保证医生从多个角度观察血管的形态。此项技术已应用于心脑血管、颈部血管、肺动脉、腹腔动脉、肾动脉、髂动脉、下肢血管、胆道等多部位的检查。早期具有旋转采集技术的传统 DSA，机架旋转速度约 4045/s，旋转角度约在 0240。基于
14、数字平板技术的 DSA，如西门子的 dTA 和岛津的 Safire VF，其旋转速度可达到 60/s，旋转角度 310，可以保证在采集过程中，特别是神经介入过程中，能做到快速采集，这不仅有助于更快地制订治疗方案，而且可以有效减少对患者和医生的辐射剂量，减少造影剂的需求8。4.3 三维重建 DSA 技术的应用 所谓三维重建技术是利用血管造影机做旋转 DSA 造影，将多角度的旋转 DSA 的二维原始图像所有信息分解为每一个体素，通过专业工作站的重建获得的三维图像。三维 DSA 在颅内动脉瘤诊疗方面优于二维 DSA 和旋转 DSA9。平板探测器技术的出现推动了三维技术的发展，旋转速度从最初的 15/
15、s，发展到现在 60/s，快速的旋转使得在造影过程中造影剂的用量减少，使患者更安全，图像质量更高。西门子公司率先在平板探测器的血管机上应用该项技术，其后岛津公司在 Bransist Safire上亦采用了三维重建技术。目前该项技术已日趋成熟，主要的重建方式多为表面遮盖法重建技术（SSD）、最大密度投影（MIP ）、容积重建技术（ VR）或多层面重建术（MPR）等技术，比较成熟的软件有仿真内镜技术，三维血管狭窄度测量软件等技术。展望未来,随着微电子学与电子计算机的发展以及分子医学的发展,医学影像技术进入了全新的数字医学影像时代。DSA 设备将不断改进，应用领域也日益扩大，特别是在介入医学领域，展示着广阔的前景。【参考文献】
