主要包括机架和检查床，要求它们的运动范围大、速度快、全方位。

 

1.机架和床机架有C、U、双C等形臂、L+C臂等；安装方式有座地或悬吊两种，可保证造影从多个方向切入；能做到全方位选择和观察投射角度，以减少死角，尽量不妨碍手术医生的操作。判断机架的性能主要看L臂的旋转和纵向运动，C臂的向左前斜、向右前斜旋转的角度和向头、向脚轴向运动的范围，运动的速度和稳定性，影像增强器的上下运动，要求设备能自动显示臂的位置、角度等数据。检查床的纵向、横向运动范围要大，并可以左右旋转。

 

现代血管造影机多用双、单C臂三轴（三个马达驱动旋转轴，保证C臂围绕病人作同中心运动、操作灵活、定位准确）或L+C臂三轴系统。双C臂产品减少了注药及X线曝光次数，增大了运动角度。检查床运动双向180°，使活动空间增大，便于病人的摆位及抢救。三轴系统则是旋转造影、计算机辅助血管最佳角度定位的基础。

 

现代血管造影机还配有自动安全保护装置，计算机能根据机架、床的位置自动预警和控制C臂、I.I运动速度，利用传感器感受周围物体的距离，自动实现减速或停止（例如离物体250px时减速，离物体25px时停止）。

 

2.体位记忆技术专为手术医生设计了投照体位记忆装置，能储存多达100个体位，各种体位可事先预设，也可在造影中随时存储，使造影程序化，加快造影速度。

 

3.自动跟踪回放技术当C形臂转到需要的角度进行透视观察时，系统能自动搜索并重放该角度已有的造影像，供医生诊断或介入治疗时参考；也可根据影像自动将C臂转到该位置重新进行透视造影。这种技术特别有利于心、脑血管的造影，尤其是冠状动脉介入治疗手术。

 

影像数据采集和存储系统

 

该系统的一般结构在图5-24已示出。由于DSA要求25帧/秒以上的实时减影，这样高的处理速度必须通过专用硬件来实现。有的厂家在通用微机上增加一块影像板来实现视频信号的A/D转换和实时减影等处理功能，该板由A/D转换器、输入查找表、高速运算器，帧存储器、输出查找表、D/A转换器等组成。

 

根据采集矩阵的大小决定采样时钟的速率，对512×512矩阵，采样频率需大于10MHz；对768×572矩阵和1024×1024矩阵，需要的采样频率分别为15MHz和20MHz。按照对数字影像灰度级的要求选择A/D转换器的量化等级，即位（bit）数，一般为8bit或10bit。帧存储器的容量一般要能保存16帧数字影像，当每像素为8bit（即1字节，byte）数据时，帧存容量是4MB或16MB。对心脏和冠状动脉等动态器官部位的造影，需以25帧/秒的速率实时连续采集5s或10s影像，要求采用更大容量的影像存储器（海量存储器），有的设备已采用64MB的高速海量帧存，可以保存512×512×8bit的影像250帧。如果实时帧存的容量小，对心脏和冠脉就只能采用电影方式造影。一次采像一般不超过10s，而在两次采像的间隔时间内可把帧存的影像转存到光盘或硬盘上，所以帧存容量超过64MB，就可以代替电影胶片。

 

大容量实时影像存储器一般采用动态存储器，由于最高实时存取速度要达到每秒50帧512×512×8bit的影像，所以必须通过视频总线传输，同时也要有计算机总线接口，以便进行读写控制和实现帧存与硬盘之间影像转存。

 

计算机系统

 

在DSA系统中，计算机主要用于系统控制和影像后处理。

 

1.系统控制控制流程，以计算机为主体控制整个设备。根据控制流程需要连接的信号如下：

 

1）启动开关信号：启动开关1闭合使X线机接受计算机控制，由计算机对X线机发出曝光准备信号；发出光阑控制信号，使光圈孔径缩小。启动开关2闭合使造影过程开始，计算机启动高压注射器，并对X线机发出曝光信号。

 

（2）联络信号：X线机准备完毕后，向计算机发出准备就绪信号，表示可以进行脉冲曝光。曝光开始后，向A/D转换电路发出采样开始信号；转换结束后，通知计算机读取数字信号，再次进行脉冲曝光，采集下一帧影像。

 

2.影像后处理这里主要说明对数变换处理、移动性伪影的校正处理、改善影像S/N的时间滤过处理和自动参数分析功能。

 

（1）对数变换处理：在不同时刻得到的造影血管减影像，会因背景的变化而产生对比度的差异，通过在减影前进行对数变换，能消除这种差异。例如，厚度不同的两点A和B处，有同样直径的血管，若未经对数变换而进行减影，则因背景的不同、时刻不同得到的血管减影像具有不同的对比度。如果进行对数变换后再进行减影处理，就会以同样的对比度显示，而与血管的背景无关。

 

（2）移动性伪影校正处理：掩模像与造影像配准良好，是保证DSA检查质量的前提。影像配准不良的原因是病人身体移动，肠内气体的运动和心脏的搏动。更换掩模法能校正体动、肠内气体引起的、像素移位法能校正体动、心脏减影能校正搏动性等伪影。下面介绍这三种方法。

 

1）更换掩模（再蒙片）法：是DSA中最重要的影像配准方法，其原理是在造影剂流过要检查的血管时，产生一个曝光脉冲序列，假定第一次曝光是被设定的掩模像曝光，其后则为造影像曝光。如果第一帧影像摄制后，发生病人移动，接着再摄制一系列影像，那么减影像会因移动伪影而变得模糊。在这种情况下，可选择第2帧像作掩模像减去后面的造影像，以保证减影对之间配准良好。由于没采用初始的掩模，所以称为更换掩模。

 

更换掩模时，操作者要仔细观察造影的系列影像，通过试凑法决定较理想的减影对，一般选择造影团块到达之前瞬时的影像与造影剂峰值的影像进行配对。

 

2）像素移位：是一种通过计算机程序消除移动伪影的技术。假如在两帧影像获取之间人体移动，两个影像的减影就会产生配准不良的伪影。为了改善减影对的配准，可将掩模的局部或全部像素向相反方向移动一定距离，使对应像素更好地配准。因为病人的移动是在三维空间进行的，而像素移动只在二维空间的影像上进行，因此像素移位改善伪影的能力有限。

 

3）心脏减影法：DSA在检查心脏时，由于掩模像和造影像的心动相位不吻合引起搏动性伪影，因此需用ECG门控采集方式。但这种方式的采集速度低，在一个心动周期内只能采像1帧或2帧，对于心脏检查不适合，必须补充心动周期内的影像帧数（采像速度为30帧/秒时，平均30～32帧）。采集一个心动周期的掩模像，同时采集心电图信号，以R波为起点逐帧比较各帧影像与心动相位的关系，找出与R波同相位的一帧作为第一帧掩模像，在以后的几个心动周期内采集造影像。检查结束后，为了校正搏动性伪影，可以抽出心动相位一致的掩模像和造影像实施连续减影，称为心脏减影法。

 

（3）时间滤过：减影所用的影像序列是在造影剂通过感兴趣的血管期间摄取的，每帧造影像随时间而变化。减影的目的就是把有时间依赖特点的血管影像从整个解剖结构的影像中提取出来，即滤过出来。所以减影过程可认为是滤过的过程，称为时间滤过。最简单的时间滤过就是掩模方式减影，它是利用两帧影像相减。此外，还有积分掩模、匹配滤过和递归滤过等方式，它们利用两帧以上影像作减影，目的在于降低噪声，提高S/N。

 

（4）减影像的处理：在DSA系统中，一些通用的影像处理方法基本都采用，如黑白反转、影像滤波、移位和旋转、边缘增强和检测、动态窗位和窗宽调整、直方图均衡、影像滤波等。下面对几种处理和测量分析方法作简单介绍。

 

1）内插和局部放大：从整幅存储影像中选取局部区域加以放大显示，放大倍数可选择，但超过4倍失去意义。由于放大后影像的像素分布变稀，可采用内插方法来补充像素。最简单的插补方法是取相邻采样点数据的平均值作为插补值，例如两相邻采样点数据为A和B，则插补值C=（A+B）/2。这样做可以看得清楚些，但并不增加信息量，也就不会提高分辨率。以上也称为回放放大，放大显示已采集的影像。

 

如果局部放大影像是借助变换采样区域尺寸来实现的，就是真正的局部放大。例如，影像增强器的输入野缩小后，采样频率不变，则单位面积内的像素增加，提高了空间分辨率，称为采集放大。

 

2）界标：界标技术主要为DSA的减影影像提供一个解剖学标志，对病变区或血管作出精确定位。由于减影像只显示含有造影剂的血管影像，解剖定位不明显，就用一帧亮度已增强的DSA减影与原始的蒙片重合，这样可同时显示血管和参考结构，即为界标影像，骨骼或软组织等结构作为标记。

 

（5）自动分析功能：在心室和血管造影后，计算机利用分析软件实时提取与定量诊断有关的功能性信息，添加在形态影像上。下面介绍几种分析功能。

 

1）左心室体积计算和分析功能：是利用从DSA影像得到的左心室扩张末期像和收缩末期像，计算左心室的体积；根据这个结果再算出射血分数、室壁运动、心排量、心脏重量及心肌血流储备等功能参数。

 

2）冠状动脉或血管分析软件：是计算机运用几何、密度法等处理方式，测量血管直径、最大狭窄系数、狭窄或斑块面积、病变范围及血流状况等。

 

3）功能性影像：是利用视频密度计对摄取的系列影像绘出时间视频密度曲线，再根据从曲线获得的参数形成的一种影像。这种影像反映功能性信息，与传统的反映形态学范畴信息的影像不同。从曲线可以提取造影剂在血管内流动的时间依赖性参数，局部血管的容量或深（厚）度参数，以及局部器官实质血流灌注参数，这些参数对心血管疾病的确诊和治疗不可缺少，可在早期发现病灶。