数字减影血管造影机(DSA)大C

用途：临床应用：

1.头颈部血管系统的检查：对颅脑占位性病变，动静脉畸形，脑血管闭塞，颈动脉狭窄、闭塞，动脉粥样硬化及溃疡等，可提供诊断依据。

2.胸部血管系统的检查：DSA对心脏及大血管的显示相当满意，用于对先心病、瓣膜病、心肌病、冠心病的诊断。

3.腹部血管系统的检查：用于胃、肠、肝、脾、盆腔等的血管造影。

4.四肢血管系统的检查：可以诊断四肢血管的狭窄、闭塞、出血、动脉瘤、动脉畸形等。

5.在介入放射学治疗中的应用：是最理想的介入放射技术，广泛应用于经皮腔内成形术、经导管药物灌注治疗、经导管栓塞治疗等介入放射治疗。

主要集中在三甲级别的医院。国家对该型产品的安装有严格的限制。

早在60年代初，就有X线机与影像增强器、摄像机和显示器相连接的系统。60年代末在影像增强器结构上开发了碘化铯输入荧光体。由于计算机技术和x光技术的发展，在80年代初，开始了在X线电视系统的基础上，利用计算机对图像信号进行数字化处理，使模拟视频信号经过采样模数转换(A／D)后直接进入计算机进行存储、处理和保存，此即为数字x线成像。这项技术促成了专门用于数字减影血管造影临床应用的设备一DSA系统产品的诞生。DSA的出现使得血管造影临床诊断能够快速、方便地进行，亦促进了血管造影和介入治疗技术的普及和发展。本世纪70年代中、后期DSA由美国的威斯康星大学的Mistretta组和亚利桑纳大学的Nadelman组首先研制成功，于1980年11月在芝加哥召开的北美放射学会上公布于世。1981年在布鲁塞尔国际放射学会上DSA被认为是继CT之后医学影像学又一重大突破。DSA和其他数字放射学技术的开发、应用，是1895年X线发现以来，与CT和磁共振成像(MRI)同为现代医学影像学的三大主要进展。我国于1984年引进DSA设备，1985年初应用于临床，其后迅即推广至全国大、中城市的许多医疗和教研机构。

近年来由于DSA硬、软件的改进，时间和空间分辨率以及图像质量明显提高，DSA已普遍应用于心脏和血管系统，以及全身各部位、脏器相关疾病的诊断检查，尤其对大血管和各系统血管及其病变的诊断检查已基本上取代了普通血管造影。加之，介入放射学的进展，进一步推动了DSA的临床应用及普及范围。近年来，MRA和CTA进展迅速，进一步提高了MR血管造影的诊断水平和应用范围。最近DSA设备在成像中已采用旋转采像方式，结合工作站可行三维成像、血管内镜成像等，对病灶也可作定量分析，影像增强器亦将逐步由直接数字x光成像板(DR)代替同时又采取诸多措施降低了X线剂量，更有利于DSA在影像学诊治领域的普遍应用。

DSA不仅为诊断服务，而且为疾病治疗提供了先进的手段。DSA常应用于介入治疗，采用绘制路径图的方法，能指导术者快速正确地操作；ECG触发脉冲的影像采集方式对运动部位清晰成像有独到之处；峰值保持采集方式可提高减影像的信噪比；对于运动部位的DSA成像，采用动态DSA技术（即在采集影像的过程中，X线管、检查床和探测器作规则运动）可大大减轻伪影，常见的是电影减影、旋转血管造影、造影剂跟踪造影、步进式血管造影、自动最佳角度定位等。

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。

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1.1 DSA工作环境的控制

DSA作为大型的电子精密仪器，对工作环境的要求非常高。良好的工作环境是保证DSA设备正常运转的基础，特别是对操作间和扫描间内温度和湿度的控制，对DSA设备的使用寿命有直接影响。室内温度的波动会形成电噪音，导致空间内出现电干扰，而且温度的过度变化会导致机台出现局部形变。根据800mA DSA的使用要求，该设备理想的工作环境温度应为18-22度。因此，DSA工作间需要安装空调来控制温度。但普通的空调只能对温度进行控制，无法对湿度进行有效调节。通常认为，室内的相对湿度应达到35度-65度。湿度过低会产生静电，影响DSA设备工作。而相对湿度过高会使电路板上凝结露点，腐蚀性增强，设备更容易出现故障。因此，在选择空调时应注意是否具有控湿功能，或单独配备除湿机对湿度进行调节。此外，空调设备应具有足够的制冷量以保证DSA设备在工作中及时得到降温，避免温度过高而导致设备受损。

除了对于工作环境内温度和湿度的控制外，还要对室内地面进行特殊处理。作为电子设备，DSA在工作时非常忌讳静电干扰，所以工作间的地面一定要进行抗静电处理，可以使用抗静电的活动地板，也可以铺设水磨石或水泥地面。特别注意的是不要在工作间内铺设地毯等易产生附属物的材料，这样既容易产生静电，也容易积聚灰尘。灰尘的大量积聚会直接影响部件的散热，滋生微生物，对磁头产生磨损，所以DSA设备工作间内应每日进行清理和消毒。

1.2 C型臂的定期检查

DSA设备又称“大C臂”，可见C型臂在DSA设备中的重要程度。C型臂的一端安装影像增强器，另一端固定球管，而影像增强器和球管的另一端由多个电容式传感器构成。在设备使用前需要对C型臂的位置进行检查，并且对机臂的运行角度进行调试，如果存在偏差则要对电位器进行线性调整。在C型臂运行的过程中要特别注意是否存在异常噪音，如果存在噪音则要对C型臂中的传动带、多楔带、螺杆、涡轮减速器和链条链轮进行逐一检查。各零部件上附着杂质或异物应及时用干燥、整洁和较柔软的纱布进行清理，为减少各部件之的摩擦损耗，应及时进行润滑。

为了避免外力带来的损坏，C型臂自带保护装置。如果有物体靠近C型臂时，C型臂的电容式传感器就会得到感应，电容变化导致内部电路的振荡频率随之变化。物体距离影像增强器和球管越近，那么电路的震荡频率变化就越大。在对DSA设备进行调试时应对保护距离进行设定，如果物体与影像增强器、球管的距离小于设定值时，设备就会报警。在正常工作的条件下，传感器接收到的数值可能会有所偏差，如果出现“Reduced speed bodyguard blocks high speed movement"，那么说明数值偏移比较大，但能够正常运作。而当数值有非常大的偏移时，设备会自动开启保护系统，此时机架和机床无法进行移动，这就需要对传感器进行重新调试。

设备管理人员每3个月对C型臂的运转状况进行全面检查。检查时应先拆下外置、臂托外罩和成像系统架外罩，然后对成像系统和C型臂进行运动时的系统状况检测。特别要注意传动带和减速器是否出现松动情况，还要对影像增强器的软件限位和自动保护功能进行检查。为了减少影像增强器在进行移动时的阻力，需要对移动轨道进行不定期的润滑，如果阻力过大会导致电流的增强，从而电机无法进行承载，设备自动进入到保护状态。

DSA设备在动作过程中会出现异味，主要是焦糊气味，并且诊视床无法通过按钮进行控制。通过处理这种情况应先对诊视床下的磁铁线圈进行检查，明确是否存在24V电源。然后对控制柜进行检查，主要检查线圈供电板的保险和整流桥是否有烧坏迹象、是否需要更换等。如果整流桥在接通电源后逐渐发热并有灼烧感，则应检查线圈是否出现短路、线圈是否需要更换，以防止整流桥和保险被再次烧毁，从而保证诊视床正常有序运行。

2、图像无法采集

DSA设备在进行图像采集的过程中经常会出现噪声，而无法形成正常影像。如果透视影像正常，则可排除显示器和X线系统故障。此时可考虑减影系统出现故障。在减影系统的SDF主控面板下选择UTILITY环境下MAINTENANCE程序，然后在该环境下对MTV-ACQ进行硬盘检测，如果检测没有发现问题，则要关闭电源后对ACQ的电路板进行检查，问题解决后可进行除尘清理后重新插回。

如果在进行图像采集时，透视影像无法从监视器内传出，而X线各指示灯显示正常，监视器内有光栅存在，影像增强器的观察窗有光亮，则可排除监视器和影像增强器故障，否则要对监视器和影像增强器进行检查。若以上故障均排除，则需对摄像机进行全面检查，首先应明确供电设备是否正常，电源开关是否存在掉闸现象等。

3、C型臂与影像增强器无法运动

C型臂与影像增强器在设备开机后无法进行正常运作，并且在控制台上出现错误提示。此时可先对 系统进行重启，如无法解决则关闭系统和电源，然后将球管上的安全蒙片打开，检查限位开关是否正常。如果正常则要打开C型臂外罩与臂托外罩进行开机观察，查看各电路插头是否松动，如果C型臂无异常，则需对电源进行检查，对电路板中的保险进行检测，观察是否出现熔断现象。