探秘DSA机器:血管造影的“火眼金睛”

牛跃博

<p class="ql-block">在医学影像的神秘领域,DSA机器(数字减影血管造影机)宛如一位拥有“火眼金睛”的神探,它能穿透人体的重重组织,将血管的细微结构清晰呈现,为医生提供精准的诊断依据,成为现代医疗不可或缺的重要工具。</p> DSA设备的历史发展 <p class="ql-block">1923年,美国医生Barney Brooks在X光透视下,用50%的碘化钠成功完成了世界上第一例股动脉造影。尽管图像质量不佳且存在肌肉骨骼影,但这标志着人类首次尝试使用碘对比剂来显示大血管。彼时,人们用“血管X光片”来形容这项技术。到了1950年代,脑血管造影技术也逐渐普及,神经外科医生Gazi Yasargil在1953—1964年间完成了约一万例脑血管X光成像。同时,各种介入术式和器材也快速发展。1976年,Wallace教授在《Cancer》杂志上系统阐述了介入放射学概念,从此介入放射学逐渐被学术界广泛认可。同年,非离子型等渗对比剂的出现,大大提高了血管介入的安全性。1980年11月,在北美放射年会上,美国威斯康星大学Mistretta组和亚利桑纳大学Nadelman组首次展示了数字减影血管造影(DSA)技术,它通过减影和增强等图像处理技术,消除了骨与软组织等不需要的影像,突出了血管部分,为诊断及介入治疗提供了真实的立体图像。很快,DSA技术迅速商业化,各大影像设备厂商纷纷布局该领域,彻底激活了大型血管造影系统这一独立赛道。</p> DSA设备类型有哪些? <p class="ql-block">如今,虽然所有介入设备都被称为DSA,但其临床应用日益多样化,从放射科介入、心导管室到神经内科介入等不一而足,这决定了DSA形态的变化。常见的DSA形态有悬吊式、落地式、双向式和机器人式。双向式显著增强了2D和3D成像效果,专为神经放射学和腹部成像而设计,但装机成本较高;悬吊DSA分为有轨悬吊、无轨悬吊、双旋转中心悬吊等,其优点在于地面整洁,运动范围大,同时具备更大的C臂弧深,但对场地要求较高;落地DSA的机械活动轴数可以根据需求选择,对场地要求较低,更适合旧机房改造;机器人手臂则以西门子pheno为代表,常用于复合手术室。</p> DSA机器的“超能力”从何而来? <p class="ql-block">DSA的核心在于减影技术。首先,在注射造影剂前拍摄一张普通的图像,称为“非造影图像”;然后,在注射造影剂后拍摄“造影图像”。计算机将两张图像相减,去除掉骨骼、组织等不相关的影像,只留下充满造影剂的血管,从而清晰显示血管系统。这一技术使得血管结构更加清晰,为医生提供了更加精准的诊断依据。</p> 组成DSA设备“火眼金睛”的核心部件有哪些? <p class="ql-block">DSA脱胎于DR,自然离不开高压发生器、球管、探测器及图像处理系统。球管是DSA的重要组成部分,提供稳定可靠准确的输出是其关键。对于DSA而言,栅控球管技术的应用可使X射线以脉冲方式输出,大大降低X射线剂量,并延长球管寿命。探测器一直是DSA的核心,代表着技术潮流与DSA的核心竞争力。从1970年代的碘化铯感光材料,到后来的X线增强器、摄像机、监视器组成的X线增强器电视系统,再到21世纪的平板探测器时代,探测器技术不断革新,使DSA的成像质量不断提高。</p> <p class="ql-block">除了X射线发生系统,DSA设备还需要图像采集及处理系统、C臂及导管床、控制装置等子系统,它们之间通过一套计算机通信系统组成局域网,共同构成了DSA设备的完整体系。</p> DSA设备未来的发展趋势是什么? <p class="ql-block">剂量、安全、效率与精准一直是DSA持续追求的目标。在剂量方面,硬件创新和软件层面的低剂量技术群不断更新。硬件方面包括脉冲发生器、新型探测器平板、透视视野管理等影像链硬科技的应用;软件方面则采用迭代、逐个像素降噪、图像优化平台、仿生学夜视技术等,近年来还出现了基于深度学习的图像优化技术,其目的都是在减少射线剂量的同时,提供更佳的图像质量。</p> <p class="ql-block">在机械素质与效率方面,各种机架运动能力的提升备受关注。更快的C臂速度有利于类CT成像;更快的走位、更新颖的人机交互、更加友好的患者环境体验与智能工作流程也是创新的重要方向。例如,新的工作流可以大幅减少股动脉关闭时间消耗,提高手术效率。</p> <p class="ql-block">如今,越来越多的DSA+赋能技术已经出现,以满足更加多样的现实需求。例如,在5G与AI的加持下,出现了车载形态的移动导管室,像车载CT一样可以灵活部署,解决医疗资源分配不均的情况。手术机器人不仅能极大解决医护人员的辐射问题,消除剂量焦虑,同时机械控制更加精准,减少疲劳和抽筋情况。介入手术机器人在国外已经部署了很多,完成了成千上万台手术,在国内也吸引了众多初创公司,甚至独立成一个细分产品线,未来前景广阔。</p> <p class="ql-block">人工智能在影像判读、辅助决策、以及大数据背景下的疗效预测等方面均成为医生的好帮手。辅助诊断类软件如QFR也展现出巨大潜力,与漂浮导管FFR和CT-FFR相比毫不逊色。此外,虚拟现实、语音交互指挥C臂运动等技术在未来可以使医生更加专注于手术本身或术前的演练。</p> <p class="ql-block">介入放射学发展迅速,在越来越多的疾病治疗上,介入的身影不断出现,并已成为可以比肩外科手术的临床支柱之一。相比于MR和CT等诊断影像设备,由于DSA是治疗型设备,直接关乎生命,介入放射学设备的发展还需要更多时间的累积和临床验证。未来的DSA设备到底能够绽放出怎样的光芒,让我们拭目以待!</p> <p class="ql-block">如有需要,欢迎联系我们</p><p class="ql-block">渝中放射介入中心:</p><p class="ql-block">63693801/63693724</p><p class="ql-block">江南放射介入中心:</p><p class="ql-block">62887001/62887958/62888071</p><p class="ql-block">重医附二院放射科公众号二维码:</p>