模體定量評價三維dsa距離測量

1、運用模體定量評價三維DSA距離測量的準(zhǔn)確性,中日友好醫(yī)院 劉瑞宏,三維DSA在分析動脈瘤頸部結(jié)構(gòu)和在復(fù)雜的病例中尋找載瘤血管的分支中明顯優(yōu)于常規(guī)DSA。,當(dāng)用彈簧圈來栓塞動脈瘤時，為了選擇合適大小的彈簧圈，正確測量動脈瘤的大小是非常重要的。,三維DSA可清晰演示血管三維立體結(jié)構(gòu)，已被廣泛應(yīng)用于臨床實踐。成像矩陣和重建方法等成像參數(shù)和后處理方法可能會影響空間距離測量的準(zhǔn)確性。,當(dāng)用支架植入術(shù)和球囊擴張術(shù)來治療顱內(nèi)動脈狹窄-閉塞癥時，

2、根據(jù)病變血管直徑選擇合適的裝置對于術(shù)后的結(jié)果更顯尤為重要。,目的：,運用模體來定量評估DSA三維成像系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確性。,材材料與方法：,PHILIPS Allura Xper FD20血管造影機，30cm×40cm可90度旋轉(zhuǎn)非晶硅平板探測器，數(shù)字化輸出圖像矩陣2k×2.5k，14 bit圖像，影像顯示器矩陣1280×1024，10bit灰階，0.5mmCu濾過板。,材料與方法：,檢測模體：

3、經(jīng)美國聯(lián)邦食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）認(rèn)證，用于檢測系統(tǒng)機架穩(wěn)定性、中心對稱性及測量精度。 型號：Toolkit-3DRA。,材料與方法：,插板兩塊，呈長方形；靠近平板探測器側(cè)的插板均勻排列著348個直徑1mm的金屬點；靠近X線管側(cè)的插板距中心9cm處成圓形均勻排列著48個直徑2mm的金屬點。,材料與方法：,三維空間距離測量模體兩個，由丙烯酸樹脂構(gòu)成立方體，內(nèi)嵌在不同平面相互垂直的三根直徑3mm，長30mm的金屬圓柱體，及三個直徑4

4、mm的金屬球，模擬載瘤動脈和囊狀動脈瘤。,材料與方法：,動脈狹窄模體由一根不同直徑（4，3，2mm）金屬圓柱體構(gòu)成，分別有25%和50%程度的狹窄，用于模擬狹窄-閉塞癥 。,材料與方法：,按檢測要求將模體放置在檢查床上，采用Neuro 3D Prop Scan旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)采集模式，旋轉(zhuǎn)角速度為55°/ｓ，旋轉(zhuǎn)范圍240°（+120°~–120°），探測時間4.1ｓ，共采集120幀圖像。旋轉(zhuǎn)采集所獲得

5、的影像數(shù)據(jù)實時自動傳送到PHILIPS-3DRA三維工作站（圖像后處理采用INTEGRIS 3D-RA工作站）, 使用容積再現(xiàn)(Volume Rendering, VR)的形式獲得三維重建影像。,材料與方法：,使用PHILIPS血管造影機內(nèi)置檢測軟件及裝置對系統(tǒng)機架穩(wěn)定性、中心對稱性進行檢測。三維空間距離測量模體的長軸和造影系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸呈三種不同的角度（0°平行，45°斜行，90°垂直），動脈狹窄模體呈兩

6、種成像角度（0°平行和45°斜行）。掃描野分別為42，31，22cm。三維工作站重建成像矩陣為1283和2563，重建范圍50%。,材料與方法：,利用平均密度法從三個不同的方向測量圓柱體長度和球體的直徑，取平均值。測量動脈狹窄模體每個節(jié)段圓柱體的直徑，在每一個節(jié)段上選三個點，最后取平均值。狹窄的部位狹窄率的算法為：,結(jié)果：,經(jīng)計算機自動處理本系統(tǒng)機架穩(wěn)定性、中心對稱性均顯示較好，圖像融合48點（不小于40點）

7、，位置定位348點（不小于300點），可以滿足測量精度的需要 。,,,結(jié)果：,在不同掃描野、不同模體方向及不同重建矩陣條件下，測得的圓柱體的長度，球體直徑，狹窄直徑及狹窄率。,結(jié)果： 表1：不同成像參數(shù)圓柱體長度實測值（mm）,,結(jié)果： 表2：不同成像參數(shù)球體直徑實測值（mm）,,結(jié)果：表3：不同成像參數(shù)狹窄直徑實測值（mm）和實測狹窄率（%）,,討論：,對DSA三維成像系統(tǒng)定期進行穩(wěn)定性檢測與校準(zhǔn)是檢測

8、準(zhǔn)確性的保證。系統(tǒng)機架穩(wěn)定性、中心對稱性以模體圖像的融合、定位點的位置及形態(tài)為依據(jù)。要重建出血管真實的空間三維結(jié)構(gòu)，所得到的造影圖像必須是該投影面血管真實拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的反應(yīng)，然而由于造影圖像中失真和畸變的存在，在重建之前對圖像進行畸變校正是必不可少的。由于C-型臂本身機架的不穩(wěn)定而使實際的X線軌道與理想中的不符，因此，反投影通過一個補償?shù)腦線軌道得到。,討論：,不同模體方向均能清晰顯示金屬圓柱體、球體影像及模擬狹窄的程度模體方向的改

9、變反映在實際工作中，相當(dāng)于血管及瘤體方位的改變。,討論：,從表1中可以看出不同的掃描野、不同的模體方向及不同的重建矩陣，對圓柱體長度的測量，最大測量誤差為0.12mm，最小測量誤差0.01 mm。三者因素的變化對圓柱體長度的測量值與圓柱體實際長度非常接近，但都未超過實際長度的30 mm，誤差值均為負(fù)值，因誤差值在0.12~0.01 mm之間可視影響不大為，測量的準(zhǔn)確性是可靠的。,討論：,通過表2測量數(shù)據(jù)分析可以看出，直徑為4 mm的球

10、體圖像均為橢圓形，球體直徑測量值均略大于球體的實際直徑值。最大測量誤差0.36mm，最小誤差0.04 mm，誤差值均為正值。從模體方向三組數(shù)據(jù)對比分析，未發(fā)現(xiàn)規(guī)律性改變，說明對測量值影響不大。,討論：,通過掃描野三組數(shù)據(jù)分析得出，隨著掃描野的縮小，測得球體的直徑值更接近實際直徑值。重建矩陣加大，球體直徑的實測值亦越接近實際直徑值，誤差最小。隨著掃描野的變小，測量誤差逐漸變小。使用相同掃描野，重建矩陣大，測量精度高。,討論：,通過

11、表3測量數(shù)據(jù)分析，模體方向?qū)ΚM窄直徑的準(zhǔn)確性影響不大，掃描野和重建矩陣的改變?nèi)允怯绊憸y量值的重要因素。測量誤差率小于3%，且具有同向測量偏差一致性。,討論：,使用相同的重建矩陣，隨著掃描野的變小，測量誤差逐漸變小，使用相同掃描野重建矩陣大測量精度高。在重建矩陣為2563，掃描野為22cm條件下獲得的成像數(shù)據(jù)中，理論上像素大小為0.61mm，更適合清楚的顯示和測量三維結(jié)構(gòu)。,討論：,在直徑測量中，動脈瘤模體的球面成橢圓形，可能有以下幾種

12、原因：1. 在圖像獲取過程中球面和圓柱面的疊加，可能會導(dǎo)致影像信息的缺失。2. 在旋轉(zhuǎn)過程中，設(shè)備的振動可能會影響圖像數(shù)據(jù)，盡管在這個系統(tǒng)中設(shè)備的振動已經(jīng)被盡量限制，但多少還會有些影響。3. 掃描參數(shù)和后處理技術(shù)如成像矩陣和重建方法也會對其產(chǎn)生影響。因此不同的掃描參數(shù)和后處理技術(shù)所產(chǎn)生的影響值得進一步研究。,討論：,選擇合適的成像參數(shù)和高分辨力的重建方法，動脈瘤模體球面的測量、動脈狹窄模體狹窄百分率的計算、影像的失真、測量的誤差都

13、是非常有限的。然而，當(dāng)一個動脈瘤比較小進行栓塞時，0.36mm的測量的誤差也會影響彈簧圈大小的選擇，它可能會引起栓塞不徹底。因此更進一步說，三維血管造影技術(shù)的發(fā)展需要足夠的臨床實踐。,討論：,研究的局限性1. 試驗中沒有使用有脈搏搏動的模體來評價三維血管造影的物理特性。雖然結(jié)果是從一個無搏動的不流動的模體得出的，但試驗的結(jié)果跟流動現(xiàn)象沒關(guān)系，而是跟模體的幾何構(gòu)型有關(guān)系。2. 試驗中三維的演示僅用了容積再現(xiàn)的技術(shù)。因為容積再現(xiàn)技術(shù)可

14、能是三維血管造影中評價顱內(nèi)動脈瘤的最佳技術(shù)，由于造影增強血管的邊緣受周圍軟組織部分容積效應(yīng)的影響，中心部分亮度高于邊緣部分，使用平均密度法減少三維圖像中似乎存在的某些陰影的感覺。,討論：,3. 動脈瘤和動脈狹窄模體的長軸與旋轉(zhuǎn)軸僅成兩種角度（0°和45°），如果成90°，可能會由于圓柱體自身的疊加而導(dǎo)致圖像空間信息的缺失，因此沒有考慮90°時的情況。4. 血管不同于一般規(guī)則的幾何體，其空間分布復(fù)

15、雜，不同視角中得到的血管結(jié)構(gòu)往往存在較大差異，同時造影圖像中血管分枝存在著交叉和遮擋問題，對應(yīng)點的識別和匹配難度較大。5. 本文數(shù)據(jù)只是在一種三維血管成像系統(tǒng)下得到的，也許可以使用其他的系統(tǒng)進行研究來探討空間分辨力和空間距離測量的準(zhǔn)確性。,結(jié)論：,在掃描野為22cm、重建矩陣2563條件下，三維空間距離測量誤差最大為0.12mm，球體測量誤差大約為0.36mm，狹窄百分率的測量小于3%。當(dāng)選擇了合適的成像參數(shù)和后處理技術(shù)，利用重建后