模體定量評(píng)價(jià)三維dsa距離測(cè)量

1、運(yùn)用模體定量評(píng)價(jià)三維DSA距離測(cè)量的準(zhǔn)確性,中日友好醫(yī)院 劉瑞宏,三維DSA在分析動(dòng)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(lái)栓塞動(dòng)脈瘤時(shí)，為了選擇合適大小的彈簧圈，正確測(cè)量動(dòng)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(shí)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(huì)影響空間距離測(cè)量的準(zhǔn)確性。,當(dāng)用支架植入術(shù)和球囊擴(kuò)張術(shù)來(lái)治療顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄-閉塞癥時(shí)，

2、根據(jù)病變血管直徑選擇合適的裝置對(duì)于術(shù)后的結(jié)果更顯尤為重要。,目的：,運(yùn)用模體來(lái)定量評(píng)估DSA三維成像系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確性。,材材料與方法：,PHILIPS Allura Xper FD20血管造影機(jī)，30cm×40cm可90度旋轉(zhuǎn)非晶硅平板探測(cè)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(guò)板。,材料與方法：,檢測(cè)模體：

3、經(jīng)美國(guó)聯(lián)邦食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）認(rèn)證，用于檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)架穩(wěn)定性、中心對(duì)稱(chēng)性及測(cè)量精度。 型號(hào)：Toolkit-3DRA。,材料與方法：,插板兩塊，呈長(zhǎng)方形；靠近平板探測(cè)器側(cè)的插板均勻排列著348個(gè)直徑1mm的金屬點(diǎn)；靠近X線(xiàn)管側(cè)的插板距中心9cm處成圓形均勻排列著48個(gè)直徑2mm的金屬點(diǎn)。,材料與方法：,三維空間距離測(cè)量模體兩個(gè)，由丙烯酸樹(shù)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(zhǎng)30mm的金屬圓柱體，及三個(gè)直徑4

4、mm的金屬球，模擬載瘤動(dòng)脈和囊狀動(dòng)脈瘤。,材料與方法：,動(dòng)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(cè)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(cè)時(shí)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(shí)時(shí)自動(dòng)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(jī)內(nèi)置檢測(cè)軟件及裝置對(duì)系統(tǒng)機(jī)架穩(wěn)定性、中心對(duì)稱(chēng)性進(jìn)行檢測(cè)。三維空間距離測(cè)量模體的長(zhǎng)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(dòng)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(gè)不同的方向測(cè)量圓柱體長(zhǎng)度和球體的直徑，取平均值。測(cè)量動(dòng)脈狹窄模體每個(gè)節(jié)段圓柱體的直徑，在每一個(gè)節(jié)段上選三個(gè)點(diǎn)，最后取平均值。狹窄的部位狹窄率的算法為：,結(jié)果：,經(jīng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理本系統(tǒng)機(jī)架穩(wěn)定性、中心對(duì)稱(chēng)性均顯示較好，圖像融合48點(diǎn)（不小于40點(diǎn)）

7、，位置定位348點(diǎn)（不小于300點(diǎn)），可以滿(mǎn)足測(cè)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(cè)得的圓柱體的長(zhǎng)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(zhǎng)度實(shí)測(cè)值（mm）,,結(jié)果： 表2：不同成像參數(shù)球體直徑實(shí)測(cè)值（mm）,,結(jié)果：表3：不同成像參數(shù)狹窄直徑實(shí)測(cè)值（mm）和實(shí)測(cè)狹窄率（%）,,討論：,對(duì)DSA三維成像系統(tǒng)定期進(jìn)行穩(wěn)定性檢測(cè)與校準(zhǔn)是檢測(cè)

8、準(zhǔn)確性的保證。系統(tǒng)機(jī)架穩(wěn)定性、中心對(duì)稱(chēng)性以模體圖像的融合、定位點(diǎn)的位置及形態(tài)為依據(jù)。要重建出血管真實(shí)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(shí)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(duì)圖像進(jìn)行畸變校正是必不可少的。由于C-型臂本身機(jī)架的不穩(wěn)定而使實(shí)際的X線(xiàn)軌道與理想中的不符，因此，反投影通過(guò)一個(gè)補(bǔ)償?shù)腦線(xiàn)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(shí)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(duì)圓柱體長(zhǎng)度的測(cè)量，最大測(cè)量誤差為0.12mm，最小測(cè)量誤差0.01 mm。三者因素的變化對(duì)圓柱體長(zhǎng)度的測(cè)量值與圓柱體實(shí)際長(zhǎng)度非常接近，但都未超過(guò)實(shí)際長(zhǎng)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(cè)量的準(zhǔn)確性是可靠的。,討論：,通過(guò)表2測(cè)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(cè)量值均略大于球體的實(shí)際直徑值。最大測(cè)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(duì)比分析，未發(fā)現(xiàn)規(guī)律性改變，說(shuō)明對(duì)測(cè)量值影響不大。,討論：,通過(guò)掃描野三組數(shù)據(jù)分析得出，隨著掃描野的縮小，測(cè)得球體的直徑值更接近實(shí)際直徑值。重建矩陣加大，球體直徑的實(shí)測(cè)值亦越接近實(shí)際直徑值，誤差最小。隨著掃描野的變小，測(cè)量誤差逐漸變小。使用相同掃描野，重建矩陣大，測(cè)量精度高。,討論：,通過(guò)

11、表3測(cè)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(cè)量值的重要因素。測(cè)量誤差率小于3%，且具有同向測(cè)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(cè)量誤差逐漸變小，使用相同掃描野重建矩陣大測(cè)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(cè)量三維結(jié)構(gòu)。,討論：,在直徑測(cè)量中，動(dòng)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(guò)程中球面和圓柱面的疊加，可能會(huì)導(dǎo)致影像信息的缺失。2. 在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，設(shè)備的振動(dòng)可能會(huì)影響圖像數(shù)據(jù)，盡管在這個(gè)系統(tǒng)中設(shè)備的振動(dòng)已經(jīng)被盡量限制，但多少還會(huì)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(huì)對(duì)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(jìn)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(dòng)脈瘤模體球面的測(cè)量、動(dòng)脈狹窄模體狹窄百分率的計(jì)算、影像的失真、測(cè)量的誤差都

13、是非常有限的。然而，當(dāng)一個(gè)動(dòng)脈瘤比較小進(jìn)行栓塞時(shí)，0.36mm的測(cè)量的誤差也會(huì)影響彈簧圈大小的選擇，它可能會(huì)引起栓塞不徹底。因此更進(jìn)一步說(shuō)，三維血管造影技術(shù)的發(fā)展需要足夠的臨床實(shí)踐。,討論：,研究的局限性1. 試驗(yàn)中沒(méi)有使用有脈搏搏動(dòng)的模體來(lái)評(píng)價(jià)三維血管造影的物理特性。雖然結(jié)果是從一個(gè)無(wú)搏動(dòng)的不流動(dòng)的模體得出的，但試驗(yàn)的結(jié)果跟流動(dòng)現(xiàn)象沒(méi)關(guān)系，而是跟模體的幾何構(gòu)型有關(guān)系。2. 試驗(yàn)中三維的演示僅用了容積再現(xiàn)的技術(shù)。因?yàn)槿莘e再現(xiàn)技術(shù)可

14、能是三維血管造影中評(píng)價(jià)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的最佳技術(shù)，由于造影增強(qiáng)血管的邊緣受周?chē)浗M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(jué)。,討論：,3. 動(dòng)脈瘤和動(dòng)脈狹窄模體的長(zhǎng)軸與旋轉(zhuǎn)軸僅成兩種角度（0°和45°），如果成90°，可能會(huì)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(méi)有考慮90°時(shí)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(shí)造影圖像中血管分枝存在著交叉和遮擋問(wèn)題，對(duì)應(yīng)點(diǎn)的識(shí)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(jìn)行研究來(lái)探討空間分辨力和空間距離測(cè)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(cè)量誤差最大為0.12mm，球體測(cè)量誤差大約為0.36mm，狹窄百分率的測(cè)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