三维DSA的临床应用进展

[摘要] 三维DSA（3D-DSA）是随着计算机图像重建技术的不断进步、在旋转DSA基础上发展起来的新技术。因其高质量的3D图像、多角度的重建、“一站式”（在DSA机同一工作床上能提供摄影、透视、DSA 及类CT 成像）的优点，在临床诊断和血管性及非血管性介入治疗的应用越来越广。本文介绍3D-DSA的临床应用进展。

[关键词] 血管造影术； 数字减影；三维

[中图分类号] R816 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2013）17-0017-03

数字减影血管造影（DSA）是临床多学科广泛应用的影像技术，对多种疾病的确诊和介入性治疗起着无法替代的作用。临床诊疗微创化、精细化、高效化的趋势对DSA技术不断提出更高的要求，而DSA技术的发展也推动着临床诊疗水平的提升。三维DSA（3D-DSA）是随着计算机图像重建技术的不断进步、在旋转DSA基础上发展起来的新技术。因其高质量的3D图像、多角度的重建、“一站式”（在DSA机同一工作床上能提供摄影、透视、DSA 及类CT 成像）的优点，在临床诊断和血管性及非血管性介入治疗的应用越来越广[1-3]。

1 3D-DSA的定义和原理

近10余年来，各大DSA厂家纷纷研制开发拥有3D-DSA及类CT重建功能的平板探测器DSA 系统，如：Dyna CT、InnovaCT、Xper CT 等。因该技术类似于螺旋CT的3D重建，文献也称之为C 臂CT、锥束容积CT、C 臂平板探测器CT、血管造影CT等[4-6]。其原理都是计算机3D重建成像在DSA 旋转技术基础上的应用。它利用平板探测器的采集C 臂的旋转得到的信息，通过计算机重组，既能获得三维血管影像，也能获得软组织、骨骼CT 影像。3D-DSA和螺旋CT 的成像方式类似，不同之处在于，普通CT 的二维平行束或扇形束扫描，3D-DSA技术是用三维锥形束X 线扫描；普通CT是点状或线状探测器采集，3D-DSA技术是采用面阵探测器[7]。以西门子Artis Zeego DSA 机为例，DSA旋转扫描可覆盖的空间范围为22.5 cm×22.5 cm×18.5 cm，平板探测器大小为30 cm×40 cm。扫描时间可为20 s、10 s或5 s；C 臂系统以30 或60 帧/s 的速度采集图像，单次最大可旋转305°，旋转扫描获得的容积数据经工作站重建得到0.4 mm 各向同性的三维容积图像，除了可以获得横断面、矢状面、冠状面等多平面重建（MPR）影像外，还可进行容积再现（VR）、遮蔽表面显示（SSD）、最大密度投影（MIP）、虚拟内窥镜、模拟机架位、钙化斑成像、透明血管成像等功能等后处理技术[8]。

2 3D-DSA的临床应用

2.1 在脑血管介入治疗中的应用

由于脑血管介入治疗的精细化要求，3D-DSA在该领域应用最早、最广泛[9-12]。2D-DSA因血管返折或重叠等因素不易对脑动脉瘤及周围结构作出准确判断，易导致脑血管痉挛、术中破裂出血、意外栓塞、血栓形成等并发症。3D-DSA通过MPR技术，有效避免了邻近血管掩盖或重叠，对动脉瘤体、瘤颈、载瘤动脉及与周围血管的关系清晰显露，可准确测量动脉瘤的颈、体大小，动脉瘤诊断的阳性率和准确率明显提高。李伟等[13]研究了40例疑似颅内动脉瘤患者，行双侧颈内、外动脉和双侧椎动脉正、侧位2D-DSA，进一步对感兴趣血管行3D-DSA，通过容积再现（VR）进行颅内血管重建。结果3D-DSA对脑动脉瘤的灵敏度（100%）和特异度（100%）均高于2D-DSA（78.9%，85.2%）。在颈动脉狭窄的介入治疗过程中，3D-DSA与2D-DSA正侧位及斜位相比能够更为清晰地显示狭窄血管病变的真实情况，有助于制定手术方案及对病变部位栓子脱落危险性的评估。3D-DSA通过任意角度旋转三维重建图像， 使得颈内动脉起始段的狭窄病变清晰显示，而2D-DSA图像不易做到这一点。利用3D-DSA对颈动脉狭窄最佳图像的计算和测量，可以指导介入医生选择过滤保护伞、扩张球囊、支架等材料的种类、型号。颈动脉狭窄血管内成形术操作完成后，应用3D-DSA可以来评价介入治疗效果[14]。颅内出血是神经介入治疗中的一种严重并发症，2D-DSA不易发现血管内介入治疗术中的出血。利用3D-DSA的断层重建，仅需数分钟就可得到断层的扫描影像，迅速做出诊断。尽管3D-DSA的密度分辨率不如CT，但足以显示颅内出血。Heran等[15]报道3D-DSA在脑动脉瘤介入治疗中可发现蛛网膜下腔出血、脑实质内急性出血、硬膜下血肿， 并能准确地确定出血范围。3D-DSA的“一站式”优点既保证了手术的安全又为并发症治疗争取了时间，得到临床医师的青睐。

2.2 在外周血管介入治疗中的应用

3D-DSA可以获得主动脉在各个位置各层面的MPR成像[16]。可以同时从三个轴位及各种角度观察显示撕裂口、内膜剥离情况及剥离内膜的走行，夹层是否累及分支血管，旋转夹层至最佳观察位置。在介入治疗时可以直接调用旋转DSA 采集图像进行参考、对比；同时工作站可以将机架自动调整到该投影角度，将当前实时显示的最佳观察角度回传至血管造影机，有助于提高介入治疗成功率。特别是在投照未与X 线方向呈切线位时3D-DSA只需要一次采集就能在 305°的范围内使内膜破裂口、内膜片和假腔暴露在切线位上，从而减少对比剂不良反应的发生率，缩短检查时间[17，18]。在动脉闭塞性疾病的腔内成形术中，手术失败的最常见原因是导管导丝进入假腔，解决这一难题的方法虽然目前有内膜下成形术，但仍有20% 的患者因导管导丝不能回到真腔而治疗失败[19]。因此，在下肢动脉疾病的介入治疗中，判断导管导丝在血管管腔中的位置对手术的成功起着决定性的作用。3D-DSA及血管仿真内窥镜技术可以清楚地观察到血管的连续性情况，还能从腔内观察血管的形态，判断管腔内是否有狭窄、管腔的形态是否正常及吻合口是否严密，可以帮助明确外科手术后缺血及出血等并发症出现的原因。3D-DSA能显示在血管内支架植入术中血管内支架张开后支架网眼张开情况、贴壁及有无内瘘发生，更利于即刻采取有效措施进行检查补救，减少并发症[20]。

2.3 在肿瘤栓塞治疗中的应用

3D-DSA 可从任意角度观察血管及肿瘤的三维立体空间关系和相应的管腔内情况；同时可精确测量病变的直径、长度、截面积和体积等，为临床治疗提供更有益的资料。在头颈部肿瘤介入治疗上，3D-DSA不仅能清晰地显示肿瘤的供血动脉还便于估算每支供血动脉应注入的栓塞剂的剂量。Kakeda 等[21]对30 例头颈部肿瘤的病人（共43 条供血动脉）行3D-DSA检查， 术后CT复查，肿瘤栓塞完全者25例（80.3%），比较完全者5例（19.7%）。再次TACE 的时限2～12个月，平均3.5个月。3个月至1年的随访，完全缓解18例，部分缓解6例，稳定3例，进展2例，死亡1例。其显示的范围和清晰度优于2D-DSA。Meyer 等[22]利用3D-DSA对5 例腹部肿瘤（肾癌、肝癌、脂肪肉瘤等）病人行化疗栓塞术，TACE 术后即刻行3D-DSA，认为在3D-DSA下，能够实现真正意义上的超选择栓塞；可以精确栓塞肿瘤病灶，最大限度地保护正常肝组织；延长了再次介入治疗的时间间隔，减少了治疗次数；提高了患者的生存质量，降低了治疗费用。经皮穿刺子宫动脉栓塞术目前已广泛用于妇科良、恶性肿瘤以及大出血等疾病的介入治疗，但由于子宫动脉开口隐匿、多变，常规DSA 难以显示其全貌。吕维富等[23]对42 例（84 侧）成年女性子宫动脉进行前瞻性206°旋转DSA 检查，结果所有84 侧子宫动脉开口均能在3D-DSA上清晰显示，选用对侧斜位25°～35°投照更有助于子宫动脉的显示和超选择性插管。

2.4 在非血管内介入治疗中的应用

李臻等[24]报道以31 例患者（涵盖了肝细胞癌射频消融术 、盆腔脓肿、肝脓肿穿刺引流术、肝癌经皮穿刺乙醇消融术、肾囊肿、肝囊肿穿刺乙醇硬化术、胰腺假性囊肿穿刺置管引流术、病理活检术）为研究对象，在3D-DSA引导下行经皮穿刺活检术或经皮穿刺介入治疗，观察分析并发症及活检阳性率。行经皮穿刺介入治疗， 所有患者术程顺利，术中无技术相关并发症发生。 活检病例中 1 例肺活检为假阴性，17 例获阳性结果，总阳性率为 94.4%。3D-DSA 引导下靶向穿刺技术实现了 CT 和 X 线透视优势互补，实时透视显示路径图指导穿刺、治疗；不仅优化了介入工作流程、节省手术时间，而且穿刺成功率较高，技术安全，值得推广应用。在经皮椎体成形术中，Tam AL[25]利用 3D-DSA对10例椎体肿瘤患者行三维重建制定椎体成形术方案，骨水泥的分布在术中和术后可从横断面、矢状面、冠状面三维观察，可以诊断椎体后缘的硬膜外、椎旁、椎体前缘、椎间孔渗漏，图象质量明显优于X线正侧位，有利于术者判断注射骨水泥的限度，降低渗漏率的发生。

3 总结与展望

3D-DSA以其高质量的3D图像、多角度的重建、“一站式”的优点在临床上尤其是介入诊疗领域得到越来越广泛的应用。3D-DSA不仅适用于常见的脑血管、周围血管、肿瘤介入治疗领域，而且已经逐渐应用非血管性介入如穿刺活检、消融、椎体成形等治疗之中。3D-DSA丰富的重建方法，使脑动脉瘤诊断的阳性率和准确率明显提高，空间结构和毗邻关系显露更加清晰。颈动脉和外周动脉狭窄的显示更加直观，治疗更加精细和安全。3D-DSA可精确测量肿瘤性病变的直径、长度、截面积和体积，防止病变血管的遗漏，实现真正意义上的超选择栓塞。3D-DSA 引导下靶向穿刺技术实现了 CT 和 X 线透视优势互补，实时透视显示路径图指导穿刺、治疗，不仅优化了介入工作流程、节省手术时间，而且穿刺成功率较高、技术安全。虽然目前3D-DSA密度分别率已达5 Hu，但仍低于MSCT 的密度分辨率3 Hu，图像质量也与MSCT 有相当的差距；旋转采集虽已缩短至5 s，但与64 层螺旋CT 采集同样范围的0.06 s相去甚远。当然，3D-DSA的目的不是取代MSCT， 而是在介入治疗时满足临床需要、适当对比度的三维CT 影像。随着平板探测器技术、三维重建算法的发展及临床认知度的提高，3D-DSA临床应用的范围及价值将越来越广，使广大介入放射工作者及患者受益。

[参考文献]

[1] Liu JR，Zhang M，Wei ML. Value of imaging lenticulostriate arteries before middle cerebral artery stenting for the prevention of perforator stroke[J]. Neuroradiology，2013，55（1）：57-64.

[2] Bonnefous O，Pereira VM，Ouared R，et al. Quantification of arterial flow using digital subtraction angiography[J]. Med Phys，2012，39（10）：6264-6275.

[3] Ding J，Sun G，Lu Y，et al. Evaluation of anterior ethmoidal artery by 320-slice CT angiography with comparison to three-dimensional spin digital subtraction angiography： initial experiences[J]. Korean J Radiol，2012，13（6）：667-673.

[4] Akpek S，Brunner T，Benndorf G，et al. Three- dimensional imaging and cone beamvolume CT in C-armangiography with flat panel detector[J]. Diagn Interv Radiol，2005，11（1）：10-13.

[5] Heran NS，Song JK，Namba K，et al. The utility of Dyna CT in neuroendovascular procedures[J]. AJNR，2006，27（2）：330-332.

[6] Rodet T，Noo F，Defrise M. The cone-beam algorithm of Feldkamp，Davis，and Kress preserves oblique line integrals[J]. Med Phys，2004， 31（7）：1972-1975.

[7] Struffert T，Doelken M，Adamek E，et al. Flat-detector computed tomography with intravenous contrast materialapplication in experimental aneurysms：comparison with multislice CT and conventional angiography[J]. Acta Radiol，2010，51（3）：431-437.

[8] 王琳. 大型数字化平板DSA 设备技术新进展[J]. 社区医学杂志，2012，10（10）：53-54.

[9] Jou LD，Mohamed A，Lee DH，et al. 3D rotational digital subtraction angiography may under estimate intracranial aneurysms： findings from two basil araneurysms[J]. AJNR，2007，28（9）：1690-1692.

[10] Benndorf G，Kluzcnik RP，Strother CM. Images in cardiovascular medicine. Angiographic computed tomography for imaging of under deployed intracranial stent[J]. Circulation，2006，114（12）：499-500.

[11] KalenderWA，Kyriakou Y. Flat-detector computed tomography（FDCT） [J]. Eur Radiol，2007，17（11）：2767-2779.

[12] Cloft HJ，Kallmes DF. Cerebral aneurysm perforations complicating therapy with Guglielmi detachable coils：a meta-analysis[J]. AJNR，2002，23（10）：1706-1709.

[13] 李伟，龙晚生，罗学毛，等. 三维DSA在颅内动脉瘤中的应用[J]. 生物医学工程学进展，2011，32（2）：88-92.

[14] 徐力扬，李京雨，张强，等. 旋转DSA 及三维重建技术在脑血管造影中的应用[J]. 中国医学影像技术，2003，19（10）：1377-1379.

[15] Heran NS，Song JK，Namba K，et al. The utility of Dyna CT in neuroendovascular procedures[J]. AJNR，2006，27（2）：330-332.

[16] 宋锦文，李彦豪，陈勇，等. DSA下腔内隔绝术治疗Stanford B型主动脉夹层的临床应用[J]. 南方医科大学学报，2008，28（2）：293-295.

[17] 黄文诺，王立富，王书祥，等. 三维DSA 在主动脉夹层腔内隔绝术中的应用[J]. 介入放射学杂志，2011，20（6）：487-489.

[18] 胡立斌，刘瑞宏，张思迅，等. 旋转DSA 三维重建成像对观察血管空间解剖关系的价值[J]. 中国介入影像与治疗学，2009，6（6）：79-83.

[19] 田红燕，刘亚，屈天荣，等. 三维DSA在复杂外周动脉疾病诊疗中的应用[J]. 第四军医大学学报，2008，30（3）：260-263.

[20] Binkert CA，Alencar H，Singh J，et al. Translumbar type II endoleakrepair using angiographic CT[J]. J Vasc IntervRadiol，2006，17（8）：1349-1353.

[21] Kakeda S，Korogi Y，Miyaguni Y，et al. A cone-beam volume CT using a 3D angiography system with a flat panel detector of direct conversion type： usefulness for super selective intra-arterial chemotherapyfor head and neck tumors[J]. AJNR，2007，28（9）：1783-1788.

[22] Meyer BC，Frericks BB，Albrecht T，et al. Contrast-enhanced abdominal angiographic CT for intra- abdominal tumor embolization： a new tool for vessel and soft tissue visualization[J]. Cardiovasc Intervent Radiol，2007，30（4）：743-749.

[23] 吕维富，张爱武，周春泽，等. 子宫动脉的三维DSA 表现及其最佳显示探讨[J]. 介入放射学杂志，2011，20（11）：853-856.

[24] 李 臻，韩新巍，焦德超，等. C 臂 CT 引导下靶向穿刺术在非血管介入诊疗中的应用[J]. 介入放射学杂志，2011，20（7）：544-547.

[25] Tam AL，Mohamed A，Pfister M，et al. C-arm cone beam computed tomography needle path overlay for fluoroscopic guidedvertebroplasty[J].Spine，2010，35（6）：1095-1099.

（收稿日期：2013-04-07）