DSA體模遙控裝置研究

康曉斌， 楊 波， 鄢 鈴

（1.青海紅十字醫(yī)院，青海 西寧 810000；2.中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院，四川 成都 610021）

0 引 言

數(shù)字減影血管造影（DSA）系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)DSA系統(tǒng)）可除去骨骼和血管周?chē)浗M織影像,突出所要診斷的血管影像，是介入手術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛用于心腦血管造影、腫瘤治療及外周血管疾病治療諸多領(lǐng)域。DSA系統(tǒng)是基于X射線與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合，并經(jīng)計(jì)算機(jī)圖像處理來(lái)顯示血管圖像，具有其他影像檢查所不能替代的作用。其影像探測(cè)器大都采用影像增強(qiáng)器或平板探測(cè)器，影像采集速率一般在3.5～30幀/s，還具有圖像后處理和三維重建功能。由于DSA系統(tǒng)的臨床應(yīng)用技術(shù)復(fù)雜，可變因素較多，如所用造影劑濃度、劑量、采集速率、注射壓力和延遲時(shí)間都因人而異。例如，要減少受照劑量，應(yīng)根據(jù)實(shí)際手術(shù)情況合理使用采集速率。另外，合理應(yīng)用DSA系統(tǒng)后處理功能及邊緣增強(qiáng)技術(shù)，選擇合適的窗寬窗位也是用好DSA系統(tǒng)的關(guān)鍵。以上這些，都是以DSA系統(tǒng)工作正常為前提。為了保證系統(tǒng)工作正常，使用DSA性能檢測(cè)體模（以下簡(jiǎn)稱(chēng)DSA體模），對(duì)其進(jìn)行周期檢定檢測(cè)，是非常重要的工作之一。同時(shí)無(wú)減影功能的心臟血管造影系統(tǒng)和數(shù)字化胃腸機(jī)除了結(jié)構(gòu)和個(gè)別功能不同外,其余技術(shù)指標(biāo)與DSA系統(tǒng)相近，也可采用DSA體模進(jìn)行質(zhì)量控制。

在DSA系統(tǒng)的檢定中，系統(tǒng)的減影性能是很重要的指標(biāo)。在用DSA體模做減影性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，由空白（只是有機(jī)玻璃）影像（蒙片）與模擬血管影像相減，就是模擬只減軟組織的血管減影圖像；如果由骨骼模塊與血管模塊相減，則模擬只剩單一的血管減影圖像。要得到這些減影圖像，檢測(cè)時(shí)要求模塊在一定的均勻速度下通過(guò)X射線束。在使用一些DSA測(cè)模體時(shí)，模塊通過(guò)X射線束是在X線曝光和一般防護(hù)條件下用手推動(dòng)的。人工推動(dòng)，難以控制模擬動(dòng)脈模塊（以下簡(jiǎn)稱(chēng)血管模塊）的運(yùn)動(dòng)速度，影響減影效果，且人工近臺(tái)操作，要受到輻射損傷。為了提高減影圖像的質(zhì)量和避免檢定人員受到輻射損傷，設(shè)計(jì)了模擬血管模塊運(yùn)動(dòng)的無(wú)線遙控裝置（以下簡(jiǎn)稱(chēng)遙控裝置），該裝置是由同步電機(jī)、控制器等組成，如圖1所示。減影時(shí)只需要在控制室內(nèi)操作遙控器，模擬動(dòng)脈血管模塊便以均勻速度完成減影。該遙控裝置主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：（1）由同步電機(jī)帶動(dòng)模塊均勻運(yùn)動(dòng)，減少了由手動(dòng)操作帶來(lái)的減影運(yùn)動(dòng)偽影和減影不均勻性；（2）避免了檢測(cè)人員所接受的X線劑量。

目前的狀況是一些醫(yī)學(xué)計(jì)量部門(mén)及其他檢測(cè)部門(mén)的DSA系統(tǒng)的性能檢測(cè)體模，要求檢定人員在X機(jī)房?jī)?nèi)且人工操作，因而不可避免地給檢定人員造成一定的輻射損傷，而且人工推動(dòng)模擬動(dòng)脈血管模塊，速度不準(zhǔn)確、不均勻，進(jìn)而影響對(duì)減影性能指標(biāo)的檢定評(píng)判。因此，盡管檢測(cè)部門(mén)購(gòu)進(jìn)了擬動(dòng)脈血管模塊體摸，還是沒(méi)有很好地對(duì)DSA系統(tǒng)開(kāi)展正常的檢測(cè)。

為有效檢測(cè)DSA系統(tǒng)動(dòng)態(tài)減影的質(zhì)量和性能，研制設(shè)計(jì)這套“擬動(dòng)脈血管模塊運(yùn)動(dòng)遙控裝置”，可以通過(guò)無(wú)線遙控，以一定的速度和行程，在DSA系統(tǒng)曝光采集圖像時(shí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)減影。并對(duì)所采集的減影圖像進(jìn)行檢測(cè)，以判斷檢測(cè)結(jié)果是否滿(mǎn)足檢定規(guī)程要求。

1 遙控裝置的研制設(shè)計(jì)

1.1 裝置組成

由有機(jī)玻璃架、架子掛板、同步電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、4根血管模塊傳動(dòng)輥和遙控板組成（見(jiàn)圖1）。這些組件都不在X射線的主射束上，而且遠(yuǎn)離照射野之外，不會(huì)對(duì)減影影像造成影響。

圖1 遙控裝置的構(gòu)成

1.2 主傳動(dòng)輥

傳動(dòng)輥中有一根與同步電機(jī)直接連接，稱(chēng)為主傳動(dòng)輥。電機(jī)帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)壓在輥上的血管模塊運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)時(shí)，主傳動(dòng)輥與血管模塊之間要有足夠的摩擦力，才能帶動(dòng)血管模塊運(yùn)動(dòng)，并保持運(yùn)動(dòng)速度均勻。其他3根輥起支撐作用。

1.3 架子掛板

是將遙控裝置掛在體摸上，以便與之配合，由傳動(dòng)輥帶動(dòng)血管模塊在插座模塊的插槽中運(yùn)動(dòng)。架子掛板通過(guò)螺釘與有機(jī)玻璃架子連接。該掛板可有2～3種不同的尺寸，以適應(yīng)不同尺寸DSA體模。

1.4 同步減速電機(jī)

直接由AC220V驅(qū)動(dòng)。選擇該電機(jī)一是減速適宜，二是轉(zhuǎn)速精確，再是耐用可靠，采購(gòu)容易。

1.5 血管模塊運(yùn)動(dòng)速度設(shè)計(jì)

電機(jī)軸的減速轉(zhuǎn)速n r/s，主傳動(dòng)周長(zhǎng)為l mm，轉(zhuǎn)速乘以傳動(dòng)輥周長(zhǎng)就是血管模塊在插槽中的運(yùn)動(dòng)速度V mm/s。即V=n×l。該裝置的血管模塊運(yùn)動(dòng)速度為30mm/s。

1.6 遙控板

可控制減速電機(jī)正傳、反轉(zhuǎn)和停止。為無(wú)線遙控，可隔著厚實(shí)的防護(hù)墻控制電機(jī)。因此，不會(huì)對(duì)檢定人員造成輻射損傷。

2 遙控裝置的使用

2.1 DSA系統(tǒng)的設(shè)置

在DSA系統(tǒng)X射線輻射源的性能檢定中，首先應(yīng)正確設(shè)置被檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用參數(shù)。通常選擇70 kV，mAs自動(dòng)曝光或完全自動(dòng)曝光方式（即70kV和mAs完全由DSA系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置，不需人工調(diào)整），實(shí)時(shí)減影采集或后處理減影。后者的采集模式為：曝光采集的圖像為實(shí)時(shí)的含背景（如骨骼）的血管圖像，曝光采集結(jié)束后，通過(guò)圖像系統(tǒng)在已采集的圖像序列中選擇蒙片，再選擇減影。由此得到的是與蒙片相減后的單純血管圖像（背景如骨骼已減去）。曝光速率：對(duì)通用型DSA系統(tǒng)，一般選擇3～6幀/s（視X線管熱容量大小確定）；對(duì)于無(wú)減影功能的心血管專(zhuān)用機(jī)，以12.5幀/s或25幀/s電影曝光采集。

2.2 DSA體摸的放置

將體摸放置在影像中心，選擇的探測(cè)器輸入視野（FOV），通過(guò)調(diào)整導(dǎo)管床或影像增強(qiáng)器距離（體摸表面與影像增強(qiáng)器或平板探測(cè)器輸入面垂直距離為30 cm）及縮光器光野大小，使血管摸塊的影像位于監(jiān)視器中心且影像尺寸適宜。以上過(guò)程一般是在導(dǎo)管床旁實(shí)時(shí)透視下完成的。因此，應(yīng)盡量以目測(cè)定位或短時(shí)間X射線輻射操作為宜。

圖2 遙控裝置的安裝使用

2.3 遙控裝置的安裝

以Model-76-710型DSA體模為例，通過(guò)兩個(gè)架子掛板掛于體模之上，無(wú)須用螺釘鏈接和固定。再將血管模塊有血管的一端人工插入插件插座的插槽門(mén)口，同時(shí)操作遙控器，使血管模塊的空白端位于插槽之中，處于待測(cè)狀態(tài)。在實(shí)際影像減影采集時(shí)，需要注意的是：（1）血管摸塊有空白的一端先通過(guò)X線束，DSA系統(tǒng)先完成蒙片（mask）采集，否則，不能實(shí)時(shí)采集檢定所需要的DSA減影圖像。對(duì)于心血管專(zhuān)用機(jī)，無(wú)需減影只要采集實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)血管圖像即可。（2）由于采集的序列較多，因此，檢定人員應(yīng)選擇合適的血管運(yùn)動(dòng)速度，如過(guò)慢，則出現(xiàn)采集圖像（或曝光次數(shù)）太多，易造成X線管陽(yáng)極熱量迅速增加，不利于球管安全使用。相反，如過(guò)快，雖減少了曝光次數(shù)，但會(huì)出現(xiàn)采集圖像拖尾現(xiàn)象，影響對(duì)檢查結(jié)果的評(píng)判。該裝置常設(shè)血管模塊運(yùn)動(dòng)速度為30mm/s。通過(guò)更換傳動(dòng)輥，可選擇其他的運(yùn)動(dòng)速度。此外，DSA系統(tǒng)的曝光速率也應(yīng)結(jié)合圖像探測(cè)器的種類(lèi)，采集方式以及合理的血管運(yùn)動(dòng)速度。（3）在DSA系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置中，影像探測(cè)器的輸入面尺寸（FOV）對(duì)鑒定結(jié)果的影響是較為顯著的，如空間分辨率，在230mm時(shí)可能為10 Lp/cm，而在110mm時(shí)，可能為25 Lp/cm，因此，在檢定中必須指明FOV的值。通常，DSA默認(rèn)的FOV為其最大值（對(duì)一般DSA系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通常有3～4個(gè)可變 FOV）。

3 遙控裝置設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

（1）遙控裝置的制造，不改動(dòng)原裝體摸；運(yùn)用時(shí)，對(duì)原裝體摸沒(méi)有損傷；

（2）遙控裝置的安裝和取放，簡(jiǎn)單方便；

（3）操作容易；

（4）血管體摸在插槽中運(yùn)動(dòng)速度準(zhǔn)確均勻；

（5）更換其他尺寸的架子掛板，可適用于別的尺寸的DSA體模；

（6）如果更換其他直徑的主傳動(dòng)輥，可改變血管模塊在插槽中的運(yùn)動(dòng)速度；

（7）隔著防護(hù)墻無(wú)線遙控，操作人員可完全避免輻射損傷。

4 結(jié)束語(yǔ)

該遙控裝置在實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用中證明，由于血管模塊在插槽中運(yùn)動(dòng)速度準(zhǔn)確均勻，較大提高了DSA系統(tǒng)的減影圖像質(zhì)量，更利于對(duì)DSA系統(tǒng)的減影性能進(jìn)行評(píng)判。又由于采用無(wú)線遙控，檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中檢定人員不需要進(jìn)入機(jī)房，避免了輻射損傷，又便于對(duì)DSA系統(tǒng)的檢定工作的正常開(kāi)展。因此，該模擬血管模塊運(yùn)動(dòng)無(wú)線遙控裝置具有很好的應(yīng)用前景。

[1]JJG 1067—2011醫(yī)用診斷數(shù)字減影血管造影（DSA）系統(tǒng)X射線輻射源[S].北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2011.

[2]扈尚澤，胡一斌，姚紹衛(wèi).數(shù)字減影血管造影（DSA）系統(tǒng)性能測(cè)試探討[J].計(jì)量技術(shù)，2008（4）：39-41.

[3]趙政文，姚紹衛(wèi)，朱立祥.DSA性能檢測(cè)體摸自動(dòng)推射裝置[J].中國(guó)計(jì)量，2010（4）：71-72.

[4]AAPM Report NO.15數(shù)字減影血管造影裝置性能評(píng)價(jià)和質(zhì)量保證[S].

[5]IEC 61223-3-3—1996數(shù)字減影血管造影（DSA）X射線設(shè)備成像性能驗(yàn)收試驗(yàn)[S].