数字减影血管造影技术优化

数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）是数字X射线成像（Digital Radiography，DR）的一个组成部分，是一种在具有数字化成像和减影功能的心血管造影机上进行的心血管造影检查。在常规的血管造影中，因血管与骨骼及软组织影像重叠，使得血管显影不清。在血管疾病的诊断中，希望只突出血管的结构信息，而去除周围组织的影像。过去采用光学减影技术可消除骨骼和软组织影，使血管显影清晰。数字减影血管造影则是利用计算机处理数字化的影像信息，以消除骨骼和软组织影像的减影技术。Nudelman于1977年获得了第一张DSA图像，目前这种技术在血管造影中的应用已很普遍^［4］。由于DSA是综合影像增强—电视系统数据收集和计算机处理产生图像，因此可显著降低造影剂浓度和剂量，收到优良的诊断效果，从而减少以至避免高浓度、大剂量造影剂注射时的副作用，尤其对肾功能降低的病例较为适用。

数字减影血管造影的方法有几种，目前常用的是时间减影法。在注射造影剂之前，先摄取一幅目标图像（亦称为基像或掩膜像）M（x，y）。然后经导管快速注入衰减系数较大的有机碘水造影剂，在血管内造影剂浓度处于高峰和造影剂被廓清这段时间内，使检查部位连续成像。在这一系列的图像中，取一帧血管内含造影剂最多的图像，其强度公式如下：

式中，μ₂为造影剂的衰减系数；T₂（x，y）为注入造影剂处的血管厚度。对两幅图像取对数并相减，就可得到相减后的图像，公式如下：

式中，D（x，y）称为对数差图像；k为常数。这幅图像中没有骨骼和软组织影像，而只有血管影像，达到了减影的目的。这两帧图像称为减影对，因属在不同时间所得，故称为时间减影法。时间减影法的各帧图像是在造影过程中所得，易因心脏运动而造成减影对不能精确重合，即配准不良，致使血管影像模糊。(www.xing528.com)

DSA图像中无血管以外的组织结构影像的干扰，可对图像进行多种后处理以改善影像质量，配合使用各种软件功能，可进行心脏大血管壁的形态、功能及腔内结构和血流动力学研究。数字减影血管造影系统已在血管疾病的诊断中发挥了很大的作用。在对大脑皮层、肾脏等部位进行血管造影时，这些部位只存在微弱的运动，将造影图与掩膜图进行适当地匹配减影就能得到清晰的减影图像，因而DSA技术在这些部位的疾病诊断中得到广泛运用。

冠状动脉的结构非常复杂，同时受心脏运动的影响，导致冠脉造影图像的对比度较差。心血管减影成像技术可以提供对比度较高的冠脉造影图像，因而具有很好的应用前景，目前国内外已经有很多相关的研究报告^［5-8］。在对冠状动脉进行数字造影时，由于心脏的剧烈运动，并且是非刚性运动，造影图与掩膜图的匹配非常困难。文献［9］提出了一种基于图像配准的数字减影图像增强算法。在注入造影剂前，首先摄取一系列连续掩膜图像，然后选择差值图像直方图的能量作为相似测度，将造影图像与掩膜序列图像进行全局配准，找到其中匹配的掩膜图，这两幅图像就是心脏几乎位于同一相位摄取的图像，相对运动也就较小，最后再用块匹配方法对该造影图像和匹配的掩膜图像进行局部配准。