数字减影血管造影系统

一朵奇葩阳

数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)是20世纪80年代兴起的一种医疗图像学新技术，是计算机与常规X线血管造影相结合的一种新的检查方法，在此项技术确立的前提下，医学影像学逐渐向数字化方向发展。本节介绍DSA的基本原理、系统结构、成像方法和处理技术等内容。
一、DSA的基本组成和原理
在第三节中已介绍了I.I-TV成像系统，DSA可以看成是这种系统加数字减影技术在血管造影领域的应用。
减影技术的基本内容是把人体同一部位的两帧影像相减，从而得出它们的差值部分；不含造影剂的影像称为掩模像或蒙片，注入造影剂后得到的影像称为造影像或充盈像。广义地说，掩模像是要去减造影像的影像，而造影像则是被减去的影像，相减后得到的影像是减影像。减影像中骨骼和软组织等背景影像被消除，只留下含有造影剂的血管影像。数字减影处理流程如图5-23所示。
 

 

图5-23  DSA处理流程图

 
在实施减影处理前，常需对X线图像作对数变换处理。对数变换可利用对数放大器或置于A/D转换器后的数字查找表来实现，使数字图像的灰度与人体组织对X线的衰减系数成比例。由于血管像的对比度较低，必须对减影像进行对比度增强处理，但影像信号和噪声同时增大，所以要求原始影像有高的信噪比，才能使减影像清晰。

图5-24  数字图像硬件框图

 
图5-24是DSA系统中数字图像部分的硬件结构框图。图中查找表是一种实时的数字变换功能模块，输入查找表可用于作输入影像的对数变换等，输出查找表作实时的影像增强变换、显示变换等。帧存储器用于存放掩模像、系列造影像和减影像，它和计算机之间的数据交换决定影像后处理的速度。ALU是实时算术逻辑运算器，它是实时减影的关键部件，运算速度快，减少与计算机的互访，使处理速度与视频信号刷新速度同步。
二、DSA的工作方式
在DSA系统中，根据不同的使用目的，数字减影有各种不同的方法，如时间、能量减影等，区别主要在于相减的两影像即掩模和造影剂充盈像的获取方法不同。
（一）时间减影
时间减影是DSA常用的方式，在注入的造影剂进入感兴趣区之前将一帧或多帧影像作为掩模像存储，并与按时间顺序出现的造影像一一相减。这样，两帧中相同的影像部分被消除，而造影剂通过血管时形成的高密度部分被突出地显示。这种工作方式因掩模像和造影像获得的时间先后不同，故称为时间减影。它的不足之处是，在摄影过程中由于病人自主或不自主的运动，使掩模像和造影像不能精确匹配，导致影像出现配准不良的伪影或模糊。鉴于减影中采用的掩模像和造影像的帧数、采集时间不同，又可分为下列方式：
1.脉冲影像(pulseimage,PI)方式PI方式采用间歇X线脉冲来形成掩模像和造影像（如图5-25所示），每秒摄取数帧影像，脉冲持续时间一般大于视频信号一帧的时间。在造影剂未流入感兴趣血管时摄取掩模像，在造影剂逐渐扩散的过程中对X线影像进行采集和减影，得到一系列连续而有间隔的减影像系列，每帧减影像之间的间隔较大（例如0.15s）。

图5-25  脉冲影像方式

 
M：掩模像；S：减影像；T：脉冲周期由于PI方式中曝光X线脉冲的脉宽较大（例如100ms左右），剂量较高，所得影像的信噪比较高，是一种普遍采用的方式。它主要用于脑血管、颈、肝、四等肢动脉活动较缓慢的部位。采用PI方式采集影像时，在技术上必须保证前后各帧影像所接受的X线剂量恒定，这就要求X线机的高压、脉冲时序稳定以及采样时间的合理和准确，这些要求对一般大中型X线机来说都能做到。
2.超脉冲影像(super  pulse  image,SPI)方式  SPI方式以每秒6～30帧的速率进行X线脉冲摄像，然后逐帧高速反复减影，具有频率高、脉宽窄的特点，见图5-26。X线曝光脉冲与摄像机场同步保持一致，曝光信号的有效时间应在场消隐期内，因此脉冲频率最高为50～60Hz，脉冲宽度均为3～4ms。这种方式能以实时视频的速度连续观察X线数字图像或减影像，具有较高的动态清晰度。

 

图5-26  超脉冲影像方式

 
M：掩模像；S：减影像；T：1/30秒这种方式能适应肺、冠动脉、心脏等快速活动的脏器，影像的运动模糊小。但对X线机的要求高，它需用大容量的X线管和延时小的控制电路；用继电器控制曝光的X线机一般不能满足要求，无法达到小于ms级的脉宽稳定度，需采用可控硅等脉冲控制方式。
3.连续影像(continuous  image,CI)方式CI方式(如图5-27所示）与透视一样，X线连续照射，得到与摄像机同步的、频率为每秒25～30帧的连续影像，所用X线可以是连续的，也可以是脉冲的。因为是长时间连续照射，X线管的负荷相当大，所以要用热容量大的X线管，如用透视管电流曝光，所得减影像的信噪比很低，因此CI方式一般使用小焦点､15mA管电流的条件连续曝光摄影。

图5-27  连续影像方式

 
M：掩模像；S：减影像；T：1/30秒CI方式的采像频率高，能显示快速运动的部位如心脏、大血管，在单位时间内影像帧数多，时间分辨率高。但是每帧影像的照射剂量低，降低了对比度分辨率，为此一般利用影像叠加、时间滤波等处理方法来提高信噪比。
4.时间间隔差(time  interval  difference,TID)方式前述的几种减影方式都用造影剂未注入造影部位血管时的影像作掩模像，用含有造影剂的序列X线影像作造影像进行减影，TID方式则不固定掩模像，而是随机确定一帧影像（例如第3帧，可以选造影剂刚注入血管时摄取的影像），再与其后一定间隔（例如每隔3帧）的造影像（第6帧）进行减影处理（3-6），以后逐帧相减（4-7）、（5-8）……，形成减影像序列，如图5-28所示。

 

图5-28  TID方式

 
TID方式中掩模像边更新边做减影处理，相减的两帧影像在时间上相隔较短，能增强高频部分的变化，降低由于病人活动对低频造成的影响。对于类似心脏等具有周期性活动偏移的部位，适当选择影像间隔帧数，进行TID方式减影，能消除由于相位偏差造成的伪影。TID方式既可作减影，又可作为后处理方式。TID方式的采像频率也是每秒25帧或30帧，可以作实时检查，但设定适当的间隔很困难。若选用CI或SPI方式得到影像后，再对帧存体内影像选择一定时间间隔做减影处理，这样做比直接用于实时处理的效果好。
5.心电图(electro  cardiogram,ECG）触发脉冲方式由于每一时刻心脏运动处在不同的相位上，为了使掩模像和造影像的相位尽可能接近，以减少减影像的运动伪影，要求相减的像对心脏运动同步，通常使用ECG触发X线脉冲方式。外部ECG信号以三种方式触发X线采集影像。
（1）连续心电图标记：以连续方式采像，在ECG信号发生的画面上作记号，这种方式的最低频率为5帧／秒。
（2）脉冲心电图标记：以脉冲方式采像，在最接近ECG信号发生的画面上作记号，其最低频率也是5帧／秒。
（3）心电图门控触发：由ECG信号启动X线发生器门控采像，在影像上作标记。具体方法是把心电图机的输出信号经A/D转换后，记忆在ECG存储器中，同时从R波信号中抽出R波标记，作为ECG相位的基准。如图5-29所示。
 

图5-29  ECG波形与R波信号关系图

 
在ECG门控采集时，如果X线曝光与R波标记同步，就能得到由R波定时的减影像。该方式主要用于心脏大血管的DSA检查，曝光与心脏血管搏动节律相匹配，保证影像系列中每帧影像与心律同相位，消除因心脏搏动引起的伪影。
（二）能量减影
能量减影也称双能减影。在进行感兴趣区血管造影时，几乎同时用两种不同的管电压（如70kV和130kV)取得两帧影像，对它进行减影处理；由于两帧影像利用不同能量的X线摄制，所以称为能量减影。
这种减影方法利用了碘与周围软组织对X线的衰减系数在不同能量下有明显差异的特性（碘在33keV能级时衰减曲线发生跃变，衰减系数突然增大，而软组织衰减曲线是连续的，并且能量越大，衰减系数越小）。若将一块含骨、软组织、空气和微量碘的组织分别用能量略低于和略高于33keV的X线(分别为70和130kV)曝光，则后一帧影像比前一帧影像的碘信号大约减少80%，骨信号大约减少40%，软组织信号减少约25%，气体则在两个能级上几乎不衰减。若将这两帧影像相减，所得的影像将有效地消除气体影，保留少量软组织影及明显的骨影和碘信号。若将130kV时采集的影像用约1.33的系数加权后再减影，能很好地消除软组织和气体影，仅留下较少的骨信号及明显的碘信号。
能量减影法还可把不同衰减系数的组织分开，例如把骨组织或软组织从X线影像中除去，从而得到只有软或骨组织的影像。具体方法是用两种能量的X线束获得两幅影像，一幅在低能X线下获得，另一幅在高能X线下获得，影像都经对数变换进行加权相减，就消除了骨或软组织。
从原理上看，能量减影是一种较好的减影方法，但在实施中要求管电压能在两种能量之间进行高速切换，增加了X线机的复杂性，一般X线机不能采用这种方法。这种方法还不易消除骨骼的残影。
（三）混合减影方式
把能量和时间减影技术相结合，产生了混合减影技术。基本原理是在造影剂未注入前，先做一次双能量减影，获得含少部分骨组织信号的影像，将此影像同血管注入造影剂后的双能量减影像作减影处理，就得到单纯的血管影像。混合减影对设备和X线管负载的要求都较高。
三、DSA对设备的特殊要求和技术措施
DSA和普通的DF系统不同，不仅要把X线影像数字化，还要取得较好质量的血管减影像，因此，DSA系统有一系列特殊要求。
（一）X线发生和显像系统
包括X线管、高压发生器、影像增强器、光学系统、电视摄像机和监视器等。
1.X线发生器要求X线管能承受连续脉冲曝光的负荷量，对于中、大型DSA设备，一般X线管热容量应在200kHU以上，管电压范围40～150kV，管电流通常为800～1250mA。要求高压发生器能产生稳定的直流高压，采用中、高频技术，由微机控制，产生几乎是纯直流的电压。X线机能以多脉冲方式快速曝光，成像速度最高达150帧／秒。
2.影像增强器通常采用可变视野的I.I,如31cm的I.I可有10、16、22、31等cm四种视野，根据造影时的需要灵活选用。空间分辨率与屏幕尺寸和视野成反比，一般为1.1～2.5LP/mm。为了提高灵敏度和分辨率，输入屏采用碘化铯等材料制成。新研制的平板型增强器，在输入屏发光体和光电层之间有几十万条光纤，把每个像素的光耦合到光电层，从而使影像有较高的亮度，提高了I.I的转换效率，因此很有发展前途。目前，高性能I.I的量子检测效率(DQE)达85%。有资料称，分辨率最高为6.8LP/mm。
3.光学系统为了适应所用X线剂量范围（即输入光量变化范围）大的特点，要求使用大孔径、光圈可自动调节的镜头，有的镜头还内含电动的中性滤光片，以防止摄入强光。
4.电视摄像机要求摄像管具有高灵敏度、高分辨率和低残像的特点，视频通道要有各种补偿电路，保证输出高信噪比、高保真的视频信号。X线曝光和影像采集必须同步进行，但由于真空摄像管的迟滞特性，在脉冲影像方式和隔行扫描制式下，每一场的影像信号幅值不等，采样需等到信号幅值稳定后才能进行，因此使得曝光脉冲宽度增加，浪费了剂量。采用CCD摄像机和逐行扫描制式，可以改善这种情况。随着CCD产品质量的提高，将进一步取代真空摄像管。高性能CCD摄像机，采用高清晰度制式，分辨率为1249/1023线(50～60Hz），S／N大于2500，频带大于10.5MHz。
5.监视器要求配备高清晰度、大屏幕的监视器，如逐行扫描1024线以上、51cm以上的类型。现在造影室内的监视器常采用多屏、多分割或画中画的形式，便于随时对比。高性能的监视器使用环境亮度传感器，自动调节亮度；无闪烁的平面显像管在场频高于100Hz时实现无闪烁影像显示。
6.X线影像亮度的自动控制在DSA中由于被摄对象的组织密度变化大，应保证在各种不同的摄影对象和摄影条件下都能得到有足够诊断信息的影像，消除模糊及晕光。DSA是由I.I-TV成像系统形成模拟影像信号的，I.I的动态范围大，约为104，在不同曝光剂量下都能输出对比度良好的影像。但电视摄像管的靶面照度范围为10-1～1021x时，输出电流在暗与饱和电流值之间变化，动态范围在几百之内。有的检查部位（如胸、腹部）X线曝光剂量变化范围达到103～104，超过了摄像机能精确复制信号的范围，因此需要有一系列自动控制措施，确保摄像管的输入光量在其动态范围内变化。
“自控措施主要有以下三种：①控制I.I的输出光量。控制X线的曝光剂量就是控制I.I的输入光量，以利用摄像机输出的视频信号自动控制曝光时间，或自动调整X线管的kV、mA值，就能自动控制X线影像的亮度；
②控制光学系统的输出光量。用视频信号自动控制镜头光圈的大小，F1.4孔径的镜头在受控于计算机的滤光片辅助下，自动调整光量的范围可达到6.6×104，从而保证摄像管的输入照度总处于正常范围内；
③采用补偿滤过器也能减小X线信息的动态范围，使它和设备部件的动态范围相吻合。补偿性滤过器是在X线管与病人之间放入附加的衰减材料，在视野内选择特定的衰减区域，提供更均匀的剂量分布。
7.X线剂量管理在保证影像质量的条件下尽量减少病人接受的X线照射剂量，是剂量管理系统的任务，它由一系列现代技术组成。
（1）栅控技术：在每次脉冲曝光的间隔向栅极加一负电位，抵消曝光脉冲的启辉和余辉，从而消除软射线，提高有效射线质量，缩短脉冲宽度。
（2）光谱滤过技术：在I.I或X线管的窗口放置铝滤板，以消除软射线，减少二次辐射，优化了X线的频谱。准直器的隔板有方、圆、平行四边等形状；位于X线管窗口的滤板及DSA补偿性滤板也有各种形状，如头部用多边形滤板，颈部、四肢用矩形，心脏、肺部用双弧形等。理想的滤板可使显示屏范围内影像密度基本一致，以免产生饱和性伪影。若肺部DSA检查没有滤板时，肺与心脏的密度相差太大，X线剂量适合心脏时，肺部的小血管被穿透，剂量适合肺部时心内结构又无法辨认。各种滤板和隔板可以自动或手动控制，调整很方便。但要注意，不宜采用太厚的滤板，否则将明显增加X线管负荷，还会使X线束硬化和降低信噪比等。
I.I前面放置的滤线栅也用来消除X线穿过人体时的散射线，有平行、会聚、锥形和交叉等排列方式。采用该技术后可降低X线辐射剂量约20％。
（3）脉冲透视技术：是在透视影像数字化的基础上实现的，因此能对脉冲透视影像进行增强、平滑、除噪等滤波处理，改善影像的清晰度。设备的脉冲透视频率有25帧／秒、12.5帧／秒、6帧／秒等种类可供选择，频率越低、而脉宽越窄辐射剂量就越小。但脉冲频率太低时，活动影像透视将出现动画状跳动和拖曳；脉宽太窄时透视影像质量下降。采用该技术，估计较常规透视辐射剂量减少约40％。
（4）影像冻结技术：每次透视的最后一帧影像被暂存，并且保留在监视器上显示，称为影像冻结（lastimagehold，LIH）。充分利用LIH技术，可以减少不必要的透视，明显缩短总透视时间，达到减少辐射剂量的目的。在LIH状态下还能调整DSA滤板和隔板。
此外，还有放射剂量的自动显示技术，检查床旁的透视剂量调节功能，铅防护屏吊架等。
（二）机械系统
主要包括机架和检查床，要求它们的运动范围大、速度快、全方位。
1.机架和床机架有C、U、双C等形臂、L＋C臂等；安装方式有座地或悬吊两种，可保证造影从多个方向切入；能做到全方位选择和观察投射角度，以减少死角，尽量不妨碍手术医生的操作。判断机架的性能主要看L臂的旋转和纵向运动，C臂的向左前斜、向右前斜旋转的角度和向头、向脚轴向运动的范围，运动的速度和稳定性，影像增强器的上下运动，要求设备能自动显示臂的位置、角度等数据。检查床的纵向、横向运动范围要大，并可以左右旋转。
现代血管造影机多用双、单C臂三轴（三个马达驱动旋转轴，保证C臂围绕病人作同中心运动、操作灵活、定位准确）或L＋C臂三轴系统。双C臂产品减少了注药及X线曝光次数，增大了运动角度。检查床运动双向180°，使活动空间增大，便于病人的摆位及抢救。三轴系统则是旋转造影、计算机辅助血管最佳角度定位的基础。
现代血管造影机还配有自动安全保护装置，计算机能根据机架、床的位置自动预警和控制C臂、I.I运动速度，利用传感器感受周围物体的距离，自动实现减速或停止（例如离物体10cm时减速，离物体1cm时停止）。
2.体位记忆技术专为手术医生设计了投照体位记忆装置，能储存多达100个体位，各种体位可事先预设，也可在造影中随时存储，使造影程序化，加快造影速度。
3.自动跟踪回放技术当C形臂转到需要的角度进行透视观察时，系统能自动搜索并重放该角度已有的造影像，供医生诊断或介入治疗时参考；也可根据影像自动将C臂转到该位置重新进行透视造影。这种技术特别有利于心、脑血管的造影，尤其是冠状动脉介入治疗手术。
（三）影像数据采集和存储系统
该系统的一般结构在图5-24已示出。由于DSA要求25帧／秒以上的实时减影，这样高的处理速度必须通过专用硬件来实现。有的厂家在通用微机上增加一块影像板来实现视频信号的A／D转换和实时减影等处理功能，该板由A／D转换器、输入查找表、高速运算器，帧存储器、输出查找表、D／A转换器等组成。
根据采集矩阵的大小决定采样时钟的速率，对512×512矩阵，采样频率需大于10MHz；对768×572矩阵和1024×1024矩阵，需要的采样频率分别为15MHz和20MHz。按照对数字影像灰度级的要求选择A／D转换器的量化等级，即位（bit）数，一般为8bit或10bit。帧存储器的容量一般要能保存16帧数字影像，当每像素为8bit（即1字节，byte）数据时，帧存容量是4MB或16MB。对心脏和冠状动脉等动态器官部位的造影，需以25帧／秒的速率实时连续采集5s或10s影像，要求采用更大容量的影像存储器（海量存储器），有的设备已采用64MB的高速海量帧存，可以保存512×512×8bit的影像250帧。如果实时帧存的容量小，对心脏和冠脉就只能采用电影方式造影。一次采像一般不超过10s，而在两次采像的间隔时间内可把帧存的影像转存到光盘或硬盘上，所以帧存容量超过64MB，就可以代替电影胶片。
大容量实时影像存储器一般采用动态存储器，由于最高实时存取速度要达到每秒50帧512×512×8bit的影像，所以必须通过视频总线传输，同时也要有计算机总线接口，以便进行读写控制和实现帧存与硬盘之间影像转存。
（四）计算机系统
在DSA系统中，计算机主要用于系统控制和影像后处理。
1.系统控制控制流程如图5-30所示，以计算机为主体控制整个设备。根据控制流程需要连接的信号如下：
 

图5-30  DSA系统一般控制流程图

 
（1）启动开关信号：启动开关1闭合使X线机接受计算机控制，由计算机对X线机发出曝光准备信号；发出光阑控制信号，使光圈孔径缩小。启动开关2闭合使造影过程开始，计算机启动高压注射器，并对X线机发出曝光信号。
（2）联络信号：X线机准备完毕后，向计算机发出准备就绪信号，表示可以进行脉冲曝光。曝光开始后，向A／D转换电路发出采样开始信号；转换结束后，通知计算机读取数字信号，再次进行脉冲曝光，采集下一帧影像。
2.影像后处理这里主要说明对数变换处理、移动性伪影的校正处理、改善影像S／N的时间滤过处理和自动参数分析功能。
（1）对数变换处理：在不同时刻得到的造影血管减影像，会因背景的变化而产生对比度的差异，通过在减影前进行对数变换，能消除这种差异。例如，厚度不同的两点A和B处，有同样直径的血管，若未经对数变换而进行减影，则因背景的不同、时刻不同得到的血管减影像具有不同的对比度。如果进行对数变换后再进行减影处理，就会以同样的对比度显示，而与血管的背景无关。
（2）移动性伪影校正处理：掩模像与造影像配准良好，是保证DSA检查质量的前提。影像配准不良的原因是病人身体移动，肠内气体的运动和心脏的搏动。更换掩模法能校正体动、肠内气体引起的、像素移位法能校正体动、心脏减影能校正搏动性等伪影。下面介绍这三种方法。
1）更换掩模（再蒙片）法：是DSA中最重要的影像配准方法，其原理是在造影剂流过要检查的血管时，产生一个曝光脉冲序列，假定第一次曝光是被设定的掩模像曝光，其后则为造影像曝光。如果第一帧影像摄制后，发生病人移动，接着再摄制一系列影像，那么减影像会因移动伪影而变得模糊。在这种情况下，可选择第2帧像作掩模像减去后面的造影像，以保证减影对之间配准良好。由于没采用初始的掩模，所以称为更换掩模。
更换掩模时，操作者要仔细观察造影的系列影像，通过试凑法决定较理想的减影对，一般选择造影团块到达之前瞬时的影像与造影剂峰值的影像进行配对。
2）像素移位：是一种通过计算机程序消除移动伪影的技术。假如在两帧影像获取之间人体移动，两个影像的减影就会产生配准不良的伪影。为了改善减影对的配准，可将掩模的局部或全部像素向相反方向移动一定距离，使对应像素更好地配准。因为病人的移动是在三维空间进行的，而像素移动只在二维空间的影像上进行，因此像素移位改善伪影的能力有限。图5-31是像素移位的示意图，其中，图（1）是两幅影像的叠加，虚线表示第一幅影像，仅含有一个骨结构，实线表示第二幅影像，除骨结构外还含有充盈碘造影剂的动脉血管，在二幅影像获取期间骨结构发生了移动。图（2）表示两幅影像之一向左移动，使骨信号互相对准，减影后仅剩下动脉。
 

图5-31  像素移位示意图

 
3）心脏减影法：DSA在检查心脏时，由于掩模像和造影像的心动相位不吻合引起搏动性伪影，因此需用ECG门控采集方式。但这种方式的采集速度低，在一个心动周期内只能采像1帧或2帧，对于心脏检查不适合，必须补充心动周期内的影像帧数（采像速度为30帧／秒时，平均30～32帧）。采集一个心动周期的掩模像，同时采集心电图信号，以R波为起点逐帧比较各帧影像与心动相位的关系，找出与R波同相位的一帧作为第一帧掩模像，在以后的几个心动周期内采集造影像。检查结束后，为了校正搏动性伪影，可以抽出心动相位一致的掩模像和造影像实施连续减影，称为心脏减影法。心脏减影的原理图如图5-32所示。

图5-32  心脏减影处理原理图

 
（3）时间滤过：减影所用的影像序列是在造影剂通过感兴趣的血管期间摄取的，每帧造影像随时间而变化。减影的目的就是把有时间依赖特点的血管影像从整个解剖结构的影像中提取出来，即滤过出来。所以减影过程可认为是滤过的过程，称为时间滤过。最简单的时间滤过就是掩模方式减影，它是利用两帧影像相减。此外，还有积分掩模、匹配滤过和递归滤过等方式，它们利用两帧以上影像作减影，目的在于降低噪声，提高S／N。
（4）减影像的处理：在DSA系统中，一些通用的影像处理方法基本都采用，如黑白反转、影像滤波、移位和旋转、边缘增强和检测、动态窗位和窗宽调整、直方图均衡、影像滤波等。下面对几种处理和测量分析方法作简单介绍。
1）内插和局部放大：从整幅存储影像中选取局部区域加以放大显示，放大倍数可选择，但超过4倍失去意义。由于放大后影像的像素分布变稀，可采用内插方法来补充像素。最简单的插补方法是取相邻采样点数据的平均值作为插补值，例如两相邻采样点数据为A和B，则插补值C＝（A＋B）/2。这样做可以看得清楚些，但并不增加信息量，也就不会提高分辨率。以上也称为回放放大，放大显示已采集的影像。
如果局部放大影像是借助变换采样区域尺寸来实现的，就是真正的局部放大。例如，影像增强器的输入野缩小后，采样频率不变，则单位面积内的像素增加，提高了空间分辨率，称为采集放大。
2）界标：界标技术主要为DSA的减影影像提供一个解剖学标志，对病变区或血管作出精确定位。由于减影像只显示含有造影剂的血管影像，解剖定位不明显，就用一帧亮度已增强的DSA减影与原始的蒙片重合，这样可同时显示血管和参考结构，即为界标影像，骨骼或软组织等结构作为标记。
（5）自动分析功能：在心室和血管造影后，计算机利用分析软件实时提取与定量诊断有关的功能性信息，添加在形态影像上。下面介绍几种分析功能。
1）左心室体积计算和分析功能：是利用从DSA影像得到的左心室扩张末期像和收缩末期像，计算左心室的体积；根据这个结果再算出射血分数、室壁运动、心排量、心脏重量及心肌血流储备等功能参数。
2）冠状动脉或血管分析软件：是计算机运用几何、密度法等处理方式，测量血管直径、最大狭窄系数、狭窄或斑块面积、病变范围及血流状况等。
3）功能性影像：是利用视频密度计对摄取的系列影像绘出时间视频密度曲线，再根据从曲线获得的参数形成的一种影像。这种影像反映功能性信息，与传统的反映形态学范畴信息的影像不同。从曲线可以提取造影剂在血管内流动的时间依赖性参数，局部血管的容量或深（厚）度参数，以及局部器官实质血流灌注参数，这些参数对心血管疾病的确诊和治疗不可缺少，可在早期发现病灶。
（五）DSA处理的新技术
DSA不仅为诊断服务，而且为疾病治疗提供了先进的手段。DSA常应用于介入治疗，采用绘制路径图的方法，能指导术者快速正确地操作；ECG触发脉冲的影像采集方式对运动部位清晰成像有独到之处；峰值保持采集方式可提高减影像的信噪比；对于运动部位的DSA成像，采用动态DSA技术（即在采集影像的过程中，X线管、检查床和探测器作规则运动）可大大减轻伪影，常见的是电影减影、旋转血管造影、造影剂跟踪造影、步进式血管造影、自动最佳角度定位等。
1.路径图技术为复杂部位插管的方便及介入治疗的需求而创建，具体方法是，先注入少许造影剂后摄影，把第一次透视得到的影像与以后透视的影像进行实时动态减影，使血管影与插管过程重叠，同时显示。这样清楚地显示了导管的走向和尖端的具体位置，使术者顺利地将导管插入目的地。这种方法分为三个阶段：①活动的数字透视形成辅助掩模像；②当血管充盈造影剂最多、对比度最高时曝光，辅助掩模被充盈像取代；③当血管内造影剂排空时，透视像与充盈像掩模相减，血管以最大对比度显示，能使导管沿轨迹准确地操作。
总之，路径图技术是以透视的自然像作辅助掩模，再用充盈像代替辅助掩模而成为实际掩模，与后面不含造影剂的透视像相减，获得只含造影剂的血管像，以此作为插管的路径图，可以清晰地观察血管内导管的动态运动，对介入治疗的对比和安全很有帮助。
2.数字电影减影以数字式快速短脉冲进行影像采集。实时成像每秒25～50帧，一般单向可达50帧／秒、双向25帧／秒，可以把影像记录在电影胶片上。这种采集方式用于心脏、冠状动脉等运动部位，使减影后运动伪影几乎为零。采用该方式时常辅以ECG触发方式。
3.旋转血管造影DSA系统开始采集影像的同时，C形臂支架围绕病人作旋转运动，对某血管及其分支作180°的参数采集，人体保持静止，X线管和增强器作同步运动，从而获得三维影像。采用这项技术明显增加了观察的角度，获得更多的诊断信息，对脑血管、心腔和冠状动脉血管造影尤其适用。
4.步进式血管造影采用快速脉冲曝光采集影像，曝光时X线管和增强器保持静止，导管床携人体自动均匀地向前移动，从而获得血管全程减影像，主要用于四肢动脉检查和介入治疗。
5.遥控造影剂跟踪技术注射造影剂后，在采像期间手控或程控床面移动速度，追踪造影剂采像，特别适用于需要多个视野、多次注射才能完成的周围动脉及胸腹主动脉造影。
6.自动角度定位系统自动角度定位是指计算机根据左和右前斜位病变血管的显示情况，分析并确定该病变的最佳显示角度，C形臂自动转到该位置进行造影。操作者只要对一般血管任意给2个角度（至少间隔30°）后按功能键（标记为COMPAS），计算机即自动寻找最佳投射角度，并显示血管影像，直到获得最佳影像为止，这种功能特别适合于冠状动脉和脑血管造影。
7.峰值保持采样技术在帧存储器设置亮度最大值单元和最小值单元，在开始采样前，把两个单元分别初始化为最暗和最亮值。采样过程中，在当前影像变得更亮时，才把当前值写入最大值单元；同样，在当前影像更暗时才把当前值写入最小值单元，上述过程重复进行直到采样结束。最大值单元始终是记忆掩模像数据，而最小值单元的记忆过程是从掩模像到部分充盈像，再到全部充盈像。把最大值与最小值帧存单元相减就得到一系列由部分到完全充盈的减影像，这个过程就是峰值保持采样。它的优点是能提高减影像的质量，或用较小的照射剂量就得到普通DSA采集方式的影像效果。
8.双平面血管造影一个方向上的X线血管造影很可能因为血管的相互重叠而影响观察，双C臂X线机DSA系统可以通过软件实现完全相同的两台DSA的同步控制，以25帧／秒的速率实时获得正、侧两个方向的造影像。在其中一个方向上血管可能不重叠，医生可以结合自己的临床经验，从两个不同方向的造影像中获取隐含的三维信息。如把两个不同方向的造影像分别显示在两台监视器上，通过专用观测镜能看到有真实立体感的影像。只要知道两个方向上的X线源的空间坐标，利用测探软件还可准确计算出病灶的三维空间位置。这种通过软件联接实现双平面血管造影的方法，可避免多次注入造影剂和多方位投射，因此缩短了检查时间，减少造影剂的用量。
综上所述，随着DSA技术的不断发展，设备性能、造影方法的不断改进，DSA的不足得到改善。例如影像的后处理使S／N提高；由于视野小，大的部位需要多次曝光，可通过改进I.I的输入野，采用遥控造影剂跟踪技术、步进式曝光来解决；运动部位成像及运动性伪影，可通过改进高压发生器，使用超短脉冲快速曝光加以改善；采用数字脉冲式透视可使X线辐射剂量减少将近一半。

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