血管造影术 与数字化 脑血管动态数据库 的 构建

血管造影术 与数字化 脑血管动态数据库 的 构建

王琪翔，陈 巍，王 军 * ，刘健华，胡甜甜

深圳大学医学部，广东 深圳 518060

[摘 要]血管造影术是指使血管可视化的各种技术，包括数字减影血管造影（DSA）、计算机断层扫描血管造影（CTA）和磁共振血管造影（MRA）等。近年来，基于数字解剖学技术的快速发展，构建虚拟仿真脑血管动态数据库，将在脑血管疾病的预防和诊疗等领域产生重大的影响。

[关键词] DSA；CTA；MRA；数字解剖

[基金项目]：深圳市科技计划项目（编号：JCYJ20140418181958477）

[通讯作者]：王军，深圳大学医学部。E-mail：yxywj@szu.edu.cn

我国脑卒中的发病率、病残率、死亡率相当高^[1]，也面临着防治的特殊问题^[2]，如能虚拟仿真出血液在脑血管中流动，对血管壁应力、剪切力以及血液运动轨迹等动态变化的情况，实现正常和异常脑血管解剖形态和血液循环可视化，可以弥补常规血管造影术的不足，对于预防和诊疗脑血管疾病非常关键。

1 数字减影血管造影（DSA）

数字减影血管造影（DSA）是用计算机获取同一部位两帧不同时相的数字图像，再减影处理，得到只有造影剂充盈时的血管图像。由于有创性血管造影术存在风险，且无创性血管造影术的诊断准确率不断提高，某些研究者提出DSA的应用会慢慢减少^[3]。但随着3D成像技术的发展，随着这一技术的进步，3D-DSA可以在术前提供极其全面的解剖信息，在治疗决策的制定和治疗方案的选择方面具有重要的作用。

2 CT血管造影（CTA）

CT血管造影（CTA）是利用计算机三维重建合成的无创性血管造影技术。一般用非离子型碘对比剂，造影剂浓聚于目标血管时可增加血管和周围组织的密度差，这时完成扫描使血管显示。当DSA的诊断结果未见异常时，CTA则能为进一步的诊断提供大量的信息。在很多情况下，CTA还可以代替DSA，用于急性发作的动脉瘤性蛛网膜下腔出血的早期决策。CTA在临床上的另一个优势是能提供骨骼和血管的解剖结构，而这对于确定手术的必要性及制定手术方案是十分重要。

3 MR血管造影（MRA）

MR血管造影（MRA）是利用血液的流速效应来显示血管的一种检查方法，一般无需注射对比剂即可使血管显影，可多角度观察。常用的MRA技术包括时间飞跃法（TOF）和相位对比法（PC）。目前，MRA对显示小血管和小病变仍不够满意，还不能完全代替DSA，时间分辨率低仍然是CTA的一大劣势。和CTA相比，MRA的优势是可以使患者在诊断的过程中不受电离辐射。但是，MRA也存在不足，包括价格相对昂贵、运动伪影干扰以及检查时间较长等，这就使得MRA不适合在紧急情况下使用。此外，装有心脏起搏器或者体内外其他金属移植物的患者禁止使用MRA，存在幽闭恐惧症的患者也不适合使用MRA。

4 数字化脑血管动态数据库的构建

数字解剖学通过将人体结构数字化可视化，建立起能够为计算机处理的数字化“形态框架”，在此基础上运用物理、流体动力学等知识，并结合生物学实验数据以实现对生物体部分生理功能的模拟。从多种角度和侧面为医学研究提供目前的实验方法难以得到的可用信息。通过筛选合适的小动物模型，如Wistar和SHR、HRsp大鼠，利用超声多普勒测量并计算动物模型的颈内动脉、椎-基底动脉、Willis环的血流速度等信息；Mirco-CT进行颅内扫描，获得脑血管的三维结构及相关数据，再进行脑血管灌注标识、冰冻包埋、亚毫米级铣削，获取数字化脑血管解剖数据集；最后依据脑血流动力学变化规律，运用有限元分析、数值运算模拟等方法，虚拟仿真出血液在脑血管中流动时，对血管壁应力、剪切力以及血液运动轨迹等的动态变化情况，可以实现脑血管解剖形态和血液循环可视化，建立一个方便、快捷的血流动力学虚拟仿真集成的软件环境，为研究人员对脑血管疾病的起因和发展研究提供一套专业而又准确的技术方法和研究手段，对脑血管疾病的基础和临床研究将产生重要的促进作用。我们相信，随着虚拟仿真脑血管动态数据库构建技术的不断完善，势必会在临床预防和诊疗中取得突破性进展，为血管显像领域增添一项里程碑式的技术，具有划时代的意义。

[参考文献]

[1]陈竺.全国第三次死因回顾抽样调查报告.北京：中国协和医科大学出版社,2008:10-17

[2]王拥军.中国脑血管病防治面临的特殊问题.科学通报.2016，61(18)：2020-2026

[3] Aralasmark A, Akyuz M, Ozkaynak C, et al. CT angiography and perfusion imaging in patients with subarachnoid hemorrhage: correlation of vasospasm to perfusion abnormality. Neuroradiology, 2009,51:85-93.