實(shí)時(shí)成像推動(dòng)介入放射學(xué)的發(fā)展

21ic訊 當(dāng)患者在躺手術(shù)臺上，介入放射學(xué)醫(yī)師會引導(dǎo)導(dǎo)管運(yùn)動(dòng)，通過一系列錯(cuò)綜復(fù)雜的動(dòng)脈血管。當(dāng)醫(yī)師引導(dǎo)導(dǎo)管通過動(dòng)脈網(wǎng)到達(dá)冠狀動(dòng)脈和所關(guān)注的區(qū)域時(shí)，醫(yī)師可從顯示器上得到實(shí)時(shí)反饋，從而小心地移動(dòng)導(dǎo)管進(jìn)行介入治療。

如果沒有適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)來通過狹窄彎曲的通路，醫(yī)生則必須完全開胸，除此之外沒有其他選擇，而開胸手術(shù)會增加患者風(fēng)險(xiǎn)、延長恢復(fù)時(shí)間并會增加手術(shù)費(fèi)用。介入放射學(xué)的進(jìn)展使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像得以改進(jìn)，使得醫(yī)生能夠?qū)嵤┪?chuàng)手術(shù)，從而降低衛(wèi)生保健支出，并盡可能減少患者創(chuàng)傷。

大量手術(shù)都屬于介入類別，包括在動(dòng)脈、靜脈、淋巴或膽管系統(tǒng)利用血管成形術(shù)放置導(dǎo)管、放置血管支架、進(jìn)行導(dǎo)管栓塞、血栓溶解和化療或?qū)Ыz栓塞。臨床醫(yī)生在診斷和治療心血管疾病和腫瘤方面發(fā)現(xiàn)了利用介入放射學(xué)的重大機(jī)遇。無論他們利用血管成形術(shù)或放置支架來開放閉塞的冠狀動(dòng)脈，還是進(jìn)行化療栓塞來阻斷腫瘤的血流，介入學(xué)醫(yī)師進(jìn)行的手術(shù)越來越多，預(yù)期介入手術(shù)的增多在未來會一直持續(xù)下去。大量因素刺激了這一增長，包括老年人群的增多，以及通過微創(chuàng)的定向治療來降低治療難度和減少患者創(chuàng)傷的需要。這一方法可使患者治療效果更好、住院時(shí)間縮短，并最終降低醫(yī)療支出。

速度的需要

在介入放射學(xué)手術(shù)中，能夠直觀并實(shí)時(shí)看到導(dǎo)管相對于感興趣的適用區(qū)域的位置很關(guān)鍵。透視檢查最常用于圖像引導(dǎo)下的手術(shù)。實(shí)時(shí)處理的速度范圍從兒科患者速度較高的60幀/秒（fps）（圖像可大到1024 x 1024 x 12字節(jié)）到較大的胃腸道圖像的3.75 fps低速。此外，由于許多血管和病理結(jié)構(gòu)相當(dāng)小，因此分辨率必須相當(dāng)高，像素值非常大。

該技術(shù)的兩大驅(qū)動(dòng)因素齊頭并進(jìn)。首先是更為高端的新算法的開發(fā)。大學(xué)和其他研究機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)著這一道路，致力于將此類技術(shù)進(jìn)行適應(yīng)性濾波和回歸濾波。由于他們將工作滲透至醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，因此目前的圖像增強(qiáng)工具能夠生成更加清晰的邊緣，對比度和分辨率均有所增加，與此同此噪聲降低，細(xì)微的病理變化也更容易發(fā)現(xiàn)。

如果目前的處理器和其他類型的硬件加速器的性能沒有得到平行開發(fā)和改進(jìn)，這些計(jì)算機(jī)更為強(qiáng)化的新算法也將被擱置。第二個(gè)驅(qū)動(dòng)因素是硬件平臺的發(fā)展和性能的增加。由于高速M(fèi)ulticore Processors、Graphics Processing Units、ASICs和FPGAs的存在，設(shè)備公司有大量的執(zhí)行方式來保證這些新算法能夠?qū)崟r(shí)運(yùn)行。與此同時(shí)，更快速的存儲器和存儲總線為介入放射學(xué)帶來了新的速度。這一總的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)使得實(shí)時(shí)成像成為一種常規(guī)可用的臨床實(shí)踐方式。

目前可以很容易地利用現(xiàn)成的技術(shù)在1024x1024x16字節(jié)的圖像下實(shí)現(xiàn)30 fps的速度。在不遠(yuǎn)的將來，預(yù)期可以在30 fps下看到2048x2048x16字節(jié)或在60 fps下看到1024x1024x16字節(jié)。隨著平板探測器變得更大、更便宜，預(yù)計(jì)我們甚至能夠在15 fps下運(yùn)行3064x3064x16字節(jié)。所有這些模式都將是無閃爍模式，能夠保證介入學(xué)醫(yī)師在非常高的水平下進(jìn)行。

除高性能的算法和處理外，顯示技術(shù)也在同步改善。新型灰色段顯示器有著卓越的亮度和對比度以及卓越的圖像顯示一致性和DICOM適應(yīng)性。此外，這些顯示器目前支持12位查找表，從而使得圖像清晰度更佳。最后，這些大圖像需要儲存，通常在心臟的運(yùn)行時(shí)間為10秒，每幀2 MB，一個(gè)循環(huán)是30 fps，則需要儲存600 MB的數(shù)據(jù)。

很明顯，通過無損壞的壓縮技術(shù)和先進(jìn)的新型儲存技術(shù)，這一問題將會更加容易處理。對于診斷和治療目的而言，這意味著可以進(jìn)行心臟或胃腸道蠕動(dòng)的動(dòng)力學(xué)研究或其他動(dòng)力學(xué)研究，并有極佳的分辨率和較低的噪聲。由于圖像質(zhì)量在持續(xù)改善，因此越來越多的患者群體和衛(wèi)生保健提供者可以得到更大的獲益。高質(zhì)量的實(shí)時(shí)影像使得能夠更多的使用微創(chuàng)技術(shù)來縮短檢查時(shí)間，縮短患者恢復(fù)時(shí)間，并改善臨床效果。

劑量降低

在這一正在不斷擴(kuò)展的新型技術(shù)幫助下，介入學(xué)醫(yī)師有了大量選擇，包括降低劑量。對于患者和在透視檢查系統(tǒng)附近工作的工作人員而言，盡可能降低劑量已成為一種必需。在采用最新的圖像增強(qiáng)，并選擇噪聲降低、邊緣增強(qiáng)和對比度改善的情況下，劑量最多可降低50%而不會降低圖像質(zhì)量。在透視檢查單元下節(jié)省和降低劑量的可能是實(shí)實(shí)在在的，當(dāng)與其他劑量降低方法如脈沖式透視和遞推式成像相結(jié)合時(shí)，患者和介入學(xué)醫(yī)師可以在更為安全的環(huán)境下操作。這種降低劑量的方式還可延長X射線管的壽命，從而最終減少醫(yī)院總體支出。

實(shí)時(shí)3D

目前，后加工技術(shù)可使收集的數(shù)據(jù)以三維（3D）方式顯示，但這是通過數(shù)據(jù)收集后的后處理實(shí)現(xiàn)的。從診斷的角度來看，這種類型的顯示在手術(shù)中起著關(guān)鍵的作用，在介入學(xué)醫(yī)師的工具儲備庫中也是一種關(guān)鍵的工具。但是，該后處理步驟是在數(shù)據(jù)收集后進(jìn)行的，因此不是一種實(shí)時(shí)解決方法。目前，介入學(xué)醫(yī)師僅在做計(jì)劃時(shí)使用該3D格式。

由于處理效果在持續(xù)改進(jìn)，而且已有更好的3D展示，因此我們可以預(yù)言，介入學(xué)醫(yī)師將能夠使用實(shí)時(shí)三維圖像來引導(dǎo)治療。這種四維模式的轉(zhuǎn)變將最終推動(dòng)介入學(xué)醫(yī)師更加接近外科學(xué)金標(biāo)準(zhǔn)，并使得介入學(xué)醫(yī)師能夠得到質(zhì)量更好的體內(nèi)動(dòng)脈和靜脈路徑的圖片。

目前介入放射學(xué)不僅僅是一門成功的學(xué)科，而且隨著新型計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)、成像算法的發(fā)展和向?qū)崟r(shí)圖像融合技術(shù)的靠近，未來的道路將會更加光明。

大量手術(shù)屬于介入類別，涉及在動(dòng)脈、靜脈、淋巴或膽管系統(tǒng)利用血管成形術(shù)放置導(dǎo)管、放置血管支架、進(jìn)行導(dǎo)管栓塞、血栓溶解和導(dǎo)絲栓塞。