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前言:近年来,随着我国人口老龄化加剧和不健康生活方式的流行,血管疾病的发病率呈现持续上升趋势,心血管疾病(CVD)已成为我国居民健康的重大威胁。作为极为重要的心血管疾病的诊断技术,数字剪影血管造影系统(Digital Subtraction Angiography,DSA)在临床诊断和介入治疗中越来越发挥着不可替代的作用。同时,随着高速采集技术的飞速发展,DSA技术也迎来了前所未有的革新与进步,取得更多地创新和发展。
一、 DSA起源与概念
从剪影技术到精确医疗的奠基 DSA 即数字剪影血管造影系统(Digital Subtraction Angiography),它诞生于20世纪60年代,是一种先进的医学成像技术,其核心原理是将对比剂注入血管后,利用X射线成像并通过减影技术去除背景组织,仅保留血管内的对比剂影像,从而实现对血管病变的精准诊断。
早期的DSA设备依赖进口,主要用于心血管疾病的诊断,如冠状动脉造影和心脏瓣膜评估。随着计算机技术和高速数据采集技术的突破,DSA逐渐从单纯的诊断工具演变为介入治疗的“导航仪”,成为微创手术(如支架植入、肿瘤栓塞)的核心设备。
图片DSA冠状动脉造影手术(图片来源于网络)
二、技术原理及系统架构:图像处理与精确成像
DSA的工作流程包括图像采集、图像处理和图像重建与分析等几个步骤。首先通过基于高速采集技术的DSA设备获取血管的原始图像数据,然后对采集到的图像数据进行预处理和后处理,包括增强、去噪等,再利用利用处理后的图像数据重建出三维图像,并进行分析和解释。
DSA的关键技术包括以下几种技术: 一、数字减影技术:通过两次成像,减影去除背景,突出血管影像 实时成像技术:实时显示血管影像,便于医生观察和诊断。二、多平面重建技术:从不同角度观察血管影像,提高诊断准确性 血管追踪技术:自动追踪血管,便于医生对血管病变进行定位和定量分析。 图像基础上,按照标准三步操作流程,进行肿瘤的识别、选择、栓塞和确认。
图像基础上,按照标准三步操作流程,进行肿瘤的识别、选择、栓塞和确认(图片来源于网络)
DSA系统的核心依赖于数字减影算法、高精度X射线成像和实时处理能力,技术基础涵盖物理学(X射线)、计算机科学(高速数据采集与处理)、机械工程(C臂控制)和临床医学(造影剂应用)。其发展始终围绕图像质量提升、辐射安全优化和功能扩展(如介入治疗导航)三大目标,是心血管、脑血管疾病诊断与治疗的“金标准”技术。
西门子量子能谱血管造影系统(图片来源于网络)
三、前景探究:市场广阔,国产化率不断提升
我国DSA行业发展初期主要依赖进口设备,但随着技术的进步和产业政策的支持,我国开始自主研发DSA设备,并逐渐打破国外垄断。早期由西门子、飞利浦、GE等国际品牌主导的DSA市场,近年来也被联影、东软、安科等国产企业通过技术突破和成本优势打破,国产设备市场份额逐步提升至30%-40%。但是在高端市场方面,DSA设备仍以进口为主。
2020年DSA市场情况(图片来源于网络)
随着我国老龄化进一步加剧,心血管疾病、肿瘤等发病率上升,DSA临床需求持续增长。同时国家也出台了一系列产业利好政策,如《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《“健康中国2030”规划》等,医疗器械国产化政策及医保覆盖的进一步扩大,也推动基层医疗机构对DSA设备的采购需求。
国产DSA设备(图片来源于网络)
据统计,我国DSA市场规模从2015年的约20亿人民币增长到2023年的超过40亿人民币,复合年增长率达到约20%。在技术不断进步和市场需求的共同作用下,DSA市场行业规模有望在未来继续保持稳定增长态势。据预测,到2025年,我国DSA市场规模可达到60亿人民币及以上。
DSA设备2023-2030市场预测
四、“零噪声”技术:高速采集的强大支撑
作为DSA设备的关键技术之一,高速采集技术帮助DSA系统在极短的时间内连续获取一系列图像,从而实现了对心脏和血管动态变化的实时监控。这种能力对于评估心脏功能、血液流动模式以及病变血管的反应至关重要。医生可以依据这些实时数据,更精确地制定诊断和治疗计划,特别是在介入治疗过程中,DSA提供的实时反馈能够指导医生进行精确的导管操作,显著降低了手术风险。
此外,高速采集技术还促进了DSA图像质量的进一步提升。通过快速连续的图像采集,系统能够更有效地减少运动伪影,从而确保图像的清晰度和准确性。这不仅有助于医生更准确地识别血管结构和病变情况,还为后续的图像分析和处理提供了坚实的基础。
值得一提的是,2025年2月18日,中国科学院院士葛均波教授团队在复旦大学附属中山医院成功完成了全球首台联影“零噪声”数字减影血管造影(DSA)复杂冠脉介入(PCI)手术。
“零噪声”手术(图片来源于网络)
这场手术的成功不仅标志着联影首创的“零噪声”医学影像技术正式投入临床应用,更开启了冠脉介入手术的新纪元,是高速采集技术进步的一个显著例证。该技术通过优化成像系统,几乎完全消除了图像中的干扰性噪点,从而实现了图像质量的显著提升。 这一突破不仅得益于高速采集技术的支持,还离不开深度学习、图像配准等先进技术的综合运用。
展望未来,随着高速采集技术的不断进步和DSA技术的持续创新,我们有理由相信,DSA将在心血管疾病的诊断和介入治疗中发挥更加重要的作用。同时,我们也期待DSA技术能够在未来实现更加高度一体化、系统化、程序化、自动化和网络智能化的方向发展,为医学领域带来更多的创新和突破。