二氧化碳数字减影血管造影技术
作者：卢伟 李彦豪
单位：510515 广州第一军医大学南方医院放射科
关键词：
实用放射学杂志000316 使用离子型碘造影剂血管造影的各种副作用(包括过敏、肾毒性、发热、疼痛等)的发生率达12.66%，使用非离子型造影剂副反应率仍达3.13%[1]。且其价格昂贵，国内病人使用受到限制。将CO2气体注入血管行数字减影血管造影(CO2-DSA)可用于除心、脑以外的各种病变的诊断并介导介入放射操作[2，3]。笔者通过动物实验证实国产医用纯CO2血管造影的安全性后，将其应用于临床。
1 资料和方法
1.1 临床材料：本组85例病人行CO2-DSA，包括肝动脉造影65例，脾动脉造影4例，肾动脉造影4例，肠系膜上动脉造影2例，直接门静脉造影6例，肝静脉造影1例，腹主及四肢动脉3例。同时行碘剂造影对照。
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1.2 CO2程控注射法：INSPECT 2005型注射器(German Vesculab)包括CO2气罐、调压器、CO2注射主机、脚踩注射开关和气道连接管组成，用耐压管一端通过调压器与CO2连接，另一端接主机并打开CO2气罐，主机接通电源后显示注射器内压力，调节压力为4400～4600 mba之间，系统将自动检查接管有无错误同时用CO2“冲净”注射系统内可能存在的空气，输入注射参数(注射用量、压力、导管内径等)且将输出管通过过滤器(防止血液返流入注射器)与导管连接，系统将自动感受病人血压情况并计算出注射时间。术者在防护屏后脚踩注射器和DSA采集脚闸即开始注射并采集图像。手推法CO2-DSA的方法为：用两个相互连通的三通开关将CO2气瓶、导管和注射器连接起，调节三通开关的方向以利进气、排气和注气，注射前先进气和排气2～3次，获取注射用CO2后注射器与导管连接注气。
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1.3 造影技术：造影时嘱病人尽量屏气，减少运动性伪影。适应CO2的上浮特性，根据靶血管的血供方向尽量使靶血管在导管开口平面之上。
1.4 成像技术：应用AFM数字成像系统用低kV(60～70kV)、高mAs(700～800 mA)的曝光条件以1024×1024矩阵和3.1帧/s的速度采集图像，根据情况可采用像素移动(pixel shifting)、边缘增强(edge enhancement)及积分蒙片减影(integrated mask subtraction)等，摄片行图像分析。
2 结果
2.1 图像质量：CO2-DSA可清晰显示靶血管主干及其1～2级大分支，85例中有81例(95%)取得满意图像，这些病人可根据CO2-DSA图像行选择性或超选择性插管。但CO2-DSA在显示3级以下细小血管、肿瘤新生血管和肿瘤染色均不及常规DSA清晰(图1，2)。
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本组65例肝肿瘤(肝癌54例，肝海绵状血管瘤7例，肝转移瘤4例)CO2-DSA显示动-门脉短路(APS)者41例，而常规DSA显示17例，且该17例APS均经CO2-DSA显示(附表)，经配对计数资料的卡方检验，两组有显著性差异(P<0.001)。
CO2-DSA对肿瘤血窦显示优于常规DSA，本组18例有明显肿瘤血窦的肝癌病例中，虽碘剂DSA均不同程度地显示了病灶，但CO2-DSA显示其数量和范围均较碘剂好。其中3例CO2-DSA显示血窦范围明显超过了常规DSA所显示的范围，经碘油栓塞后碘油沉积的部位与CO2-DSA所显示血窦范围一致(图3，4)。
比较7例肝海绵状血管瘤的CO2和碘剂DSA图像，发现CO2可更好地充盈瘤体的血窦，CO2-DSA显示瘤体的密度较均匀，形态完整，边缘清晰，锐利。血窦于动脉早期出现持续至静脉期，同样可反应“早出晚归”的血流动力学改变(图5，6)。
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图1 碘剂DSA可清晰显示肝动脉主干及各级分支 图2 同上例，CO2-DSA显示肝动脉主干及1～2级分支清晰，对3级以下分支显示不及碘剂DSA 图3 肝癌碘剂DSA见少量肿瘤血窦显影 图4 同上例。CO2-DSA显示血窦范围明显超过常规DSA。该例碘油栓塞后，碘油沉积部位与CO2-DSA显示血窦范围一致 图5 肝海绵状血管瘤碘剂DSA呈少量血窦显影，密度不均 图6 同上例。CO2-DSA显示瘤体完整，边缘锐利，且附近门脉分支显影
2.2 副反应：CO2血管造影的副作用较小，本组仅5例病人出现一过性症状，包括腹痛、腹部烧灼感、恶性等，无远期并发症发生。
3 讨论
已有的研究[2，3]表明：医用纯CO2是一种安全的血管造影剂，它没有肝、肾副作用，亦不会致机体的过敏反应，CO2能快速溶解于血液，且可经肺一次性排出体外。血管内注入常规造影剂量的CO2极少有形成气栓的危险，既使是大剂量的注射也不会引起动脉血气参数和血液动力学显著的变化。
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CO2-DSA的主要适应证是对碘造影剂禁忌的病例，包括肾功能不全、碘剂过敏、充血性心衰、严重高血压、甲亢等。应用CO2的主要禁忌证是严重呼吸衰竭病人。目前，CO2不宜直接用于心、脑动脉造影。
附表 65例肝肿瘤CO2和碘剂DSA显示APS的比较 CO2-DSA
碘剂/DSA
合计
+
-
+
-
合计
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17
0
17
24
24
48
41
24
65
X2=22.04 P<0.001
CO2可用手推、高压注射器或程控注射器注射，因CO2是无色、可被压缩的气体，所以两种方法均很难使CO2被匀速线性注入，往往在注射早期气体在注射器内被压缩，当注射器内压超过血压时，CO2骤然进入血管产生“爆发”性注入。用程控CO2注射器可同时控制注射量、压力和时间，使CO2匀速线形注入，且使用方便，但其价格较为昂贵，国内尚未普及。本文应用改良封闭手推二步注射法亦达到满意效果，该法可避免误注空气和“爆发”性注入，其结构简单，操作技术容易掌握。
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由于CO2-DSA的浮力，因此高于导管开口的靶血管易于充盈而采用改变体位使靶血管抬高可得到较为清晰、真实的图像。如仰卧位有助于腹腔动脉、肠系膜上、下动脉的显影，抬高下肢15°～20°有助于股动脉的显影。CO2-DSA时应用适当的后处理方法有助于提高图像清晰度，某些移动性伪影可用像素移动、重配减影等手段加以消除；对于边缘不够锐利的图像可用边缘增强方法使血管边缘选择性增强；对于采集过程中移动较小的图像可行积分蒙片减影以改善信噪比，将得到更为清晰得图像。针对气体充盈不良所致的串珠样图像，国外已设计出“staking”后处理软件将多帧图像叠加起来形成一张完整反映血管壁的图像[4]。
目前CO2-DSA主要应用于腹主动脉及其分支、四肢动静脉、腔静脉及门静脉的造影，可以清晰显示这些血管的狭窄、闭塞、侧支及血栓情况且可介导介入插管和治疗。在上肢静脉、门静脉和腔静脉的造影图像优于后者[5]。CO2-DSA对实质器官的细小血管、肿瘤新生血管、肿瘤染色不及常规DSA。但因低黏度的CO2可通过碘剂不易通过的较小的动-门(静)脉短路，所以对这些病灶优于常规DSA。
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CO2-DSA对肿瘤血窦和肝海绵状血管瘤瘤体大小、形态和边缘的显示较常规DSA要好，其原因为：低黏度的CO2易于通过较小的供血动脉进入扩张的血窦内，同时由于CO2的浮力，使之更易在窦腔内停滞、聚集，从而对血多窦、瘤体显示较好。常规造影必须是进入瘤体的碘剂与血窦内的血液充分混合才能使瘤体充分显影。由于血窦内血流速度慢，含造影剂的血液不能快速与原留存在血窦内的血液混合，仅使部分血窦显影，还可因为造影剂过度稀释而显影较淡。CO2-DSA同样可表现出肝血管瘤的“早出晚归”现象，其原因为：CO2气体黏度低，注入后可快速通过肝动脉分支到达瘤体，因而可较早显示瘤体。“晚归”的原因为：①有一定程度压缩的CO2在压力较低的血窦内迅速膨胀，聚集形成大气泡，使之与血液的接触面减少，溶解速度减慢；②当血液淤滞于血窦或瘤体内时，必然使具有浮力的CO2较长时间取代淤滞的血液，所以可以较长时间清晰显影。
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参考文献
1，Katayama H,Yamagachi K,Kozuka T,et al.Aderse reaction to ionic and nonionic contrast media.Radiology,1990;175:621
2，Kerns SR,Hawkins IF.Carbon dioxide digital subrtraction angiography:expending application and technical evaluation.AJR,1995;164:735
3，Kens SR,Hawkins IF,Sabetal FW.Current status of carbon dioxide digital subraction angiography.Radiologic Clinical of North American,1995;33:15
4，Seeger JM,Self S,Hawkard TRS,et al.Carbon dioxide gas as an arterial contrast agent,Ann Surg,1993;217:688
5，Sullivan KL,Bonn J,Shapira MJ,et al.Venography with carbon dioxide as a contrast agent.Cadiovasc intervent Radiol,1995;18:141, 百拇医药
单位：510515 广州第一军医大学南方医院放射科
关键词：
实用放射学杂志000316 使用离子型碘造影剂血管造影的各种副作用(包括过敏、肾毒性、发热、疼痛等)的发生率达12.66%，使用非离子型造影剂副反应率仍达3.13%[1]。且其价格昂贵，国内病人使用受到限制。将CO2气体注入血管行数字减影血管造影(CO2-DSA)可用于除心、脑以外的各种病变的诊断并介导介入放射操作[2，3]。笔者通过动物实验证实国产医用纯CO2血管造影的安全性后，将其应用于临床。
1 资料和方法
1.1 临床材料：本组85例病人行CO2-DSA，包括肝动脉造影65例，脾动脉造影4例，肾动脉造影4例，肠系膜上动脉造影2例，直接门静脉造影6例，肝静脉造影1例，腹主及四肢动脉3例。同时行碘剂造影对照。
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1.2 CO2程控注射法：INSPECT 2005型注射器(German Vesculab)包括CO2气罐、调压器、CO2注射主机、脚踩注射开关和气道连接管组成，用耐压管一端通过调压器与CO2连接，另一端接主机并打开CO2气罐，主机接通电源后显示注射器内压力，调节压力为4400～4600 mba之间，系统将自动检查接管有无错误同时用CO2“冲净”注射系统内可能存在的空气，输入注射参数(注射用量、压力、导管内径等)且将输出管通过过滤器(防止血液返流入注射器)与导管连接，系统将自动感受病人血压情况并计算出注射时间。术者在防护屏后脚踩注射器和DSA采集脚闸即开始注射并采集图像。手推法CO2-DSA的方法为：用两个相互连通的三通开关将CO2气瓶、导管和注射器连接起，调节三通开关的方向以利进气、排气和注气，注射前先进气和排气2～3次，获取注射用CO2后注射器与导管连接注气。
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1.3 造影技术：造影时嘱病人尽量屏气，减少运动性伪影。适应CO2的上浮特性，根据靶血管的血供方向尽量使靶血管在导管开口平面之上。
1.4 成像技术：应用AFM数字成像系统用低kV(60～70kV)、高mAs(700～800 mA)的曝光条件以1024×1024矩阵和3.1帧/s的速度采集图像，根据情况可采用像素移动(pixel shifting)、边缘增强(edge enhancement)及积分蒙片减影(integrated mask subtraction)等，摄片行图像分析。
2 结果
2.1 图像质量：CO2-DSA可清晰显示靶血管主干及其1～2级大分支，85例中有81例(95%)取得满意图像，这些病人可根据CO2-DSA图像行选择性或超选择性插管。但CO2-DSA在显示3级以下细小血管、肿瘤新生血管和肿瘤染色均不及常规DSA清晰(图1，2)。
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本组65例肝肿瘤(肝癌54例，肝海绵状血管瘤7例，肝转移瘤4例)CO2-DSA显示动-门脉短路(APS)者41例，而常规DSA显示17例，且该17例APS均经CO2-DSA显示(附表)，经配对计数资料的卡方检验，两组有显著性差异(P<0.001)。
CO2-DSA对肿瘤血窦显示优于常规DSA，本组18例有明显肿瘤血窦的肝癌病例中，虽碘剂DSA均不同程度地显示了病灶，但CO2-DSA显示其数量和范围均较碘剂好。其中3例CO2-DSA显示血窦范围明显超过了常规DSA所显示的范围，经碘油栓塞后碘油沉积的部位与CO2-DSA所显示血窦范围一致(图3，4)。
比较7例肝海绵状血管瘤的CO2和碘剂DSA图像，发现CO2可更好地充盈瘤体的血窦，CO2-DSA显示瘤体的密度较均匀，形态完整，边缘清晰，锐利。血窦于动脉早期出现持续至静脉期，同样可反应“早出晚归”的血流动力学改变(图5，6)。
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图1 碘剂DSA可清晰显示肝动脉主干及各级分支 图2 同上例，CO2-DSA显示肝动脉主干及1～2级分支清晰，对3级以下分支显示不及碘剂DSA 图3 肝癌碘剂DSA见少量肿瘤血窦显影 图4 同上例。CO2-DSA显示血窦范围明显超过常规DSA。该例碘油栓塞后，碘油沉积部位与CO2-DSA显示血窦范围一致 图5 肝海绵状血管瘤碘剂DSA呈少量血窦显影，密度不均 图6 同上例。CO2-DSA显示瘤体完整，边缘锐利，且附近门脉分支显影
2.2 副反应：CO2血管造影的副作用较小，本组仅5例病人出现一过性症状，包括腹痛、腹部烧灼感、恶性等，无远期并发症发生。
3 讨论
已有的研究[2，3]表明：医用纯CO2是一种安全的血管造影剂，它没有肝、肾副作用，亦不会致机体的过敏反应，CO2能快速溶解于血液，且可经肺一次性排出体外。血管内注入常规造影剂量的CO2极少有形成气栓的危险，既使是大剂量的注射也不会引起动脉血气参数和血液动力学显著的变化。
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CO2-DSA的主要适应证是对碘造影剂禁忌的病例，包括肾功能不全、碘剂过敏、充血性心衰、严重高血压、甲亢等。应用CO2的主要禁忌证是严重呼吸衰竭病人。目前，CO2不宜直接用于心、脑动脉造影。
附表 65例肝肿瘤CO2和碘剂DSA显示APS的比较 CO2-DSA
碘剂/DSA
合计
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X2=22.04 P<0.001
CO2可用手推、高压注射器或程控注射器注射，因CO2是无色、可被压缩的气体，所以两种方法均很难使CO2被匀速线性注入，往往在注射早期气体在注射器内被压缩，当注射器内压超过血压时，CO2骤然进入血管产生“爆发”性注入。用程控CO2注射器可同时控制注射量、压力和时间，使CO2匀速线形注入，且使用方便，但其价格较为昂贵，国内尚未普及。本文应用改良封闭手推二步注射法亦达到满意效果，该法可避免误注空气和“爆发”性注入，其结构简单，操作技术容易掌握。
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由于CO2-DSA的浮力，因此高于导管开口的靶血管易于充盈而采用改变体位使靶血管抬高可得到较为清晰、真实的图像。如仰卧位有助于腹腔动脉、肠系膜上、下动脉的显影，抬高下肢15°～20°有助于股动脉的显影。CO2-DSA时应用适当的后处理方法有助于提高图像清晰度，某些移动性伪影可用像素移动、重配减影等手段加以消除；对于边缘不够锐利的图像可用边缘增强方法使血管边缘选择性增强；对于采集过程中移动较小的图像可行积分蒙片减影以改善信噪比，将得到更为清晰得图像。针对气体充盈不良所致的串珠样图像，国外已设计出“staking”后处理软件将多帧图像叠加起来形成一张完整反映血管壁的图像[4]。
目前CO2-DSA主要应用于腹主动脉及其分支、四肢动静脉、腔静脉及门静脉的造影，可以清晰显示这些血管的狭窄、闭塞、侧支及血栓情况且可介导介入插管和治疗。在上肢静脉、门静脉和腔静脉的造影图像优于后者[5]。CO2-DSA对实质器官的细小血管、肿瘤新生血管、肿瘤染色不及常规DSA。但因低黏度的CO2可通过碘剂不易通过的较小的动-门(静)脉短路，所以对这些病灶优于常规DSA。
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CO2-DSA对肿瘤血窦和肝海绵状血管瘤瘤体大小、形态和边缘的显示较常规DSA要好，其原因为：低黏度的CO2易于通过较小的供血动脉进入扩张的血窦内，同时由于CO2的浮力，使之更易在窦腔内停滞、聚集，从而对血多窦、瘤体显示较好。常规造影必须是进入瘤体的碘剂与血窦内的血液充分混合才能使瘤体充分显影。由于血窦内血流速度慢，含造影剂的血液不能快速与原留存在血窦内的血液混合，仅使部分血窦显影，还可因为造影剂过度稀释而显影较淡。CO2-DSA同样可表现出肝血管瘤的“早出晚归”现象，其原因为：CO2气体黏度低，注入后可快速通过肝动脉分支到达瘤体，因而可较早显示瘤体。“晚归”的原因为：①有一定程度压缩的CO2在压力较低的血窦内迅速膨胀，聚集形成大气泡，使之与血液的接触面减少，溶解速度减慢；②当血液淤滞于血窦或瘤体内时，必然使具有浮力的CO2较长时间取代淤滞的血液，所以可以较长时间清晰显影。
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参考文献
1，Katayama H,Yamagachi K,Kozuka T,et al.Aderse reaction to ionic and nonionic contrast media.Radiology,1990;175:621
2，Kerns SR,Hawkins IF.Carbon dioxide digital subrtraction angiography:expending application and technical evaluation.AJR,1995;164:735
3，Kens SR,Hawkins IF,Sabetal FW.Current status of carbon dioxide digital subraction angiography.Radiologic Clinical of North American,1995;33:15
4，Seeger JM,Self S,Hawkard TRS,et al.Carbon dioxide gas as an arterial contrast agent,Ann Surg,1993;217:688
5，Sullivan KL,Bonn J,Shapira MJ,et al.Venography with carbon dioxide as a contrast agent.Cadiovasc intervent Radiol,1995;18:141, 百拇医药