乳腺診斷用鉬靶X光機發(fā)展現(xiàn)狀

牟強善，亓玉龍，郭洪棟

1.山東大學齊魯醫(yī)院日照分院（日照市東港區(qū)人民醫(yī)院）　設備科，山東　日照　276800；2.日照市中醫(yī)醫(yī)院　設備科，山東　日照　276800；3.日照市人民醫(yī)院　設備科，山東　日照　276800

乳腺診斷用鉬靶X光機發(fā)展現(xiàn)狀

牟強善1，亓玉龍2，郭洪棟3

1.山東大學齊魯醫(yī)院日照分院（日照市東港區(qū)人民醫(yī)院）設備科，山東日照276800；2.日照市中醫(yī)醫(yī)院設備科，山東日照276800；3.日照市人民醫(yī)院設備科，山東日照276800

乳腺癌是婦女最常見的惡性腫瘤之一[1]，嚴重威脅著廣大婦女的健康和生命安全。作為一種相對無創(chuàng)性的檢查方法，乳腺鉬靶X線在乳腺癌診斷中起著不可替代的作用。鉬靶X線管的陽極用鉬（Mo）制造，鉬的原子序數(shù)較低，受電子轟擊后發(fā)出的X射線能量較低，特征譜線的波長為0.6n m左右，特別適用于軟組織的透照成像。鉬靶機的管電壓范圍為20～35kV。管電壓＞20kV時，鉬靶輸出X線的能量集中在17.4ke V，還能輻射出波長為0.063n m和0.07n m的雙峰特征X線[2]，使乳腺組織對比度較好，有利于乳腺結構的顯示。作為軟X射線能夠產生并得以應用的基本技術，獨特的軟X射線輻射源（Mo）、恰到好處的激發(fā)電壓方式、適當?shù)男〗裹c和透明的輻射窗口集中體現(xiàn)在高技術的器件上-鉬靶、鈹窗口、小焦點軟X射線球管，這些核心器件的出現(xiàn)，促成了乳腺鉬靶X光機的問世。

1　發(fā)展歷程

1.1第一代鉬靶X光機

1965年鉬靶X線管第一次用于乳腺攝影。1966第一臺乳腺成像專用X光機產生。1967年科研人員設計出了一種采用鉬濾波板的專用裝置，能使X射線更好地聚焦于乳腺組織及胸腔，提高了圖像質量。1969年法國醫(yī)生Gross研制出鉬靶陽極X線機，乳腺X線攝影技術得到了迅速發(fā)展[3]。1973年旋轉陽極鉬靶X線管、自動曝光控制技術（Automatic Exposure Control，AEC）、壓迫器應用于乳腺機上。1976年專用濾線柵出現(xiàn)，與常規(guī)X光攝片用濾線器不同，乳腺攝影用的固定濾線器的的柵密度＞601p/cm，以避免在圖像上產生形條狀偽影；活動濾線器 （Bucky）柵比＞10:1，柵密度＞361p/cm，柵焦距＞110cm。1981年0.1mm焦點X線管啟用，不久第一臺機械壓迫裝置誕生。乳腺攝影時，一般要將乳腺厚度壓縮到5cm左右，以避免乳腺前部曝光過度而底部曝光不足，同時適當壓迫還可以減少散射線、提高照片對比度、減少乳腺的位置變化、降低圖像幾何模糊度[4]。

第一代鉬靶機的基本技術特征為：高壓發(fā)生器為工頻直接接入，高壓次邊采用橋式全波整流，體積重量較大，高壓輸出脈動率為100%，產生無用射線和熱量過多；X射線成像采用增感屏/膠片模擬圖像方式[5]、單面細顆粒乳腺專用X射線膠片、單層增感屏、非金屬暗盒組合系統(tǒng)。

1.2第二代鉬靶X光機

20世紀80年代后期第二代乳腺鉬靶機應用廣泛。第二代乳腺機的技術特征為：中頻或高頻逆變的高壓發(fā)生器的微機化。體積更小的高壓發(fā)生裝置將50H z工頻電源逆變?yōu)橹蓄l（0.4～20kHz）或高頻（20～50kHz）輸出，使得輸出高壓脈動率非常小，接近恒壓，因此輸出的X射線劑量可提高2倍，同時X射線質量得以改善，即X射線譜中前沿豎直陡峭，后沿衰減快，單色化程度大大加強，提高了攝影質量并減少了病人接受劑量。X射線成像仍采用傳統(tǒng)的增感屏/膠片模擬圖像方式。

1.3第三代鉬靶X光機

1995年北美放射學會（Radiological Society of North America，RSNA）上推出了第一臺平板探測器。1996年電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）應用于乳腺機。1998年獨特數(shù)字暗盒Sen o Visio n的引進使操作人員能在同一臺機器上快速地從膠/屏暗盒圖像轉換到數(shù)字點片狀態(tài)，極大地提高了工作效率。1999年《乳腺成像質量標準法》對乳腺成像設備作出了規(guī)定。2000年全景數(shù)字化乳腺X射線攝影系統(tǒng)獲美國FDA批準，取得了乳腺成像領域30年來的重大突破。2002年計算機輔助診斷（Computer Aided Diagnosis，CAD）技術用于乳腺影像診斷。2004年三維乳腺攝影技術用于乳腺影像診斷[6]。

水表在使用期間，主要注意兩點：①排出水中空氣。空氣滯留在上部調整器，可能導致水表不計數(shù)，排出空氣可以在管道上設置放氣閥。②不要頻繁開關閥門。開關閥門的同時，會導致管道壓力改變，且產生水錘現(xiàn)象。試驗表明，水表閘門在關閉時，會降低水表的計量準確度，提高計量誤差；關閉2/3時，誤差會增加至10%以上[5]。對此，日常使用中，應避免頻繁開關閥門。

90年代后期出現(xiàn)了兩種主要的數(shù)字化成像系統(tǒng),分別是計算機X線攝影（Computed Radiography，CR）系統(tǒng)和直接數(shù)字化X射線攝影（Digital Radiography，DR）系統(tǒng)。CR系統(tǒng)采用柔性潛影影像板（Image Plate，IP）代替膠片，接收并記憶X射線攝影信息，形成潛影，而后通過激光讀取裝置，將其轉換成數(shù)字影像信息并應用計算機進行處理，進而獲得高質量的數(shù)字圖像。CR系統(tǒng)與X線屏/片攝影相比具有以下優(yōu)點：X線劑量顯著降低，可與原有的X線攝影設備匹配工作，具有多種后處理功能，可數(shù)字化存貯，易并入網絡系統(tǒng)。CR系統(tǒng)主要技術性不足：時間分辨力較差，在細微結構的顯示上空間分辨力稍有不足[6]。

DR系統(tǒng)通過專用X光機產生X線，經過患者身體投照到晶態(tài)平板探測器上，其光能經光電二級管轉換成電信號，經放大、A/D變換后送入計算機進行圖像處理、顯示與輸出。數(shù)字化D R乳腺機核心部件的平板探測器經歷了2個發(fā)展階段：第一代為采用間接能量轉換方式的碘化銫-非晶硅平板探測器，其X線首先被吸收轉換為可見光，之后可見光再轉換為電信號，但可見光在碘化銫層傳輸過程中不可避免地會發(fā)散從而造成空間分辨率降低；第二代為采用直接能量轉化方式非晶硒平板探測器，相對于非晶硅平板探測器，非晶硒探測器可直接將X線轉換為電信號，其非晶硒材料兩端施加有電壓，形成強電場防止電子發(fā)散[7]。

20世紀末數(shù)字化乳腺X線影像進入三維斷層融合發(fā)展階段。要在極短時間內實現(xiàn)十幾次的連續(xù)曝光，高效、快速地完成相應的X光-電信號的轉換、信號讀出及圖像后處理等過程，其平板探測器要具有更高的性能。2008年，Hologic公司研發(fā)的DBT探測器成功實現(xiàn)了數(shù)字乳腺斷層技術（Digital Breast Tomosynthesis，DBT）的臨床應用[8]。DBT系統(tǒng)采用X線組件做弧形運動，平板探測器不動，隨后斷層數(shù)據經計算機重建成三維容積圖像，可降低常規(guī)X線投影照片中組織重疊的問題，改善病灶的探測和顯示情況，并能夠對病灶準確定位，有助于提高乳腺疾病診斷的準確率和手術定位的準確率[9]。

第三代乳腺鉬靶機是與現(xiàn)代計算機技術緊密相連的最新一代鉬靶機，實現(xiàn)了控制與圖像的雙重數(shù)字化。其基本結構包括機架、X線球管、高壓發(fā)生器、平板探測器、控制系統(tǒng)、圖像處理工作站等。其X線球管采用體積更小、陽極熱容量更大的高頻組合球管，并使用鉬鎢合金靶或鉬、銠雙靶以提高致密型乳腺的影像診斷準確性[10]；AEC技術采用0.5kV級差設計，使系統(tǒng)AEC自動設定的曝光參數(shù)更接近最佳曝光參數(shù)，預曝光技術和全自動曝光模式的控制更加精確，全自動曝光模式可根據乳腺厚度和組織密度的個體差異瞬間（15ms）自動探測,并可自動選擇最適合成像的電離室覆蓋整個平板探測器[11]；采用最低劑量技術可以使不同個體取得均一的優(yōu)秀圖像質量；采用高通透性蜂窩狀濾線柵，配合程序化濾線柵控制技術，不受曝光時間長短的影響，可同步曝光并維持高效穩(wěn)定的運動，還可降低放射劑量，保證任何情況下不出現(xiàn)柵影[12]；壓迫裝置采用人性化雙速、智能柔性、自感應變速壓迫和柔性拖帶技術，可根據乳房受力時壓力變化速率調整壓迫速率，改善檢查的舒適度[13]；最大限度采用人體工學設計(如圓形臂支架)；影像工作站采用動態(tài)頻譜優(yōu)化圖像后處理技術。

2　總結及展望

綜上所述，第一代乳腺X光機基本架構沿用至今；第二代乳腺X光機引入微機化控制，方便操作人員控制機器；第三代乳腺X光機圖像采集環(huán)節(jié)和后處理部分采用數(shù)字化技術，在方便操作者的同時，能夠更好地保證圖像質量。

未來乳腺專用攝影裝置的技術發(fā)展趨勢為：① 不再局限于傳統(tǒng)的鉬靶,而是逐漸向銠和鎢靶發(fā)展[14]，或是同時擁有鉬、鎢、銠3個靶面。如銠靶輸出X線的能量集中在20.2ke V[15]，對于致密型乳腺有更好的穿透能力，能提供更短的曝光時間，降低曝光劑量，更有利于觀察微小鈣化、組織纖維化和包塊組織，對于正在進行放射治療及荷爾蒙治療的婦女乳腺也具有很好的穿透力。② 設備功能會由以往的單一攝片發(fā)展到集攝片、病理活檢與介入治療于一體，能開展安全微創(chuàng)的三維立體定位活檢，可通過計算機精密控制持針器進行三維全自動運動及自動校準。③ 數(shù)字乳腺攝影將實現(xiàn)全視野、全數(shù)字化，借助采用計算機輔助診斷[16]、多分辨率小波分析（（Multiresolution wavelet analysis，MWA）[17-18]等技術，能準確檢出微小鈣化灶，提高乳腺癌診斷的可靠性。

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作者郵箱：13606332323@qq.com

[中圖分類號]R737.9；R730.55

[文獻標志碼]A

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.02.021

[文章編號]1674-1633(2014)02-0074-03

收稿日期：2013-06-14修回日期：2013-08-03

Development Status of MolybdenumTarget X-ray Machine Used in Breast Diagnosis

MOU Qiang-shan1, QI Yu-long2, GUO Hong-dong3
1.Department of Equipment, Rizhao Branch of QiLu Hospital of Shandong University (Dong Gang District People's Hospital of Rizhao City), Rizhao Shandong 276800, China; 2.Department of Equipment, Rizhao Hospital of TCM, Rizhao Shandong 276800, China;3. Department of Equipment, People's Hospital of Rizhao, Rizhao Shandong 276800, China

[摘要]本文闡述了乳腺診斷用鉬靶X光機的發(fā)展歷程，總結了前后三代產品的主要技術特征，并結合現(xiàn)有產品的技術研發(fā)現(xiàn)狀，指出了乳腺診斷用鉬靶X光機技術的發(fā)展趨勢。

[關鍵詞]鉬靶X光機；X射線；乳腺癌；斷層融合

Abstract：This paper describes the development history of molybdenumtarget X-ray machine used in breast diagnosis, and summarizes the main technical characteristics of three generations of molybdenumtarget X-ray machine. Combined with the research and development status of technologies of existing products, this paper also points out the development trend of technologies of molybdenumtarget X-ray machine.

Key words：molybdenumtarget X-ray machine; X-ray; breast cancer; tomosynthesis