牟強(qiáng)善，亓玉龍，郭洪棟

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

乳腺診斷用鉬靶X光機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

牟強(qiáng)善1，亓玉龍2，郭洪棟3

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

乳腺癌是婦女最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一[1]，嚴(yán)重威脅著廣大婦女的健康和生命安全。作為一種相對(duì)無(wú)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(yáng)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(zhǎng)為0.6n m左右，特別適用于軟組織的透照成像。鉬靶機(jī)的管電壓范圍為20～35kV。管電壓＞20kV時(shí)，鉬靶輸出X線的能量集中在17.4ke V，還能輻射出波長(zhǎng)為0.063n m和0.07n m的雙峰特征X線[2]，使乳腺組織對(duì)比度較好，有利于乳腺結(jié)構(gòu)的顯示。作為軟X射線能夠產(chǎn)生并得以應(yīng)用的基本技術(shù)，獨(dú)特的軟X射線輻射源（Mo）、恰到好處的激發(fā)電壓方式、適當(dāng)?shù)男〗裹c(diǎn)和透明的輻射窗口集中體現(xiàn)在高技術(shù)的器件上-鉬靶、鈹窗口、小焦點(diǎn)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(jī)的問(wèn)世。

1　發(fā)展歷程

1.1第一代鉬靶X光機(jī)

1965年鉬靶X線管第一次用于乳腺攝影。1966第一臺(tái)乳腺成像專用X光機(jī)產(chǎn)生。1967年科研人員設(shè)計(jì)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(zhì)量。1969年法國(guó)醫(yī)生Gross研制出鉬靶陽(yáng)極X線機(jī)，乳腺X線攝影技術(shù)得到了迅速發(fā)展[3]。1973年旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極鉬靶X線管、自動(dòng)曝光控制技術(shù)（Automatic Exposure Control，AEC）、壓迫器應(yīng)用于乳腺機(jī)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(chǎn)生形條狀偽影；活動(dòng)濾線器 （Bucky）柵比＞10:1，柵密度＞361p/cm，柵焦距＞110cm。1981年0.1mm焦點(diǎn)X線管啟用，不久第一臺(tái)機(jī)械壓迫裝置誕生。乳腺攝影時(shí)，一般要將乳腺厚度壓縮到5cm左右，以避免乳腺前部曝光過(guò)度而底部曝光不足，同時(shí)適當(dāng)壓迫還可以減少散射線、提高照片對(duì)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(jī)的基本技術(shù)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(dòng)率為100%，產(chǎn)生無(wú)用射線和熱量過(guò)多；X射線成像采用增感屏/膠片模擬圖像方式[5]、單面細(xì)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(jī)

20世紀(jì)80年代后期第二代乳腺鉬靶機(jī)應(yīng)用廣泛。第二代乳腺機(jī)的技術(shù)特征為：中頻或高頻逆變的高壓發(fā)生器的微機(jī)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(dòng)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(shí)X射線質(zhì)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(qiáng)，提高了攝影質(zhì)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(jī)

1995年北美放射學(xué)會(huì)（Radiological Society of North America，RSNA）上推出了第一臺(tái)平板探測(cè)器。1996年電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）應(yīng)用于乳腺機(jī)。1998年獨(dú)特?cái)?shù)字暗盒Sen o Visio n的引進(jìn)使操作人員能在同一臺(tái)機(jī)器上快速地從膠/屏暗盒圖像轉(zhuǎn)換到數(shù)字點(diǎn)片狀態(tài)，極大地提高了工作效率。1999年《乳腺成像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)法》對(duì)乳腺成像設(shè)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(guó)FDA批準(zhǔn)，取得了乳腺成像領(lǐng)域30年來(lái)的重大突破。2002年計(jì)算機(jī)輔助診斷（Computer Aided Diagnosis，CAD）技術(shù)用于乳腺影像診斷。2004年三維乳腺攝影技術(shù)用于乳腺影像診斷[6]。

水表在使用期間，主要注意兩點(diǎn)：①排出水中空氣?？諝鉁粼谏喜空{(diào)整器，可能導(dǎo)致水表不計(jì)數(shù)，排出空氣可以在管道上設(shè)置放氣閥。②不要頻繁開(kāi)關(guān)閥門。開(kāi)關(guān)閥門的同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致管道壓力改變，且產(chǎn)生水錘現(xiàn)象。試驗(yàn)表明，水表閘門在關(guān)閉時(shí)，會(huì)降低水表的計(jì)量準(zhǔn)確度，提高計(jì)量誤差；關(guān)閉2/3時(shí)，誤差會(huì)增加至10%以上[5]。對(duì)此，日常使用中，應(yīng)避免頻繁開(kāi)關(guān)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(jì)算機(jī)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(guò)激光讀取裝置，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像信息并應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，進(jìn)而獲得高質(zhì)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(diǎn)：X線劑量顯著降低，可與原有的X線攝影設(shè)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。CR系統(tǒng)主要技術(shù)性不足：時(shí)間分辨力較差，在細(xì)微結(jié)構(gòu)的顯示上空間分辨力稍有不足[6]。

DR系統(tǒng)通過(guò)專用X光機(jī)產(chǎn)生X線，經(jīng)過(guò)患者身體投照到晶態(tài)平板探測(cè)器上，其光能經(jīng)光電二級(jí)管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大、A/D變換后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理、顯示與輸出。數(shù)字化D R乳腺機(jī)核心部件的平板探測(cè)器經(jīng)歷了2個(gè)發(fā)展階段：第一代為采用間接能量轉(zhuǎn)換方式的碘化銫-非晶硅平板探測(cè)器，其X線首先被吸收轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光，之后可見(jiàn)光再轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，但可見(jiàn)光在碘化銫層傳輸過(guò)程中不可避免地會(huì)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(zhuǎn)化方式非晶硒平板探測(cè)器，相對(duì)于非晶硅平板探測(cè)器，非晶硒探測(cè)器可直接將X線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其非晶硒材料兩端施加有電壓，形成強(qiáng)電場(chǎng)防止電子發(fā)散[7]。

20世紀(jì)末數(shù)字化乳腺X線影像進(jìn)入三維斷層融合發(fā)展階段。要在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)十幾次的連續(xù)曝光，高效、快速地完成相應(yīng)的X光-電信號(hào)的轉(zhuǎn)換、信號(hào)讀出及圖像后處理等過(guò)程，其平板探測(cè)器要具有更高的性能。2008年，Hologic公司研發(fā)的DBT探測(cè)器成功實(shí)現(xiàn)了數(shù)字乳腺斷層技術(shù)（Digital Breast Tomosynthesis，DBT）的臨床應(yīng)用[8]。DBT系統(tǒng)采用X線組件做弧形運(yùn)動(dòng)，平板探測(cè)器不動(dòng)，隨后斷層數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)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(wèn)題，改善病灶的探測(cè)和顯示情況，并能夠?qū)Σ≡顪?zhǔn)確定位，有助于提高乳腺疾病診斷的準(zhǔn)確率和手術(shù)定位的準(zhǔn)確率[9]。

第三代乳腺鉬靶機(jī)是與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密相連的最新一代鉬靶機(jī)，實(shí)現(xiàn)了控制與圖像的雙重?cái)?shù)字化。其基本結(jié)構(gòu)包括機(jī)架、X線球管、高壓發(fā)生器、平板探測(cè)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(yáng)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(zhǔn)確性[10]；AEC技術(shù)采用0.5kV級(jí)差設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)AEC自動(dòng)設(shè)定的曝光參數(shù)更接近最佳曝光參數(shù)，預(yù)曝光技術(shù)和全自動(dòng)曝光模式的控制更加精確，全自動(dòng)曝光模式可根據(jù)乳腺厚度和組織密度的個(gè)體差異瞬間（15ms）自動(dòng)探測(cè),并可自動(dòng)選擇最適合成像的電離室覆蓋整個(gè)平板探測(cè)器[11]；采用最低劑量技術(shù)可以使不同個(gè)體取得均一的優(yōu)秀圖像質(zhì)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(shù)，不受曝光時(shí)間長(zhǎng)短的影響，可同步曝光并維持高效穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)，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(yīng)變速壓迫和柔性拖帶技術(shù)，可根據(jù)乳房受力時(shí)壓力變化速率調(diào)整壓迫速率，改善檢查的舒適度[13]；最大限度采用人體工學(xué)設(shè)計(jì)(如圓形臂支架)；影像工作站采用動(dòng)態(tài)頻譜優(yōu)化圖像后處理技術(shù)。

2　總結(jié)及展望

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

未來(lái)乳腺專用攝影裝置的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)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(shí)擁有鉬、鎢、銠3個(gè)靶面。如銠靶輸出X線的能量集中在20.2ke V[15]，對(duì)于致密型乳腺有更好的穿透能力，能提供更短的曝光時(shí)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(duì)于正在進(jìn)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(shè)備功能會(huì)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(kāi)展安全微創(chuàng)的三維立體定位活檢，可通過(guò)計(jì)算機(jī)精密控制持針器進(jìn)行三維全自動(dòng)運(yùn)動(dòng)及自動(dòng)校準(zhǔn)。③ 數(shù)字乳腺攝影將實(shí)現(xiàn)全視野、全數(shù)字化，借助采用計(jì)算機(jī)輔助診斷[16]、多分辨率小波分析（（Multiresolution wavelet analysis，MWA）[17-18]等技術(shù)，能準(zhǔn)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(hào)]R737.9；R730.55

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.02.021

[文章編號(hào)]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(jī)的發(fā)展歷程，總結(jié)了前后三代產(chǎn)品的主要技術(shù)特征，并結(jié)合現(xiàn)有產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀，指出了乳腺診斷用鉬靶X光機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

[關(guān)鍵詞]鉬靶X光機(jī)；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