乳腺诊断用钼靶X光机发展现状

牟强善，亓玉龙，郭洪栋

1.山东大学齐鲁医院日照分院（日照市东港区人民医院）　设备科，山东　日照　276800；2.日照市中医医院　设备科，山东　日照　276800；3.日照市人民医院　设备科，山东　日照　276800

乳腺诊断用钼靶X光机发展现状

牟强善1，亓玉龙2，郭洪栋3

1.山东大学齐鲁医院日照分院（日照市东港区人民医院）设备科，山东日照276800；2.日照市中医医院设备科，山东日照276800；3.日照市人民医院设备科，山东日照276800

乳腺癌是妇女最常见的恶性肿瘤之一[1]，严重威胁着广大妇女的健康和生命安全。作为一种相对无创性的检查方法，乳腺钼靶X线在乳腺癌诊断中起着不可替代的作用。钼靶X线管的阳极用钼（Mo）制造，钼的原子序数较低，受电子轰击后发出的X射线能量较低，特征谱线的波长为0.6n m左右，特别适用于软组织的透照成像。钼靶机的管电压范围为20～35kV。管电压＞20kV时，钼靶输出X线的能量集中在17.4ke V，还能辐射出波长为0.063n m和0.07n m的双峰特征X线[2]，使乳腺组织对比度较好，有利于乳腺结构的显示。作为软X射线能够产生并得以应用的基本技术，独特的软X射线辐射源（Mo）、恰到好处的激发电压方式、适当的小焦点和透明的辐射窗口集中体现在高技术的器件上-钼靶、铍窗口、小焦点软X射线球管，这些核心器件的出现，促成了乳腺钼靶X光机的问世。

1　发展历程

1.1第一代钼靶X光机

1965年钼靶X线管第一次用于乳腺摄影。1966第一台乳腺成像专用X光机产生。1967年科研人员设计出了一种采用钼滤波板的专用装置，能使X射线更好地聚焦于乳腺组织及胸腔，提高了图像质量。1969年法国医生Gross研制出钼靶阳极X线机，乳腺X线摄影技术得到了迅速发展[3]。1973年旋转阳极钼靶X线管、自动曝光控制技术（Automatic Exposure Control，AEC）、压迫器应用于乳腺机上。1976年专用滤线栅出现，与常规X光摄片用滤线器不同，乳腺摄影用的固定滤线器的的栅密度＞601p/cm，以避免在图像上产生形条状伪影；活动滤线器 （Bucky）栅比＞10:1，栅密度＞361p/cm，栅焦距＞110cm。1981年0.1mm焦点X线管启用，不久第一台机械压迫装置诞生。乳腺摄影时，一般要将乳腺厚度压缩到5cm左右，以避免乳腺前部曝光过度而底部曝光不足，同时适当压迫还可以减少散射线、提高照片对比度、减少乳腺的位置变化、降低图像几何模糊度[4]。

第一代钼靶机的基本技术特征为：高压发生器为工频直接接入，高压次边采用桥式全波整流，体积重量较大，高压输出脉动率为100%，产生无用射线和热量过多；X射线成像采用增感屏/胶片模拟图像方式[5]、单面细颗粒乳腺专用X射线胶片、单层增感屏、非金属暗盒组合系统。

1.2第二代钼靶X光机

20世纪80年代后期第二代乳腺钼靶机应用广泛。第二代乳腺机的技术特征为：中频或高频逆变的高压发生器的微机化。体积更小的高压发生装置将50H z工频电源逆变为中频（0.4～20kHz）或高频（20～50kHz）输出，使得输出高压脉动率非常小，接近恒压，因此输出的X射线剂量可提高2倍，同时X射线质量得以改善，即X射线谱中前沿竖直陡峭，后沿衰减快，单色化程度大大加强，提高了摄影质量并减少了病人接受剂量。X射线成像仍采用传统的增感屏/胶片模拟图像方式。

1.3第三代钼靶X光机

1995年北美放射学会（Radiological Society of North America，RSNA）上推出了第一台平板探测器。1996年电荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）应用于乳腺机。1998年独特数字暗盒Sen o Visio n的引进使操作人员能在同一台机器上快速地从胶/屏暗盒图像转换到数字点片状态，极大地提高了工作效率。1999年《乳腺成像质量标准法》对乳腺成像设备作出了规定。2000年全景数字化乳腺X射线摄影系统获美国FDA批准，取得了乳腺成像领域30年来的重大突破。2002年计算机辅助诊断（Computer Aided Diagnosis，CAD）技术用于乳腺影像诊断。2004年三维乳腺摄影技术用于乳腺影像诊断[6]。

水表在使用期间，主要注意两点：①排出水中空气。空气滞留在上部调整器，可能导致水表不计数，排出空气可以在管道上设置放气阀。②不要频繁开关阀门。开关阀门的同时，会导致管道压力改变，且产生水锤现象。试验表明，水表闸门在关闭时，会降低水表的计量准确度，提高计量误差；关闭2/3时，误差会增加至10%以上[5]。对此，日常使用中，应避免频繁开关阀门。

90年代后期出现了两种主要的数字化成像系统,分别是计算机X线摄影（Computed Radiography，CR）系统和直接数字化X射线摄影（Digital Radiography，DR）系统。CR系统采用柔性潜影影像板（Image Plate，IP）代替胶片，接收并记忆X射线摄影信息，形成潜影，而后通过激光读取装置，将其转换成数字影像信息并应用计算机进行处理，进而获得高质量的数字图像。CR系统与X线屏/片摄影相比具有以下优点：X线剂量显著降低，可与原有的X线摄影设备匹配工作，具有多种后处理功能，可数字化存贮，易并入网络系统。CR系统主要技术性不足：时间分辨力较差，在细微结构的显示上空间分辨力稍有不足[6]。

DR系统通过专用X光机产生X线，经过患者身体投照到晶态平板探测器上，其光能经光电二级管转换成电信号，经放大、A/D变换后送入计算机进行图像处理、显示与输出。数字化D R乳腺机核心部件的平板探测器经历了2个发展阶段：第一代为采用间接能量转换方式的碘化铯-非晶硅平板探测器，其X线首先被吸收转换为可见光，之后可见光再转换为电信号，但可见光在碘化铯层传输过程中不可避免地会发散从而造成空间分辨率降低；第二代为采用直接能量转化方式非晶硒平板探测器，相对于非晶硅平板探测器，非晶硒探测器可直接将X线转换为电信号，其非晶硒材料两端施加有电压，形成强电场防止电子发散[7]。

20世纪末数字化乳腺X线影像进入三维断层融合发展阶段。要在极短时间内实现十几次的连续曝光，高效、快速地完成相应的X光-电信号的转换、信号读出及图像后处理等过程，其平板探测器要具有更高的性能。2008年，Hologic公司研发的DBT探测器成功实现了数字乳腺断层技术（Digital Breast Tomosynthesis，DBT）的临床应用[8]。DBT系统采用X线组件做弧形运动，平板探测器不动，随后断层数据经计算机重建成三维容积图像，可降低常规X线投影照片中组织重叠的问题，改善病灶的探测和显示情况，并能够对病灶准确定位，有助于提高乳腺疾病诊断的准确率和手术定位的准确率[9]。

第三代乳腺钼靶机是与现代计算机技术紧密相连的最新一代钼靶机，实现了控制与图像的双重数字化。其基本结构包括机架、X线球管、高压发生器、平板探测器、控制系统、图像处理工作站等。其X线球管采用体积更小、阳极热容量更大的高频组合球管，并使用钼钨合金靶或钼、铑双靶以提高致密型乳腺的影像诊断准确性[10]；AEC技术采用0.5kV级差设计，使系统AEC自动设定的曝光参数更接近最佳曝光参数，预曝光技术和全自动曝光模式的控制更加精确，全自动曝光模式可根据乳腺厚度和组织密度的个体差异瞬间（15ms）自动探测,并可自动选择最适合成像的电离室覆盖整个平板探测器[11]；采用最低剂量技术可以使不同个体取得均一的优秀图像质量；采用高通透性蜂窝状滤线栅，配合程序化滤线栅控制技术，不受曝光时间长短的影响，可同步曝光并维持高效稳定的运动，还可降低放射剂量，保证任何情况下不出现栅影[12]；压迫装置采用人性化双速、智能柔性、自感应变速压迫和柔性拖带技术，可根据乳房受力时压力变化速率调整压迫速率，改善检查的舒适度[13]；最大限度采用人体工学设计(如圆形臂支架)；影像工作站采用动态频谱优化图像后处理技术。

2　总结及展望

综上所述，第一代乳腺X光机基本架构沿用至今；第二代乳腺X光机引入微机化控制，方便操作人员控制机器；第三代乳腺X光机图像采集环节和后处理部分采用数字化技术，在方便操作者的同时，能够更好地保证图像质量。

未来乳腺专用摄影装置的技术发展趋势为：① 不再局限于传统的钼靶,而是逐渐向铑和钨靶发展[14]，或是同时拥有钼、钨、铑3个靶面。如铑靶输出X线的能量集中在20.2ke V[15]，对于致密型乳腺有更好的穿透能力，能提供更短的曝光时间，降低曝光剂量，更有利于观察微小钙化、组织纤维化和包块组织，对于正在进行放射治疗及荷尔蒙治疗的妇女乳腺也具有很好的穿透力。② 设备功能会由以往的单一摄片发展到集摄片、病理活检与介入治疗于一体，能开展安全微创的三维立体定位活检，可通过计算机精密控制持针器进行三维全自动运动及自动校准。③ 数字乳腺摄影将实现全视野、全数字化，借助采用计算机辅助诊断[16]、多分辨率小波分析（（Multiresolution wavelet analysis，MWA）[17-18]等技术，能准确检出微小钙化灶，提高乳腺癌诊断的可靠性。

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作者邮箱：13606332323@qq.com

[中图分类号]R737.9；R730.55

[文献标志码]A

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.02.021

[文章编号]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]本文阐述了乳腺诊断用钼靶X光机的发展历程，总结了前后三代产品的主要技术特征，并结合现有产品的技术研发现状，指出了乳腺诊断用钼靶X光机技术的发展趋势。

[关键词]钼靶X光机；X射线；乳腺癌；断层融合

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