乳腺X线摄影若干技术要素的研究
乳腺X线摄影若干技术要素的研究
曹厚德 蒋琴
摘要 目的：通过对乳腺摄影若干技术要素的解析及研究，提高摄影质量及诊断准确性。方法：对21家医院的摄影质量进行调研。对常用的增感屏 - 胶片组合的成像质量进行测试，并与计算机摄影进行比较研究。对摄影位置及操作技术进行研究。结果：乳腺摄影的重要影像细节显示及诊断要求的符合率甚低，均为24%，其主要原因在于机器设备不符合要求。国人乳腺摄影的加压以12 kg左右为最佳。结论：机器设备成像性能的改进应引起必要的关注。操作技术的改进有助于提高乳腺病变的检出率。
关键词：乳房X线摄影术 工艺学，放射学 质量控制
, 百拇医药
乳腺X线摄影因具有诊断正确性高、检查费用相对较低及操作简便等优点，所以迄今仍被公认为乳腺疾患影像学检查的首选方法。乳腺摄影检查的敏感性主要取决于高对比、高分辨率及合适的影像密度，因此对乳腺摄影成像过程中若干主要技术因素进行研究是十分必要的。
材料与方法
1. 应用“美国放射学会(ACR)45”及“美国杜邦公司乳腺体模 B”两种体模分别对21家医院(21台乳腺摄影机)的乳腺摄影质量进行调研及测试。
2. 用FUNK 38模板对3种增感屏-胶片-暗盒组合进行调制传递函数(modulation transfer factor, MTF)测试。
3. 对12家医院的乳腺摄影照片进行调研分析。主要内容为摄影位置、照片摄入范围及照片质量。
4. 在同一台机器上，用相同的技术方法对传统的屏-片摄影及计算机X线摄影(computed radiography，CR)的结果进行比较研究。
, 百拇医药
5. 对国产乳腺摄影机用外阳极式X线管及内阳极式X线管进行焦点针孔摄影。
6. 对100例乳腺摄影进行加压方法的探索。
结果
1. 21家医院乳腺摄影X线机的成像性能测试及调研结果见表1。
2. 国内常用的3种增感屏-胶片-暗盒组合的MTF测试结果见图1。
3. 从12家医院随机抽取的100份病例照片来看(表2)，“摄影体位”一项符合要求的比例较高(83%)，而“照片摄入范围”一项符合要求的比例较低(50%)。
表1 21家医院乳腺摄影成像质量影响因素调研情况
项目
, http://www.100md.com
符合
(家)
符合率
(%)
不符合
(家)
不符合率
(%)
机械设备
5
24
16
76
, 百拇医药 器材
19
90
2
10
诊断要求1
5
24
16
76
重要影像细节显示2
5
24
, 百拇医药
16
76
注：1仅指成像质量，而不涉及摄影体位方面的要求；2指识别细节的最低限尺寸： (1)圆形细节直径3 mm， (2)钙化点直径0.2 mm
图1 3种增感屏-胶片-暗盒组合的调制传递函数(MTF)曲线
表2 12家医院摄影方法调研情况
项目
符合
(家)
, http://www.100md.com
符合率
(%)
不符合
(家)
不符合率
(%)
摄影体位
10
83
2
17
照片摄入范围
6
, http://www.100md.com
50
6
50
注:在随机抽取的连号100份照片中，有5份不合要求者属“不符合”。“摄影体位”及“照片摄入范围”要求见本文“讨论”中述及的技术要点
4. 传统屏-片摄影的乳腺体模测试照片MTF值测试与CR的乳腺体模测试照片对比，前者的空间分辨率高于后者。如以MTF值0.1为系统的极限分辨率，则前者为5.0 LP/mm，而后者为2.0 LP/mm。
5. 国产乳腺摄影机专用的外阳极式X线管(图2)与近年开发成功的内阳极式X线管焦点针孔摄影照片见图3。实测面积前者为3.5 mm×3.5 mm(12.25 mm2)，后者则为0.90 mm×0.58 mm(0.52 mm2)。
, http://www.100md.com
6. 国人乳腺摄影时，加压以12 kg左右为最佳(图4)。
图2 沿用的外阳极式X线管结构图
图3 内阳极式X线管与外阳极式X线管的针孔摄影照片
图4 乳腺摄影最佳压力曲线图
讨论
, 百拇医药 一、 机器设备的影响因素
从表1列出的情况来看，“机器设备”、“重要影像细节显示”及“诊断要求”符合率甚低。主要应归因于机器设备方面存在的问题。
(一) X线管[1]
1.外阳极式管： 目前市售的国产乳腺X线机所配用的X线管为外阳极式管(阳极位于玻璃管壳外，见图2)。这种X线管除制造工艺复杂外，主要缺陷为：(1)焦点面积过大，成像质量不高。由于外阳极式X线管在一般的电真空除气工艺中难以达到规定的真空度要求，因此设计焦点尺寸必须大于3.5 mm×3.5 mm(12.25 mm2)。此外其散热方式为空气冷却而不是油冷却，前者焦点散热率低，因此由于焦点热容量的关系而无法缩小焦点面积。再者，此种X线管阳极靶面倾角较大(12°)，因此有效焦点与实际焦点面积之比也无法增大而致有效焦点面积过大。(2)由于功率小而无法增大靶-片距(仅容许330 mm)，使成像条件更趋恶化。(3)由于只能采用自整流方式，不能配用逆变式中高频式高压发生器等先进的高压供电方式，因此线束质量低下。
, 百拇医药
2.内阳极式管：由于新型(内阳极式)软射线X线管已研制成功并投入应用，可望使国产乳腺X线摄影机的性能得以提高。内阳极式X线管的优越性为：(1)由于克服了外阳极式X线管结构形式的限制，有效焦点面积可由3.5 mm×3.5 mm(12.25 mm2)缩减至0.90 mm×0.58 mm(0.52 mm2)，可大幅度提高成像清晰度。(2)阳极靶面倾角由沿用管的12°减至8°，除有利于缩小有效焦点面积外，同时还可减少有效线束的弥散，提高有效线束的利用率。(3)由于基本结构形式的改进，使X线管功率提高23倍，从而改进整机的几何成像条件(如靶-片距增加)。(4)可配用中高频式高压发生器等先进的高压供电方式，从而有效地改善线束质量。
(二) 屏-片-盒系统
从图1给出的屏-片-盒系统的MTF曲线来看，国产乳腺摄影专用屏-盒系统配用乳腺专用胶片有较高的成像质量，特别是在高频区域更有其优越性，这对于显示细小病变极为有利。但如不配用专用胶片则成像质量明显下降。因此不能将双面乳剂的通用型胶片用于乳腺摄影。由上述可见，从设备器材的角度而言，阻碍我国乳腺摄影质量提高的“瓶颈”因素在于X线机。
, 百拇医药
(三) 建议
按照先进国家的保健模式，40岁以上的妇女需每年作乳腺X线摄影。这样，被检者所受累积辐照剂量问题亟应引起重视。欧洲共同体(CEC)对乳腺摄影受照剂量的要求为10 mGy[2]，而国产乳腺X线机由于线束质量、靶-片距等因素造成被检者受照剂量水平远高于此数值。因此，在机器设备性能尚未取得大幅度提高的情况下，应慎用乳腺X线摄影作为普查手段。
目前常用的CR系统在细微结构的显示方面与传统的高清晰度屏-片系统相比尚有一定的距离[3]。主要因为CR系统的成像板发光机制虽与一般荧光屏有所不同，但其荧光体将入射的X线光子能量转换成可见光时，同样由于荧光漫射现象而导致细节失锐，使空间分辨率下降。因此，目前不能将CR系统作为乳腺摄影的专用设备。像素含量较高的其他技术方式的乳腺摄影专用装置即将投入应用[4]。
二、 乳腺X线摄影的注意事项
, 百拇医药
乳腺摄影的技术操作是一项精细的工作。要求操作人员不仅应有高度的责任心，同时还应掌握正确、熟练的操作技术。根据某专业医院大样本的回顾性评估，漏诊率约为2.3/10万，其原因主要为病灶未摄入片内。因此乳腺照片非常重要的一个质量指标应为“相关的标志性解剖结构应摄入片内”。
(一) 摄影体位
1. 在中侧斜位(MLO)照片中，虽然由于各种因素会导致胸大肌显示形态不一，但必须在照片内上方见到，乳腺下角、头侧乳腺组织、腺体后脂肪组织及整个乳头均应清晰显示(图5A)。
2. 在头尾位(CC位)照片中，胸大肌应显示于照片边缘，腺体后脂肪组织、乳腺中间的组织、乳腺组织及整个乳头均应清晰显示(图5B)。
, 百拇医药
图5 乳腺摄影照片应摄入范围的解剖结构示意图
3. 由于胸壁呈弧形弯曲，因此靠近外侧的病变常会漏摄(图6A)，可结合触摸检查，加摄外头尾位(XCC位，图6B)。
图6 加摄外头尾位示意图
(二) 适当加压
乳腺摄影时适当加压会提高摄影效果，主要原因为：(1) 使散乱线减少，提高影像质量；(2) 使乳腺密度均匀；(3) 使重叠的乳腺结构分离，病变易于显示；(4) 使乳腺组织软射线量减少；(5) 使胶-片距缩小，几何模糊度随之降低；(6) 使乳房组织固定、防止移动。由于加压会使被检者产生不适感，因此必须在影像质量、不适感及厚度之间寻找最佳点，图4给出的三者最佳平衡点应为12kg左右。乳房压缩厚度为45 mm。此外，应该注意加压时用手法尽量将乳房由胸壁向片内伸展(图7A，B)，以防加压时将位于边缘的病灶挤压出片外(图7C)。
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图7 靠近胸腔的病变应防止漏摄入片内示意图
(三)关于滤片及滤线栅
乳腺摄影的总滤过量应为0.03 mm钼当量或0.50 mm铝当量。如钼靶X线管配用0.025 mm铑，则可获得更为理想的X线谱特性。滤线栅以乳腺专用的密纹栅(80 LP/cm)为宜。据实验结果，加压后厚度<40 mm的乳房，应用滤线栅的效果不显著[5]。
作者单位：曹厚德(200040 上海市静安区中心医院放射科)
蒋 琴(200040 上海市静安区中心医院放射科)
参考文献
[1]曹厚德，黄振超.新型软射线摄影X线管的研制.上海市1997年放射学年会论文汇编，1997. 78-79.
[2]曹厚德，蒋志新. 乳腺疾患的影像学检查. 世界医疗器械，1999， 5 ：50-54.
[3]祁吉，高野正雄，主编. 计算机X线摄影.北京：人民卫生出版社, 1997. 10-11.
[4]曹厚德，蒋志新，张中柱.发展中的数字化X射线成像技术. 世界医疗器械，1998，4 ：40-43.
[5]徐传华，曹厚德.关于乳腺摄影质量管理的研究. 临床放射学杂志，1998，17：180-181., 百拇医药
曹厚德 蒋琴
摘要 目的：通过对乳腺摄影若干技术要素的解析及研究，提高摄影质量及诊断准确性。方法：对21家医院的摄影质量进行调研。对常用的增感屏 - 胶片组合的成像质量进行测试，并与计算机摄影进行比较研究。对摄影位置及操作技术进行研究。结果：乳腺摄影的重要影像细节显示及诊断要求的符合率甚低，均为24%，其主要原因在于机器设备不符合要求。国人乳腺摄影的加压以12 kg左右为最佳。结论：机器设备成像性能的改进应引起必要的关注。操作技术的改进有助于提高乳腺病变的检出率。
关键词：乳房X线摄影术 工艺学，放射学 质量控制
, 百拇医药
乳腺X线摄影因具有诊断正确性高、检查费用相对较低及操作简便等优点，所以迄今仍被公认为乳腺疾患影像学检查的首选方法。乳腺摄影检查的敏感性主要取决于高对比、高分辨率及合适的影像密度，因此对乳腺摄影成像过程中若干主要技术因素进行研究是十分必要的。
材料与方法
1. 应用“美国放射学会(ACR)45”及“美国杜邦公司乳腺体模 B”两种体模分别对21家医院(21台乳腺摄影机)的乳腺摄影质量进行调研及测试。
2. 用FUNK 38模板对3种增感屏-胶片-暗盒组合进行调制传递函数(modulation transfer factor, MTF)测试。
3. 对12家医院的乳腺摄影照片进行调研分析。主要内容为摄影位置、照片摄入范围及照片质量。
4. 在同一台机器上，用相同的技术方法对传统的屏-片摄影及计算机X线摄影(computed radiography，CR)的结果进行比较研究。
, 百拇医药
5. 对国产乳腺摄影机用外阳极式X线管及内阳极式X线管进行焦点针孔摄影。
6. 对100例乳腺摄影进行加压方法的探索。
结果
1. 21家医院乳腺摄影X线机的成像性能测试及调研结果见表1。
2. 国内常用的3种增感屏-胶片-暗盒组合的MTF测试结果见图1。
3. 从12家医院随机抽取的100份病例照片来看(表2)，“摄影体位”一项符合要求的比例较高(83%)，而“照片摄入范围”一项符合要求的比例较低(50%)。
表1 21家医院乳腺摄影成像质量影响因素调研情况
项目
, http://www.100md.com
符合
(家)
符合率
(%)
不符合
(家)
不符合率
(%)
机械设备
5
24
16
76
, 百拇医药 器材
19
90
2
10
诊断要求1
5
24
16
76
重要影像细节显示2
5
24
, 百拇医药
16
76
注：1仅指成像质量，而不涉及摄影体位方面的要求；2指识别细节的最低限尺寸： (1)圆形细节直径3 mm， (2)钙化点直径0.2 mm
图1 3种增感屏-胶片-暗盒组合的调制传递函数(MTF)曲线
表2 12家医院摄影方法调研情况
项目
符合
(家)
, http://www.100md.com
符合率
(%)
不符合
(家)
不符合率
(%)
摄影体位
10
83
2
17
照片摄入范围
6
, http://www.100md.com
50
6
50
注:在随机抽取的连号100份照片中，有5份不合要求者属“不符合”。“摄影体位”及“照片摄入范围”要求见本文“讨论”中述及的技术要点
4. 传统屏-片摄影的乳腺体模测试照片MTF值测试与CR的乳腺体模测试照片对比，前者的空间分辨率高于后者。如以MTF值0.1为系统的极限分辨率，则前者为5.0 LP/mm，而后者为2.0 LP/mm。
5. 国产乳腺摄影机专用的外阳极式X线管(图2)与近年开发成功的内阳极式X线管焦点针孔摄影照片见图3。实测面积前者为3.5 mm×3.5 mm(12.25 mm2)，后者则为0.90 mm×0.58 mm(0.52 mm2)。
, http://www.100md.com
6. 国人乳腺摄影时，加压以12 kg左右为最佳(图4)。
图2 沿用的外阳极式X线管结构图
图3 内阳极式X线管与外阳极式X线管的针孔摄影照片
图4 乳腺摄影最佳压力曲线图
讨论
, 百拇医药 一、 机器设备的影响因素
从表1列出的情况来看，“机器设备”、“重要影像细节显示”及“诊断要求”符合率甚低。主要应归因于机器设备方面存在的问题。
(一) X线管[1]
1.外阳极式管： 目前市售的国产乳腺X线机所配用的X线管为外阳极式管(阳极位于玻璃管壳外，见图2)。这种X线管除制造工艺复杂外，主要缺陷为：(1)焦点面积过大，成像质量不高。由于外阳极式X线管在一般的电真空除气工艺中难以达到规定的真空度要求，因此设计焦点尺寸必须大于3.5 mm×3.5 mm(12.25 mm2)。此外其散热方式为空气冷却而不是油冷却，前者焦点散热率低，因此由于焦点热容量的关系而无法缩小焦点面积。再者，此种X线管阳极靶面倾角较大(12°)，因此有效焦点与实际焦点面积之比也无法增大而致有效焦点面积过大。(2)由于功率小而无法增大靶-片距(仅容许330 mm)，使成像条件更趋恶化。(3)由于只能采用自整流方式，不能配用逆变式中高频式高压发生器等先进的高压供电方式，因此线束质量低下。
, 百拇医药
2.内阳极式管：由于新型(内阳极式)软射线X线管已研制成功并投入应用，可望使国产乳腺X线摄影机的性能得以提高。内阳极式X线管的优越性为：(1)由于克服了外阳极式X线管结构形式的限制，有效焦点面积可由3.5 mm×3.5 mm(12.25 mm2)缩减至0.90 mm×0.58 mm(0.52 mm2)，可大幅度提高成像清晰度。(2)阳极靶面倾角由沿用管的12°减至8°，除有利于缩小有效焦点面积外，同时还可减少有效线束的弥散，提高有效线束的利用率。(3)由于基本结构形式的改进，使X线管功率提高23倍，从而改进整机的几何成像条件(如靶-片距增加)。(4)可配用中高频式高压发生器等先进的高压供电方式，从而有效地改善线束质量。
(二) 屏-片-盒系统
从图1给出的屏-片-盒系统的MTF曲线来看，国产乳腺摄影专用屏-盒系统配用乳腺专用胶片有较高的成像质量，特别是在高频区域更有其优越性，这对于显示细小病变极为有利。但如不配用专用胶片则成像质量明显下降。因此不能将双面乳剂的通用型胶片用于乳腺摄影。由上述可见，从设备器材的角度而言，阻碍我国乳腺摄影质量提高的“瓶颈”因素在于X线机。
, 百拇医药
(三) 建议
按照先进国家的保健模式，40岁以上的妇女需每年作乳腺X线摄影。这样，被检者所受累积辐照剂量问题亟应引起重视。欧洲共同体(CEC)对乳腺摄影受照剂量的要求为10 mGy[2]，而国产乳腺X线机由于线束质量、靶-片距等因素造成被检者受照剂量水平远高于此数值。因此，在机器设备性能尚未取得大幅度提高的情况下，应慎用乳腺X线摄影作为普查手段。
目前常用的CR系统在细微结构的显示方面与传统的高清晰度屏-片系统相比尚有一定的距离[3]。主要因为CR系统的成像板发光机制虽与一般荧光屏有所不同，但其荧光体将入射的X线光子能量转换成可见光时，同样由于荧光漫射现象而导致细节失锐，使空间分辨率下降。因此，目前不能将CR系统作为乳腺摄影的专用设备。像素含量较高的其他技术方式的乳腺摄影专用装置即将投入应用[4]。
二、 乳腺X线摄影的注意事项
, 百拇医药
乳腺摄影的技术操作是一项精细的工作。要求操作人员不仅应有高度的责任心，同时还应掌握正确、熟练的操作技术。根据某专业医院大样本的回顾性评估，漏诊率约为2.3/10万，其原因主要为病灶未摄入片内。因此乳腺照片非常重要的一个质量指标应为“相关的标志性解剖结构应摄入片内”。
(一) 摄影体位
1. 在中侧斜位(MLO)照片中，虽然由于各种因素会导致胸大肌显示形态不一，但必须在照片内上方见到，乳腺下角、头侧乳腺组织、腺体后脂肪组织及整个乳头均应清晰显示(图5A)。
2. 在头尾位(CC位)照片中，胸大肌应显示于照片边缘，腺体后脂肪组织、乳腺中间的组织、乳腺组织及整个乳头均应清晰显示(图5B)。
, 百拇医药
图5 乳腺摄影照片应摄入范围的解剖结构示意图
3. 由于胸壁呈弧形弯曲，因此靠近外侧的病变常会漏摄(图6A)，可结合触摸检查，加摄外头尾位(XCC位，图6B)。
图6 加摄外头尾位示意图
(二) 适当加压
乳腺摄影时适当加压会提高摄影效果，主要原因为：(1) 使散乱线减少，提高影像质量；(2) 使乳腺密度均匀；(3) 使重叠的乳腺结构分离，病变易于显示；(4) 使乳腺组织软射线量减少；(5) 使胶-片距缩小，几何模糊度随之降低；(6) 使乳房组织固定、防止移动。由于加压会使被检者产生不适感，因此必须在影像质量、不适感及厚度之间寻找最佳点，图4给出的三者最佳平衡点应为12kg左右。乳房压缩厚度为45 mm。此外，应该注意加压时用手法尽量将乳房由胸壁向片内伸展(图7A，B)，以防加压时将位于边缘的病灶挤压出片外(图7C)。
, http://www.100md.com
图7 靠近胸腔的病变应防止漏摄入片内示意图
(三)关于滤片及滤线栅
乳腺摄影的总滤过量应为0.03 mm钼当量或0.50 mm铝当量。如钼靶X线管配用0.025 mm铑，则可获得更为理想的X线谱特性。滤线栅以乳腺专用的密纹栅(80 LP/cm)为宜。据实验结果，加压后厚度<40 mm的乳房，应用滤线栅的效果不显著[5]。
作者单位：曹厚德(200040 上海市静安区中心医院放射科)
蒋 琴(200040 上海市静安区中心医院放射科)
参考文献
[1]曹厚德，黄振超.新型软射线摄影X线管的研制.上海市1997年放射学年会论文汇编，1997. 78-79.
[2]曹厚德，蒋志新. 乳腺疾患的影像学检查. 世界医疗器械，1999， 5 ：50-54.
[3]祁吉，高野正雄，主编. 计算机X线摄影.北京：人民卫生出版社, 1997. 10-11.
[4]曹厚德，蒋志新，张中柱.发展中的数字化X射线成像技术. 世界医疗器械，1998，4 ：40-43.
[5]徐传华，曹厚德.关于乳腺摄影质量管理的研究. 临床放射学杂志，1998，17：180-181., 百拇医药