相位對比技術
X線攝影簡介
你一定在醫院或診所里做過X線檢查吧。現在，相位對比技術作為一種新型X線技術而備受關注。在對相位對比技術加以解釋之前，我們先來簡單介紹一下X線攝影技術。把用于記錄患者和X線照射情況的X線膠片放置在影像盒中，利用影像盒將各身體結構（例如骨骼和肌肉）對X線的吸收差異（吸收對比）以圖像信息的形式記錄在膠片上（如圖1所示）。隨后，通過顯影處理使膠片上的X線量顯現出來。
圖1 X線攝影（模擬式）
自從倫琴博士發現X射線以來，這種X線攝影技術在醫療領域的應用已有超過百年的歷史。在此期間，X線攝影的靈敏度和清晰度都不斷提高，圖像更加清楚可辨，所用X線照射量也不斷減少。
數字化X線攝影
長久以來，X線攝影都采用膠片成像。但后來出現的數字攝影系統帶來更高品質的圖像，所需照射劑量也更小。對患者來說，照射過程與以往完全一樣，但數字攝影系統具有著一項重大進步，即曝光后無需顯影，而能夠在干燥環境中生成圖像或者通過顯示器進行診斷。
圖2 X線攝像（數字式）
數字化X線攝影帶來了更為清晰的圖像，同時也減少了X線的照射量，這些改進在一定程度上得益于圖像處理技術。目前，許多醫療機構都采用了數字化X線攝影，但由于乳腺X線攝影需要極高的圖像分辨率，因此模擬式攝影仍在使用。
相位成像原理
當X線穿透物體并形成X線圖像時就會產生吸收對比（圖3）。X線是一種與可見光非常相似的電磁波，當它穿過物體時，相位會發生變化。通常觀測到的相位變化是折射或干涉。這種相位變化產生的X線強度差異或圖像對比稱為相位對比，而將吸收對比與相位對比結合應用是獲得高品質圖像的關鍵。
X線攝影中的相位對比技術與傳統攝影方法截然不同，其邊緣增強效應可使X線穿過人體（被攝物體）后形成的圖像立即變得更為清晰，提高記錄圖像的質量，堪稱該領域的一次革命。
圖3 相位成像原理
相位對比圖像簡介
顯而易見，相位對比圖像擁有著比傳統X線圖像更為優越的清晰度（圖4）。塑料與空氣的邊界顯示為一條黑線，而管內氣泡的邊緣為清晰明朗的白色（邊緣銳利）。
對于X線干涉產生的相位對比，以往觀點認為利用醫用X線管攝影時，通過把被攝物體放于遠離X線檢測器的位置而形成放大曝光，會導致圖像形狀模糊，消除相位對比。
柯尼卡美能達公司基于幾何光學理論分析，發現X線并未發生干涉。若要在乳腺攝影中獲得相位對比，則鉬陽極X線管焦點需達到0.1 毫米、焦點與被攝物體間距離大于0.5 米，并且被攝物體與X線檢測器間距離大于0.25 米。柯尼卡美能達公司已經研究出應用這一現象卓著提高圖像質量的方法。
圖4 相位對比圖像簡介
為何關注乳腺X線攝影？
乳腺X線攝影是一種備受關注的X線攝影技術，因為乳腺疾病（如惡性腫瘤）在圖像上的顯示十分微小，并且病變形狀也非常重要。
醫生不僅要仔細檢查圖像上方的白色塊狀陰影（圖6），還要查究直徑僅為幾百微米的白色微斑（微小鈣化），并且要注意它們的形狀。這種微小鈣化極為重要，被認為是乳腺癌（原發性乳腺癌）的征兆。
柯尼卡美能達公司希望推動乳腺X線攝影的數字化，通過應用顯著提高圖像清晰度的相位對比技術提供前所未有的高品質圖像，從而為根治日益增多的乳腺癌患者做出貢獻。
圖6 乳腺X線攝影
PCM系統外觀
柯尼卡美能達公司應用相位對比技術，研發出一套名為PCM的數字式乳腺X線攝影系統。
PCM系統采用一半大小的影像盒和43.75 微米的讀取精度進行曝光，可以采集大約7000萬像素的超高密度圖像數據。此外，系統帶來更加優越的清晰度和粒度，使圖像達到最高品質，同時既可進行原始尺寸膠片輸出，也可提供最高信號密度達4.0的膠片。
PCM 圖像（左）和傳統 SF 圖像（右）
圖7 為臨床圖像實例（圖片來自滋賀醫科大學）。兩圖分別為同一被攝個體的 PCM 圖像（左）和傳統 SF 圖像（右），兩次放射劑量相同，相比可見 PCM 圖像顯示的乳腺組織更為清晰。在對多幅臨床圖像進行分析后，現已證實 PCM 系統在顯現微小鈣化圖像方面優于傳統 SF 成像系統，而識別微小鈣化正是乳腺X線攝影的主要任務。
我們真誠希望這套系統能夠為乳腺癌的早期發現做出貢獻。
圖7 不同乳腺X線的攝影效果
