中国医学科学院 中国协和医科大学 医学信息研究所
杨国忠
众所周知，乳癌是当今危害妇女生命健康的重要杀手之一。据美国癌症学会称乳癌是继肺癌之后妇女癌死亡的第二大死因。上海乳腺癌发病率逐年升高，已占当地女性恶性肿瘤首位。从天津、北京、哈尔滨、武汉等地的抽样调查证明，乳腺癌发病率都占到当地女性恶性肿瘤的第一或第二位。而死亡率都为女性恶性肿瘤的第四第五位。我国乳腺癌病人就诊时的病期相对偏晚， III、IV期病人的比例约为30%，美国约为15%。癌诊诊断越晚，治疗越加困难。作为一名生物医学工程信息研究的专业人员，我愿将所收集到的美国有关乳癌的各种影像诊断技术及其进展资料汇总于此，与读者共享。
一．乳房X线摄影
乳房X线摄影是二十世纪六十年代中期最先应用的乳癌诊断技术，是最有效的乳癌检测方法一。有普查用乳房X线摄影和诊断用乳房X线摄影两种类型。
1．普查用乳房X线摄影
普查是用来对那些没有乳癌迹象的妇女进行检查的常规方法。它是由彼此在一个角度取每一侧乳房的两个视图所组成（It consists of two views of each breast taken at an angle to each other）。
乳房X线摄影一般能对用手自检，或由医生进行乳房检查时感觉到的病变区域，行适时点片摄影。可用于难于通过触摸检查出来的癌瘤，大约40%的癌瘤是通过普查可以发现的。但一些癌瘤很小，乳房X线摄影会漏诊的某些乳房病变，普查用乳房X线摄影还存在10%以上的“假阴性”或“假阳性”。乳房X线摄影的准确度多取决于为乳房定位的放射科技师的技巧，以及医生X线读片水平。
2．诊断性乳房X线摄影
诊断性乳房X线摄影是用来对有症状的妇女乳房的特殊区域进行检查的，诸如乳头溢液或是发现有肿块之类的。诊断性乳房X线摄影附有更多的视图和角度，以获得怀疑区域的更准确的影像。
如发现普查乳房X线片上有可怀疑的征象，则必须作诊断性乳房X线摄影进行确诊。

二、乳房X线摄影技术的进展
现代乳房X线摄影采用专用系统能产生质量高而辐射剂量低的X射线。所谓X线的危害已被乳癌的早期检测而带来的优点而胜过。
乳房X线摄影是唯一被批准用于乳癌筛查的检查方法。随着科技的发展，超声成像、MRI、t-scan、以及核医学成像在乳房成像方面，都取得了进一步的发展，成为诊断乳房X线摄影的辅助手段。然而，MRI、超声和核医学成像不能提供象普通乳房X线摄影那样的空间分辨力的图像。MRI提供的影像有着极好的对比分辨力，能够帮助放射科医生诊断和鉴别乳癌。超声波对囊肿成像和指导乳房活组织检查很有用处。核医学则有益于评估癌细胞向淋巴系统、其它器官和骨骼系统的扩散（转移）。
研究人员和医学成像系统生产厂家仍在继续不断地向乳房成像领域投入巨大的资源，其研发的共同目标是：
*发现更多数量的尚未被患者或其医生感知的癌瘤
*发现比目前用乳房X线摄影检测到的更小的癌瘤
*提高乳房成像在鉴别良性和恶性病变时的准确性
*增进患者在乳房成像和活检时的舒适感和安全性
*继续降低合乎质量要求的乳房X线照片所需的辐射剂量

*乳房X线摄影系统的人类工程学和患者安全性的改进
研究人员和医学成像系统制作商继续努力改进乳房X线成像系统的设计，以增进患者在乳房X线摄影及活检时的舒适感和安全性。近期对乳房X线摄影系统的改进有：
*专门的装置以在适度的压缩乳房时，将患者的不适感降低到最低限度，而获得最好的影像质量
*研究新的X线技术，提供优秀的影像质量和最低的X线剂量
*改善人类工程学设计，使之有最大的灵活性在广泛的患者群得到各种不同的解剖视图，而使患者有着更好的舒适感。患者可以根据需要，或立、或坐、或卧进行检查能够使乳房X线摄影检查完成得更快的新技术，提高患者的舒适感和方便性。

（1）数字式乳房X线摄影
数字式（计算机化的）乳房X线摄影与标准的乳房X线摄影相似，也是用X线产生乳房的细节影像，用着同样的乳房X线摄影系统。不同的是，它使用的是一种数字式接收器和计算机取代了胶片盒。一些研究表明，数字式乳房X线摄影其准确度至少与普通乳房X线摄影相当。
数字式点片（spot view）乳房X线摄影可以更快、更准确地进行实体活检（syereotactic biopsy）。这样就缩短了检查时间，大大改善了患者的舒适感。用数字式点片乳房X线摄影，获得的数字式影像可即刻显示在系统的监视器上。美国FDA已经批准数字式点片系统用于导引乳房活组织检查。而传统的实体活检需要使一张乳房X线胶片暴光、显影然后再看，在完成乳房活检之前，耽搁了很多的时间。
除上述的数字式点片乳房X线摄影之外，FDA近来又批准了“全野”（full-field）数字式乳房X线摄影系统，用于筛查和诊断乳腺癌。随着“全野”乳房X线摄影系统的不断改进，最终可能会取代传统的乳房X线摄影。

1）．数字式乳房X线摄影与标准的乳房X线摄影有哪些区别？
标准的乳房X线摄影是将影像记录在X线胶片盒上。放射科医生用读片箱（“light box”）观看胶片，然后贮存片库的封袋内。而数字式乳房X线摄影是用一特殊的电子X线探测器俘获乳房影像，并将此影像转换为一数字图像于计算机的监视器上。它可将此数字式乳房X线照片存储在计算机内。在检查完成后，用数字式乳房X线摄影还可变换影像的放大倍率、方位、亮度以及对比度等，以有助于放射科医生能更清楚地查看乳房的某些区域。
迄今有关数字式乳房X线摄影和标准的胶片式乳房X线摄影的研究表明，前者在检测乳腺癌方面可与后者相“比拟”的。少量研究表明，数字式乳房X线摄影还具有诸如辐射剂量较低和对异常的敏感度更高等优点。例如，放射学（Radiology）杂志2001年3月期上报道，用数字式乳房X线摄影可以比胶片式乳房X线摄影的“唤回率”（“recalls”），即重作乳房X线照片的数量要少。德国研究资料表明，用数字式乳房X线摄影时可以将辐射剂量减少到50%，图像质量与胶片式乳房X线摄影一样。不过，标准的胶片式乳房X线摄影的辐射剂量也属很低的，且不会对妇女造成危险。
美国由联邦资助的最大的医学影像临床试验项目确定以数字式乳房X线摄影用于检测乳癌，是否等同于或更优于标准的胶片式乳房X线摄影。第一台数字式乳房X线摄影系统已获美国FDA批准，以彻底调查此项新技术的益处和其局限性。这项称作数字式乳房X线摄影筛查试验（the Digital Mammagraphic Screening Trail，DMIST）将在美国的几个地方进行。
用数字式乳房X线摄影比标准的胶片式乳房X线摄影在程序上节省的时间，证明对每年拍摄数千张乳房X线照片设备的部分费用还是有道理的同时，该研究将确定高额的数字式乳房X线摄影是否在其检测乳癌的益处方面，也同样能证明是有其道理的。
从患者的角度看，数字式乳房X线照片与标准的胶片式乳房X线照片，在为产生清晰的乳房影像而需要挤压乳房和进行辐射方面没有区别。这两种方法在使患者定位所需的时间方面，也都相同。不过，一般的胶片式乳房X线摄影需要几分钟的胶片显影时间，而数字式乳房X线摄影在暴光和获取数据后，不到一分钟即在计算机监视器上显示出影像。因此，数字式乳房X线摄影可使妇女得到更快捷的检查，并从而有可能使乳房X线摄影设备在一天里拍摄更多的乳房X线照片。数字式乳房X线摄影还可以在检查完毕后，进行巧妙的处理，以校正暴光过度或不足所带来的影响，而无须使某些妇女重新拍片。
在不久的未来，数字式乳房X线摄影可能会比标准胶片式乳房X线摄影，具有更多的优势，包括：
。改善了致密和非致密乳房组织之间的对比度
。加快了影像获取速度（少于一分钟）
。缩短了检查时间（约为胶片式乳房X线摄影的一半时间）
。影像存储更为简便
。医生们为更准确地检测乳癌，可对乳房影像进行处理
。无须重复拍片，即可对胶片的暴光过度或不足进行校正
。可通过电话线或网络传输影像，以与其他医生进行远距会诊

2）数字式乳房X线摄影的发展前景
2000年2月，FDA批准了第一台用于筛查和诊断乳癌的“全野”数字式乳房X线摄影扫描机。在此之前，美国卡罗拉多大学、麻萨诸塞大学医疗中心、麻省总医院和宾州大学医院等四个研究单位已经收集了662位患者的资料。将数字式乳房影像的硬拷贝与普通的乳房X线摄影胶片进行比较，发现在检测乳癌方面，前者与标准的乳房X线摄影效果相同。在皮肤基线的乳房组织显像上前者还略胜一筹。
2000年11月，FDA批准了GE Senographe 2000D数字式乳房X线摄影系统所产生的乳房图象的软拷贝读出。在美国约有35处安装了该系统。其它的制造商如Siemens Medical Systems 和 Fischer Imaging 也在开发数字式乳房X线摄影系统。

3）数字式乳房X线摄影的缺点
数字式乳房X线摄影在其取代常规乳房X线摄影之前，还有一些障碍需要克服。它必须做到如下几点：
*提供更高的细节（空间）分辨力（象标准的乳房X线摄影那样）
*要变得更便宜些（目前，数字式乳房X线摄影在价格上要数倍于常规乳房X线摄影）
*提供一种能使数字式乳房X线照片的影像在计算机监视器上，与现有的乳房X线摄影胶片进行有效比较的方法
采用胶片盒的标准的乳房X线摄影，好处在于能提供非常高的细节分辨力（影像清晰），这对使可能预示为是早期乳腺癌的微钙化点和很小的异常成像特别有用。虽然全野数字式乳房X线摄影缺少胶片那样的空间分辨力，但临床试验却表明，数字式乳房X线摄影至少与用于筛查的标准胶片式乳房X线摄影旗鼓相当。这是因为数字式乳房X线摄影具有较强的对比度分辨力，可使异常更易显现。各个厂家正在努力开发数字式乳房X线摄影系统，使之不仅具有上边提示到的数字式乳房X线摄影的那些长处，而且也还要有与标准的胶片式乳房X线摄影相等的空间分辨力。
数字式乳房X线摄影的高昂价格是一个主要的障碍。数字式乳房X线摄影系统的价格要比标准的乳房X线摄影装置高出约4-5倍。目前，全美国有10000多家安装了标准的乳房X线摄影系统。要更新和取代现有这些装置，以及广泛普及数字式乳房X线摄影，可能还要等上好几年。

（2）乳房X线摄影的计算机辅助检测技术（CAD）
计算机辅助检测（CAD）技术是乳房成像领域的又一个新进展。目前，R2 Technology，Inc．公司制作的 Imagechecker，是美国FDA批准的惟一用来在乳房X线片上辅助检测乳房异常。应用CAD技术乳癌的检测率增加约20%。应用CAD技术在12860名妇女中，检查出49个癌瘤。
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A．CAD技术是如何工作的？
要用CAD技术，首先要将乳房X线片装进一个使其影像数字化的特殊的处理装置。然后，CAD装置用专门的模式识别软件，将数字化的乳房X线片上任何检测出的乳房异常突显出来（加亮）。然后，将这些数字化乳房X线片传输到电动胶片阅读器的监视器上。使放射科医生可以在此小的监视器上，将原有的胶片与数字化的乳房X线片的影像进行对照和比较。放射科医生重新审阅患者原来的乳房X线片，是否有任何乳房异常。
采用模式识别软件，将CAD技术专门用于检测乳房X线片，其异常表示为：
* 亮的斑点图形表明为微钙化
* 致密区有无辐射线示为乳房肿块或变形
CAD技术用特殊的编码系统，在数字化乳房X线片上标记乳房异常。例如，R2 Imagechecker 用一小的三角形标记钙化丛，而用小星标记乳房肿块。CAD仅对数字化乳房X线片影像进行标记；原始的胶片不做改动。

B．对CAD技术的试验研究
在1998年6月FDA批准R2 Imagechecker之前，已对CAD技术的安全性和有效性进行了一些临床试验评估。在一项临床试验中，12个乳房中心（包括几个学术性的医学中心）提供了确定计算机算法的灵敏度的病例资料。在此项研究中，将查出癌的乳房X线胶片，连同患者9到24个月以前的“正常”的乳房X线胶片，一并提交出来。（“正常”的意思是，未见乳房异常。）在用CAD技术将过去的“正常”乳房X线胶片数字化后，该计算机辅助系统即能检测90%的被放射科医生漏掉的癌。
晚近，在2000年北美放射学会年会上发表的一篇论文发现，应用CAD技术可以将乳癌的检测增加约20%。在此项研究的12860名妇女中，检查出49个癌瘤：
。32个癌瘤是由CAD技术和放射科医生两者检查出的
。9个癌瘤是由放射科医生单独检查出的
。8个癌瘤是由CAD技术单独检查出的（随后，放射科医生为查明可疑区域，又重新审视了乳房X线胶片）
如上所述，研究人员估计如用于美国全体居民，目前用筛查性乳房 X线摄影检测出的
每10万个癌瘤，用CAD技术结果能多检查出20500个乳癌。在早期阶段检查出乳癌，可增加治疗和存活的成功机会。
C．CAD技术的优点和局限性
目前，已有100多万张乳房X线片是用CAD技术读片的，许多医生认为，CAD将在未来几年变得越来越广泛，因为有更多的乳房X线摄影部门获得了数字式乳房X线摄影和CAD技术。眼下应用CAD技术，还需要投入大量的时间（每例4到5分钟）和精力使胶片数字化，有些部门只是为了乳房X线片数字化，就还需要增加一些人员。数字式乳房X线摄影的广泛应用会提高效能，因为胶片已经是数字化的了。
有些放射科医生还认为，CAD技术有时会将乳房X线片上的相当多数量的“正常”区域，标记为异常。这可能会导致要额外做些不必要而又昂贵的乳房成像，以及/或者活组织检查。在FDA批准R2 Imagechecker之前的临床试验中，未曾看到使用CAD技术的中心，其附加的乳房成像检查有何统计学意义的增多现象。然而，另外针对CAD技术的优点与不足的评价性研究仍将继续。
此外，CAD技术的高昂费用可能会阻碍其推广应用。除了乳房X线摄影系统本身的成本外，一台CAD系统约为20万美元。CAD技术的成本还可能使接受这种检查的患者的乳房X线片的价格上升。每个检查增加10到15美元。
目前，只有R2 Imagechecker 是被FDA批准的惟一的CAD系统；不过其它几家公司也在开发类似的系统，这些产品有：
。CADx，Inc．公司制作的Second Look
。Scanis，Inc．公司制作的 Mammex Tr
。Titan Systems Corp．公司DBA Systems Division制作的ImagClear（数字化的乳房X线摄影图像，目前还未提供CAD）

（3）乳房X线摄影数字式胶片观察器
美国 FDA还批准了数字式胶片观察器，可帮助医生在读释乳房X线片时遮住胶片上的周围的光。通过掩饰背景光，使乳房影像变得更为清晰，医生更易读片。经1027名放射科医生应用，一致认为应用数字式胶片观察器大大提高了可见性。有助于放射科医生检查出早期的乳癌。