【作 者】張宇晶，劉志成，孫智勇

1 首都醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，北京，100069

2 國家食品藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術(shù)審評(píng)中心，北京，100044

3 遼寧省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所，沈陽，110179

0 引言

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一。乳腺癌的發(fā)病率逐年增高，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。2009年5月北京市衛(wèi)生局公布，乳腺癌高居北京女性惡性腫瘤發(fā)病之首，發(fā)病率的平均年增長(zhǎng)率達(dá)到8.49%。乳腺X線攝影是診斷乳腺癌的最重要檢查措施，近半個(gè)世紀(jì)的臨床實(shí)踐證明，乳腺X線攝影能夠有效發(fā)現(xiàn)較早期乳腺癌，西方國家上從世紀(jì)80年代開始用乳腺X線攝影對(duì)乳腺癌進(jìn)行大面積篩查。

從2000年起，采用平板X線探測(cè)器的全野數(shù)字化乳腺X線攝影系統(tǒng)（FFDM：Full Field Digital Mammography Systems）開始進(jìn)入臨床，經(jīng)過近十年的發(fā)展，其迅速取代了傳統(tǒng)的乳腺屏片攝影系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了乳腺X線攝影的數(shù)字化。

數(shù)字乳腺X射線攝影系統(tǒng)的主要用于乳腺癌的篩查和診斷，而篩查應(yīng)用的人群是所有可能患乳腺癌的人，他們大多數(shù)沒有被懷疑已經(jīng)患病。因此數(shù)字乳腺X射線攝影系統(tǒng)與單純用于診斷的放射設(shè)備相比，在市場(chǎng)準(zhǔn)入方面需要更多的檢查[3]。

目前我國模擬乳腺X線攝影系統(tǒng)已有國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)制定比較完善。而數(shù)字化乳腺X線攝影系統(tǒng)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在起草中。大部分制造商只采用模擬乳腺機(jī)標(biāo)準(zhǔn)套用于數(shù)字乳腺X射線攝影系統(tǒng)。但數(shù)字機(jī)與模擬機(jī)結(jié)構(gòu)原理上存在差異，僅用模擬機(jī)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)數(shù)字機(jī)是無法滿足數(shù)字機(jī)的安全有效性要求的。因此，有必要建立統(tǒng)一的數(shù)字乳腺機(jī)入市的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。本文旨在對(duì)數(shù)字化乳腺X線攝影系統(tǒng)注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)應(yīng)側(cè)重考慮的問題進(jìn)行探討，以期在未來的標(biāo)準(zhǔn)制定中，不但能從設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)本身考量和選擇需要規(guī)范的技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)也能從臨床使用風(fēng)險(xiǎn)的角度，增加相應(yīng)技術(shù)條款的要求。

1 數(shù)字化乳腺X線攝影系統(tǒng)的種類

數(shù)字化乳腺X線成像技術(shù)主要有兩種：CR, DR

CR中使用的圖像接收器是IP板。圖像采集是通過IP板中光激勵(lì)發(fā)光物質(zhì)將X線的能量以潛影的方式貯存下來 。影像信息的讀取是通過讀取裝置用激光束掃描帶有潛影的IP，光激勵(lì)發(fā)光物質(zhì)被激勵(lì)，釋放其貯存的能量，發(fā)出的熒光被集成器收集送到光電倍增管，由光電倍增管將其放大并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信息被送入計(jì)算機(jī)和影像信息處理及顯示。

DR是通過探測(cè)器將X線影像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字影像信息并同步傳輸?shù)讲杉ぷ髡旧希詈罄霉ぷ髡镜尼t(yī)用專業(yè)軟件進(jìn)行圖像的后處理。

DR依據(jù)構(gòu)成材料和工作原理不同主要包括采用面陣電荷耦合裝置（CCD）探測(cè)器的DR系統(tǒng)，采用平板探測(cè)器（FPD）如（非晶硒、非晶硅+碘化銫或非晶硅+氧化釓平板探測(cè)器）的DR系統(tǒng)。

數(shù)字化乳腺X線攝影系統(tǒng)CR和DR的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及成像原理的不同，決定了在評(píng)價(jià)其成像質(zhì)量時(shí)，要有不同的考慮。本文僅討論DR產(chǎn)品。

2 數(shù)字化乳腺X線攝影系統(tǒng)注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是指由制造商制定，應(yīng)能保證產(chǎn)品安全有效，并在產(chǎn)品申請(qǐng)注冊(cè)時(shí)，經(jīng)設(shè)區(qū)的市級(jí)以上藥品監(jiān)督管理部門依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求復(fù)核的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)編寫應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)技術(shù)規(guī)范和制造商的技術(shù)規(guī)范。

2.1 數(shù)字乳腺X攝影系統(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的架構(gòu)

我國現(xiàn)有數(shù)字乳腺X射線機(jī)標(biāo)準(zhǔn)主要包括安全性標(biāo)準(zhǔn)、性能標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)等。其中國家強(qiáng)制性安全性標(biāo)準(zhǔn)主要指GB 9706系列標(biāo)準(zhǔn)。性能標(biāo)準(zhǔn)主要包括：YY/T0106-2008 《醫(yī)用診斷X射線機(jī)通用技術(shù)條件》，YY/T0706-2008《乳腺X射線機(jī)專用技術(shù)條件》。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)包括GB/T 19042.2-2005/IEC61223-3-2:1996《醫(yī)用成像部門的評(píng)價(jià)及例行試驗(yàn) 第3-2部分: 乳腺攝影X射線設(shè)備成像性能驗(yàn)收試驗(yàn)》。穩(wěn)定性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)包括GBT17006.9-2003 《醫(yī)用成像部門的評(píng)價(jià)及例行試驗(yàn) 第2-10部分 穩(wěn)定性試驗(yàn) 乳腺X射線攝影設(shè)備》。

2.2 數(shù)字乳腺X攝影系統(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

方向

目前歸口標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)正在著手開展數(shù)字乳腺相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化工作，目前已經(jīng)轉(zhuǎn)化且即將實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)主要有：

YY/T 0794-2010《X射線攝影用影像板成像裝置專用技術(shù)條件》

YY/T 0590.2-2010/IEC 62220-1-2 {Ed.1.0}《醫(yī)用電氣設(shè)備 數(shù)字X射線成像裝置特性 第1-2部分：量子探測(cè)效率的測(cè)定 乳腺X射線攝影用探測(cè)器》

醫(yī)用顯示器的評(píng)價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)

2.3 數(shù)字乳腺X攝影系統(tǒng)注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)編寫存在誤區(qū)

目前數(shù)字乳腺攝影系統(tǒng)制造商對(duì)注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的編寫存在兩個(gè)誤區(qū)。一、應(yīng)該采用的標(biāo)準(zhǔn)不采用，由于數(shù)字系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)的X射線部分相同（例如，X射線管，發(fā)生器，支撐件，濾線柵，限束器等），只有圖像獲取系統(tǒng)有變化，因此對(duì)射線發(fā)生部分的標(biāo)準(zhǔn)條款的執(zhí)行情況也應(yīng)與模擬系統(tǒng)相同。二、不該采用標(biāo)準(zhǔn)的采用了，數(shù)字影像評(píng)價(jià)影像質(zhì)量的相關(guān)要求，主要對(duì)空間分辨率，低對(duì)比度分辨率，影像均勻性，有效成像區(qū)域，殘影，偽影6個(gè)條款。其實(shí)該標(biāo)準(zhǔn)范圍中已經(jīng)明確寫明本標(biāo)準(zhǔn)不適用于乳腺X射線設(shè)備的DR系統(tǒng)，因此在采用該標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)數(shù)字乳腺攝影系統(tǒng)時(shí)只能是參考引用，數(shù)字乳腺攝影質(zhì)量的評(píng)價(jià)項(xiàng)目及評(píng)價(jià)方法還有待進(jìn)一步探討，本文試圖通過對(duì)影響數(shù)字乳腺攝影質(zhì)量的因素進(jìn)行分析，并討論應(yīng)當(dāng)在注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中考慮評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)，也希望能在促進(jìn)推動(dòng)數(shù)字乳腺攝影系統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定方面提供參考。

3 數(shù)字乳腺X線攝影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求

與模擬乳腺X線攝影系統(tǒng)相比，數(shù)字乳腺X線攝影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在增加了成像鏈部分。數(shù)字乳腺攝影的成像鏈可分成三個(gè)獨(dú)立的部分。

(1) 圖像采集包括X-射線生成、圖像接收器（用于某些系統(tǒng)）及圖像接收器校正。

(2) 圖像處理包括圖像處理軟件。

(3) 圖像顯示包括顯示器、圖像顯示軟件、打印機(jī)、觀片燈箱[1]。

3.1 探測(cè)器物理結(jié)構(gòu)及數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)影像質(zhì)量評(píng)價(jià)提出新要求

在數(shù)字乳腺X線攝影系統(tǒng)中，多數(shù)探測(cè)器被制造成一組離散探測(cè)器單元。每一個(gè)探測(cè)器單元均有一個(gè)有效面積，被一個(gè)對(duì)入射輻射不敏感的面積所圍繞。數(shù)字影像以矩陣的形式存貯，矩陣中每個(gè)單元均代表乳腺具體位置對(duì)應(yīng)的透射X線。探測(cè)器單元的有效面積及探測(cè)器單元之間的距離均會(huì)對(duì)空間分辨力及影像質(zhì)量產(chǎn)生影響。而檢查出現(xiàn)故障的探測(cè)元件的位置與數(shù)量對(duì)于影像質(zhì)量來說也非常重要。如果一個(gè)算法不能處理某些缺陷探測(cè)元件的重構(gòu)，就會(huì)出現(xiàn)偽影。因而標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)當(dāng)對(duì)乳腺DR圖像接收器性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2 圖像處理功能的增加，對(duì)軟件性能評(píng)估提出新要求

數(shù)字圖像是數(shù)字像素值矩陣，可被計(jì)算機(jī)根據(jù)診斷的需要選擇和處理。同時(shí)數(shù)字乳腺攝影可以作為一個(gè)平臺(tái)擴(kuò)展更多的高級(jí)臨床應(yīng)用功能，以及進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸。

盡管圖像處理性能更多的依賴臨床評(píng)估，制造商必須概括地規(guī)定將采用何種圖像處理技術(shù)。

3.3 屏幕顯示診斷（軟閱讀）的趨勢(shì)，對(duì)顯示系統(tǒng)質(zhì)量評(píng)價(jià)提出新要求

數(shù)字技術(shù)的使用，使屏幕顯示診斷（軟閱讀）成為醫(yī)學(xué)影像學(xué)診斷的主流。作為診斷醫(yī)生直接判讀影像的依據(jù)——顯示器，其顯示質(zhì)量對(duì)整個(gè)醫(yī)學(xué)數(shù)字影像系統(tǒng)的有效性和準(zhǔn)確性有著最直接和重要的影響。相對(duì)普通顯示器，醫(yī)用顯示器具有更高的最大亮度，更高的分辨率，支持更高比特的灰階顯示。高分辨率顯示器使圖像細(xì)節(jié)具有更高的顯示能力，高對(duì)比度在對(duì)組織密度差異性小的觀察會(huì)有很大幫助。同時(shí)，不同普通顯示器對(duì)同一幅醫(yī)療影像圖片所顯示的效果可能差異很大，無法達(dá)到醫(yī)療診斷影像所要求的一致性要求。因此有必要選擇適當(dāng)?shù)脑u(píng)估方法，對(duì)醫(yī)用顯示器的影像顯示質(zhì)量進(jìn)行有效的評(píng)估。

4 制定注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)建議重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容

4.1 對(duì)AEC自動(dòng)曝光控制功能進(jìn)行評(píng)價(jià)

在屏-片攝影系統(tǒng)中，AEC的控制原則很簡(jiǎn)單，目的是保持膠片感光密度的一致性。而在乳腺DR系統(tǒng)中AEC的功能主要有兩個(gè)，一是保持成像質(zhì)量的穩(wěn)定性，特別對(duì)于體檢類的檢查，由于要對(duì)比數(shù)年間的影像，成像質(zhì)量的穩(wěn)定性尤為重要。二是在成像質(zhì)量和輻射劑量間保持最佳的平衡，以盡量低的輻射劑量維持必須的成像質(zhì)量，或者是在可接受的輻射劑量范圍內(nèi)爭(zhēng)取獲得最佳的影像質(zhì)量。

國外有人用對(duì)比度噪聲比CNR（Contrast-to-noise ratio），用來評(píng)價(jià)AEC的性能[2]。在我國還沒有人進(jìn)行嘗試，其值得我們研究。

同時(shí)對(duì)于照射劑量必須完全手動(dòng)設(shè)置，建議不要使用。在歐盟對(duì)于未集成AEC的設(shè)備制造商 ，被要求在2006年1月前必須執(zhí)行AEC控制功能[1]。該項(xiàng)要求值得我們借鑒。

4.2 對(duì)乳腺DR圖像接收器性能進(jìn)行評(píng)價(jià)

在評(píng)價(jià)接收器對(duì)系統(tǒng)的影響時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮指標(biāo)有響應(yīng)函數(shù)，噪聲評(píng)估，胸腔臂側(cè)內(nèi)的無感區(qū)，影像接收器均勻性，探測(cè)器元件故障，未糾正缺陷探測(cè)元件。

這些因素都會(huì)對(duì)影像的整體質(zhì)量產(chǎn)生影響。噪聲也稱圖像斑點(diǎn)，噪聲降低了診斷醫(yī)生識(shí)別鈣化等細(xì)微結(jié)構(gòu)的能力，降低了診斷的正確率，在醫(yī)學(xué)影像中應(yīng)盡量降低噪聲對(duì)影像質(zhì)量的影像。

對(duì)胸腔臂側(cè)內(nèi)的無感區(qū)進(jìn)行限定，目的是將盡可能多的乳腺組織投影到影像中，從臨床上講，沒有足夠的組織覆蓋范圍，就可能無法顯示乳腺癌的病灶。

對(duì)探測(cè)器元件故障制造商應(yīng)說明可以接收的缺陷類型和數(shù)量，該指標(biāo)的極限值目前依賴于制造商提供，今后對(duì)該極限值的確定有待進(jìn)一步研究并進(jìn)行限定。

4.3 對(duì)乳腺DR影像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)

在綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)影像質(zhì)量時(shí)應(yīng)考慮：低對(duì)比度可見性，量子探測(cè)效率DQE，調(diào)制傳遞函數(shù)MTF和噪聲功率譜NPS，曝光時(shí)間，幾何畸變和偽影評(píng)估，殘影/徹底擦除，入射面空氣比釋動(dòng)能，動(dòng)態(tài)范圍，重復(fù)曝光試驗(yàn)，感光反應(yīng)。美國及歐盟主要評(píng)價(jià)的指標(biāo)基本類似，差異指標(biāo)主要體現(xiàn)在歐盟則對(duì)曝光時(shí)間提出要求，美國對(duì)動(dòng)態(tài)范圍，重復(fù)曝光試驗(yàn)，感光反應(yīng)，DQE提出要求[5]。美國全野數(shù)字化乳腺X線攝影系統(tǒng)二類特殊控制指南文件中DQE，MTF，NPS測(cè)試被要求提供量值[5]，而在歐洲質(zhì)量控制協(xié)議書（第四版）中對(duì)調(diào)制傳遞函數(shù)MTF和噪聲功率譜NPS則作為圖像質(zhì)量控制的可選項(xiàng)目，對(duì)DQE并未要求。我國是否將對(duì)DQE，調(diào)制傳遞函數(shù)MTF和噪聲功率譜NPS作為影像質(zhì)量評(píng)價(jià)強(qiáng)制性指標(biāo)尚需各方進(jìn)一步探討。

4.4 對(duì)顯示系統(tǒng)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)

我國對(duì)診斷工作站顯示器的要求還是空白，技術(shù)審評(píng)中只是要求制造商公布對(duì)顯示器的最低要求，如亮度范圍，分辨率等，但并未要求進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)。目前國外已有先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)供我們借鑒。如歐盟對(duì)顯示器考量的項(xiàng)目分為七種，包括幾何畸變（CRT顯示），對(duì)比可見度，分辨率，顯示偽影，亮度范圍，灰度顯示功能，亮度均勻性。同時(shí)歐盟對(duì)各項(xiàng)目考量的極限值和頻率都給出了相應(yīng)指導(dǎo)。

全野數(shù)字乳腺攝影設(shè)備（FFDM）應(yīng)配置經(jīng)過Dicom GSDF函數(shù)校準(zhǔn)的雙5MP單色LCD豎屏顯示器作為醫(yī)生診斷工作站的顯示裝置。如果系統(tǒng)的配置低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，被認(rèn)為無法保證數(shù)字乳腺影像的正確表達(dá)和診斷。目前我國對(duì)該項(xiàng)要求并沒有做強(qiáng)制性規(guī)定。希望在后續(xù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)，能夠?qū)︶t(yī)用診斷工作站的各項(xiàng)要求的極限值進(jìn)一步界定。

4.5 對(duì)增加潛在臨床使用風(fēng)險(xiǎn)的因素進(jìn)行評(píng)價(jià)

在視野方面，數(shù)字乳腺攝影面臨的問題是制造商應(yīng)確定一個(gè)最佳的探測(cè)器尺寸。小尺寸探測(cè)器不能適應(yīng)大乳房檢查的需要。尺寸為18 cm*24 cm的數(shù)字探測(cè)器約20%的婦女不適用[4]。如果乳房太大，不能夠在探測(cè)器上經(jīng)過一次曝光獲得圖像，則需要進(jìn)行多次曝光，以保證能夠覆蓋全部乳腺組織。這勢(shì)必增加乳腺擠壓，并重復(fù)接收輻射曝光，增加了病人的額外輻射風(fēng)險(xiǎn)。因此，使用大探測(cè)器用于數(shù)字乳腺攝影是一個(gè)設(shè)計(jì)上的重要問題。在制定注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)給予關(guān)注。

另一個(gè)值得注意的問題是，數(shù)字乳腺機(jī)篩查具有誘發(fā)乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)。制定注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)關(guān)注對(duì)患者輻射劑量的定量估計(jì)。一次曝光檢查可接受平均腺體劑量的美國推薦值已由許多國家級(jí)學(xué)術(shù)團(tuán)體和國家、州管理機(jī)關(guān)公布。平均乳腺組分、壓迫厚度4.5 cm乳房一次曝光的平均腺體劑量（Dg）應(yīng)不超過3 mGy[4]。我國GBZ186-2007乳腺X射線攝影質(zhì)量控制檢測(cè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的推薦值為小于2 mGy[6]。

5 結(jié)論

以上幾點(diǎn)看法，是作者參考了國外同類產(chǎn)品的入市的技術(shù)要求，和質(zhì)量控制方面的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合我國數(shù)字乳腺X射線攝影系統(tǒng)注冊(cè)工作中現(xiàn)有問題，進(jìn)行思考，分析，整理后提出的。期望制造商在編制注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，充分考慮這些問題，使注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)保持一致性，使數(shù)字乳腺X射線攝影系統(tǒng)注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定進(jìn)一步規(guī)范化。同時(shí)建議國家相關(guān)部門盡快制定數(shù)字乳腺X射線攝影系統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以便引導(dǎo)制造商合理編寫注冊(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，建立起統(tǒng)一的數(shù)字乳腺攝影系統(tǒng)入市的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

[1] European guidelines for quality assurance in breast cancer screening diagnosis[M]. fourth edition. 2006

[2] IEC61223-3-2:2007, Evaluation an routine testing in medical imaging departments-Part 3-2: Acdeptance tests –Imaging performance of mammographic X-ray equipment. [S]

[3] Premarket Applications for Digital Mammography Systems; Final Guidance for Industry and FDA. FDA, 2001

[4] 燕樹林, 乳腺X線攝影與質(zhì)量控制[M]. 北京: 人民軍醫(yī)出版社2008

[5] Class II special controls guidance document: full-field digital mammography system. FDA, 2010

[6] 國家標(biāo)準(zhǔn): GBZ186-2007乳腺X射線攝影質(zhì)量控制檢測(cè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[S], 2007