红外乳腺诊断仪的成像原理

 

乳腺疾病是外科的常见病，近年来，乳腺疾病的发病率逐年上升，在美国，乳腺癌发病率占100人/10万人，我国为20人/10万人，沿海地区高达30-40人/10万人。

 

回顾乳腺疾病的诊断历史，手触式可为其初端，这种方法阳性率低。七十年代出现的X照相检查方法除同样存在阳性率低的问题外，副作用大是其致命缺陷。液晶式和热像仪是利用人体热量原理诊断乳腺疾病，因而受室温的影响，且不易保存，效果不能令医生满意。八十年代初推出的冷光源透照仪由于不能显示和记录图像等缺点，而不便于早期确诊断乳腺疾病。八十年代末九十年代初出现的红外乳腺诊断仪以其对人体无副作用，诊断率高的特点而倍受医务界欢迎。

 

红外乳腺诊断仪是用红外光透照乳腺组织时，被血红蛋白吸收的多少而在图象中显示出肿块的不同灰度、血管影变化的原理检测良恶性肿瘤。红外光是电磁波的一部分，了解红外光的特性，我们现从电磁波讲起。

 

 

人体与红外线

 

人体不仅是一个天然的红外线辐射源，而且也是一个最佳的红外线吸收体，国外有学者研究证实：人体辐射的峰值波长在9.5微米左右，在人体辐射的总能量中小于5微米的占10%，5–9射米的占38%，大于16微米的占41%，中国科学院上海技术物理研究所的姚鼎山先生在《远红外理疗》一文中指出：“人体皮肤的红外辐射波长范围为3–50微米，其中8–14微米的辐射占人体辐射能量的46%，所以人体皮肤恰好是远红外辐射的良好吸收体”。近几年来出现的各式各样的频谱治疗仪，其实质即是红外线治疗仪。在上述理论的基础上，利用红外线进行人体乳腺疾病诊断仪也就应运而生了。

 

红外乳腺诊断仪的成像特点

 

红外乳腺诊断仪是依据人体软组织对红外光辐射有选择吸收的能力，用红外光源探头对乳腺组织进行透视扫描，经红外摄影取像，将经过计算机处理的组织图像清晰地显示在屏幕上。众所周知，血红蛋白对红外光有明显的选择性吸收的特点，乳腺癌的病人，患乳尤其是肿块附近血运丰富，血管增多、增粗，这在手述中可看到的，也是医学界都承认的事实，红外乳腺诊断仪也正是得用这一特点，产生较好的图像，对鉴别乳腺良恶性病变颇有价值。尤其是对乳腺癌的三大特征，即肿块灰影、血管改变及血管与肿块的关系进行综合分析，更具有特殊意义。

 

红外扫描检查乳腺疾病，具有无辐射、无创伤并可多次重复检查的特点，加上检查过程简单直观，能立即作出诊断，它适用于诊断各种乳腺疾病，尤其对乳腺癌的早期发现独具慧眼，不失为当前一种较好的物理诊断方法。

 

  

红外乳腺诊断仪的仪器组成

 

 原理

 

1．原理框图

 

发射红外线             摄取图像       图像处理

 

探头      乳房       摄像系统         主机       显示系统

使用程序

 

在使用前应首先了解仪器的基本结构和性能，了解操作要点，在确认供电正常，室内光线符合要求时，才能开机使用，其操作程序如下：

 

1、开机：应首先启动交流稳压器的电源开关，观察稳压器指示的电压值，在电压符合要求时，开显示器开关，最后打开主机开关。此时，屏幕显示图像，各功能键指示灯启亮。

 

2、调节显示器亮度及对比度旋钮，使图像的亮度及对比度适中，在一定条件下调节好的亮度及对比度不需经常变化。

 

3、调整摄像机光圈、焦距及主机增益：首先接触冻结键，使图像解冻，移动摄像机镜头对准被检乳腺，调整摄像机焦距及光圈使图像清晰。一般采用光圈先决调节法：即将摄像机光圈调至最大并固定，然后调整主机增益旋钮，直到图像令人满意为止。一般在末行透照前，画面要稍偏暗。但层次要分明。每次检查时，应适情况（乳腺薄、厚、探头光强弱及室内光线）随时调节主机增益。

 

4、检查主机各功能键，摄像机及探头工作是否正常。

 

5、触诊乳腺：同时询问病史，观察双乳是否对称，明确检查目的。

 

6、对乳腺进行透照检查：暴露双乳，移动摄像机对准被检乳腺，距离在0.5米-1米，调整焦距，探头放于乳腺的下方，调节亮度，对乳腺进行和扫描式透照，图像显示于屏幕上。为增加图像的分辨率，要根据室内光线及乳腺大小、厚薄、随时调整主机增益或摄像机光圈。

 

7、留取图像：检查过程中，要仔细观察图像，重点部位重点检查，利用仪器的8套彩色，增加图像的分辨力，当出现最佳图像时，即按冻结键或以踏板使图像冻结，以热敏记录仪打印图片，留取资料，也可存贮图像，必要时进行其它图像分析内容。测量灰影大小时，看计算机提示操作。

 

8、暂时使用时，应将探头亮度调至最小，仪器电源不必关掉，因频繁开关仪器会影响仪器的使用寿命。

 

9、停止使用时，应依次关好仪器、稳压电源，做必要的清洁工作，用盖布盖好。仪器长时间不使用时，应及时开机去潮，存在于干燥、清洁的房间内。

 

图像分析

 

选好图像后，进行如下的图像分析内容，以取得各种数据，做为诊断依据。

 

1、病灶平均灰度值及灰度差

 

病灶平均灰度值：指测得的位于病灶灰影处的框内的灰度平均值。测量时注意使框的大小与灰影大小相适应；避免框过大或过小使测得的值不准确。

 

灰度差：指病灶平均灰度值与周围正常组织灰度值的差值。测量时位于正常影像处的框与病灶灰影的距离为1.5mm左右。

 

病灶平均灰度值受探头强度、室内光线及乳腺个体差异的影响较大，而病灶区与正常组织的灰度值是在同一条件下测量的，因此灰度差的变化范围较小，其诊断价值较前者大。一般情况下，灰度差>10时即有意义，>20时对诊断恶性肿瘤、血肿及炎症等疾病时有较大价值。早期的恶性肿瘤的灰度差也可<20。

 

2、能量谱分析：是采用一种规律的谱线表示某一区域内的能量分布图形。可使该区域灰影的灰阶组成直观化。

 

3、放大：即把开窗内图像放大若干倍，以使更加清楚地观察微小的病灶灰影。操作时注意把小窗放在病灶灰影处，并利用光标键操作。

 

4、增强：将某一区域图像的对比度增强，可发现灰影较浅淡的病灶。

 

5、灰阶曲线：反应病灶与周边组织的关系，用来观察病灶有否向周边浸润、边缘是否清楚、整齐。操作时注意白窗内的图像是明显的病灶灰影，不可任意扩大范围，否则测得结果不准确。

 

6、测量灰影大小：在摄取图像时摄取20mm的实际尺寸，选此功能后，屏幕显示确定第一点，确定第二点，OK。选好20mm的两端点，以便准确测量肿块尺寸。灰影大小与肿块相比较对诊断有一定意义，如灰影>肿块，表示肿块的恶性可能性大；灰影≤肿块时，表示肿块与周围组织无浸润，其良性可能较大。

 

7、记录：选此功能后，屏幕显示：日期，姓名，编号，诊断，距离，区域周长，面积，OK，取消。用户可输人工计算上述各项信息，以便留存信息完整的图像。

 

检查方法

 

（一）、检查前准备

 

向初次被检查者介绍检查方法及目的，消除其紧张心理，取得合作，查看室内光线是否符合要求，启动并调整好仪器。

 

（二）、检查方法

 

   1、体位：取坐位，充分暴露双乳，上身稍前倾、含胸，两上肢下垂。这种体位可使乳腺充分下垂，便于检查，能有效地避免漏光，尤其适用于乳腺较小者。

 

2、询问有关病史：发病时间、月经情况、年龄、生育及哺乳史，有无乳腺痛，疼痛的时间、性质、同月经有无关系等；同时观察双乳大小、是否对称、有无畸形及乳腺表面有无红肿等情况，查看乳头有无异常、有无发泌物及分泌物的颜色、性质等；然后对乳腺进行触诊检查，检查乳腺有无种块、触痛、肿块的大小、质地、活动度及有无压痛等。

 

对乳腺望、问、触诊是诊断过程中的重要过程，必不可少，它可进一步明确检查目的，使我们抓住重点。

 

3、探头光源选择：乳房的个体差异很大，要根据乳腺的大小、厚薄、致密程度等来选择探头强弱，以防漏光及透光不足现象出现。乳腺大、厚、光线打强；服腺小、薄、光线打弱一些，一般似透非透光线最好。所以，检查应采用大光圈、小增益，就可避免上述弊病，但要适当掌握，增益太小时，图像偏灰，不明亮，影响对灰影的观察。

 

4、漏光问题：光的折射及反射是造成漏光现象的根源，即光没有穿过乳腺。而直接从探头周围向四周射出，这一方面造成乳腺周围的光强度增大，影响摄取的面画质量，另一方面使能够透照乳腺的有效光强度减弱，所以必须想办法防止漏光现象发生。具体措施有：

 

（1）使探头斜面与皮肤贴紧，尽量利用乳房的柔软性使其遮住光束。

 

（2）掌握好光强度的调节。

 

（3）在难免漏光的情况下，在摄取镜头时除去漏光部分，只取被透照的乳房。

 

5、保护探头：探头是仪器的主要组成部分，要注意加以保护，每查完一个病人后，应将探头亮度调至最小，并轻放回原处，要防止因工作时间过长而造成产热过多，影响探头的使用寿命或造成病人的意外烫伤等。如接触传染病后，应进行消毒，防止交叉感染发生。

 

6、被检查者的生理状态：要了解病人现处于生理哪一期，以便准确地判断乳腺是生理性反应，还是病理变化。

 

7、哺乳期乳腺一般不有检查，因光束不能穿过含大量乳汁的乳腺，图像呈一片漆黑。

 

8、经穿刺检查后的乳腺因局部出血而造成灰影，干扰检查结果，所以，经穿刺检查后的乳腺，二周内不宜做此检查。

 

9、仪器一般不要频繁开关，保持清洁、干燥、移动时要小心，勿振动过大，摄像机镜头要随时用镜头盖盖好，防止灰尘落在镜头上，镜头除灰要用气球吹或有无水酒精擦洗。

 

10、为了留取高质量图片，首先要调整好记录仪的亮度及对比度，其次要留取黑白图像的图片，因在彩色图像时打印的图片会出现干扰，图片不清楚。

 

11、常见故障排除

 

（1）死机：即仪器的各功能键失录，是常见的故障。排除方法是①同时按Ctrl+Alt+End热启动。②关掉仪器电源，几分钟后重新启动就可恢复正常。

 

（2）画面变形，雪花过多：首先检查周围有无强电、磁干扰，如不是电、磁干扰所致时，关掉仪器电源，重新开启后一般可恢复正常，如仍不能恢得正常时，应请维修人员修理。

 

 红外乳腺诊断仪的评价

红外乳腺诊断仪是一处无创伤的检查方法，由于它检查方法简便，即时可以作出诊断，所以它适合对乳腺癌的普查时应用。

1、关于诊断率：国内报导它对乳腺癌的诊断第三度达到91–97.5%。尤其对早期肿块较小但有血管改变即高度引起重视，再作进一步的检查或随访。这有助于早期发现乳腺癌。

2、对待每便有肿块灰影的患者应分析图像如开窗、平均灰度差计算、频谱分析、增强、放大等电脑处理，这有利于科学的诊断。

3、本仪器无放射线、可反复多次检查，尤其对肿块明确但又作不出明确诊断可以用该仪器反复多次检查动态观察。这比X线摄片和针吸涂片优越。

该仪器对鉴别良恶性肿瘤的分辨力较高。本组5720例假阳性4.2%，假阴性3.1%，而诊断乳腺癌与病例符合率为91.8%。所以红外乳腺诊断仪是较为理想的诊断仪器。