相位对比技术
X线摄影简介
你一定在医院或诊所里做过X线检查吧。现在，相位对比技术作为一种新型X线技术而备受关注。在对相位对比技术加以解释之前，我们先来简单介绍一下X线摄影技术。把用于记录患者和X线照射情况的X线胶片放置在影像盒中，利用影像盒将各身体结构（例如骨骼和肌肉）对X线的吸收差异（吸收对比）以图像信息的形式记录在胶片上（如图1所示）。随后，通过显影处理使胶片上的X线量显现出来。
图1 X线摄影（模拟式）
自从伦琴博士发现X射线以来，这种X线摄影技术在医疗领域的应用已有超过百年的历史。在此期间，X线摄影的灵敏度和清晰度都不断提高，图像更加清楚可辨，所用X线照射量也不断减少。
数字化X线摄影
长久以来，X线摄影都采用胶片成像。但后来出现的数字摄影系统带来更高品质的图像，所需照射剂量也更小。对患者来说，照射过程与以往完全一样，但数字摄影系统具有着一项重大进步，即曝光后无需显影，而能够在干燥环境中生成图像或者通过显示器进行诊断。
图2 X线摄像（数字式）
数字化X线摄影带来了更为清晰的图像，同时也减少了X线的照射量，这些改进在一定程度上得益于图像处理技术。目前，许多医疗机构都采用了数字化X线摄影，但由于乳腺X线摄影需要极高的图像分辨率，因此模拟式摄影仍在使用。
相位成像原理
当X线穿透物体并形成X线图像时就会产生吸收对比（图3）。X线是一种与可见光非常相似的电磁波，当它穿过物体时，相位会发生变化。通常观测到的相位变化是折射或干涉。这种相位变化产生的X线强度差异或图像对比称为相位对比，而将吸收对比与相位对比结合应用是获得高品质图像的关键。
X线摄影中的相位对比技术与传统摄影方法截然不同，其边缘增强效应可使X线穿过人体（被摄物体）后形成的图像立即变得更为清晰，提高记录图像的质量，堪称该领域的一次革命。
图3 相位成像原理
相位对比图像简介
显而易见，相位对比图像拥有着比传统X线图像更为优越的清晰度（图4）。塑料与空气的边界显示为一条黑线，而管内气泡的边缘为清晰明朗的白色（边缘锐利）。
对于X线干涉产生的相位对比，以往观点认为利用医用X线管摄影时，通过把被摄物体放于远离X线检测器的位置而形成放大曝光，会导致图像形状模糊，消除相位对比。
柯尼卡美能达公司基于几何光学理论分析，发现X线并未发生干涉。若要在乳腺摄影中获得相位对比，则钼阳极X线管焦点需达到0.1 毫米、焦点与被摄物体间距离大于0.5 米，并且被摄物体与X线检测器间距离大于0.25 米。柯尼卡美能达公司已经研究出应用这一现象卓著提高图像质量的方法。
图4 相位对比图像简介
为何关注乳腺X线摄影？
乳腺X线摄影是一种备受关注的X线摄影技术，因为乳腺疾病（如恶性肿瘤）在图像上的显示十分微小，并且病变形状也非常重要。
医生不仅要仔细检查图像上方的白色块状阴影（图6），还要查究直径仅为几百微米的白色微斑（微小钙化），并且要注意它们的形状。这种微小钙化极为重要，被认为是乳腺癌（原发性乳腺癌）的征兆。
柯尼卡美能达公司希望推动乳腺X线摄影的数字化，通过应用显著提高图像清晰度的相位对比技术提供前所未有的高品质图像，从而为根治日益增多的乳腺癌患者做出贡献。
图6 乳腺X线摄影
PCM系统外观
柯尼卡美能达公司应用相位对比技术，研发出一套名为PCM的数字式乳腺X线摄影系统。
PCM系统采用一半大小的影像盒和43.75 微米的读取精度进行曝光，可以采集大约7000万像素的超高密度图像数据。此外，系统带来更加优越的清晰度和粒度，使图像达到最高品质，同时既可进行原始尺寸胶片输出，也可提供最高信号密度达4.0的胶片。
PCM 图像（左）和传统 SF 图像（右）
图7 为临床图像实例（图片来自滋贺医科大学）。两图分别为同一被摄个体的 PCM 图像（左）和传统 SF 图像（右），两次放射剂量相同，相比可见 PCM 图像显示的乳腺组织更为清晰。在对多幅临床图像进行分析后，现已证实 PCM 系统在显现微小钙化图像方面优于传统 SF 成像系统，而识别微小钙化正是乳腺X线摄影的主要任务。
我们真诚希望这套系统能够为乳腺癌的早期发现做出贡献。
图7 不同乳腺X线的摄影效果
