乳腺影像诊断的历史
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乳腺影像诊断的历史

时间:2013-10-23 10:25来源:杨宁医学影像学网 作者:Pro.Yang 点击:
在伦琴发现X光的一年里,大约1000篇论文发表。其中主要是跟射线的物理属性相关,而临床报告大量局限于整形外科问题和外来物检测;检查胸腔、腹部和软组织的尝试都没有成功。这些局限性反映出设备仍出于胚胎阶段。早期能量较低,没注意到的导管被误认为是理论
        在伦琴发现X光的一年里,大约1000篇论文发表。其中主要是跟射线的物理属性相关,而临床报告大量局限于整形外科问题和外来物检测;检查胸腔、腹部和软组织的尝试都没有成功。这些局限性反映出设备仍出于胚胎阶段。早期能量较低,没注意到的导管被误认为是理论上的软组织,长时间用X光照射,不稳定的输出和散射因素都导致细节的丢失。除了周围的结构框架,仅能检查那些对X光有很高或者很低的吸收性的软组织。骨骼,作为人体密度最大的组织,很容易成像,但是骨骼周围的软组织就不能清楚成像。即使是人体主要器官,象肝、肾和脾,也不能被清晰成像,而胃肠道表面的成像取决于其中是否存在气体。乳房完全由许多吸收性很接近的软组织组成,不适合用这种新技术检查。直到1913年Snook发明了交流点变压器,Coolidge发明了可靠的focused tube,对X光才实现了量化控制。X光设备一直被发展直到今日仍在进行,但是当今所有的X光设备都是基于这两个先进技术发明,它们也是二十世纪主要的科学成就。
  
  乳房X光照相的历史可以被分为3阶段,早期1913-1940,第二阶段 1949-1970和第三阶段20世纪的最后25年。它开始于一些空想家建立了它的可行性,经历了被主要作为体检辅助方式的中间阶段,和当今主要关心无症状妇女的阴性癌症的高科技时代。

早期乳腺影像的发展(1913-1940)

         
第一次使用X光技术来反映乳房癌是在1913年,由柏林的一个外科医生Albert Salomon。Salomon很关心如何证明和演示乳房癌扩散的范围和途径,以此来鼓励人们接受更多的由他的同事完成的外科切除手术。他的工作仅限于被切除的乳房的X光片和超过3000个标本。尽管他的观测对象不是活体,但是仍然为临床X光打下了基础。他在X线下清晰的不可触及的“渗透”进来的肿瘤,实际上就是从一个明显的边界清楚的可触及的大肿瘤转移。可能由于当时X光技术还不充足,他没有能够认识到有癌症的点状钙化物的诊断重要性,但是他描述和解释了一种钙化的癌症【1】。


Albert Salomon. 德国外科医生。1913年报告乳腺切除标本的研究结果,证实肿瘤扩散到腋下淋巴结。他也显示了不能触及的高度侵润性癌组织可以在X线下区别于可触及的边界明确的肿块。1933年在希特勒体制下,Salomon 从柏林大学离开。1939年在集中营数个月后,他移民到荷兰隐居整个二战时期。战后,在阿姆斯特丹作为退休教授度过晚年的时光【2】。


乳腺癌标本切除后X线照片【2】
乳腺癌切除标本:A=乳头;B=肿块 另一个标本:乳腺癌旁巨大淋巴结转移


        那时的同行们领会到了Salomon工作的潜在价值。1927年 德国医生Kleinschmidt和他的同事们在Zweife 和Hirzel 编著的教科书的一个章节里提到乳腺X光照相技术的临床应用【3,4】。Kleinschmidt 把该技术归功于Erwin Payr,Leipzig大学的外科主任。Leipzig 的乳房临床治疗被Finsterbusch和Gross用来写了一片文章,准确的描述了该疾病中偶然发现的钙化。

        1930年以后关于乳房X光照相技术的发表物数量快速增长。1931年Goyanes、Gentil和Guedes在“Arch  Españ de Oncologica”发表了一片题目为“乳腺X光成像和它的医疗价值”精彩论文【6】。同样耀眼的还有Vogel在1932年写得一片文章【5】,描述了多种良性伤害的X光的分类,强调了良性和恶性肿瘤的不同特性。这些观测在解释当今乳房X光是依然有效。Vogel的文章还描述了一种他偏爱的间接X光照相的情况,图像中包含了腋窝部分。实际上他本来想倾斜管子和患者来最大程度上用投影显示乳房间质、胸壁和腋窝。Vogel让病人在仰卧姿势做了检查,但是这是在现代X光照相中已经流行了的基本投影。今天在做胸部X光检查时侧照被看做是必不可少的一部分。

        第一个主要的临床系列的乳腺摄影技术是由Stafford Warren 报告的。他是罗切斯特大学的放射教授,后来成为加州大学洛杉矶分校医学院院长。Warren在1930年和1932年发表论文,描述了一项立体乳腺摄影技术。这项技术包括双倍细颗粒增光屏和一个移动的放射铅栅。在119名患者身上的恶性肿瘤中,他实现了86%的正确率。Warren还对静止时和怀孕期间的正常乳腺进行了详细描述,并评价了他遇到的数量众多的慢性乳腺炎病例。这可能就是现在术语里的纤维囊性改变。

Stafford Warren

1939年 Warren 获得的活体乳腺像

       
        虽然Stafford Warren 的成就很突出,但是根据Gershon-Cohen在1931年的说法,Romagnoli用意大利语发表了一篇描写正常乳房X光外观的重要文章。在Gershon-Cohen看来,Romagnoli的工作是和Warren同期,但独立完成的。

        
JACOB GERSHON-COHEN, M.D., D.SC.  1899-1971【7,8】    

        20世纪30年代早期的研究者还包括Seabold,Reinmann & Seabold,Lockwood,Gunsett & Sichel,以及Espaillat。这些作者证实并拓展了已完成的工作。尽管有他们的努力,但是大部分内科医生对乳腺摄影技术的临床使用还不感兴趣。

        1938年Gershon-Cohen和Strickler发表了一篇正常乳房X线的详细描述,并强调:对处于各个年龄和阶段的正常乳房的知识是认识病理情况的先决条件。他们也强调需要持续改善技术以确保乳腺摄影技术被接纳。跟其他放射检查相比,乳房的软组织摄影在被引进25年之后,仍然是技术上的继子。乳腺摄影技术在期刊和文本上的发表也不尽如人意。有人尝试将各种描述正常状态和病理状态的文字与朦胧的图解关联起来,这种尝试也很令人气馁,并且对这种检查长时间被忽视起了重大作用。

        贯穿20世纪30年代和40年代,乳腺摄影的变体,以及偶尔出现的新的诊断标准被引进。1933年,阿根廷的Baraldi发表了数篇肺炎-乳腺摄影报告中的第一篇。肺炎-乳腺摄影被作为改善乳房组织成像的一种方式。1930年Ries引进了乳腺管的对比研究,这一技术被Hicken于1937和Leborgne于1944年进一步发展。Leborgne是Dominguez以前的学生,他强调高射线对照和细节。他是通过低千伏、目标和底片保持60厘米距离、非增感型胶片、最佳X光束瞄准来实现的。Leborgne也用瞄准圆锥紧压乳房。这一技术同时降低了组织散射和患者动作。瞄准和紧压的结合后来被设备制造者采用,现在已经是专用乳腺摄影机器的标准组成部分。
  
 
     尤其重要的是,Leborgne观察到大约30%乳腺癌包含细小钙化,尤其是那些来源于管内的。因为这些钙化物在致密型乳腺中能被成像,它们提供了不用显示实际胞块就能检测出新生物的可能性。钙化物也提供了乳腺摄影技术有潜力来诊断早期的不易觉察的乳腺癌的第一手证据。这些1949年和1951年的观察材料代表着乳腺摄影这一艺术和科学往前迈出的重大一步。
  
  1952年Gershon-Cohen和他的同事开始了一系列的文章发表,涵盖了乳腺摄影术的很多方面。与此同时,Gros、Sigrist和在法国斯特拉斯堡的其他人开始了类似的工作。在此期间,Gershon-Cohen和他的同事尤其对确立乳腺摄影的解剖学基础感兴趣。病理学家Ingleby把放射学的发现跟相对应的手术样本的总截面和微观截面关联起来,来解释很多先前费解不明的X光特点。虽然如此,将样本和X光形态合成仍然很困难,主要是因为空间分辨率和与当时可供使用的X光技术相关的对比等问题。乳腺摄影的质量虽然在当时是可以接受的,按今天的标准来看则是很差。而且,教学要点也很难听懂。这些问题是所有乳腺摄影技术专家共同面对的,并将对检查的兴趣缩减到最低。顾问医生很少要求乳腺摄影,那些确实要求的医生也因为得不到临床有用的信息而倍感失望。另外,很多内科医生拒绝相信X光检查能比望诊和触诊得到更多的关于表面器官的信息。相应的,乳腺摄影的使用只局限于几个专注的个人。借助他们的坚持和一丝不苟的工作,他们设法在自己的行医过程中保持了一定水平的活跃性。
  
 
     1956年偶然发生的一件事导致了对乳腺摄影的兴趣的重生。在德克萨斯大学M.D Anderson医院和肿瘤医院的一个放射疗法计划会议上,一个已知患有乳腺癌的妇女出席。她的乳房下垂,要确定肿瘤的大致尺寸也有困难。参加会议的有一位来自巴黎居里基金会的访问专家Jean Pierre Bataini。碰巧,Bataini随身带着从原研究所带来的乳腺摄影照片,此照片明确显示着乳腺癌。他建议说,此研究的常规使用会简化与这位女患者呈现的问题相似的问题。虽然对于精确的技术细节不熟悉,Bataini记得当时使用了很低的千伏很相对较高的管电流跟微料胶片一起来制作这种乳腺摄影照片。Gilbert H. Fletcher,放射治疗学家和放射科的主任, 建议放射诊断部门应该尝试开发类似于或高于Bataini所描述的那种乳腺摄影术。综合放射科的并在治疗放射科轮值的住院医生Robert L. Egan承担了这一任务。在用各种结合技术试验之后,Egan设计了一种高毫安数、低千伏、未过滤光束的方法,这种适合于乳房组织细小的吸收差异。多种胶片也被调查,最后选取了高分辨率宽灰度级的M工业胶卷。Egan技术特别值得注意的方面是标准X射线设备的再校准,是为了能使用精确的千伏和毫安值。这几种因素的结合导致了高质量乳房摄影照片。
   
        虽然他努力的初步结果刊等在1960年12月的放射学上,Egan的工作早在他论文发表之前已经引起了很多关注。Philip J. Hodes,费城的托马斯·杰弗逊医学院的放射专家,在此之前已经得知Egan的项目,并要求他的低年资医生接受乳腺摄影要点和诠释要点的指导。几周后,作为明尼苏达大学每年在职进修课程客座教授的一员,Hodes抱怨肠胃放射学缺乏进步,并展示了Egan的一些乳房X光照片,作为例子来说明需要新思维来确保诊断放射学的进展。观众席中的医学新闻撰写者感觉到Hodes从Egan那里引用的数据有了突破。随后报纸文章的广泛阅读导致了Egan被围攻并要求给予进一步信息,也实质上开始了现代乳腺摄影的时代。
   
  媒体的报道也引起了美国公共卫生部(USPHS)癌症控制项目(CCP)的注意。它的主任 Lewis C. Robbins要求准许知名内科医生组成的委员会访问M.D. Anderson医院以评估乳腺摄影项目。这个委员会的成员包括华盛顿市西雅图Virginia Mason诊所发射科主任医师Thomas Carlile、宾夕法尼亚大学放射学院教授和主席Eugene P. Pendergrass、华盛顿大学圣路易斯分校放射学临床教授Wendell G. Scott、国家卫生研究所放射科主任医师Theodore Hilbish、美国癌症协会(ACS)医务副主席 James Cooney。委员会对于乳腺摄影术在M.D. Anderson医院受到的认同印象深刻,并下结论说如果此技术和其声称的正确率可复制的话,那它将有巨大潜力。
   
   由于委员会的发现,1961年春天一个可复制性研究被开发出来,旨在回答三个基本问题:
 
   (1)放射学家作为一个整体能获得一致高质量的乳房X光照片吗?
   (2)在活体解剖之前,多大比例的乳房恶性肿瘤能被诊断出来?
      (3)已有X光设备能适应这一技术吗?
  
  这项研究由国家癌症研究所(NCI)、M.D. Anderson医院和USPHS CCP共同。培训、报告收集、数据评定和协议服从等责任由这些机构分担。
  
  共有24家机构被涉及到。从参与此研究的机构来的放射专家的培训是通过一个为期5天的对M. D. Anderson医院和肿瘤研究所的访问完成的。在此期间,Egan用自己的技术和对乳腺摄影的解读基本原理指导他们。尤其受到强调的是M. D. Anderson医院的外科医生、病理学家、和放射学家之间的合作交流模式的重要性。
  
  可复制性研究实施两年以后,在已检查的1500名患者的基础上,发起机构得出结论:乳腺摄影是可复制的,设备所需的微小改动在大部分科室都是可以完成的。后者包括可移动管过滤、千伏再校准和毫安设置、各种延长锥的使用、以及对大部分安装都需要用到的顶棚X光管起重机。同时也决定85%的真阳性诊断率是可被预料的。
  
  在可复制性研究期间,Robert Egan加入了亚特兰大州埃默里大学放射科。随着研究数据的被接受,一个培训中心也在这个大学建立起来,目的是教导额外的放射专家和技术专家。一个类似项目也在John McGraw的指导之下在M.D. Anderson医院展开。这些项目如此成功以至于USPHS CCP顾问委员会的乳腺摄影附属委员会推荐建立其他中心。应CCP的要求,美国放射学院(ACR)指定的委员会选取了13个中心作为发展对象,用来指导放射学家、放射住院医师和技术专家。这一推荐由CCP实施。截止1968年,当这一项目中断时,已有1200名放射学家和700名摄影技术员接受了培训。

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