Radiology：x射线暗场胸部成像:在x射线成像的百年历史中不断发展的一项技术

常见的肺部疾病，如慢性阻塞性肺病、哮喘、肺癌、肺炎等，是导致死亡或生活质量下降的主要原因。对于大多数肺部疾病，早期诊断对治疗效果至关重要。在肺功能检查中，影像学成像是一个重要的诊断手段，其中平片是最常用的成像方式之一。自1895年伦琴（W.C. Röntgen）发现X射线以来，医用射线成像术在胸部成像方面得到了进一步的发展和优化。然而，由于解剖结构的重叠，早期的疾病有时可能难以用普通平片来进行检测。

2008年，X射线暗场成像作为一种实验性方法被引入临床。与基于衰减的传统X线摄影不同，X射线暗场成像利用了X射线波的特性，特别是在成像样本内的材料界面发生超小角散射时。与暗视野光镜类似，这里的暗视野指的是散射物体在黑暗背景上的明亮外观。由于对比度是由微观结构上的多重折射产生的，健康的肺部由于在肺泡内有许多空气-组织界面，所以有相对高的信号。以前的动物研究表明，一些干扰肺泡结构完整性的肺部疾病，如肺气肿、肺纤维化及、肺癌，会导致暗视野信号的减少。在过去的十年中，该技术已被完善并推进到开发以人类为原型的系统中，现在可用于评估暗视野成像在检测和表征许多肺部疾病方面的作用。然而据我们所知，该研究尚未在人体上进行评估。

近日，发表在Radiology杂志的一项研究评估了健康人体受试者的X射线暗场成像的定性和定量特征，为该技术在临床上的进一步广泛应用提供了数据支持。

在2018年10月至2020年1月期间，作为诊断工作的一部分而接受胸部CT检查的负荷法定年龄的患者被筛选为研究的参与者。纳入标准是正常的胸部CT扫描。排除标准是怀孕、严重的疾病和肺部组织的变化，如癌症、胸腔积液、肺不张、肺气肿、浸润、磨玻璃样变或气胸。研究参与者的图像是通过使用一个临床X射线暗场原型获得的，该原型是作者所在机构最近建造和委托的，可以同时获得基于衰减的和暗场的胸部平片。每个受试者的总暗场信号与其肺部体积相关，暗场系数与年龄、性别、体重和身高相关。

本研究共包括40名受试者（平均年龄62岁±13[标准差]；26名男性，14名女性）。正常人的肺部呈高信号，而周围的骨质结构和软组织分别表现为很低和无信号。受检肺组织的平均暗场信号为2.5 m^-1 ± 0.4。总的暗场信号和肺部体积之间具有相关性（r = 0.61，P < .001）。男性和女性之间没有发现差异（P = .78）。另外，年龄（r = -0.18，P = .26）、体重（r = 0.24，P = .13）和身高（r = 0.01，P = .96）都不影响暗场信号。

图 X射线暗场摄影系统的示意图（左）和原始图像的示例（右）。三个光栅（G0、G1、G2）在探测器平面上产生一个强度模式。在一次扫描中，由第二组准直器限制的主动光栅区域（深蓝色）的这种图案在第一组准直器设定的视野（浅蓝色）上移动。在扫描过程中，多个探测器的图像被记录下来。从光束中的主体引起的强度模式的变化来看，基于衰减的图像和暗场图像都可以从这些原始图像中重建出来。

本研究探讨了40名健康受试者的胸部平片暗场图像的定性和定量特征。该研究揭示了X射线暗场放射成像在肺部成像方面的潜力，具有较高的定量信号值和相对较窄的数值范围，且不受个体受试者特征的影响。

原文出处：

Florian T Gassert,Theresa Urban,Manuela Frank,et al.X-ray Dark-Field Chest Imaging: Qualitative and Quantitative Results in Healthy Humans.DOI:10.1148/radiol.2021210963