數(shù)字乳腺X線攝影中輻射劑量相關因素的研究進展

張連連 柳杰 劉佩芳

天津醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院乳腺影像診斷科，乳腺癌防治教育部重點實驗室，天津市腫瘤防治重點實驗室，天津 300060

目前，我國乳腺癌發(fā)病率急劇上升，嚴重威脅著婦女的健康與生命。早發(fā)現(xiàn)、早診斷和早治療是重要的二級預防措施。乳腺X線攝影是早期發(fā)現(xiàn)乳腺癌最有效的檢查方法[1-3]，也是美國食品藥物管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準用于乳腺癌篩查的檢查方法[4]。隨著計算機技術的發(fā)展，數(shù)字化乳腺X線攝影因其高效的直接成像、較高的影像對比度、豐富的后處理技術及較低的吸收劑量等優(yōu)點[5]，逐漸取代了傳統(tǒng)屏片技術，已在多個國家應用于乳腺癌的普查[6]。但電離輻射與乳腺癌的產(chǎn)生有很大關系，乳腺組織危害的權(quán)重系數(shù)（組織權(quán)重因子）從60號報告的0.05提高到了103號報告的0.12[7-8]，這意味著乳腺輻射致癌危險增加了2.4倍。目前，在大量應用乳腺X線檢查的同時，人們越來越關注X線檢查的劑量對乳腺造成的潛在危險，本文主要對影響輻射劑量的相關因素進行綜述。

1 不同靶面/濾過組合對輻射劑量的影響

乳腺X線攝影中實際產(chǎn)生X線的屬性是由球管陽極靶面材料及附加濾過板材料所決定的[9-10]。對于乳腺來講，其組織間的X線吸收差異較小，高能量X線會使其對比度減小，影響圖像質(zhì)量，鉬靶因產(chǎn)生低能X線，可提高乳腺組織對比度，所以傳統(tǒng)乳腺X線機應用的都是鉬靶。但隨著乳腺厚度增加，鉬靶產(chǎn)生的X線不能獲得良好的對比度，因此必須使用高能X線（銠靶或鎢靶產(chǎn)生的X線）來提高乳腺組織對比度?，F(xiàn)在的數(shù)字化乳腺X線機多為鉬鎢雙靶或鉬銠雙靶，可根據(jù)乳腺的密度、厚度選擇適當?shù)年枠O靶面。另外臨床實踐證實，乳腺X線攝影最適宜的X線波長為0.06～0.09 nm，15～25 keV是產(chǎn)生乳腺X線吸收差異的最佳能譜范圍[4]。球管發(fā)出的原發(fā)X線為能量高低不同的混雜射線組合，其中能量特高的射線大部分穿透乳腺組織，呈極低對比度影像，能量特低的射線更多在乳腺組織內(nèi)吸收、衰減，穿透組織后剩余X線極少，不能成像或成像較差，且增加組織的吸收劑量。這時需選擇不同的附加濾過板對不同能量的混合射線進行合理篩選，吸收原發(fā)X線中不需要的部分，只留下中間適當強度的射線。常見的陽極靶面/濾過組合包括鉬靶/鉬濾過（Mo/Mo）、鉬靶/銠濾過（Mo/Rh）、銠靶/銠濾過（Rh/Rh）及鎢靶/銠濾過（W/Rh）等 。Mo/Mo和Mo/Rh組合的圖像對比度較好，但其穿透能力較低，劑量較高；Rh/Rh和W/Rh組合具有足夠的穿透力，使較厚乳腺信息量顯示更豐富，乳腺吸收劑量較低[11]。因此需根據(jù)患者的實際情況選擇合適的陽極靶面/濾過組合[12]。

有研究報道，對于厚度4～5 cm的模體，使用鎢靶比鉬靶輻射劑量低16%；厚度6 cm時使用鎢靶比鉬靶低35%[13]。Engelken等[14]的研究結(jié)果顯示，使用W/Rh組合，其頭尾位與內(nèi)外斜位的平均腺體劑量（average glandular dose，AGD）分別為0.95和1.01 mGy，均顯著低于Mo/Rh組合（分別為1.51、1.54 mGy）。Uhlenbrock等[15]通過分析4867張圖像發(fā)現(xiàn)，W/Rh組合的吸收劑量與Mo/Mo和Mo/Rh組合相比，減低約50%；當圖像質(zhì)量相同時，W/Rh組合的輻射劑量遠小于Mo/Mo組合。趙永霞等[16]研究發(fā)現(xiàn)，Rh/Rh組合的表面入射劑量（entrance surface dose，ESD）和AGD均低于Mo/Mo和Mo/Rh組合，而Mo/Mo與Mo/Rh組合AGD相同，但Mo/Rh組合的ESD較低。柳杰等[4]認為，對于每一厚度的模體，應用Rh濾過板產(chǎn)生的ESD和AGD均低于Mo濾過，隨著模體厚度增加，應用Mo、Rh濾過板產(chǎn)生的ESD和AGD均逐漸增加，應用Mo濾過板ESD和AGD的增幅均大于Rh濾過板。Baldelli等[13]認為，對于4～6 cm乳腺模體，W/Rh組合可在降低劑量的基礎上獲得較高質(zhì)量的圖像；但對于厚度＞6 cm的乳腺模體，W/Ag組合可能是更好的選擇。此外，對于自動曝光控制（automatic exposure control，AEC）模式而言，鎢靶比鉬靶具有更好的自動曝光優(yōu)化。

2 曝光模式對輻射劑量的影響

管電流量是管電流與曝光時間的乘積，其與輻射劑量呈線性正相關，管電壓的平方與輻射劑量成正比，所以減少管電流量或管電壓是降低輻射劑量的常用方法[10]。數(shù)字乳腺X線攝影的曝光模式有AEC模式和手動曝光控制（manual exposure control，MEC）模式2種，不同曝光模式對數(shù)字乳腺X線攝影圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響不同。AEC模式可根據(jù)被照體的厚度、生理及病理特征，準確自動控制X線量，保證適當?shù)母泄饬?，使影像質(zhì)量相對穩(wěn)定。AEC模式是系統(tǒng)根據(jù)預曝光的信息自動選擇陽極靶面、濾過板、千伏值（kV）及毫安秒值（mAs），并控制曝光過程[12,17]。有的數(shù)字乳腺機AEC模式采用參數(shù)自動優(yōu)化（automatic optimization of parameter，AOP)，系統(tǒng)可提供標準（standard，STD）模式、劑量優(yōu)先（DOSE）模式、對比度優(yōu)先（contrast，CNT）模式。有研究報道，3種模式中CNT模式患者的吸收劑量最大，其次是STD模式，DOSE模式最??；這3種模式之間的差異主要歸因于mAs的選擇[18]。Ko等[17]研究發(fā)現(xiàn)，使用DOSE模式的AGD和ESD是3種模式中最低的，DOSE模式的AGD與ESD分別比STD模式低19.1%和25%，且圖像質(zhì)量無顯著差異；DOSE模式的AGD是CNT模式的一半，接近美國放射學學會（American College of Radiology，ACR）推薦劑量上限的1/3。

MEC模式需根據(jù)被照體的壓迫厚度、密度，預設kV值與mAs值，這存在人為差異，影像質(zhì)量不確定。但有研究報道，AEC模式設置的曝光條件產(chǎn)生的輻射劑量不是最低劑量，會增加患者不必要的電離輻射損傷；以AEC模式為基礎，分別固定管電壓或管電流量，在一定范圍內(nèi)分別手動降低管電流量或管電壓值，在不影響影像質(zhì)量的前提下可降低輻射劑量；同時，影像質(zhì)量達到一定水平后，不再隨攝影條件增加而提高，但輻射劑量會大幅增加[19]。此結(jié)果與Yakabe等[20]的研究結(jié)果相符。王忠周等[21]也發(fā)現(xiàn)，在AEC與MEC模式下分別用矩形波測試卡進行測試，2種模式下測試卡顯示的線對數(shù)無顯著差異，但輻射劑量顯著降低，AEC模式的輻射劑量為3.0 mGy，而MEC模式的輻射劑量可下降到1.5 mGy。這主要是因為數(shù)字乳腺機具有較大寬容度和強大后處理功能，可對一定攝影條件范圍內(nèi)產(chǎn)生的影像進行后處理，使其達到診斷要求[22]。

AEC與MEC模式在實際應用中各有利弊，AEC模式的優(yōu)點是乳腺攝影時不用進行攝影條件的選擇，攝影速度快，病灶攝影的成功率較高，適合患者較多時的體格檢查工作，其缺點是患者接受的輻射劑量較大；而MEC模式的優(yōu)點是技師根據(jù)自己日常的工作經(jīng)驗盡可能減少患者的輻射劑量，其缺點是工作中完全依靠技師的工作經(jīng)驗進行攝影條件的選擇，若攝影條件選擇不當，會造成X線片質(zhì)量下降，影響診斷。

3 乳腺分型對輻射劑量的影響

乳房密度因女性個體差異和自身年齡不同而不同。大量文獻報道，根據(jù)乳腺密度不同乳腺可分為4型：Ⅰ型（脂肪型）、Ⅱ型（致密型）、Ⅲ型（中間型）、Ⅳ型（導管型）[23-24]。Ⅱ型和Ⅳ型乳腺的密度較大，Ⅰ型乳腺的密度最小。物質(zhì)密度是影響X線衰減的重要因素，物質(zhì)密度越大，則透過該物質(zhì)后的X線衰減越多。因此，對于密度較小的乳腺，較低的曝光條件便可滿足攝影要求。對于較致密的乳腺，欲獲得較好的光學密度X線照片，在其他條件一定時，需采用更大的曝光條件。

Ko等[17]研究發(fā)現(xiàn)，乳腺腺體組織增多，總吸收劑量增加，但AGD值與腺體比例無顯著相關性。李敏等[23]認為，當乳腺厚度為30～45 mm、46～59 mm時，Ⅱ型乳腺的AGD最大，Ⅲ型次之，Ⅰ型和Ⅳ型最低；當乳腺厚度≥60 mm時，Ⅱ型乳腺的AGD最大，Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅰ型次之。付麗媛等[24]研究亦發(fā)現(xiàn)，當乳腺厚度相同時，Ⅱ型乳腺的曝光條件及AGD最大，Ⅳ型次之，Ⅲ型再次之，Ⅰ型乳腺的曝光條件及AGD最?。缓穸?～29 mm、30～45 mm、46～60 mm時，4種類型乳腺的曝光條件和AGD的差異均具有統(tǒng)計學意義；乳腺厚度≥60 mm，4種類型乳腺的曝光條件差異具有統(tǒng)計學意義，AGD差異無統(tǒng)計學意義。

4 乳腺厚度與加壓對輻射劑量的影響

4.1 乳腺厚度

乳腺厚度是造成X線衰減的重要因素之一，乳腺厚度越大，X線衰減越嚴重。為獲得相同的攝影效果，乳腺厚度增大則需增加曝光條件加以補償。Ko等[17]研究表明，AGD與乳腺厚度顯著相關，隨著乳腺厚度增加，AGD隨之增加。李敏等[24]研究認為，無論何種乳腺分型，AGD與乳腺厚度回歸方程的回歸系數(shù)均為正值，兩者均存在一定程度的正相關，即輻射劑量值隨受檢體厚度增加而顯著升高。

4.2 加壓

加壓是乳腺X線攝影的一個關鍵步驟，適當?shù)募訅耗苁谷橄倜芏雀泳鶆?，有利于X線穿透乳腺，減少散射線，提高影像質(zhì)量；使重疊的腺體結(jié)構(gòu)分離，易于病變的顯示；同時，適當?shù)膲浩纫补潭巳橄?，降低了乳腺運動偽影的概率，可一定程度避免重拍，從而降低輻射劑量。何長久等[25]認為，壓力并不直接影響腺體劑量，只是在攝影過程中適當壓迫乳腺降低了乳腺厚度，從而影響了乳腺的輻射劑量。

綜上所述，在日常工作中應全面考慮陽極靶面/濾過組合、曝光模式、腺體分型、壓力及壓迫厚度等相關因素對輻射劑量與圖像質(zhì)量的影響，在不影響圖像質(zhì)量的前提下盡可能降低患者所受輻射劑量，達到輻射防護的最優(yōu)化。

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