乳腺X線(xiàn)攝影輻射劑量、乳腺密度及體成分三者間的相關(guān)性研究

沈茜剛，顧雅佳，鄭曉靜，陳 超，李瑞敏，肖 勤，周良平，彭衛(wèi)軍

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射診斷科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海200032

隨著乳腺腫瘤發(fā)病率逐年升高，人們對(duì)乳腺疾病的檢查也越來(lái)越重視。乳腺X線(xiàn)攝影檢查不僅是乳腺的常規(guī)檢查項(xiàng)目，而且是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的乳腺癌篩查的首選檢查方法［1-2］，但乳腺組織對(duì)X線(xiàn)較敏感，受到電離輻射會(huì)有致癌風(fēng)險(xiǎn)。目前，平均腺體劑量（average glandular dose，AGD）已成為衡量乳腺腺體接受輻射強(qiáng)度的重要指標(biāo)，認(rèn)為AGD是準(zhǔn)確評(píng)估乳腺X線(xiàn)檢查潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)的首選測(cè)量參數(shù)［3］。本研究通過(guò)回顧性分析乳腺X線(xiàn)攝影輻射劑量、乳腺密度及體成分三者之間的關(guān)系，希望探尋到更多與輻射劑量相關(guān)的因素，為放射防護(hù)開(kāi)辟新的研究方向。

1 資料和方法

1.1 研究對(duì)象

回顧性分析2016年1月—2016年12月在復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院同時(shí)進(jìn)行乳腺X線(xiàn)攝影檢查和骨密度檢查的乳腺癌患者104例。所有患者均為女性，年齡33～85歲，中位年齡為56.64歲。本研究對(duì)所有接受乳腺X線(xiàn)攝影檢查和骨密度檢查的患者在檢查前，除絕經(jīng)者外均詢(xún)問(wèn)是否妊娠，并將妊娠、有乳腺手術(shù)史者、已接受治療的乳腺癌患者、乳房?jī)?nèi)有植入物、有精神疾病和不愿意進(jìn)行檢查者排除在外。納入標(biāo)準(zhǔn)：① 行乳腺X線(xiàn)攝影和骨密度檢查的患者；② 兩項(xiàng)檢查間隔時(shí)間需小于6個(gè)月。

1.2 檢查設(shè)備及方法

常規(guī)乳腺X線(xiàn)攝影檢查采用美國(guó)HOLOGIC公司的SELENIA Dimensions全數(shù)字化乳腺X線(xiàn)攝影設(shè)備。檢查前要求患者完全暴露上半身，并去除體表金屬或其他任何異物。檢查順序：先做頭尾位（carnio-caudal view，CC），再做內(nèi)外側(cè)斜位（medial lateral oblique view，MLO），選擇Auto-Filter模式進(jìn)行曝光。所拍攝圖像均需符合如下標(biāo)準(zhǔn)：① CC位上所有乳腺內(nèi)側(cè)組織均顯示，同時(shí)盡可能多地包含外側(cè)組織；② 乳頭位于影像中心；③ MLO位上胸大肌充分顯示，上部寬于下部，向前方外凸，延伸至后乳頭線(xiàn)；④ 壓迫適當(dāng)，使得纖維腺體組織完全分離，充分顯示腺體后脂肪組織；⑤ 乳房無(wú)下垂；⑥ 無(wú)運(yùn)動(dòng)偽影；⑦ 乳腺下方無(wú)皮膚皺褶。

骨密度檢查采用美國(guó)GE公司的Lunar iDXA骨密度掃描儀。拍片前先測(cè)量患者身高和體質(zhì)量，對(duì)絕經(jīng)者需要詢(xún)問(wèn)絕經(jīng)年齡。拍攝時(shí)要求受檢者去除厚重和不必要的衣物，不能佩帶任何金屬物品及其他高密度物體，如金屬紐扣、鑰匙、硬幣、拉鎖、胸衣等。受檢者仰臥于檢查床上，用DXA標(biāo)準(zhǔn)模式，掃描架從頭側(cè)向足側(cè)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行掃描。常規(guī)拍攝脊柱正位片，包括L1～L4范圍和左側(cè)髖關(guān)節(jié)正位片，包括恥骨聯(lián)合、股骨頭、股骨頸、大轉(zhuǎn)子。兩個(gè)正位拍攝完畢，系統(tǒng)軟件會(huì)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和結(jié)果計(jì)算。

乳腺密度分析由2名具有10年以上診斷經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師在乳腺診斷專(zhuān)用后處理工作站的BARCO 5M高分辨率醫(yī)用顯示器上進(jìn)行獨(dú)立讀片，并按照以下標(biāo)準(zhǔn)對(duì)乳腺進(jìn)行分型。其中1名醫(yī)師2周后重復(fù)此項(xiàng)工作，如對(duì)結(jié)果仍有異議，則由具有20年以上診斷經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師進(jìn)行判讀。根據(jù)美國(guó)放射學(xué)會(huì)（American College of Radiology，ACR）分型標(biāo)準(zhǔn)將乳腺腺體類(lèi)型分為：

a：脂肪型；b：散在纖維腺體型；c：不均勻致密型；d：極度致密型。

1.3 數(shù)據(jù)分析

將所有接受全數(shù)字化乳腺X線(xiàn)攝影檢查的患者的圖像信噪比（signal-noise ratio，SNR）數(shù)據(jù)在采集工作站上進(jìn)行處理，感興趣區(qū)（region of interest，ROI）為框形，采集范圍至少包括整個(gè)乳房腺體的90%，即CC位上乳腺內(nèi)側(cè)或外側(cè)以乳房皮膚邊緣為界（不超出乳房皮膚），近胸壁側(cè)以乳后間隙為界；MLO位上乳腺上方或下方以乳房皮膚邊緣為界（不超出乳房皮膚），近胸壁側(cè)以乳后間隙為界；兩種體位盡量將全部乳房腺體包含在ROI內(nèi)。其余數(shù)據(jù)均在數(shù)字乳腺攝影系統(tǒng)的診斷工作站上進(jìn)行收集，分別記錄管電流、管電壓、AGD及乳房壓迫厚度并對(duì)乳腺影像的圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。骨密度圖像運(yùn)用enCORE軟件進(jìn)行分析、收集（表2）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使用單因素方差分析比較四種乳腺腺體密度的體成分值、壓迫厚度、體質(zhì)量及BMI是否存在差異。使用Pearmen相關(guān)系數(shù)，分析體成分?jǐn)?shù)據(jù)、壓迫厚度、體質(zhì)量及BMI與腺體吸收劑量的相關(guān)性。相關(guān)系數(shù)0～0.09為無(wú)相關(guān)性，0.1～0.3為弱相關(guān)性，0.3～0.5為中等相關(guān)性，0.5～1.0為強(qiáng)相關(guān)性。

2 結(jié) 果

2.1 CC位時(shí)不同乳腺腺體密度的管電流、管電壓、AGD、壓迫厚度及SNR的比較

由表1可知，各型乳腺腺體密度組內(nèi)CC位的管電流、管電壓、壓迫厚度及SNR的結(jié)果差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），其中乳腺密度c型的SNR為3.75±0.96，明顯低于乳腺密度a型的5.21±1.36、乳腺密度b型的4.81±1.09及乳腺密度d型的4.71±1.34。CC位時(shí)各型乳腺腺體類(lèi)型的AGD結(jié)果差異雖無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但乳腺密度c型的AGD最高，乳腺密度d型的AGD最低。

2.2 MLO位時(shí)不同乳腺密度的管電流、管電壓、AGD、壓迫厚度及SNR的比較

各型乳腺腺體密度組內(nèi)MLO位的管電壓及壓迫厚度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），乳腺密度c型的SNR為各型密度中最低。MLO位時(shí)各型乳腺腺體類(lèi)型的AGD結(jié)果差異雖無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但乳腺密度c型的AGD最高，乳腺密度d型的AGD最低。

表 1 CC位時(shí)不同乳腺密度的管電流、管電壓、輻射劑量、壓迫厚度及SNR的比較Tab. 1 Comparison of tube current, tube voltage, AGD, compression thickness and SNR of different breast density in the CC view

表 2 MLO位時(shí)不同乳腺密度的管電流、管電壓、輻射劑量、壓迫厚度及SNR的比較Tab. 2 Comparison of tube current, tube voltage, AGD, compression thickness and SNR of different breast density in the MLO view

*: The comparison between the group with a-type breast density, and the result had a statistical difference, P＜0.05; △: The comparison between the group with b-type breast density, and the result had a statistical difference, P＜0.05; #: The comparison between the group with c-type breast density,and the result had a statistical difference, P＜0.05.

2.3 不同乳腺腺體密度與體格指標(biāo)及圖像質(zhì)量的比較

各型乳腺密度的體格指標(biāo)，包括體質(zhì)量、體表面積、BMI、脊柱和大腿肌肉百分比組內(nèi)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。隨乳腺密度增加，體質(zhì)量、體表面積、BMI呈遞減趨勢(shì)，而脊柱和大腿肌肉百分比呈遞增趨勢(shì)（表3）。

2.4 輻射劑量與體格指標(biāo)的相關(guān)性分析

CC位、MLO位的輻射劑量與體質(zhì)量、體表面積、BMI、腿部肌肉百分均有中或低度相關(guān)；CC位的輻射劑量與脊柱肌肉百分比不相關(guān)，MLO位的輻射劑量與脊柱肌肉百分比呈弱相關(guān)（表4）。

表 3 不同乳腺密度體格指標(biāo)及圖像質(zhì)量的比較Tab. 3 Comparison of physical index and image quality of different breast density

表 4 輻射劑量與體格指標(biāo)的相關(guān)性分析Tab. 4 Correlation analysis of radiation doses and physical indexes

3 討 論

CC位上不同乳腺腺體密度的管電流、管電壓、AGD、壓迫厚度及SNR的比較時(shí)，管電流、管電壓、壓迫厚度及SNR的結(jié)果在各型腺體密度之間均有差異。其中CC位的管電壓在a型腺體與d型腺體、b型腺體與d型腺體、c型腺體與d型腺體之間的兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），說(shuō)明不同乳腺腺體密度之間的管電壓是不同的。另外，對(duì)CC位上各型乳腺腺體密度之間的壓迫厚度進(jìn)行比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。有文獻(xiàn)報(bào)道［4］，對(duì)于厚度相同而分型不同的乳腺，所用的管電壓基本一樣，管電流根據(jù)乳腺分型的不同進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)楣茈娏髁颗c乳腺的密度呈正相關(guān)。也有［5］認(rèn)為，在自動(dòng)曝光模式下，CC位上管電壓的選擇只取決于乳腺的壓迫厚度，而對(duì)腺體組成成分的改變不敏感。本研究結(jié)果顯示，在自動(dòng)曝光模式下，CC位的輻射劑量與乳腺腺體密度、管電壓、壓迫厚度均有關(guān)，同時(shí)也與管電流有關(guān)。乳腺攝影本身使用的是低能量X線(xiàn)，隨著深部劑量率的不斷增加，劑量會(huì)急劇減少。但X線(xiàn)能量一旦升高，深部劑量率就會(huì)變大，AGD也隨著變大。對(duì)一定厚度的乳腺來(lái)說(shuō)，入射X線(xiàn)光譜中低能量的成分含得越多，輻射就越大；高能量的成分含得越多，圖像對(duì)比度就越差［6］。本組研究中，a型腺體與c型腺體、b型腺體與c型腺體、a型腺體與d型腺體、c型腺體與d型腺體之間進(jìn)行SNR的兩兩比較時(shí)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），說(shuō)明CC位上不同乳腺腺體密度之間的圖像信噪比是有差異的，尤其乳腺腺體密度c型的管電流、AGD值最高，但SNR最低，圖像質(zhì)量較低，對(duì)不同類(lèi)型乳腺腺體密度與AGD值的變化關(guān)系與文獻(xiàn)報(bào)道［7］的結(jié)果相似。國(guó)外一項(xiàng)研究［8］結(jié)果顯示，脂肪型乳房（密度a型和b型）的AGD均值為1.74 mGy，而致密型乳房（密度c型和d型）的AGD均值為1.73 mGy，不同腺體類(lèi)型的AGD均值結(jié)果相當(dāng)接近。本研究就乳腺密度單一因素比較的結(jié)果顯示，僅CC位、MLO位密度c型的AGD高于密度d型（但差異并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義），其余均未見(jiàn)明顯差異，與國(guó)外的研究結(jié)果接近。

MLO位上不同乳腺腺體密度的管電流、管電壓、AGD、壓迫厚度及SNR的比較時(shí)，管電壓、壓迫厚度結(jié)果差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。其中MLO位a型腺體與d型腺體、b型腺體與d型腺體、c型腺體與d型腺體之間的管電壓、壓迫厚度兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。這說(shuō)明MLO位上不同乳腺腺體密度之間的管電壓、壓迫厚度是有差異的。有研究認(rèn)為［9］，乳腺腺體密度及壓迫厚度與AGD均具有相關(guān)性，而且腺體密度對(duì)AGD的影響大于壓迫厚度，但該研究?jī)H對(duì)單側(cè)乳腺的CC位影像進(jìn)行了分析。本研究顯示，MLO位時(shí)c型腺體的AGD值最高，壓迫厚度較??；d型腺體的AGD值最低，壓迫厚度最小，且隨著乳腺腺體密度的增加，壓迫厚度變小，管電壓降低。4種乳腺腺體類(lèi)型隨密度的增加，管電壓、壓迫厚度均呈遞減趨勢(shì)，與文獻(xiàn)結(jié)果有差異可能與本組研究分析的影像為內(nèi)外側(cè)斜位有關(guān)。

對(duì)不同乳腺腺體密度與體格指標(biāo)及圖像質(zhì)量的比較可見(jiàn)乳腺腺體密度與受檢者體質(zhì)量、體表面積、BMI值、脊柱和腿部肌肉百分比等體格指標(biāo)均相關(guān)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。本研究的結(jié)果顯示，隨著乳腺腺體密度增加，體質(zhì)量、體表面積、BMI值均呈遞減趨勢(shì)，脊柱和大腿肌肉百分比指數(shù)呈遞增趨勢(shì)。這說(shuō)明乳腺腺體密度與受檢者體格指標(biāo)關(guān)系密切，體質(zhì)量越低、體表面積越小、BMI值越低，則乳腺腺體密度越高；脊柱和腿部肌肉百分比越高，則乳腺密度越高。與相關(guān)報(bào)道［10］認(rèn)為，BMI值與乳腺密度呈負(fù)相關(guān)，隨著B(niǎo)MI值的增高，乳腺密度逐漸降低的結(jié)果相近。James等［11］同樣認(rèn)為絕經(jīng)后的BMI值是影響乳腺密度的可能因素之一，與乳腺密度呈負(fù)相關(guān)。但季宇等［12］對(duì)1 101例患者的研究報(bào)道認(rèn)為，BMI值與乳房體積呈正相關(guān)，與乳腺密度間相關(guān)性低。這可能與兩者研究的患者數(shù)存在差別有關(guān)。

影響乳腺X線(xiàn)攝影輻射劑量的常見(jiàn)因素之一是陽(yáng)極靶面材質(zhì)/濾過(guò)的組合，例如鉬靶/鉬濾過(guò)（Mo/Mo）、鉬靶/銠濾過(guò)（Mo/Rh）、鎢靶/銠濾過(guò)（W/Rh）及銠靶/銠濾過(guò)（Rh/Rh）等。Mo/Rh和Mo/Mo組合時(shí)圖像的對(duì)比度較優(yōu)，但因其穿透力低，輻射劑量相對(duì)較高；W/Rh和Rh/Rh的組合有著足夠的穿透力，對(duì)于厚度大的乳腺信息量獲取更為豐富，乳腺的吸收輻射劑量也較低［13］。所以應(yīng)根據(jù)受檢者的實(shí)際情況采用最佳的陽(yáng)極靶面材料/濾過(guò)組合［14］。管電流量是曝光時(shí)間與管電流的乘積，與輻射劑量呈正相關(guān)，輻射劑量與管電壓的平方呈正相關(guān)，因此管電流量或管電壓的減少是降低輻射劑量的主要方法［15］。數(shù)字乳腺X線(xiàn)攝影的曝光模式包括手動(dòng)曝光控制（manual exposure control，MEC）模式和自動(dòng)曝光控制（automatic exposure control，AEC）模式2種，不同曝光模式對(duì)輻射劑量和圖像質(zhì)量有著不同的影響。AEC模式可根據(jù)被拍攝對(duì)象的生理、壓迫厚度及病理特征，自動(dòng)準(zhǔn)確地控制X線(xiàn)量，也保證了足夠的感光量，使圖像質(zhì)量更為穩(wěn)定。AEC模式還可根據(jù)預(yù)曝光信息自動(dòng)挑選陽(yáng)極靶面、濾過(guò)板、管電流及管電壓，并控制曝光的全過(guò)程［16-17］。每位女性個(gè)體間乳腺密度存在一定的差異。大量文獻(xiàn)和指南根據(jù)腺體密度的不同將乳腺分為4型：Ⅰ型（脂肪型）、Ⅱ型（致密型）、Ⅲ型（中間型）、Ⅳ型（導(dǎo)管型）［18］。Ⅱ型和Ⅳ型乳腺密度較大，Ⅰ型乳腺密度較小。目標(biāo)密度是影響X線(xiàn)衰減的主要因素之一，對(duì)象密度越大，透過(guò)該對(duì)象的X線(xiàn)衰減越多。所以，對(duì)較小密度的乳腺，曝光條件較低便能滿(mǎn)足攝影需求。對(duì)于密度較高的乳腺，欲獲得質(zhì)量較高的X線(xiàn)照片，在其他條件固定不變時(shí)，需要更高的曝光劑量。有研究［17］發(fā)現(xiàn)，乳腺腺體組織越多，總吸收輻射劑量越多，但AGD值與腺體百分比無(wú)顯著相關(guān)。李敏等［19］認(rèn)為，當(dāng)乳腺厚度為30～45 mm 和46～59 mm時(shí)，Ⅱ型乳腺的AGD最大，Ⅲ型其次，Ⅰ型和Ⅳ型最低；在乳腺厚度大于等于60 mm時(shí)，Ⅱ型乳腺的AGD最大，其余依次為Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅰ型。

目前，對(duì)體格指標(biāo)與輻射劑量之間相關(guān)性分析的報(bào)道較少。本研究在進(jìn)行相關(guān)性分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，CC位上輻射劑量與腿部肌肉百分比呈弱相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.311。MLO位上輻射劑量與體質(zhì)量、腿部肌肉百分比均呈中度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.417和-0.418。說(shuō)明不同投照體位時(shí)的輻射劑量與不同的體格指標(biāo)有關(guān)，CC位時(shí)腿部肌肉百分比越高，輻射劑量越低；MLO位時(shí)體質(zhì)量越低，腿部肌肉百分比越高，輻射劑量越低。由于對(duì)乳腺X線(xiàn)攝影輻射劑量、乳腺密度及體成分三者之間的相關(guān)性研究不多，經(jīng)驗(yàn)有限，入組的總患者數(shù)不算少，但根據(jù)不同腺體類(lèi)型進(jìn)行比較時(shí)4種腺體類(lèi)型的例數(shù)略少且在比例上存在差異，有待積累經(jīng)驗(yàn)之后做更大樣本量的研究進(jìn)行深入分析。

綜上所述，乳腺密度c型的管電流和AGD最高，SNR最低，圖像質(zhì)量較低，且受檢者乳腺腺體密度與腿部肌肉百分比及輻射劑量關(guān)系密切。所以，影響輻射劑量及乳腺密度的因素眾多，本研究發(fā)現(xiàn)致密乳房人群的體質(zhì)量、BMI及腿部脂肪百分比均明顯低于脂肪型人群，而且體質(zhì)量、BMI與AGD呈正相關(guān)，與腿部肌肉百分比呈負(fù)相關(guān)。因此乳腺X線(xiàn)攝影的輻射劑量分析需多因素綜合考慮，而非僅考慮乳腺密度、壓迫厚度，研究者會(huì)在以后的研究中納入更多患者進(jìn)行深入分析，嘗試更為精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)乳腺X線(xiàn)攝影的輻射劑量。