數字乳腺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

天津醫科大學附屬腫瘤醫院乳腺影像診斷科，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，我國乳腺癌發病率急劇上升，嚴重威脅著婦女的健康與生命。早發現、早診斷和早治療是重要的二級預防措施。乳腺X線攝影是早期發現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，FDA）批準用于乳腺癌篩查的檢查方法[4]。隨著計算機技術的發展，數字化乳腺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點[5]，逐漸取代了傳統屏片技術，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生有很大關系，乳腺組織危害的權重系數（組織權重因子）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，影響圖像質量，鉬靶因產生低能X線，可提高乳腺組織對比度，所以傳統乳腺X線機應用的都是鉬靶。但隨著乳腺厚度增加，鉬靶產生的X線不能獲得良好的對比度，因此必須使用高能X線（銠靶或鎢靶產生的X線）來提高乳腺組織對比度。現在的數字化乳腺X線機多為鉬鎢雙靶或鉬銠雙靶，可根據乳腺的密度、厚度選擇適當的陽極靶面。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是產生乳腺X線吸收差異的最佳能譜范圍[4]。球管發出的原發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]的研究結果顯示，使用W/Rh組合，其頭尾位與內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張圖像發現，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]研究發現，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，不同曝光模式對數字乳腺X線攝影圖像質量和輻射劑量的影響不同。AEC模式可根據被照體的厚度、生理及病理特征，準確自動控制X線量，保證適當的感光量，使影像質量相對穩定。AEC模式是系統根據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]。有的數字乳腺機AEC模式采用參數自動優化（automatic optimization of parameter，AOP)，系統可提供標準（standard，STD）模式、劑量優先（DOSE）模式、對比度優先（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模式最小；這3種模式之間的差異主要歸因于mAs的選擇[18]。Ko等[17]研究發現，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，影像質量不確定。但有研究報道，AEC模式設置的曝光條件產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，在一定范圍內分別手動降低管電流量或管電壓值，在不影響影像質量的前提下可降低輻射劑量；同時，影像質量達到一定水平后，不再隨攝影條件增加而提高，但輻射劑量會大幅增加[19]。此結果與Yakabe等[20]的研究結果相符。王忠周等[21]也發現，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產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模式的優點是技師根據自己日常的工作經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。物質密度是影響X線衰減的重要因素，物質密度越大，則透過該物質后的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]研究發現，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]研究亦發現，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最小；厚度0～29 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計學意義，AGD差異無統計學意義。

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，適當的加壓能使乳腺密度更加均勻，有利于X線穿透乳腺，減少散射線，提高影像質量；使重疊的腺體結構分離，易于病變的顯示；同時，適當的壓迫也固定了乳腺，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量的影響，在不影響圖像質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化。

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