數字乳腺斷層攝影技術的輻射劑量分析

沈茜剛，顧雅佳，鄭曉靜，吳 堅，鮑文憲，肖 勤，彭衛軍

復旦大學附屬腫瘤醫院放射診斷科，復旦大學上海醫學院腫瘤學系，上海 200032

數字乳腺斷層攝影（digital breast tomosynthesis，DBT）是近幾年推出的一項新技術［1-2］。其基于常規乳腺X線攝影，但與常規全數字化乳腺X線攝影（full-field digital mammography，FFDM）不同，是在行FFDM檢查的同時再進行體層攝影的一種成像技術。以往進行DBT研究使用的乳腺機多為一種機架旋轉角度（大或小角度）的設備［3-5］，本研究使用的乳腺機機架旋轉角度有兩種模式，即DBT-HR（大角度）和DBT-ST（小角度）模式，本文分析DBT與FFDM的曝光劑量差異，以及DBT中大與小角度曝光的劑量差異，旨在進一步加深對DBT輻射劑量的了解。

1 資料和方法

1.1 研究對象

收集2016年7—9月臨床可觸及乳腺腫塊并于復旦大學附屬腫瘤醫院進行乳腺X線檢查的患者共209例，其中100例入組DBT-HR模式行FFDM和DBT大角度曝光，109例入組DBT-ST模式行FFDM和DBT小角度曝光。所有患者均為女性，DBT-HR模式組患者年齡35～76歲，中位年齡50.63歲；DBT-ST模式組患者年齡36～77歲，中位年齡52.71歲。所有行DBT和FFDM的患者檢查前均詢問病史、月經史并簽署知情同意書，除絕經者外均需進行妊娠試驗，排除妊娠者、有乳腺手術史者、已接受治療的乳腺腫瘤患者、乳房內有植入物者、有精神疾病者和不愿意進行此項檢查者。

1.2 檢查設備及方法

DBT-HR模式和DBT-ST模式的FFDM和DBT檢查均采用日本Fujifilm公司的AMULET Innovality DBT系統。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：先行頭尾位（carnio-caudal view，CC）大或小角度曝光的DBT+FFDM，再行內外側斜位（medial lateral oblique view，MLO）大或小角度曝光的DBT和FFDM，均選擇Auto-Filter模式進行曝光。DBT檢查的大或小角度曝光是指攝影時乳腺機機架旋轉角度大與小的區別，即大角度（DBT-HR模式）時乳腺機機架進行±20.00°的旋轉，每2.67°曝光1次，共15次；小角度（DBTST模式）時乳腺機機架進行±7.50°的旋轉，每1.00°曝光1次，共15次。采集圖像順序均是先拍攝DBT圖像，再拍攝FFDM圖像。所有拍攝后獲得的圖像均需符合如下標準：① CC上所有乳腺內側組織均清晰顯示，同時包含盡可能多的乳腺外側組織；② 乳頭呈切線位，位于影像中心；③MLO上胸肌充分顯示，上部寬于下部，向前方外凸，延伸至后乳頭線；④ 壓迫適當，使得纖維腺體組織完全分離，充分顯示腺體后脂肪組織；⑤乳房無下垂；⑥ 無運動偽影；⑦ 乳房下方無皮膚皺褶。

1.3 數據分析

所有患者的DBT和FFDM圖像數據均于Fujifilm乳腺機診斷工作站收集，分別記錄雙側乳房CC、MLO四個體位DBT和FFDM檢查時的平均腺體劑量（average gland dose，AGD）及乳腺壓迫厚度。

1.4 統計學處理

數據均收集于Fujifilm乳腺機后處理工作站。采用Excel 2013軟件進行統計分析，用雙樣本平均差Z檢驗比較DBT-HR模式組內FFDM與DBT的CC及MLO標準體位、DBT-ST模式組內FFDM與DBT的CC及MLO標準體位、DBT-HR與DBT-ST之間 CC及MLO標準體位的AGD差異，P＜0.05表示差異有統計學意義。分別計算各組數據的四分位數并進行比較，以分析各組數據變量的趨勢。

2 結 果

DBT-HR模式組DBT與FFDM在CC、MLO的AGD值比較結果（表1）顯示，DBT-HR模式組CC的DBT的AGD均值為2.73 mGy，FFDM的AGD均值為1.39 mGy，Z=-24.722，差異有統計學意義（P＜0.05）；MLO的DBT的AGD均值為2.80 mGy，FFDM的AGD均值為1.40 mGy，Z=-24.474，差異有統計學意義（P＜0.05）。

DBT-ST模式組DBT與FFDM在CC、MLO的AGD值比較結果（表2）顯示，DBT-ST模式組CC的DBT的AGD均值為1.35 mGy，FFDM的AGD均值為1.36 mGy，Z=0.126，差異無統計學意義（P＞0.05）；MLO的DBT的AGD均值為1.39 mGy，FFDM的AGD均值為1.35 mGy，Z=-1.133，差異無統計學意義（P＞0.05）。

表 1 DBT-HR模式組DBT與FFDM在CC、MLO的AGD值比較

表 2 DBT-ST模式組DBT與FFDM在CC、MLO的AGD值比較

DBT-HR和DBT-ST模式中FFDM與DBT在CC的AGD值比較結果顯示，DBT-HR和DBT-ST模式CC的FFDM的AGD均值分別為1.39、1.36 mGy，Z=1.248，差異無統計學意義（P＞0.05）；DBT的AGD均值分別為2.73、1.35 mGy，Z=26.289，差異有統計學意義（P＜0.05，表3）。

DBT-HR和DBT-ST模式中FFDM與DBT在MLO的AGD值比較結果顯示，DBT-HR和DBT-ST模式MLO的FFDM的AGD均值分別為1.40、1.35 mGy，Z=1.528，差異無統計學意義（P＞0.05）；DBT的AGD均值分別為2.80、1.39 mGy，Z=25.125，差異有統計學意義（P＜0.05，表4）。

DBT-HR模式組100例受檢者CC右乳的壓迫厚度為12～69 mm，平均43 mm，左乳的壓迫厚度為13～70 mm，平均44 mm；MLO右乳的壓迫厚度為17～77 mm，平均46 mm，左乳的壓迫厚度為14～124 mm，平均47 mm。DBT-ST模式組109例受檢者CC右乳房的壓迫厚度為15～65 mm，平均41 mm，左乳的壓迫厚度為16～70 mm，平均43 mm；MLO右乳的壓迫厚度為23～81 mm，平均45 mm，左乳的壓迫厚度為18～68 mm，平均45 mm。

表 3 DBT-HR和DBT-ST模式中FFDM與DBT在CC的AGD值比較

表 4 DBT-HR和DBT-ST模式中FFDM與DBT在MLO的AGD值比較

3 討 論

DBT是一項基于平板探測器的高級應用技術，是在傳統體層攝影的幾何原理基礎上結合數字影像處理技術開發的新型體層成像技術，通過一系列不同角度對乳腺進行快速采集，獲取不同投影角度下的小劑量投影數據，重建出與探測器平面平行的乳腺任意深度層面影像，并進一步處理顯示三維信息［6］。通俗來講，DBT是在常規乳腺X線攝影擺位的情況下，乳房在攝影平臺上壓迫保持制動，X線管圍繞乳房在一個特定的角度內旋轉（目前旋轉角度范圍在±7.50°～±25.00°），每旋轉一定的角度，乳腺機低劑量曝光1次，X線穿過乳房轉換成電信號被直線運動的平板探測器接收產生影像。當X線管完成旋轉時，數字探測器就會獲得一系列不同投射角度下的低劑量數據，計算機通過最大相似度及期望值最大化算法進行重組，獲得與探測器平面平行的乳腺任意深度層面的一系列薄層圖像（通常重建層厚為1 mm），使隱藏在高密度腺體中不同位置、不同形態的病變在CC或MLO上清晰地顯示出來。DBT可明顯提高病變檢出的靈敏度與準確率［7-8］，尤其是對于致密型腺體，由于薄層圖像解決了腺體組織與病變重疊的問題，使病變的觀察變得更直觀，診斷更準確［5，9］。

DBT-HR模式組DBT與FFDM在CC、MLO的AGD值比較：本研究中DBT-HR模式組CCDBT和FFDM的AGD均值分別為2.73、1.39 mGy，相差1.34 mGy，Z=-24.722，差異有統計學意義（P＜0.05）；MLO的DBT和FFDM的AGD均值分別為2.80、1.40 mGy，相差1.40 mGy，Z=-24.474，差異有統計學意義（P＜0.05）。由此可知，DBT-HR模式組DBT比FFDM在CC、MLO的AGD均值都可增加近1倍，表明這兩種技術的AGD值有差異。與文獻［10］報道的FFDM與DBT在CC的AGD值差異Z=-27.005、在MLO的AGD值差異Z=-27.514，結果較相似。也有文獻認為DBT的輻射劑量幾乎翻了1番［3］。美國食品藥品管理局（Food and Drug Administration，FDA）的乳腺攝影質量標準規范（Mammography Quality Standards Act，MQSA）采用美國放射學會（American College of Radiology，ACR）制定的標準，即乳腺膜體每次曝光劑量限定在3 mGy范圍內［11］，本研究結果顯示所有入組患者的AGD值均在此范圍內，因此DBT是一種安全、可靠的檢查技術。

DBT-ST模式組DBT與FFDM在CC、MLO的AGD值比較：本研究中DBT-ST模式組CC的DBT和FFDM的AGD均值分別為1.35、1.36 mGy，僅相差0.01 mGy，Z=0.126，差異無統計學意義（P＞0.05）；MLO的DBT和FFDM的AGD均值分別為1.39、1.35 mGy，僅相差0.04 mGy，Z=-1.133，差異無統計學意義（P＞0.05）。由此可知，DBT-ST模式組DBT與FFDM在CC、MLO的AGD值均值非常接近，表明這兩種技術的AGD基本無差別，DBT檢查時患者受到的輻射劑量相當于FFDM。有文獻［10］報道，FFDM與DBT在CC的AGD值差異Z=-27.005，在MLO的AGD值差異Z=-27.514，差異有統計學意義。另有文獻［4］報道，FFDM和DBT在CC的AGD值分別為1.366、1.858 mGy，在MLO的AGD值分別為1.374、1.877 mGy，DBT比FFDM的輻射劑量增加了0～75%，平均增加了38%。本研究結果與文獻報道的輻射劑量有差異，可能與檢查所用乳腺機的機架旋轉角度及曝光次數等參數不同有關。Svahn等［12］也認為，斷層成像包括多種參數，這些參數會影響乳腺的輻射劑量。因為攝影過程中采集的角度范圍和曝光次數是特定基于某個系統設計的，那么通過這些特定模式采集到的參數是相同的；不同的DBT模式制造商會設置不同的參數，這些參數也與所使用的探測器類型及設計有關。此外，Feng等［13］采用數字乳腺3D斷層成像系統發現，對于壓迫層厚為5 cm、腺體密度為50%的乳房，FFDM成像所受平均曝光劑量為1.20 mGy，而DBT成像需接受1.30 mGy，比FFDM僅高出8%。對于壓迫層厚為6 cm、腺體密度為14.3%的乳房，FFDM成像所受平均曝光劑量為1.16 mGy，而DBT成像需接受2.12 mGy，比FFDM高83%。譚歡等［10］認為，輻射劑量與乳腺厚度和密度相關，乳腺越厚、越致密，所受輻射劑量越大，兩者之間的差值可能增大。本研究中DBT-HR模式組乳腺壓迫厚度CC右側平均43 mm，左側平均44 mm；MLO右側平均46 mm，左側平均47 mm。DBT-ST模式組乳房壓迫厚度CC右側平均41 mm，左側平均43 mm；MLO右側平均45 mm，左側平均45 mm。兩組平均壓迫厚度基本無差異。

DBT-HR與DBT-ST兩種模式的AGD值比較：本研究中DBT-HR和DBT-ST兩種模式CC的FFDM的AGD均值分別為1.39、1.36 mGy，Z=1.248，MLO的FFDM的AGD均值分別為1.40、1.35 mGy，Z=1.528，差異無統計學意義（P＞0.05）。CC的DBT的AGD均值分別為2.73、1.35 mGy，Z=26.289， MLO的DBT的AGD均值分別為2.80、1.39 mGy，Z=25.125，差異有統計學意義（P＜0.05）。表明使用DBT-HR和DBTST兩種模式進行FFDM檢查時AGD值無差異，但進行DBT檢查需乳腺機機架旋轉角度（大或小角度）時兩種模式的AGD值有差異。湯偉等［5］報道FFDM檢測乳腺癌的靈敏度為79.5%，特異度為74%，Youden指數為53.5，陽性預測值為84.6%，陰性預測值為66.7%；FFDM結合DBT檢測乳腺癌的靈敏度為93.9%，特異度為82.1%，Youden指數為76，陽性預測值為90.6%，陰性預測值為90.9%。也有文獻［14］報道FFDM對乳腺的診斷靈敏度為96.6%，特異度為86.0%，Youden指數為0.836，陽性預測值為90.4%，陰性預測值為94.9%；FFDM結合DBT對乳腺的診斷靈敏度為100%，特異度為94.4%，Youden指數為0.951，陽性預測值為96.1%，陰性預測值為100%。上述研究行DBT檢查時使用的乳腺機生產廠商不同，乳腺機機架旋轉角度有所不同，對診斷效能是否有影響尚待證實。本研究結果表明，使用DBT-HR和DBT-ST兩種模式即機架旋轉角度大小不同行DBT檢查時AGD值會有所不同，但對乳腺的診斷靈敏度、特異度、Youden指數、陽性預測值及陰性預測值等有無影響需進一步探討。

DBT的局限性在于檢查時曝光次數增加，球管更易耗損；DBT的成像性質延長了攝影時間，患者在檢查過程中產生運動偽影的概率增加；DBT重建出的圖像較多，醫師需觀察的圖像增多，耗費時間相對增加；DBT對微小鈣化的檢出沒有明顯優勢［9-10，15］；DBT檢查的輻射劑量也有所增加。

綜上所述，雖然DBT檢查的AGD值高于FFDM，但仍是一種安全、可靠的技術，其操作方法簡便，具有較好的應用前景，有望在臨床上作為乳房篩查及可疑乳腺疾病尤其是致密型乳腺疾病的檢查手段之一。