醫用乳腺X射線輻射源檢測方法及劑量計位置對測量結果的影響

【摘要】醫用乳腺X射線輻射源是對乳腺軟組織進行成像，從而幫助醫務人員進行乳腺疾病診斷的儀器。乳房腺體組織是輻射敏感組織，X射線的使用在提高乳腺癌檢出率的同時也隨著劑量的增大從而增加了乳腺癌的發病風險。因此，對醫用乳腺X射線輻射源的平均腺體劑量（AGD）的測量尤為重要。本文對國內外現行技術文件有關乳腺X射線輻射源的輻射劑量測量方法及影響因素進行綜述，并研究了診斷水平劑量計放置壓迫板不同測量位置對測量結果的影響。

【關鍵詞】醫用乳腺X射線輻射源；平均腺體劑量；檢測

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.06.080

Impact of Detection Methods of Medical Breast X-ray Radiation Sources and Dosimeter Positions on Measurement Results

LIU Tong， LI Aiju

（Dongguan Institute of Guangdong Institute of Metrology， Dongguan 523343， China）

Abstract： The medical X-ray radiation sources for mammographic equipment is an instrument used to image breast soft tissue， assisting medical professionals in the diagnosis of breast diseases. Breast glandular tissue is radiation-sensitive， and while the use of X-rays improves the detection rate of breast cancer， it also increases the risk of developing breast cancer with increasing doses. Therefore， the measurement of the average glandular dose （AGD） from medical mammography radiation sources is particularly important. This article investigates different technical documents on the methods and requirements for measuring average glandular dose， as well as the impact of dosimeter placement on measurement results.

Keywords： medical X-ray radiation sources for mammographic equipment； average glandular dose； detection

0引言

根據2020年全球最新的癌癥數據，乳腺癌的新增病例數量首次超越了肺癌，成為全球最常見的癌癥類型，占所有癌癥合并死亡人數的6.9%[1]。這一嚴峻形勢凸顯了乳腺癌防治工作的重要性，而乳腺X攝影（mammography，MG）作為國際公認的乳腺癌篩查金標準，在提高乳腺癌早期診斷率和降低病死率方面發揮著關鍵作用[2]。但X射線具有誘發癌癥的隨機效應，在提高乳腺癌檢出率的同時會增加患者罹患乳腺癌的風險，且這種風險會隨著劑量的增加而變大[3]。因此，我們在廣泛應用醫用乳腺X射線輻射源治療疾病的同時也要關注其劑量計量的準確性。

1醫用乳腺X射線輻射源分類及工作原理

傳統MG主要為二維乳腺X射線攝影技術，包括乳腺計算機X射線攝影（computed radiography for mammography，CRM）和數字乳腺X射線攝影（digital mammography，DM）。近年來，數字乳腺體層合成攝影（DBT）和乳腺錐形束CT（CBCT）等新型乳腺X射線技術被逐漸開發出來并應用于臨床，但國內最常使用的仍然是DM[4]。

乳腺X射線輻射源由高壓發生器、X射線管組件、濾線器、限束器、壓迫器、圖像采集工作站等部件組成。陽極靶面一般采用鉬靶，也有采用鉬、銠雙靶陽極的X線管。近年來鎢靶的使用也越來越廣泛。在實際使用過程中，管電壓一般為25～40 kV，此范圍能量的X射線波長約為0.063 nm，可使密度相差不大的肌肉、脂肪等軟組織的對比度大大提高，是獲得軟組織對比度最佳的能量范圍。

DM檢查是利用X射線成像原理照射乳房識別乳腺癌特征的一種影像檢查，在檢查時需要對受檢乳房進行壓迫以使組織均勻鋪開。由于人體不同組織的密度和厚度不同，X射線透過人體各組織被吸收的程度也不同，因而在膠片上可以形成不同組織的影像。在DM檢查中，使用壓迫板主要有兩個目的：一是降低乳腺厚度，防止乳腺影像前后密度差過大；二是減少散射線的產生，從而減少病灶重疊[5]。乳腺X射線機的圖像質量是影響其性能的重要因素。乳腺癌早期病灶通常尺寸較小，且很難通過其他方式檢測出來。另外，乳腺X光檢查結果是最難被識別的放射學圖像之一，如果圖像質量較差，可能會導致誤診、延誤治療或不必要的活檢。

2平均腺體劑量AGD

2.1定義

對受檢者在檢查過程中受X射線劑量進行評估，使用平均腺體劑量（average glandular dose，AGD）對其進行定義，即乳腺X射線攝影中所致受檢者受均勻壓迫乳房的腺體組織中（不包括皮膚和脂肪）對電離輻射的平均吸收劑量。AGD不能直接測量，而是通過測量特定位置的空氣比釋動能再乘以轉換因子計算得到。目前，評估AGD常用的方法是基于Dance等[6]提出的計算公式和轉換因子。轉換因子會根據不同壓迫厚度、腺體密度和靶/濾過材料而不同。

2.2測量方法

根據JJG 1145—2017《醫用乳腺X射線輻射源》檢定規程第7.3.1項、YY/T 0706—2017《乳腺X射線機專用技術條件》第6.4.7項、IEC 61223-3-2《Imaging performance of mammographic X-ray equipment》的Annex E項測量平均腺體劑量時，先選擇AEC自動攝影模式，如果有角度選擇，應選擇零角度固定模式，記錄實際顯示管電壓值、管電流時間積和靶/濾過種類及AGD，之后在手動模式下，選擇與自動模式一致或最接近的條件進行照射，使用劑量計測量比釋動能值，最后計算AGD值。JJG 1145規定，在乳腺PMMA體模厚度為40 mm條件下進行測量，而YY/T 0706規定除了40 mm之外，還需要對20 mm和70 mm厚的PMMA體模進行重復測量。

應該注意的是，由于PMMA比乳房組織要致密，因而管電壓、靶或濾過的自動選擇可能與實際乳房的曝光情況有所不同。根據表1體模成分，40 mm厚的PMMA相當于45 mm厚的平均人體乳腺對于X射線的吸收。為了獲得臨床對45 mm厚乳腺的AEC曝光條件，需將壓迫板放置距支撐臺面45 mm處再進行曝光。由于PMMA厚度為40 mm，壓迫板距離PMMA板還有5 mm間隔，對于必須有壓迫力才可以曝光的儀器，可以選擇放置5 mm的泡沫板或其他對射線劑量影響較小的材料填充。在手動模式下，需要保證劑量計探測器距離胸壁側40 mm，距離支撐臺面40 mm，然后進行測量。

平均腺體劑量的大小在JJG 1145—2017檢定規程中并沒有規定，但YY/T 0706對20 mm、40 mm和70 mm厚度的乳腺模體分別給出了最大平均腺體劑量，如表1所示。

2.3計算方法

2.4注意事項

乳房腺體組織是輻射敏感組織，是檢測過程中重要參量，國際放射防護委員會（ICRP）103號報告將乳腺的組織權重因子從0.05調整到0.12[7]。因此，在40 mm厚度模體條件下，保證檢查圖像質量的同時，根據YY/T 0706—2017應盡量控制其輻射劑量小于2.0 mGy。

檢測過程中自動曝光的組合條件，如是否帶濾線柵、是否為放大攝影模式、靶/濾過的種類、零角度固定模式等，在手動模式下應保持一致，且測量劑量的探頭放置位置應避免影響支撐臺面下方的AEC傳感器。

3劑量計測量位置對AGD計算結果影響的研究

X射線管焦點上產生X射線的輻射強度在空間上分布是不均勻的，越靠近陽極一側輻射強度下降得多，如圖1所示。

根據JJG 1145—2017在對乳腺腺體平均劑量項目進行檢定時，劑量計探測中心放置于乳腺支撐臺面左右中心、沿垂直胸壁側邊緣40 mm處，在實際操作中，可以使用定位線進行定位。由于標準劑量計在檢測過程中探測器的平面距離支撐臺面40 mm，劑量計的劑量接收點可能出現偏差，因而將支撐板分為25個接收點（見圖2），以胸壁側中心為原點（0，0），X方向每50 mm設置一測量點，Y方向每30 mm設置一測量點，在相同條件下測量每個點劑量值，觀察不同位置乳腺平均腺體劑量大小。

實驗采用上海聯影醫療科技股份有限公司生產的型號為uMammo 890i的數字乳腺X射線攝影系統，放置模式選擇RCC，設置壓力保持在14～17 N之間，管電壓設置為29 kV，球管輸出功率設置為36 mAs，靶/濾過的種類為鎢/銠。每個測量點進行2次測量，選取平均值作為測得值進行AGD的計算，選取其中14個點作為特征點，測量結果如表2所示。

根據表2中AGD的測量值，將其放置在三維坐標中。如圖3所示，Z軸表示AGD的值，X軸表示乳腺機的胸壁側，Y軸表示距離胸壁側的距離。從圖3（b）可以看出，越靠近胸壁側，AGD的值越大；遠離胸壁側最邊緣的位置時，AGD的值大概減小了20%。但在X軸的方向上可以看出，X軸偏離的位置對AGD的影響不大，Y軸坐標相同時，最大偏離值為2.7%。

因此，在AGD的測量過程中，電離輻射劑量計的放置位置需要滿足以下要求：一是需要劑量計表面位置距離支撐板40 mm；二是應距離胸壁側40 mm。不可離胸壁側過遠，不然會導致測量的劑量值偏低，而對于左右離中心位置的影響不大。

4總結與展望

乳腺組織對輻射敏感，因而研究劑量值測量方法至關重要。該研究不僅可以為檢測實際受檢者所受輻射量提供科學依據，還能為輻射劑量的風險評估提供精確的數據支持。這對于保護受檢者健康、優化輻射劑量管理具有重要意義。亞洲女性的乳腺致密度高于歐洲，而密度越高，吸收的X射線越多，所需要的曝光條件越大。因此，準確計量乳腺X射線輻射源在使用過程中的吸收劑量尤為重要。

在乳腺X射線輻射源的測量方面，盡管我國已經有一套完善的方法，但這些方法大多基于國外的研究理論和特征調查所得出的實驗值。為了更加貼近亞洲女性的實際情況，我們可以開展針對不同地區乳腺的特征調查，構建更符合亞洲女性乳腺特點的模型。另外，我們還可以優化計算過程中的轉換因子和修正因子，從而得到更為準確的AGD值。

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[7]International Commission on Radiological Protection.The 2007 recommendation of the international commission on radiological protection[R].Oxford：Pergamon Press，2007.

【作者簡介】

劉彤，女，1988年出生，工程師，研究方向為醫學計量。

（編輯：李加鵬）