平板數字乳腺攝影圖像質量影響因素的研究進展

譚 歡 綜述，曾勇明審校

（重慶醫科大學附屬第一醫院放射科 400016）

平板數字乳腺攝影圖像質量影響因素的研究進展

譚 歡 綜述，曾勇明△審校

（重慶醫科大學附屬第一醫院放射科 400016）

乳房X線攝影術；圖像；質量

本世紀初，以平板探測器為基礎的數字乳腺攝影技術應用于乳腺X線攝影，平板數字乳腺攝影在圖像質量和輻射劑量等方面較其他攝影技術有明顯的優勢，能夠對乳腺疾病診斷提供更多的有用信息［1－4］。本文結合平板數字乳腺成像技術的特點，對數字乳腺攝影圖像質量影響因素的研究進展綜述如下。

1 平板數字乳腺成像技術

以平板探測器為基礎的全視野數字乳腺X線攝影（full field digital mammography，FFDM），是現階段主流的數字X線成像（digital radiography，DR）乳腺成像技術。

1.1 DR技術的特點 DR乳腺成像技術特點是像素更小，空間分辨率可達8～10LP／mm和很好的對比分辨率，是目前最好的數字乳腺成像技術。平板探測器數字乳腺攝影技術的優勢體現在：（1）動態范圍大，乳腺圖像層次豐富；（2）線性好、圖像質量優良且穩定；（3）量子檢測效率（detective quantum efficient，DQE）高，曝光寬容度大，輻射劑量低；（4）圖像后處理功能強大，乳腺診斷有用的信息量大；（5）成像速度快，工作效率高；（6）為數字乳腺影像，方便影像存儲和傳輸。

1.2 臨床應用評價 體模測試表明，FFDM攝影時患者的輻射劑量明顯降低，比傳統的屏－片乳腺攝影（screen－film mammography，SFM）低25%，而對細節的檢出率增長了10%～25%［5］。數字乳腺攝影圖像軟拷貝軟件能增加不同組織的密度對比，可清晰顯示乳房圖像各個層次及輕微的形態和密度改變，對乳腺微小鈣化顯示更加敏感，能發現小于0.5mm的鈣化灶，減少一些不必要的漏診和誤診。

實際運用也表明［6－7］，由于數字乳腺機的空間分辨率和對比度的增高，可以觀察到更多傳統乳腺機難以觀察到的微小鈣化及微小的結構紊亂及更清晰的病變邊緣的特征。對于病變的定性診斷幫助很大，特別是提高了早期乳腺癌發現率。同時，由于平板探測器技術的成熟，為乳腺術前鋼絲定位和乳腺微創術提供了更精確、方便的定位。傳統乳腺機X線采集和成像均在膠片上，兩個過程分不開，而數字乳腺機X線數據的采集和成像是可以分開的。數字圖像可進一步增加圖像的對比度，尤其在致密型乳房更易于分辨病變是否存在及病變的特征。而且，數字乳腺機的圖像后處理功能在一定程度上也降低了召回率、假陽性率和活檢率。

2 影響數字乳腺攝影成像質量及輻射劑量的因素

2.1 圖像接收器 平板探測器是FFDM成像鏈的核心環節，具有高量子捕獲率和較大曝光寬容度。主要優勢為：（1）成像速度更快，DR為12s成像；（2）圖像細微分辨率更高，第3代FFDM能夠發現0.1mm的微小鈣化點和亞毫米病灶；（3）DR動態范圍更廣，靈敏度更高，更能區分出微小的組織差異性；（4）DR成像的輻射劑量大幅度降低。有研究表明［8］，FFDM的探測器對X線的吸收效率和轉化效率均優于雙面閱讀CR系統。而與位相對比乳腺攝影（phase－contrast mammography，PCM）相比，影像質量和輻射劑量都相對較好。

乳腺攝影平板探測器的類型主要分為：非晶硒平板探測器和非晶硅平板探測器。非晶硒平板探測器是直接能量轉換型，X線光子在硒涂料層變成電信號被探測的過程中，理論上沒有能量損失。非晶硅探測器是間接能量轉換型，X線光子先變成可見光然后用光電管探測，可見光必然會有光的散射，必然會造成圖像質量的下降。因此，二者相比較理論上非晶硒檢測細節方面的能力較強，但實際上存在著對溫度環境敏感和成像速度慢的缺點，如能得到改進，在DQE和空間分辨率的優勢更適合乳腺成像的要求。

2.2 濾線柵的選擇 對大多數乳腺攝影來說，有濾線柵是無濾線柵攝影劑量的2.0～2.5倍。濾線柵能吸收散射線，提高對比度，但同時增加原發射線的質和量，使輻射劑量增加，FFDM同樣存在這個問題。PCM因為其特殊原理可以無需加用濾線器就能去除散射線，既保證了影像質量，又減少了受檢者的輻射劑量。

2.3 不同靶／濾板組合 濾板的材料有鉬、銠、鋁。濾板的作用主要是濾掉靶面產生的射線束中、低能量的部分，提高了線質，射線束的穿透力增強，降低了患者的受照劑量。靶面和濾過材料的組合包括：鉬靶／鉬濾波板；鉬靶／銠濾波板；銠靶／銠濾波板；銠靶／鋁濾波板；X線質依次變硬，穿透力增強。鉬靶／鉬濾波板和鉬靶／銠濾波板的圖像對比度較好，但其穿透能力較低，劑量較高；銠靶／銠濾波板和銠靶／鋁濾波板具有足夠的穿透力，使較厚乳腺信息量顯示更豐富，乳腺吸收劑量較低。因此，應根據患者的實際情況選擇合適的靶面／濾過板，既保證最佳圖像質量，又要使患者的受照劑量最低［9］。

2.4 壓迫 正確的壓迫技術是保證乳腺攝影質量的重要因素。乳腺壓迫的作用：（1）減少散射線，提高對比度和分辨率；（2）使乳腺厚度均勻，使影像密度均勻；（3）分離乳腺組織的重疊，提高組織對比度；（4）減少乳腺組織的曝光劑量，同時也減少散射線；（5）減小了乳房到膠片間的距離，減少了幾何模糊；（6）固定了乳房，防止了運動模糊。因此，在患者能夠承受的情況下，必要的壓迫能提高圖像的質量，減少患者輻射劑量。

2.5 管電壓和管電流 乳腺在臨床和影像學上可分為4種類型：脂肪型（Ⅰ型）、致密型（Ⅱ型）、中間型（Ⅲ型）和導管型（Ⅳ型）。腺體分型不同，則腺體密度不同，Ⅱ型和Ⅲ型的密度較大，Ⅰ型的密度最小。物質密度是影像X線衰減的重要因素，物質密度越大，則透過該物質后的X線被衰減的越多。獲得相同光學密度的X線照片，在其他條件一定時，高密度的乳腺要求采用更大的曝光條件。對于厚度相同而分型不同的乳腺，所用的管電壓（kV）基本一樣，管電流量（mAs）根據乳腺分型的不同進行調整，因為管電流量與乳腺的密度呈正相關。

乳腺厚度也是造成X線衰減的重要因素之一，乳腺厚度越大，則X線衰減越嚴重。為獲得相同的攝影效果，乳腺厚度增大則自然需要增加曝光條件加以補償。研究表明［10］，無論何種乳腺分型，曝光條件都隨乳腺厚度的增大而增加。當乳腺厚度在小范圍內變動時，可以僅通過改變管電流量（管電壓不變）進行調節，當乳腺厚度變化較大時，還必須改變管電壓以保證X線有足夠的穿透率。總體而言，曝光條件與乳腺厚度呈正相關。

2.6 自動曝光模式選擇 目前，大多數的數字乳腺機都可以采取自動曝光模式，該模式可自動對參數進行優化，即通過對乳腺進行檢測確定乳腺類型（乳腺腺體密度、厚度等）自動選擇最佳的靶面、濾過板，計算管電壓、電流量以獲得優質的圖像。以GE公司的Senographe DS型乳腺機為例，自動曝光模式分為劑量優先模式、標準模式和對比度優先模式3種。在3種模式中，劑量優先模式的管電壓最高，管電流最低，平均輻射劑量和皮膚表面劑量最低；對比度優先模式的管電壓最低，管電流最高，圖像對比度最高，但平均輻射劑量和皮膚表面劑量最高；標準模式處于二者之中。因此，劑量優先模式適合有臨床癥狀，且其他常規檢查有陽性可能和非致密性乳腺的受檢者，或者是35歲以下青年女性的乳房，因為其劑量是最低的。對比度優先模式使用得較少，只適合那些結構紊亂、重點強調對比度的腺體形態，特別適用于臨床高度懷疑乳腺陽性微小病變受檢者。標準模式適合35以上，本身乳腺組織具有良好對比度，不需要強調對比度的檢查者。對比度優先模式和劑量優先模式不適宜用作常規檢查，只有特定情況下才可使用。并且根據研究發現，不同的曝光模式對于病灶的顯示能力也不同，應根據不同的情況選擇不同的自動曝光模式，必要時可采取手動曝光，以取得更好的圖像質量［11－12］。

3 展 望

乳腺篩查X線攝影是早期乳腺癌檢查最有效的方法。隨著平板數字乳腺機問世，乳腺攝影技術得到快速發展。現階段的平板探測器無論是非晶體硅型還是非晶體硒型都有各自的優缺點，隨著技術的發展，在成像質量、速度和環境適應方面等都會更好。最新的數字化乳腺斷層成像技術（digital breast tomosynthesis，DBT）［13－15］，是斷層數據重建成三維容積圖像，可降低常規投影X線照片中的組織重疊的問題，改善病灶的探測和顯示情況，有助于提高乳腺疾病診斷的準確率和手術定位準確率［16］。據文獻報道［17］，與標準屏－片系統的乳腺 X 線攝影總劑量相同的1個體位的斷層合成并不比2個體位攝影的數字乳腺X線攝影的臨床表現差。

臨床實踐表明［18］，調節靶／濾板組合可多保留了3.3kV的高能射線，提高了射線的穿透力，減少了被腺體皮膚吸收的射線比。但過高的射線劑量可能會損失一定的對比度。關于腺體厚度對劑量值影響的具體定量值范圍，還有待進一步研究探討。自動曝光模式針對特殊的乳房厚度和組成結構自動改變某些曝光參數選項以達到圖像質量與患者劑量之間的平衡，這種改變將會影響到對比度噪聲比（contrast noise ratio，CNR）和平均腺體劑量（average glandular dose，AGD）。任何CNR的改進都是以AGD的提高為代價，反之亦然。而腺體厚度過薄或者乳房內帶有植入物等情況就不適于再用自動曝光模式，而應該改用手動模式。手動模式可以用于標準曝光、帶有植入物的視圖、放大曝光、胸壁檢查或活檢標本和活檢芯檢查，但手動模式對操作者的要求就更高。總之，在乳腺攝影時，應調節好各種影響圖像質量的因素，使圖像質量和輻射劑量達到最優化。

［1］Lewin JM，D′Orsi CJ，Hendrick RE，et al.Clinical comparison of full－field digital mammography and screen－film mammography for detection of breast cancer［J］.AJR，2002，179（3）：671－677.

［2］Skaane P，Skjennald A.Screen－film mammography versus full－field digital mammography with soft－copy reading：randomized trial in a population－based screening programthe OsloⅡ Study［J］.Radiology，2004，232（1）：197－204.

［3］Pisano ED，Gatsonis C，Hendrick E，et al.Diagnostic performance of digital versus film mammography for breastcancer screening［J］.N Engl J Med，2005，353（17）：1773－1783.

［4］汪立娟.全數字化乳腺攝影在乳腺疾病診斷中的臨床應用價值［J］.實用醫技雜志，2010，17（9）：834－835.

［5］王駿.談談乳房X線檢查［J］.中國醫療器械信息，2008，14（6）：62－63.

［6］Vinnicombe S，Pinto Pereira SM，McCormack VA，et al.Full－field digital versus screen－film mammography：comparison within the UK breast screening program and systematic review of published data［J］.Radiology，2009，251（7）：347－358.

［7］Sala M，Comas M，Macia F，et al.Implementation of digital mammography in a populationbased breast cancer screening program：effect of screening round on recall rate and cancer detection［J］.Radiology，2009，252（1）：31－39.

［8］宛然.乳腺攝影自動曝光模式控制下DR系統、PCM系統和CR系統的比較［J］.中國醫學影像技術，2010，26（7）：1363－1365.

［9］Van Ongeval C，Bosmans H，Van Steen A，et al.Evaluation of the diagnostic value of a computed radiography system by comparison of digital hard copy images with screen film mammography：result s of a prospective clinical trial［J］.Eur Radiol，2006，16（6）：1360－1366.

［10］卞麗琴.數字乳腺X線攝影曝光條件與乳腺分型和乳腺厚度的關系探討［J］.醫學影像學雜志，2009，19（9）：1162－1164.

［11］曹琰，梅紅，李萌，等.數字乳腺攝影中不同劑量模式對病灶的顯示能力［J］.中國醫學影像技術，2009，25（4）：702－704.

［12］阮驥，鄭君惠，陳燕瓊.參數自動優化模式選擇對乳腺DR圖像質量及平均腺體劑量影響的評估［J］.放射學實踐，2008，23（8）：841－842.

［13］Schulz－Wendtland R，Wenkel E，Lell M，et al.Experimental phantom lesions detectability study using a digital breast tomosynthesis prototype system［J］.Rofo，2006，178（12）：1219－1223.

［14］Vauqhan CL，Evans MD.Digital mammographic tomosynthesis system－first clinical results［J］.S Afr Med J，2012，102（6）：562－564.

［15］Diekmann F，Bick U.Tomosynthesis and contrast－enhanced digital mammography：recent advances in digital mammography［J］.EJR，2007，17（12）：3086－3092.

［16］Gur D，Abrams GS，Chough DM，et al.Digital Breast Tomosynthesis：observer performance study［J］.Am J Roentgenol，2009，193（2）：586－591.

［17］Gennaro G，Toledano A，di Maggio C，et al.Digital breast tomosynthesis versus digital mammography：a clinical performance study［J］.Eur Radiol，2010，20（7）：1545－1553.

［18］遲彬.數字乳腺攝影濾過方式選擇對輻射劑量的影響分析［J］.中華放射醫學與防護雜志，2009，29（6）：631－632.

10.3969／j.issn.1671－8348.2012.35.036

A

1671－8348（2012）35－3770－03

△

，Tel：13608338488；E－mail：zeng－ym＠vip.sina.com。

2012－06－13

2012－09－12）

·綜 述·