全數字化乳腺攝影降低輻射劑量的探討

陳進良，袁華，馮劍楠，孫皓，謝長軍

1. 本溪鋼鐵（集團）總醫院 放射科，遼寧 本溪 117000；2. 本溪市疾病預防控制中心 放射衛生監督所，遼寧 本溪 117000

引言

近年來乳腺癌已躍居女性所有惡性腫瘤的首位[1]。隨著影像技術的發展，全數字化乳腺X線機已被廣泛應用，它能發現較小的鈣化點、血管分布，并能提示癌前病變，已成為女性乳腺癌早期診斷的金標準[2-3]。乳腺組織對X線非常敏感，因此檢查過程中需要在保證影像質量的基礎上盡可能降低輻射劑量，以減少致癌風險。目前，降低乳腺輻射劑量的研究主要停留在理論上，本文試圖通過在不影響圖像質量的前提下找到可以降低輻射劑量的手動曝光參數設置方法以及合理選擇靶/濾過組合，降低乳腺輻射劑量。

1 材料與方法

1.1 實驗設備

西門子MAMMOMAT Inspiration數字乳腺X線機。5 M豎屏顯示器。RMI-156乳腺模體（圖1），由50%脂肪和50%腺體組成，其中包括：5組直徑不同的CaCO3顆粒（0.16、0.24、0.32、0.40和0.54 mm）模擬乳腺內的鈣化點，每5個鈣化點為1組；5種直徑不同的球形團塊（0.25、0.5、0.75、1.00和2.00 mm）模擬乳腺內的腫塊；6種直徑不同的尼龍纖維（0.40、0.54、0.75、0.89、1.12和1.56 mm）模擬乳腺內的纖維組織。一塊150 mm×150 mm×10 mm、三塊150 mm×150 mm×20 mm由50%脂肪和50%腺體組成等效衰減板（圖2）。

圖1 RMI-156乳腺模體

圖2 乳腺等效衰減板

1.2 實驗方法

（1）在西門子乳腺機上采用QC-raw（質控操作程序），選擇Opdose（全自動曝光模式），Dose level(劑量水平)選擇Normal dose(正常劑量)，分別對軟組織等效板組合成20、30、40、50、60、70 mm不同厚度，模擬不同厚度乳腺，采用Mo/Mo（鉬/鉬）、Mo/Rh（鉬/銠）、W/Rh（鎢/銠）的不同靶/濾過組合進行曝光，分別記錄千伏值kVP、曝光量mAs、腺體平均劑量Organ.Dose。

（2）同樣采用QC-raw程序，劑量水平選擇Normal dose，選擇Opdose對乳腺模體進行曝光，獲得kV和mAs值，kV保持不變，手動設置mAs值（80、100、140 mAs）；mAs保持不變，手動設置kV值（26、27、29 kV），分別記錄Organ.Dose值。

1.3 圖像質量評價

根據美國放射學會（American College of Radiology，ACR）評分標準，由3名中級以上影像診斷醫生在工作站上采用相同觀片條件，分別對體模影像中的模擬纖維組織、模擬鈣化群和模擬團塊的圖像質量進行評分。評分標準[4]：模擬纖維單元中能夠識別模擬纖維的全長、位置和方向時計1.0分，只能識別模擬纖維的全長的一半且位置和方向正確時計0.5分；模擬鈣化單元中能夠在正確位置識別4個以上仿真鈣化點時計1.0分，能識別2～3個模擬鈣化點時0.5分；模擬腫塊單元中能夠在正確位置上識別模擬腫塊密度差及圓周邊界線時計1.0分，有密度差但無圓周邊界線時計0.5分；低于以上標準時計0.0分。

1.4 統計學分析

采用SPSS 19.0統計學軟件進行分析。符合正態分布的計量資料以±s表示。對Mo/Mo、Mo/Rh、W/Ag 3種不同靶／濾過組合在不同厚度模體時產生的Organ.Dose值，行單因素方差分析，組間多重比較采用SNK-q法，以P＜0.05為差異有統計學意義。對手動與自動曝光模式下的纖維、斑點、腫物評分，行方差齊性檢驗及正態性檢驗，方差齊符合正態分布后行方差分析，以P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 使用3種靶/濾過組合對不同厚度模體產生的腺體平均劑量比較

使用3種靶濾過組合（Mo/Mo、Mo/Rh、W/Rh）對不同模體厚度產生的Organ.Dose值均符合正態分布，3種靶濾過組合產生的Organ.Dose差異有統計學意義（F=34.78，P＜0.01）。不同厚度模體產生的Organ.Dose差異亦有統計學意義（F=41.32，P＜0.01）。兩兩比較結果顯示：Mo/Mo、Mo/Rh組 合 比 較P＜0.01；Mo/Mo、W/Rh組 合P＜0.01；Mo/Rh、W/Rh組合比較P＜0.01。Mo/Mo組合的輻射劑量最高，Mo/Rh組合次之，W/Rh組合最低，見表1、圖3所示。

圖3 不同靶/濾過組合、不同模體厚度下的模體平均劑量值顯示結果

2.2 手動曝光模式與自動曝光模式下3種模擬病變的圖像質量評分結果

對乳腺模體采用自動曝光模式，獲得管電壓值為28 kV，曝光量為123.8 mAs。根據自動曝光模式下的模體曝光參數，分別固定管電壓為28 kV，改變管電流量（80、100、140 mAs）進行曝光，3種模擬乳腺組織纖維、鈣化和腫物的評分值，差異均無統計學意義（P＞0.05），毫安秒升至140 mAs時，腺體平均劑量增加31.5%，毫安秒降至100、80 mAs時，腺體平均劑量分別減少18.2%、33.6%，見表2；固定管電流量為125 mAs（123.8 mAs取整），改變管電壓（26、27、29 kV）進行曝光，3種模擬乳腺組織纖維、鈣化和腫物的評分值，差異均無統計學意義（P＞0.05），管電壓升至29 kV時，腺體平均劑量增加20.1%，管電壓降至27、26 kV時，腺體平均劑量分別減少15.4%、26.6%，見表3。

表1 不同靶/濾過組合、不同模體厚度下的模體平均劑量值（±s，mGy）

表1 不同靶/濾過組合、不同模體厚度下的模體平均劑量值（±s，mGy）

靶/濾過組合 20 mm 30 mm 40 mm 50 mm 60 mm 70 mm Mo/Mo 1.07±0.01 1.51±0.03 2.03±0.06 2.73±0.04 3.46±0.01 4.49±0.10 Mo/Rh 0.85±0.03 1.17±0.05 1.55±0.01 2.14±0.01 2.89±0.07 3.91±0.05 W/Rh 0.61±0.04 0.80±0.02 1.06±0.01 1.45±0.07 1.95±0.03 2.65±0.04

3 討論

我國乳腺癌的發病率以每年3%的速度遞增[5]，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風險。國際放射防護委員會對于人體受輻射危險的敏感組織中指出，乳腺組織危害的權重系數僅次于性腺[6]。就目前來講，人們對影響乳腺輻射劑量的相關因素研究主要體現在以下4個方面[7]。

（1）不同靶面/濾過組合對輻射劑量的影響。有研究認為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[8]。柳杰等[9]認為，對于每一厚度的模體，應用Rh濾過板產生的ESD（Entrance Surface Dose）和 AGD（Average Glandular Dose）均低于Mo濾過。所有研究一致認為Rh濾過輻射劑量最低。

（2）曝光模式對輻射劑量的影響。數字乳腺X線攝影的曝光模式有自動曝光模式（Automatic Exposure Control，AEC）和手動曝光控制模式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。有研究報道，以AEC模式為基礎，分別固定管電壓或管電流量進行研究，結果認為AEC模式設置的曝光條件產生的輻射劑量不是最低劑量[10-11]。

（3）乳腺分型對輻射劑量的影響。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）[12-13]。研究發現，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[12-13]。

（4）乳腺厚度與加壓對輻射劑量的影響。李敏等[12]研究認為，輻射劑量值隨受檢體厚度增加而顯著升高。壓迫是乳腺X 射線檢查中的一個關鍵步驟，適當的壓迫不僅能使乳腺均勻、變薄，減少散射線，提高影像質量；使重疊的組織結構分離，易于病變顯示；而且固定乳腺，可防止移動模糊；更重要的是可以減少腺體的吸收劑量[14]。ACR建議標準：壓迫系統提供的壓力應在111～200 N之間[15]。

以上影響乳腺輻射劑量的研究中，筆者認為，靶面/濾過組合的正確選擇和曝光模式的合理使用對患者輻射劑量的影響至關重要，也是技師操作不當，給患者帶來不必要輻射的主要原因。本次實驗主要從以上兩個方面進行研究，目的是把降低輻射劑量的方法如何更好地應用到日常工作中。

本次實驗使用設備靶/ 濾過組合方式為Mo/Mo、Mo/Rh、W/Rh。實驗結果表明，當模體厚度大于45 mm時，使用Mo/Mo組合腺體平均劑量大于3 mGy，模體厚度大于55 mm時，使用Mo/Rh組合腺體平均劑量大于3 mGy，超出乳腺一次曝光AGD限值3 mGy[16]，使用W/Rh組合，當乳腺厚度為70 mm時，腺體平均劑量仍小于3 mGy。因此，在乳腺檢查中根據乳腺厚度合理選擇靶/濾過組合，對于乳房厚度較大的患者建議使用W/Rh組合方式。結合本次實驗和日常工作經驗，筆者認為小于20 mm厚的乳腺攝影，Mo/Mo組合適合4種類型乳腺組織。21～30 mm厚，Mo/Mo組合適合Ⅰ、Ⅳ型乳腺攝影，Mo/Rh組合適合Ⅱ、Ⅲ型乳腺攝影。31～40 mm厚，Mo/Rh組合適合Ⅰ、Ⅳ型乳腺攝影，W/Rh組合適合Ⅱ、Ⅲ型乳腺攝影。大于40 mm厚乳腺攝影，4種類型乳腺組織攝影均使用W/Rh組合方式。

表2 固定管電壓、靶/濾過組合（W/Rh）時不同曝光模式下模體圖像質量評價結果

表3 固定管電流量（mAs）、靶/濾過組合（W/Rh）時不同曝光模式下模體圖像質量評價結果

本次實驗選用模體厚度為4.5 cm，可較好地模擬乳房被壓迫后的平均厚度水平。通過實驗說明，在全自動曝光模式（Opdose）下，模體圖像質量完全可達到診斷標準，增加管電壓、管電流對圖像質量幫助不大，相反隨管電壓的升高和X 線質的硬化，射線能量較高，會降低圖像的對比度，從而影響圖像質量[17]，而且輻射劑量會顯著增加。因此在日常工作中，不建議使用過高的管電壓、管電流攝影。在自動曝光模式下，當模體輻射劑量減少到約自動曝光劑量的65%～80%時，纖維、斑點、腫物檢出率下降平緩，圖像質量無變化或略低于AEC曝光的圖像質量。由于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，完全可達到診斷標準。因此筆者認為在臨床工作中，可以根據患者個體情況，在自動曝光的基礎上適度減少曝光條件，從而達到減少輻射劑量的目的。Manual（手動曝光模式）要求技師要有豐富的工作經驗，根據不同乳腺分型、不同壓迫厚度選取合適的曝光參數。如果在攝影中無法預判患者乳腺分型，可先使用Opdose進行一次曝光，其他選用Manual進行曝光，也可選擇患側乳腺使用Opdose，健側使用Manual進行檢查，曝光條件選擇kV減少2～3 kV，mAs選擇減少10%～40%進行曝光，減少的程度根據乳腺分型由大到小依次為Ⅰ型、Ⅳ型、Ⅲ型、Ⅱ型。在臨床工作中，對于臨床高度懷疑疾病者不建議減少曝光條件。

綜上所述，通過對乳腺厚度的不同合理選擇靶/ 濾過組合，以及根據自動曝光模式下的攝影條件，分別固定管電壓、變動管電流；固定管電流、變動管電壓進行研究，我們可以看出，數字乳腺攝影中應用RW/Rh濾過、采用在自動曝光的基礎上適當減少管電壓和管電流量，可有效降低乳腺攝影的輻射劑量，在臨床工作中起到很好的效果。