平板數(shù)字乳腺攝影圖像質(zhì)量影響因素的研究進(jìn)展

譚 歡 綜述，曾勇明審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科 400016）

平板數(shù)字乳腺攝影圖像質(zhì)量影響因素的研究進(jìn)展

譚 歡 綜述，曾勇明△審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科 400016）

乳房X線攝影術(shù)；圖像；質(zhì)量

本世紀(jì)初，以平板探測(cè)器為基礎(chǔ)的數(shù)字乳腺攝影技術(shù)應(yīng)用于乳腺X線攝影，平板數(shù)字乳腺攝影在圖像質(zhì)量和輻射劑量等方面較其他攝影技術(shù)有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)θ橄偌膊≡\斷提供更多的有用信息［1－4］。本文結(jié)合平板數(shù)字乳腺成像技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)數(shù)字乳腺攝影圖像質(zhì)量影響因素的研究進(jìn)展綜述如下。

1 平板數(shù)字乳腺成像技術(shù)

以平板探測(cè)器為基礎(chǔ)的全視野數(shù)字乳腺X線攝影（full field digital mammography，F(xiàn)FDM），是現(xiàn)階段主流的數(shù)字X線成像（digital radiography，DR）乳腺成像技術(shù)。

1.1 DR技術(shù)的特點(diǎn) DR乳腺成像技術(shù)特點(diǎn)是像素更小，空間分辨率可達(dá)8～10LP／mm和很好的對(duì)比分辨率，是目前最好的數(shù)字乳腺成像技術(shù)。平板探測(cè)器數(shù)字乳腺攝影技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：（1）動(dòng)態(tài)范圍大，乳腺圖像層次豐富；（2）線性好、圖像質(zhì)量優(yōu)良且穩(wěn)定；（3）量子檢測(cè)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(qiáng)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(shù)字乳腺影像，方便影像存儲(chǔ)和傳輸。

1.2 臨床應(yīng)用評(píng)價(jià) 體模測(cè)試表明，F(xiàn)FDM攝影時(shí)患者的輻射劑量明顯降低，比傳統(tǒng)的屏－片乳腺攝影（screen－film mammography，SFM）低25%，而對(duì)細(xì)節(jié)的檢出率增長了10%～25%［5］。數(shù)字乳腺攝影圖像軟拷貝軟件能增加不同組織的密度對(duì)比，可清晰顯示乳房圖像各個(gè)層次及輕微的形態(tài)和密度改變，對(duì)乳腺微小鈣化顯示更加敏感，能發(fā)現(xiàn)小于0.5mm的鈣化灶，減少一些不必要的漏診和誤診。

實(shí)際運(yùn)用也表明［6－7］，由于數(shù)字乳腺機(jī)的空間分辨率和對(duì)比度的增高，可以觀察到更多傳統(tǒng)乳腺機(jī)難以觀察到的微小鈣化及微小的結(jié)構(gòu)紊亂及更清晰的病變邊緣的特征。對(duì)于病變的定性診斷幫助很大，特別是提高了早期乳腺癌發(fā)現(xiàn)率。同時(shí)，由于平板探測(cè)器技術(shù)的成熟，為乳腺術(shù)前鋼絲定位和乳腺微創(chuàng)術(shù)提供了更精確、方便的定位。傳統(tǒng)乳腺機(jī)X線采集和成像均在膠片上，兩個(gè)過程分不開，而數(shù)字乳腺機(jī)X線數(shù)據(jù)的采集和成像是可以分開的。數(shù)字圖像可進(jìn)一步增加圖像的對(duì)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(shù)字乳腺機(jī)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(shù)字乳腺攝影成像質(zhì)量及輻射劑量的因素

2.1 圖像接收器 平板探測(cè)器是FFDM成像鏈的核心環(huán)節(jié)，具有高量子捕獲率和較大曝光寬容度。主要優(yōu)勢(shì)為：（1）成像速度更快，DR為12s成像；（2）圖像細(xì)微分辨率更高，第3代FFDM能夠發(fā)現(xiàn)0.1mm的微小鈣化點(diǎn)和亞毫米病灶；（3）DR動(dòng)態(tài)范圍更廣，靈敏度更高，更能區(qū)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］，F(xiàn)FDM的探測(cè)器對(duì)X線的吸收效率和轉(zhuǎn)化效率均優(yōu)于雙面閱讀CR系統(tǒng)。而與位相對(duì)比乳腺攝影（phase－contrast mammography，PCM）相比，影像質(zhì)量和輻射劑量都相對(duì)較好。

乳腺攝影平板探測(cè)器的類型主要分為：非晶硒平板探測(cè)器和非晶硅平板探測(cè)器。非晶硒平板探測(cè)器是直接能量轉(zhuǎn)換型，X線光子在硒涂料層變成電信號(hào)被探測(cè)的過程中，理論上沒有能量損失。非晶硅探測(cè)器是間接能量轉(zhuǎn)換型，X線光子先變成可見光然后用光電管探測(cè)，可見光必然會(huì)有光的散射，必然會(huì)造成圖像質(zhì)量的下降。因此，二者相比較理論上非晶硒檢測(cè)細(xì)節(jié)方面的能力較強(qiáng)，但實(shí)際上存在著對(duì)溫度環(huán)境敏感和成像速度慢的缺點(diǎn)，如能得到改進(jìn)，在DQE和空間分辨率的優(yōu)勢(shì)更適合乳腺成像的要求。

2.2 濾線柵的選擇 對(duì)大多數(shù)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(duì)比度，但同時(shí)增加原發(fā)射線的質(zhì)和量，使輻射劑量增加，F(xiàn)FDM同樣存在這個(gè)問題。PCM因?yàn)槠涮厥庠砜梢詿o需加用濾線器就能去除散射線，既保證了影像質(zhì)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(chǎn)生的射線束中、低能量的部分，提高了線質(zhì)，射線束的穿透力增強(qiáng)，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(zhì)依次變硬，穿透力增強(qiáng)。鉬靶／鉬濾波板和鉬靶／銠濾波板的圖像對(duì)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(yīng)根據(jù)患者的實(shí)際情況選擇合適的靶面／濾過板，既保證最佳圖像質(zhì)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(shù)是保證乳腺攝影質(zhì)量的重要因素。乳腺壓迫的作用：（1）減少散射線，提高對(duì)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(duì)比度；（4）減少乳腺組織的曝光劑量，同時(shí)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(yùn)動(dòng)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(zhì)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(xué)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(dǎo)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(zhì)密度是影像X線衰減的重要因素，物質(zhì)密度越大，則透過該物質(zhì)后的X線被衰減的越多。獲得相同光學(xué)密度的X線照片，在其他條件一定時(shí)，高密度的乳腺要求采用更大的曝光條件。對(duì)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(jù)乳腺分型的不同進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)楣茈娏髁颗c乳腺的密度呈正相關(guān)。

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(yán)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(bǔ)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(dāng)乳腺厚度在小范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，可以僅通過改變管電流量（管電壓不變）進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)乳腺厚度變化較大時(shí)，還必須改變管電壓以保證X線有足夠的穿透率?？傮w而言，曝光條件與乳腺厚度呈正相關(guān)。

2.6 自動(dòng)曝光模式選擇 目前，大多數(shù)的數(shù)字乳腺機(jī)都可以采取自動(dòng)曝光模式，該模式可自動(dòng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，即通過對(duì)乳腺進(jìn)行檢測(cè)確定乳腺類型（乳腺腺體密度、厚度等）自動(dòng)選擇最佳的靶面、濾過板，計(jì)算管電壓、電流量以獲得優(yōu)質(zhì)的圖像。以GE公司的Senographe DS型乳腺機(jī)為例，自動(dòng)曝光模式分為劑量優(yōu)先模式、標(biāo)準(zhǔn)模式和對(duì)比度優(yōu)先模式3種。在3種模式中，劑量優(yōu)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(duì)比度優(yōu)先模式的管電壓最低，管電流最高，圖像對(duì)比度最高，但平均輻射劑量和皮膚表面劑量最高；標(biāo)準(zhǔn)模式處于二者之中。因此，劑量優(yōu)先模式適合有臨床癥狀，且其他常規(guī)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?yàn)槠鋭┝渴亲畹偷摹?duì)比度優(yōu)先模式使用得較少，只適合那些結(jié)構(gòu)紊亂、重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對(duì)比度的腺體形態(tài)，特別適用于臨床高度懷疑乳腺陽性微小病變受檢者。標(biāo)準(zhǔn)模式適合35以上，本身乳腺組織具有良好對(duì)比度，不需要強(qiáng)調(diào)對(duì)比度的檢查者。對(duì)比度優(yōu)先模式和劑量優(yōu)先模式不適宜用作常規(guī)檢查，只有特定情況下才可使用。并且根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，不同的曝光模式對(duì)于病灶的顯示能力也不同，應(yīng)根據(jù)不同的情況選擇不同的自動(dòng)曝光模式，必要時(shí)可采取手動(dòng)曝光，以取得更好的圖像質(zhì)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(shù)字乳腺機(jī)問世，乳腺攝影技術(shù)得到快速發(fā)展?，F(xiàn)階段的平板探測(cè)器無論是非晶體硅型還是非晶體硒型都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，隨著技術(shù)的發(fā)展，在成像質(zhì)量、速度和環(huán)境適應(yīng)方面等都會(huì)更好。最新的數(shù)字化乳腺斷層成像技術(shù)（digital breast tomosynthesis，DBT）［13－15］，是斷層數(shù)據(jù)重建成三維容積圖像，可降低常規(guī)投影X線照片中的組織重疊的問題，改善病灶的探測(cè)和顯示情況，有助于提高乳腺疾病診斷的準(zhǔn)確率和手術(shù)定位準(zhǔn)確率［16］。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道［17］，與標(biāo)準(zhǔn)屏－片系統(tǒng)的乳腺 X 線攝影總劑量相同的1個(gè)體位的斷層合成并不比2個(gè)體位攝影的數(shù)字乳腺X線攝影的臨床表現(xiàn)差。

臨床實(shí)踐表明［18］，調(diào)節(jié)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(huì)損失一定的對(duì)比度。關(guān)于腺體厚度對(duì)劑量值影響的具體定量值范圍，還有待進(jìn)一步研究探討。自動(dòng)曝光模式針對(duì)特殊的乳房厚度和組成結(jié)構(gòu)自動(dòng)改變某些曝光參數(shù)選項(xiàng)以達(dá)到圖像質(zhì)量與患者劑量之間的平衡，這種改變將會(huì)影響到對(duì)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(jìn)都是以AGD的提高為代價(jià)，反之亦然。而腺體厚度過薄或者乳房內(nèi)帶有植入物等情況就不適于再用自動(dòng)曝光模式，而應(yīng)該改用手動(dòng)模式。手動(dòng)模式可以用于標(biāo)準(zhǔn)曝光、帶有植入物的視圖、放大曝光、胸壁檢查或活檢標(biāo)本和活檢芯檢查，但手動(dòng)模式對(duì)操作者的要求就更高。總之，在乳腺攝影時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)好各種影響圖像質(zhì)量的因素，使圖像質(zhì)量和輻射劑量達(dá)到最優(yōu)化。

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