全野數(shù)字乳腺X線攝影降低輻射劑量的初步研究

張靜，汪登斌，王媛，李惠民，王麗君，江怡菲

近年來，乳腺癌的發(fā)病呈上升趨勢，已躍居女性惡性腫瘤的首位，是危害女性最嚴(yán)重的疾病之一。我國婦女乳腺癌發(fā)病率呈明顯上升趨勢且發(fā)病年齡趨于年輕化［1－2］。乳腺X線攝影是世界公認的最常用的乳腺檢查方法。隨著乳腺攝影機的發(fā)展，全野數(shù)字乳腺X線機已被廣泛應(yīng)用，其配置的AOP模式也被廣泛探討和應(yīng)用，但是除了自動曝光模式，能否在不影響圖像質(zhì)量的前提下找到可以降低輻射劑量的手動條件設(shè)置方法是當(dāng)前研究的趨勢。筆者對此進行了實驗研究。

材料與方法

1.實驗設(shè)備

采用GE Senographe 2000DS全野數(shù)字乳腺X線攝影機及配套的顯示器。采用Fluke NA18－220乳腺模體（10.15cm×10.8cm×4.4cm）。該模體是美國放射學(xué)院（ACR）進行乳腺鑒定程序的模體之一，相當(dāng)于50%脂肪和50%腺體，壓迫后為4.2cm厚度的乳房，6種直徑不同的尼龍纖維（0.4、0.54、0.75、0.89、1.12、1.56mm）模擬乳腺內(nèi)的纖維組織，5組直徑不同的Al2O3顆粒（0.16、0.24、0.32、0.40、0.54mm）模擬乳腺內(nèi)的鈣化點，每5個鈣化點組成一組；5種直徑不同晶狀體形狀的團塊（0.25、0.50、0.75、1.00、 2.00mm）模擬乳腺內(nèi)的腫塊。

2.實驗方法

用乳腺模體在GE全野數(shù)字乳腺X線機上進行AOP模式下的STD模式曝光，記錄曝光條件為28kV，45mAs，Mo／Rh，壓力設(shè)定為12daN，厚度為42mm，平均腺體劑量（average glandular dose，AGD）為0.95mGy。然后改為手動條件。為評價常用的可控條件kV，mAs及靶濾過3個變量，筆者運用控制變量的方法分別進行曝光記錄。28kV時設(shè)置不同的管電流（手動設(shè)置可以選擇的8～90mAs之間的值）進行曝光并記錄AGD值。②45mAs時設(shè)置不同的管電壓（22～36kV）進行曝光并記錄AGD值。

3.評價標(biāo)準(zhǔn)

由2位有經(jīng)驗的放射醫(yī)師和1位技師對上述攝影條件下產(chǎn)生的影像，選擇合適的窗寬、窗位，按照ACR標(biāo)準(zhǔn)進行評分，顯示器環(huán)境亮度控制在80lx（照度單位）［3］。根據(jù)ACR的評分標(biāo)準(zhǔn)［4－5］，對模體內(nèi)3種內(nèi)容物的影像分別進行評分。如位置和方向均正確的整條纖維可見，計1分；如位置和方向均正確的纖維可見半條，計0.5分；如在纖維區(qū)域出現(xiàn)位置和方向均不正確的纖維，則從上次纖維得分中扣除。如在正確的位置可見鈣化點組內(nèi)4個以上的鈣化點計1分；如鈣化點組內(nèi)可見2個或3個點，則計0.5分；如在鈣化點區(qū)域見到位置不正確2個以上鈣化點，則扣除0.5分。如在正確位置可見圓形腫塊，計1分；如看到腫塊，但形狀不是圓形則，計0.5分。將3位觀察者的評分取平均值。美國“乳腺攝影質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范”（MQSA）乳腺攝影標(biāo)準(zhǔn)要求最少有4條最大的纖維，3個最大的鈣化點群以及3個最大的塊狀物［6］。

4.統(tǒng)計學(xué)分析

3位觀察者對纖維條索、鈣化、腫塊的評分進行正態(tài)檢驗后發(fā)現(xiàn)不符合正態(tài)分布，遂采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗，計算3位觀察者的觀察一致性，若一致性良好，計算3組評分的平均值作為圖像質(zhì)量的主觀評估。數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS 19.0進行分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

3位觀察者的圖像質(zhì)量評估結(jié)果分別采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗。纖維條索評分統(tǒng)計結(jié)果為P＝0.782、0.346、0.380，無統(tǒng)計學(xué)意義。鈣化評分統(tǒng)計結(jié)果為P＝0.083、0.083、1.000，無統(tǒng)計學(xué)意義。腫塊評分統(tǒng)計結(jié)果P＝1.000、0.100、0.080，無統(tǒng)計學(xué)意義。三組差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，一致性良好，故計算三組評分的平均值作為圖像質(zhì)量評分結(jié)果。AOP－STD模式下測定的結(jié)果為28kV，45mAs，Mo／Rh，12daN， 42mm，AGD為0.95mGy，評分：纖維條索5.3分，鈣化4分，腫塊4.7分。

隨著管電壓、管電流的降低，纖維條索、鈣化、腫塊的顯示清晰度均逐漸降低，圖像的噪聲逐漸增加。當(dāng)管電壓＜29kV時，纖維條索的顯示呈現(xiàn)明顯下降趨勢；當(dāng)管電流＜25mAs其可視度不合格，25mAs到40mAs時其評分已僅在合格線上，當(dāng)管電壓大于25kV、25mAs時，纖維的顯示評分達到乳腺攝影標(biāo)準(zhǔn)。

腫塊的顯示與管電壓、管電流呈整體正相關(guān)，隨管電壓、管電流的下降腫塊的顯示逐漸減小，邊緣模糊度增加；腫塊的顯示在管電流小于45mAs之后呈明顯下降趨勢。但是在研究的范圍內(nèi)，其顯示評分均達到乳腺攝影標(biāo)準(zhǔn)。

鈣化的顯示在26～36kV、90～32mAs之間雖然可見，評分上無變化，但是模糊度也逐漸增加，小于26kV、32mAs時鈣化的顯示呈現(xiàn)明顯下降的趨勢，在26kV以上及研究范圍內(nèi)的管電流區(qū)間，鈣化的顯示評分達到乳腺攝影標(biāo)準(zhǔn)（圖1、2）。

管電壓和管電流的增加對AGD的影響都是線性上升的，在產(chǎn)生符合診斷要求圖像的變化區(qū)間里，管電壓從25kV到36kV，AGD增長了3.57倍，而管電流從25mAs到90mAs，AGD增長了2.6倍。管電壓對AGD值的影響更大（圖3、4）。圖像的曝光劑量在保證圖像質(zhì)量符合診斷要求的基礎(chǔ)上可以有效降低，減少輻射。

討 論

目前，乳腺X線攝影仍是乳腺癌早期發(fā)現(xiàn)的最有效的檢查方法，也是惟一被美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)用于乳腺癌篩查的檢查方法［7］。乳腺X線攝影作為基礎(chǔ)的乳腺檢查方法，不僅應(yīng)用于臨床乳腺疾病篩查，也作為30歲以上婦女的常規(guī)體檢項目，而乳腺是輻射高敏感組織，其1次輻射致癌的危險度的權(quán)重系數(shù)達到了0.15［8］，特殊的低kV攝影，增加了被檢者的X線接受劑量，因此在不降低圖像質(zhì)量的前提下如何降低輻射劑量值得研究。

本研究中，采用AOP－STD曝光的AGD值為0.95mGy，而改用手動條件選取相同的曝光條件，其AGD值為0.90mGy，主要因為AOP模式時機器有根據(jù)乳腺密度和厚度等產(chǎn)生的預(yù)曝光，所以高出0.05mGy，由此說明AOP模式下預(yù)曝光產(chǎn)生的曝光量為0.05mGy。在對比數(shù)值時，筆者統(tǒng)一采用沒有預(yù)曝光量的手動條件曝光結(jié)果進行對照。

評分：根據(jù)美國“乳腺攝影質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范”（MQSA）乳腺攝影標(biāo)準(zhǔn)，要求最少有4條最大的纖維，3個最大的鈣化點群以及3個最大的塊狀物。

圖1 管電壓對纖維條索、鈣化、腫塊顯示的影響趨勢。管電壓從36kV到29kV，纖維條索的顯示呈平穩(wěn)向下的變化趨勢，當(dāng)管電壓小于29kV時呈現(xiàn)明顯下降趨勢，管電壓大于25kV時纖維條索評分合格。鈣化的顯示從36kV到26kV評分無變化，小于26kV時呈現(xiàn)明顯下降的趨勢，管電壓大于23kV時鈣化評分合格。腫塊的顯示清晰度隨管電壓下降呈現(xiàn)整體平穩(wěn)下降趨勢，研究范圍內(nèi)腫塊顯示評分均合格。

圖2 管電流對纖維條索、鈣化、腫塊顯示的影響趨勢。纖維條索的顯示在45mAs以下呈現(xiàn)較明顯的下降趨勢，管電流小于25mAs時纖維條索顯示評分不合格。鈣化的顯示從90mAs到32mAs評分無變化，小于32mAs呈下降趨勢，研究范圍內(nèi)鈣化的顯示評分均合格。腫塊的顯示從90mAs到45mAs變化不明顯，45mAs以下呈現(xiàn)較明顯的下降趨勢，研究范圍內(nèi)腫塊的顯示評分均合格。

圖3 管電壓對AGD值的影響趨勢。隨管電壓的增加，AGD值迅速上升。

圖4 管電流對AGD值的影響趨勢。隨管電流的增加，AGD值平穩(wěn)上升。

1.鈣化點的評分

本研究中，管電壓介于26kV到36kV之間，管電流介于32mAs到90mAs之間時，鈣化點的評分沒有明顯差異，說明管電壓和管電流在一定范圍內(nèi)的變化對鈣化點影響不大，可能因為低千伏攝影時以光電效應(yīng)為主，其發(fā)生幾率與原子序數(shù)的三次方成正比［9］，鈣化點的原子序數(shù)比腫塊和纖維條索要高，可以吸收更多的X線，形成更高的對比度，因此管電壓和管電流在一定范圍內(nèi)變化時不引起鈣化點評分上的變化，從二者的變化范圍不難分析出，適當(dāng)降低曝光條件不會明顯降低鈣化點的顯示，而較高的曝光條件并沒有帶來影像質(zhì)量的明顯提升，這也符合趙永霞［10］、丁文洪等［6］等的研究，當(dāng)影像質(zhì)量達到一定水平后再增加攝影條件，影像質(zhì)量沒有明顯的提高。因此我們可以應(yīng)用在針對鈣化灶的攝片情況中，譬如對鈣化灶的短期隨訪，或在觸診陰性的鈣化灶導(dǎo)絲定位中，定位的過程需要重復(fù)攝片，完全可以降低攝片條件，減小不必要的曝光劑量。

2.纖維條索和腫塊影的評分

隨著管電壓和管電流的升高，纖維和腫塊的評分均平穩(wěn)上升，這是由于管電壓決定產(chǎn)生X線最大能量的性質(zhì)，升高管電壓即增加了產(chǎn)生X線的量。而管電流越大，沖擊陽極靶面的電子數(shù)越多，產(chǎn)生的X線光子數(shù)就越多，隨著曝光量的升高，圖像的噪聲減小，密度分辨率和對比度都有所提高。在管電壓大于25kV，管電流大于25mAs時，均可以顯示出至少4條的纖維影，這符合王忠用等［11］的研究認為手動曝光模式下將管電流下降50%，攝片仍可達到自動曝光模式下的圖像質(zhì)量。也符合數(shù)字乳腺攝影的寬容度大，信息量多，影像層次豐富，攝影條件通融性大的特點［12］。

乳腺一次曝光的AGD不能超過3mGy［9］。本研究中，最高的AGD為2.65mGy，均有研究價值。在kV、mAs及靶濾過設(shè)置相同的情況下，手動條件曝光劑量比自動曝光模式減少了預(yù)曝光的劑量（0.05mGy）。隨著kV和mAs的升高，AGD值隨之升高。在29kV以上時，每單位kV值的變化使得AGD的增長率迅速上升，小于29kV時增長率趨于平穩(wěn)。從25kV的0.58mGy到36kV的2.65mGy，增長了近4倍。管電流從25mAs到90mAs，其AGD僅增長了2.6倍，管電壓的升高比管電流的升高帶來了更快的AGD增長。這對臨床操作時手動設(shè)置條件對曝光劑量的影響有很大的提示和導(dǎo)向作用。

不可否認的是，AOP模式存在顯而易見的優(yōu)勢：①操作便捷；②成像質(zhì)量和AGD綜合評價較好。本研究的提出是為了說明手動條件設(shè)置的可行性及可調(diào)節(jié)的參考范圍，并希望乳腺攝影技師在平時的操作中多總結(jié)經(jīng)驗，提高對攝影參數(shù)設(shè)置的準(zhǔn)確性，當(dāng)然本研究還有一定的局限性，本研究僅對乳腺模體進行實驗，并且用的是相當(dāng)于50%脂肪和50%腺體的模體，而臨床實際操作中乳腺的大小及腺體脂肪的構(gòu)成比例各不相同，因此實驗結(jié)果僅作為臨床乳腺攝影時的參考。

綜上所述，在手動設(shè)置條件時，需要兼顧纖維、鈣化點群以及最大的塊狀物的顯示，需要綜合考慮管電壓及管電流的設(shè)置，與自動條件相比，管電壓下降幅度較小，本研究中最多可以下降3kV（28kV降到25kV）；管電流的可調(diào)控區(qū)間較大，本研究中從45mAs下降到25mAs最多可下降20mAs。筆者認為，相比AOP模式，適當(dāng)降低管電壓、管電流來降低曝光劑量是可行的。

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