數(shù)字乳腺三維斷層攝影技術(shù)平均腺體劑量與圖像質(zhì)量的關(guān)系

蔡冬鷺，蔡思清，顏麗笙，許清江，黃淑娟

福建醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射科，福建泉州362000

前言

近年來，乳腺癌在女性惡性腫瘤疾病中占據(jù)前列，其發(fā)病率逐年增長，且呈現(xiàn)年輕化趨勢［1］。目前公認(rèn)的預(yù)防和發(fā)現(xiàn)乳腺癌的有效方式是進(jìn)行乳腺篩查，其中乳腺X線攝影是乳腺篩查的重要手段［2］。X射線對人體有輻射作用，乳腺對射線極其敏感，故其輻射劑量問題很受重視。同時，X射線成像的圖像質(zhì)量好壞對于乳腺篩查的準(zhǔn)確率有很大影響。數(shù)字乳腺三維斷層攝影技術(shù)（Digital Breast Tomosynthesis，DBT）通過改變X線球管角度來減少或消除組織重疊的影響，檢測出腺體中的實質(zhì)性部分，進(jìn)而實現(xiàn)乳腺癌的早期發(fā)現(xiàn)和診斷［3-4］。三維成像時間較長，輻射劑量相較于二維成像稍高，但是，輻射劑量較少會影響圖像質(zhì)量。因此，本研究針對DBT 中輻射劑量與圖像質(zhì)量之間的關(guān)系進(jìn)行分析探討。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2016年11月至2018年5月在福建醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院接受乳腺三維斷層攝影技術(shù)檢查的236 例患者的臨床資料，并對其進(jìn)行回顧性分析研究。根據(jù)患者乳腺厚度的不同，分為4 組，分別是≤29 mm、30～45 mm、46～59 mm、≥60 mm，每組各59人；并把每組分為a類、b類、c類、d類，以研究相同乳腺厚度下不同平均腺體劑量（AGD）與信噪比（SNR）的相關(guān)性。年齡38～65歲，平均年齡（47.2±8.3）歲?；颊叩募{入標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）乳腺觸及腫物；（2）彩超檢查顯示有病變存在；（3）無其他影響檢測的禁忌癥；（4）患者及其家屬知情同意，并簽訂知情書。兩組患者在年齡、病情等方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

1.2 方法

1.2.1 儀器設(shè)備 采用美國Hologic 公司生產(chǎn)的Selenia?Dimensions?數(shù)字乳腺三維斷層成像系統(tǒng)。掃描角度為15°，掃描時間＜4 s，采集模式為COMBO模式（同一壓迫狀態(tài)下同時完成二維和三維圖像采集），重建層厚1 mm，重建時間為2～5 s，像素尺寸為70 μm。

1.2.2 圖像采集 采用自動曝光控制模式［5］，所有患者均攝頭尾位及內(nèi)外斜位。每次球管在15°內(nèi)旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)1°，低劑量曝光1 次，所獲得的圖像重建成一系列高分辨率的斷層影像，在同一壓迫體位下獲得全數(shù)字化乳腺攝影及DBT圖像，即COMBO模式［6］。

1.2.3 圖像SNR 采集到圖像后，利用SNR 測試軟件計算圖像的SNR。其中，SNR的計算公式如下［7］：

其中，mean(background)為背景區(qū)域的信號強(qiáng)度平均值；std(background)為背景區(qū)域的信號強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差；DC(offset)為DC的偏移量。

1.3 觀察指標(biāo)

比較成像系統(tǒng)自動顯示的每側(cè)頭尾位及內(nèi)外斜位獲得的乳腺厚度（mm）、曝光條件（mAs）與AGD，并利用SNR測試軟件計算相應(yīng)圖像的SNR。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理，曝光條件與AGD等資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并進(jìn)行相關(guān)性分析檢驗。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同乳腺厚度下曝光條件和AGD相關(guān)性分析

本研究中，隨著乳腺厚度的增加，曝光條件和AGD值均隨之增加（表1）。經(jīng)相關(guān)性分析后，發(fā)現(xiàn)曝光條件和AGD的相關(guān)性系數(shù)為0.977，相關(guān)性具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）。

表1 不同乳腺厚度的曝光條件和AGD（±s）Tab.1 Exposure conditions and average glandular dose(AGD)for different breast thicknesses(Mean±SD)

表1 不同乳腺厚度的曝光條件和AGD（±s）Tab.1 Exposure conditions and average glandular dose(AGD)for different breast thicknesses(Mean±SD)

乳腺厚度/mm≤29 30～45 46～59≥60曝光條件/mAs 48.73±9.12 48.78±8.59 60.32±6.12 70.07±5.46 AGD/mGy 1.21±0.23 1.28±0.19 1.73±0.15 2.23±0.18

2.2 相同乳腺厚度下AGD與SNR相關(guān)性分析

本研究中，對于相同的乳腺厚度，圖像SNR的數(shù)值隨著AGD的增加而提高。兩者間的相關(guān)性系數(shù)分別為0.977、0.994、0.998、0.980，相關(guān)性均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。詳見表2。

2.3 病例影像分析

在本研究中，對于相同厚度的乳腺，隨著AGD增加，圖像的SNR也隨之增加，兩者之間具有非常高的相關(guān)性，如圖1所示?；颊?，女，年齡36歲，RCC位乳腺壓迫厚度為31 mm，Rmlo位乳腺壓迫厚度為33 mm，影像診斷結(jié)果為BI-RADS 4A。

3 討論

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，但是常規(guī)的二維X線攝影，由于乳腺與正常組織的重疊，會導(dǎo)致假陰性和一些不必要的召回［8］。DBT是一種新型的成像技術(shù)，能夠顯著提高乳腺癌的早期診斷水平，目前已經(jīng)在歐美國家臨床乳腺疾病的篩查及部分檢查中普及［9-11］。DBT 在一定時間里圍繞乳房進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從不同角度得到一系列的低劑量圖像，通過三維后處理重建軟件，獲取高分辨率的斷層影像，可減少重疊的影響，提高檢出率和降低召回率［12］。

一般而言，乳腺X線攝影得到的圖像質(zhì)量與輻射劑量具有密切聯(lián)系［13］。輻射劑量越高，圖像質(zhì)量越好，越能提高乳腺癌的檢出率，提高良惡性的鑒別并降低漏診率。但是，X線攝影所接受的電離輻射易帶來潛在射線致癌的風(fēng)險，因此，輻射劑量與圖像質(zhì)量之間的平衡是臨床上亟待解決的重要問題。本研究中，系統(tǒng)均采用自動曝光模式（Automatic Exposure Control, AEC）恰當(dāng)?shù)乜刂芚 線量及感光量，基本可以代表DBT 最佳成像狀態(tài)［14-15］。本研究中，系統(tǒng)能夠自動根據(jù)乳腺厚度的大小，改變曝光條件以及AGD的大小，曝光條件與AGD之間具有非常高的相關(guān)性，分析其原因，乳腺厚度越大，X射線的穿透效果就會越弱，因此，只有提高其曝光條件才能取得較好的成像效果；曝光條件的提高，乳腺受到的輻射劑量就會提高，進(jìn)而提高AGD的數(shù)值。

表2 相同乳腺厚度的AGD（mGy）與SNR（%）相關(guān)關(guān)系分析（±s）Tab.2 Correlation analysis between AGD(mGy)and SNR(%)of the same breast thickness(Mean±SD)

乳腺厚度/mm≤29相關(guān)性系數(shù)P值指標(biāo)AGD SNR AGD SNR AGD SNR AGD SNR a類1.02±0.11 33.26±1.26 1.21±0.09 36.29±1.27 1.51±0.06 32.45±1.29 2.13±0.08 31.01±1.23 b類1.11±0.09 39.42±1.28 1.32±0.08 43.27±1.24 1.62±0.07 36.21±1.25 2.24±0.09 32.52±1.27 c類1.26±0.08 45.26±1.32 1.42±0.09 51.23±1.31 1.71±0.09 40.57±1.24 2.32±0.07 34.13±1.25 d類1.35±0.09 55.73±1.31 1.53±0.10 62.34±1.28 1.82±0.07 45.21±1.32 2.45±0.05 35.02±1.28 0.977 0.023 30～45 0.994 0.006 46～59 0.998 0.002≥60 0.980 0.020

圖1 相同乳腺厚度圖像SNR隨AGD變化圖Fig.1 Image SNR of the same breast thickness varies with AGD

乳腺攝影的最大問題是乳腺組織結(jié)構(gòu)間的密度差異很小，其中腺體和纖維組織很難肉眼區(qū)分。而實質(zhì)腫塊的密度結(jié)構(gòu)也和正常腺體間的密度結(jié)構(gòu)相似，尤其是致密型乳腺，因此乳腺攝影質(zhì)量對診斷具有重要意義［16］。對于圖像質(zhì)量來說，噪聲降低圖像的細(xì)微處分辨率，減少診斷正確性。圖像SNR 能夠反映噪聲和圖像信號的相對幅度，一般而言，圖像SNR的值越大，圖像的質(zhì)量越好。有研究表明，在一定范圍內(nèi)，隨著AGD 的增加，圖像質(zhì)量也會隨之增加，超過一定范圍后，圖像質(zhì)量增加不明顯［17-18］。分析其原因，系統(tǒng)采用自動曝光模式，能夠自動地選擇恰當(dāng)?shù)钠毓鈼l件和輻射劑量，因此，在此范圍內(nèi)，隨著AGD的增加，能夠提高X射線的穿透性，進(jìn)而提高圖像質(zhì)量，即提高SNR。

綜上所述，采用自動曝光模式的乳腺三維斷層攝影技術(shù)成像，乳腺的厚度越厚，其曝光條件與AGD就越大；對同一厚度的乳腺，AGD 越高，成像的圖像SNR越高，圖像質(zhì)量越好。