数字乳腺X线摄影中辐射剂量相关因素的研究进展

张连连 柳杰 刘佩芳

天津医科大学附属肿瘤医院乳腺影像诊断科，乳腺癌防治教育部重点实验室，天津市肿瘤防治重点实验室，天津 300060

目前，我国乳腺癌发病率急剧上升，严重威胁着妇女的健康与生命。早发现、早诊断和早治疗是重要的二级预防措施。乳腺X线摄影是早期发现乳腺癌最有效的检查方法[1-3]，也是美国食品药物管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准用于乳腺癌筛查的检查方法[4]。随着计算机技术的发展，数字化乳腺X线摄影因其高效的直接成像、较高的影像对比度、丰富的后处理技术及较低的吸收剂量等优点[5]，逐渐取代了传统屏片技术，已在多个国家应用于乳腺癌的普查[6]。但电离辐射与乳腺癌的产生有很大关系，乳腺组织危害的权重系数（组织权重因子）从60号报告的0.05提高到了103号报告的0.12[7-8]，这意味着乳腺辐射致癌危险增加了2.4倍。目前，在大量应用乳腺X线检查的同时，人们越来越关注X线检查的剂量对乳腺造成的潜在危险，本文主要对影响辐射剂量的相关因素进行综述。

1 不同靶面/滤过组合对辐射剂量的影响

乳腺X线摄影中实际产生X线的属性是由球管阳极靶面材料及附加滤过板材料所决定的[9-10]。对于乳腺来讲，其组织间的X线吸收差异较小，高能量X线会使其对比度减小，影响图像质量，钼靶因产生低能X线，可提高乳腺组织对比度，所以传统乳腺X线机应用的都是钼靶。但随着乳腺厚度增加，钼靶产生的X线不能获得良好的对比度，因此必须使用高能X线（铑靶或钨靶产生的X线）来提高乳腺组织对比度。现在的数字化乳腺X线机多为钼钨双靶或钼铑双靶，可根据乳腺的密度、厚度选择适当的阳极靶面。另外临床实践证实，乳腺X线摄影最适宜的X线波长为0.06～0.09 nm，15～25 keV是产生乳腺X线吸收差异的最佳能谱范围[4]。球管发出的原发X线为能量高低不同的混杂射线组合，其中能量特高的射线大部分穿透乳腺组织，呈极低对比度影像，能量特低的射线更多在乳腺组织内吸收、衰减，穿透组织后剩余X线极少，不能成像或成像较差，且增加组织的吸收剂量。这时需选择不同的附加滤过板对不同能量的混合射线进行合理筛选，吸收原发X线中不需要的部分，只留下中间适当强度的射线。常见的阳极靶面/滤过组合包括钼靶/钼滤过（Mo/Mo）、钼靶/铑滤过（Mo/Rh）、铑靶/铑滤过（Rh/Rh）及钨靶/铑滤过（W/Rh）等 。Mo/Mo和Mo/Rh组合的图像对比度较好，但其穿透能力较低，剂量较高；Rh/Rh和W/Rh组合具有足够的穿透力，使较厚乳腺信息量显示更丰富，乳腺吸收剂量较低[11]。因此需根据患者的实际情况选择合适的阳极靶面/滤过组合[12]。

有研究报道，对于厚度4～5 cm的模体，使用钨靶比钼靶辐射剂量低16%；厚度6 cm时使用钨靶比钼靶低35%[13]。Engelken等[14]的研究结果显示，使用W/Rh组合，其头尾位与内外斜位的平均腺体剂量（average glandular dose，AGD）分别为0.95和1.01 mGy，均显著低于Mo/Rh组合（分别为1.51、1.54 mGy）。Uhlenbrock等[15]通过分析4867张图像发现，W/Rh组合的吸收剂量与Mo/Mo和Mo/Rh组合相比，减低约50%；当图像质量相同时，W/Rh组合的辐射剂量远小于Mo/Mo组合。赵永霞等[16]研究发现，Rh/Rh组合的表面入射剂量（entrance surface dose，ESD）和AGD均低于Mo/Mo和Mo/Rh组合，而Mo/Mo与Mo/Rh组合AGD相同，但Mo/Rh组合的ESD较低。柳杰等[4]认为，对于每一厚度的模体，应用Rh滤过板产生的ESD和AGD均低于Mo滤过，随着模体厚度增加，应用Mo、Rh滤过板产生的ESD和AGD均逐渐增加，应用Mo滤过板ESD和AGD的增幅均大于Rh滤过板。Baldelli等[13]认为，对于4～6 cm乳腺模体，W/Rh组合可在降低剂量的基础上获得较高质量的图像；但对于厚度＞6 cm的乳腺模体，W/Ag组合可能是更好的选择。此外，对于自动曝光控制（automatic exposure control，AEC）模式而言，钨靶比钼靶具有更好的自动曝光优化。

2 曝光模式对辐射剂量的影响

管电流量是管电流与曝光时间的乘积，其与辐射剂量呈线性正相关，管电压的平方与辐射剂量成正比，所以减少管电流量或管电压是降低辐射剂量的常用方法[10]。数字乳腺X线摄影的曝光模式有AEC模式和手动曝光控制（manual exposure control，MEC）模式2种，不同曝光模式对数字乳腺X线摄影图像质量和辐射剂量的影响不同。AEC模式可根据被照体的厚度、生理及病理特征，准确自动控制X线量，保证适当的感光量，使影像质量相对稳定。AEC模式是系统根据预曝光的信息自动选择阳极靶面、滤过板、千伏值（kV）及毫安秒值（mAs），并控制曝光过程[12,17]。有的数字乳腺机AEC模式采用参数自动优化（automatic optimization of parameter，AOP)，系统可提供标准（standard，STD）模式、剂量优先（DOSE）模式、对比度优先（contrast，CNT）模式。有研究报道，3种模式中CNT模式患者的吸收剂量最大，其次是STD模式，DOSE模式最小；这3种模式之间的差异主要归因于mAs的选择[18]。Ko等[17]研究发现，使用DOSE模式的AGD和ESD是3种模式中最低的，DOSE模式的AGD与ESD分别比STD模式低19.1%和25%，且图像质量无显著差异；DOSE模式的AGD是CNT模式的一半，接近美国放射学学会（American College of Radiology，ACR）推荐剂量上限的1/3。

MEC模式需根据被照体的压迫厚度、密度，预设kV值与mAs值，这存在人为差异，影像质量不确定。但有研究报道，AEC模式设置的曝光条件产生的辐射剂量不是最低剂量，会增加患者不必要的电离辐射损伤；以AEC模式为基础，分别固定管电压或管电流量，在一定范围内分别手动降低管电流量或管电压值，在不影响影像质量的前提下可降低辐射剂量；同时，影像质量达到一定水平后，不再随摄影条件增加而提高，但辐射剂量会大幅增加[19]。此结果与Yakabe等[20]的研究结果相符。王忠周等[21]也发现，在AEC与MEC模式下分别用矩形波测试卡进行测试，2种模式下测试卡显示的线对数无显著差异，但辐射剂量显著降低，AEC模式的辐射剂量为3.0 mGy，而MEC模式的辐射剂量可下降到1.5 mGy。这主要是因为数字乳腺机具有较大宽容度和强大后处理功能，可对一定摄影条件范围内产生的影像进行后处理，使其达到诊断要求[22]。

AEC与MEC模式在实际应用中各有利弊，AEC模式的优点是乳腺摄影时不用进行摄影条件的选择，摄影速度快，病灶摄影的成功率较高，适合患者较多时的体格检查工作，其缺点是患者接受的辐射剂量较大；而MEC模式的优点是技师根据自己日常的工作经验尽可能减少患者的辐射剂量，其缺点是工作中完全依靠技师的工作经验进行摄影条件的选择，若摄影条件选择不当，会造成X线片质量下降，影响诊断。

3 乳腺分型对辐射剂量的影响

乳房密度因女性个体差异和自身年龄不同而不同。大量文献报道，根据乳腺密度不同乳腺可分为4型：Ⅰ型（脂肪型）、Ⅱ型（致密型）、Ⅲ型（中间型）、Ⅳ型（导管型）[23-24]。Ⅱ型和Ⅳ型乳腺的密度较大，Ⅰ型乳腺的密度最小。物质密度是影响X线衰减的重要因素，物质密度越大，则透过该物质后的X线衰减越多。因此，对于密度较小的乳腺，较低的曝光条件便可满足摄影要求。对于较致密的乳腺，欲获得较好的光学密度X线照片，在其他条件一定时，需采用更大的曝光条件。

Ko等[17]研究发现，乳腺腺体组织增多，总吸收剂量增加，但AGD值与腺体比例无显著相关性。李敏等[23]认为，当乳腺厚度为30～45 mm、46～59 mm时，Ⅱ型乳腺的AGD最大，Ⅲ型次之，Ⅰ型和Ⅳ型最低；当乳腺厚度≥60 mm时，Ⅱ型乳腺的AGD最大，Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅰ型次之。付丽媛等[24]研究亦发现，当乳腺厚度相同时，Ⅱ型乳腺的曝光条件及AGD最大，Ⅳ型次之，Ⅲ型再次之，Ⅰ型乳腺的曝光条件及AGD最小；厚度0～29 mm、30～45 mm、46～60 mm时，4种类型乳腺的曝光条件和AGD的差异均具有统计学意义；乳腺厚度≥60 mm，4种类型乳腺的曝光条件差异具有统计学意义，AGD差异无统计学意义。

4 乳腺厚度与加压对辐射剂量的影响

4.1 乳腺厚度

乳腺厚度是造成X线衰减的重要因素之一，乳腺厚度越大，X线衰减越严重。为获得相同的摄影效果，乳腺厚度增大则需增加曝光条件加以补偿。Ko等[17]研究表明，AGD与乳腺厚度显著相关，随着乳腺厚度增加，AGD随之增加。李敏等[24]研究认为，无论何种乳腺分型，AGD与乳腺厚度回归方程的回归系数均为正值，两者均存在一定程度的正相关，即辐射剂量值随受检体厚度增加而显著升高。

4.2 加压

加压是乳腺X线摄影的一个关键步骤，适当的加压能使乳腺密度更加均匀，有利于X线穿透乳腺，减少散射线，提高影像质量；使重叠的腺体结构分离，易于病变的显示；同时，适当的压迫也固定了乳腺，降低了乳腺运动伪影的概率，可一定程度避免重拍，从而降低辐射剂量。何长久等[25]认为，压力并不直接影响腺体剂量，只是在摄影过程中适当压迫乳腺降低了乳腺厚度，从而影响了乳腺的辐射剂量。

综上所述，在日常工作中应全面考虑阳极靶面/滤过组合、曝光模式、腺体分型、压力及压迫厚度等相关因素对辐射剂量与图像质量的影响，在不影响图像质量的前提下尽可能降低患者所受辐射剂量，达到辐射防护的最优化。

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