致密型乳腺在数字乳腺断层摄影中的辐射剂量分析

陈晓，曹国全，周嘉桓，林晓敏，何雯雯，周佰林

1.温州医科大学附属第一医院 放射科，浙江 温州 325015；2.余姚市中医院 放射科，浙江 宁波 315400

乳腺恶性肿瘤的发病率在全球范围内呈上升趋势，人们对乳腺常规检查越来越重视。乳腺X线摄影已经成为国内外公认的乳腺疾病筛查的首选方法，尤其是近年来数字乳腺断层摄影（digital breast tomosynthesis，DBT）的引入，克服了纤维腺体组织重叠对病变的遮挡，提高了病变检出的灵敏度和准确率。根据美国放射学院对乳腺实质的分型，致密型乳腺分为不均匀致密型c类和极度致密型d类，致密型乳腺是乳腺癌的高风险因子[1-2]。乳腺对X线极其敏感，但有研究表明，在自动曝光时致密型乳腺的摄影条件较高[3]，辐射剂量也相对更高，国内外较少有关致密型乳腺在DBT检查中的剂量研究，因此在规范检查技术的同时，需对受检者进行辐射剂量分析和参数优化。本研究通过回顾性分析致密型受检者在DBT检查中的相关摄影参数及辐射剂量，探讨影响辐射剂量的因素。

1 对象和方法

1.1 对象 回顾性收集温州医科大学附属第一医院2019年4月至12月符合纳入标准的患者。纳入标准：①行DBT检查的女性患者；②乳腺纤维腺体组织分类为不均匀致密类或极度致密类。排除标准：①患者有致密型假体植入；②乳腺癌术后形态改变。201例受检者纳入研究，年龄27～57岁，中位年龄42.3岁。本研究通过温州医科大学附属第一医院伦理委员会批准（批件文号2020063），患者签署知情同意书。

1.2 影像检查设备及方法 采用日本FUJI FILM公司的AMULET Innovality数字乳腺断层摄影系统的标准模式，即小角度DBT-ST模式。曝光时乳腺机架进行±7.5°的旋转，每1.0°曝光1次，共15次。Auto-Filter模式自动曝光，DBT摄影默认靶/滤过为钨/铝，FFDM摄影默认靶/滤过为钨/铑。图像顺序均是先拍摄DBT图像，再拍摄全景数字乳腺X线摄影（full-field digital mammography, FFDM）图像。每例受检者拍摄双侧乳腺头尾位和内外斜位共4组图像，每组图像包含DBT断层图和FFDM二维图像，共计804组图像。根据系统显示记录每组图像曝光时的乳腺压迫厚度、管电流、管电压、平均腺体剂量（average glandular dose, AGD）、表面入射剂量（entrance surface dose, ESE）、乳腺截面大小和乳腺致密程度。其中乳腺截面大小根据以下标准划分：测量图像中乳头到胸壁的垂直距离，分类为大、中、小，≥80 mm的标记为大，60～80 mm标记为中，≤60 mm的标记为小。乳腺致密程度根据美国放射学会（American College of Radiology，ACR）分型标准：不均匀致密型标记为c类，极度致密型标记为d类。

1.3 统计学处理方法 采用SPSS22.0软件进行统计分析。计量资料用±s表示。多组间比较用单因素方差分析，两两比较采用LSD检验；计量资料间相关性分析用Pearson相关性分析，影响因素分析用多因素方差分析，交互作用用两因素方差分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 致密型乳腺受检者整体辐射剂量 所有受检者的检测变量呈正态分布，其中乳腺压迫厚度为（26.43±8.38）mm；随着乳腺压迫厚度的增加，单次检查（包括4组DBT和FFDM剂量）的总AGD和总ESE均呈一定的上升趋势，总AGD均值为（17.17± 3.05）mGy，总ESE均值为（37.33±8.22）mGy。

2.2 DBT图像组的辐射剂量 在DBT摄影中d类乳腺致密程度自动曝光设定的管电流普遍高于c类，差异有统计学意义（P＜0.001）；d类乳腺致密程度AGD和ESE高于c类，差异有统计学意义（均P＜0.001）。管电压和ESE随着乳腺截面大小的增加而增加，而管电流和AGD并没有增加的趋势，见图1。乳腺压迫厚度与管电压、管电流、AGD、ESE、ESE/AGD有相关性（均P＜0.05）；其中乳腺压迫厚度与ESE/AGD呈高度线性相关（r=0.97，P＜0.01），见表1。乳腺截面大小对管电压、管电流、AGD、ESE的差异均有统计学意义（均P＜0.05）；乳腺致密程度对管电流、AGD、ESE、ESE/AGD的差异均有统计学意义（均P＜0.05），见表2、表3。乳腺截面大小和乳腺压迫厚度的交互作用对管电压的差异有统计学意义（F=2.19，P＜0.01）；乳腺压迫厚度和乳腺致密程度的交互作用对管电压、ESE、ESE/AGD的差异均有统计学意义（F=1.59、1.55、2.78，均P＜0.05）。

图1 在DBT摄影中不同类型乳腺致密程度的乳腺截面大小对管电流、管电压及辐射剂量的影响

2.3 FFDM图像组的辐射剂量 在FFDM摄影中d类乳腺致密程度，自动曝光设定的管电流普遍高于c类，差异有统计学意义（P=0.004）；d类乳腺致密程度AGD和ESE也高于c类，差异有统计学意义（P＜0.05）。随着乳腺截面大小的增加，管电流、管电压、AGD、ESE也相应增加，见图2。乳腺压迫厚度与管电压、管电流、AGD、ESE、ESE/AGD有相关性（均P＜0.05）；乳腺压迫厚度与ESE/AGD呈高度线性相关，有统计学意义（r=0.97，P＜0.01），见表1。乳腺截面大小对管电压、管电流、AGD、ESE的差异均有统计学意义（均P＜0.05）；乳腺致密程度对管电流、AGD、ESE的差异均有统计学意义（均P＜0.05），见表2、表3。乳腺截面大小和乳腺致密程度的交互作用对ESE/AGD的差异有统计学意义（F=4.91，P＜0.01）；乳腺截面大小和乳腺压迫厚度的交互作用对管电压、ESE/AGD的差异均有统计学意义（F=1.53、3.00，均P＜0.05）；乳腺压迫厚度和乳腺致密程度的交互作用对ESE/AGD的差异有统计学意义（F=1.98，P＜0.05）。

图2 在FFDM摄影中不同类型乳腺致密程度的乳腺截面大小对管电流、管电压及辐射剂量的影响

表1 不同乳腺压迫厚度对管电压、管电流和辐射剂量的相关性分析

表2 不同乳腺截面大小对管电流和辐射剂量的影响

表3 不同乳腺致密程度对管电流和辐射剂量的影响

3 讨论

DBT作为一种全新的数字乳腺X线摄影方法采用多角度连续曝光，将所获得的图像重组为厚度为1 mm且平行于探测器的一系列断层图像。DBT能够克服常规FFDM中纤维腺体重叠而遮挡病灶这一局限性，从而提高病灶判读的准确性并降低在乳腺疾病筛查中的召回率[4]。DBT尤其对致密型腺体背景下的非钙化病灶形态（如肿块伴毛刺、结构扭曲）评估具有一定价值。乳腺X线摄影的敏感度和特异度受多种因素的影响，其中一个重要因素即乳腺密度，据报道FFDM对致密型乳腺的漏诊率达15%～50%[5]。与欧美国家女性多以脂肪型乳腺为主不同，亚洲女性多以致密型乳腺为主，乳腺疾病的漏诊率及误诊率较脂肪型乳腺高。本研究中201例致密型乳腺受检者，根据乳腺截面大小划为中、小等级的占83.6%，国内女性乳腺形态小而致密居多，对该群体辐射剂量的研究很有必要。有研究表明对于簇状微钙化的显示，DBT的灵敏度和特异度均不及FFDM 高[6-7]。因为钙化在一定空间内的走行趋势是评估钙化良恶性的重要因素，由于DBT薄层重建的特性，使得钙化灶整体的形态不易观察[8]。刘颖等[9]研究表明DBT和FFDM联合对于簇状微钙化的检出率较单独FFDM高。本研究采用的DBT摄影在获得断层图像后加拍FFDM影像。乳腺作为辐射高敏感组织，其一次辐射致癌的权重系数高达0.15，尤其在自动曝光时，致密型厚乳腺受检者的辐射剂量随着管电流值的增加而大幅度增加[10-13]。本研究中201例受检者，其一次检查辐射剂量总AGD值为10.76～24.02 mGy，总ESE值为20.45～70.44 mGy。DBT和FFDM摄影的总剂量受多因素影响，对于致密型的、形态较大的受检者，其单次照射的平均腺体剂量往往超过3mGy，即超过美国食品药品管理局、美国放射学会对单次曝光的剂量范围规定。

本研究中d类乳腺致密程度的辐射剂量高于同类乳腺截面大小的c类，乳腺致密程度与AGD正相关，乳腺压迫厚度与AGD正相关，但对于厚度相同不同分型的乳腺，自动曝光所用的管电压基本一样，这与沈茜刚等[14]的研究基本一致。管电流与乳腺的密度呈正相关，管电流根据乳腺致密程度的不同进行调整。乳腺截面大小和乳腺致密程度对管电流的影响，在FFDM摄影中明显高于其在DBT的影响，说明多角度旋转曝光的DBT摄影把管电流控制在较小的范围内，使其总剂量降低，而FFDM摄影更遵循提高管电流而使冲击阳极靶面的电子数增多，产生更多的光子来补偿因厚度和致密程度增大带来的剂量不足。ESE/AGD值与乳腺压迫厚度呈高度线性相关，这与EMANUELLI等[15]的研究相同，ESE和AGD都是管电流的函数，其中AGD还是腺体厚度的函数。ESE/AGD值越小提示，相对皮肤入射剂量而言腺体的吸收剂量越大，有利于减少散射线，提高摄片过程中的射线防护。因此行DBT检查时，在致密型乳腺受检者可承受范围内，应尽可能地降低腺体压迫厚度。对于形态小而致密的乳腺受检者，当压迫受限（患者疼痛）而导致乳腺压迫厚度过高时，可适当减低管电压（1～2 kVp）和FFDM参数中的管电流（10～20 mAs）来降低总体辐射剂量。对于在拍摄过程中发现形态大而属于非致密型乳腺的患者，由于腺体内脂肪含量高，却因乳腺压迫厚度和乳腺截面大小导致自动曝光系统大幅提高了摄影参数，此时可手动修正参数，降低管电流，从而在其他体位摄影时降低辐射剂量。有研究指出，通过软件对DBT断层摄影图像的后处理可自动合成二维图像，其影像诊断效能与FFDM摄片的结果无显著性差异[7]。如果由合成二维影像代替FFDM摄影，可减少近一半的总辐射剂量。

致密型乳腺受检者做DBT检查时，随着其自身乳腺压迫厚度、大小和致密程度的增加，其辐射剂量会逐渐增高，需综合受检者因素，合理调整致密型乳腺摄影参数，以满足放射防护的最优化原则。