J. Anthony Seibert博士，美國加州大學放射醫(yī)學系,。顧健 教授編譯顧健先生,，北京中醫(yī)醫(yī)院核醫(yī)學科主治醫(yī)師。
關鍵詞: 乳腺X射線攝影 線性衰減系數(shù) 輻射劑量
一 乳腺X射線攝影的發(fā)展
乳腺X射線攝影(Mammography)是指生成乳腺X射線影像的乳腺X射線片(Mammogram)的一個過程,。
乳腺X射線攝影是一項非常技術性的工作，這是由于需要采用低輻射劑量的X射線產生高對比度,、高空間分辨率的乳腺影像,，以確保患者根據(jù)乳腺篩查計劃安全地進行早期乳腺癌檢測,。最重要的是要優(yōu)化乳腺X射線攝影設備及注重技術操作的質量,。
本講座將以物理學的觀點闡述乳腺X射線攝影的一些技術方面的問題,，包括乳腺X射線影像系統(tǒng)，X射線譜的考慮,，乳腺擠壓,，X射線散射的控制，自動曝光控制,，屏—片探測器和膠片的處理,，影像質量方面的問題(對比度、清晰度,、影像噪聲),，屏—片乳腺X射線攝影的輻射劑量問題。
過去的30年里在X射線的發(fā)生,、接收及膠片處理方面的持續(xù)改進,，以及最近出現(xiàn)的數(shù)字乳腺X射線攝影探測器，都使乳腺X射線攝影的質量有了顯著的提高,，同時患者接受的輻射劑量明顯減少,。這些進步都是通過仔細地分析攝影過程的物理學，并對各個環(huán)節(jié)加以改進而取得的,?？偟膩碚f，數(shù)字乳腺X射線攝影和影像的后處理技術使發(fā)現(xiàn)早期乳腺癌的靈敏度有了很大的提高,。目前存在的最大的單一限制因素是結構噪聲,，即乳腺正常的組織對病變組織的遮蓋或重疊使病變組織漏診。數(shù)字層析 X 射線照相組合和乳腺專用CT這些新技術通過減少和消除這些結構噪聲可能對早期檢測乳腺癌有幫助,。另外計算機輔助診斷(Computer Aided Diagnosis,，CAD)技術也已經成為放射醫(yī)師的得力助手。
乳腺X射線攝影的關鍵要求是能夠分辨出乳腺癌和正常組織的微小X射線衰減差異以及檢測出伴隨腫瘤組織的微小鈣化,。為了達到上述要求,，為乳腺X射線攝影所設計的專用設備在采用盡可能低的輻射劑量基礎上，不僅要獲得高質量的影像,，而且要具備高靈敏性和特異性,。由圖1可見，這需要采用低能量的X射線來區(qū)分正常乳腺腺體和乳腺癌,。
圖1的左側分別是脂肪,、乳腺、浸潤性乳腺癌的線性衰減系數(shù)(Linear Attenuation Coefficient,，單位為cm-1)與能量的關系,。結果提供了乳腺癌與正常乳腺的對比(假設無散射退化)，說明需要采用低能的、單能X射線來獲得合適的對比度,，23~17 keV能量范圍可獲得4 %~9 %對比度,。
為了高分辨率地發(fā)現(xiàn)乳腺的微鈣化，要求X射線管焦點很小(0.3 mm和0.1 mm,，后者用于放大),，同時要求X射線探測器也具有很高的空間分辨率。
X射線管的負荷,、曝光時間和輻射劑量都要調得盡可能低,，量子噪聲和雜散輻射都要盡量減少。
緊密乳腺組織中的結構重疊很容易擋住腫瘤組織,，或使正常組織產生酷似腫瘤的出現(xiàn),。雖然乳腺擠壓可以使乳腺大部分區(qū)域擴展以減少重疊，但組織重疊仍是乳腺X射線攝影的一大限制因素,。
二 專用乳腺X射線攝影系統(tǒng)
近30年來的乳腺X射線攝影方面的技術更新與改進已經使影像質量得到驚人的提高,，同時患者所接受的輻射劑量明顯減少。
圖2反映大約在十年時間內 (1985~1995年)所獲得的在乳腺篩查中影像質量和定位技術的改進,。
如圖3所示,，專用乳腺X射線攝影系統(tǒng)由下列部件組成：X射線管、管窗,、可附加的過濾器,、擠壓板、布凱(Bucky)活動濾線柵,、屏—片暗盒,、自動曝光控制(Automatic Exposure Control，AEC)系統(tǒng)中曝光表的探測器,。
同樣具有重要作用的是用來在被曝光膠片上生成具有光學密度模式的化學洗片處理設備以及閱片器,。
X射線管及X射線探測器被安置在一個機動平衡的支架上，以便根據(jù)病人的位置旋轉和調整高度以完成透視或乳腺X射線攝影的過程,。為了放大研究,，一個1.5~1.8放大倍數(shù)的托盤附件可供選擇，為乳腺定位提供支持,，并用于同時自動選擇較小的焦點,。腳踏開關可用來操控擠壓板的擠壓和釋放過程。
三 乳腺X射線攝影的輻射劑量
影響乳腺X射線攝影輻射劑量的因素包括：(1)乳腺組織的結構和厚度,；(2)X射線管靶,、過濾器和kVp的設置；(3)放大的倍數(shù),；(4)濾線柵的效率,；(5)增感屏的量子效率；(6)磷光體的轉換效率,；(7)膠片的速度和靈敏度,；(8)膠片處理的時間、溫度和活性,；(9)所選擇的光學密度水平,。
對于一個厚4.5 cm乳腺的屏—片乳腺X射線攝影，乳腺平均劑量必須小于3 mGy,。這對于經過校正的正常運行的機器是很容易達到的,。較高的乳腺輻射劑量往往是由于放射醫(yī)師希望更高的光學密度的結果，所以應該采用較明亮的乳腺攝影閱片器,。
盡管膠片制造商推薦采用較高的kVp和采用較新的屏—片探測器,，但人們常常按普通常識采用最低的kVp，而采用較低的kVp往往是導致較高輻射劑量的最重要因素,。
對于高對比度的膠片,，較高的kVp可以增加射線在乳腺中的傳輸，因而降低mAs和總的乳腺劑量而不會造成放射影像對比度的損失,。
為調整目的而進行的乳腺X射線攝影輻射劑量的測量用鑒定體模來進行,，體模成分包括丙烯酸和少量石蠟和內部填充物，等效于50%的腺體+50%的脂肪組織,。對體模的入射輻射劑量的測量是由放置在體模和胸壁間的經校正的輻射劑量儀或電離室所測定的,。
入射皮膚劑量(Xese)由標準接收協(xié)議確定。此外,，在體模測量中所采用的kVp的半值層HVL(以mm Al為單位 )的測量應使擠壓板在位時進行,。
平均乳腺劑量Dg由劑量轉換因子Dgn計算，Dgn由X射線管所用靶和過濾器,、kVp和用于50 %腺體+50 %脂肪乳腺組織HVL參數(shù)按計算機產生的轉化因子表決定,，如下式：
Dg=Dgn×Xese
這個計算劑量結果用于在各個系統(tǒng)間、不同醫(yī)院進行比較,，并用于美國乳腺X射線攝影質量標準規(guī)程(Mammo -graphy Quality Standards Act Regulations,，MQSA)的審查，但是不能用于對特定乳腺表達劑量,。在臨床實踐中,，計算每次對乳腺的曝光劑量時，乳腺的擠壓厚度,、組織成分,、kVp和相應的HVL是必須考慮的因素。
圖4是對于一個常規(guī)的鉬靶加上0.03 mm過濾器,，對于對100 %脂肪,、50 %腺體+50 %脂肪、100 %腺體，平均乳腺劑量與組織厚度的關系,，組織厚度在2~8 cm之間 ,。
kVp按表1設置，曝光時間在0.5~ 2.5 s 范圍內,，本底光學密度維持在1.8 范圍,。
8 cm厚度、50 %腺體+50 %脂肪的平均乳腺劑量(5.2 mGy,，32 kVp ) 是2 cm厚度,、50 %腺體(+50 %脂肪的平均乳腺劑量 (0.65 mGy，24 kVp ) 的8倍,。
表1 是由計算機模擬計算及臨床測量所確定的推薦 kVp 值與乳腺成分及厚度的關系,。結果適用于鉬靶，厚0.03 mm 過濾器,，曝光時間 0.5~2.0 s,。
四 小結
乳腺X射線攝影物理學的基本理解對判斷影像的質量，對建立合適的測試技術,，對設定適當?shù)南到y(tǒng)功能,，對盡快的解決操作中所遇到的困難等方面都具有關鍵性作用。
乳腺X射線攝影技術的目標就是用盡可能低的輻射劑量獲取最多的影像信息,。
影響影像質量以及影響乳腺在屏—片乳腺X射線攝影中所接受的劑量的因素是很多的,。
要在綜合考慮眾多因素后采取一個優(yōu)化這些因素的方案，這些因素包括X射線譜的質量,、用擠壓和濾線柵對散射的控制,、屏－片接收器的特性、膠片處理,、顯示和閱片條件,、輻射劑量。在仔細分析和考慮這些物理原則后,，就可以在一個合理的低劑量基礎上,，獲得高質量的乳腺X射線影像。
然而,，試圖采用最低輻射劑量攝影并不是全部目的,，因為采用太低劑量獲得的影像會增加降低乳腺X射線攝影對乳腺癌探測和定性能力的危險。
