J. Anthony Seibert博士,，美國加州大學(xué)放射醫(yī)學(xué)系。顧健 教授編譯顧健先生,，北京中醫(yī)醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科主治醫(yī)師,。
關(guān)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(gè)過程。
乳腺X射線攝影是一項(xiàng)非常技術(shù)性的工作,，這是由于需要采用低輻射劑量的X射線產(chǎn)生高對比度,、高空間分辨率的乳腺影像，以確?；颊吒鶕?jù)乳腺篩查計(jì)劃安全地進(jìn)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(shè)備及注重技術(shù)操作的質(zhì)量。
本講座將以物理學(xué)的觀點(diǎn)闡述乳腺X射線攝影的一些技術(shù)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(dòng)曝光控制,，屏—片探測器和膠片的處理，影像質(zhì)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(jìn)，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(zhì)量有了顯著的提高,，同時(shí)患者接受的輻射劑量明顯減少。這些進(jìn)步都是通過仔細(xì)地分析攝影過程的物理學(xué),，并對各個(gè)環(huán)節(jié)加以改進(jìn)而取得的,。總的來說,，數(shù)字乳腺X射線攝影和影像的后處理技術(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)通過減少和消除這些結(jié)構(gòu)噪聲可能對早期檢測乳腺癌有幫助,。另外計(jì)算機(jī)輔助診斷(Computer Aided Diagnosis，CAD)技術(shù)也已經(jīng)成為放射醫(yī)師的得力助手,。
乳腺X射線攝影的關(guān)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(dá)到上述要求，為乳腺X射線攝影所設(shè)計(jì)的專用設(shè)備在采用盡可能低的輻射劑量基礎(chǔ)上,，不僅要獲得高質(zhì)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(cè)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(guān)系。結(jié)果提供了乳腺癌與正常乳腺的對比(假設(shè)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(diǎn)很小(0.3 mm和0.1 mm,，后者用于放大)，同時(shí)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(fù)荷,、曝光時(shí)間和輻射劑量都要調(diào)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(jié)構(gòu)重疊很容易擋住腫瘤組織,，或使正常組織產(chǎn)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(kuò)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(shù)更新與改進(jìn)已經(jīng)使影像質(zhì)量得到驚人的提高,，同時(shí)患者所接受的輻射劑量明顯減少,。
圖2反映大約在十年時(shí)間內(nèi) (1985~1995年)所獲得的在乳腺篩查中影像質(zhì)量和定位技術(shù)的改進(jìn)。
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(dòng)濾線柵、屏—片暗盒,、自動(dòng)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(xué)密度模式的化學(xué)洗片處理設(shè)備以及閱片器,。
X射線管及X射線探測器被安置在一個(gè)機(jī)動(dòng)平衡的支架上,，以便根據(jù)病人的位置旋轉(zhuǎn)和調(diào)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(gè)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(shí)自動(dòng)選擇較小的焦點(diǎn),。腳踏開關(guān)可用來操控?cái)D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(jié)構(gòu)和厚度；(2)X射線管靶,、過濾器和kVp的設(shè)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(zhuǎn)換效率,；(7)膠片的速度和靈敏度；(8)膠片處理的時(shí)間,、溫度和活性,；(9)所選擇的光學(xué)密度水平。
對于一個(gè)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(jīng)過校正的正常運(yùn)行的機(jī)器是很容易達(dá)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(xué)密度的結(jié)果,，所以應(yīng)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(shí)采用最低的kVp,，而采用較低的kVp往往是導(dǎo)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(huì)造成放射影像對比度的損失,。
為調(diào)整目的而進(jìn)行的乳腺X射線攝影輻射劑量的測量用鑒定體模來進(jìn)行，體模成分包括丙烯酸和少量石蠟和內(nèi)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(jīng)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)使擠壓板在位時(shí)進(jìn)行。
平均乳腺劑量Dg由劑量轉(zhuǎn)換因子Dgn計(jì)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(jì)算機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化因子表決定，如下式：
Dg=Dgn×Xese
這個(gè)計(jì)算劑量結(jié)果用于在各個(gè)系統(tǒng)間,、不同醫(yī)院進(jìn)行比較,，并用于美國乳腺X射線攝影質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(dá)劑量,。在臨床實(shí)踐中，計(jì)算每次對乳腺的曝光劑量時(shí),，乳腺的擠壓厚度,、組織成分、kVp和相應(yīng)的HVL是必須考慮的因素,。
圖4是對于一個(gè)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(guān)系,，組織厚度在2~8 cm之間 。
kVp按表1設(shè)置,，曝光時(shí)間在0.5~ 2.5 s 范圍內(nèi),，本底光學(xué)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(jì)算機(jī)模擬計(jì)算及臨床測量所確定的推薦 kVp 值與乳腺成分及厚度的關(guān)系。結(jié)果適用于鉬靶,，厚0.03 mm 過濾器,，曝光時(shí)間 0.5~2.0 s。
四 小結(jié)
乳腺X射線攝影物理學(xué)的基本理解對判斷影像的質(zhì)量,，對建立合適的測試技術(shù),，對設(shè)定適當(dāng)?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(guān)鍵性作用,。
乳腺X射線攝影技術(shù)的目標(biāo)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(zhì)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(gè)優(yōu)化這些因素的方案,，這些因素包括X射線譜的質(zhì)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(xì)分析和考慮這些物理原則后，就可以在一個(gè)合理的低劑量基礎(chǔ)上,，獲得高質(zhì)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?yàn)椴捎锰蛣┝揩@得的影像會(huì)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(xiǎn),。
