醫(yī)用乳腺X射線輻射源檢測(cè)方法及劑量計(jì)位置對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

【摘要】醫(yī)用乳腺X射線輻射源是對(duì)乳腺軟組織進(jìn)行成像，從而幫助醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行乳腺疾病診斷的儀器。乳房腺體組織是輻射敏感組織，X射線的使用在提高乳腺癌檢出率的同時(shí)也隨著劑量的增大從而增加了乳腺癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)醫(yī)用乳腺X射線輻射源的平均腺體劑量（AGD）的測(cè)量尤為重要。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行技術(shù)文件有關(guān)乳腺X射線輻射源的輻射劑量測(cè)量方法及影響因素進(jìn)行綜述，并研究了診斷水平劑量計(jì)放置壓迫板不同測(cè)量位置對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)用乳腺X射線輻射源；平均腺體劑量；檢測(cè)

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.06.080

Impact of Detection Methods of Medical Breast X-ray Radiation Sources and Dosimeter Positions on Measurement Results

LIU Tong， LI Aiju

（Dongguan Institute of Guangdong Institute of Metrology， Dongguan 523343， China）

Abstract： The medical X-ray radiation sources for mammographic equipment is an instrument used to image breast soft tissue， assisting medical professionals in the diagnosis of breast diseases. Breast glandular tissue is radiation-sensitive， and while the use of X-rays improves the detection rate of breast cancer， it also increases the risk of developing breast cancer with increasing doses. Therefore， the measurement of the average glandular dose （AGD） from medical mammography radiation sources is particularly important. This article investigates different technical documents on the methods and requirements for measuring average glandular dose， as well as the impact of dosimeter placement on measurement results.

Keywords： medical X-ray radiation sources for mammographic equipment； average glandular dose； detection

0引言

根據(jù)2020年全球最新的癌癥數(shù)據(jù)，乳腺癌的新增病例數(shù)量首次超越了肺癌，成為全球最常見(jiàn)的癌癥類型，占所有癌癥合并死亡人數(shù)的6.9%[1]。這一嚴(yán)峻形勢(shì)凸顯了乳腺癌防治工作的重要性，而乳腺X攝影（mammography，MG）作為國(guó)際公認(rèn)的乳腺癌篩查金標(biāo)準(zhǔn)，在提高乳腺癌早期診斷率和降低病死率方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用[2]。但X射線具有誘發(fā)癌癥的隨機(jī)效應(yīng)，在提高乳腺癌檢出率的同時(shí)會(huì)增加患者罹患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)，且這種風(fēng)險(xiǎn)會(huì)隨著劑量的增加而變大[3]。因此，我們?cè)趶V泛應(yīng)用醫(yī)用乳腺X射線輻射源治療疾病的同時(shí)也要關(guān)注其劑量計(jì)量的準(zhǔn)確性。

1醫(yī)用乳腺X射線輻射源分類及工作原理

傳統(tǒng)MG主要為二維乳腺X射線攝影技術(shù)，包括乳腺計(jì)算機(jī)X射線攝影（computed radiography for mammography，CRM）和數(shù)字乳腺X射線攝影（digital mammography，DM）。近年來(lái)，數(shù)字乳腺體層合成攝影（DBT）和乳腺錐形束CT（CBCT）等新型乳腺X射線技術(shù)被逐漸開(kāi)發(fā)出來(lái)并應(yīng)用于臨床，但國(guó)內(nèi)最常使用的仍然是DM[4]。

乳腺X射線輻射源由高壓發(fā)生器、X射線管組件、濾線器、限束器、壓迫器、圖像采集工作站等部件組成。陽(yáng)極靶面一般采用鉬靶，也有采用鉬、銠雙靶陽(yáng)極的X線管。近年來(lái)鎢靶的使用也越來(lái)越廣泛。在實(shí)際使用過(guò)程中，管電壓一般為25～40 kV，此范圍能量的X射線波長(zhǎng)約為0.063 nm，可使密度相差不大的肌肉、脂肪等軟組織的對(duì)比度大大提高，是獲得軟組織對(duì)比度最佳的能量范圍。

DM檢查是利用X射線成像原理照射乳房識(shí)別乳腺癌特征的一種影像檢查，在檢查時(shí)需要對(duì)受檢乳房進(jìn)行壓迫以使組織均勻鋪開(kāi)。由于人體不同組織的密度和厚度不同，X射線透過(guò)人體各組織被吸收的程度也不同，因而在膠片上可以形成不同組織的影像。在DM檢查中，使用壓迫板主要有兩個(gè)目的：一是降低乳腺厚度，防止乳腺影像前后密度差過(guò)大；二是減少散射線的產(chǎn)生，從而減少病灶重疊[5]。乳腺X射線機(jī)的圖像質(zhì)量是影響其性能的重要因素。乳腺癌早期病灶通常尺寸較小，且很難通過(guò)其他方式檢測(cè)出來(lái)。另外，乳腺X光檢查結(jié)果是最難被識(shí)別的放射學(xué)圖像之一，如果圖像質(zhì)量較差，可能會(huì)導(dǎo)致誤診、延誤治療或不必要的活檢。

2平均腺體劑量AGD

2.1定義

對(duì)受檢者在檢查過(guò)程中受X射線劑量進(jìn)行評(píng)估，使用平均腺體劑量（average glandular dose，AGD）對(duì)其進(jìn)行定義，即乳腺X射線攝影中所致受檢者受均勻壓迫乳房的腺體組織中（不包括皮膚和脂肪）對(duì)電離輻射的平均吸收劑量。AGD不能直接測(cè)量，而是通過(guò)測(cè)量特定位置的空氣比釋動(dòng)能再乘以轉(zhuǎn)換因子計(jì)算得到。目前，評(píng)估AGD常用的方法是基于Dance等[6]提出的計(jì)算公式和轉(zhuǎn)換因子。轉(zhuǎn)換因子會(huì)根據(jù)不同壓迫厚度、腺體密度和靶/濾過(guò)材料而不同。

2.2測(cè)量方法

根據(jù)JJG 1145—2017《醫(yī)用乳腺X射線輻射源》檢定規(guī)程第7.3.1項(xiàng)、YY/T 0706—2017《乳腺X射線機(jī)專用技術(shù)條件》第6.4.7項(xiàng)、IEC 61223-3-2《Imaging performance of mammographic X-ray equipment》的Annex E項(xiàng)測(cè)量平均腺體劑量時(shí)，先選擇AEC自動(dòng)攝影模式，如果有角度選擇，應(yīng)選擇零角度固定模式，記錄實(shí)際顯示管電壓值、管電流時(shí)間積和靶/濾過(guò)種類及AGD，之后在手動(dòng)模式下，選擇與自動(dòng)模式一致或最接近的條件進(jìn)行照射，使用劑量計(jì)測(cè)量比釋動(dòng)能值，最后計(jì)算AGD值。JJG 1145規(guī)定，在乳腺PMMA體模厚度為40 mm條件下進(jìn)行測(cè)量，而YY/T 0706規(guī)定除了40 mm之外，還需要對(duì)20 mm和70 mm厚的PMMA體模進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。

應(yīng)該注意的是，由于PMMA比乳房組織要致密，因而管電壓、靶或?yàn)V過(guò)的自動(dòng)選擇可能與實(shí)際乳房的曝光情況有所不同。根據(jù)表1體模成分，40 mm厚的PMMA相當(dāng)于45 mm厚的平均人體乳腺對(duì)于X射線的吸收。為了獲得臨床對(duì)45 mm厚乳腺的AEC曝光條件，需將壓迫板放置距支撐臺(tái)面45 mm處再進(jìn)行曝光。由于PMMA厚度為40 mm，壓迫板距離PMMA板還有5 mm間隔，對(duì)于必須有壓迫力才可以曝光的儀器，可以選擇放置5 mm的泡沫板或其他對(duì)射線劑量影響較小的材料填充。在手動(dòng)模式下，需要保證劑量計(jì)探測(cè)器距離胸壁側(cè)40 mm，距離支撐臺(tái)面40 mm，然后進(jìn)行測(cè)量。

平均腺體劑量的大小在JJG 1145—2017檢定規(guī)程中并沒(méi)有規(guī)定，但YY/T 0706對(duì)20 mm、40 mm和70 mm厚度的乳腺模體分別給出了最大平均腺體劑量，如表1所示。

2.3計(jì)算方法

2.4注意事項(xiàng)

乳房腺體組織是輻射敏感組織，是檢測(cè)過(guò)程中重要參量，國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)（ICRP）103號(hào)報(bào)告將乳腺的組織權(quán)重因子從0.05調(diào)整到0.12[7]。因此，在40 mm厚度模體條件下，保證檢查圖像質(zhì)量的同時(shí)，根據(jù)YY/T 0706—2017應(yīng)盡量控制其輻射劑量小于2.0 mGy。

檢測(cè)過(guò)程中自動(dòng)曝光的組合條件，如是否帶濾線柵、是否為放大攝影模式、靶/濾過(guò)的種類、零角度固定模式等，在手動(dòng)模式下應(yīng)保持一致，且測(cè)量劑量的探頭放置位置應(yīng)避免影響支撐臺(tái)面下方的AEC傳感器。

3劑量計(jì)測(cè)量位置對(duì)AGD計(jì)算結(jié)果影響的研究

X射線管焦點(diǎn)上產(chǎn)生X射線的輻射強(qiáng)度在空間上分布是不均勻的，越靠近陽(yáng)極一側(cè)輻射強(qiáng)度下降得多，如圖1所示。

根據(jù)JJG 1145—2017在對(duì)乳腺腺體平均劑量項(xiàng)目進(jìn)行檢定時(shí)，劑量計(jì)探測(cè)中心放置于乳腺支撐臺(tái)面左右中心、沿垂直胸壁側(cè)邊緣40 mm處，在實(shí)際操作中，可以使用定位線進(jìn)行定位。由于標(biāo)準(zhǔn)劑量計(jì)在檢測(cè)過(guò)程中探測(cè)器的平面距離支撐臺(tái)面40 mm，劑量計(jì)的劑量接收點(diǎn)可能出現(xiàn)偏差，因而將支撐板分為25個(gè)接收點(diǎn)（見(jiàn)圖2），以胸壁側(cè)中心為原點(diǎn)（0，0），X方向每50 mm設(shè)置一測(cè)量點(diǎn)，Y方向每30 mm設(shè)置一測(cè)量點(diǎn)，在相同條件下測(cè)量每個(gè)點(diǎn)劑量值，觀察不同位置乳腺平均腺體劑量大小。

實(shí)驗(yàn)采用上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為uMammo 890i的數(shù)字乳腺X射線攝影系統(tǒng)，放置模式選擇RCC，設(shè)置壓力保持在14～17 N之間，管電壓設(shè)置為29 kV，球管輸出功率設(shè)置為36 mAs，靶/濾過(guò)的種類為鎢/銠。每個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行2次測(cè)量，選取平均值作為測(cè)得值進(jìn)行AGD的計(jì)算，選取其中14個(gè)點(diǎn)作為特征點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表2中AGD的測(cè)量值，將其放置在三維坐標(biāo)中。如圖3所示，Z軸表示AGD的值，X軸表示乳腺機(jī)的胸壁側(cè)，Y軸表示距離胸壁側(cè)的距離。從圖3（b）可以看出，越靠近胸壁側(cè)，AGD的值越大；遠(yuǎn)離胸壁側(cè)最邊緣的位置時(shí)，AGD的值大概減小了20%。但在X軸的方向上可以看出，X軸偏離的位置對(duì)AGD的影響不大，Y軸坐標(biāo)相同時(shí)，最大偏離值為2.7%。

因此，在AGD的測(cè)量過(guò)程中，電離輻射劑量計(jì)的放置位置需要滿足以下要求：一是需要?jiǎng)┝坑?jì)表面位置距離支撐板40 mm；二是應(yīng)距離胸壁側(cè)40 mm。不可離胸壁側(cè)過(guò)遠(yuǎn)，不然會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的劑量值偏低，而對(duì)于左右離中心位置的影響不大。

4總結(jié)與展望

乳腺組織對(duì)輻射敏感，因而研究劑量值測(cè)量方法至關(guān)重要。該研究不僅可以為檢測(cè)實(shí)際受檢者所受輻射量提供科學(xué)依據(jù)，還能為輻射劑量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供精確的數(shù)據(jù)支持。這對(duì)于保護(hù)受檢者健康、優(yōu)化輻射劑量管理具有重要意義。亞洲女性的乳腺致密度高于歐洲，而密度越高，吸收的X射線越多，所需要的曝光條件越大。因此，準(zhǔn)確計(jì)量乳腺X射線輻射源在使用過(guò)程中的吸收劑量尤為重要。

在乳腺X射線輻射源的測(cè)量方面，盡管我國(guó)已經(jīng)有一套完善的方法，但這些方法大多基于國(guó)外的研究理論和特征調(diào)查所得出的實(shí)驗(yàn)值。為了更加貼近亞洲女性的實(shí)際情況，我們可以開(kāi)展針對(duì)不同地區(qū)乳腺的特征調(diào)查，構(gòu)建更符合亞洲女性乳腺特點(diǎn)的模型。另外，我們還可以優(yōu)化計(jì)算過(guò)程中的轉(zhuǎn)換因子和修正因子，從而得到更為準(zhǔn)確的AGD值。

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【作者簡(jiǎn)介】

劉彤，女，1988年出生，工程師，研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)計(jì)量。

（編輯：李加鵬）