医用乳腺X射线辐射源检测方法及剂量计位置对测量结果的影响

【摘要】医用乳腺X射线辐射源是对乳腺软组织进行成像，从而帮助医务人员进行乳腺疾病诊断的仪器。乳房腺体组织是辐射敏感组织，X射线的使用在提高乳腺癌检出率的同时也随着剂量的增大从而增加了乳腺癌的发病风险。因此，对医用乳腺X射线辐射源的平均腺体剂量（AGD）的测量尤为重要。本文对国内外现行技术文件有关乳腺X射线辐射源的辐射剂量测量方法及影响因素进行综述，并研究了诊断水平剂量计放置压迫板不同测量位置对测量结果的影响。

【关键词】医用乳腺X射线辐射源；平均腺体剂量；检测

【DOI编码】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

根据2020年全球最新的癌症数据，乳腺癌的新增病例数量首次超越了肺癌，成为全球最常见的癌症类型，占所有癌症合并死亡人数的6.9%[1]。这一严峻形势凸显了乳腺癌防治工作的重要性，而乳腺X摄影（mammography，MG）作为国际公认的乳腺癌筛查金标准，在提高乳腺癌早期诊断率和降低病死率方面发挥着关键作用[2]。但X射线具有诱发癌症的随机效应，在提高乳腺癌检出率的同时会增加患者罹患乳腺癌的风险，且这种风险会随着剂量的增加而变大[3]。因此，我们在广泛应用医用乳腺X射线辐射源治疗疾病的同时也要关注其剂量计量的准确性。

1医用乳腺X射线辐射源分类及工作原理

传统MG主要为二维乳腺X射线摄影技术，包括乳腺计算机X射线摄影（computed radiography for mammography，CRM）和数字乳腺X射线摄影（digital mammography，DM）。近年来，数字乳腺体层合成摄影（DBT）和乳腺锥形束CT（CBCT）等新型乳腺X射线技术被逐渐开发出来并应用于临床，但国内最常使用的仍然是DM[4]。

乳腺X射线辐射源由高压发生器、X射线管组件、滤线器、限束器、压迫器、图像采集工作站等部件组成。阳极靶面一般采用钼靶，也有采用钼、铑双靶阳极的X线管。近年来钨靶的使用也越来越广泛。在实际使用过程中，管电压一般为25～40 kV，此范围能量的X射线波长约为0.063 nm，可使密度相差不大的肌肉、脂肪等软组织的对比度大大提高，是获得软组织对比度最佳的能量范围。

DM检查是利用X射线成像原理照射乳房识别乳腺癌特征的一种影像检查，在检查时需要对受检乳房进行压迫以使组织均匀铺开。由于人体不同组织的密度和厚度不同，X射线透过人体各组织被吸收的程度也不同，因而在胶片上可以形成不同组织的影像。在DM检查中，使用压迫板主要有两个目的：一是降低乳腺厚度，防止乳腺影像前后密度差过大；二是减少散射线的产生，从而减少病灶重叠[5]。乳腺X射线机的图像质量是影响其性能的重要因素。乳腺癌早期病灶通常尺寸较小，且很难通过其他方式检测出来。另外，乳腺X光检查结果是最难被识别的放射学图像之一，如果图像质量较差，可能会导致误诊、延误治疗或不必要的活检。

2平均腺体剂量AGD

2.1定义

对受检者在检查过程中受X射线剂量进行评估，使用平均腺体剂量（average glandular dose，AGD）对其进行定义，即乳腺X射线摄影中所致受检者受均匀压迫乳房的腺体组织中（不包括皮肤和脂肪）对电离辐射的平均吸收剂量。AGD不能直接测量，而是通过测量特定位置的空气比释动能再乘以转换因子计算得到。目前，评估AGD常用的方法是基于Dance等[6]提出的计算公式和转换因子。转换因子会根据不同压迫厚度、腺体密度和靶/滤过材料而不同。

2.2测量方法

根据JJG 1145—2017《医用乳腺X射线辐射源》检定规程第7.3.1项、YY/T 0706—2017《乳腺X射线机专用技术条件》第6.4.7项、IEC 61223-3-2《Imaging performance of mammographic X-ray equipment》的Annex E项测量平均腺体剂量时，先选择AEC自动摄影模式，如果有角度选择，应选择零角度固定模式，记录实际显示管电压值、管电流时间积和靶/滤过种类及AGD，之后在手动模式下，选择与自动模式一致或最接近的条件进行照射，使用剂量计测量比释动能值，最后计算AGD值。JJG 1145规定，在乳腺PMMA体模厚度为40 mm条件下进行测量，而YY/T 0706规定除了40 mm之外，还需要对20 mm和70 mm厚的PMMA体模进行重复测量。

应该注意的是，由于PMMA比乳房组织要致密，因而管电压、靶或滤过的自动选择可能与实际乳房的曝光情况有所不同。根据表1体模成分，40 mm厚的PMMA相当于45 mm厚的平均人体乳腺对于X射线的吸收。为了获得临床对45 mm厚乳腺的AEC曝光条件，需将压迫板放置距支撑台面45 mm处再进行曝光。由于PMMA厚度为40 mm，压迫板距离PMMA板还有5 mm间隔，对于必须有压迫力才可以曝光的仪器，可以选择放置5 mm的泡沫板或其他对射线剂量影响较小的材料填充。在手动模式下，需要保证剂量计探测器距离胸壁侧40 mm，距离支撑台面40 mm，然后进行测量。

平均腺体剂量的大小在JJG 1145—2017检定规程中并没有规定，但YY/T 0706对20 mm、40 mm和70 mm厚度的乳腺模体分别给出了最大平均腺体剂量，如表1所示。

2.3计算方法

2.4注意事项

乳房腺体组织是辐射敏感组织，是检测过程中重要参量，国际放射防护委员会（ICRP）103号报告将乳腺的组织权重因子从0.05调整到0.12[7]。因此，在40 mm厚度模体条件下，保证检查图像质量的同时，根据YY/T 0706—2017应尽量控制其辐射剂量小于2.0 mGy。

检测过程中自动曝光的组合条件，如是否带滤线栅、是否为放大摄影模式、靶/滤过的种类、零角度固定模式等，在手动模式下应保持一致，且测量剂量的探头放置位置应避免影响支撑台面下方的AEC传感器。

3剂量计测量位置对AGD计算结果影响的研究

X射线管焦点上产生X射线的辐射强度在空间上分布是不均匀的，越靠近阳极一侧辐射强度下降得多，如图1所示。

根据JJG 1145—2017在对乳腺腺体平均剂量项目进行检定时，剂量计探测中心放置于乳腺支撑台面左右中心、沿垂直胸壁侧边缘40 mm处，在实际操作中，可以使用定位线进行定位。由于标准剂量计在检测过程中探测器的平面距离支撑台面40 mm，剂量计的剂量接收点可能出现偏差，因而将支撑板分为25个接收点（见图2），以胸壁侧中心为原点（0，0），X方向每50 mm设置一测量点，Y方向每30 mm设置一测量点，在相同条件下测量每个点剂量值，观察不同位置乳腺平均腺体剂量大小。

实验采用上海联影医疗科技股份有限公司生产的型号为uMammo 890i的数字乳腺X射线摄影系统，放置模式选择RCC，设置压力保持在14～17 N之间，管电压设置为29 kV，球管输出功率设置为36 mAs，靶/滤过的种类为钨/铑。每个测量点进行2次测量，选取平均值作为测得值进行AGD的计算，选取其中14个点作为特征点，测量结果如表2所示。

根据表2中AGD的测量值，将其放置在三维坐标中。如图3所示，Z轴表示AGD的值，X轴表示乳腺机的胸壁侧，Y轴表示距离胸壁侧的距离。从图3（b）可以看出，越靠近胸壁侧，AGD的值越大；远离胸壁侧最边缘的位置时，AGD的值大概减小了20%。但在X轴的方向上可以看出，X轴偏离的位置对AGD的影响不大，Y轴坐标相同时，最大偏离值为2.7%。

因此，在AGD的测量过程中，电离辐射剂量计的放置位置需要满足以下要求：一是需要剂量计表面位置距离支撑板40 mm；二是应距离胸壁侧40 mm。不可离胸壁侧过远，不然会导致测量的剂量值偏低，而对于左右离中心位置的影响不大。

4总结与展望

乳腺组织对辐射敏感，因而研究剂量值测量方法至关重要。该研究不仅可以为检测实际受检者所受辐射量提供科学依据，还能为辐射剂量的风险评估提供精确的数据支持。这对于保护受检者健康、优化辐射剂量管理具有重要意义。亚洲女性的乳腺致密度高于欧洲，而密度越高，吸收的X射线越多，所需要的曝光条件越大。因此，准确计量乳腺X射线辐射源在使用过程中的吸收剂量尤为重要。

在乳腺X射线辐射源的测量方面，尽管我国已经有一套完善的方法，但这些方法大多基于国外的研究理论和特征调查所得出的实验值。为了更加贴近亚洲女性的实际情况，我们可以开展针对不同地区乳腺的特征调查，构建更符合亚洲女性乳腺特点的模型。另外，我们还可以优化计算过程中的转换因子和修正因子，从而得到更为准确的AGD值。

【参考文献】

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[4]安晶刚，徐辉，范胜男，等.全国医疗机构放射诊断资源基本情况分析[J].中华放射医学与防护杂志，2021，41（6）：450-455.

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[6]DANCE D R，YOUNG K C，VAN ENGER R E.Further factors for the estimation of mean glandular dose using the United Kingdom， European and IAEA breast dosimetry protocols[J].Phys Med Biol，2009，54（14）：4361-4372.

[7]International Commission on Radiological Protection.The 2007 recommendation of the international commission on radiological protection[R].Oxford：Pergamon Press，2007.

【作者简介】

刘彤，女，1988年出生，工程师，研究方向为医学计量。

（编辑：李加鹏）