中国女性乳腺X射线摄影剂量评估及防护最优化研究

Medical exposure is the largest source of artificial ionizing radiation for the public in the world and it still keeps increasing. Since the rapidly growing popularity of the Mammography has dramatically increased the collective dose and the tissue weighting factor of breast is very high, accurate assessment and optimization of radiation protection of breast dose becomes an important and urgent frontier scientific subject. The project proposed a new method for dose assessment and optimization of radiation protection which is based on a detailed breast model: key parameters of Chinese female breasts are obtained through investigation and analysis, and the method of breast glandularity assessment of Chinese female is established; adjustable compressed detailed breast model which is integrated into a whole body phantom is built, and Monte Carlo simulations and experimental verification are carried out, then relative calculation parameters of breast dose and their variation versus exposure conditions and breast characteristics are obtained; detailed breast model and Monte Carlo simulation are used in research on optimization of protection, and an exposure condition optimization guide on clinical practice is proposed to reduce exposure dose as low as reasonably achievable while obtaining a satisfactory image quality. The project will fill up the domestic blank in assessment of glandularity and provide technical means to evaluate individual dose from mammography for Chinese female. The project can effectively guide clinical radiation protection and the research of dose distribution will provide basic data for the latest international research on radiation risk assessment.

医疗照射是全世界公众最大并不断增加的人工电离辐射照射来源。乳腺X射线摄影的迅速普及急剧增加了集体剂量，而乳腺具有非常高的组织权重因子，对乳腺剂量的准确评估及放射防护最优化，是既重要又紧迫的前沿科学课题。本项目提出一种基于精细乳房模型进行剂量评估和防护最优化研究的新方法：通过调查分析获得中国女性乳腺关键参数，建立中国女性乳房腺体百分含量的评估方法；构建与全身体模相融合的精细可调式乳房压迫模型，开展蒙卡模拟并进行实验验证，得到乳腺剂量相关计算参数及其随曝光条件和乳房特征的变化；再利用精细模型和蒙卡模拟开展防护最优化研究，提出一套指导临床的曝光条件优化指南，在获得满意影像质量的同时尽可能合理减少受照剂量。本项目将在腺体百分含量评估方面填补国内空白，为中国女性受检者乳腺X射线摄影剂量的个体化评估提供技术手段,并能有效指导临床放射防护，而且对剂量分布的研究将为国际最新的辐射风险评估研究提供基础数据。

乳腺X射线摄影是发现和诊断乳腺癌最有效的手段之一，然而在可发现癌症的同时，乳腺X射线摄影也存在潜在的辐射致癌风险。为了在获得满意图像质量的同时，尽可能合理减少受检者的受照剂量，本项目基于中国女性乳房参数，建立了具有精细结构的乳房模型，并在此基础上，开展了乳腺X射线摄影受检者受照剂量的个体化评估和防护最优化研究。. 本项目首先收集了中国女性乳腺X射线摄影临床图像，分析了不同年龄中国女性乳房腺体含量分布规律，建立了中国女性乳房腺体含量个体化评估方法。通过文献调研得到了中国女性乳房的外形参数等，在此基础上建立了精细可调式乳腺体素模型，将其压迫变形并与全身体模相融合。采用与全身体模融合的压迫乳房模型开展了蒙特卡罗模拟并进行了实验验证，得到了平均腺体剂量及剂量的三维空间分布。通过对不同腺体百分含量、不同乳房压迫厚度的精细乳房模型在不同靶/滤过组合、不同管电压等曝光条件下平均腺体剂量的计算，得到了乳腺X射线摄影中乳房平均腺体剂量转换系数。最后更进一步，利用精细乳房模型和乳房物理体模，开展了防护最优化研究，提出了中国女性乳腺X射线摄影防护最优化指南，用于指导临床上乳腺X射线摄影参数的选取。. 本项目建立了首个中国女性精细乳腺模型，为中国女性在乳腺X射线摄影中受照剂量的评估提供了先进的工具；所得到的适用于不同曝光条件下中国女性乳房平均腺体剂量转换系数，为中国女性乳房平均腺体剂量的评估提供了重要参考，并被《X射线诊断中受检者器官剂量的估算方法》标准修订稿所采纳；所提出的中国女性乳腺X射线摄影防护最优化指南，可为临床乳腺X射线摄影参数的选取提供指导。