深圳蓝韵医学影像有限公司 （广东 深圳 518000）

内容提要：针对曝光参数直接影响图像质量，而数字乳腺X射线摄影系统不容易快速稳定的获取合适的曝光参数的问题，现提出一种自动曝光控制的方法。首先利用压迫厚度和压迫力计算预曝光参数；然后利用预曝光参数采集预曝光图像；最后根据预曝光参数和预曝光图像中乳腺区域的灰度均值计算正式曝光参数，并获取正式曝光图像。临床结果表明，利用这种方法获取的图像信息丰富、对比度好，有效提高乳腺癌的检出率。这种方法满足乳腺癌筛查的需求，具有临床应用价值。

随着社会经济的发展，人们生活方式已经发生很大改变，性成熟期提前、绝经期延后、不生育、晚生育、不哺乳、不良情绪、不健康的生活方式等因素，使乳腺癌发病率逐年增高，已成为对妇女健康威胁最大的疾病。

美国纽约市在上世纪60年代实施了健康保健计划，该计划对60969位女性进行乳腺癌普查，同时设有相同数量的对照组人群。经过18年的观察，对照组中有163位死于乳腺癌，而普查组仅为126位，病死率低23%，证明乳腺癌筛查是降低乳腺癌病死率的行之有效的方法[1]。

常用的乳腺癌筛查的影像方法包括数字乳腺X射线摄影、乳腺超声及乳腺磁共振成像[2-4]。与乳腺超声和乳腺磁共振成像相比，数字乳腺X射线摄影能够发现无症状患者或临床初诊阴性的肿瘤，并且操作简单、检查费用低及无创伤性，成为乳腺癌普查的首选影像方法[5]。

乳腺主要由脂肪和敏感的腺体组成，过量的X射线照射会引起乳腺组织的病变，因此，如何选择合理的曝光参数来获取满足诊断的图像是放射工作者们关注的焦点之一[6]。传统的方法是利用电离室来控制高压发生器的放线量，这种方法不仅会增加设备的成本，而且在一定程度上会对通过乳腺组织的X射线产生二次衰减，降低信号质量。针对上述问题，本文提出了一种自动曝光控制的方法，包括预曝光和正式曝光两个过程。

1.预曝光

预曝光的目的是利用低剂量曝光探测乳腺组织的致密度。

第一，对乳腺进行压迫，压迫的原则是在受检者能承受的前提下尽量把乳腺组织压薄。压迫时，实时获取压迫厚度Thickness（单位mm）和压迫力Force（单位N）。

第二，利用Force和公式（1）计算预曝光的mAs值，记为mAs1：

第三，利用Thickness和公式（2）计算预曝光的管电压值，记为KV1：

第四，用KV1和mAs1进行预曝光，获取预曝光图像A。

2.正式曝光

第一，利用OTSU算法对图像A进行分割，提取出乳腺区域。

第二，统计乳腺区域内像素点的数量PointsNumber及像素点灰度值的总和SumGray，利用公式（3）计算乳腺区域的灰度均值MeanGray：

第三，根据mAs1和MeanGray，利用公式（4）计算正式曝光的mAs值，记为mAs2：

其中，TargetGray为目标灰度值，Offset为本底暗场值，这两个参数与探测器类型有关。

第四，正式曝光的KV值与预曝光保持一致，记为KV2，即：

第五，用KV2和mAs2进行正式曝光，获取正式曝光图像B。

3.试验结果与分析

从实验室模体测试和临床测试两个维度验证本文方法的有效性。

3.1 实验室模体测试结果分析

测试4cm模体时mAs值的稳定性。将压迫盘压到模体上，依次曝光10次，记录每次曝光的mAs值，利用公式（6）计算mAs的平均值mAsMean，利用公式（7）计算每次mAs值与mAsMean的偏差，结果见表1。

表1. 4cm模体的测试结果

其中，i表示曝光的次数。

如表1所述，每次曝光的mAs值与平均值的偏差都小于1%，说明本文方法算出的mAs值是稳定的。

3.2 临床测试结果分析

临床上，曝光参数的高低主要通过图像质量呈现，曝光参数过低，则图像的层次很差，无法满足临床诊断；曝光参数过高，则图像中乳腺组织的边缘会出现锯齿状现象，丢失有用信息，存在漏诊的可能。收集了利用本文方法采集的200例乳腺癌筛查病例，包括56例致密型腺体（腺体区域占75%以上）、35例脂肪型腺体（脂肪区域占75%以上）和109例混合型腺体（腺体区域和脂肪区域各占50%左右），没有出现组织层次差或组织边缘锯齿状的现象，图像质量均能满足临床诊断。每例包括RCC、LCC、RMLO和LMLO四个部位，图像效果如图1所示。

图1. 临床图像效果

4.小结

本文提出的自动曝光控制的方法对于所有类型的乳腺，均能稳定、高效地获得合适的曝光参数。临床结果表明，利用本方法采集到的图像信息丰富、对比度好，能有效提高乳腺癌的检出率，满足乳腺癌筛查的需求；并且，稳定的曝光参数输出，保证了一次拍片的成功率，降低重拍率和受检者的招回率，有效提高检查的效率，降低受检者的额外辐射损伤。