基于模体的乳腺X线摄影质量控制中SNR变异系数的分析 中国癌症杂志    2025, 35 (8): 784-791.   DOI: 10.19401/j.cnki.1007-3639.2025.08.007

图3 3台乳腺X线摄影设备、3种曝光模式下二维图像SNR的CoV值统计结果

正文中引用本图/表的段落

背景与目的：在乳腺X线摄影质量控制中，信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）是指图像中有用的信号强度与背景噪声的比值，是衡量图像质量好坏的重要指标之一。变异系数是描述SNR一致性和可重复性的常用指标。本研究通过分析不同厂家的3台乳腺X线摄影设备在不同曝光模式下的二维图像和X线断层摄影（tomography，Tomo）图像（简称断层图像）中SNR变异系数的变化情况，旨在评估乳腺X线摄影设备性能的稳定性和可重复性。方法： 选用乳腺X线摄影质量控制专用的聚甲基丙烯酸甲酯模体（polymethylmethacrylate phantom，PMMA），分别在全数字化乳腺X线摄影（full-field digital mammography，FFDM）、低剂量乳腺X线摄影和数字乳腺断层摄影（digital breast tomosynthesis，DBT）3种曝光模式下行PMMA厚度从20~80 mm，实际压迫厚度等效于乳腺平均密度的压迫厚度21~103 mm的自动曝光检测。计算不同乳腺X线摄影设备在不同曝光模式、不同压迫厚度时二维图像和断层图像中SNR的变异系数变化情况。结果： 在FFDM、低剂量乳腺X线摄影、DBT曝光模式下，等效于乳腺平均密度的压迫厚度21~103 mm时，分析乳腺X线摄影设备1、2、3在不同曝光模式下二维图像的SNR变异系数间的差异，仅DBT曝光模式下不同设备间的二维图像差异有统计学意义（P=0.003），设备1、2、3中二维图像的SNR变异系数分别为0.188%~0.720%、0.368%~1.073%和0.402%~1.662%。FFDM和低剂量曝光模式下设备1、2、3中二维图像的SNR变异系数差异均无统计学意义（P=0.060）。在DBT曝光模式时不同乳腺X线摄影设备的断层第一张投影图和0°投影图的SNR变异系数变化范围在设备1（2种角度）、2、3中差异均无统计学意义（P=0.373，P=0.742，P=0.225，P=0.693）。结论： 不同乳腺X线摄影设备、不同曝光模式时二维图像和断层图像的SNR变异系数变化范围各不相同，没有固定和标准的数值，但都在乳腺X线摄影设备质量控制要求范围内。在FFDM和低剂量曝光模式时乳腺X线摄影设备二维图像的稳定性、可重复性更好；在DBT曝光模式时断层第一张投影图和0°投影图的变异系数值差异无统计学意义，均显示设备的稳定性良好。

乳腺癌严重威胁女性健康，其发病率仅次于肺癌居中国女性恶性肿瘤的第二位[1]。乳腺癌筛查是降低乳腺癌死亡率最有效的手段[2]。乳腺癌的精准诊断是临床实现个体化治疗的关键。乳腺X线摄影是乳腺癌筛查和诊断中不可或缺的重要手段，其在大规模筛查中被证实可显著降低乳腺癌死亡率，是目前临床上最常用的乳腺癌筛查和诊断方法之一，而高质量的图像是实现乳腺病变正确诊断的前提和保障。为了评价图像质量，需要对乳腺X线摄影设备定期进行质量控制测试。信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）是指图像中有用的信号强度与背景噪声的比值，是衡量图像质量优劣的重要指标之一。SNR越大说明信号中携带的噪声信号越小，从而对信号传输的影响越小，图像质量越好；反之图像质量越差。在设备质量控制测试中，SNR的变异系数（coefficient of variation，CoV）是衡量系统在连续多次曝光中产生的图像SNR稳定性的参数，反映设备在不同曝光条件下其性能的稳定性和重复性。SNR的CoV能够从设备性能、曝光模式、图像质量一致性等多个方面为质量控制提供科学依据，从而优化成像流程，提高诊断准确率，同时降低患者的辐射剂量。当前对乳腺X线摄影质量控制中SNR的CoV的研究，主要是应用相关质量控制指标对乳腺X线摄影的图像质量进行评估[3-4]，国内在此方面的报道较少。本研究通过对SNR的CoV的系统分析，了解不同乳腺X线摄影设备在不同曝光条件下SNR的CoV的变化情况，旨在为评估设备性能的稳定性和重复性情况提供理论依据。

上述差异主要存在于设备1、3，可能是曝光参数不同的原因导致，因为设备1本身的CoV值基数较小，导致与设备3的CoV差异在DBT曝光模式下进一步变大。设备和数据的纳入及排除标准流程图见图2。CoV的具体数值分布情况和统计结果见图3。

在等效于乳腺平均密度的压迫厚度21~103 mm范围内，不同乳腺X线摄影设备在DBT曝光模式下断层第1张投影图和0°投影图SNR的CoV变化范围见表3，其中设备1小角度的CoV为0.422%~2.277%和0.432%~1.869%，差异无统计学意义（P=0.373）。设备1大角度的CoV为0.237%~1.814%和0.442%~1.474%，差异无统计学意义（P=0.742）。设备2的CoV为0.149%~1.187%和0.539%~1.010%，差异无统计学意义（P=0.225）。设备3的CoV为0.113%~1.329%和0.673%~1.298%，差异无统计学意义（P=0.693）。P值是不同乳腺X线摄影设备在DBT曝光模式下断层第1张投影图和0°投影图的SNR的CoV两两比较的结果。在DBT曝光模式下断层第1张投影图和0°投影图的CoV变化差异无统计学意义（P>0.05，图4）。

本文的其它图/表

• 图1 SNR的检测模体及测量ROI的位置示意图
  
• 表1 PMMA的厚度和等效于乳腺平均密度的压迫厚度相对应的数值表
  
• 表2 3台乳腺X线摄影设备在3种曝光模式下二维图像SNR的CoV
  
• 图2 设备和数据的纳入及排除标准流程图
  
• 表3 不同乳腺X线摄影设备在DBT曝光模式下断层第一张投影图和0°投影图SNR的CoV
  
• 图4 不同乳腺X线摄影设备在DBT曝光模式下断层第一张投影图和0°投影图SNR的CoV值统计结果图示