[摘要] 目的 本研究旨在利用乳腺錐形束CT(CBCT)的三維影像資料，定量分析我國(guó)部分地區(qū)女性乳腺體積密度和相關(guān)乳房特征，比較并分析地區(qū)間及年齡間的差異和分布規(guī)律。方法 回顧性調(diào)查了位于我國(guó)華北、西南和華南的3家三級(jí)甲等醫(yī)院的1 440位乳腺CBCT受檢者的圖像資料。利用科寧Imaging Viewer閱片系統(tǒng)中的測(cè)量工具和基于閾值分割的腺體分割顯示工具，輔助測(cè)量各項(xiàng)乳房特征指標(biāo)及乳腺體積密度(VBD)。乳房特征在不同地區(qū)之間，不同年齡組之間的差異采用Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)來(lái)評(píng)估；Spearman相關(guān)系數(shù)用于分析各項(xiàng)乳房特征與年齡之間，乳房尺寸和乳房密度特征之間的相關(guān)性。結(jié)果 被調(diào)查女性胸壁有效直徑(Deff)和乳房厚度(CNL)、乳房體積(BV)和腺體體積(GV)及VBD的總體中位數(shù)分別為12.5和6.8 cm、374.5和48.6 cm3及14.6%。其中，不同地區(qū)女性的Deff、CNL和BV顯著不同，VBD在不同地區(qū)的分布差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。CNL、BV與年齡呈顯著正相關(guān)；GV和VBD與年齡呈顯著負(fù)相關(guān)。VBD與Deff、CNL和BV均存在顯著負(fù)相關(guān)。結(jié)論 本研究調(diào)查了我國(guó)多個(gè)地區(qū)女性的乳房尺寸及密度特征參數(shù)，可以為進(jìn)一步開(kāi)展非壓迫乳房模型的建立、乳腺CBCT患者劑量評(píng)估、乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等相關(guān)研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

A quantitative study of the volumetric breast density and related breast characteristics in Chinese women

Xue Ke1 , Xu Hui1 , Yue Baorong1 , Ding Yanqiu1 , Niu Zhen2 , Yang Yunfu3 , Tan Zhan4 , Ye Zhaoxiang5     

[Abstract] Objective To quantitatively analyse the volumetric breast density (VBD) and related breast characteristics of women in several regions of China and their distribution patterns in different regions and at different ages by using three-dimensional imaging data from breast cone-beam CT (CBCT). Methods A total of 1 440 breast CBCT images from three tertiary hospitals in north, southwest and south China were retrospectively investigated. Measurements of VBD and breast characteristics were aided by a threshold-based segmentation tool and dedicated measurement tools in the Koning Imaging Viewer system. Differences in breast characteristics between regions and age groups were assessed using the Kruskal-Wallis H-test; Spearman correlation coefficients were used to analyze the correlation between each breast characteristic and age and between breast size and breast density characteristics. Results The median values for effective diameter of the breast at chest-wall (Deff), chest-wall to nipple length (CNL), breast volume (BV), glandular volume (GV) and VBD for the surveyed groups were 12.5, 6.8 cm; 374.5, 48.6 cm3and 14.6%, respectively. The distributions of Deff, CNL, BV and GV varies in different regions, and the distribution of VBD has no significant difference beetween regions. Deff and CNL had a significant positive correlation with age. In comparison, GV and VBD had a significant negative correlation with age. Deff, CNL and BV were all significantly negatively correlated with VBD. Conclusions This study investigated the parameters of breast size and density characteristics in women from several regions of China, which can provide the data basis for further studies on the establishment of non-compression breast phantom, dose assessment for breast CBCT patients, and breast cancer risk assessment.

[Key words] Breast    Characteristics    Volumetric breast density    Breast cone-beam CT    Mammography    

2020年，全球女性乳腺癌發(fā)病率首次超過(guò)肺癌，成為威脅女性健康的第一大癌癥[1]。在乳腺癌的篩查和診斷過(guò)程中，乳腺X射線攝影(mammography，MG)發(fā)揮了重要作用[2-3]。近年來(lái)，乳腺錐形束CT(CBCT)作為新的三維MG技術(shù)被應(yīng)用于臨床并表現(xiàn)出良好的應(yīng)用價(jià)值[4]。然而，乳房腺體組織易受輻射影響，乳腺X射線檢查所產(chǎn)生的低劑量輻射具有潛在的癌癥誘發(fā)風(fēng)險(xiǎn)[5]。為做好患者防護(hù)，國(guó)際社會(huì)普遍開(kāi)展了MG受檢者的劑量水平研究[6-7]。我國(guó)的衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WS 76-2020[8]中針對(duì)MG所規(guī)定的乳腺壓迫模型以及WS 818-2023標(biāo)準(zhǔn)[9]中針對(duì)乳腺CBCT所規(guī)定的乳腺非壓迫模型均參考了歐美國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，但以往研究表明，我國(guó)女性乳房密度及尺寸與歐美女性存在差異[10]。清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)曾根據(jù)我國(guó)女性乳房特征開(kāi)發(fā)了乳腺精細(xì)模型[11]，并估算了用于患者劑量評(píng)估的劑量轉(zhuǎn)換因子，其結(jié)果顯著高于國(guó)際上普遍采用的Dance等[12]的劑量轉(zhuǎn)換因子，說(shuō)明建立我國(guó)女性乳腺劑量學(xué)模型的重要性。但國(guó)內(nèi)針對(duì)女性群體乳腺密度及相關(guān)乳房特征的定量研究較少，且多基于二維MG圖像展開(kāi)[11, 13-15]，檢查時(shí)，受迫乳房?jī)?nèi)的腺體組織在成像方向上會(huì)發(fā)生重疊，從而造成測(cè)量結(jié)果存在偏差[16]。乳腺CBCT在掃描時(shí)不壓迫乳房，更能反映受檢乳房?jī)?nèi)腺體分布的真實(shí)情況[17]。因此，本研究旨在利用多個(gè)地區(qū)乳腺CBCT女性受檢者的三維影像資料，描述和分析我國(guó)女性的乳房特征及其分布規(guī)律，從而進(jìn)一步完善我國(guó)乳腺CBCT受檢者劑量評(píng)估方法。

材料與方法1、設(shè)備信息

利用天津科寧醫(yī)療設(shè)備有限公司乳腺CBCT閱片系統(tǒng)Imaging Viewer(1.6.0和1.6.0.6.6.8)，調(diào)取并分析患者的圖像資料。圖像均由科寧生產(chǎn)的KBCT-1000乳腺CBCT成像系統(tǒng)進(jìn)行拍攝。

2、患者資料

目前國(guó)內(nèi)僅有6家醫(yī)院將乳腺CBCT設(shè)備用于臨床檢查，本研究根據(jù)設(shè)備的使用頻次和地域分布情況選擇了天津、重慶、廣州的3家醫(yī)院開(kāi)展調(diào)查，能在一定程度上反映我國(guó)華北，西南和華南地區(qū)女性的乳房特征。共回顧性調(diào)查了1 440例患者的三維影像資料，每位患者僅調(diào)查了健康側(cè)乳房的平掃圖像。排除圖像信息不完整者、乳腺相關(guān)癌癥史者、乳房手術(shù)史者及假體植入史者。

3、測(cè)量方法

本研究為描述性研究，圖像分析沿用了前期研究[18]所使用的半自動(dòng)化計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量法，測(cè)量指標(biāo)包括胸壁有效直徑(effective diameter of the breast at chest-wall，Deff)、胸壁-乳頭距離(chest-wall to nipple length，CNL)、乳房體積(breast volume，BV)、腺體體積(glandular volume，GV)和乳腺體積密度(volumetric breast density，VBD)。將調(diào)查對(duì)象按地區(qū)和年齡分組，描述我國(guó)女性乳腺體積密度及相關(guān)乳房特征的總體及其在地區(qū)和年齡間的分布情況。并進(jìn)一步分析各項(xiàng)乳房特征與年齡之間，以及不同乳房特征之間的關(guān)系。

4、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，OriginPro 2021軟件進(jìn)行繪圖。經(jīng)Shapiro-Wilk檢驗(yàn)，所調(diào)查的各項(xiàng)計(jì)數(shù)資料均不服從正態(tài)分布，數(shù)據(jù)以中位數(shù)M和第25、75百分位數(shù)(P25，P75)描述。各年齡段乳房特征分布的比較采用Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)，后續(xù)兩兩比較使用Bonferroni校正法。各項(xiàng)乳房特征與年齡，乳腺體積密度與乳房尺寸特征之間的相關(guān)關(guān)系通過(guò)Spearman相關(guān)系數(shù)來(lái)分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果1、總體乳房特征

本研究共調(diào)查了1 440例乳腺CBCT平掃圖像，左側(cè)740例、右側(cè)700例，調(diào)查對(duì)象年齡范圍為19~84歲，中位數(shù)為49歲。圖 1和表 1分別顯示了受檢女性乳房特征的總體分布情況和詳細(xì)調(diào)查結(jié)果。

注：Deff. 胸壁有效直徑；CNL. 胸壁-乳頭距離；BV. 乳房體積；GV. 腺體體積；VBD. 乳腺體積密度圖 1 受檢者乳房特征總體分布情況 A. Deff; B. CNL; C. BV; D. GV; E. VBDFigure 1 Overall distribution of the examinees′ breast characteristics A. Deff; B. CNL; C. BV; D. GV; E. VBD
表 1 受檢者總體乳房特征調(diào)查結(jié)果 Table 1 Overall breast characteristics of examined dividuals

2、女性乳房特征地區(qū)分布

本研究分別調(diào)查了天津某醫(yī)院1 023例，重慶某醫(yī)院203例以及廣州某醫(yī)院214例(分別位于我國(guó)華北、西南和華南地區(qū))乳腺CBCT的圖像，3家醫(yī)院被調(diào)查對(duì)象的年齡中位數(shù)(范圍)分別為49(19~84)歲、50(19~80)歲、46(20~83)歲。表 2列出了不同地區(qū)醫(yī)院受檢女性乳房特征的分布情況，3個(gè)地區(qū)醫(yī)院女性乳房的Deff、CNL、BV、GV差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(H = 10.67~43.33，P<0.01)，VBD在3個(gè)地區(qū)醫(yī)院的分布差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表 2 不同地區(qū)醫(yī)院女性受檢者乳房特征[M(P25, P75)] Table 2 Results of examined individuals′ breast characteristics in different regions[M(P25, P75)]

3、女性乳房特征年齡分布

將調(diào)查對(duì)象按年齡分布分為40歲以下(n=238)、40~49歲(n=518)、50~59歲(n=412)、60歲及以上(n=272) 4組，分析女性乳房特征在不同年齡段的分布情況及其受年齡因素的影響。表 3中列出了不同年齡段女性乳房特征調(diào)查結(jié)果，CNL、BV、GV、VBD在4個(gè)年齡的分布差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(H = 38.97~230.16，P<0.01)，而各年齡段Deff差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。進(jìn)一步兩兩比較發(fā)現(xiàn)，60歲以上年齡組女性受檢乳房的CNL和BV與其他3組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(H = -198.60~-118.26，P<0.01)；GV和VBD在40歲以下年齡組和40~49歲年齡組之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，在其他3組之間的分布差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(H = 135.84~397.61，P<0.001)。圖 2顯示了受檢女性乳房特征在不同年齡段的分布情況，隨著年齡段的上升，各地區(qū)受檢女性乳房CNL、BV存在上升趨勢(shì)，GV、VBD存在下降趨勢(shì)。相關(guān)分析結(jié)果顯示，GV和VBD與年齡均呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.41、-0.49，P<0.001)，CNL和BV提與年齡均呈顯著正相關(guān)(r = 0.14、0.16，P<0.001)，但相關(guān)性較弱。

表 3 不同年齡段女性受檢者乳房特征分布[M(P25, P75)] Table 3 Results of examined individuals’breast characteristics in different age groups[M(P25, P75)]
注：Deff. 胸壁有效直徑；CNL. 胸壁-乳頭距離；BV. 乳房體積；VBD. 乳腺體積密度；圖中箱體表示上下四分位數(shù)范圍；箱體中的白色方塊為均數(shù)，黑色圓點(diǎn)為中位數(shù)；黑色菱形方塊為異常值；藍(lán)色虛線表示被調(diào)查群體各乳房特征的總體中位數(shù)水平圖 2 不同年齡段女性乳房特征分布 A. Deff; B. CNL; C. BV; D. GV; E. VBDFigure 2 Distribution of female breast characteristics in different age groups A. Deff; B. CNL; C. BV; D. GV; E. VBD

4、腺體體積密度與乳房尺寸的關(guān)聯(lián)

乳腺體積密度VBD與乳房尺寸特征Deff、CNL和BV均存在顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.42、-0.24、-40，P<0.001)。進(jìn)一步將調(diào)查對(duì)象按乳房尺寸特征分別分段，分別擬合了不同組段下所對(duì)應(yīng)的VBD均值與Deff、CNL和BV均值的線性關(guān)系(圖 3)，隨乳房尺寸增加，乳腺體積密度呈下降趨勢(shì)，與相關(guān)分析結(jié)果較一致。

注：Deff. 胸壁有效直徑；CNL. 胸壁-乳頭距離；BV. 乳房體積；VBD. 乳腺體積密度圖 3 乳腺體積密度與不同乳房尺寸特征的線性關(guān)系 A. VBD與Deff; B. VBD與CNL; C. VBD與BVFigure 3 Linear relationship between volumetric breast density and different breast size characteristics A. VBD and Deff; B. VBD and CNL; C. VBD and BV

5、國(guó)內(nèi)外不同研究中女性乳房特征比較

表 4中列舉了部分國(guó)內(nèi)外女性乳房特征研究的調(diào)查結(jié)果[13, 19-21]。

表 4 不同研究中女性乳房特征調(diào)查結(jié)果(x± s) Table 4 Results of female breast characteristics in different studies(x± s)

討論

準(zhǔn)確了解女性乳房特征是開(kāi)展X射線相關(guān)的乳房影像學(xué)檢查中受檢者輻射劑量評(píng)估研究的基礎(chǔ)。我國(guó)的全國(guó)乳腺劑量調(diào)查[7]和質(zhì)量控制規(guī)范[8]中所使用的MG受檢者乳腺平均劑量的估算方法均基于簡(jiǎn)單乳房模型[22]。這種簡(jiǎn)單模型以MG圖像為基礎(chǔ)，對(duì)乳房的解剖學(xué)特征進(jìn)行了簡(jiǎn)化和假設(shè)，在進(jìn)行對(duì)比、優(yōu)化、質(zhì)量控制等研究時(shí)，可以反映不同情況下乳腺平均劑量的大小關(guān)系，但不足以反映X射線在受檢者乳房中的實(shí)際分布和吸收情況[23]。隨著三維乳腺專(zhuān)用CT的出現(xiàn)，更加真實(shí)的乳房解剖學(xué)特征得以被認(rèn)識(shí)[20-21, 24]。Yaffe等[21]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，女性乳房中腺體組織在整個(gè)乳房中的體積百分?jǐn)?shù)平均為19.3%，且被調(diào)查群體中95%的女性腺體體積百分含量均<45%，說(shuō)明“50%/50%”的乳房并不是典型的婦女乳房組份。隨后，乳腺體積密度以及乳房?jī)?nèi)腺體組織的空間分布情況逐漸受到關(guān)注，以乳腺專(zhuān)用CT圖像所反映的乳房特征為基礎(chǔ)，一些復(fù)雜的乳腺模體和數(shù)字化模型被開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于受檢者輻射劑量評(píng)估[25-27]。目前國(guó)內(nèi)有限的乳腺體積密度研究還停留在二維層面，均提示我國(guó)女性乳房VBD集中在20%以下[13-15]，但如前文所述，基于二維圖像開(kāi)展的乳房特征測(cè)量存在一定的誤差。本研究則以三維乳腺CBCT圖像為基礎(chǔ)，所使用的基于閾值分割的乳房特征定量測(cè)量方法在以往研究[21, 28]中被證實(shí)具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。

此外，本研究還同時(shí)調(diào)查了乳腺CBCT臨床受檢者的典型掃描參數(shù)，94.0%以上檢查的管電流為50 mA，少數(shù)為64 mA(4.1%)、80 mA(0.9%)、100 mA(0.3%)和125 mA(0.1%)，對(duì)應(yīng)了120~300 mAs的管電流時(shí)間積，管電壓為49 kV的固定值。與二維MG(管電流中位數(shù)55 mAs、管電壓中位數(shù)28 kV)[7]相比，具有更高的典型掃描參數(shù)，同樣說(shuō)明了開(kāi)展乳腺CBCT受檢者乳房特征調(diào)查并進(jìn)一步開(kāi)展受檢者劑量評(píng)估研究的重要性。

本研究中，被調(diào)查者Deff、CNL、BV、GV和VBD的總體平均水平分別為12.5 cm、6.8 cm、374.5 cm3、48.6 cm3和14.6%。其中，不同地區(qū)女性的Deff、CNL和BV顯著不同，綜合來(lái)看，主要表現(xiàn)為華北地區(qū)女性乳房尺寸大于華南/西南地區(qū)女性乳房，可能由于華北地區(qū)女性的體質(zhì)量指數(shù)(BMI)平均水平高于西南和華南地區(qū)人群[29]，以往研究表明BMI與乳房腺體密度存在負(fù)相關(guān)關(guān)系[30]。本研究中VBD在不同地區(qū)的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但從數(shù)值來(lái)看，位于南方的兩家醫(yī)院調(diào)查結(jié)果更高。在調(diào)查乳房特征的年齡分布時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同年齡組中CNL、BV、GV和VBD的分布不同，CNL和BV有隨年齡增高而增高的趨勢(shì)，總體來(lái)說(shuō)乳房尺寸特征在60歲以上顯著增加，而GV和VBD有隨著受檢者年齡的增加而降低的趨勢(shì)，在50歲以上顯著降低，可能與不同年齡段女性的新陳代謝能力、體內(nèi)激素水平的變化有關(guān)[31-32]。本研究顯示VBD與尺寸相關(guān)的Deff、CNL和BV均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與以往研究結(jié)果一致[20-21, 24]。

在Vedantham等[20]基于137例患者乳腺CT圖像的研究中，各項(xiàng)乳房特征呈偏態(tài)分布。其Deff、PNL(相當(dāng)于本研究中的CNL)和BV略高于本研究結(jié)果，VBD比本研究結(jié)果略低。雖然以往有研究表明亞洲女性乳房偏小且致密[10]，但兩群體差異不明顯，其原因可能在于Vedantham等[20]的研究為小樣本的單中心研究，不足以代表大范圍群體。本研究中BV的均值為374.5 cm3，遠(yuǎn)小于Yaffe等[21]研究結(jié)果，其研究所得BV的均值為769 cm3，但VBD偏大，提示不同國(guó)家女性乳房大小和密度存在差異。本研究結(jié)果與王佳豪等[13]基于1 140例二維MG圖像的研究結(jié)果存在一定差異，其BV和VBD的總體平均水平分別為491.8 cm3和14.6%，兩項(xiàng)研究的VBD接近，但本研究BV明顯低于王佳豪等[13]的研究，其原因一方面可能在于基于二維圖像所測(cè)得的乳房體積是計(jì)算機(jī)算法根據(jù)乳房模型得到的估算值，與實(shí)際情況存在偏差；另一方面在前者研究中使用了Volpara軟件對(duì)圖像進(jìn)行批量分析，在分析時(shí)未對(duì)乳房范圍進(jìn)行劃分，其中包含的大量側(cè)斜位圖像中所涵蓋的腋窩及胸大肌等部位未被剔除，從而導(dǎo)致總體BV偏高。而在劉愛(ài)迪等[19]同樣基于乳腺CBCT的小樣本研究中，其VBD的中位數(shù)為14.4%~15.9%?？傮w來(lái)說(shuō)，本研究所得乳腺體積密度及相關(guān)乳房特征與以往研究較一致。

乳房密度的定量研究不僅可以用于乳腺劑量學(xué)模型的開(kāi)發(fā)，還有助于乳腺癌篩查方案的優(yōu)化。一方面高乳腺密度是乳腺癌發(fā)病的危險(xiǎn)因素[33-35]；另一方面，高密度乳房腺體組織對(duì)病灶的遮掩效應(yīng)更大[36]，不利于疾病的檢出，同時(shí)可能會(huì)因受到更大劑量的電離輻射而進(jìn)一步誘發(fā)乳腺癌的發(fā)生。因此，有學(xué)者認(rèn)為以MG為主的篩查方案不適用于乳腺密度高的人群[37]。自2009年至今，美國(guó)一半以上的州均陸續(xù)建立了乳腺密度報(bào)告的法案[38]，要求在進(jìn)行乳腺X射線檢查時(shí)，需向受檢者告知其乳腺密度及其可能對(duì)診斷造成的影響，同時(shí)針對(duì)不同乳腺密度特點(diǎn)制定個(gè)性化的篩查方案。而國(guó)內(nèi)缺乏對(duì)一般人群腺體密度特點(diǎn)的個(gè)體檢查和群體篩查建議。

綜上，本研究對(duì)位于我國(guó)3個(gè)不同地區(qū)裝有乳腺CBCT設(shè)備的醫(yī)院開(kāi)展了婦女乳房特征的定量研究，一定程度上反映了我國(guó)婦女乳房的一般特征，可為建立適應(yīng)于我國(guó)女性的乳房劑量模型提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為針對(duì)性地開(kāi)展乳腺劑量測(cè)量、乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和制定篩查方案的提供依據(jù)。但本研究存在一定的局限性，由于國(guó)內(nèi)乳腺CBCT設(shè)備裝機(jī)較少且裝機(jī)時(shí)間較短，數(shù)據(jù)局限于幾家醫(yī)院，且在各醫(yī)院選取的樣本量的不同可能造成一定程度的選擇偏倚。未來(lái)可對(duì)位于更豐富的臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查，以準(zhǔn)確把握我國(guó)女性乳房特征從而優(yōu)化包括二維、三維在內(nèi)的患者乳腺劑量學(xué)模型，從而進(jìn)一步優(yōu)化乳腺X射線受檢者的劑量評(píng)估方法，做好受檢者的輻射防護(hù)。

利益沖突  無(wú)

志謝 感謝科寧(天津)醫(yī)療設(shè)備有限公司提供的支持和幫助

作者貢獻(xiàn)聲明  薛珂負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，數(shù)據(jù)整理、分析和論文撰寫(xiě)及修改；徐輝負(fù)責(zé)研究設(shè)計(jì)，指導(dǎo)論文撰寫(xiě)與審核；岳保榮、丁艷秋參與研究設(shè)計(jì)和論文修改；牛振、楊云福、譚展參與數(shù)據(jù)收集；葉兆祥參與指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和論文修改

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食品和健康(英文)

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