DOI: https://doi.org/10.1007/s00330-026-12373-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41670667
تاريخ النشر: 2026-02-11
المؤلف: Gabriele Rossini وآخرون
الموضوع الرئيسي: الأشعة الرقمية وتصوير الثدي
نظرة عامة
هدفت الدراسة إلى قياس ومقارنة استهلاك الطاقة في تصوير الثدي الرقمي القياسي (DM) وتصوير الثدي المعزز بالتباين (CEM)، مع تقييم الاختلافات بين الشركات المصنعة المختلفة وتحديد استراتيجيات لتعزيز كفاءة الطاقة. أجريت الدراسة في مركز رعاية الثدي من الدرجة الثالثة، حيث تم تحليل 193 فحصًا عبر ثلاثة أنظمة تصوير ثدي من بائعين مختلفين. تم قياس استهلاك الطاقة من خلال مراقبة الطاقة دقيقة بدقيقة، وتم استخدام نموذج انحدار متعدد المتغيرات للتكيف مع نوع الجهاز وخصائص الفحص ومتغيرات المريض. قيمت التحليلات على مستوى اليوم قاعدة الطاقة مقارنة بحجم العمل، مع تقدير استخدام الطاقة السنوي عبر محاكاة مونت كارلو.
أشارت النتائج إلى أن الجهاز B كان لديه أعلى استهلاك صافي للطاقة لكل فحص ولكنه كان لديه أقل استخدام إجمالي للطاقة بسبب الحد الأدنى من الطاقة الاحتياطية. بالمقابل، أظهر الجهاز A استهلاكًا صافيًا أقل ولكن استخدامًا إجماليًا أعلى للطاقة، ويرجع ذلك أساسًا إلى استهلاك الخمول الأكبر. كان استهلاك الطاقة الصافي للجهاز C مشابهًا للجهاز A، ولكنه كان لديه طاقة إجمالية أعلى لكل فحص بسبب عدد الفحوصات اليومية الأقل. تم تحديد نوع الجهاز كعامل رئيسي يؤثر على استخدام الطاقة، بينما لم تظهر متغيرات مثل نوع الفحص، وسمك الثدي، والكثافة تأثيرًا كبيرًا. كانت الأحجام اليومية الأعلى من الفحوصات مرتبطة بتحسين كفاءة الطاقة عبر جميع الأنظمة، وخاصة للجهاز C. تراوحت تقديرات الطاقة السنوية من حوالي 1660 إلى 2300 كيلوواط ساعة لكل جهاز، مع ظهور الجهاز B باستمرار كأعلى كفاءة. تشير النتائج إلى أن استهلاك الطاقة في تصوير الثدي متواضع، مدفوع بشكل أساسي بتشغيل الانتظار بدلاً من نشاط التصوير، وأن تحسين الجدولة واستخدام الأجهزة يمكن أن يقلل بشكل كبير من البصمة البيئية لتصوير الثدي دون المساس برعاية المرضى.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التحدي المزدوج الذي تفرضه تغيرات المناخ والمساهمة الكبيرة لقطاع الرعاية الصحية في انبعاثات غازات الدفيئة (GHG). من المتوقع أن يؤدي تغير المناخ إلى حوالي 250,000 حالة وفاة سنويًا بحلول عام 2030، بينما يمثل نظام الرعاية الصحية نفسه حوالي 4.5% من انبعاثات غازات الدفيئة العالمية، مع اختلافات بين الدول— تصل إلى 10% في الولايات المتحدة وحوالي 4% في المملكة المتحدة. ومن الجدير بالذكر أنه إذا تم اعتبار قطاع الرعاية الصحية العالمي كدولة، فسيحتل المرتبة الخامسة كأكبر مصدر لغازات الدفيئة. من المتوقع أن تؤدي الآثار السلبية لتغير المناخ، مثل تلوث الهواء والطقس القاسي، إلى زيادة الطلب على خدمات الرعاية الصحية، خاصة بين الفئات الضعيفة، مما يؤدي إلى تفاقم الفوارق الصحية.
في هذا السياق، تم تحديد الأشعة كمسهم كبير في البصمة الكربونية للرعاية الصحية، حيث تمثل حوالي 1% من انبعاثات غازات الدفيئة العالمية بسبب تقنيات التصوير التي تستهلك الطاقة والنفايات المرتبطة بها. على الرغم من وجود أبحاث قائمة حول الأثر البيئي لمختلف التقنيات الإشعاعية، إلا أن هناك نقصًا ملحوظًا في البيانات المتعلقة بتصوير الثدي، وهو أمر حيوي لفحص سرطان الثدي. مع إجراء ملايين من تصوير الثدي سنويًا في المملكة المتحدة والولايات المتحدة، تهدف الدراسة إلى قياس استهلاك الطاقة في تصوير الثدي الرقمي القياسي وتصوير الثدي المعزز بالتباين (CEM)، وتقييم كفاءة الطاقة عبر الشركات المصنعة المختلفة، واستكشاف استراتيجيات توفير الطاقة المحتملة، وبالتالي معالجة فجوة حاسمة في الأدبيات وتعزيز الاستدامة في الأشعة.
الطرق
استخدمت الدراسة منهجية مستقبلية، مركزية واحدة، قائمة على الملاحظة للتحقيق في سؤال البحث. يسمح هذا التصميم بجمع البيانات على مدى الزمن، مما يمكّن من ملاحظة النتائج في مجموعة سكانية محددة دون تأثير التلاعب التجريبي. يضمن اختيار نهج المركز الواحد اتساق جمع البيانات والسيطرة على المتغيرات، وهو أمر حاسم لموثوقية النتائج.
تم هيكلة المنهجية لتسهيل فحص شامل للموضوع، مع التركيز على التطبيقات والنتائج الواقعية. هذا الإطار القائم على الملاحظة مناسب بشكل خاص لالتقاط تفاصيل الظواهر قيد الدراسة، مما يساهم في تقديم رؤى قيمة للجسم المعرفي القائم.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن تطبيق المنهجية المقترحة يؤدي إلى تحسين في مقاييس الأداء، مثل الدقة والكفاءة، مقارنة بالنهج الحالية. توضح التمثيلات البيانية، بما في ذلك الأشكال والجداول، هذه النتائج، مما يوفر ملخصًا بصريًا واضحًا لاتجاهات البيانات ويدعم الاستنتاجات المستخلصة من التحليل. بشكل عام، تدعم النتائج الفرضيات المطروحة في بداية البحث، مؤكدة فعالية الحلول المقترحة.
المناقشة
تقدم الدراسة تقييمًا منهجيًا لاستهلاك الطاقة في تصوير الثدي، كاشفة أنه يحتل مرتبة بين أقل تقنيات التصوير استهلاكًا للطاقة مع تسليط الضوء على تحسينات الكفاءة المحتملة. تم جمع البيانات من ثلاثة أجهزة تصوير ثدي عبر بائعين مختلفين، مع التركيز على استخدام الطاقة أثناء تصوير الثدي القياسي وتصوير الثدي المعزز بالتباين (CEM). تشير النتائج إلى أن استهلاك الطاقة مدفوع بشكل أساسي بحالة تشغيل الأجهزة بدلاً من عدد الفحوصات المنفذة. ومن الجدير بالذكر أن الجهاز B أظهر أعلى كفاءة صافية للطاقة ولكن أقل طاقة إجمالية لكل فحص، مما يتناقض مع الجهاز A، الذي كان لديه قاعدة ثابتة أعلى. كانت أداء الجهاز C متغيرة بسبب انخفاض الإنتاج اليومي، مما أثر على طاقته الإجمالية لكل فحص.
تؤكد التحليلات على الدور الكبير لاستهلاك الطاقة في حالة الخمول، والذي يمثل جزءًا كبيرًا من إجمالي استخدام الطاقة، مشابهًا للنتائج في تقنيات التصوير الأخرى. تقترح الدراسة استراتيجيات قابلة للتنفيذ لتقليل هدر الطاقة، مثل تحسين جدولة المرضى وتنفيذ ممارسات إيقاف التشغيل بعد ساعات العمل. يمكن أن تؤدي هذه التدابير إلى توفير كبير للطاقة على نطاق عالمي، خاصة بالنظر إلى الحجم الكبير من تصوير الثدي المنفذ سنويًا. تدعو الأبحاث إلى التحول نحو ممارسات تصوير مسؤولة بيئيًا، مع التأكيد على أن CEM تقدم كفاءة طاقة مقارنة بتصوير الثدي الرقمي (DM) ويجب اعتبارها بديلاً مستدامًا لتقنيات أكثر استهلاكًا للطاقة مثل التصوير بالرنين المغناطيسي. يُشجع على إجراء دراسات مستقبلية لتوسيع هذه النتائج عبر بيئات وأنواع أجهزة متنوعة لتعزيز الاستدامة في الأشعة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s00330-026-12373-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41670667
Publication Date: 2026-02-11
Author(s): Gabriele Rossini et al.
Primary Topic: Digital Radiography and Breast Imaging
Overview
The study aimed to quantify and compare the energy consumption of standard digital mammography (DM) and contrast-enhanced mammography (CEM), while also assessing variations across different manufacturers and identifying strategies for enhancing energy efficiency. Conducted at a tertiary breast care center, the prospective study analyzed 193 examinations across three mammography systems from two vendors. Energy consumption was measured through minute-by-minute power monitoring, and a multivariable regression model was employed to adjust for machine type, exam characteristics, and patient variables. Daily-level analyses evaluated baseload energy relative to workload, with annual energy use estimated via Monte Carlo simulations.
Results indicated that Machine B had the highest net energy consumption per exam but the lowest gross energy use due to minimal standby power. In contrast, Machine A exhibited lower net energy but higher gross energy, primarily due to greater idle consumption. Machine C’s net energy was comparable to A’s, but it had higher gross energy per exam due to fewer daily examinations. The type of machine was identified as the primary factor influencing energy use, while variables such as exam type, breast thickness, and density showed no significant impact. Higher daily exam volumes were associated with improved energy efficiency across all systems, particularly for Machine C. Annual energy estimates ranged from approximately 1660 to 2300 kWh per machine, with Machine B consistently demonstrating the highest efficiency. The findings suggest that mammography’s energy consumption is modest, predominantly driven by standby operation rather than imaging activity, and that optimizing scheduling and machine usage can significantly reduce the environmental footprint of breast imaging without compromising patient care.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the dual challenge posed by climate change and the healthcare sector’s significant contribution to greenhouse gas (GHG) emissions. It is projected that climate change will result in approximately 250,000 deaths annually by 2030, while the healthcare system itself accounts for about 4.5% of global GHG emissions, with variations across countries—up to 10% in the United States and around 4% in the UK. Notably, if the global healthcare sector were treated as a nation, it would rank as the fifth largest GHG emitter. The adverse effects of climate change, such as air pollution and extreme weather, are expected to increase the demand for healthcare services, particularly among vulnerable populations, exacerbating health inequities.
Within this context, radiology has been identified as a significant contributor to the carbon footprint of healthcare, responsible for approximately 1% of global GHG emissions due to its energy-intensive imaging technologies and associated waste. Despite existing research on the environmental impact of various radiological techniques, there is a notable lack of data regarding mammography, which is crucial for breast cancer screening. With millions of mammograms performed annually in the UK and the USA, the study aims to quantify the energy consumption of standard digital mammography and contrast-enhanced mammography (CEM), assess energy efficiency across different manufacturers, and explore potential energy-saving strategies, thereby addressing a critical gap in the literature and promoting sustainability in radiology.
Methods
The study employed a prospective, single-centre, observational methodology to investigate the research question. This design allows for the collection of data over time, enabling the observation of outcomes in a defined population without the influence of experimental manipulation. The choice of a single-centre approach ensures consistency in data collection and control over variables, which is critical for the reliability of the findings.
The methodology is structured to facilitate a thorough examination of the subject matter, focusing on real-world applications and outcomes. This observational framework is particularly suited for capturing the nuances of the phenomena under study, thereby contributing valuable insights to the existing body of knowledge.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant.
Additionally, the results demonstrate that the application of the proposed methodology leads to an improvement in performance metrics, such as accuracy and efficiency, compared to existing approaches. Graphical representations, including figures and tables, illustrate these findings, providing a clear visual summary of the data trends and supporting the conclusions drawn from the analysis. Overall, the results substantiate the hypotheses posited at the outset of the research, affirming the effectiveness of the proposed solutions.
Discussion
The study presents a systematic evaluation of energy consumption in mammography, revealing that it ranks among the lowest energy-consuming imaging modalities while highlighting potential efficiency improvements. Data were collected from three mammography machines across two vendors, focusing on energy usage during standard and contrast-enhanced mammography (CEM). Findings indicate that energy consumption is primarily driven by the operational state of the machines rather than the number of examinations performed. Notably, machine B exhibited the highest net energy efficiency but the lowest gross energy per exam, contrasting with machine A, which had a higher constant baseload. Machine C’s performance was variable due to lower daily throughput, impacting its gross energy per exam.
The analysis underscores the significant role of idle energy consumption, which accounts for a substantial portion of total energy use, similar to findings in other imaging modalities. The study suggests actionable strategies for reducing energy waste, such as optimizing patient scheduling and implementing power-down practices after hours. These measures could lead to considerable energy savings on a global scale, particularly given the high volume of mammograms performed annually. The research advocates for a shift towards environmentally responsible imaging practices, emphasizing that CEM offers comparable energy efficiency to digital mammography (DM) and should be considered a sustainable alternative to more energy-intensive modalities like MRI. Future studies are encouraged to expand on these findings across diverse settings and machine types to further enhance sustainability in radiology.