專利名稱：：錐束ct成像和圖像引導(dǎo)程序的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的實(shí)施例涉及在由錐束(conebeam)CT成像引導(dǎo)的乳房活檢(biopsy)程序和其它乳房癌治療程序中使用的裝置和方法。
背景技術(shù)：
：根據(jù)國家癌癥學(xué)會(huì)的研究，八分之一的婦女在她們的一生中會(huì)診斷出乳房癌。另外，雖然近期趨勢指出乳房發(fā)病率下降，但每年仍有近40，000婦女死于該疾病。導(dǎo)致乳房癌的原因多種多樣，并因此沒有單一的病因因素，這使得難以發(fā)展成功的療法。因此，雖然已嘗試?yán)斫馍婕霸摷膊〉陌l(fā)展的基本生物過程，并嘗試通過與預(yù)防方法結(jié)合的危險(xiǎn)因素的識(shí)別來可能地控制發(fā)病率，但早期檢測繼續(xù)被廣泛認(rèn)為是改善總死亡率和發(fā)病率的最有效手段?，F(xiàn)在，乳房造影術(shù)(mammography)通常被認(rèn)為是作為乳房癌早期檢測的標(biāo)準(zhǔn)的和最廣泛使用的測試。盡管乳房造影術(shù)作為診斷工具廣泛使用，但它會(huì)受到多種限制，這些限制影響它作為精確檢測潛在癌癥病灶存在的診斷工具的有效性。例如，在一些婦女群體中，乳房造影術(shù)的靈敏度可低至30-40%。除假陽性報(bào)告(不存在的腫瘤的報(bào)告)外，高達(dá)20%的乳房癌都被乳房造影術(shù)篩查完全遺漏。
發(fā)明內(nèi)容本公開的實(shí)施例提供乳房癌的檢測、診斷和治療的改善的方法。與現(xiàn)有技術(shù)方法可能提供的準(zhǔn)確性和檢測相比，本文描述的方法提供提高的準(zhǔn)確性和更早的檢測。在一些實(shí)施例中，提供了用于檢測和活檢患者的可疑病灶的錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)引導(dǎo)的活檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含被配置為為乳房活檢程序安置病人的病人檢查臺(tái)(patienttable)；耦合到病人檢查臺(tái)的錐束CT設(shè)備，該錐束CT設(shè)備被配置為輸出至少一部分病人乳房的錐束CT圖像；多軸線傳送模塊，其具有至少三個(gè)自由度，并且被配置為基于從錐束CT設(shè)備接收的輸入三維(3D)參照系內(nèi)定位活檢針；其中傳送模塊被配置為將活檢針鄰近乳房內(nèi)感興趣目標(biāo)放置或?qū)⑵浞胖迷谌榉績?nèi)的感興趣目標(biāo)內(nèi)。在一些實(shí)施例中，活檢針被配置為從位于感興趣目標(biāo)的組織取樣。在一些實(shí)施例中，傳送模塊進(jìn)一步包含至少一個(gè)位置傳感器，其被配置為輸出指示活檢針相對(duì)于感興趣目標(biāo)的位置的信息。一些實(shí)施例包括至少四個(gè)自由度。在一些實(shí)施例中，所述傳送模塊進(jìn)一步包含至少一個(gè)位置傳感器，其被配置為輸出指示活檢針相對(duì)于感興趣目標(biāo)的位置的信息。在一些實(shí)施例中，所述傳送模塊進(jìn)一步被配置為使活檢針繞縱軸旋轉(zhuǎn)。6在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步被配置為確定病人身體的表面區(qū)域和感興趣目標(biāo)間的距離，并將該距離輸出到所述傳送模塊。在一些實(shí)施例中，該距離包含從病人體表上對(duì)應(yīng)組的進(jìn)入點(diǎn)到感興趣目標(biāo)的距離的距離組中的最小距離。在一些實(shí)施例中，病人檢查臺(tái)具有沿病人安置在其上的表面延伸的主平面；進(jìn)一步包含一組線段，所述線段中的每個(gè)都從進(jìn)入點(diǎn)中的一個(gè)延伸到感興趣目標(biāo)；并且其中線段組位于基本平行于主平面的平面內(nèi)。在一些實(shí)施例中，線段組中的一條線段具有基本等于最小距離的長度，并且沿基本避開例如乳房內(nèi)的脈管、纖維結(jié)構(gòu)或纖維囊性(firocystic)變化的路徑延伸。在一些實(shí)施例中，路徑與感興趣目標(biāo)的主軸線基本對(duì)齊。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包含顯示模塊，該顯示模塊被配置為基于從所述錐束CT設(shè)備接收的成像數(shù)據(jù)輸入和從位置傳感器接收的位置輸入，提供表示活檢針和感興趣目標(biāo)的位置的顯示輸出。在一些實(shí)施例中，顯示模塊進(jìn)一步被配置為將成像數(shù)據(jù)輸入顯示為關(guān)于乳房的正剖面、斜剖面、表面繪制、體繪制以及導(dǎo)航數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包含被配置在乳房活檢程序期間擠壓乳房并將乳房維持在固定位置的擠壓模塊。在一些實(shí)施例中，擠壓模塊進(jìn)一步包含可移動(dòng)進(jìn)入窗，該可移動(dòng)進(jìn)入窗為活檢針提供對(duì)乳房的進(jìn)入。在一些實(shí)施例中，擠壓模塊進(jìn)一步包含被配置為使乳房依靠進(jìn)入窗固定的擠壓板。在一些實(shí)施例中，進(jìn)入窗被配置為手動(dòng)取向。在一些實(shí)施例中，擠壓模塊進(jìn)一步包含引導(dǎo)器，該引導(dǎo)器被配置為引導(dǎo)活檢針在活檢針進(jìn)入身體的區(qū)域沿基本垂直于病人體表的路徑進(jìn)入病人身體。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包含被配置為指出在病人體表上的活檢針進(jìn)入點(diǎn)的靶向模塊。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包含對(duì)錐束CT設(shè)備發(fā)出的X射線束進(jìn)行準(zhǔn)直的計(jì)算機(jī)控制的準(zhǔn)直儀。在一些實(shí)施例中，提供了使用錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)引導(dǎo)的活檢系統(tǒng)來檢測、診斷或治療病人的病灶的方法，該方法包含提供病人檢查臺(tái)，該病人檢查臺(tái)被配置為為活檢程序安置病人；提供錐束CT模塊，該錐束CT模塊被配置為輸出至少一部分病人乳房的斷層攝影圖像；從CT模塊輸出包括病灶的至少一部分病人乳房的三維重建；基于三維重建，確定將活檢針引導(dǎo)到病灶通過的路徑；提供多軸線傳送模塊，所述多軸線傳送模塊被配置為將活檢針沿該路徑移動(dòng)到病灶；將活檢針從病人體外的位置向病灶移動(dòng)；并用活檢針移除病灶的至少一部分。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包含確定感興趣體積，其中所述感興趣體積包含包括病灶的乳房的一部分。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包含提供被配置為對(duì)CT模塊發(fā)出的X射線進(jìn)行準(zhǔn)直的計(jì)算機(jī)控制的準(zhǔn)直儀。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包含提供擠壓模塊，所述擠壓模塊被配置為在成像和活檢期間將乳房維持在基本固定的位置。在一些實(shí)施例中，擠壓模塊進(jìn)一步包含可移動(dòng)進(jìn)入窗，其可取向從而為活檢針提供對(duì)乳房的進(jìn)入。在一些實(shí)施例中，進(jìn)入窗被取向以使它為活檢針提供具有皮膚到病灶最短距離的路徑；其中該路徑始于病人身體上的活檢針進(jìn)入點(diǎn)，并且其中該路徑終止于包括病灶的乳房的一部分內(nèi)。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包含用投影到病人身體表面上的光在視覺上標(biāo)記進(jìn)入點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，擠壓模塊進(jìn)一步包含擠壓板，所述擠壓板被配置為在成像和活檢期間擠壓乳房并使乳房基本固定。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包含在3D重建中確定活檢針、病灶、病人體表、活檢針進(jìn)入病人的進(jìn)入點(diǎn)、脈管以及在進(jìn)入點(diǎn)和病灶之間的路徑中的至少一個(gè)的位置。在一些實(shí)施例中，擠壓模塊進(jìn)一步包含可取向從而為活檢針提供對(duì)乳房的進(jìn)入的可移動(dòng)進(jìn)入窗。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包含確定路徑，以使活檢針在沿路徑向病灶移動(dòng)時(shí)避開乳房中的大血管。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包含確定路徑，以使活檢針在沿路徑向病灶移動(dòng)時(shí)避開物理結(jié)構(gòu)或避免穿透胸壁。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包含在標(biāo)記指示病灶定位的位置的位點(diǎn)放置基準(zhǔn)標(biāo)記。在一些實(shí)施例中，提供了一種執(zhí)行錐束CT引導(dǎo)的乳房活檢的方法，所述方法包含提供錐束CT系統(tǒng)，所述錐束CT系統(tǒng)被配置為基于錐束CT系統(tǒng)提供的斷層攝影圖像，將活檢針引導(dǎo)到位于病人乳房中的病灶的位點(diǎn)；對(duì)乳房成像從而檢測病灶；確定感興趣體積，其中感興趣體積包括病灶位于其中的乳房的一部分；基于錐束CT系統(tǒng)提供的引導(dǎo)，將活檢針定位在對(duì)病灶有效取樣的位置；對(duì)錐束CT進(jìn)行準(zhǔn)直，從而在病灶取樣期間限制感興趣體積的圖像中的視場；確定包含坐標(biāo)Pmtey(px，Py,Ρζ，Δθ，)的針軌跡，其中軌跡始于Pentey，并基本上終止于病灶；根據(jù)坐標(biāo)Pentey(px，py，pz，Δθ’)，將活檢針基本上定位在病灶；在對(duì)病灶取樣前掃描感興趣體積，從而確認(rèn)活檢針位置；對(duì)病灶取樣；從病人移除活檢針；在先前病灶占據(jù)的位點(diǎn)放置基準(zhǔn)標(biāo)記；采集活檢后的圖像，從而確定病灶的移除。在一些實(shí)施例中，提供一種模擬錐束CT引導(dǎo)的乳房活檢程序的系統(tǒng)，包含病人檢查臺(tái)，其被配置為為乳房活檢程序安置病人；包含模擬的病灶的乳房活檢體模(phantom)；錐束CT設(shè)備，其輸出體模內(nèi)的模擬的病灶的斷層攝影圖像；耦合到活檢設(shè)備的多軸線傳送系統(tǒng)，并且該多軸線傳送系統(tǒng)被配置為基于從錐束CT設(shè)備接收的輸入，相對(duì)于模擬的病灶的位置定位活檢針。在一些實(shí)施例中，模擬的病灶具有約10毫米(mm)到約15mm的尺寸。在一些實(shí)施例中，模擬的病灶具有約5mm到約IOmm的尺寸。在一些實(shí)施例中，模擬的病灶具有約2mm到約5mm的尺寸。在一些實(shí)施例中，體模被配置為模擬排列成簇的鈣化物，所述簇具有約3mm到約IOmm的尺寸。在一些實(shí)施例中，體模被配置為模擬尺寸小于約0.5mm的單獨(dú)鈣化物。在一些實(shí)施例中，體模被配置為模擬具有多個(gè)病灶的乳房。在一些實(shí)施例中，體模被配置為模擬尺寸小于約5mm的病灶。一些實(shí)施例提供了用于模擬錐束CT引導(dǎo)的乳房活檢程序的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含被配置為為乳房活檢安置病人的病人檢查臺(tái)；包含模擬的病灶的乳房活檢體模；耦合到病人檢查臺(tái)的錐束CT設(shè)備，其輸出體模內(nèi)的模擬的病灶的圖像；以及耦合到活檢設(shè)備的多軸線傳送系統(tǒng)，其被配置為基于從錐束CT設(shè)備接收的輸入，相對(duì)于模擬的病灶的位置定位活檢針。在一些實(shí)施例中，其中模擬的病灶具有約IOmm到約15mm的尺寸。并在某些實(shí)施例中，模擬的病灶具有約5mm到約IOmm的尺寸。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，模擬的病灶具有約2mm到約5mm的尺寸。一些實(shí)施例提供使用錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)引導(dǎo)的活檢系統(tǒng)來檢測、診斷或治療病人乳房中的病灶的方法，包含從錐束CT模塊接收表示病人乳房中的病灶的錐束CT數(shù)據(jù)的表示3D重建的輸入；基于該輸入，確定將活檢針引導(dǎo)到病灶通過的路徑；并將機(jī)器可讀指令輸出到活檢針的多軸線控制器，導(dǎo)致活檢針沿該路徑向病灶移動(dòng)。在一些方法中，確定路徑包含避開乳房中的物理結(jié)構(gòu)，并且在一些方法中，確定路徑包含確定病人體表上的區(qū)域和病灶之間的距離。一些實(shí)施例提供包含在從病人體表上的進(jìn)入點(diǎn)的對(duì)應(yīng)組到病灶的距離的距離組中的最小距離。一些實(shí)施例提供一種使用錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)引導(dǎo)的活檢系統(tǒng)來檢測、診斷或治療病人乳房中的病灶的計(jì)算機(jī)實(shí)施的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含輸入模塊，其從錐束CT模塊接收指示病人乳房中的病灶的錐束CT數(shù)據(jù)的3D重建的輸入；基于該輸入確定將活檢針引導(dǎo)到病灶通過的路徑的處理模塊；以及輸出模塊，該輸出模塊將計(jì)算機(jī)可讀指令輸出到活檢針的多軸線控制器，導(dǎo)致活檢針沿該路徑向病灶移動(dòng)。一些實(shí)施例提供避開乳房中的物理結(jié)構(gòu)的路徑。在一些實(shí)施例中，路徑包含的長度為在病人體表上的區(qū)域和病灶之間的在從病人體表上的進(jìn)入點(diǎn)和病灶的對(duì)應(yīng)組的距離組中的最小距離。圖1示出由錐束CT(“CBCT”)采集的乳房圖像。圖2示出活檢系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖，其示出針活檢方法的第四自由度、角度theta(θ)。圖3示出用于乳房成像的病人檢查臺(tái)和CBCT設(shè)備的實(shí)施例。圖4示出CBCT引導(dǎo)的活檢(“CBCT-GBx”)系統(tǒng)的實(shí)施例。圖5示出用于在此描述的CBCT系統(tǒng)的實(shí)施例中的示例性機(jī)器人臂。圖6示出用于在此描述的CBCT系統(tǒng)的實(shí)施例中的機(jī)器人臂和控制的示例性布置。圖7示出在CBCT引導(dǎo)的活檢系統(tǒng)中使用的電機(jī)幾何結(jié)構(gòu)的例子。圖8示出在CBCT-GBx程序期間使用的掃描的幾何結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。圖9A-9D示出在框架子組件內(nèi)含有柵格夾具(gripclamp)的夾具裝置(clampdevice)的實(shí)施例。圖10A-10B示出夾具裝置的框架子組件的實(shí)施例。圖11A-11B示出夾具裝置的背壓板的實(shí)施例。圖12A-12B示出柵格座(gridholder)的實(shí)施例。圖13A-13B示出柵格夾具的實(shí)施例。圖14A-14B示出柵格夾具和背壓板的實(shí)施例。圖14C-14D示出保護(hù)罩的實(shí)施例。圖15A-15C示出CT質(zhì)量控制體模的實(shí)施例。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例涉及錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影(CBCT)系統(tǒng)。CBCT提供超過現(xiàn)有技術(shù)方法的許多改善，包括比起現(xiàn)有方法和裝置可能的檢測，容許更早地檢測到更小的病灶。在檢測到病灶時(shí)，活檢程序可以用來對(duì)組織取樣，以便表征腫瘤是否存在，并更具體地，腫瘤是否表現(xiàn)為轉(zhuǎn)移性的。在一些情況下，經(jīng)皮的大號(hào)空心針活檢(largegaugeneedlecorebiospy)(NCB)是手術(shù)活檢的公認(rèn)的替換。本文描述了用CBCT系統(tǒng)對(duì)病灶檢測和活檢的方法和系統(tǒng)。以下美國專利的全部內(nèi)容作為參考合并到本文美國專利No.5，999，587(Ning等人)；美國專利No.6，075，836(Ning)；美國專利No.6，298，110(Ning)；美國專利No.6,477,221(Ning)；美國專利No.6，480，565(Ning)；美國專利No.6，504，892(Ning)；美國專利No.6，618，466(Ning)；以及美國專利No.6，987，831(Ning)。可使用圖像引導(dǎo)，在病灶可觸知處或在需要更高的精確性的位置臨床執(zhí)行活檢。盡管在一些情況下使用超聲檢查法實(shí)現(xiàn)NCB是可能的，但本文描述的實(shí)施例公開了使用CBCT成像病灶，在病灶對(duì)超聲檢查法是隱蔽的情況下使用CBCT成像病灶特別有利。已經(jīng)進(jìn)行了一系列體模研究。計(jì)算機(jī)仿真和體模研究的結(jié)果表明CBCT可以用約500毫拉德(millirad)的總劑量檢測出在(在胸壁處直徑約為11厘米)平均尺寸的乳房中的2毫米(mm)的癌瘤(carcinoma)和0.2mm的鈣化物。假設(shè)每個(gè)乳房需要兩張視圖，那么該劑量少于或等于單獨(dú)的常規(guī)乳房造影術(shù)測試。在臨床初步研究中，測試了70個(gè)乳房。正常的和癌變的組織都被評(píng)估。這些研究的結(jié)果顯示使用CBCT的圖像質(zhì)量(即，空間分辨率、低對(duì)比度分辨率、均勻度和噪聲)是優(yōu)秀的，并且包括胸壁的乳房的覆蓋范圍至少等于使用標(biāo)準(zhǔn)乳房造影技術(shù)獲得的覆蓋范圍。另外，即使沒有使用造影劑，主血管的可視化也非常好。簡要地，示例性原型的主要特征包括人體工學(xué)設(shè)計(jì)的水平的病人檢查臺(tái)，該病人檢查臺(tái)具有使未受壓的乳房和胸壁的成像覆蓋范圍最優(yōu)化的模塊化插入件。為易于定位乳房和程序(例如成像引導(dǎo)活檢)的入口，病人檢查臺(tái)的每側(cè)上提供了寬開口(1米)，而無需明顯改變基本平臺(tái)。一些實(shí)施例也提供利于有效的動(dòng)態(tài)對(duì)比成像研究和血管生成成像的滑環(huán)技術(shù)。向臨床醫(yī)生提供工具用以檢測對(duì)于物理測試或其它模態(tài)(modalities)不明顯的疾病需要獲得可疑組織的樣本，用于病理評(píng)估。這可以通過針定位手術(shù)活檢或經(jīng)皮的大號(hào)空心針活檢(NCB)完成。NCB是手術(shù)活檢的公認(rèn)的替換實(shí)施例，手術(shù)活檢可以通過圖像引導(dǎo)在臨床上執(zhí)行(在可觸知的病灶中)或更精確執(zhí)行，并且現(xiàn)在是初期組織采集方法的護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)。所有成像方法必然提供直接引導(dǎo)以便使用現(xiàn)有的經(jīng)皮的活檢設(shè)備或真空輔助的活檢系統(tǒng)。在本公開中，期望CBCT成像與定位和引導(dǎo)活檢系統(tǒng)的結(jié)合，以提供超過使用其它成像模態(tài)的活檢系統(tǒng)的出色結(jié)果。CBCT提供附加優(yōu)點(diǎn)，該優(yōu)點(diǎn)在于它向臨床醫(yī)生提供3D工具，從而進(jìn)一步調(diào)研其它方法檢測到的不確定性質(zhì)的病灶。另外，通過CBCT提供的增強(qiáng)型CT數(shù)據(jù)集，臨床醫(yī)生能夠在3D空間中活檢。兩個(gè)主要的輔助模態(tài)已經(jīng)被添加到診斷范例中，從而補(bǔ)償乳房造影術(shù)的限制，并提高診斷率和進(jìn)一步幫助乳房癌病人的整體治療。靶向超聲檢查法(targetedsonography)可以用于診斷設(shè)置以區(qū)分流體對(duì)固體腫塊，并且用于定位和活檢。新近研究已調(diào)研出使用聚焦超聲波測試來區(qū)別良性和惡性腫塊是可能的。超聲是低空間分辨率的研究并在檢測和表征鈣化物方面有效性受限。由于1030-50%的非可觸知乳房癌作為微型鈣化物存在而沒有相關(guān)腫塊，并且另外23%的腫塊對(duì)超聲不明顯，超聲檢查法可能仍是輔助技術(shù)而不是主要技術(shù)。因此，盡管新近研究已說明超聲檢查法作為篩查工具在一些人群(高危險(xiǎn)、致密的乳房)中檢測其它隱蔽癌癥方面的價(jià)值，但陽性預(yù)測值低于具有更高假陰性率的乳房造影術(shù)。結(jié)果，僅提倡將使用超聲的篩查作為特殊人群的附加篩查方法。除上述限制外，沒有通過超聲檢查法篩查的標(biāo)準(zhǔn)化方法，并且該檢查高度依賴于操縱者技能。當(dāng)由乳房疾病診斷方面接受過訓(xùn)練的技能高超并且經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生執(zhí)行或由醫(yī)生/技術(shù)專家組執(zhí)行時(shí)，報(bào)告的平均測試時(shí)間為從1-15分鐘(范圍是2-45分鐘)。相反，CBCT是高對(duì)比度分辨率和高空間分辨率的模態(tài)。我們的研究已說明它檢測大約為0.2mm量級(jí)的鈣化物和小至l-2mm的腫塊的能力。盡管早期乳房癌診斷非常需要早期檢測，但病灶特征至少同樣重要，以便使假陽性最少化，并提高乳房疾病診斷的總體陽性預(yù)測值。具有(0.27mm)3的各向同性分辨率(具有(0.08mm)3的能力)的3D斷層攝影圖像可以更好地表征腫塊和鈣化物的形態(tài)。因?yàn)閳D像信息在3D空間中提供，所以CBCT可以提供鈣化物分布和疾病范圍的更準(zhǔn)確評(píng)定。同樣，由于提高的對(duì)比度、空間分辨率以及缺少疊加結(jié)構(gòu)，與病灶有關(guān)的大多數(shù)鈣化物會(huì)是明顯的。完整的360°3D立體雙邊CBCT檢查可以在少于5分鐘內(nèi)完成，而且仍提供超過檢測乳房癌的現(xiàn)有方法的另一優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在，靜脈內(nèi)動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)的乳房磁共振成像(CEBMRI)是現(xiàn)在僅有的能提供輔助診斷乳房癌的功能信息的可用診斷工具。因?yàn)镃EBMRI檢查具有高陰性預(yù)測值，并且對(duì)于侵潤性乳房癌的靈敏度接近100%，所以一旦已使用其它手段診斷出癌癥，那么它在治療乳房癌病人方面用作有價(jià)值的輔助模態(tài)。盡管是斷層攝影檢查，但CEBMRI不提供CBCT可用的全部優(yōu)點(diǎn)。例如，CEBMRI依賴于通過向腫瘤的新血管系統(tǒng)灌注靜脈內(nèi)造影劑提供的對(duì)比度分辨率。明顯地，CEBMRI成像區(qū)別于其它成像方法，因?yàn)樗鼉H檢測脈管系統(tǒng)的對(duì)比度增強(qiáng)，而不是實(shí)際的乳房解剖結(jié)構(gòu)。這種在對(duì)比度上的依賴需要對(duì)空間分辨率和時(shí)間分辨率進(jìn)行權(quán)衡，從而獲得增強(qiáng)的動(dòng)力學(xué)的合理分析。因此，盡管平面內(nèi)分辨率為ImmX1mm，但CEBMRI具有大體3mm的切片厚度，并根據(jù)協(xié)議可以在切片之間采用2-3mm間隔，結(jié)果是形態(tài)特征評(píng)估受損。盡管CEBMRI是乳房斷層攝影技術(shù)，但它的3D繪制不佳，提供僅用于地理定位的造影劑攝取最大強(qiáng)度投影，而不是附加的診斷形態(tài)數(shù)據(jù)。同樣，CEBMRI也不能區(qū)分出已知在多達(dá)50%的與腫塊無關(guān)的乳房癌中存在的鈣化物。盡管BMRI(乳房磁共振成像)對(duì)侵潤癌具有高靈敏度，但現(xiàn)有技術(shù)可在檢測DCIS(導(dǎo)管原位癌)中受限，因?yàn)樗趯⑩}化物和早期新血管系統(tǒng)成像方面的限制。BMRI的特性由報(bào)告(37%-97%)和協(xié)議方法改變，但隨著技術(shù)變得更精細(xì)，該特性也得到改善。然而，CEBMRI主要受其空間分辨率限制。已發(fā)現(xiàn)CEBMRI對(duì)于篩查高危病人方面在大部分情況下相比乳房造影術(shù)靈敏度更高。然而，在與乳房造影術(shù)結(jié)合時(shí)獲得最佳結(jié)果。迄今為止，還沒有設(shè)計(jì)出可靠方法以在CEBMRI針定位和切除活檢后使乳房樣本成像，提高再切除(reexcision)從而實(shí)現(xiàn)清楚的邊界的可能性。CEBMRI強(qiáng)制病人和工作人員在時(shí)間或成本上，或在該兩者上承受沉重負(fù)擔(dān)。由于過高的成本、程序時(shí)間(每個(gè)乳房15-30分鐘)、判讀時(shí)間和需要造影劑注射，以及MRI的約束(例如，內(nèi)徑尺寸、線圈尺寸限制，以及病人的幽閉恐怖癥)，因此需要謹(jǐn)慎使用該技術(shù)，無論是出于篩查或診斷的原因。CBCT提供獨(dú)立于靜脈內(nèi)造影劑的CEBMRI的較優(yōu)的替換實(shí)施例。該檢查供應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)(0.27mm)3的各向同性分辨率(具有(0.08mm)3的能力)的高空間分辨率3D斷層攝影圖像，以及在與雙視圖乳房造影術(shù)劑量相當(dāng)?shù)膭┝壳闆r下大約10倍于乳房造影術(shù)的對(duì)比度分辨率。與CEBMRI相比，CBCT是產(chǎn)生完整的真3D各向同性繪制的體積圖像采集方法。因此，CEBMRI的MIP(最大密度投影)不能提供由CBCT獲得的3D數(shù)據(jù)集產(chǎn)生的增強(qiáng)的形態(tài)數(shù)據(jù)。與必需安排并且篩查先于成像(以及造影劑注射等)的CEBMRI不同，CBCT可以容易使用，因?yàn)槊總€(gè)程序都可以在CEBMRI需要的時(shí)間的一小部分內(nèi)完成。因?yàn)镃BCT提供的高空間分辨率和精致的對(duì)比度分辨率，所以可分辨和表征尺寸為0.2mm的鈣化物和l_2mm的腫塊，并確定它們的分布。因此，CBCT提供對(duì)于檢測DCIS和其它癌癥的許多優(yōu)點(diǎn)，并且可以用來確定疾病程度。另外，因?yàn)樵摍z查特別地穩(wěn)健，并且常見形態(tài)指標(biāo)對(duì)放射科醫(yī)生更直觀，因此有理由希望CBCT可以用作第一線病情檢查方法，從而分辨其它手段檢測到的懷疑區(qū)域。這與現(xiàn)在是護(hù)理的通常標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)或更多個(gè)2D乳房造影術(shù)圖像和其它輔助成像形成對(duì)比?，F(xiàn)在具有同樣利用造影劑增強(qiáng)成像的標(biāo)準(zhǔn)CT方法。在采用標(biāo)準(zhǔn)多排(Multi-detector-row)CT的對(duì)比檢查中，作者報(bào)告靈敏度為90%-100%并且特異性(specificity)為73%-85%。功能檢查采用造影劑是發(fā)展中的自然改進(jìn)，以及在乳房癌病人的全部治療中使用CBCT都是可能的。由于滑環(huán)技術(shù)和控制瞬時(shí)成像，對(duì)比度增強(qiáng)的CBCT(CE-CBCT)更有用，它提供了BMRI測試的功能成像，但精細(xì)的空間和對(duì)比度分辨率向增強(qiáng)的動(dòng)力學(xué)提供了附加的形態(tài)數(shù)據(jù)。因?yàn)樵诮^對(duì)密度值(HU)方面報(bào)告的優(yōu)秀的對(duì)比度分辨率，所以采用減去法(subtraction)和其它先進(jìn)的處理，因此預(yù)期CE-CBCT在合理劑量水平提供更好的結(jié)果。未增強(qiáng)的檢查可以用來更好地選擇那些可從CE-CBCT受益的病人。基于形態(tài)的微創(chuàng)活檢的比較經(jīng)皮的大號(hào)空心針活檢是手術(shù)活檢的公認(rèn)的替換實(shí)施例，并且可以臨床執(zhí)行(僅可觸知的病灶)或通過圖像引導(dǎo)執(zhí)行。X射線引導(dǎo)的立體定向和超聲檢查法是最普遍的圖像引導(dǎo)方法，而MRI引導(dǎo)的活檢由于它的復(fù)雜性，因此專用于甚至在用超聲檢查法或X射線“二次”再檢查后仍隱蔽的病灶。通?？焖儆行У囊龑?dǎo)方法的立體定向乳房活檢(SBB)需要專用儀器，并依賴兩個(gè)成角度的投影圖像和三角測量技術(shù)來定位乳腺X線照片可見的病灶。該模態(tài)適應(yīng)于腫塊和鈣化物兩者，并且受到結(jié)構(gòu)疊加和不適當(dāng)?shù)膶?duì)比度辨別的限制。SBB的2D投影圖像可能經(jīng)常需要多次重復(fù)搜索和立體像對(duì)圖像，從而復(fù)制活檢感興趣的區(qū)域。超聲檢查引導(dǎo)的可視化和活檢需要臨床醫(yī)生有技能，并且是X射線或MRI引導(dǎo)的活檢的有吸引力的替換實(shí)施例，由于它采用現(xiàn)有超聲檢查法儀器并提供針尖實(shí)時(shí)可視化、多方向活檢能力和進(jìn)入乳房所有區(qū)域的通道。百分之三十到五十的非可觸知的乳房癌作為微型鈣化物單獨(dú)存在，并且23%的腫塊在使用超聲的情況下不明顯。在延長的擠壓次數(shù)后需要治療的出血發(fā)作(印isodes)和出血可隨超聲引導(dǎo)的活檢增加，因?yàn)槿榉坎皇軘D壓(減少血流)，而對(duì)于其它圖像引導(dǎo)程序來說乳房受壓是通常的。盡管放射科醫(yī)生具有針尖的實(shí)時(shí)可視化，而在激發(fā)(fire)針時(shí)不能保證維持準(zhǔn)確性。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)該實(shí)時(shí)性質(zhì)(livenature)不與更好的診斷率相關(guān)。MRI引導(dǎo)的活檢僅在最近引入，并且兼容的非鐵儀器仍在發(fā)展中。由于需要將病人移入和移出磁體以便圖像引導(dǎo)的活檢以及在線圈下面的非常有限量的工作空間，該活檢方法受到阻礙。盡管BMRI具有對(duì)乳房和局部區(qū)域成像的能力，但活檢的入口是有問題的，并且取決于乳房線圈和活檢柵格系統(tǒng)的形狀和靈活性。通常，活檢被約束在外側(cè)入路(lateralapproach)，中間的接入設(shè)備正在發(fā)展。這兩方面嚴(yán)重限制執(zhí)行活檢中的臨床醫(yī)生?；顧z設(shè)備的非鐵需要禁止使用乳房活檢設(shè)備常有的彈簧負(fù)載元件，這為CBCT引導(dǎo)的活檢(CBCT-GBx)提供優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)镃BCT-GBx不受該限制影響。另外，BMRI需要造影注射和可持續(xù)七分鐘的成像順序，以便定位和靶向，然后驗(yàn)證準(zhǔn)確性(一般通過阻塞器(obturator)方法)以便活檢。由于BMRI-Bx的復(fù)雜性和增長的醫(yī)生和技術(shù)員程序次數(shù)(一般安排為一小時(shí)或更長)，臨床醫(yī)生一般為BMBI檢測的病灶執(zhí)行聚焦超聲檢查法或χ射線成像，這增加了成本和時(shí)間負(fù)擔(dān)以及另一次出診。只有病灶對(duì)這些成像方法保持隱蔽的情況下，放射科醫(yī)生才會(huì)借助于MR引導(dǎo)的活檢。CBCT-GBx系統(tǒng)28是俯臥的活檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合了CBCT系統(tǒng)的實(shí)施例與附加定位與引導(dǎo)(LG)套件的實(shí)施例。CBCT-LG入路在某些方面重復(fù)立體定向技術(shù)的實(shí)施例的簡單性(所以對(duì)用戶直觀)并具有許多不同，包括其成像能力。由于病灶非可視化以及對(duì)病人的更少操縱和成像，CBCT成像能力顯著減少了活檢的取消并且提供了更有效的乳房活檢。與SBB、BMRI和超聲引導(dǎo)的活檢相比，CBCT成像為包括胸壁的乳房30(圖1)的所有區(qū)域提供前所未有的進(jìn)入通道。因此，單獨(dú)的低劑量采集提供可靠且可再生的適合對(duì)鈣化物和腫塊32兩者成像和取樣的感興趣體積。在一些實(shí)施例中，臨床醫(yī)生和技術(shù)專家具有可用的3D繪制和斷層攝影切片，以用于不可預(yù)料的病灶可視化和靶向。本文的實(shí)施例包括X、y>Z坐標(biāo)入路，該入路提供至少三個(gè)自由度，并且一些實(shí)施例為活檢入路提供可包括theta(θ)角、獨(dú)特且新穎的附加三個(gè)自由度的至少四個(gè)自由度。附加自由度允許臨床醫(yī)生確定到病灶的避免刺穿脈管(在CBCT掃描中精細(xì)可視)的軌跡路徑并且檢查并發(fā)(complicating)或檢查末梢出血。theta(9)角入路在薄乳房中提供了附加空間，從而接受活檢針36的動(dòng)程(stroke)34，并且在真空輔助設(shè)備中允許針36的溝槽38完全插入乳房30，以便適當(dāng)?shù)墓嘧⒑突顧z。另外，theta(θ)角允許針36以最長尺寸穿過病灶，這可以提高活檢樣本收獲量(圖2)。圖2中也示出用來在成像和活檢期間固定和擠壓乳房30的擠壓板40。在一些實(shí)施例中，theta(e)角由活檢針在坐標(biāo)面內(nèi)從坐標(biāo)軸中的一個(gè)傾斜形成的角度測量。這可以是相對(duì)于活檢針的原取向的偏斜角，或在一些實(shí)施例中，該角度是活檢槍在程序前指向的角度。在一些實(shí)施例中，theta(e)角可以是系統(tǒng)繞乳房或目標(biāo)組織旋轉(zhuǎn)的角度。錐束CT系統(tǒng)的錐束CT定位和引導(dǎo)系統(tǒng)描述圖3示出系統(tǒng)28的示例性基礎(chǔ)元件和原理。CBCT掃描儀系統(tǒng)包含發(fā)出射束48的一個(gè)X射線源42(例如，Rad70[SaltLakerCity，UT的Varian醫(yī)療系統(tǒng)])，以及安裝在旋轉(zhuǎn)組件上的一個(gè)平板探測器44(FPD)(例如，PaxScan4030CB[Varian醫(yī)療系統(tǒng)])。FPD經(jīng)特殊設(shè)計(jì)從而滿足錐束χ射線成像應(yīng)用的需要。病人檢查臺(tái)49安裝在旋轉(zhuǎn)的管件/探測器組件上。該檢查臺(tái)具有允許病人的乳房30在成像體積46中旋轉(zhuǎn)軸線處下垂的開口。管件/探測器組件繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并獲得位于旋轉(zhuǎn)軸線處的未受壓的乳房30的多個(gè)2D投影圖像。乳房30的3D體積可根據(jù)2D圖像的該數(shù)據(jù)集重建。由于腫瘤32和活檢針36的成像可以是局部的，因此可以使用準(zhǔn)直來限制乳房30的暴露區(qū)域，因此顯著降低隨后位置13驗(yàn)證掃描的劑量。病人檢查臺(tái)49是人體工學(xué)形狀的，并且能夠垂直移動(dòng)從而使得病人檢查臺(tái)的下側(cè)到地板約5英尺，范圍從約3英尺到約6英尺，以便于乳房30定位在最優(yōu)化覆蓋范圍(特別是接近胸壁和腋窩區(qū)域的外上象限)和活檢。管件/探測器組件也能夠垂直移動(dòng)，從而允許系統(tǒng)攝像，以便協(xié)助對(duì)齊或放置活檢針36和驗(yàn)證病人檢查臺(tái)處于最大高度。在下面的檢查臺(tái)1示出CBCT掃描參數(shù)的例子。檢查臺(tái)1的參數(shù)僅是示例，并可以使用其它值，且范圍可以調(diào)節(jié)從而擴(kuò)大到超過列出的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，在此討論的許多尺寸和參數(shù)可以被調(diào)節(jié)為在示例性值的約10%和約20%之間的范圍內(nèi)可操作，在一些實(shí)施例中，尺寸和參數(shù)的范圍可以小于約示范值的10%或大于約示范值的20%。在掃描儀上的蓋保護(hù)病人和臨床醫(yī)生在掃描期間免受機(jī)械、電氣和輻射的危險(xiǎn)，盡管在活檢程序期間允許同時(shí)距離病人兩側(cè)1米寬的過道。表1.錐束CT掃描儀參數(shù)掃描時(shí)間5-10秒體素尺寸(0.08-0.28mm)3劑量約5mGy(正常尺寸的50/50乳房)放大率1.42像素間距0.194mm(在具有2X2面元?jiǎng)澐值?0fps下為0.388mm)動(dòng)態(tài)范圍>16位投影數(shù)量300數(shù)據(jù)采集率30fps(具有2X2面元?jiǎng)澐?覆蓋范圍(16cmX28cmX28cm)重建時(shí)間<3分鐘具有軌道運(yùn)動(dòng)的CBCT-GBx的電動(dòng)化的x，y，ζ,θ工作臺(tái)(stage)組件的實(shí)施例在圖4中示出。示出的入路(approach)與證明的立體定向活檢技術(shù)相似，但適合CBCT系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含軌道4軸線線傳送系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，活檢槍56可以安裝在該4軸線傳送系統(tǒng)上，并且進(jìn)入窗擠壓組件可以安裝在該旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上。軌道4軸線線傳送系統(tǒng)可以提供繞乳房30的360°旋轉(zhuǎn)，并給出平行于檢查臺(tái)下側(cè)的活檢槍在給定速度下的一定的行進(jìn)量以及在X，y和ζ坐標(biāo)下的旋轉(zhuǎn)以及+/-90°旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)確性。在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)被配置為防止或減少會(huì)由活檢針36導(dǎo)致的胸壁穿透的角度或線性運(yùn)動(dòng)。14在一些實(shí)施例中，垂直(ζ)工作臺(tái)可以提供約為25厘米(cm)的垂直行程。該組件可以被精確設(shè)置在病人檢查臺(tái)框架上或從桌面上設(shè)置。該組件可以容易地、精確地和準(zhǔn)確地安裝到病人檢查臺(tái)上，并稍后移除以便正常的成像程序。該組件可以被密封，從而使得流體不進(jìn)入機(jī)電結(jié)構(gòu)并且容易清潔。為了活檢目的，X射線半透擠壓板40和框架組件可以用來通過電動(dòng)機(jī)構(gòu)以設(shè)定的壓力從兩側(cè)捕獲乳房30，并以最小壓力使其保持穩(wěn)定。指旋螺釘(thumbscrew)機(jī)構(gòu)允許技術(shù)員完成該擠壓過程。該進(jìn)入窗/擠壓/工作臺(tái)組件可以被安裝在病人檢查臺(tái)的底部上，安裝到具有快速釋放鎖定機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸承52。該組件可以被配置為具有繞病人的乳房30旋轉(zhuǎn)的能力，以提供圍繞乳房30的旋轉(zhuǎn)位置處的靈活性，從而用最短的皮膚到病灶距離實(shí)現(xiàn)安全有效的定位。如圖4所示，該系統(tǒng)可以包括在擠壓板40中的進(jìn)入窗54，從而允許針36在活檢程序期間穿過進(jìn)入窗54延伸?；顧z針36可以是整體的或耦合到活檢槍56，活檢槍56被配置為接收計(jì)算機(jī)和/或機(jī)器指令以致動(dòng)針36。活檢針36可進(jìn)一步耦合到被配置為調(diào)節(jié)針36的位置的橫向?qū)к?8和垂直導(dǎo)軌60。在一些實(shí)施例中，具有保持活檢設(shè)備的譯碼器位置反饋的軌道多軸線(例如，具有X，Y，Z和theta(θ)角運(yùn)動(dòng)或自由度的4軸線系統(tǒng))電動(dòng)傳送系統(tǒng)50基于從3DCBCT掃描獲得的定位數(shù)據(jù)自動(dòng)放置活檢針36。支撐在傳送系統(tǒng)上的活檢設(shè)備可以被設(shè)計(jì)為與可購得的經(jīng)皮乳房30活檢系統(tǒng)兼容。除此之外，傳送系統(tǒng)50可以包括活檢槍56、橫向?qū)к?8、垂直導(dǎo)軌60、旋轉(zhuǎn)軸承52和/或其它元件，例如位置傳感器和馬達(dá)，用于放置針36。軌道4軸線傳送系統(tǒng)允許通常的x、y和ζ軸運(yùn)動(dòng)以便定位，并同樣提供附加的自由度、平行于的病人檢查臺(tái)底部的右/左角運(yùn)動(dòng)，從而提供對(duì)活檢入路的前所未有的控制。在一些實(shí)施例中，軌道4軸線傳送系統(tǒng)50可以安裝到現(xiàn)有的病人檢查臺(tái)(插入環(huán)或框架)，該病人檢查臺(tái)可以被編程為在避開限定的結(jié)構(gòu)同時(shí)將工作臺(tái)移動(dòng)到根據(jù)CBCT掃描產(chǎn)生的體積矩陣確定的由3D坐標(biāo)指示的位置。這包括瞄準(zhǔn)針36，從而提供到活檢位點(diǎn)的軌跡，該軌跡例如最短的皮膚到病灶路徑，從而使得沿針的軌跡避開乳房30內(nèi)的任何主脈管，并避免穿透胸壁?？梢园ㄜ浖陀布拗?，從而確保針36不穿透胸壁。這包括使用在重建的3D空間中定位胸壁、針36的軌跡和擺度(throw)和各種長度的針的校準(zhǔn)查找表，以及安裝在傳送系統(tǒng)的工作臺(tái)上的各廠商的活檢槍56的校準(zhǔn)查找表的知識(shí)。關(guān)鍵位置輸入可以根據(jù)重建的體積，例如乳房體積、活檢位點(diǎn)和主脈管確定。在一些實(shí)施例中，傳送系統(tǒng)50可沿例如具有托架64的與檢查臺(tái)耦合的導(dǎo)軌62相對(duì)于病人檢查臺(tái)49移動(dòng)，該托架64可以容許傳送系統(tǒng)50的垂直調(diào)節(jié)，如圖4所示。在其它實(shí)施例中，傳送系統(tǒng)50在垂直方向上相對(duì)于病人檢查臺(tái)不可移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，對(duì)于正常的成像程序，支撐工作臺(tái)可以易于安裝并且可以精確地、準(zhǔn)確地定位到初始位置，并易于從掃描儀上移除，為半掃描數(shù)據(jù)采集控制提供控制軟件，并提供與半掃描數(shù)據(jù)采集有關(guān)的安全特征?；顧z槍安裝板也可以包括前引導(dǎo)器和后引導(dǎo)器，用于支撐活檢針36以及用于針定位的細(xì)導(dǎo)線和(在活檢后)手術(shù)夾鉗導(dǎo)引器(surgicalclipintroducer)。在實(shí)際針位置的掃描證明是困難的一些實(shí)施例中，可選地弓丨入阻塞器到腫瘤位點(diǎn)，成像以便位置驗(yàn)證，然后可使用弓I入活檢槍56和針36。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地確定使用的方法。在CBCT數(shù)據(jù)采集后，投影圖像可以被處理，從而獲得乳房30的3D繪制和可疑腫塊相對(duì)于進(jìn)入窗的坐標(biāo)，以便引導(dǎo)活檢針36。在一些實(shí)施例中，可以提供相對(duì)于另一參考點(diǎn)(例如，活檢針的初始點(diǎn)、傳送系統(tǒng)50的起點(diǎn)等等)的坐標(biāo)。3D顯示軟件可以提供完整的可視化。圖形硬件可以被用來以交互的速度顯示非常大的數(shù)據(jù)集。自動(dòng)并交互的分割工具可以支持3D圖像數(shù)據(jù)的處理。一些實(shí)施例包括察看正剖面和斜剖面、表面和體積繪制的能力以及數(shù)據(jù)分析和虛擬導(dǎo)航工具。這些特征允許真實(shí)的各向同性體積數(shù)據(jù)完全可見，并提供準(zhǔn)確的可視化和做出精確測量以對(duì)乳房腫瘤、主要的乳房脈管和活檢針軌跡定位的能力，從而提供近實(shí)時(shí)的反饋來引導(dǎo)活檢程序。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可以被特別設(shè)計(jì)為錐束圖像引導(dǎo)定位和活檢。CBCT圖像引導(dǎo)的傳送系統(tǒng)的實(shí)施例已經(jīng)介紹和采用多種方法使機(jī)構(gòu)將活檢槍56和針36傳送到乳房表面的點(diǎn)，針36可在該點(diǎn)通過皮膚中的小孔被引入到腫瘤位點(diǎn)。許多方法包括手持設(shè)備或電動(dòng)滑塊。由于CBCT系統(tǒng)在3D空間中具有識(shí)別可疑腫塊的中心位置和疾病范圍的高準(zhǔn)確性，所以可以提供更準(zhǔn)確且更靈活的入路。同樣，在驗(yàn)證位置后，可需要針位置的小的旋轉(zhuǎn)改變，從而對(duì)可疑體積更完全地取樣，而理想地不需要移除和重插入活檢針36。由于活檢針36在給予乳房組織彈性的乳房30內(nèi)，因此這對(duì)于小的正交或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)是可能的。這不僅對(duì)于活檢取樣的效率是重要的，而且對(duì)最小化對(duì)乳房30的創(chuàng)傷也是重要的，該創(chuàng)傷會(huì)通過移除針36、新的皮膚切口和穿過新的乳房組織再插入而產(chǎn)生。另外，在病人檢查臺(tái)49下面的空間受限，從而需要小的鉸接傳送系統(tǒng)。機(jī)器人臂70可為這些需求提供解決方案，例如，類似于圖5和6中示出的。在示例性實(shí)施例中，機(jī)器人臂功能性可由例如5軸線鉸接式機(jī)器人臂R17(例如，TrentonNJ的Sands技術(shù)國際有限公司的t/aST機(jī)器人)提供。R17是完全自足的五軸線垂直鉸接機(jī)器人臂系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為需要長的靈活的伸展(reach)或在3D空間中的各種尺寸乳房中任意位置的腫塊的有效活檢所需的復(fù)雜通路的低成本處理方案。該形式也稱為擬人的形式，因?yàn)樗c人的手臂相似。它是快速、準(zhǔn)確、輕量和可靠的低成本機(jī)器人臂。該機(jī)器人臂具有加固的、耐用的構(gòu)造，且具有平滑、敏捷和準(zhǔn)確的數(shù)字式位置控制。它的多處理器控制器具有模塊化電子設(shè)備、高速驅(qū)動(dòng)器與大規(guī)模的和可擴(kuò)展的輸入/輸出能力。機(jī)器人臂70，例如R17，可具有約30”伸展和5個(gè)軸線的運(yùn)動(dòng)、約48磅(Ibs)的重量，具有約0.2mm的可重復(fù)性，具有10，000小時(shí)無故障平均時(shí)間并可以具有高達(dá)71bs的有效載荷。該機(jī)器人可以?？吭谛D(zhuǎn)環(huán)上，從而到達(dá)目標(biāo)的最佳進(jìn)入位置。它易于應(yīng)用，并且程序能夠執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)，因此使它與CBCT產(chǎn)生的準(zhǔn)確的3D繪圖兼容。它具有長的伸展，并因此具有比同類機(jī)器更大和更多的有用的工作空間。由于機(jī)械構(gòu)成簡單可靠，R17機(jī)器人臂每天運(yùn)行三班，持續(xù)十年無故障。修改可以包括使用具有編碼器反饋的新的輕量、高速、高效的步進(jìn)馬達(dá)的Mk5套件。Mk5套件包括新的Mk5控制器，該控制器簡單可靠，使用快速CPU和DSP處理器以及小型微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的組合。輸入/輸出特征可包括在一些實(shí)施例中，以檢測例如溫度或壓力的變化。在一些實(shí)施例中，安裝板中的手形件終端提供工具的簡單安裝，所述工具例如夾持器和傳感器，從而使其可以簡單修改以接受安裝平臺(tái)，從而支持各種可購得的活檢槍56或微創(chuàng)治療工具。它被完全封裝以使其容易清潔，從而適合處于活檢環(huán)境中。它可以被設(shè)置在會(huì)由CBCT成像系統(tǒng)提供的Cartesian坐標(biāo)(逆運(yùn)動(dòng)學(xué))中。對(duì)話框容許在絕對(duì)或相對(duì)坐標(biāo)中的定位。下面的表2中提供機(jī)器人臂的規(guī)格的示例。表2.示例機(jī)器人臂的規(guī)格驅(qū)動(dòng)器高功率微步進(jìn)的步進(jìn)馬達(dá)，增量編碼器反饋伸展750毫米/30英寸有效載荷在邊緣處為3千克/7磅(可重復(fù)性特征降級(jí))速度(標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器)肩形件100度/秒，肘形件180度/秒，腕形件120度/秒(多關(guān)節(jié)大約為2000毫米/秒)手形件俯仰(pitch)或滾動(dòng)的最大扭矩4牛米(Nm)(可重復(fù)性特征降級(jí))。新的雙重比率可重復(fù)性+/-0.2mm加速度2-3G重量22千克/48磅(僅機(jī)器人)功率110/240V交流420VA(標(biāo)準(zhǔn)控制器)MTBF(平均故障間隔時(shí)間)10,000小時(shí)在一些實(shí)施例中，MOVE或MOVETO命令可以被輸入或包括在軟件或防火墻程序中。腕形件/手形件角度可以被指定或控制。機(jī)器人系統(tǒng)可以用示例性機(jī)器人編程語言R0B0F0RTHII編程。采用完全自動(dòng)化的入路的另一替換實(shí)施例使4軸線傳送系統(tǒng)能夠?qū)⒒顧z槍放置在適當(dāng)位置。一個(gè)方法可以是使用乳房擠壓/進(jìn)入窗54懸掛于安裝到金屬環(huán)的軸承，該金屬環(huán)附連在檢查臺(tái)49底部的孔口周圍。在此描述的病人檢查臺(tái)49的實(shí)施例可以包括金屬環(huán)的空間和安裝孔。在一些實(shí)施例中，該金屬環(huán)可以已經(jīng)成為檢查臺(tái)用于安全蓋的部分。源自診斷掃描的可視化軟件可以被編程為指出皮膚到病灶的最小距離的乳房擠壓/進(jìn)入窗54的最佳角位置。系統(tǒng)28可以被配置為允許臨床醫(yī)生借助環(huán)上的度數(shù)標(biāo)記將擠壓/進(jìn)入窗54手動(dòng)旋轉(zhuǎn)到該位置。然后該軸承可以被手動(dòng)鎖定在適當(dāng)位置，并且手動(dòng)擰緊乳房擠壓/進(jìn)入窗54，從而固定乳房30?？赏瓿闪硪粧呙瑁瑥亩鴮⑷榉繑D壓/進(jìn)入窗54中的病灶定位。基于病灶的3D坐標(biāo)，源自低功率靶激光器的光會(huì)由一組伺服檢流計(jì)引導(dǎo)到乳房表面上的點(diǎn)，從而管心針(stylet)被基本垂直插入，例如，插入到皮膚表面會(huì)引導(dǎo)它插入到需要的位置(例如，可疑腫塊約2mm以下)。乳房擠壓/進(jìn)入窗54上可以包括引導(dǎo)器，從而在需要時(shí)確保基本垂直進(jìn)入乳房30。深度可以根據(jù)3D可視化確定，并且管心針的深度可以由插管器上的0形環(huán)設(shè)定和控制，這和MRI活檢相同?？梢砸瞥苄尼槻⒆枞魍ㄟ^插管器放置在病灶位點(diǎn)。可以執(zhí)行另一掃描以檢驗(yàn)阻塞器在病灶位點(diǎn)的位置。可以移除阻塞器，并且活檢槍的針通過插管器放置在病灶位點(diǎn)，在該處執(zhí)行真空協(xié)助活檢并插入活檢鉗。在活檢后，可以完成另一掃描，從而檢驗(yàn)活檢和鉗子的放置。手持式活檢是常用程序，并且根據(jù)描述的CBCT系統(tǒng)的實(shí)施例，近實(shí)時(shí)可視化引導(dǎo)會(huì)變得非?？煽俊Ｈ绻麍D像質(zhì)量在存在更多噪聲的情況下也足以分辨出病灶，那么可以為該程序執(zhí)行低劑量掃描。有效的噪聲糾正軟件可以有效提供合適的圖像質(zhì)量。在共焦掃描激光顯微鏡中的伺服檢流計(jì)及其準(zhǔn)確性和精確性允許對(duì)于細(xì)胞腫塊的準(zhǔn)確性為亞毫米的光柵掃描。在一些實(shí)施例中，一個(gè)低成本激光器和一組3個(gè)或4個(gè)的伺服檢流計(jì)可以有效覆蓋整個(gè)乳房30。在一些情況下，與在MRI中使用的柵格系統(tǒng)相似的柵格系統(tǒng)可以與描述的實(shí)施例結(jié)合使用。CBCT掃描可以使放置亞柵格針引導(dǎo)器的柵格位置可見。然后可以繼續(xù)上面描述的活檢程序。取代柵格的進(jìn)入窗入路可以在檢測剛好位于柵格或針引導(dǎo)器的框架部分的病灶方面有利。在一些實(shí)施例中，柵格系統(tǒng)和進(jìn)入窗都可以在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。_CT劍棚陴碰_■牛禾口優(yōu)力在一些實(shí)施例中，執(zhí)行活檢或其它程序的方法可以包括以下步驟、特征和優(yōu)點(diǎn)。CBCT為定位、放置針36和活檢驗(yàn)證提供快速、低劑量的靶向視場掃描。如上所述，通過準(zhǔn)確定位，可以執(zhí)行包括看到和避開大脈管的能力的更高質(zhì)量活檢。這可以改善醫(yī)生對(duì)活檢針放置在病灶位點(diǎn)的置信度，并且活檢后CBCT掃描的3D評(píng)定可以提供更準(zhǔn)確的驗(yàn)證。不需要造影劑來使小腫瘤和大脈管可見，但在需要時(shí)，可以在一些實(shí)施例中使用造影劑。重建和驗(yàn)證的時(shí)間被減少(<3分鐘)。系統(tǒng)提供了比許多其它程序和系統(tǒng)更高的分辨率可視化，從而更好地在3D空間中表征鈣化物和它們的分布以及與其它結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系。通過病人檢查臺(tái)的人體工學(xué)形狀和使乳房30穩(wěn)定而沒有硬擠壓的舒適的彎曲的乳房支架，系統(tǒng)可以向病人提供相對(duì)的舒適而不影響到達(dá)胸壁的覆蓋范圍。因?yàn)榭梢允褂冒邢驕?zhǔn)直(不照射整個(gè)乳房)，具有低散射(scatter)的低劑量照射可以為散射糾正提供更好的散射評(píng)估，因此改善圖像質(zhì)量。除此之外，CBCT圖像引導(dǎo)的活檢系統(tǒng)的實(shí)施例可以進(jìn)一步提供平臺(tái)，以便(1)為靶向掃描和重建發(fā)展自動(dòng)準(zhǔn)直；(2)最優(yōu)化重建軟件，從而減少由活檢針引起的圖像中的金屬偽影；(3)發(fā)展更好且更準(zhǔn)確的計(jì)算機(jī)輔助診斷(CAD)算法；以及⑷在一些實(shí)施例中，用作準(zhǔn)確的腫瘤反應(yīng)監(jiān)視工具。CBCT圖像引導(dǎo)的活檢系統(tǒng)是可擴(kuò)展的平臺(tái)，可與在治療癌癥病灶方面有用的微創(chuàng)治療(消融RF、低溫(cyro)、HIFU(高強(qiáng)度聚焦超聲))兼容。另外，CBCT為改善的癌癥腫瘤特異性和腫瘤血管生成提供可疑腫塊的更精確評(píng)估。CBCT系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)包括提供乳房解剖結(jié)構(gòu)和病灶的真實(shí)的3D描述。系統(tǒng)也消除或顯著減少交迭，并移除或顯著減少重疊結(jié)構(gòu)，因此，允許改善的腫瘤靶向。具有準(zhǔn)確成像和精確活檢能力的CBCT系統(tǒng)允許最早階段的乳房癌活檢。由于優(yōu)秀的對(duì)比檢測能力，系統(tǒng)產(chǎn)生更高的診斷率，并考慮相同設(shè)定下的初始診斷成像和可疑病灶的活檢。系統(tǒng)也通過改善的靶向的功效來改善空心針活檢的靈敏度和特異性，并且改善的靶向可以導(dǎo)致減少取樣錯(cuò)誤和更明確的診斷。系統(tǒng)也可以更有效地利用經(jīng)皮活檢，為非侵入診斷不能可靠診斷出病狀的病人省去活檢(即，形態(tài)和對(duì)比度增強(qiáng)特征強(qiáng)烈表明為惡性腫瘤的腫塊)。在CBCT引導(dǎo)的活檢(CBCT-GBx)的方法的一些實(shí)施例中，病人俯臥躺下，腳在檢查臺(tái)49任意一側(cè)，并且乳房30穿過檢查臺(tái)的孔下垂。CT機(jī)架在病人檢查臺(tái)下面水平旋轉(zhuǎn)；在機(jī)架任意一側(cè)的兩扇門打開，從而向臨床醫(yī)生和技術(shù)專家提供在χ射線管和探測器之間的工作空間。檢查臺(tái)49提升，從而使得該活檢組可以在檢查臺(tái)表面下方工作，從而接近乳房30。機(jī)架門關(guān)閉，以便在整個(gè)程序期間僅當(dāng)病人保持原位時(shí)成像。一旦定位，病人/檢查臺(tái)通常不在成像和允許原位活檢和在線針驗(yàn)證成像的活檢有關(guān)任務(wù)間移動(dòng)。檢查臺(tái)設(shè)計(jì)和孔具有柔軟有延展性但可清潔的周邊，該周邊允許病人的胸壁和肩部落到臺(tái)面下，以便接近乳腺的區(qū)域和局部區(qū)域。在一些實(shí)施例中，檢查臺(tái)經(jīng)修改從而允許完全接近腋窩。描述的進(jìn)入窗/擠壓和軌道4軸線傳送系統(tǒng)可以從操縱員的著眼點(diǎn)繞乳房30成360°運(yùn)動(dòng)。與BMRI引導(dǎo)的活檢相反，并且由于近線3D體積成像，這提供了到乳房30的360°入路，以便獲得最佳活檢入路路徑，該路徑可以是例如最短的皮膚到病灶距離，并為活檢提供靈活性。3D斷層攝影體積采集可以在10秒內(nèi)以全掃描或半掃描模式完成，以便在水平、垂直和深度方向上的針尖的近實(shí)時(shí)3維確認(rèn)。根據(jù)臨床醫(yī)生的選擇和病灶特征，CBCT-GBx系統(tǒng)可以允許確認(rèn)在線的針放置準(zhǔn)確性的至少兩種方法。第一方法是其中活檢針36在乳房30中激發(fā)前(prefire)位置成像。該方法使用半掃描成像方法。第二方法提供采用全掃描采集的阻塞器方法。CBCT-LG可以通過3D空間中的針驗(yàn)證提供活檢準(zhǔn)確性的在線顯示?；顧z器具/針可以固定在電動(dòng)工作臺(tái)上的適當(dāng)位置，從而提供活檢針放置的前所未有的控制和置信度。在一些實(shí)施例中，進(jìn)入窗/擠壓組件和軌道4軸線傳送系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)包含經(jīng)皮的空心針(彈簧加載的槍或真空輔助)乳房活檢設(shè)備。進(jìn)入窗/擠壓組件和軌道4軸線傳送系統(tǒng)可以與例如單個(gè)的快速釋放機(jī)構(gòu)一起組合附加到病人檢查臺(tái)49的底部或檢查臺(tái)框架。乳房進(jìn)入窗/擠壓組件和軌道4軸線傳送系統(tǒng)可以被配置為能夠繞病人的乳房30旋轉(zhuǎn)，來為終端用戶提供靈活性，從而實(shí)現(xiàn)安全有效的定位和活檢，包括最短的皮膚到病灶距離、避開脈管和便于進(jìn)入腫瘤。在一些實(shí)施例中，進(jìn)入窗54包含5cmX7cm的孔，活檢針36(或針定位插管器/阻塞器、活檢鉗插管器或定位線插管器)可以在CBCT圖像引導(dǎo)下插入該孔。進(jìn)入窗54可以被配置為能夠被定位，從而允許針36在維持乳房30的充分?jǐn)D壓期間進(jìn)入乳房30的上部、中部或下部。擠壓板40可以用來使乳房組織對(duì)著進(jìn)入窗54平緩固定，以便減少運(yùn)動(dòng)偽影并準(zhǔn)確引導(dǎo)針36。該設(shè)計(jì)有效確保安裝可以僅在幾分鐘內(nèi)執(zhí)行。該設(shè)備可以用殺菌劑清潔，從而限制病人間感染的傳播。進(jìn)入窗54和相反的擠壓板40都可以由對(duì)病人舒適的材料制作，并且都具有低X射線衰減，從而最小化重建圖像偽影?？梢酝ㄟ^提供適中的擠壓，例如對(duì)稱施加于乳房30來將乳房30穩(wěn)定在進(jìn)入窗/擠壓組件中。重建的3D空間提供在掃描體積內(nèi)的病灶的確切位置。這些坐標(biāo)可以用來確定進(jìn)入窗54在乳房30上的最佳旋轉(zhuǎn)位置。錐束CT的3D引導(dǎo)算法可以允許確定最佳軌道位置和x、y、z、θ以及針深度坐標(biāo)，從而驅(qū)動(dòng)軌道4軸線傳送系統(tǒng)，以便得到對(duì)目標(biāo)病灶有效的或需要的進(jìn)入，例如圖7中所示。圖7中示出確定適當(dāng)?shù)摩?、y和ζ坐標(biāo)以便執(zhí)行活檢程序和以便為程序確定入路角θ的實(shí)施例。軌道4軸線傳送系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)為提供獨(dú)立于進(jìn)入窗/擠壓組件的垂直運(yùn)動(dòng)。可以在沿活檢工具的兩個(gè)位置(前面和后面)支撐活檢工具，從而在插入期間提供穩(wěn)定的引導(dǎo)。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以通過使用體模經(jīng)驗(yàn)地驗(yàn)證相對(duì)于病灶的活檢針位置的最終位置的實(shí)際定位。CBCT掃描可以用來驗(yàn)證活檢針36的準(zhǔn)確定位。一旦確認(rèn)正確靶向，那么可以使用通過同軸護(hù)套的真空輔助乳房活檢設(shè)備執(zhí)行組織取樣?？梢栽诓≡罘较蛏蠄?zhí)行取樣。在組織取樣完成時(shí)，可以收回探針并通過同軸護(hù)套放置位點(diǎn)標(biāo)記。可以執(zhí)行活檢區(qū)域的最終CBCT成像，從而驗(yàn)證取樣偽影和位點(diǎn)標(biāo)記的位置?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域已知方法證實(shí)病理。因此該系統(tǒng)可以為活檢和其它微創(chuàng)程序提供真實(shí)的原位電動(dòng)定位和引導(dǎo)能力。在一些實(shí)施例中，位點(diǎn)標(biāo)記或基準(zhǔn)標(biāo)記可以用于隨后接下來的病灶治療或診斷。例如，應(yīng)向后續(xù)的外科手術(shù)指出，提供基準(zhǔn)標(biāo)記使得更容易精確發(fā)現(xiàn)已活檢病灶的位點(diǎn)，使外科醫(yī)生更容易切除曾確定為病灶的病理的區(qū)域?？商鎿Q地，在認(rèn)為活檢程序本身成功移除整個(gè)腫瘤塊32之處，標(biāo)記提供腫瘤32的先前位置的精確位置，以便在隨后成像中使用，從而確定腫瘤塊是否完全移除(即，癌細(xì)胞是否會(huì)在執(zhí)行活檢的位點(diǎn)再出現(xiàn))。在一些實(shí)施例中，乳房進(jìn)入窗/擠壓組件和軌道4軸線傳送系統(tǒng)可以(i)支撐經(jīng)皮空心針乳房活檢設(shè)備，并繞病人乳房旋轉(zhuǎn)，從而為最終用戶提供靈活性，并且(ii)實(shí)現(xiàn)安全有效的定位和活檢，以及(iii)允許真實(shí)原位的電動(dòng)定位和活檢能力。掃描和重津協(xié)議在一些實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集協(xié)議和重建協(xié)議，以在取樣前準(zhǔn)確驗(yàn)證活檢針36的位置。在一些實(shí)施例中，協(xié)議可以包括例如以下內(nèi)容1.在乳房進(jìn)入窗/擠壓組件處于適當(dāng)位置的情況下掃描擠壓的乳房30用以指示可疑腫塊在空間中的確切位置，全掃描對(duì)獲得準(zhǔn)確重建有用。全掃描的錐束CT重建算法可以用于該步驟。為確?；顧z安全有效，放射科醫(yī)生了解活檢針36在實(shí)際插入前的軌跡是有利的。2.用于視覺上驗(yàn)證在乳房表面適當(dāng)位置的活檢針36的位置的光學(xué)方法。3.掃描位于適當(dāng)位置的活檢針36從而最小化由大型高對(duì)比度對(duì)象的金屬活檢槍和針36引起的偽影，投影可以沿兩個(gè)分離的弧形分段(A和B)獲得，從而避開活檢槍和針36的全部覆蓋范圍，如圖8所示。兩個(gè)弧形之間丟失的數(shù)據(jù)可以從步驟1中掃描的對(duì)應(yīng)部分獲得。因此，針36和可疑腫塊的相對(duì)位置可以在可容忍的偽影或錯(cuò)誤情況下重建。由于一旦活檢工作臺(tái)組件處于適當(dāng)位置，則不可執(zhí)行全環(huán)掃(fullcirclescan)，所以低劑量感興趣體積(VOI)半掃描方法可以用于該步驟。應(yīng)該指出，可以打開準(zhǔn)直儀而僅暴露針和腫瘤32，因此X射線在乳房30的覆蓋范圍小于(A+l)cm，其中Δ是CBCT對(duì)腫瘤32的最大檢測尺寸。通過該方法，乳房30的照射區(qū)域大大縮小。有效的半掃描錐束重建算法已得到發(fā)展，并且可以與本文描述的實(shí)施例一起結(jié)合使用。該算法可以用來用初步體模研究中的半掃描數(shù)據(jù)重建腫瘤32和活檢針36，從而確定圖像質(zhì)量并量化潛在偽影和錯(cuò)誤?？梢栽谝韵路矫嬖u(píng)估數(shù)據(jù)采集和重建協(xié)議腫瘤圖像的偽影大小、腫瘤32和活檢針36之間的空間關(guān)系準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)采集速度、準(zhǔn)確的圖像引導(dǎo)需要的投影數(shù)量、重建速度和對(duì)比噪聲比。在活檢過程期間對(duì)活檢針36和腫瘤32的相對(duì)位置成像時(shí)，應(yīng)考慮活檢針36產(chǎn)生的金屬偽影。由于活檢針36由金屬材料制成，它的衰減系數(shù)大大高于周圍的乳房組織。在投影數(shù)據(jù)中的該顯著中斷/不連續(xù)可以導(dǎo)致重建圖像中的拖尾(streaking)偽影，所述拖尾偽影可能阻礙附近病灶的成像。20本公開的實(shí)施例被設(shè)計(jì)為按以下步驟糾正金屬偽影第一，將派生方法用于在投影中定位活檢針36。第二，減少由金屬導(dǎo)致的中斷，可以測試兩種方法。一種方法是根據(jù)活檢針36投影值的原始值將該投影值按比例降低。另一方法是基于降低的取樣值在活檢針位置使用樣條插值。使用該兩種方法，部分活檢針信息可以保留在投影中，并可以重建活檢針36的位置而且偽影較少。因此，可以根據(jù)重建圖像更清晰觀察和更準(zhǔn)確測量活檢針36和目標(biāo)腫瘤32的相對(duì)位置，以便引導(dǎo)活檢過程。4.活檢和活檢標(biāo)記放置。在一些實(shí)施例中，該步驟不需要掃描。5.活檢后的驗(yàn)證。該步驟可用來驗(yàn)證腫塊是否被適當(dāng)取樣。半掃描重建對(duì)于成像可以是足夠的，并且X射線僅需要覆蓋針36和腫瘤32，與步驟3中相同。6.檢驗(yàn)活檢標(biāo)記。該掃描的細(xì)節(jié)包括在步驟5中?？梢詧?zhí)行附加評(píng)估，從而在系統(tǒng)集成完成后用體模研究驗(yàn)證和優(yōu)化數(shù)據(jù)采集和重建協(xié)議。低劑量靶向體積掃描和重建協(xié)議可以用來以最小的需要的輻射劑量在取樣前準(zhǔn)確驗(yàn)證活檢針的位置，并且不需要造影劑注射。這些協(xié)議的實(shí)施例可包括以下內(nèi)容1.用于將靶向的感興趣體積掃描的需要的腺體劑量最低化的計(jì)算機(jī)控制的準(zhǔn)直系統(tǒng)將準(zhǔn)直儀最優(yōu)化，以提供對(duì)感興趣區(qū)域的成像輻射的靈活的靶向準(zhǔn)直，最小化或降低對(duì)病人的X射線劑量，實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)采集和在線重建。在一些實(shí)施例中，常規(guī)準(zhǔn)直儀可以被設(shè)計(jì)為提供對(duì)感興趣區(qū)域成像輻射的靈活的靶向準(zhǔn)直。定位準(zhǔn)直儀的鉛快門(leadshutter)從而僅照射感興趣區(qū)域(腫瘤和活檢針)的靈活性可以有助于降低對(duì)乳腺30的全部腺體劑量，降低散射輻射，產(chǎn)生更好的對(duì)比噪聲比，提高掃描速度(如需要，在較小的檢測面積，可以以更高幀速率例如60幀/秒讀取成像系統(tǒng))，并由于矩陣尺寸可以是較小的所以減少重建時(shí)間。預(yù)期根據(jù)用于靶向掃描的覆蓋范圍體積，將劑量降低到整個(gè)乳房的腺體劑量的5-15分之一。腫瘤32的尺寸和位置可以根據(jù)源自CBCT-GBx程序中的第一次CBCT掃描的3D重建圖像確定。這些參數(shù)可以輸入電動(dòng)準(zhǔn)直儀的控制系統(tǒng)中，以便自動(dòng)最優(yōu)化準(zhǔn)直。準(zhǔn)直寬度(感興趣體積[V0I])和劑量減少之間的關(guān)系，以及VOI尺寸和散射減少之間的關(guān)系都可以被備份成文件。由于采用新穎的低劑量靶向VOI掃描協(xié)議和重建協(xié)議，CBCT-GBx程序的全部劑量可以低于兩次完整的乳房掃描所需要的劑量(對(duì)于平均尺寸的正常乳房為800mRad)。2.采用最小的需要的輻射劑量并且不需要注射造影劑的利于近實(shí)時(shí)CBCT圖像引導(dǎo)的定位和活檢的低劑量靶向的感興趣體積掃描協(xié)議通過低劑量靶向VOI掃描，可以提高掃描速度。如需要，通過較小的檢測面積，可以以更高幀速率讀取成像系統(tǒng)，例如以60幀/秒讀取?？梢越档桶霋呙钄?shù)據(jù)采集時(shí)間。研究指出，在一些實(shí)施例中，如果幀速率為30幀/秒，那么成像延遲和測量延遲低于3%，這將不影響重建的圖像質(zhì)量。如有必要，可以在重建前為60幀/秒的速率測量并扣除成像延遲。3.用近實(shí)時(shí)3D重建實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和精確的圖像引導(dǎo)活檢的VOI重建協(xié)議重建協(xié)議可以用來從CBCT-VOI掃描獲得投影圖像數(shù)據(jù)。如果存在切斷(truncation)問題，可評(píng)估并解決它們。由于成像范圍可以被準(zhǔn)直以使包括靶向病灶的乳房30的全部寬度包括在采集的投影數(shù)據(jù)中，所以預(yù)期該VOI重建不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的切斷偽影。重建協(xié)議可以在重建速度方面最優(yōu)化。實(shí)施例可以提供圖像引導(dǎo)系統(tǒng)，該圖像引導(dǎo)系統(tǒng)可以用于由臨床醫(yī)生準(zhǔn)確提供靶向，從而為活檢和相似程序確定病灶定位坐標(biāo)和參數(shù)。這樣的系統(tǒng)和協(xié)議可以包括以下內(nèi)容1.將靶向的感興趣體積重建圖像與預(yù)先重建的整個(gè)乳房30的圖像融合，以便活檢的有效且準(zhǔn)確地在線圖像引導(dǎo)的圖像融合算法如需要，VOI和全部乳房圖像的合適融合可以通過相同解剖結(jié)構(gòu)在兩個(gè)圖像數(shù)據(jù)集中的配準(zhǔn)(registration)實(shí)現(xiàn)，或用附加的基準(zhǔn)標(biāo)記實(shí)現(xiàn)。融合的圖像可以由放射科醫(yī)生使用，以籌劃活檢針36的插入。為此活檢針36的模擬軌跡可以與乳房/病灶和活檢針36的CBCT3D圖像融合?；顧z針36的模擬軌跡可以基于由圖像引導(dǎo)傳送系統(tǒng)定位的針尖的坐標(biāo)和角度，以及活檢針36的被提議的插入深度和動(dòng)程。2.CBCT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)可以用來由臨床醫(yī)生準(zhǔn)確提供靶向，從而為活檢和具有活檢支撐工作臺(tái)的CBCT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的界面確定病灶定位坐標(biāo)和參數(shù)，以便準(zhǔn)確有效的活檢。本公開的實(shí)施例為近實(shí)時(shí)圖像引導(dǎo)最優(yōu)化3D顯示協(xié)議，以便有效定位和活檢。例如，在一些實(shí)施例中，執(zhí)行四次掃描并且重建的圖像可以通過使用客戶端/服務(wù)器可視化軟件來顯示，如下所述1.具有腫瘤32的受壓乳房30可以被掃描并且客戶端/服務(wù)器可以用來在3D空間中相對(duì)于參考點(diǎn)(0，0，0)定位腫瘤32和脈管。由于腫瘤和脈管與正常乳房組織相比具有不同的線性衰減系數(shù)，所以在使用客戶端/服務(wù)器的顯示器上的兩個(gè)不同閾值可以用來發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)標(biāo)示它們。一旦標(biāo)示出它們，那么可以通過使用客戶端/服務(wù)器的體積編輯和統(tǒng)計(jì)工具找出它們的位置和體積。可以容易獲得這些3D坐標(biāo)并且將其傳遞到軌道4軸線傳送系統(tǒng)。由于大血管和腫瘤可見，因此可以找出從乳房表面到腫瘤32的最短路徑，而不損害相對(duì)大的血管。針36到取樣位點(diǎn)的模擬的提議路徑可以與實(shí)際3D圖像融合，以驗(yàn)證針準(zhǔn)確前往病灶并且不損害任何主要脈管。2.活檢針尖可以由軌道4軸線傳送系統(tǒng)移動(dòng)到乳房皮膚表面的指出的位置，從而給出活檢針36到達(dá)病灶的最佳路徑。可以執(zhí)行光學(xué)觀察方法，來驗(yàn)證針在乳房表面的位置。這可以由技術(shù)員直接目視完成或使用遠(yuǎn)程相機(jī)系統(tǒng)目視完成。3.活檢針36可以由醫(yī)生插入乳房30，從而使其剛好在腫瘤32下面。然后可以執(zhí)行具有低劑量VOI采集和重建模式的第二次掃描，從而驗(yàn)證針36相對(duì)于腫瘤32的位置。由于一旦活檢工作臺(tái)組件處于適當(dāng)位置，則不可以執(zhí)行全環(huán)掃描(fullcirclescan)，所以可以使用半掃描方法。為量化針36到腫瘤32的距離，可以使用客戶端/服務(wù)器軟件的測量工具。在臨床醫(yī)生證實(shí)針-腫瘤空間關(guān)系后，然后可以執(zhí)行活檢。4.具有低劑量VOI采集和重建模式的第三次掃描可以在腫瘤32取樣后執(zhí)行。在該掃描中，衰減系數(shù)應(yīng)大大低于周圍組織的衰減系數(shù)的空腔可以是可見的。閾值可以再次被設(shè)定從而使空腔可見?？蛻舳?服務(wù)器軟件的體積編輯和統(tǒng)計(jì)工具可以被再次用于評(píng)估空腔的體積和位置。5.具有低劑量VOI采集和重建模式的第四次掃描可以在將標(biāo)記放置在該空腔后執(zhí)行。由于該標(biāo)記由高對(duì)比度材料制成，可以通過使用Koning客戶端/服務(wù)器的工具使該標(biāo)記易于看見并定位。下面的表3提供可由本公開實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集協(xié)議的實(shí)施例表3.數(shù)據(jù)采集協(xié)議權(quán)利要求一種錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)引導(dǎo)的活檢系統(tǒng)，用于檢測和活檢病人的可疑病灶，所述系統(tǒng)包含被配置為為乳房活檢程序安置病人的病人檢查臺(tái)；耦合到所述病人檢查臺(tái)的錐束CT設(shè)備，所述錐束CT設(shè)備被配置為輸出至少一部分病人乳房的錐束CT圖像；多軸線傳送模塊，所述多軸線傳送模塊具有至少三個(gè)自由度并且被配置為基于從所述錐束CT設(shè)備接收的輸入，在三維參照系內(nèi)定位活檢針；其中所述傳送模塊被配置為將所述活檢針放置在鄰近所述乳房內(nèi)的感興趣目標(biāo)或?qū)⑵浞胖迷谒鋈榉績?nèi)的感興趣目標(biāo)內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含被配置為對(duì)位于所述感興趣目標(biāo)的組織取樣的所述活檢針。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳送模塊包含第四自由度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳送模塊進(jìn)一步包含至少一個(gè)位置傳感器，所述位置傳感器被配置為輸出指示所述活檢針相對(duì)于所述感興趣目標(biāo)的位置的信息。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳送模塊進(jìn)一步被配置為使所述活檢針繞縱軸旋轉(zhuǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步被配置為確定所述病人身體的表面區(qū)域和所述感興趣目標(biāo)之間的距離，并且將所述距離輸出到所述傳送模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述距離包含從所述病人身體上的進(jìn)入點(diǎn)的對(duì)應(yīng)組到所述感興趣目標(biāo)的距離的距離組中的最小距離。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述病人檢查臺(tái)具有沿病人放置在其上的表面延伸的主平面；進(jìn)一步包含一組線段，所述線段中的每個(gè)都從所述進(jìn)入點(diǎn)中的一個(gè)向所述感興趣目標(biāo)延伸；以及其中所述線段組位于基本平行于所述主平面的平面內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述線段組中的一個(gè)具有基本等于所述最小距離的長度，并且沿基本避開所述乳房內(nèi)的大血管的路徑延伸。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述路徑與所述感興趣目標(biāo)的主軸線基本對(duì)齊。11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含顯示模塊，所述顯示模塊被配置為基于從所述錐束CT設(shè)備接收的成像數(shù)據(jù)輸入和從所述位置傳感器接收的位置輸入，提供表示所述活檢針和所述感興趣目標(biāo)的位置的顯示輸出。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述顯示模塊進(jìn)一步被配置為將成像數(shù)據(jù)輸入顯示為關(guān)于所述乳房的正剖面、斜剖面、表面繪制、體繪制和導(dǎo)航數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中進(jìn)一步包含擠壓模塊，所述擠壓模塊被配置為在所述乳房活檢程序期間擠壓所述乳房并將所述乳房維持在基本固定的位置。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述擠壓模塊進(jìn)一步包含可移動(dòng)進(jìn)入窗，所述可移動(dòng)進(jìn)入窗為所述活檢針提供對(duì)所述乳房的進(jìn)入。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述擠壓模塊進(jìn)一步包含被配置為將所述乳房倚靠所述進(jìn)入窗固定的擠壓板。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述進(jìn)入窗被配置為手動(dòng)取向。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述擠壓模塊進(jìn)一步包含引導(dǎo)器，所述引導(dǎo)器被配置為引導(dǎo)所述活檢針沿基本垂直于所述病人身體表面的路徑進(jìn)入所述病人身體。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含被配置為指示所述活檢針在所述病人身體的表面上的進(jìn)入點(diǎn)的靶向模塊。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中進(jìn)一步包含計(jì)算機(jī)控制的準(zhǔn)直儀，用于準(zhǔn)直所述錐束CT設(shè)備發(fā)出的X射線束。20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少四個(gè)自由度包含在所述三維參照系內(nèi)所述活檢針的軌跡的χ坐標(biāo)、y坐標(biāo)、ζ坐標(biāo)和入射角θ。21.一種使用錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)引導(dǎo)的活檢系統(tǒng)來檢測、診斷或治療病人乳房中病灶的方法，所述方法包含提供病人檢查臺(tái)，所述病人檢查臺(tái)被配置為為活檢程序安置病人；提供錐束CT模塊，所述錐束CT模塊被配置為輸出至少一部分所述病人乳房的錐束CT圖像；從所述錐束CT模塊輸出包括病灶的至少一部分所述乳房的三維重建；基于所述三維重建，確定將活檢針引導(dǎo)到所述病灶通過的路徑；提供多軸線傳送模塊，所述多軸線傳送模塊被配置為將所述活檢針沿所述路徑移動(dòng)到所述病灶；以及將所述活檢針從病人體外的位置移動(dòng)到所述病灶。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包含用所述活檢針移除所述病灶的至少一部分。23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包含確定感興趣體積，其中所述感興趣體積包括含有所述病灶的所述乳房的一部分。24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包含用擠壓模塊擠壓所述乳房，所述擠壓模塊被配置為在成像和活檢期間將所述乳房維持在基本固定的位置。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述擠壓模塊進(jìn)一步包含可移動(dòng)進(jìn)入窗，所述可移動(dòng)進(jìn)入窗是可取向的，以為所述活檢針提供對(duì)所述乳房的進(jìn)入。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包含將所述進(jìn)入窗取向，以使它為所述活檢針提供具有最小的皮膚到病灶距離的路徑。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，進(jìn)一步包含用投影到所述病人身體表面上的光來標(biāo)記所述進(jìn)入點(diǎn)。28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包含在三維重建中確定所述活檢針、所述病灶、所述病人身體表面、所述活檢針進(jìn)入所述病人的進(jìn)入?yún)^(qū)域、脈管以及在所述進(jìn)入?yún)^(qū)域和所述病灶之間的路徑中的至少一個(gè)的位置。29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中確定所述路徑包含避開所述乳房中的物理結(jié)構(gòu)。30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中確定所述路徑包含避免所述活檢針穿透所述胸壁。31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包含在標(biāo)記指示所述病灶區(qū)域的位置的位點(diǎn)放置基準(zhǔn)標(biāo)記。32.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中確定所述路徑包含確定所述病人身體表面上的區(qū)域和所述感興趣目標(biāo)之間的距離。33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述距離包含從病人身體上的進(jìn)入點(diǎn)的對(duì)應(yīng)組到所述感興趣目標(biāo)的距離的距離組中的最小距離。34.一種執(zhí)行錐束CT引導(dǎo)的乳房活檢的方法，包含提供錐束CT模塊，所述錐束CT模塊被配置為基于所述錐束CT模塊提供的錐束CT圖像，將活檢針引導(dǎo)到位于病人乳房中的病灶的位點(diǎn)；對(duì)所述乳房成像，以檢測病灶；確定感興趣體積，其中所述感興趣體積包括病灶位于其中的所述乳房的一部分；基于所述錐束CT模塊提供的引導(dǎo)，將活檢針定位在對(duì)所述病灶有效取樣的位置；對(duì)所述錐束CT進(jìn)行準(zhǔn)直，從而在對(duì)所述病灶取樣期間限制所述感興趣體積的圖像中的視場；確定包含坐標(biāo)Pmtey(Px，Py，Pz，Δθ’)的針軌跡，其中所述軌跡始于Pmtey，并基本上終止于所述病灶；根據(jù)所述坐標(biāo)Pmtey(Px，Py,ρζ，△θ’)，將所述活檢針基本定位在所述病灶；在對(duì)所述病灶取樣前，掃描所述感興趣體積，從而確認(rèn)針位置；對(duì)所述病灶取樣；以及將所述活檢針從所述病人移除。35.一種模擬錐束CT引導(dǎo)的乳房活檢程序的系統(tǒng)，包含被配置為為乳房活檢程序安置病人的病人檢查臺(tái)；包含模擬的病灶的乳房活檢體模；耦合到所述病人檢查臺(tái)的錐束CT設(shè)備，所述錐束CT設(shè)備輸出所述體模內(nèi)的所述模擬的病灶的圖像；以及多軸線傳送系統(tǒng)，所述多軸線傳送系統(tǒng)耦合到活檢設(shè)備，并且被配置為基于從所述錐束CT設(shè)備接收的輸入，相對(duì)于所述模擬的病灶的位置定位活檢針。36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述模擬的病灶具有約10毫米到約15毫米的尺寸。37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述模擬的病灶具有約5毫米到約10毫米的尺寸。38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述模擬的病灶具有約2毫米到約5毫米的尺寸。39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述體模被配置為模擬排列成簇的鈣化物，所述簇具有約3毫米到約10毫米的尺寸。40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述體模被配置為模擬尺寸小于約0.5毫米的個(gè)體鈣化物。41.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述體模被配置為模擬具有多個(gè)病灶的乳房。42.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述體模被配置為模擬尺寸小于約5毫米的病灶。43.一種使用錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)引導(dǎo)的活檢系統(tǒng)來檢測、診斷或治療病人乳房中的病灶的方法，所述方法包含從錐束CT模塊接收表示錐束CT數(shù)據(jù)的三維重建，所述錐束CT數(shù)據(jù)表示所述病人乳房中的病灶；基于所述輸入確定引導(dǎo)活檢針到達(dá)所述病灶通過的路徑；以及將機(jī)器可讀指令輸出到所述活檢針的多軸線控制器，導(dǎo)致所述活檢針沿所述路徑移動(dòng)到所述病灶。44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中確定所述路徑包含避開所述乳房中的物理結(jié)構(gòu)。45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中確定所述路徑包含確定所述病人身體的表面區(qū)域和所述病灶之間的距離。46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述距離包含從病人身體上的進(jìn)入點(diǎn)對(duì)應(yīng)組到所述病灶的距離的距離組中的最小距離。47.一種使用錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)引導(dǎo)的活檢系統(tǒng)來檢測、診斷或治療病人乳房中的病灶的計(jì)算機(jī)實(shí)施的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含輸入模塊，所述輸入模塊從錐束CT模塊接收表示錐束CT數(shù)據(jù)的三維重建，所述錐束CT數(shù)據(jù)表示所述病人乳房中的病灶；處理模塊，所述處理模塊基于所述輸入確定引導(dǎo)活檢針到達(dá)所述病灶通過的路徑；以及輸出模塊，其將機(jī)器可讀指令輸出到所述活檢針的多軸線控制器，導(dǎo)致所述活檢針沿所述路徑移動(dòng)到所述病灶。48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中所述路徑包含避開所述乳房中的物理結(jié)構(gòu)。49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中所述路徑包含長度，所述長度為在所述病人身體的表面區(qū)域和所述病灶之間、在從病人身體上的進(jìn)入點(diǎn)對(duì)應(yīng)組到所述病灶的距離的距離組中的最小距離。全文摘要本發(fā)明公開了一種用錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影(CBCT)系統(tǒng)對(duì)病灶檢測和活檢的方法和系統(tǒng)的實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包含被配置為輸出病人的乳房至少一部分的錐束CT圖像的CBCT設(shè)備，以及具有至少三自由度并且被配置為基于從錐束CT設(shè)備接收的輸入在三維參照細(xì)內(nèi)放置活檢針的多軸線傳送模塊。該傳送模塊可以被配置為將活檢針放置在鄰近乳房內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域，或?qū)⑵浞胖迷谀繕?biāo)區(qū)域內(nèi)。同樣公開了用體模測試CBCT系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)的實(shí)施例。文檔編號(hào)A61B6/00GK101983033SQ200880127289公開日2011年3月2日申請(qǐng)日期2008年12月22日優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日發(fā)明者D·L·肯歐沃,R·寧,Y·于申請(qǐng)人:科寧公司