增強(qiáng)包括扁平化的乳房的厚度方向上的空間分辨率的x射線乳房斷層攝影的制作方法
【專利說明】増強(qiáng)包括扁平化的乳房的厚度方向上的空間分辨率的X射線 乳房斷層攝影
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年10月9日遞交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.61/888,825號(hào)的權(quán)益，并且是 要求2011年10月5日遞交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/390,053號(hào)的權(quán)益的2012年10月5日遞交的 美國(guó)申請(qǐng)No. 13/253，728的部分繼續(xù)申請(qǐng)。本申請(qǐng)通過引用并入上述專利申請(qǐng)的內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本專利說明涉及乳房的X射線成像，并且更具體地，涉及增強(qiáng)包括在扁平化的乳房 的厚度方向上的三維X射線乳房斷層攝影圖像的空間分辨率。附加的方面涉及包括多模式 斷層攝影、扁平化的乳房的CT以及乳房X射線照相術(shù)的多模式X射線乳房成像，涉及X射線測(cè) 量的相關(guān)處理并且涉及保護(hù)患者免受設(shè)備的移動(dòng)部分的傷害。
【背景技術(shù)】
[0004] 乳腺癌依然是牽涉對(duì)早期以及精確的檢測(cè)的需要的主要健康問題。X射線成像已 長(zhǎng)期被用作用于篩選和診斷的黃金標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的X射線方式是乳房X射線照相術(shù)"M"，其中乳 房被壓迫和扁平化，并且使用在乳房一側(cè)的X射線源和在另一側(cè)的成像接收器來拍攝投影X 射線圖像"Mp"，通常利用在乳房和接收器之間的反散射柵。接收器多年來是X射線膜，但是 現(xiàn)在數(shù)字平板成像接收器已變得流行。
[0005] 隨著共同受讓人近幾年所提供的包括以商標(biāo)名Se丨enia? Dimensions?1的 系統(tǒng)在本國(guó)和國(guó)外的廣泛的接受，X射線乳房斷層攝影"τ"已取得重要進(jìn)展。以這種方式，乳 房也被壓迫和扁平化，但是至少X射線源圍繞壓迫的乳房移動(dòng)，并且圖像接收器拍攝多個(gè)投 影圖像"Τρ"，每個(gè)圖像在成像X射線束相對(duì)于乳房的相應(yīng)角度。Dimensions?系統(tǒng)以X射 線斷層攝影術(shù)模式τ操作，以圍繞患者的扁平化的乳房旋轉(zhuǎn)X射線源，而平板成像X射線接收 器對(duì)于軌跡上的基本上小于180°的旋轉(zhuǎn)角度的每次增量而拍攝相應(yīng)的二維投影斷層攝影 圖像Τρ。作為一個(gè)示例，軌跡相對(duì)于0°的位置延伸±7.5°，其可以但不一定與傳統(tǒng)的乳房X 射線照相術(shù)M中的CC或MLO位置相同。系統(tǒng)將得到的二維投影圖像Tp(例如15個(gè)圖像Tp)處理 為可以被變換為重構(gòu)的切片圖像"Tr"的體素值的三維重構(gòu)圖像，每個(gè)切片圖像表示具有選 擇的厚度和方位的乳房切片。共同受讓人所提供的斷層攝影系統(tǒng)響應(yīng)于操作者控制而以附 加的乳房X射線照相術(shù)模式M操作，以產(chǎn)生可以與傳統(tǒng)的乳房X射線照片相同或相類似的乳 房X射線照片圖像Mp。此外，系統(tǒng)中的一些從乳房的重構(gòu)三維圖像或從圖像Tr合成乳房X射 線照片。
[0006] 在美國(guó)專利 Ν〇·4,496,557、5,051，904、5,359,637、6,289,235、6,375,352、6,645, 520、6,647,092、6,882,700、6,970,531、6,940,943、7，123,684、7,356，113、7,656,994、7， 773,721、7,831，296和7,869,563;Digital Clinical Reports，Tomosynthesis(GE Brochure 98-5493，1998年11月）；D G Grant，"Tomosynthesis:a three-dimensional imaging technique"，IEEE Trans ·Biomed.Engineering，第BME-19卷，#1 (1972年I 月），第 20-28頁；2004年11 月 15 日遞交的標(biāo)題為 "Matching geometry generation and display of mammograms and tomosynthesis images"的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.60/628,516;由意大利的 I .M.S Internazional Medico Scintifica of Bologna以Giotto Imgaes 3D的名稱宣布 的系統(tǒng)以及由德國(guó)/美國(guó)的Siemens Healthcare宣布的三維乳房斷層攝影系統(tǒng)中討論了已 知的T和M操作模式的示例。已知用于從斷層攝影投影重構(gòu)切片圖像的若干算法，包括濾波 反投影和矩陣反演處理，并且已建議組合來自這兩者的信息。參見Chen Y，Lo，JY，Baker JA，Dobbins III JT的用于較好的數(shù)字乳房斷層攝影重構(gòu)的利用矩陣反演斷層攝影(MITS) 和濾波反投影(FBR)的高斯頻率混合算法，Medical Imaging 2006:Physics of Medical Imaging1Proceeding of SPIE Vol.6142,61420E,(2006)〇
[0007] 患者胸部的整體CT X射線成像也可以提供乳房的三維圖像，但是也向胸腔傳遞了 電離輻射。此外，在整體X射線CT中，乳房的空間分辨率趨向于低于乳房X射線照相術(shù)和斷層 攝影中的空間分辨率，這是因?yàn)閳D像矩陣包括整個(gè)胸而不僅是乳房。對(duì)患者的全部X射線劑 量趨向于較高。其它方式也可以生成乳房圖像，例如MRI、發(fā)射成像、熱成像及其它，但是由 于各種固有的限制而尚未廣泛用于僅乳房的成像。它們典型地不適用于篩選，篩選要求這 種系統(tǒng)可能缺少的一組實(shí)用屬性，例如良好的患者流、患者不舒適和時(shí)間相對(duì)低的水平、快 速檢查、以及用于實(shí)際檢查和用于解釋得到的圖像的相對(duì)低的每個(gè)患者成本。僅乳房的CT X射線成像已被提出，并且可以生成高空間分辨率圖像，但是相信已被在臨床使用的設(shè)備需 要特殊的桌子，患者以俯臥位躺在該桌子上，并且乳房通過桌子開口向下凸出并向幾乎水 平的成像X射線束暴露。乳房在冠狀平面中不是扁平的，因此不存在乳房照片和斷層攝影圖 像所享有的扁平化的益處，例如伸展病灶以用于較好地成像和減少每單位區(qū)域的皮膚X射 線劑量。在美國(guó)專利吣.3,973，126、6,748,044和6,987,831、7，120,283、7,831，296、7,867， 685中討論了僅乳房X射線CT的示例，并且2013年10月3日公布的美國(guó)申請(qǐng)No. 2013/ 0259193A1提出了CT掃描站立患者的被一對(duì)或兩對(duì)相對(duì)的壓迫槳限制的乳房。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本專利說明描述了 X射線乳房斷層攝影中的進(jìn)步，其提高了包括在扁平化的乳房 的厚度方向上的空間分辨率而不導(dǎo)致已知的整體CT以及甚至僅乳房的CT的費(fèi)用和輻射劑 量增大。本專利說明標(biāo)記為增強(qiáng)的斷層攝影"ET"的新的途徑拍攝可以與當(dāng)前在所述的 mmensions?系統(tǒng)中使用的圖像相類似或相同的第一系列的投影圖像"ΕΤρΓ，但是此 外還拍攝來自可以更粗糙地有角度地間隔但是在較長(zhǎng)的源軌跡上的成像位置的、或者以其 它方式與圖像ETpl不相同的補(bǔ)充的二維斷層攝影投影圖像"ΕΤρ2"，并在重構(gòu)改進(jìn)的乳房三 維圖像和改進(jìn)的乳房切片Tr圖像時(shí)使用圖像ETpl和ΕΤρ2這兩者。
[0009] 可以在相對(duì)于圖像ΕΤρ2的任意時(shí)間拍攝圖像ETpl，例如在時(shí)間和/或空間/角度上 之前或之后以及甚至交錯(cuò)。用于拍攝圖像ETpl和ΕΤρ2的X射線源軌跡可以在扁平化的乳房 周圍的可以重疊或不重疊的不同弧度上，或者用于ΕΤρ2圖像的軌跡可以包含用于ETpl圖像 的整個(gè)軌跡。作為非限定性示例，用于圖像ETpl的源軌跡弧度可以是±7.5°，并且用于圖像 ΕΤρ2的源軌跡弧度可以顯著更大。因此，用于圖像ΕΤρ2的軌跡可以是連續(xù)或不連續(xù)的弧度， 其直至并包括180°加上成像X射線束在源旋轉(zhuǎn)的平面中的角度，并且可以甚至直至并包括 360° (可能加上光束角度）。保護(hù)患者免受移動(dòng)部件的傷害并還允許乳房對(duì)成像空間的良好 接近，這在源軌跡顯著小于360°的情況下可能是更可管理的挑戰(zhàn)。用于圖像ETpl的患者x射 線劑量可以是可與目前可用的斷層攝影相比較的，或者可以被降低以使得在圖像ETp2被包 括時(shí)總劑量基本上與用于目前可用的Dimensions?系統(tǒng)中的Tp圖像的劑量相同或僅略 大，但仍比整體CT和甚至僅乳房CT顯著地更少。
[0010] 除了新模式ET之外，本專利說明還描述了一種多模式乳房X射線斷層攝影方法 Tmm，其是T模式的變型，其中所述系統(tǒng)選擇性地使用窄角度子模式Tn或?qū)捊嵌茸幽Ｊ絋w。這 兩個(gè)子模式在X射線源弧度的角范圍方面相互不同，但是可以在另外的方面也不同。在T_ 模式中可以包括多于兩個(gè)的子模式?？梢栽谝粋€(gè)或多于一個(gè)或所有的操作模式中使用反散 射柵，但是可以在不具有這種柵的情況下使用一些模式。柵可以是可伸縮的或至少可去除 的，使得在另外的相同或相似的設(shè)備中一些模式可以使用柵而一些模式可以不使用柵。
[0011] 本專利說明還描述了一種用于對(duì)直立患者的扁平化的乳房進(jìn)行成像的僅乳房CT 系統(tǒng)，并且還描述了可以包括在多模式乳房X射線系統(tǒng)中的乳房X射線照相術(shù)模式Μ。
[0012] 本專利說明還描述了保護(hù)患者免受唯一匹配于新的乳房成像模式的系統(tǒng)的移動(dòng) 元件的傷害的方式，以滿足良好的物理保護(hù)、乳房對(duì)成像空間的良好接近、以及健康專家在 定位乳房和相鄰組織以用于扁平化和成像時(shí)的良好接近的挑戰(zhàn)。
【附圖說明】
[0013] 圖1是用于在增強(qiáng)的斷層攝影模式ΕΤ、窄角度和寬角度斷層攝影模式Tn和Tw、用于 直立患者的僅乳房CT模式以及乳房X射線照相術(shù)模式中操作的多模式乳房X射線成像系統(tǒng) 的部件的透視圖。圖2是圖1的系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0014] 圖3是示出了用于與圖1和2中所見的系統(tǒng)相類似的系統(tǒng)的患者防護(hù)罩的正視圖， 并且圖3a是另外的類似的視圖，但示出了用于在操作的增強(qiáng)的斷層攝影模式中使用的第一 較窄角度源軌跡" Tomo弧度"和第二較寬角度源軌跡"CT弧度"。
[0015] 圖4是另外的與圖2相同但示出了患者防護(hù)罩的側(cè)視圖。
[0016] 圖5和6分別與圖1和2相類似，但示出了在斷層攝影模式或乳房X射線照相術(shù)模式 中使用的系統(tǒng)。
[0017] 圖7是示出了可以在接收器殼體內(nèi)繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的成像接收器的透視圖。
[0018] 圖8是穿過患者的扁平化的乳房的X射線的不同的路徑長(zhǎng)度的示意圖。
[0019]圖9是示出了可以在若干成像模式中的任一個(gè)中（或僅在單個(gè)模式中）操作的集成 X射線系統(tǒng)的框圖。
[0020] 圖10和11示出了改善系統(tǒng)操作和患者舒適度的替代性實(shí)施例的部分。
[0021] 圖12-15示出了特別適用于包括ET和CT的成像模式但也可用于T模式(包括Tmm)和 M模式的另一替代性實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 圖1和2示出了可在若干模式中的任一個(gè)中操作以對(duì)患者的扁平化的乳房進(jìn)行成 像的乳房X射線成像系統(tǒng)的基本元件。本質(zhì)上，同一設(shè)備可以在兩個(gè)或更多個(gè)模式之一中操 作。所述模式包括：（a)實(shí)現(xiàn)包括在扁平化的乳房的厚度方向上的改善的空間分辨率的增強(qiáng) 的斷層攝影模式ET; (b)僅乳房的CT模式，其中患者直立且使乳房扁平化以用于成像；（c)斷 層攝影模式T，可以包括多模式斷層攝影Tmm，Tmm包括寬角度斷層攝影模式Tw和/或窄角度 斷層攝影模式Tn;以及(d)乳房X射線照相術(shù)模式M。取決于所述模式，可以從如下文所述的 圖1和2的配置中添加或去除元件?？梢皂憫?yīng)于來自用戶或來自一些其它源的命令或者通過 制造者或使用系統(tǒng)的設(shè)施的設(shè)置來進(jìn)行模式選擇。
[0023] 參照?qǐng)D1和2,支撐柱100被安裝到地板，并容納機(jī)動(dòng)化的機(jī)構(gòu)以用于抬起和降低穿 過柱100中的細(xì)長(zhǎng)的開口 IOOa而突出的水平延伸的輪軸(axle) 102,并且用于使輪軸102繞 其中心軸旋轉(zhuǎn)。輪軸102又支撐可以隨輪軸102-起或與輪軸102無關(guān)地旋轉(zhuǎn)的同軸輪軸 102a。輪軸102支撐包括上部板104a和下部板104b的乳房固定單元104,使得(i)兩個(gè)板均可