集成乳腺x射線和分子成像系統和方法

2023-09-11 00:50:05 4

專利名稱：集成乳腺x射線和分子成像系統和方法
技術領域：
本發明總地涉及乳腺成像領域，更具體地涉及用於將多種成像形式(modality) (比如X射線層析合成(tomosynthesis)成像和分子乳腺成像)集成到單個成像裝置的乳腺成像的系統和方法。
背景技術：
經常在其靈敏度和專一性方面評價乳腺癌成像技術的質量。靈敏度是檢測癌症病變的成像技術的能力。專一性是忽略在圖像中僅僅看起來像病變的目標的成像技術的能力。這就需要用既靈敏(保證癌症病變沒有被忽略)又專一(當沒有癌症存在時減小醫療程序的數目)的乳腺癌成像技術。乳腺X光照相術(mammography)是現在最常用的FDA批准的用於乳腺癌拍攝的方法。然而，乳腺X光照片(mammogram)在靈敏度和專一性兩個領域都有缺陷。在乳腺X光照片期間，X射線直接對準壓緊的乳腺組織以產生一個或多個乳腺圖像(乳腺X光照片)用於檢查。然而，因為乳腺X光照片是三維結構的二維表示，乳腺X光照片的靈敏度由於壓緊的乳腺中的重疊結構而損害。另外，乳腺組織和癌症組織間相似的X射線衰減特徵增加了從乳腺組織中區分癌症組織的難度，尤其是當成像緻密型乳腺組織時。努力改善乳腺X射線的靈敏度和專一性已包括乳腺X射線層析合成 (tomosynthesis)系統的發展。乳腺X射線層析合成是一種三維成像技術，它包含快速掃描期間在多個角度獲得靜止壓緊的乳房的圖像。然後單個圖像被重新構建成一系列薄的、高解析度的切片，它能單獨或以生動的電影模式被展示。重新構建的X射線層析合成切片減少或消除了二維乳腺X光照相術成像的單一切片中由組織重疊和結構噪音引起的問題。數字乳腺X射線層析合成還提供減小的乳房壓緊、改善的診斷和拍攝精確度、更少的撤銷(recall)和3D病變定位的可能性。乳腺X射線層析合成系統的例子在美國專利申請第7，245, 694號和第7，123，684號中描述，通常其權利被這個申請的受讓人所擁有。在乳腺X射線層析合成方法很大地改善了 X射線癌症拍攝的靈敏度的同時，與緻密型乳腺相關聯的專一性問題仍然是個問題。也許最靈敏的乳腺成像形式是分子共振成像(MRI)。然而MRI形式的靈敏度負面地影響其專一性。另外，MRI裝置的費用限制了它們總的部署。當更多的臨床數據可獲得時，近年來分子乳腺成像(MBI)有極大的發展。MBI的臨床優勢包括靈敏度相似於MRI形式的靈敏度，但有更好的專一性和更低的費用。

發明內容
根據本發明的一個方面，認識到可以經由集成多模式乳腺成像系統的引入而改善乳腺癌診斷，該系統將X射線層析合成成像能力和分子成像能力結合到單個、集成的乳腺成像裝置。用乳腺X射線元件提供X射線層析合成能力，該乳腺X射線元件能執行用於安排(routing)乳腺癌掃描和診斷的乳腺X光照相術、X射線層析合成和立體定位成像。X射線元件基於乳腺對X射線的吸收來產生二維和三維解剖圖像。該集成裝置還通過能用諸如單一光子平面成像、正電子發射斷層照相術(PET)和單光子發射計算機斷層照相術(SPECT)的方法成像乳腺的分子成像元件來提供分子成像能力。分子成像可以自己或結合X射線成像來使用。分子乳腺成像基於被注入乳腺的放射性同位素的吸收和衰變來產生乳腺的生理圖像。本發明將X射線層析合成成像能力和分子成像能力融合到單個乳腺成像裝置。將不同成像形式集成到單個成像裝置可以通過使放射科醫生能根據每位患者的特殊需要調整診斷流程而增加診斷速度和準確性。例如放射科醫生可以依據患者乳腺的已知解剖結構(例如密度)使用一種形式而不是另一種。或者放射科醫生可以依次使用兩種診斷成像方法以獲得所需的附加信息。例如，如果使用X射線元件獲得的如圖1所示的常規的乳腺 X光照片提示病變10的出現，那麼放射科醫生可以選擇在患者來訪期間獲得患者乳腺的分子圖像。該分子圖像證實了病變10的出現，同時還有突出的另外的鈣化12和14，該鈣化 12和14可能已在X射線圖像中被漏掉。本發明使X射線層析合成圖像和分子圖像在單個顯示器上並排(例如圖IA和IB都提供在顯示器上)、重疊或以電影模式等被一起檢查。在一次來診所看醫生期間用同一設備獲得分子圖像的能力便於圖像的登記、允許乳腺解剖和生理信息在切片粒度上的比較、允許圖像CAD結果的比較、增加診斷速度和精確度，並因此減少不必要的活檢和伴隨的患者的焦慮。根據本發明的一方面，乳腺成像裝置包括用於獲得乳腺解剖結構的X射線層析合成圖像的X射線層析合成成像元件和用於獲得乳腺生理結構的分子乳腺圖像的分子成像元件。根據本發明的又一方面，在集成的X射線層析合成/分子乳腺成像(T/MBI)裝置中對乳腺成像的方法包括壓緊乳房、執行乳腺的X射線層析合成掃面、獲得乳腺的分子圖像和解壓乳腺的步驟。


圖IA和IB是乳腺分別的X射線圖像和分子圖像；圖2是本發明的融合多形式三維乳腺成像系統的示例性實施方式；圖3是圖2裝置的構架基座和感受器外殼的橫截面方框圖；圖4A和4B是表示從單一光子和正電子放射性同位素的Y射線散布的示意圖；圖5A和5B表示可以包括在本發明X射線層析合成/分子乳腺成像(T/MBI)裝置中的Y檢測器的各種實施方式；圖6表示在正電子發射斷層照相術(PET)成像期間的Y照相機的放置和Y射線流；圖7表示集成到本發明T/MBI裝置的單一光子平面Y照相機的總體結構；圖8表示本發明的Y照相機使用的各種瞄準儀；圖9是可以在本發明的結合的X射線層析合成/分子成像處理期間執行的示例性步驟的流程圖；圖10表示帶有可縮回以消除X射線層析合成成像期間的幹擾的Y照相機的本發明的T/MBI裝置的實施方式；
圖11表示帶有用於分子成像而定位的Y照相機的本發明的T/MBI裝置的實施方式；圖12表示放射科套房裡的T/MBI裝置；圖13表示包括傾斜的瞄準儀的雙頭分子乳腺成像系統；圖14A和14B表示用於病變檢測的改變的瞄準儀布置；圖15表示帶有傾斜的瞄準儀的雙頭分子乳腺成像布置和其乳腺X光照相成像的使用；圖16是雙頭MBI系統的側視圖，它被提供以表示兩個傾斜的瞄準儀布置如何提升胸壁中組織的可視化；圖17A和17B表示改變的瞄準儀設計，該瞄準儀設計可以用來提升靈敏度和MBI 期間腋下和胸壁的組織覆蓋範圍；圖18A和18B用於穿刺活檢的雙頭分子乳腺成像照相機的示例性實施方式。
具體實施例方式圖2表示本發明的集成的X射線層析合成/分子乳腺成像(T/MBI)裝置100的示例性實施方式。該T/MBI 100集成X射線元件和分子成像元件，以提供具有增強的靈敏度和專一性的乳腺成像系統。圖2的T/MBI裝置100被示出為包括大概C形的構架，該構架包含X射線管部件 108、構架基座106和感受器外殼104，它們中的每一個在下文中詳細描述。C形構架通過軌道101可滑動地安裝在架子140(圖12)上，用於沿著Y軸移動以選擇性地放置用於乳腺成像的構架。X射線管部件108X射線管部件108包括X射線管頭118和X射線支撐臂128。該X射線支撐臂可旋轉地安裝在構架基座106上，以使X射線管頭118能夠在水平軸402周圍運動，以用於X 射線層析合成成像。例如，在示例性的X射線層析合成圖像掃描期間，X射線管頭118可以從-7. 5°的位置移動到+7. 5°的位置。在該管移動期間，總共有15°的照射被執行，每次有30-60ms的持續時間。當X射線管頭被放置在零角度時，X射線管部件也可獲得乳腺X光照片。X射線管頭118包括X射線管(未示出)用於在選擇範圍內，例如20_50kV，在mAs 級，例如在3-400mAs範圍內，產生X射線能量，並帶有焦斑，例如額定尺寸0. 3mm的大斑和額定尺寸0. Imm的小斑。該X射線管目標(target)可以包括鎢和/或鎝、銠、釕和鈀中的一個或多個。該X射線管包括一個或多個過濾器，例如鉬、銠、鋁、銅和錫。另外，當在系統中包括的X射線圖像感受器的圖像平面上測量時，該X射線管可以包括可調節瞄準部件，選擇性地用於以最大源圖像距離(例如75cm)從焦斑以例如從7X8cm到MX^cm的範圍瞄準X射線束。在一示例性實施方式中，X射線管設計成帶有移動的焦斑，該移動的焦斑抵消了 X射線層析合成成像期間X射線管的移動以減小圖像模糊，如2008年11月觀日提交的題為「Method and system for controlling X-ray Focal spot characteristics for Tomosynthesis and Mammography Imaging」的美國專利申請61/117，453 中所描述的，它在此處被合併引用。
構架基座106構架基座106設置電機或用於控制T/MBI裝置100的各種元件的移動的其他裝置。例如，構架基座設置在X射線層析合成成像期間控制X射線支撐臂128的移動的電機 (X射線源控制304，圖；3)。另外，構架基座設置控制壓縮部件110沿著Y軸的橫向移動的電機(壓縮部件控制306，圖；3)和控制鉸接式Y照相機20的移動的電機(鉸接式Y照相機控制302，圖3)。壓縮部件110包括橫跨板121、壓縮臂132和經由門閂133可鬆開地連接到壓縮臂132的壓縮槳葉122。在一實施方式中，能夠被交換並正確地放置於圖像感受器的可視區域的各種尺寸的壓縮槳葉，如題為 「MAMMOGRAPHY SYSTEM AND METHOD EMPLOYING OFFSET COMPRESSION PADDLES AUTOMATIC C0LLIMATI0N AND RETRACTABLE ANTI-SCATTER GRID」的美國專利7，443，949中描述的，該專利被現在的受讓人所擁有並在這裡被合併引用。在一實施方式中，壓縮槳葉從射線可透過的材料用模子製造出來，它包含一般的矩形基座，壁從從該基座延伸以限定壓縮槳葉艙(well)50。橫跨板121在構架基座中沿著槽105上下移動，以控制置於壓縮槳葉基座和感受器外殼104的表面16之間的乳房的固定或壓緊。用來固定或壓緊乳房的力可以響應於一些不同的因素而變化，這些因素包括但不限於成像模式 (X-射線，MBI)、成像類型(X射線層析合成、X射線、立體定位)、成像角度(CC或ML0)、乳房的尺寸或厚度、乳房的密度等。當乳房被壓緊，壓縮槳葉122允許傾斜以均勻的壓緊整個乳房。根據本發明的第一個方面，鉸接式Y照相機部件20也被安裝到橫跨板121。鉸接式Y照相機部件20包括支柱21、一對接合臂22和M、照相機安裝件23和25以及、照相機26。該γ照相機實質是光子檢測器，它計數和成像由已經被注入乳腺的(一個或兩個發射同位素的光子將在下文描述)正衰變的放射性同位素髮射的光子。接合臂22和對通過電機驅動的齒輪連接到支柱21和照相機安裝件23和25，電機驅動的齒輪控制γ照相機 26前移到成像位置(圖2和11示出)並控制γ照相機沈撤回到被撤回的位置(圖10示出)。在一實施方式中，當鉸接式照相機放置在成像位置時，它停止在壓縮槳葉艙50中，從而當槳葉壓緊或固定乳房時，照相機26的成像平面保持與壓縮槳葉的矩形基座齊平。接合臂23或M能使照相機與槳葉即使在槳葉傾斜的時候在壓縮期間保持齊平。在另一實施方式中，Y照相機不需要在加壓固位板艙中保持齊平，而是可以圍繞由照相機安裝件設定的軸旋轉到任意角度。該旋轉可以手動控制或由電機驅動。鉸接式Y 照相機以這種方式自由旋轉的能力允許胸壁或腋下組織的改善的成像。又在另一個實施方式中，Y照相機的鉸接臂不定位於照相機旁邊，如圖2所示，而是與γ照相機的中心更近。 在典型的實施方式中，這對臂可以由連接到Y照相機的頂(非成像)面上的安裝件的單個鉸接臂代替，允許照相機三維旋轉。如上文提及的，鉸接臂控制照相機向成像區域前移，並撤回照相機離開成像區域。 在一實施方式中，控制照相機從被撤回的位置到前移到的位置的動作，從而使得照相機的前緣(即，面對患者的邊緣)沿著秘密(underhanded)弧度的路徑(如圖10中箭頭1200 表示)滑動。以這種方式將照相機引入成像區域保持照相機在患者視線下，從而可以減少患者的焦慮。照相機從成像區域被撤回，其前沿(背著患者的邊緣)朝向該裝置在總體秘密弧形的路徑中滑行，也如圖10中箭頭1200表示。當然將照相機引入成像區域的其他方法，包括在軌道上或從支點上降下照相機到該區域內，它們可以在不影響本發明的範圍內替換。在一實施方式中，照相機沈的移動與Y照相機115的移動同步，雖然這不是本發明的要求，而且照相機獨立地前移和撤回所在的其他實施方式在本發明的範圍內。感警器外殼104感受器外殼104對於T/MBI裝置的檢測器子系統是封閉式的外殼。如上文所提及， 外殼104的上表面116用作乳腺壓緊板或鉛條板。圖2包括感受器外殼的剖視圖，它僅僅是為了描述內部檢測器子系統117的目的而提供。檢測器子系統包括至少撤回Y照相機 115和全區域數字檢測器114。撤回γ照相機115是光子檢測器，它計數由已經被注入乳腺的(一個或兩個發射同位素的光子)衰變中的放射性同位素髮射的光子。全區域數字檢測器114是X射線檢測器，例如在由該發明受讓人擁有的美國專利7，122，803,7, 233，005 和7，304，308中描述的非晶硒數字檢測器，這些發明在此處被合併引用。應注意本發明不限於使用非晶形數字檢測器，其他檢測器例如閃爍檢測器可以在不影響本發明的範圍內替換。在一實施方式中，數字檢測器為了在感受器外殼中移動而被改裝例如，在X射線層析合成期間，數字檢測器114可以橫向運動或關於一個或多個點旋轉。檢測器的這種移動可以由位於構架基座106中的旋轉/撤回控制電機310(圖3)控制。圖3是感受器外殼104和更詳細地表示檢測器子系統的構架基座106的部分的橫截面方框圖。如上文提到的，構架基座設置有幾個控制系統(302-310)。雖然這些控制系統在圖中用離散的功能塊代表，但是應該認為這種描繪僅僅是為了方便裝置的描述而提供， 而並不是以限制的方式。應該領會到，有許多不同但等價的方式，其功能可以在本發明的範圍內被結合和實施。防散射光柵111顯示為位於檢測器114和γ照相機115之間。如美國專利 7，443，949所描述，參考上述專利，防散射光柵在乳腺X光照相術期間位於數字檢測器114 上(在位置A)以減少X射線散射。為了 X射線層析合成和/或其他X射線成像該防散射光柵可以被撤回，優選地通過構架基座中防散射光柵(到位置A』)的電機驅動撤回，如圖3 中虛線所示。根據本發明的一方面，Y照相機115在X射線成像之前從視野的X射線成像區域撤回。在一實施方式中，Y照相機通過撤回照相機115到構架基座106而被撤回。例如， Y照相機115在分子成像期間可以位於位置G，但移動到位置G』用於X射線成像。γ照相機115的撤回可以被電機或可選地通過手工的辦法(例如，通過手動操作杆將照相機滑到外殼中)實現。在另一實施方式中，Y照相機可以通過從裝置100移除照相機來從X射線成像區域撤回，例如，通過彈出照相機或從至少部分外殼104抽出。如下文將要詳細描述的，、照相機也可以被搖晃或圍繞一個或多個支點旋轉，或橫向或垂直地移動以用於分子成像。例如，需要朝向患者旋轉照相機以更好地成像胸壁或腋下組織。因此感受器外殼要有足夠尺寸以設置Y照相機115、防散射光柵111和數字檢測器114，並且允許數字檢測器和Y照相機二者的移動。Y照相機的移動也能由旋轉/撤回控制器310控制。根據本發明的一方面，旋轉/撤回控制還包括用於、照相機的瞄準儀215的電機驅動的撤回的功能(例如通過移動瞄準器從位置C到C』)，或者而是從分子成像區域撤回瞄準儀。例如，像防散射光柵一樣，瞄準儀可以被移動到構件基座(用電機或人工)或是可彈出的。又在另一實施方式中，濾線器表面116可以被連結以允許手動進入到γ照相機的瞄準儀，以允許瞄準儀被交換、調換、翻轉或修改。以這種方式撤回或移除瞄準儀允許單個 Y照相機使用單個正電子發射放射性同位素以及正電子發射放射性同位素用於分子成像。該功能也可以適於提供電機驅動的交換瞄準儀，瞄準儀位於Y照相機的閃爍器/ 檢測器結構315上，從儲存在外殼裡、供選的可替換的瞄準儀1215中選擇不同的瞄準儀。瞄準儀可以是不同型號，或是同樣型號但具有不同角度的瞄準儀。以這種方式交換瞄準儀的能力允許放射性同位素根據所需視角個性化照相機。在又另一實施方式中，能夠選擇性修改瞄準儀角度的可編程瞄準儀用於按照具體要求成像。在又另一實施方式中，在獲取期間Y照相機能夠以變化的角度傾斜。例如，Y照相機沈能從槳葉122充分地移除，以允許γ照相機形成角度，並這樣獲得不同角度的乳腺的視圖，因此獲得能用來執行重建的信息，例如放射性藥物的分配的SPECT或X射線層析合成視圖。在這個模式中，Y照相機放置在相對於乳腺的給定的方向中，一段時間間隔後獲得圖像。然後Y照相機放置在不同的方向，第二張圖像獲得。然後多個乳腺圖像獲得，這些圖像被用來重建。X射線成像如上文所述，該T/MRI裝置能夠執行X射線和分子乳腺成像兩種。在X射線成像期間，從X射線源發射的X射線直接對準被成像的身體部分。該X射線穿入身體部分並根據它們遇到的結構不同地衰變。身體部分下面的X射線檢測器記錄產生的X射線能量，該能量提供X射線衰減的圖形表示和相關聯的身體部分的解剖結構。在一實施方式中，該X射線系統被配置為用於多重視角(顱骨尾部(CC)和媒體斜側位(MLO))的乳腺X光照相術成像、X射線層析合成和立體定向成像。在乳腺X光照片獲得期間，壓縮槳葉能夠根據要獲得的視角自動轉換。例如，該槳葉能以CC視角被放在X射線感受器中央，轉換到以用於一個乳房的MLO視角的感受器的一邊並轉換到用於其他乳房的MLO視角的感受器的其他邊。在一實施方式中，槳葉的尺寸和形狀安裝的時候能夠由系統自動識別，從而該轉能夠被調節為槳葉的類型。該乳腺X光照相術的圖像(Mp)作為可被儲存和/或立即展現到放射科醫生的二維圖像被捕捉。在X射線層析合成期間，乳房被壓緊，多個X射線層析合成投影圖像(Tp)在關於該乳腺的各個角度被獲得。多種系統被提供在本領域中以用於獲得乳腺X射線層析合成圖像數據。該系統在獲得的投影的圖像的數目和在圖像被採用的角度上、當獲得投影圖像 (弓形的、直線的、正弦波運動等)時在X射線源採取的路徑上、在數字檢測器的運動上(例如，擺動、旋轉、直線移動)和在重建技術上(背面投影、加權背面投影等)可以變化。本發明可以合併任意這種X射線層析合成系統。該投影圖像被重建到多個X射線層析合成重建圖像Tr，該X射線層析合成重建圖像Tr表示具有可選擇的厚度的乳腺切片。任意的Tp、 iTr和Mp圖像可以單獨或同時在一個顯示器展示，如題為IMAGE HANDLING AND DISPLAY IN X-RAY MAMMOGRAPHY AND TOMOSYNTHESIS的美國專利申請11/827，909中所述的，其在此處被合併引用。圖像的同時觀看可以以多種方式執行，包括但不限於把一個圖像重疊於另一個上，在單個或重疊的圖像之間切換開關、或使用電影模式、或具有顯示為另一圖像中的插入的一個圖像。另外，這兩個圖像可以混合在一起，或者可視滑杆(slide bar)被提供以以使得當滑杆滑到圖像上時，該圖像從採取第一形式的圖形變到採取第二形式的圖像，其中所述形式可以是X射線形式(例如，乳腺X光照片或X射線層析合成圖像)、PET或SPECT 圖像。分子乳腺成像分子乳腺成像的兩種類型包括單光子發射計算機斷層照相術(SPECT)和正電子發射斷層照相術(PET)。在兩種形式中，被成像的身體部分被注入放射性同位素/放射性藥物。癌細胞比非癌細胞吸收更高數目的放射性同位素，因此放射性同位素在乳腺中的癌病變區域聚集。隨著放射性同位素衰變，Y射線從放射性同位素髮射。該Y射線由Y照相機記錄，實際上計數的是Y射線的光子。已經吸收了最大數目放射性同位素的乳腺的那些區域將發射最大數目的Y射線，並且具有在產生的圖像中最高的光子計數。成像的質量依賴於放射性同位素和Y照相機。SPECT和PET之間的一個區別在於用於成像的放射性同位素。例如，如圖4A所示， SPECT中使用的單個光子γ發射機從每個衰變發射80-167+keV能量的單一 γ射線410。 單個光子放射性同位素包括，例如，Tc-99mm(六異氰基化合物中可找到)、TI-201 (葉狀體氯化物)、Xe_133(氣體)、1-123 (IMP)、Co-57(物理學)等。雙光子正電子發射技術(PET) 放射性同位素同時發射兩個共線的每個有511KeV能量的γ射線412、414。PET放射性同位素的例子包括能在FDG中找到的F-18同位素。圖5A和5B表示、檢測器的兩個不同實施方式，Y檢測器可以合併到本發明的 T/MBI裝置中用於PET成像。圖5A表示Anger (昂格)型、檢測器500，它包括閃爍器層 510和可見光檢測器層512。當γ射線501擊中閃爍器，可見光射線505產生。層512中的檢測器用指示Y射線起源的位置的檢測器的相關信號檢測可見光射線。圖5B表示分離的Y檢測器515，它用於PET成像，並包括對應於每個檢測器的分開的閃爍器514。當、 射線擊中該閃爍器層，產生的可見光光子或電荷511將只影響單個檢測器。現在參考圖6，在PET成像期間，兩個相對的PET γ照相機，如照相機600和610， 記錄、發射。利用信息，諸如已知的照相機間距，在三維空間中病變的位置可以容易地確定並用來重建三維圖像PET-MBIr。根據本發明的一方面，該三維圖像可以看做在顯示器上的與X射線圖像(Mp、Tp、Tr) 一起的可選擇厚度的二維平板。該PET-MBIr圖像可與X射線圖像並排觀看，用一個或多個X射線圖像覆蓋，以用於在以電影模式觀看的圖像之間切換， 或PET-MBIr或X射線圖像之一在其他圖像中被插入縮略圖視圖中。單個光子成像涉及檢測在衰變期間通過使用Y照相機被發射的單個光子。光子能夠不受損顯現，或能夠散射。如果光子散射，那麼能量改變。為了確定光子從哪裡顯現， 並確保散射的能量被無誤地記錄，Y照相機通常包括瞄準儀。圖7表示示例性γ照相機 700，該γ照相機700包括圖5A或5B的γ檢測器之一(例如檢測器500)和瞄準儀710。 該瞄準儀實質上過濾出散射，例如使得射線b或c (從病變701發射)的貢獻被拒絕或忽略。 三維Y圖像，常叫做單光子發射計算機斷層照相術(SPECT)通過從γ照相機獲得多個圖像而形成，每個圖像通過具有安排在相對被成像目標的不同角度的Y照相機而獲得。瞄準儀通常形成為打孔鉛、燙箔的鉛或鎢或鉛鑄件。圖7表示普通的平行孔類型瞄準儀，儘管其他類型的瞄準儀可以用於不同乳腺成像需要。例如，傾斜的瞄準儀用來提供 Z位置測量，用於病變或有放射性示蹤劑的活檢探針。圖8表示可以被包括作為T/MBI裝置 100部分的各種類型的瞄準儀，包括平行孔瞄準儀800、收斂型瞄準儀810、針孔瞄準儀820和發散型瞄準儀830。如上文所述關於圖2，該掃描儀可以儲存在裝置100之內或附近，並且在需要的時候可以被交換。關於不同的瞄準儀怎樣用來提供改善的胸壁和腋下組織的覆蓋範圍以及三維病變定位和活檢在下文描述。該SPECT照相機類似於二維數字檢測器操作，在每個暴露周期期間捕獲Y放射物的二維投影圖像SPECT-MBIp。多個投影圖像SPECT-MBIp能夠通過移動該SPECT照相機到相對於成像目標的不同角度位置和在暴露周期採集光子信息而獲得。在系統中， 例如包括多個Y照相機的T/MBI系統，一個或兩個照相機可以在每個暴露周期穿過角度範圍移動以捕獲不同的投影圖像。根據投影圖像使用如由韋伯(Weber)申請的、題為 Self-Calibrated Tomosynthetic，Radiographic Imaging SystemiMethod and Device 的美國專利5，359，637中所述的技術來重建三維體，所述專利在此處被合併引用，以提供三維重建的數據組SPECT-MBIr。根據本發明的一方面，該三維數據組可以看做在顯示器上與 X射線圖像(Mp、Tp、Tr) 一起的的可選擇厚度的二維平板。該PET-MBIr圖像和PET-MBIp 圖像可與X射線圖像並排觀看，用一個或多個X射線圖像覆蓋以用於在以電影模式觀看的圖像之間切換，或在其他圖像中的縮略圖視圖中插入SPECT-MBIr或X射線圖像之一。工作流稈已經描述了該Τ/ΜΒΙ系統的示例性元件，被執行以用單個乳房壓緊捕獲X射線層析合成和分子成像的示例性工作流程900現在關於圖9的流程圖和圖10和11中示出的裝置100的圖像被描述。在步驟910，放射性同位素注入乳房。此後在一些點並且根據該同位素的半衰期，該乳腺準備好成像。在步驟912，該乳房被壓緊在壓縮槳葉和濾線器116之間。在步驟914，X射線層析合成掃描被初始化，並且該X射線源沿著從位置Ts到Tf的路徑穿過，如插圖1100中所示。當該X射線源沿著該路徑穿過，多個X射線投影圖像被獲得。 如圖11所示，在X射線成像期間，Y照相機115和沈被收回，從而使得他們不侵佔X射線場或阻礙檢測器114。在一些工作流程中，CC乳腺X光照片視角在X射線層析合成掃描之後被獲得。在這樣的例子中，在成像之前防散射光柵延到檢測器114。在圖9的流程中，在X射線層析合成掃描之後，分子成像被獲得，而沒有完全的乳房壓緊。在步驟916，乳房的壓緊可以被調節用於分子掃描。調節乳房壓緊不是必須的，從而該步驟以虛線示出以表示它的可選性質。在步驟918，γ照相機被移動到位置上。在一實施方式中，Y照相機26沿著路徑1100移動直到其剩餘部分在壓縮槳葉艙中齊平，如圖 11所示。Y照相機115被移出構架底部進入位置。在某個Y照相機或SPECT實施方式中，只有一個Y照相機或SPECT照相機被提供用於定位。有利地，該移動和照相機的定位由計算機控制。例如，在一些實施方式中，該照相機在尺寸上互相和/或與數字檢測器可以不同。該照相機響應於在X射線層析合成掃描期間確認的疑似人造物品的檢測而被定位， 從而使得該照相機將中心定在任何疑似人造物品上，或能被定位在一定角度以捕獲腋下組織或更好的成像胸壁。Y照相機的定位可以是自動的，例如，響應於X射線層析合成數據的 CAD掃描，或可以通過用戶輸入來控制。在步驟920，分子成像數據被獲得。對於使用PET照相機的實施方式，該PET圖像通過暴露周期中在乳腺周圍定位這對PET照相機來獲得。如上文所述，為了使用SPECT照相機獲得3-D圖像數據，該照相機在一組定義的暴露期間裡被移動到多個位置。在步驟922， 當分子成像完成時，Y照相機26沿著圖10中的線1100所示的路徑被回描，在步驟924，乳腺解壓。假設放射性同位素被給予兩個乳房，步驟912-9M可以對替換的乳腺重複一遍。一實施方式示出成像形式的順序使用。這將包括在原子核圖像以前獲得的X射線圖像。也有可能顛倒獲得的順序，在X射線圖像以前執行原子核獲得。然而，該T/MBI裝置不限於成像形式的順序使用。更確切地說，在單個裝置中不同成像形式的提供使放射性同位素根據患者的特定需要調整工作流程。例如，當處理患者對 X射線低靈敏度的緻密型乳腺時，該裝置允許放射性同位素在X射線之前贊成獲得分子圖像。還應注意，MBI成像不需要有固定的暴露周期。例如，想像一下工作流程，整個乳腺通過該工作流程在短周期以低解析度被成像，從而識別高吸收區域。使用收斂型瞄準儀或針孔瞄準儀，通過以高解析度就成像在識別的區域而獲得隨後的暴露，例如，或者通過在空間移動照相機以使照相機將中心定在在興趣區域上。圖12表示放射科套房裡該T/MBI裝置的使用。裝置100安裝在立櫃140上，依據患者高度定位。該裝置100可以連接到工作站1010，使放射性同位素能儲存圖像和在顯示器1020上回顧圖像。如上文所述，來自包括X射線乳腺X光照片圖像、X射線層析合成圖像和分子圖像的任何成像形式的圖像可以單獨顯示或作為投影圖像或重建的圖像同時顯示。該圖像可以並排顯示或覆蓋顯示。工作站處的控制可以使放射性同位素在二維投影圖像、三維重建或相同或不同形式的切片之間切換。另外，觀看者可以在工作檯進入或通過單獨的工作檯進入。計算機輔助診斷工具在圖像上提供感興趣區域的可視表示。在一實施方式中，由一種形式獲得的CAD結果覆蓋在來自第二種形式的圖像上；例如，乳腺X光照相術 CAD結果可以覆蓋在MBI圖像或X射線層析合成切片上，X射線層析合成CAD結果可以覆蓋在乳腺X光照相術或MBI結果上，或MBI CAD結果覆蓋在任意的X射線圖像上。仍然在又一實施方式中，CAD結果基於來自兩個成像形式的輸入而產生。雙頭MBI特徵如上文所述，該裝置不限於乳腺掃描或診斷使用或結合X射線成像元件使用。根據本發明的一方面，認識到通過使用能夠修改Y射線的瞄準的雙頭分子乳腺成像技術來提供改善的三維病變定位和活檢能力。該雙頭MBI裝置可以是集成T/MBI裝置100(如圖3 描述，可以改變與Y檢測器一起使用的瞄準儀)的部分，或作為分離的雙頭MBI裝置被提{共。例如，圖13表示具有上面的Y射線照相機1310和下面的Y射線照相機1320 並獲得患者乳腺的顱骨尾部(CC)圖像的雙頭MBI成像器1300。上面的照相機包括檢測器 1314和瞄準儀1312，而下面的照相機包括檢測器13 和瞄準儀1322。根據本發明的一方面，瞄準儀1312和1322都是傾斜的瞄準儀，它們相鄰設置並且互相平行，瞄準儀1312的斜面是瞄準儀1322的斜面的鏡像。如下所述，該斜面幫助確定病變1330的Z位置。當放射性同位素衰變，Y射線將從病變1330發射。該射線在上面的照相機1310的位置b中的檢測器和下面的照相機1320的位置a中的檢測器被檢測到。利用已知值為「 θ 」的瞄準儀傾斜角、照相機(和相關的乳腺厚度)之間距離的已知值「d」，病變位置「h」用下面的方程1 導出方程1
權利要求
1.一種乳腺成像裝置，該乳腺成像裝置包括X射線層析合成成像元件，用於獲得乳腺的解剖結構的X射線層析合成圖像；和分子成像元件，用於獲得所述乳腺的生理結構的分子乳腺圖像。
2.根據權利要求1所述乳腺成像裝置，該乳腺成像裝置還包括安裝在構架基座上的壓縮部件和連接到所述構架基座的感受器外殼。
3.根據權利要求2所述的乳腺成像系統，其中，所述X射線層析合成成像元件包括 可旋轉地安裝在所述構架基座上的X射線部件，所述X射線部件包括安裝在X射線支撐臂上的X射線源；和位於所述感受器外殼內部的數字檢測器。
4.根據權利要求3所述的乳腺成像系統，其中，所述X射線源的目標從包括鎢和銠的組中被選出。
5.根據權利要求1所述的乳腺成像系統，其中，所述分子成像元件包括至少一個可定位的Y照相機。
6.根據權利要求5所述的乳腺成像系統，其中，所述可定位的γ照相機的定位由電機控制。
7.根據權利要求5所述的乳腺成像系統，其中，所述可定位的γ照相機的定位由手動控制。
8.根據權利要求5所述的乳腺成像系統，其中，所述可定位的γ照相機是下列中的至少一者可撤回的、可旋轉的和可樞軸轉動的。
9.根據權利要求5所述的乳腺成像系統，其中，所述分子成像元件包括連接到所述構架基座的第一可定位的Y照相機和選擇性地配置在所述感受器外殼內部的第二可定位的 Y照相機。
10.根據權利要求5所述的乳腺成像系統，其中，所述γ照相機包括可移除的瞄準儀。
11.根據權利要求8所述的乳腺成像系統，其中，所述可移除的瞄準儀是下列中的至少一者可從所述感受器外殼撤回、可從所述感受器外殼移除或可從所述感受器外殼彈出。
12.根據權利要求10所述的乳腺成像系統，其中，所述瞄準儀的移動由電機控制。
13.根據權利要求10所述的乳腺成像系統，其中，所述瞄準儀的移動由手動控制。
14.根據權利要求1所述的乳腺成像系統，其中，所述分子成像元件包含至少兩個瞄準儀。
15.根據權利要求1所述的乳腺成像系統，其中，所述分子成像元件包括可移動瞄準的瞄準儀。
16.根據權利要求5所述的乳腺成像系統，其中，所述至少一個可定位的、照相機是正電子發射照相機。
17.根據權利要求5所述的乳腺成像系統，其中，所述至少一個可定位的γ照相機是單光子發射照相機。
18.根據權利要求1所述的乳腺成像系統，該乳腺成像系統還包括用於顯示所述X射線層析合成圖像和所述分子乳腺圖像的顯示器。
19.根據權利要求18所述的乳腺成像系統，其中，所述X射線層析合成圖像包括X射線層析合成投影圖像(Tp)和X射線層析合成重建圖像(Tr)，並且其中所述分子乳腺圖像(MBI)包含MBI投影圖像和MBI重建圖像中的至少一者，並且其中所述顯示器適於以電影模式、切換模式、縮略圖模式或並排模式中的任意一種來顯示所述Tr、Tp、MBI投影和MBI重建圖像中的任意兩個。
20.根據權利要求1所述的乳腺成像系統，該乳腺成像系統還包含用於在所述X射線層析合成和分子乳腺圖像中的任意圖像中識別潛在病變的計算機輔助檢測(CAD)工具。
21.根據權利要求2所述的乳腺成像系統，其中，所述感受器外殼的大小適於容納數字檢測器、Y照相機和防散射光柵。
22.根據權利要求1所述的乳腺成像系統，其中，所述X射線層析合成成像元件包括數字檢測器，所述分子成像元件包括Y檢測器，以及其中所述數字檢測器和Y檢測器在尺寸上不同。
23.根據權利要求22所述的乳腺成像系統，其中，所述分子成像元件包括一對γ檢測器，以及其中所述X射線層析合成檢測器和所述一對Y檢測器中的至少兩個在尺寸上不同。
24.根據權利要求2所述的乳腺成像系統，其中，所述壓縮部件用於X射線層析合成成像和分子成像，以及其中所述壓縮部件對於X射線層析合成成像與對於分子成像施加不同量的壓緊。
25.一種在集成X射線層析合成/分子乳腺成像(T/MBI)裝置中成像乳腺的方法，該方法包括以下步驟固定所述乳腺；執行所述乳腺的X射線層析合成掃描；獲得所述乳腺的分子圖像；和解壓所述乳腺。
26.根據權利要求25所述的方法，該方法在執行X射線層析合成掃描的步驟與獲得分子圖像的步驟之間還包括改變對所述乳腺的壓緊的步驟。
27.根據權利要求25所述的方法，該方法在執行所述乳腺的X射線層析合成掃描之前還包括從X射線視場移除分子成像元件的步驟。
28.根據權利要求25所述的方法，其中，獲得所述乳腺的分子圖像的步驟包括使γ照相機前移接近被壓緊的乳腺的步驟。
29.根據權利要求觀所述的方法，其中，所述T/MBI裝置包括由X射線部件、構架基座和感受器外殼構成的構架，並且其中使Y照相機前移接近被壓緊的乳腺的步驟包括從所述構架基座的內部移動Y照相機到所述感受器外殼中的步驟。
30.根據權利要求觀所述的方法，其中，所述T/MBI裝置包括由X射線部件、構架基座和感受器外殼構成的構架，並且其中包括具有壓緊艙的壓縮槳葉的壓縮部件可滑動地安裝到所述構架基座，並且其中使Y照相機前移接近被壓緊的乳腺的步驟包括從所述構架基座的內部移動Y照相機到所述壓緊槳葉的所述壓緊艙中的步驟。
31.一種使用包含瞄準儀的Y照相機獲得分子乳腺圖像的方法，該方法包括以下步驟固定乳腺；獲得所述乳腺的第一暴露以識別疑似病變；修改所述Y照相機的所述瞄準儀；和獲得所述乳腺的第二暴露，其中修改所述瞄準儀的步驟在所述疑似病變上聚焦成像。
32.根據權利要求31所述的方法，其中，所述第一暴露的第一持續時間小於所述第二暴露的第二持續時間。
33.根據權利要求31所述的方法，其中，所述修改所述γ照相機的所述瞄準儀的步驟由電機控制。
34.一種使用包括瞄準儀的Y照相機獲得分子乳腺圖像的方法，該方法包括以下步驟固定乳腺；獲得所述乳腺的第一暴露； 修改所述Y照相機的位置；和獲得所述乳腺的第二暴露。
35.根據權利要求34所述的方法，其中，修改所述γ照相機的位置的步驟將所述Y照相機對準腋下和胸壁中的至少一者。
36.根據權利要求34所述的方法，其中，修改所述位置的步驟由電機控制。
37.一種使用單光子發射計算機斷層照相術(SPECT) γ照相機獲得乳腺的三維圖像數據的方法，該方法包括以下步驟固定已經被注入放射性同位素的乳腺；在暴露周期中通過在相對於所述乳腺的多個不同位置定位所述SPECT照相機來獲得所述乳腺的多個分子圖像，從而獲得多個SPECT投影圖像；和重建所述投影圖像為三維數據組以用於在顯示器裝置上顯示。
全文摘要
具有改善的靈敏度的集成X射線層析合成/分子乳腺成像裝置包括X射線層析合成成像元件和分子乳腺成像元件。該成像元件單獨或集合起來用於提供給系統改善的靈敏度和專一性。分子成像元件可以根據所需成像模式平滑地前移或撤回。該系統支持PET和SPECT成像，並且使SPECT瞄準能根據圖像捕獲需要修改。
文檔編號A61B6/04GK102448375SQ201080024027
公開日2012年5月9日 申請日期2010年4月12日 優先權日2009年4月13日
發明者A·史密斯, B·雷恩, I·肖, J·斯坦, K·布魯克斯, K·德佛蘭依塔斯, Z·井 申請人:霍羅吉克公司