[发明专利]用于锥形束体积计算的断层摄影术乳房成像的设备和方法

说明书

本申请是申请日为2003年11月7日、申请号为200380103101.1(国际申请号为PCT/US03/35610)、发明名称为“用于锥形束体积计算的断层摄影术乳房成像的设备和方法”的专利申请的分案申请。

相关申请

本申请是正在申请的美国专利申请10/291745的后续部分，该专利申请是2000年8月18日申请的美国专利申请09/640713(确认号6469)的后续部分，该申请现在是美国专利6480565，其要求1999年11月18日申请的美国临时申请60/166223的权益。所有这些申请公开内容整个包含在本公开中作为参考。

技术领域

本发明涉及乳房成像中锥形束体积计算的X射线断层摄影术(CBVCT)，特别涉及更好利用来自辐射源的辐射，检测器的数据输出，或两者的改进。应该理解贯穿本发明提到的乳房成像(乳房X射线摄影术)是说明性的而非限制性的，因为本发明可广泛应用至乳房成像。

背景技术

乳癌代表一种重要的健康问题。在美国每年诊断180000例新病例，且近45000名妇女死于该病。

乳房成像的临床目标是在肿瘤块尽可能小，优选直径小于10mm的时候检查出它们。据报导，经乳房X射线摄影术检查有1-10mm的乳房癌的妇女中93％的有16年的生存几率。

传统荧光屏胶片乳房X射线摄影术是目前可利用的乳癌早期检查最有效的工具。然而，乳房X射线摄影术检查小乳癌(几毫米以下)具有相对低的灵敏度。由于良性的和恶性的损伤外观上的交叠使得乳房X射线摄影术的确切性(specificity)和肯定的预报(positivepredictive)仍然有限。乳房X射线摄影术在乳癌检查上有限的灵敏度和确切性是由于其对比检查能力(contrast detectability)的不足，这对所有类型的投影成像技术是普遍的(投影成像仅有高达10％的对比检查能力)。传统乳房X射线摄影术在临床前阶段能够识别恶性肿瘤的灵敏度大都受乳房周围软组织的本质影响。周围组织会影响硬化的检查至较低的程度。代表检查到癌症的病人身上大多数肿瘤，与硬化无关的乳房块的察觉极大地受乳房X射线摄影术的软组织图案的影响。因此传统乳房X射线摄影术通常由于极低的对比分辨率而不能直接检查几毫米的肿瘤。传统乳房X射线摄影术要求图像微硬度超高分辨率(50-100μm/像素)以补偿不足的对比分辨率。乳房X射线摄影术不能证明30％-35％的初期癌症。此外，不是所有用乳房X射线摄影术检查的乳癌能足够早地发现以治疗。最多，传统乳房X射线摄影术可以最高减少50％的死亡率。这是重要的收获，但有相当大的在早期检查乳癌的改进余地。

乳房X射线摄影术相对低的确定性导致不确定病例的活组织检查，尽管较高成本和施加给病人的压力的不利。需要更精确的乳房损伤的表征以降低活组织检查率和活组织检查的假阳性比率。

有几种成图像的放射学和生物学表征乳癌的方法。第一，癌由于具有不同的X射线线形衰减系数，如图1所示。第二，癌和缺少增长的良性肿瘤相比具有显著高的体积增长速率。第三，癌具有可与良性肿瘤可区分的图案。第四，良性肿瘤在静脉对比注射后显示出不同的对比增强。第五，新血管分布(neovacularity)的出现表示癌变。传统乳房X射线摄影术主要依靠第一个特征且部分使用第三个特征用于乳癌检查。因为乳房X射线摄影术是两维静态成像技术，其不能提供关于特征2，4，或5的任何信息。

目前，乳癌的放射学评估是重要的，不仅用于疾病的早期检查，而且用于响应治疗的分级和监视。迄今，传统荧光屏胶片乳房X射线摄影术已经被证明是目前可利用的乳癌早期检查的最昂贵的工具。然而，乳房X射线摄影术的确定性和肯定的预报值由于良性和恶性损伤外观的交叠和不足的对比检查能力而保持有限，这是所有投影成像技术的共同现象。投影成像可最大有10％的对比检查能力。因此活组织检查通常在不确定病例中是必要的，尽管较高成本和给病人造成压力的不足。因此需要更精确的乳房损伤的表征以便减少活组织检查的比率。

在过去的十年里，乳房MRI获得在乳房X射线摄影术和/或超声之后，特别在乳房手术后和在检查多病灶乳癌中澄清不确定病例的角色。然而，将MR并入到临床实践中为大量限制所阻碍，包括长的扫描时间和MR检查的高额费用。此外，许多病人不能经受MR，因为MR禁忌症(如，动脉瘤夹子，起搏器)或严重的幽闭恐怖症。

乳房损伤的MR表征主要基于良性和恶性损伤的不同增长速率。MR中空间和时间分辨率之间的恒定的折衷使得实现空间分辨率以提高损伤检查和表征变得困难。