[发明专利]基于在用于锥束体积CT乳房X线照相术成像的连续管移动期间无焦斑运动的旋转步进-扫描图像采集的快速断层合成扫描器装置和基于CT的方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及基于计算机断层摄影(CT)的成像系统，并且更具体地，涉及在绕待检查乳房组织的连续管移动期间无焦斑运动的、用于旋转步进-扫描(step-and-shoot)图像采集的快速3D断层合成扫描器装置和基于CT的方法，可以将其有利地用于锥束体积CT乳房X线照相术成像从而避免运动失真和模糊效应。

背景技术

CT和MRI乳房X线照相术是当前最有效的乳房癌症显影技术。传统的乳房X线照相术技术取决于从两个不同方向拍摄的女性乳房的一对2D X射线图像：从顶到底以及从一侧到另一侧。对待检查的乳房组织进行压缩并容纳在两个玻璃板之间，以确保观看到整个乳房组织。当今，通常使用基于诸如实时非晶硅(α-Si)或者非晶硒(α-Se)平板检测器(FPD)技术的全数字化平板乳房X线照相(FFDM)系统。

虽然大量临床研究显示乳房X线照相术有助于实现乳房癌死亡率减少30％至50％，但是乳房X线照相术并不是完美的成像技术，这是由于其通常遗漏大约30％的乳房癌。由于乳房组织的叠印使得解释乳房照相片很困难，这使得有时候检测不到较小的癌组织区域和其它患病组织异常。在临床乳房成像中，由于位于感兴趣平面之外的正常乳房组织部分会模糊肿瘤和其它组织异常，所以导致假阴性结果并且降低灵敏度。相反，已知叠印的组织部分也会呈现出组织异常的表象，并且可能导致在乳房照相片上看起来像癌症肿瘤的假阳性病变，这就是在传统2D乳房成像术中不必要地召回病人的一个原因。

与传统2D乳房X线照相术相比，数字乳房断层合成(DBT)是乳房成像方面令人兴奋的新进展，其在乳房体积内产生多个位于不同深度的高分辨率图像切片。由此，DBT通过从一系列(例如十一个)经压缩乳房的低剂量二维投影图像来重建(例如，基于标准逆3D Radon变换结合经过滤的反向投影算法)体视图来提供女性乳房的三维结构信息，该低剂量二维投影图像是在X射线管在诸如50°圆弧分段上扫过期间在多个投影角度所采集的。在乳房中的不同高度处的对象被以不同角度不同地投影。随后的图像重建得到一堆平行于检测器表面的、不同深度层的切片图像。切片内分辨率主要由检测器分辨率决定，并且由于在相对较小的角度扫描范围内对对象的不完全采样，所以切片内分辨率通常比不同切片(“深度分辨率”)之间的分辨率高得多。该技术使得医师能够“翻阅”女性乳房内部而不受周围叠印组织阻挡。

结果，DBT大大减少了可能模糊肿瘤或者造成癌症假象的叠印组织的问题。其它研究者已经研究了用于诸如血管造影术、胸腔成像、手关节成像以及牙齿成像的应用的断层合成。通过使用提供乳房病变的“功能”信息的造影剂可以进一步改善DBT的诊断性能。

然而，由于使用已知为最大似然期望最大法(MLEM)的复杂算法计算DBT体积图像，所以DBT方法包括巨量计算，其应用在临床装置中之前需要花费过长时间。尽管如此，采用DBT的早期结果是有前途的。研究者认为该新乳房成像技术将使在密集乳房组织中更容易看到乳房癌，并且将使乳房造影更舒适。

研究者表示他们不仅将能够更早找到更多癌症，而且他们还将能够减少许多当使用传统乳房X线照相术时由于乳房中正常结构的重叠出现的假警报。DBT实质上消除了这些假阳性研究。这将免除许多女性的大量焦虑，并且将减少乳房癌症造影的总开销同时改善其精确性。

早期临床研究的结果表明诊断乳房断层合成改善了对病变边界进行分析并且将恶性肿瘤与良性肿瘤进行区分的能力。这种经改善的诊断信息导致更好识别用于活组织切片检查的正确目标，有助于对肿瘤边界以及乳房癌症的程度进行分析，同时有助于减少所执行的活组织切片检查的总数。

发明内容