[发明专利]用于微分相位对比扇形线束CT、锥形线束CT以及混合锥形线束CT的方法和装置

说明书

相关申请的引用

本申请要求2009年3月2日提交的美国临时专利申请No.61/156642的权益，其公开内容整个包含在本公开中作为参考。

政府权益声明

本发明是在政府的资助下完成的，资助基金来自于国立卫生研究所的基金R01 9 HL078181和4 R33 CA94300。政府拥有本发明的一定权益。

技术领域

本发明涉及锥形线束计算机X射线断层摄影术(CT)成像，尤其涉及用于乳房成像的相位对比锥形线束CT。

背景技术

根据国家癌症研究所的数据，每8位女性中就有一位在其一生中被诊断为乳腺癌。虽然在公开报道中乳腺癌死亡率的降低明显，但是每年仍然有40000名女性死于该疾病。

最佳的乳房成像技术能够在肿瘤肿块较小时(优选直径小于10mm)检测到所述肿块。据报道，通过乳房X射线摄影术检测到侵袭性乳腺癌大小在1-10mm的女性具有93％的16年存活率。另外，随着检测到的肿瘤直径的下降，转移的可能性迅速降低。如果乳腺肿瘤在等于或小于10mm时被检测到，转移的可能性将为7.31％。如果检测到4mm的癌，则转移可能性将降低一个数量级以上，到0.617％。

尽管乳房X射线摄影术(一般来说可以检测到约12mm大小的癌)是目前可用的乳腺癌早期检测最有效的工具，但是乳房X射线摄影术对较小的乳腺癌(几mm以下)具有相对较低的敏感性。由于有结构和组织上的重叠，乳房X射线摄影术的特异性和阳性预测值依然是有限的。乳房X射线摄影术检测乳腺癌时有限的敏感性和特异性源于其对比检查能力的不足，这种不足是所有类型的投影成像技术所普遍具有的(投影成像的对比检查能力只能达到10％)，并且乳房X射线摄影术初始仅检测到65-70％的乳腺癌。对于乳腺增生的患者来说，乳房X射线摄影术的敏感性将进一步降低到30％。数字乳房X射线摄影术(DM)被开发以致力于通过提供改善的对比分辨率并数字影像处理来克服增感纸胶片乳房X射线摄影术(SFM)的固有限制；但是，一项大规模的临床试验——数字乳房X射线摄影术成像扫描试验(DMIST)——显示了DM和SFM的假阳性率是相同的。

乳房X射线摄影术相对较低的特异性使得需要对无法确诊的病例进行活检，尽管这会给患者造成额外的经济负担和精神压力。在美国，每年为了评估乳房X射线摄影术疑似结果所做的超过1百万例的乳腺活检中，约有80％的病例是良性的，这会额外增加患者的焦虑并且给医疗系统造成巨大的成本负担。因此需要更准确地鉴定乳腺损伤以降低活检率和活检前乳房X射线摄影术的假阳性率。

为了解决上面所提到的乳房X射线摄影术的限制，我们以前已开发出了一种锥形线束乳房CT(CBBCT)。简言之，其原型机的主要特征包括：水平的人类工程学设计的患者检查台，其带有插入模块以优化对未压缩乳房(包括胸壁)的覆盖；位于患者检查台两侧以便于接近乳房的宽开口(1m)，由此用于定位并且易于进行成像引导活检及其他程序而无需显著改变基础平台；以及为了在以后有效地开展动态比对成像研究和血管发生成像的滑环技术。

仿真模型的研究结果表明CBBCT能够用～5mGy的总剂量实现达～-2.8lp/mm的空间分辨率，以允许对平均大小的乳房(在胸壁上的直径为～13cm)内2mm的癌和～0.2mm的微钙化灶的检测。这个剂量低于单次乳房X射线摄影术检查(假设每个乳房需要两视图)的剂量。对于可视化乳腺组织、乳腺肿瘤和钙化灶来说，CBBCT的图像质量极好，并且对乳房(包括胸壁区)的覆盖至少与乳房X射线摄影术相当。无需使用造影剂，主要血管的可视性也是非常良好的。