[发明专利]数字化乳房断层合成成像装置的自校准过程

说明书

本发明涉及一种特别适用于有限角度数字化乳房断层合成(DBT)的校准处理。该方法包括采集一组X射线投影暴露图像、形成与每个X射线投影暴露图像对应的投影几何形状的初始估计、计算中间DBT重建、建立应用于每个X射线投影暴露图像的初始投影几何形状估计的与校准结果对应的一组刚性变换参数，以及使用该组X射线投影暴露图像和投影几何形状的最终校准估计来计算最终DBT重建。

技术领域

本发明涉及有限角度数字化乳房断层合成领域中的投影几何形状自校准和患者移动校正方法。

背景技术

以下公开涉及X射线数字化乳房断层合成，其中从有限的断层摄影角度采集的多个X射线投影图像被用于重建患者的解剖体的横截面图像。有限角度断层摄影中X射线投影图像采集的持续时间通常约为10秒，同时X射线管(X射线源)和传感器(X射线检测器)物理上行进与有限的采集角度对应的空间轨迹。

应该知道的是成像轨迹具有足够的准确度，并且在X射线投影图像采集期间成像对象应该保持足够的静止，以使重建的图像清晰且符合人体解剖学，因为假设投影图像的测量结果表示静止对象的共同配准的集成视图。这导致了一组几何上一致的测量结果，其可以用于重建表示所研究的解剖体的衰减分布。每当违反这些假设时，由于投影测量结果变得相互不一致，因此重建图像的准确度降低。

最终图像的准确度通常取决于在重建过程中做出的假设与实际物理图像采集处理对应得有多准确。对应于每个采集的X射线图像的X射线源和检测器的估计空间位置在重建处理期间影响射线路径的计算。由于固有的制造和操作公差、成像设备的潜在变形以及倚靠成像设备的患者，实现的旋转角度和位置往往偏离根据成像轨迹的假设形式的理想值。但是，可以通过使用不同的校准方法来解决系统偏差，这些校准方法在一定时间段或操作周期之后进行重复。

一般而言，几何不准确度最重要的来源是患者在X射线投影图像采集期间的潜在移动。在数字化乳房断层合成中，由于成像的解剖体(乳房)通常在成像期间被物理压缩，因此这种潜在移动在某种程度上得到缓解。但是，如果在X射线投影图像的采集期间成像对象移动，那么射线测量的有效空间路径会变得相互不一致。虽然众所周知，患者不应该移动并且常规上指示患者不要这样做，但是在X射线投影采集期间患者通常不能保持完全静止。例如，患者可能会因成像设备的突然移动或发出的声音而被惊吓。

在所有实际测量中，上述不准确度通常都在某种程度上存在。在最坏的情况下，在放射科医生检查图像重建的质量之后，投影图像测量的结果几何不一致性可能甚至需要重复扫描。这是不期望的，因为旨在将与X射线图像采集相关联的辐射剂量保持在尽可能低的水平。

乳房X线照相是广泛用于乳腺癌筛查的X射线成像方法。在筛查研究中，据报道乳房X线照相可达到90-93％的灵敏度和90-97％的特异度。据估计，乳房X线照相可将50岁以上女性的乳腺癌死亡率降低35％，并将40至50岁女性的乳腺癌死亡率降低25-35％。

针对乳房中的各种异常，诸如钙化，即组织中钙的少量沉积，检查乳房X线照相图像。钙化通常无法通过触诊检测到，但在X射线图像中可见。小钙沉积物的簇，即所谓的微钙化，表明乳腺细胞活性增加，这可能与乳腺癌相关联。

在常规的乳房X线照相中，成像的乳腺通常在两个压缩板之间被压缩，并且从上方和从倾斜方向至少两次暴露于放射线。如果必要，从侧面拍摄另外的第三个图像。但是，在生成的二维X射线放射性照片中，强烈衰减的组织可能会使位于X射线源和检测器之间同一视线上的其它结构模糊。这导致在乳房X线照相检查中也应用了三维断层成像，这需要从几个角度采集X射线暴露图像。

可以使用三维断层合成重建处理执行乳房X线照相，其中基于哪个可以使用众所周知的算法来重建断层图像，在不同的投影角度，例如，在与垂直轴成±15度的范围内，采集乳房的几个二维X射线投影图像。执行重建需要足够准确表示描述X射线源、检测器和用于重建的图像网格的相对位置的三维投影几何形状的可用性。