集成乳腺x射线和分子成像系统和方法

专利名称：集成乳腺x射线和分子成像系统和方法
技术领域：
本发明总地涉及乳腺成像领域，更具体地涉及用于将多种成像形式(modality) (比如X射线层析合成(tomosynthesis)成像和分子乳腺成像)集成到单个成像装置的乳腺成像的系统和方法。
背景技术：
经常在其灵敏度和专一性方面评价乳腺癌成像技术的质量。灵敏度是检测癌症病变的成像技术的能力。专一性是忽略在图像中仅仅看起来像病变的目标的成像技术的能力。这就需要用既灵敏(保证癌症病变没有被忽略)又专一(当没有癌症存在时减小医疗程序的数目)的乳腺癌成像技术。乳腺X光照相术(mammography)是现在最常用的FDA批准的用于乳腺癌拍摄的方法。然而，乳腺X光照片(mammogram)在灵敏度和专一性两个领域都有缺陷。在乳腺X光照片期间，X射线直接对准压紧的乳腺组织以产生一个或多个乳腺图像(乳腺X光照片)用于检查。然而，因为乳腺X光照片是三维结构的二维表示，乳腺X光照片的灵敏度由于压紧的乳腺中的重叠结构而损害。另外，乳腺组织和癌症组织间相似的X射线衰减特征增加了从乳腺组织中区分癌症组织的难度，尤其是当成像致密型乳腺组织时。努力改善乳腺X射线的灵敏度和专一性已包括乳腺X射线层析合成 (tomosynthesis)系统的发展。乳腺X射线层析合成是一种三维成像技术，它包含快速扫描期间在多个角度获得静止压紧的乳房的图像。然后单个图像被重新构建成一系列薄的、高分辨率的切片，它能单独或以生动的电影模式被展示。重新构建的X射线层析合成切片减少或消除了二维乳腺X光照相术成像的单一切片中由组织重叠和结构噪音引起的问题。数字乳腺X射线层析合成还提供减小的乳房压紧、改善的诊断和拍摄精确度、更少的撤销(recall)和3D病变定位的可能性。乳腺X射线层析合成系统的例子在美国专利申请第7，245, 694号和第7，123，684号中描述，通常其权利被这个申请的受让人所拥有。在乳腺X射线层析合成方法很大地改善了 X射线癌症拍摄的灵敏度的同时，与致密型乳腺相关联的专一性问题仍然是个问题。也许最灵敏的乳腺成像形式是分子共振成像(MRI)。然而MRI形式的灵敏度负面地影响其专一性。另外，MRI装置的费用限制了它们总的部署。当更多的临床数据可获得时，近年来分子乳腺成像(MBI)有极大的发展。MBI的临床优势包括灵敏度相似于MRI形式的灵敏度，但有更好的专一性和更低的费用。

发明内容
根据本发明的一个方面，认识到可以经由集成多模式乳腺成像系统的引入而改善乳腺癌诊断，该系统将X射线层析合成成像能力和分子成像能力结合到单个、集成的乳腺成像装置。用乳腺X射线元件提供X射线层析合成能力，该乳腺X射线元件能执行用于安排(routing)乳腺癌扫描和诊断的乳腺X光照相术、X射线层析合成和立体定位成像。X射线元件基于乳腺对X射线的吸收来产生二维和三维解剖图像。该集成装置还通过能用诸如单一光子平面成像、正电子发射断层照相术(PET)和单光子发射计算机断层照相术(SPECT)的方法成像乳腺的分子成像元件来提供分子成像能力。分子成像可以自己或结合X射线成像来使用。分子乳腺成像基于被注入乳腺的放射性同位素的吸收和衰变来产生乳腺的生理图像。本发明将X射线层析合成成像能力和分子成像能力融合到单个乳腺成像装置。将不同成像形式集成到单个成像装置可以通过使放射科医生能根据每位患者的特殊需要调整诊断流程而增加诊断速度和准确性。例如放射科医生可以依据患者乳腺的已知解剖结构(例如密度)使用一种形式而不是另一种。或者放射科医生可以依次使用两种诊断成像方法以获得所需的附加信息。例如，如果使用X射线元件获得的如图1所示的常规的乳腺 X光照片提示病变10的出现，那么放射科医生可以选择在患者来访期间获得患者乳腺的分子图像。该分子图像证实了病变10的出现，同时还有突出的另外的钙化12和14，该钙化 12和14可能已在X射线图像中被漏掉。本发明使X射线层析合成图像和分子图像在单个显示器上并排(例如图IA和IB都提供在显示器上)、重叠或以电影模式等被一起检查。在一次来诊所看医生期间用同一设备获得分子图像的能力便于图像的登记、允许乳腺解剖和生理信息在切片粒度上的比较、允许图像CAD结果的比较、增加诊断速度和精确度，并因此减少不必要的活检和伴随的患者的焦虑。根据本发明的一方面，乳腺成像装置包括用于获得乳腺解剖结构的X射线层析合成图像的X射线层析合成成像元件和用于获得乳腺生理结构的分子乳腺图像的分子成像元件。根据本发明的又一方面，在集成的X射线层析合成/分子乳腺成像(T/MBI)装置中对乳腺成像的方法包括压紧乳房、执行乳腺的X射线层析合成扫面、获得乳腺的分子图像和解压乳腺的步骤。


图IA和IB是乳腺分别的X射线图像和分子图像；图2是本发明的融合多形式三维乳腺成像系统的示例性实施方式；图3是图2装置的构架基座和感受器外壳的横截面方框图；图4A和4B是表示从单一光子和正电子放射性同位素的Y射线散布的示意图；图5A和5B表示可以包括在本发明X射线层析合成/分子乳腺成像(T/MBI)装置中的Y检测器的各种实施方式；图6表示在正电子发射断层照相术(PET)成像期间的Y照相机的放置和Y射线流；图7表示集成到本发明T/MBI装置的单一光子平面Y照相机的总体结构；图8表示本发明的Y照相机使用的各种瞄准仪；图9是可以在本发明的结合的X射线层析合成/分子成像处理期间执行的示例性步骤的流程图；图10表示带有可缩回以消除X射线层析合成成像期间的干扰的Y照相机的本发明的T/MBI装置的实施方式；
图11表示带有用于分子成像而定位的Y照相机的本发明的T/MBI装置的实施方式；图12表示放射科套房里的T/MBI装置；图13表示包括倾斜的瞄准仪的双头分子乳腺成像系统；图14A和14B表示用于病变检测的改变的瞄准仪布置；图15表示带有倾斜的瞄准仪的双头分子乳腺成像布置和其乳腺X光照相成像的使用；图16是双头MBI系统的侧视图，它被提供以表示两个倾斜的瞄准仪布置如何提升胸壁中组织的可视化；图17A和17B表示改变的瞄准仪设计，该瞄准仪设计可以用来提升灵敏度和MBI 期间腋下和胸壁的组织覆盖范围；图18A和18B用于穿刺活检的双头分子乳腺成像照相机的示例性实施方式。
具体实施例方式图2表示本发明的集成的X射线层析合成/分子乳腺成像(T/MBI)装置100的示例性实施方式。该T/MBI 100集成X射线元件和分子成像元件，以提供具有增强的灵敏度和专一性的乳腺成像系统。图2的T/MBI装置100被示出为包括大概C形的构架，该构架包含X射线管部件 108、构架基座106和感受器外壳104，它们中的每一个在下文中详细描述。C形构架通过轨道101可滑动地安装在架子140(图12)上，用于沿着Y轴移动以选择性地放置用于乳腺成像的构架。X射线管部件108X射线管部件108包括X射线管头118和X射线支撑臂128。该X射线支撑臂可旋转地安装在构架基座106上，以使X射线管头118能够在水平轴402周围运动，以用于X 射线层析合成成像。例如，在示例性的X射线层析合成图像扫描期间，X射线管头118可以从-7. 5°的位置移动到+7. 5°的位置。在该管移动期间，总共有15°的照射被执行，每次有30-60ms的持续时间。当X射线管头被放置在零角度时，X射线管部件也可获得乳腺X光照片。X射线管头118包括X射线管(未示出)用于在选择范围内，例如20_50kV，在mAs 级，例如在3-400mAs范围内，产生X射线能量，并带有焦斑，例如额定尺寸0. 3mm的大斑和额定尺寸0. Imm的小斑。该X射线管目标(target)可以包括钨和/或锝、铑、钌和钯中的一个或多个。该X射线管包括一个或多个过滤器，例如钼、铑、铝、铜和锡。另外，当在系统中包括的X射线图像感受器的图像平面上测量时，该X射线管可以包括可调节瞄准部件，选择性地用于以最大源图像距离(例如75cm)从焦斑以例如从7X8cm到MX^cm的范围瞄准X射线束。在一示例性实施方式中，X射线管设计成带有移动的焦斑，该移动的焦斑抵消了 X射线层析合成成像期间X射线管的移动以减小图像模糊，如2008年11月观日提交的题为“Method and system for controlling X-ray Focal spot characteristics for Tomosynthesis and Mammography Imaging”的美国专利申请61/117，453 中所描述的，它在此处被合并引用。
构架基座106构架基座106设置电机或用于控制T/MBI装置100的各种元件的移动的其他装置。例如，构架基座设置在X射线层析合成成像期间控制X射线支撑臂128的移动的电机 (X射线源控制304，图；3)。另外，构架基座设置控制压缩部件110沿着Y轴的横向移动的电机(压缩部件控制306，图；3)和控制铰接式Y照相机20的移动的电机(铰接式Y照相机控制302，图3)。压缩部件110包括横跨板121、压缩臂132和经由门闩133可松开地连接到压缩臂132的压缩桨叶122。在一实施方式中，能够被交换并正确地放置于图像感受器的可视区域的各种尺寸的压缩桨叶，如题为 “MAMMOGRAPHY SYSTEM AND METHOD EMPLOYING OFFSET COMPRESSION PADDLES AUTOMATIC C0LLIMATI0N AND RETRACTABLE ANTI-SCATTER GRID”的美国专利7，443，949中描述的，该专利被现在的受让人所拥有并在这里被合并引用。在一实施方式中，压缩桨叶从射线可透过的材料用模子制造出来，它包含一般的矩形基座，壁从从该基座延伸以限定压缩桨叶舱(well)50。横跨板121在构架基座中沿着槽105上下移动，以控制置于压缩桨叶基座和感受器外壳104的表面16之间的乳房的固定或压紧。用来固定或压紧乳房的力可以响应于一些不同的因素而变化，这些因素包括但不限于成像模式 (X-射线，MBI)、成像类型(X射线层析合成、X射线、立体定位)、成像角度(CC或ML0)、乳房的尺寸或厚度、乳房的密度等。当乳房被压紧，压缩桨叶122允许倾斜以均勻的压紧整个乳房。根据本发明的第一个方面，铰接式Y照相机部件20也被安装到横跨板121。铰接式Y照相机部件20包括支柱21、一对接合臂22和M、照相机安装件23和25以及、照相机26。该γ照相机实质是光子检测器，它计数和成像由已经被注入乳腺的(一个或两个发射同位素的光子将在下文描述)正衰变的放射性同位素发射的光子。接合臂22和对通过电机驱动的齿轮连接到支柱21和照相机安装件23和25，电机驱动的齿轮控制γ照相机 26前移到成像位置(图2和11示出)并控制γ照相机沈撤回到被撤回的位置(图10示出)。在一实施方式中，当铰接式照相机放置在成像位置时，它停止在压缩桨叶舱50中，从而当桨叶压紧或固定乳房时，照相机26的成像平面保持与压缩桨叶的矩形基座齐平。接合臂23或M能使照相机与桨叶即使在桨叶倾斜的时候在压缩期间保持齐平。在另一实施方式中，Y照相机不需要在加压固位板舱中保持齐平，而是可以围绕由照相机安装件设定的轴旋转到任意角度。该旋转可以手动控制或由电机驱动。铰接式Y 照相机以这种方式自由旋转的能力允许胸壁或腋下组织的改善的成像。又在另一个实施方式中，Y照相机的铰接臂不定位于照相机旁边，如图2所示，而是与γ照相机的中心更近。 在典型的实施方式中，这对臂可以由连接到Y照相机的顶(非成像)面上的安装件的单个铰接臂代替，允许照相机三维旋转。如上文提及的，铰接臂控制照相机向成像区域前移，并撤回照相机离开成像区域。 在一实施方式中，控制照相机从被撤回的位置到前移到的位置的动作，从而使得照相机的前缘(即，面对患者的边缘)沿着秘密(underhanded)弧度的路径(如图10中箭头1200 表示)滑动。以这种方式将照相机引入成像区域保持照相机在患者视线下，从而可以减少患者的焦虑。照相机从成像区域被撤回，其前沿(背着患者的边缘)朝向该装置在总体秘密弧形的路径中滑行，也如图10中箭头1200表示。当然将照相机引入成像区域的其他方法，包括在轨道上或从支点上降下照相机到该区域内，它们可以在不影响本发明的范围内替换。在一实施方式中，照相机沈的移动与Y照相机115的移动同步，虽然这不是本发明的要求，而且照相机独立地前移和撤回所在的其他实施方式在本发明的范围内。感警器外壳104感受器外壳104对于T/MBI装置的检测器子系统是封闭式的外壳。如上文所提及， 外壳104的上表面116用作乳腺压紧板或铅条板。图2包括感受器外壳的剖视图，它仅仅是为了描述内部检测器子系统117的目的而提供。检测器子系统包括至少撤回Y照相机 115和全区域数字检测器114。撤回γ照相机115是光子检测器，它计数由已经被注入乳腺的(一个或两个发射同位素的光子)衰变中的放射性同位素发射的光子。全区域数字检测器114是X射线检测器，例如在由该发明受让人拥有的美国专利7，122，803,7, 233，005 和7，304，308中描述的非晶硒数字检测器，这些发明在此处被合并引用。应注意本发明不限于使用非晶形数字检测器，其他检测器例如闪烁检测器可以在不影响本发明的范围内替换。在一实施方式中，数字检测器为了在感受器外壳中移动而被改装例如，在X射线层析合成期间，数字检测器114可以横向运动或关于一个或多个点旋转。检测器的这种移动可以由位于构架基座106中的旋转/撤回控制电机310(图3)控制。图3是感受器外壳104和更详细地表示检测器子系统的构架基座106的部分的横截面方框图。如上文提到的，构架基座设置有几个控制系统(302-310)。虽然这些控制系统在图中用离散的功能块代表，但是应该认为这种描绘仅仅是为了方便装置的描述而提供， 而并不是以限制的方式。应该领会到，有许多不同但等价的方式，其功能可以在本发明的范围内被结合和实施。防散射光栅111显示为位于检测器114和γ照相机115之间。如美国专利 7，443，949所描述，参考上述专利，防散射光栅在乳腺X光照相术期间位于数字检测器114 上(在位置A)以减少X射线散射。为了 X射线层析合成和/或其他X射线成像该防散射光栅可以被撤回，优选地通过构架基座中防散射光栅(到位置A’)的电机驱动撤回，如图3 中虚线所示。根据本发明的一方面，Y照相机115在X射线成像之前从视野的X射线成像区域撤回。在一实施方式中，Y照相机通过撤回照相机115到构架基座106而被撤回。例如， Y照相机115在分子成像期间可以位于位置G，但移动到位置G’用于X射线成像。γ照相机115的撤回可以被电机或可选地通过手工的办法(例如，通过手动操作杆将照相机滑到外壳中)实现。在另一实施方式中，Y照相机可以通过从装置100移除照相机来从X射线成像区域撤回，例如，通过弹出照相机或从至少部分外壳104抽出。如下文将要详细描述的，、照相机也可以被摇晃或围绕一个或多个支点旋转，或横向或垂直地移动以用于分子成像。例如，需要朝向患者旋转照相机以更好地成像胸壁或腋下组织。因此感受器外壳要有足够尺寸以设置Y照相机115、防散射光栅111和数字检测器114，并且允许数字检测器和Y照相机二者的移动。Y照相机的移动也能由旋转/撤回控制器310控制。根据本发明的一方面，旋转/撤回控制还包括用于、照相机的瞄准仪215的电机驱动的撤回的功能(例如通过移动瞄准器从位置C到C’)，或者而是从分子成像区域撤回瞄准仪。例如，像防散射光栅一样，瞄准仪可以被移动到构件基座(用电机或人工)或是可弹出的。又在另一实施方式中，滤线器表面116可以被链接以允许手动进入到γ照相机的瞄准仪，以允许瞄准仪被交换、调换、翻转或修改。以这种方式撤回或移除瞄准仪允许单个 Y照相机使用单个正电子发射放射性同位素以及正电子发射放射性同位素用于分子成像。该功能也可以适于提供电机驱动的交换瞄准仪，瞄准仪位于Y照相机的闪烁器/ 检测器结构315上，从储存在外壳里、供选的可替换的瞄准仪1215中选择不同的瞄准仪。瞄准仪可以是不同型号，或是同样型号但具有不同角度的瞄准仪。以这种方式交换瞄准仪的能力允许放射性同位素根据所需视角个性化照相机。在又另一实施方式中，能够选择性修改瞄准仪角度的可编程瞄准仪用于按照具体要求成像。在又另一实施方式中，在获取期间Y照相机能够以变化的角度倾斜。例如，Y照相机沈能从桨叶122充分地移除，以允许γ照相机形成角度，并这样获得不同角度的乳腺的视图，因此获得能用来执行重建的信息，例如放射性药物的分配的SPECT或X射线层析合成视图。在这个模式中，Y照相机放置在相对于乳腺的给定的方向中，一段时间间隔后获得图像。然后Y照相机放置在不同的方向，第二张图像获得。然后多个乳腺图像获得，这些图像被用来重建。X射线成像如上文所述，该T/MRI装置能够执行X射线和分子乳腺成像两种。在X射线成像期间，从X射线源发射的X射线直接对准被成像的身体部分。该X射线穿入身体部分并根据它们遇到的结构不同地衰变。身体部分下面的X射线检测器记录产生的X射线能量，该能量提供X射线衰减的图形表示和相关联的身体部分的解剖结构。在一实施方式中，该X射线系统被配置为用于多重视角(颅骨尾部(CC)和媒体斜侧位(MLO))的乳腺X光照相术成像、X射线层析合成和立体定向成像。在乳腺X光照片获得期间，压缩桨叶能够根据要获得的视角自动转换。例如，该桨叶能以CC视角被放在X射线感受器中央，转换到以用于一个乳房的MLO视角的感受器的一边并转换到用于其他乳房的MLO视角的感受器的其他边。在一实施方式中，桨叶的尺寸和形状安装的时候能够由系统自动识别，从而该转能够被调节为桨叶的类型。该乳腺X光照相术的图像(Mp)作为可被储存和/或立即展现到放射科医生的二维图像被捕捉。在X射线层析合成期间，乳房被压紧，多个X射线层析合成投影图像(Tp)在关于该乳腺的各个角度被获得。多种系统被提供在本领域中以用于获得乳腺X射线层析合成图像数据。该系统在获得的投影的图像的数目和在图像被采用的角度上、当获得投影图像 (弓形的、直线的、正弦波运动等)时在X射线源采取的路径上、在数字检测器的运动上(例如，摆动、旋转、直线移动)和在重建技术上(背面投影、加权背面投影等)可以变化。本发明可以合并任意这种X射线层析合成系统。该投影图像被重建到多个X射线层析合成重建图像Tr，该X射线层析合成重建图像Tr表示具有可选择的厚度的乳腺切片。任意的Tp、 iTr和Mp图像可以单独或同时在一个显示器展示，如题为IMAGE HANDLING AND DISPLAY IN X-RAY MAMMOGRAPHY AND TOMOSYNTHESIS的美国专利申请11/827，909中所述的，其在此处被合并引用。图像的同时观看可以以多种方式执行，包括但不限于把一个图像重叠于另一个上，在单个或重叠的图像之间切换开关、或使用电影模式、或具有显示为另一图像中的插入的一个图像。另外，这两个图像可以混合在一起，或者可视滑杆(slide bar)被提供以以使得当滑杆滑到图像上时，该图像从采取第一形式的图形变到采取第二形式的图像，其中所述形式可以是X射线形式(例如，乳腺X光照片或X射线层析合成图像)、PET或SPECT 图像。分子乳腺成像分子乳腺成像的两种类型包括单光子发射计算机断层照相术(SPECT)和正电子发射断层照相术(PET)。在两种形式中，被成像的身体部分被注入放射性同位素/放射性药物。癌细胞比非癌细胞吸收更高数目的放射性同位素，因此放射性同位素在乳腺中的癌病变区域聚集。随着放射性同位素衰变，Y射线从放射性同位素发射。该Y射线由Y照相机记录，实际上计数的是Y射线的光子。已经吸收了最大数目放射性同位素的乳腺的那些区域将发射最大数目的Y射线，并且具有在产生的图像中最高的光子计数。成像的质量依赖于放射性同位素和Y照相机。SPECT和PET之间的一个区别在于用于成像的放射性同位素。例如，如图4A所示， SPECT中使用的单个光子γ发射机从每个衰变发射80-167+keV能量的单一 γ射线410。 单个光子放射性同位素包括，例如，Tc-99mm(六异氰基化合物中可找到)、TI-201 (叶状体氯化物)、Xe_133(气体)、1-123 (IMP)、Co-57(物理学)等。双光子正电子发射技术(PET) 放射性同位素同时发射两个共线的每个有511KeV能量的γ射线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。图5A和5B表示、检测器的两个不同实施方式，Y检测器可以合并到本发明的 T/MBI装置中用于PET成像。图5A表示Anger (昂格)型、检测器500，它包括闪烁器层 510和可见光检测器层512。当γ射线501击中闪烁器，可见光射线505产生。层512中的检测器用指示Y射线起源的位置的检测器的相关信号检测可见光射线。图5B表示分离的Y检测器515，它用于PET成像，并包括对应于每个检测器的分开的闪烁器514。当、 射线击中该闪烁器层，产生的可见光光子或电荷511将只影响单个检测器。现在参考图6，在PET成像期间，两个相对的PET γ照相机，如照相机600和610， 记录、发射。利用信息，诸如已知的照相机间距，在三维空间中病变的位置可以容易地确定并用来重建三维图像PET-MBIr。根据本发明的一方面，该三维图像可以看做在显示器上的与X射线图像(Mp、Tp、Tr) 一起的可选择厚度的二维平板。该PET-MBIr图像可与X射线图像并排观看，用一个或多个X射线图像覆盖，以用于在以电影模式观看的图像之间切换， 或PET-MBIr或X射线图像之一在其他图像中被插入缩略图视图中。单个光子成像涉及检测在衰变期间通过使用Y照相机被发射的单个光子。光子能够不受损显现，或能够散射。如果光子散射，那么能量改变。为了确定光子从哪里显现， 并确保散射的能量被无误地记录，Y照相机通常包括瞄准仪。图7表示示例性γ照相机 700，该γ照相机700包括图5A或5B的γ检测器之一(例如检测器500)和瞄准仪710。 该瞄准仪实质上过滤出散射，例如使得射线b或c (从病变701发射)的贡献被拒绝或忽略。 三维Y图像，常叫做单光子发射计算机断层照相术(SPECT)通过从γ照相机获得多个图像而形成，每个图像通过具有安排在相对被成像目标的不同角度的Y照相机而获得。瞄准仪通常形成为打孔铅、烫箔的铅或钨或铅铸件。图7表示普通的平行孔类型瞄准仪，尽管其他类型的瞄准仪可以用于不同乳腺成像需要。例如，倾斜的瞄准仪用来提供 Z位置测量，用于病变或有放射性示踪剂的活检探针。图8表示可以被包括作为T/MBI装置 100部分的各种类型的瞄准仪，包括平行孔瞄准仪800、收敛型瞄准仪810、针孔瞄准仪820和发散型瞄准仪830。如上文所述关于图2，该扫描仪可以储存在装置100之内或附近，并且在需要的时候可以被交换。关于不同的瞄准仪怎样用来提供改善的胸壁和腋下组织的覆盖范围以及三维病变定位和活检在下文描述。该SPECT照相机类似于二维数字检测器操作，在每个暴露周期期间捕获Y放射物的二维投影图像SPECT-MBIp。多个投影图像SPECT-MBIp能够通过移动该SPECT照相机到相对于成像目标的不同角度位置和在暴露周期采集光子信息而获得。在系统中， 例如包括多个Y照相机的T/MBI系统，一个或两个照相机可以在每个暴露周期穿过角度范围移动以捕获不同的投影图像。根据投影图像使用如由韦伯(Weber)申请的、题为 Self-Calibrated Tomosynthetic，Radiographic Imaging SystemiMethod and Device 的美国专利5，359，637中所述的技术来重建三维体，所述专利在此处被合并引用，以提供三维重建的数据组SPECT-MBIr。根据本发明的一方面，该三维数据组可以看做在显示器上与 X射线图像(Mp、Tp、Tr) 一起的的可选择厚度的二维平板。该PET-MBIr图像和PET-MBIp 图像可与X射线图像并排观看，用一个或多个X射线图像覆盖以用于在以电影模式观看的图像之间切换，或在其他图像中的缩略图视图中插入SPECT-MBIr或X射线图像之一。工作流稈已经描述了该Τ/ΜΒΙ系统的示例性元件，被执行以用单个乳房压紧捕获X射线层析合成和分子成像的示例性工作流程900现在关于图9的流程图和图10和11中示出的装置100的图像被描述。在步骤910，放射性同位素注入乳房。此后在一些点并且根据该同位素的半衰期，该乳腺准备好成像。在步骤912，该乳房被压紧在压缩桨叶和滤线器116之间。在步骤914，X射线层析合成扫描被初始化，并且该X射线源沿着从位置Ts到Tf的路径穿过，如插图1100中所示。当该X射线源沿着该路径穿过，多个X射线投影图像被获得。 如图11所示，在X射线成像期间，Y照相机115和沈被收回，从而使得他们不侵占X射线场或阻碍检测器114。在一些工作流程中，CC乳腺X光照片视角在X射线层析合成扫描之后被获得。在这样的例子中，在成像之前防散射光栅延到检测器114。在图9的流程中，在X射线层析合成扫描之后，分子成像被获得，而没有完全的乳房压紧。在步骤916，乳房的压紧可以被调节用于分子扫描。调节乳房压紧不是必须的，从而该步骤以虚线示出以表示它的可选性质。在步骤918，γ照相机被移动到位置上。在一实施方式中，Y照相机26沿着路径1100移动直到其剩余部分在压缩桨叶舱中齐平，如图 11所示。Y照相机115被移出构架底部进入位置。在某个Y照相机或SPECT实施方式中，只有一个Y照相机或SPECT照相机被提供用于定位。有利地，该移动和照相机的定位由计算机控制。例如，在一些实施方式中，该照相机在尺寸上互相和/或与数字检测器可以不同。该照相机响应于在X射线层析合成扫描期间确认的疑似人造物品的检测而被定位， 从而使得该照相机将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获腋下组织或更好的成像胸壁。Y照相机的定位可以是自动的，例如，响应于X射线层析合成数据的 CAD扫描，或可以通过用户输入来控制。在步骤920，分子成像数据被获得。对于使用PET照相机的实施方式，该PET图像通过暴露周期中在乳腺周围定位这对PET照相机来获得。如上文所述，为了使用SPECT照相机获得3-D图像数据，该照相机在一组定义的暴露期间里被移动到多个位置。在步骤922， 当分子成像完成时，Y照相机26沿着图10中的线1100所示的路径被回描，在步骤924，乳腺解压。假设放射性同位素被给予两个乳房，步骤912-9M可以对替换的乳腺重复一遍。一实施方式示出成像形式的顺序使用。这将包括在原子核图像以前获得的X射线图像。也有可能颠倒获得的顺序，在X射线图像以前执行原子核获得。然而，该T/MBI装置不限于成像形式的顺序使用。更确切地说，在单个装置中不同成像形式的提供使放射性同位素根据患者的特定需要调整工作流程。例如，当处理患者对 X射线低灵敏度的致密型乳腺时，该装置允许放射性同位素在X射线之前赞成获得分子图像。还应注意，MBI成像不需要有固定的暴露周期。例如，想像一下工作流程，整个乳腺通过该工作流程在短周期以低分辨率被成像，从而识别高吸收区域。使用收敛型瞄准仪或针孔瞄准仪，通过以高分辨率就成像在识别的区域而获得随后的暴露，例如，或者通过在空间移动照相机以使照相机将中心定在在兴趣区域上。图12表示放射科套房里该T/MBI装置的使用。装置100安装在立柜140上，依据患者高度定位。该装置100可以连接到工作站1010，使放射性同位素能储存图像和在显示器1020上回顾图像。如上文所述，来自包括X射线乳腺X光照片图像、X射线层析合成图像和分子图像的任何成像形式的图像可以单独显示或作为投影图像或重建的图像同时显示。该图像可以并排显示或覆盖显示。工作站处的控制可以使放射性同位素在二维投影图像、三维重建或相同或不同形式的切片之间切换。另外，观看者可以在工作台进入或通过单独的工作台进入。计算机辅助诊断工具在图像上提供感兴趣区域的可视表示。在一实施方式中，由一种形式获得的CAD结果覆盖在来自第二种形式的图像上；例如，乳腺X光照相术 CAD结果可以覆盖在MBI图像或X射线层析合成切片上，X射线层析合成CAD结果可以覆盖在乳腺X光照相术或MBI结果上，或MBI CAD结果覆盖在任意的X射线图像上。仍然在又一实施方式中，CAD结果基于来自两个成像形式的输入而产生。双头MBI特征如上文所述，该装置不限于乳腺扫描或诊断使用或结合X射线成像元件使用。根据本发明的一方面，认识到通过使用能够修改Y射线的瞄准的双头分子乳腺成像技术来提供改善的三维病变定位和活检能力。该双头MBI装置可以是集成T/MBI装置100(如图3 描述，可以改变与Y检测器一起使用的瞄准仪)的部分，或作为分离的双头MBI装置被提{共。例如，图13表示具有上面的Y射线照相机1310和下面的Y射线照相机1320 并获得患者乳腺的颅骨尾部(CC)图像的双头MBI成像器1300。上面的照相机包括检测器 1314和瞄准仪1312，而下面的照相机包括检测器13 和瞄准仪1322。根据本发明的一方面，瞄准仪1312和1322都是倾斜的瞄准仪，它们相邻设置并且互相平行，瞄准仪1312的斜面是瞄准仪1322的斜面的镜像。如下所述，该斜面帮助确定病变1330的Z位置。当放射性同位素衰变，Y射线将从病变1330发射。该射线在上面的照相机1310的位置b中的检测器和下面的照相机1320的位置a中的检测器被检测到。利用已知值为“ θ ”的瞄准仪倾斜角、照相机(和相关的乳腺厚度)之间距离的已知值“d”，病变位置“h”用下面的方程1 导出方程1
权利要求
1.一种乳腺成像装置，该乳腺成像装置包括X射线层析合成成像元件，用于获得乳腺的解剖结构的X射线层析合成图像；和分子成像元件，用于获得所述乳腺的生理结构的分子乳腺图像。
2.根据权利要求1所述乳腺成像装置，该乳腺成像装置还包括安装在构架基座上的压缩部件和连接到所述构架基座的感受器外壳。
3.根据权利要求2所述的乳腺成像系统，其中，所述X射线层析合成成像元件包括 可旋转地安装在所述构架基座上的X射线部件，所述X射线部件包括安装在X射线支撑臂上的X射线源；和位于所述感受器外壳内部的数字检测器。
4.根据权利要求3所述的乳腺成像系统，其中，所述X射线源的目标从包括钨和铑的组中被选出。
5.根据权利要求1所述的乳腺成像系统，其中，所述分子成像元件包括至少一个可定位的Y照相机。
6.根据权利要求5所述的乳腺成像系统，其中，所述可定位的γ照相机的定位由电机控制。
7.根据权利要求5所述的乳腺成像系统，其中，所述可定位的γ照相机的定位由手动控制。
8.根据权利要求5所述的乳腺成像系统，其中，所述可定位的γ照相机是下列中的至少一者可撤回的、可旋转的和可枢轴转动的。
9.根据权利要求5所述的乳腺成像系统，其中，所述分子成像元件包括连接到所述构架基座的第一可定位的Y照相机和选择性地配置在所述感受器外壳内部的第二可定位的 Y照相机。
10.根据权利要求5所述的乳腺成像系统，其中，所述γ照相机包括可移除的瞄准仪。
11.根据权利要求8所述的乳腺成像系统，其中，所述可移除的瞄准仪是下列中的至少一者可从所述感受器外壳撤回、可从所述感受器外壳移除或可从所述感受器外壳弹出。
12.根据权利要求10所述的乳腺成像系统，其中，所述瞄准仪的移动由电机控制。
13.根据权利要求10所述的乳腺成像系统，其中，所述瞄准仪的移动由手动控制。
14.根据权利要求1所述的乳腺成像系统，其中，所述分子成像元件包含至少两个瞄准仪。
15.根据权利要求1所述的乳腺成像系统，其中，所述分子成像元件包括可移动瞄准的瞄准仪。
16.根据权利要求5所述的乳腺成像系统，其中，所述至少一个可定位的、照相机是正电子发射照相机。
17.根据权利要求5所述的乳腺成像系统，其中，所述至少一个可定位的γ照相机是单光子发射照相机。
18.根据权利要求1所述的乳腺成像系统，该乳腺成像系统还包括用于显示所述X射线层析合成图像和所述分子乳腺图像的显示器。
19.根据权利要求18所述的乳腺成像系统，其中，所述X射线层析合成图像包括X射线层析合成投影图像(Tp)和X射线层析合成重建图像(Tr)，并且其中所述分子乳腺图像(MBI)包含MBI投影图像和MBI重建图像中的至少一者，并且其中所述显示器适于以电影模式、切换模式、缩略图模式或并排模式中的任意一种来显示所述Tr、Tp、MBI投影和MBI重建图像中的任意两个。
20.根据权利要求1所述的乳腺成像系统，该乳腺成像系统还包含用于在所述X射线层析合成和分子乳腺图像中的任意图像中识别潜在病变的计算机辅助检测(CAD)工具。
21.根据权利要求2所述的乳腺成像系统，其中，所述感受器外壳的大小适于容纳数字检测器、Y照相机和防散射光栅。
22.根据权利要求1所述的乳腺成像系统，其中，所述X射线层析合成成像元件包括数字检测器，所述分子成像元件包括Y检测器，以及其中所述数字检测器和Y检测器在尺寸上不同。
23.根据权利要求22所述的乳腺成像系统，其中，所述分子成像元件包括一对γ检测器，以及其中所述X射线层析合成检测器和所述一对Y检测器中的至少两个在尺寸上不同。
24.根据权利要求2所述的乳腺成像系统，其中，所述压缩部件用于X射线层析合成成像和分子成像，以及其中所述压缩部件对于X射线层析合成成像与对于分子成像施加不同量的压紧。
25.一种在集成X射线层析合成/分子乳腺成像(T/MBI)装置中成像乳腺的方法，该方法包括以下步骤固定所述乳腺；执行所述乳腺的X射线层析合成扫描；获得所述乳腺的分子图像；和解压所述乳腺。
26.根据权利要求25所述的方法，该方法在执行X射线层析合成扫描的步骤与获得分子图像的步骤之间还包括改变对所述乳腺的压紧的步骤。
27.根据权利要求25所述的方法，该方法在执行所述乳腺的X射线层析合成扫描之前还包括从X射线视场移除分子成像元件的步骤。
28.根据权利要求25所述的方法，其中，获得所述乳腺的分子图像的步骤包括使γ照相机前移接近被压紧的乳腺的步骤。
29.根据权利要求观所述的方法，其中，所述T/MBI装置包括由X射线部件、构架基座和感受器外壳构成的构架，并且其中使Y照相机前移接近被压紧的乳腺的步骤包括从所述构架基座的内部移动Y照相机到所述感受器外壳中的步骤。
30.根据权利要求观所述的方法，其中，所述T/MBI装置包括由X射线部件、构架基座和感受器外壳构成的构架，并且其中包括具有压紧舱的压缩桨叶的压缩部件可滑动地安装到所述构架基座，并且其中使Y照相机前移接近被压紧的乳腺的步骤包括从所述构架基座的内部移动Y照相机到所述压紧桨叶的所述压紧舱中的步骤。
31.一种使用包含瞄准仪的Y照相机获得分子乳腺图像的方法，该方法包括以下步骤固定乳腺；获得所述乳腺的第一暴露以识别疑似病变；修改所述Y照相机的所述瞄准仪；和获得所述乳腺的第二暴露，其中修改所述瞄准仪的步骤在所述疑似病变上聚焦成像。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述第一暴露的第一持续时间小于所述第二暴露的第二持续时间。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述修改所述γ照相机的所述瞄准仪的步骤由电机控制。
34.一种使用包括瞄准仪的Y照相机获得分子乳腺图像的方法，该方法包括以下步骤固定乳腺；获得所述乳腺的第一暴露； 修改所述Y照相机的位置；和获得所述乳腺的第二暴露。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，修改所述γ照相机的位置的步骤将所述Y照相机对准腋下和胸壁中的至少一者。
36.根据权利要求34所述的方法，其中，修改所述位置的步骤由电机控制。
37.一种使用单光子发射计算机断层照相术(SPECT) γ照相机获得乳腺的三维图像数据的方法，该方法包括以下步骤固定已经被注入放射性同位素的乳腺；在暴露周期中通过在相对于所述乳腺的多个不同位置定位所述SPECT照相机来获得所述乳腺的多个分子图像，从而获得多个SPECT投影图像；和重建所述投影图像为三维数据组以用于在显示器装置上显示。
全文摘要
具有改善的灵敏度的集成X射线层析合成/分子乳腺成像装置包括X射线层析合成成像元件和分子乳腺成像元件。该成像元件单独或集合起来用于提供给系统改善的灵敏度和专一性。分子成像元件可以根据所需成像模式平滑地前移或撤回。该系统支持PET和SPECT成像，并且使SPECT瞄准能根据图像捕获需要修改。
文档编号A61B6/04GK102448375SQ201080024027
公开日2012年5月9日 申请日期2010年4月12日 优先权日2009年4月13日
发明者A·史密斯, B·雷恩, I·肖, J·斯坦, K·布鲁克斯, K·德佛兰依塔斯, Z·井 申请人:霍罗吉克公司