用于导航断层合成堆叠的包括自动聚焦的系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请数据
[0002] 本申请根据35 U.S.C.§119要求于2013年3月15日提交的美国临时专利申请序列 No. 61/793,437的权益，通过引用将该申请全部并入到本申请中。
技术领域
[0003] 此处公开的本发明涉及使用断层合成（tomosynthesis)的乳房成像，并且更具体 地涉及采用自动聚焦能力用于引导断层合成数据集的导航的系统和方法。
【背景技术】
[0004] 乳房X射线照相术早已用于筛查乳腺癌和其他异常。传统上，在X射线胶片上形成 乳房X射线照片。最近，获取数字形式的乳房X射线照片的平板数字成像器已被引入，并且因 此便于对所获取图像的分析和存储，并且还提供了其他益处。此外，大量的注意力和技术发 展一直致力于使用例如乳房断层合成的方法来获得乳房的三维图像。对比由传统乳房X射 线照相系统所生成的2D图像，乳房断层合成系统从一系列2D投影图像构建3D图像体积 (volume)，随着X射线源扫过检测器，每一幅投影图像在X射线源相对于图像检测器的不同 角位移处获得。所构建的3D图像体积通常呈现为多张图像数据切片，这些切片经常被几何 重建在平行于扁板(paddle)的平面上，尽管其他重建角度也是可能的。重建的断层合成切 片通过允许检查者（例如，放射科医师或其他医疗专业人员）滚动图像切片以查看底层结 构，减少或消除了因存在于单一投影2D乳房X射线照相术成像中的组织重叠和结构噪声所 导致的问题。
[0005] 最近已开发断层合成系统用于乳腺癌筛查和诊断。特别是，Ho logic公司 (www.hologic.com)已开发了融合的、多模式的乳房X射线照相/断层合成系统，该系统获取 乳房X射线照片和断层合成图像中的一种或两种，无论是乳房保持固定或是乳房处于不同 的压缩中。其他公司已提出仅仅专门用于断层合成成像的系统的引入，即，该系统不包括也 获取2D乳房X射线照片的能力。
[0006] 然而，限制至断层合成采集和图像显示的系统获得认可而替换传统的2D乳房X射 线照片图像是缓慢的。特别是，与断层合成图像相比，传统的2D乳房X射线照片提供微钙化 的良好可视化，并可以提供更高的空间分辨率。虽然由专用乳房断层合成系统提供的断层 合成图像具有许多理想特性，例如，乳房中的结构的更好的隔离和可视化，这样的系统不一 定充分利用了现有的图像判读专业知识。
[0007] 具体地，由于断层合成图像采集期间所使用的有限角度，乳房结构通常会在多个 断层合成重建图像切片上可见。然而，仅仅在接近乳房结构真实所处的实际"深度"（沿断层 合成图像的z轴的位置)处，对于那个结构的图像切片将提供该结构的锐利的边缘/轮廓/细 节，即，仿佛该结构/对象是"焦点对准的"；反之，在其他切片上，该结构/对象可以是可见 的，但与模糊的边缘/轮廓/细节相关联，即，仿佛该结构/对象是"焦点未对准的"。此外，有 可能一些感兴趣的对象或区域将仅能在合理接近于实际对象/结构深度的图像切片中被识 另IJ。因而，为了以评价为目的而定位临床感兴趣的对象或区域的"最佳聚焦"图像，检查者可 能需要花费相对大量的时间来导航通过整个乳房断层合成堆叠的图像，整个乳房断层合成 堆叠通常可包括40-100张图像，或者更多，取决于乳房大小和重建切片厚度。检查断层合成 堆叠所需要的这样的额外时间可使得检查者走弯路，否则检查者就可以充分利用由详细的 断层合成图像切片所提供的超越传统乳房X射线照片的额外益处优势，尤其是当假设通常 为检查所分配的有限量时间时。
[0008] 因此，提供这样一种系统和方法将是特别有利的，该系统和方法为检查者提供了 迅速和准确定位断层合成堆叠中的、具有感兴趣的对象或区域的最佳聚焦的一幅图像或图 像子集的能力。
【发明内容】
[0009] 根据此处公开和描述的发明的一个方面，提供了一种计算机控制的工作站，用于 导航和检查断层合成图像数据集，该数据集包括乳房的体积图像数据，其中该工作站被配 置成，在显示监视器上显示来自数据集的一幅图像或一系列图像，该显示监视器操作性地 与该工作站相关联，并且其中检查者可以通过系统的用户接口在数据集的当前显示的图像 中选择或者另外地指示感兴趣的对象或区域，从而使得来自数据集的具有用户选择或指示 的感兴趣的对象或区域的最佳聚焦测度的图像被自动显示在显示监视器上。附加地和/或 替代性地，响应于检测到在来自数据集的当时显示的图像中的感兴趣的对象或区域的用户 选择或指示，系统显示来自数据集的一系列近焦图像，该系列包括具有在最佳聚焦测度值 的预定范围之内并且包括该最佳聚焦测度值的所计算的聚焦测度值的图像，该最佳聚焦测 度值是针对数据集中示出用户选择或指示的感兴趣的对象或区域的任何图像所计算的。不 论哪种情况，如果当时显示的图像包括具有用户选择或指示的感兴趣的对象或区域的最佳 聚焦的图像，工作站可以提供视觉或听觉信号至用户。
[0010] 具体地，由于断层合成图像采集期间所使用的有限角度，乳房结构通常会在多个 断层合成重建图像切片上可见。然而，仅仅在接近乳房结构真实所处的实际"深度"（沿断层 合成图像的z轴的位置)处，对于那个结构的图像切片将提供该结构的锐利的边缘/轮廓/细 节，即，仿佛该结构/对象是"焦点对准的"；反之，在其他切片上，该结构/对象可以是可见 的，但与模糊的边缘/轮廓/细节相关联，即，仿佛该结构/对象是"焦点未对准的"。此外，有 可能一些感兴趣的对象或区域将仅能在合理接近于实际对象/结构深度的图像切片中被识 另IJ。因而，如果没有由此处公开的发明所提供的优点，为了以评价为目的而定位临床感兴趣 的对象或区域的"最佳聚焦"图像，检查者可能需要花费相对大量的时间来导航通过整个乳 房断层合成堆叠的图像，整个乳房断层合成堆叠通常可包括40-100张图像，或者更多，取决 于乳房大小和重建切片厚度。因此，本公开发明提供的系统和方法是特别有益的，其用于为 检查者提供在断层合成堆叠中迅速和准确定位具有感兴趣的对象或区域的"最佳聚焦"图 像或图像子集的能力。
[0011] 在本公开发明的各种实施例中，具有用户选择或指示的感兴趣的对象或区域的最 佳聚焦测度的图像，是基于针对数据集的每幅图像计算的感兴趣的对象或区域的聚焦测度 的比较而被确定的。通过非限制性例子的方式，聚焦测度可以是基于感兴趣的对象或区域 的所检测的边缘的锐度、感兴趣的对象或区域的对比度、或者一个或多个高频分量的测量 幅度和一个或多个低频分量的测量幅度之间的比值、而被计算的。随后，近焦图像子集可以 基于在断层合成堆叠中（即，沿图像的Z轴)它们与具有最高对焦测度的图像的接近度而被 识别。
[0012] 在一些实施例中，用户选择或指示的感兴趣的对象或区域可以在其中具有最佳聚 焦的所显示图像中被突出显示。例如，用户选择或指示的感兴趣的对象或区域可以通过表 示被突出显示的对象或区域的边界的轮廓线而被突出显示。附加地和/或替代性地，用户选 择或指示的感兴趣的对象或区域以这样的方式被突出显示，该方式表明被突出显示的对象 或区域是或者包括指定类型的组织结构。
[0013] 在其中系统响应于检测感兴趣的对象或区域的用户选择或指示而显示一系列近 焦图像的实施例中，该系列近焦图像可以被同时显示，即，以特定顺序，以允许对每幅图像 中的用户选择或指示的感兴趣的对象或区域进行静态检查和比较。替代性地和/或附加地， 该系列近焦图像可以被连续显示，以允许对每幅图像中的用户选择或指示的感兴趣的对象 或区域进行动态检查和比较。例如，用于该系列近焦图像的选择和显示的参数可以是能够 通过用户接口配置的。在一个实施例中，该系列近焦图像被一个接一个地显示，从最远离聚 焦图像开始，并且此后不断接近，并（可选地)结束于，最佳聚焦图像。一旦到达最佳聚焦图 像，不是结束显示序列，而是系统可以（例如，基于用户偏好）显示下一个相邻的近焦图像， 直到特定范围，然后再回到最佳聚焦图像，从而允许用户对最佳聚焦图像周围的所有图像 获得良好查看。
[0014] 根据本公开发明的另一个实施例，提供了采用计算机控制的工作站的自动化方