专利名称：用于生成模糊减少的层析x射线照相组合图像的过程和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及层析X射线照相组合X光照相的一般领域，并尤其是乳房层析X射线照相组合。更具体地，本发明涉及通过包含辐射源、探测器和控制单元的成像系统以模糊减少的层析X射线照相组合来成像一系列医学图像的方法的领域。
背景技术：
在乳房层析X射线照相组合中，保持就位的乳房的多幅图像在用于成像系统的X 射线源相对于就位的成像系统的X射线探测器的不同位置采集。乳房通常定位在乳房支架上，其内部放置有成像系统的探测器。之后乳房被压缩垫挤压。接下来，通过源从开始位置移动至结束位置而采集多幅图像，乳房、支架和垫保持就位。在源从一个位置移动至另一位置时，源绕定位在探测器上的一点(其通常是面向患者的边缘中心)作旋转运动。之后从所采集的图像重建乳房的三维(3D)图像。重建的质量取决于开口角度(源的两个端部位置之间的角度)和所采集的图像的数量。传统上，患者接收的总辐射剂量与传统二维光照相期间患者接收的辐射剂量保持在相同的数量级。所接收到的总辐射剂量对于辐射源的所有采集位置都是均勻分布的。该层析X射线照相组合的一个缺陷在于它不能达到足够分辨率来用于探测小的异常，诸如微钙化。事实上，在乳房的3D图像上，对应微钙化的3D区经受由重建算法引起的模糊修补函数的影响。在文件FR 2905256中提及解决该问题的一个方案，其中在辐射源的不同位置中， 个体辐射剂量的分布是不均勻的。在由该文件描述的方法中，当源处于此位置(下文中垂直位置，其中辐射的主方向垂直于探测器的表面)时，它发射大剂量。因此，对采集的医学图像的信息之间的进行加权。对可以获取良好分辨率的图像进行较重的加权。对于其他位置，以及尤其是那些远离垂直位置的位置，最小化个体辐射剂量。但是，这足以重建乳房的 3D图像。事实上，对应远离垂直位置的那些位置的医学图像给出了大目标的信息，因此低剂量就足够了，而对应靠近垂直位置的那些位置的医学图像给出了细节上的信息。如果没有供应较强的个体辐射剂量，这些细节将会在乳房的3D重建期间被其他医学图像消除。然而，FR2905256给出的方案未能解决由患者做出的运动引起的模糊问题。事实上，患者做出的运动生成了模糊的医学图像，其将会降低从医学图像重建的3D图像的质量。现在，所引入的模糊降低了 3D图像的分辨率，并因此阻碍了微钙化的识别。
发明内容
本发明提出了克服现有技术的缺点。特别是，本发明的目的是通过如下方式在所采集的医学图像上直接减少模糊，即提出一种用于通过包含发射总辐射剂量的辐射源、探测器和用于控制源的控制单元的成像系统、依靠模糊减少的层析X射线照相组合来成像一系列医学图像的方法，该方法包括以下步骤-控制单元控制源相对于探测器在不同位置中的定位；-在每个位置中，源发射至少部分由探测器探测的个体辐射剂量；其特征在于，控制单元在个体辐射剂量之间以如下方式来分布总辐射剂量使得由源在对应于该系列医学图像的成像阶段(session)的开始的位置中发射最强个体辐射剂量。因此，利用了对于患者移动可能性很低时的时间，即在采集医学图像的开始阶段获得细节上的信息。事实上，在整个阶段，由于难以在一个位置上保持长时间而不移动，患者的注意力和集中降低。其他可选择的和非限制性的特征是-在对应于该系列医学图像的成像阶段的开始的位置中，控制单元定位源，以使得以源的发射主方向与垂直于探测器的探测表面的直线形成-10°至+10°的角度；-控制单元在个体辐射剂量之间分布总辐射剂量，以使得最强个体辐射剂量的和至少是其他个体辐射剂量的和的两倍；-控制单元在个体辐射剂量之间分布总辐射剂量，以使得个体辐射剂量根据时间从一个连续位置至另一个位置减少；-控制单元在个体辐射剂量之间分布总辐射剂量，以使得个体辐射剂量根据空间从一个连续位置至另一个位置减少；以及-控制单元在个体辐射剂量之间分布总辐射剂量，以使得个体辐射剂量从一个连续位置至另一个位置增加然后减少。本发明还提出了一种通过层析X射线照相组合来成像医学图像的成像系统，包括-辐射源；-探测器；-控制单元，用于相对于探测器在不同位置中定位源，并控制由源发射的辐射剂量；其特征在于，配置控制单元，以将总辐射剂量分布到个体辐射剂量中，使得由源在对应于该系列医学图像的成像阶段的开始的位置中发射最强个体辐射剂量。本发明还涉及一种计算机程序，包括当在计算机上执行或运行该计算机程序时用于实现上述方法的机器指令。
其他目的、特性和优势将从参照附图的下面的详细描述中显现出来，其中附图以示意性而非限制性方式给出，在附图中图1图示了用于执行通过模糊减少的层析X射线照相组合来成像一系列医学图像的方法的医学成像系统的实例；图2是示出通过模糊减少的层析X射线照相组合来成像一系列医学图像的方法的示例的步骤的框图3图示了在图1成像系统的源的不同位置之间分布总辐射剂量的示例；以及图4示出患者移动可能性作为时间函数的曲线图。
具体实施例方式采集系统图1示意性示出了用于采集图像的医学成像系统1，该成像系统实现从乳房0的二维QD)图像中进行乳房0的三维(3D)重建。医学成像系统1示为耦合至计算单元6，用于生成展现乳房0的怀疑区的图像。医学成像系统1可以是用于乳房X线照相的装置，其用于探测和表征在乳腺癌的筛查、诊断和治疗事件中的辐射标记(组织基质(tissue matrix))。医学成像系统1包括2D图像的采集单元2。采集单元2包括垂直支架21和定位臂22，其连接至辐射源24(例如，X射线)，以及可选的无害光源(其用于在定位将被X射线照射的乳房O期间的照明)。定位臂22可旋转地安装在垂直支架21上以绕旋转轴23旋转。垂直支架21是固定的。因此，定位臂22 的旋转允许源M定位在不同位置，使得处于一个位置的源M的发射主方向不同于处于另一位置的源M的发射主方向。如图1所示，采集单元2还包括装配有工作台的保持臂观，工作台包括乳房支架 25和平行于乳房支架25的挤压垫沈，用于在乳房0定位在乳房支架25上时挤压乳房0。 挤压垫沈位于乳房支架25的上方，并能够相对于乳房支架25沿平移导轨27平移。乳房支架25包括辐射辐射探测器251，其对应于源M使用的辐射。乳房支架25和挤压垫沈帮助保持医学图像采集期间乳房0固定不动。乳房支架25和挤压垫沈可以是平整的。它们可以平行于地板定位或不平行于地板定位，例如相对于地板成45°角。保持臂观能够旋转地安装在垂直支架21上，有利地围绕与定位臂22相同的旋转轴23旋转。定位22臂和保持观臂是分离的，允许一个相对另一个旋转，以及有利地围绕旋转轴23旋转。它们一个相对于另一个定位成由探测器251接收由源M发射的大部分辐射。探测器251可以是半导体图像传感器，例如包括，在非晶硅制成的晶体管/光电二极管阵列上发出磷光的碘化铯(闪烁剂)。其他合适的探测器是CCD传感器或直接数字探测器，其将X射线直接转化为数字信号。图1中所示的探测器是平整的并限定了平面图像的平面探测表面。其他形状也是适合的，比如具有弯曲形式的数字X射线探测器，其形成弯曲图像表面。医学成像系统1还包括控制单元3，其通过有线连接或经由网络连接至采集单元 2。控制单元3将电控制信号发送至采集单元2以设置多个参数，诸如发射的辐射剂量、定位臂22的角度定位、保持臂的角度定位、挤压垫沈必须施加给乳房0的压力。控制单元3包括读出装置(未示出)，例如磁盘读出器、⑶-ROM、DVD-ROM读出器、或者用于读出处理指令介质(未示出)的过程的指令的连接端口，指令介质诸如软盘、 ⑶-ROM、DVD-ROM、或USB闪存盘、或更通常地通过任意可移动存储介质或甚至经由网络连接。作为变型，控制单元3包括有线或无线的网络连接装置(未示出)。作为变型，控
5制单元3执行存储在微软件中的处理过程的指令。医学成像系统1进一步地包括存储器单元4，其连接至控制单元3用于记录所采集的参数和图像。可能确保数据库4定位在控制单元3内部或外部。存储器单元4可以通过硬驱动器或SSD、或任意其他可移动和可写入存储装置 (USB闪存盘、存储器卡，等)形成。存储器单元4可以是控制单元3的ROM/RAM的存储器、USM闪存盘、存储器卡、中央服务器存储器。医学成像系统1包括显示器5，其连接至控制单元3，用于显示所采集的图像和/ 或参数上的信息，控制单元3必须将该参数传送给采集单元2。显示器5可以集成到采集单元2或控制单元3或甚至后文将要描述的计算单元6 中，或可以从中分离出来，诸如在由辐射学医生使用以从数字医学图像进行诊断的查看站的情况下。显示器5例如是计算机屏幕、监视器、平板屏幕、等离子体屏幕或可买到的任意类型的显示装置。显示器5允许从业者控制所采集的2D图像的重建和/或显示。医学成像系统1耦合至包括3D计算机61的计算单元6，3D计算机61接收所采集的图像以及存储在医学图像系统1的存储器单元4中的图像，通过数字层析X射线照相组合从上述图像中重建乳房0的3D图像。用于乳房数字层析X射线照相组合过程的示例在文件FR287^559中进行了更为详细的描述。计算单元6例如是一台计算机或多台计算机、一个处理器或多个处理器、一台微空制器或多台微控制器、一台微计算机或多台微计算机、一台或多台程序控制自动机、一个或多个专用集成电路、其他可编程电路、或包括诸如工作站的计算机的其他装置。计算单元6还包括存储器单元62，用于存储3D计算机61生成的数据。采集过程参照图2，下文描述了一种通过例如上文所述的成像系统1以层析X射线照相组合来成像一系列医学图像的方法。该过程实现了由患者在医学图像采集期间的运动产生的模糊减少。在该过程前，患者相对医学成像系统1的采集单元2定位El。具体地，将要被X射线照射的乳房0放置在乳房支架25上并被挤压垫沈挤压。当患者被恰当地定位以及乳房0保持就位于乳房支架25和挤压垫沈之间时，通过医学成像系统1的辐射源M采集一组医学图像。为此，源M通过定位臂22移动E2以进入不同位置S1-S9，其环绕圆形C分布，圆形C的中心Ω包含在探测器25内部。控制单元3根据源M的位置S1-S9，在不同的个体剂量氏之间分配总辐射剂量 Rtot (Rtot = Σ况)，并在源M处控制相应个体辐射剂量的发射Ε3。最强个体辐射剂量Ri在对应于一系列医学图像的成像阶段的开始的位置S1-S5处发射，如图3所示。在图3中，探测器251的探测表面Sd由直线表示，源24的主要辐射方向D1-D9也由直线表示。主要辐射方向D1-D9对应源M的位置S1-S9。个体辐射剂量氏通过表示主要辐射方向D1-D9的直线的长度来表征。长度越长，个体辐射剂量越强。主要辐射方向D1-D9 根据一系列医学图像的成像阶段期间的源M的定位顺序来标记。这里使用了 9个位置。最强的个体辐射剂量氏对应主要辐射方向D1-D5或对应位置S1-S5。最初采集的医学图像将在通过3D计算机61的3D图像的重建期间具有更大的权重，以及它们的细节将因此会在3D图像中显现。这些医学图像是在患者运动可能性较低时得到的，如图4所示，其在横坐标上表示时间和纵坐标上表示患者运动可能性。事实上，在成像阶段开始时，患者集中并设法制约她的运动。但随着时间过去，她的集中会放松以及运动将难以避免。由于患者的运动，最初得到的医学图像相比后来得到的医学图像具有较小风险的模糊。对应一系列医学图像的成像阶段开始的位置可以是源M发射的辐射处在与探测器251的平坦表面成接近90°角度的主要方向中的位置。有利的是，该角度介于80°与 100°之间，即主要辐射方向与垂直于探测器251表面的直线成-10°与+10°之间的角度。 当探测器251的探测表面不平整时，该角度相对于探测器251的探测表面的中间平面给出。 层析X射线照相组合X光照相因此是非对称的(参见图幻且其优势是获得了曝光更强烈的医学图像和对其来说更好的分辨率，以及因此给予它们在3D图像重建期间的更高权重。 同样，可有利地通过垂直于探测器251的探测表面的源对的主要辐射方向来获得具有最强个体辐射剂量的医学图像。因此，该图像强烈类似传统的X光照相2D图像。这也帮助了稍微在源M的主要辐射方向与垂直于探测器251的表面之前采集医学图像。在所有情形下，最强个体辐射剂量的和可以被选择成大于总辐射剂量的50%。有利地，最强个体辐射剂量的和可以是其他个体剂量和的两倍。总辐射剂量I t。t可以在个体辐射剂量氏之间分布，使得个体辐射剂量氏从一个连续位置Si至另一个Si+Ι衰减作为时间或空间的函数。总辐射剂量I t。t可以在个体辐射剂量氏之间再次分布，使得个体辐射剂量氏从一个连续位置Si至另一个Si+Ι增加然后衰减，如图3所示。例如，源的9个位置按照下表1定义
等级角度辐射等级角度辐射1-6°10%69°8%2- 3°15%712°7%30°25%815°5%43°15%918°5%56°10%表 1“等级”指示医学图像采集的顺序，“角度”指示主要辐射方向相对于探测器表面的法线的角度，而“辐射”指示整个归属辐射剂量的百分比。最终，乳房0的3D图像由3D计算机61重建E4.
计算机程序上文描述的过程可通过由在计算机上执行或运行的计算机程序来运行，以及所述计算机程序包括适配机器指令。该描述是参照通过X射线的乳房X线照相来做出的。由此组织基质是乳房。该选择不能反映本发明仅仅应用于推高X线照相的任何限制。本领域技术人员知道如何将上文所述的教导与允许如此的任何类型的医学图像采集技术相适应。部件表
图1
0乳房
1医学成像系统
2采集单元
21垂直支架
22 定位臂
23 旋转轴
24 辐射源
25 乳房支架
251 辐射探测器
26 挤压垫
27 平移导轨
28 保持臂
3控制单元
4存储器单元
5显示器
6计算单元
61 计算机3D
62 存储器单元
图2
El 患者位置
E2 源的位置Si
E3 发射辐射剂量氏并成像
E4 乳房的3D重建
图4
运动可能性
时间
权利要求
1.一种用于通过包含发射总辐射剂量(Rt。t)的辐射源(M)、探测器051)、和控制所述源04)的控制单元(3)的成像系统(1)、依靠模糊减少的层析X射线照相组合来成像一系列医学图像的方法；所述方法包括以下步骤-所述控制单元( 控制所述源04)相对于所述探测器(251)在不同位置(S1-S9)中的定位；-在每个所述位置(S1-S9)，所述源04)发射至少部分由所述探测器(251)探测的个体辐射剂量(Ri)；其特征在于，所述控制单元C3)在所述个体辐射剂量(Ri)之间分布所述总辐射剂量(RtJ，以使得由所述源04)在对应于所述系列医学图像的成像阶段的开始的位置 (S1-S5)中发射最强个体辐射剂量(Ri)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在对应于所述系列医学图像的成像阶段的开始的所述位置中，所述控制单元C3)定位所述源(M)，以使得所述源04)的发射的主方向与垂直于所述探测器051)的探测表面的直线形成-10°至+10°的角度。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述控制单元C3)在所述个体辐射剂量(Ri) 之间分布所述总辐射剂量(Rt。t)，以使得所述最强个体辐射剂量的和至少是其他个体辐射剂量的和的两倍。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述控制单元C3)在所述个体辐射剂量之间分布所述总辐射剂量(Rt。t)，以使得所述个体辐射剂量根据时间从一个连续位置至另一个位置减少。
5.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述控制单元C3)在所述个体辐射剂量之间分布所述总辐射剂量(Rt。t)，以使得所述个体辐射剂量根据空间从一个连续位置至另一个位置减少。
6.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述控制单元C3)在所述个体辐射剂量之间分布所述总辐射剂量(Rt。t)，以使得所述个体辐射剂量从一个连续位置至另一个位置增加然后减少。
7.一种用于通过层析X射线照相组合对医学图像成像的成像系统，包括-辐射源(24)；-探测器051)；-控制单元(3)，用于相对于所述探测器051)在不同位置(S1-S9)中定位所述源 (M)，并控制由所述源04)发射的辐射剂量；其特征在于，配置所述控制单元(3)，以将总辐射剂量(Rt。t)分布到个体辐射剂量(Ri) 中，从而使得由所述源04)在对应于所述系列医学图像系列的成像阶段的开始的位置 (S1-S5)中发射最强个体辐射剂量(Ri)。
8.一种计算机程序，包括当在计算机上执行或运行所述计算机程序时，用于实现如权利要求1-6中任一项所述的方法的机器指令。
全文摘要
本发明名称为“用于生成模糊减少的层析X射线照相组合图像的过程和系统”。本发明涉及一种方法，其用于通过包含发射总辐射剂量(Rtot)的辐射源(24)、探测器(251)和控制源(24)的控制单元(3)的成像系统(1)、依靠模糊减少的层析X射线照相组合来成像一系列医学图像；该方法包括以下步骤控制单元(3)控制源(24)在不同位置(S1-S9)的定位；在每个位置(S1-S9)中，源(24)发射个体辐射剂量(Ri)；控制单元(3)在个体辐射剂量(Ri)之间分布总辐射剂量(Rtot)，以使得由源(24)在对应于该系列医学图像的成像阶段的开始的位置(S1-S5)中发射最强个体辐射剂量(Ri)。
文档编号A61B6/03GK102525538SQ20111046228
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者H·苏沙伊 申请人:通用电气公司