压缩元件挠曲的基于图像的确定的制作方法
【专利摘要】本发明涉及X射线成像技术以及图像后处理和分析。公开了一种X射线成像系统元件（3）、一种X射线成像系统（2）、系统元件在X射线成像系统中的使用以及确定压缩元件的挠曲的方法（40）。所述X射线成像系统元件（3）包括两个压缩元件（8a、8b），它们能够相对于彼此移动。对象（10）可以被引入并且能够被压缩到所述第一压缩元件和所述第二压缩元件之间。所述压缩元件中的至少一个适于在将对象压缩到所述压缩元件之间时改变其几何形状和/或相对于另一压缩元件的对准。在所述压缩元件中的一个上提供至少部分X射线不透明的标记元件（24），所述标记元件适于允许检测相应的压缩元件（8a、8b）的几何形状的改变。
【专利说明】压缩元件挠曲的基于图像的确定
【技术领域】
[0001]本发明涉及X射线成像技术以及图像后处理/分析。
[0002]具体而言，本发明涉及对压缩元件的形状的几何改变的基于图像的确定。
[0003]具体而言，本发明涉及对压缩板挠曲的基于图像的确定，从而实现乳房造影应用中准确的乳房密度评估。
【背景技术】
[0004]乳房造影术是用于筛查早期乳癌的应选模态。在乳房造影术中，优选采用低能量X射线作为诊断和筛查工具来检查诸如人体乳房组织的对象。乳房造影术的目标是乳癌的早期检测，其通常通过检测特征块和/或微钙化来实现。
[0005]就这一方面而言，确定乳房密度是癌症风险的重要指示器。对于乳房造影术筛查程序中生成的大量图像而言，最好能有一种可靠的自动乳房密度评估(BDA)，以给诸如放射科医师的用户提供支持。
[0006]图1示出了乳房造影系统的示范性实施例。成像系统2包括X射线源4以及X射线探测器6。X射线探测器6还作为第二压缩元件Sb而起着双重作用，而第一压缩元件8a，例如，压缩板，则布置于X射线源4和X射线探测器6之间。所述第一压缩元件8a和第二压缩元件8b能够相对于彼此移动，具体而言，第一压缩元件8a可相对于第二压缩元件Sb/X射线探测器6移动。
[0007]例如，X射线源4是能够关于轴旋转以获得水平/平行以及倾斜图像信息的。在标准乳房造影术中，探测器6的表面按规律总是与连接X射线探测器6和X射线源4的线正交。对于倾斜乳房造影视图而言，整个系统4、6、8是可旋转的，如图1中的环形箭头所示。可以将X射线源4相对于X射线探测器6的固定位置成角用于断层合成应用。
[0008]图2示出了示范性乳房造影术筛查。将诸如人体乳房组织的对象10布置到第一第二压缩元件8a和第二压缩元件Sb之间，具体而言，压缩到第一第二压缩元件8a和第二压缩元件8b之间。
[0009]第一压缩元件8a被附接到可动臂元件18上，从而允许第一压缩元件8a相对于第二压缩元件8b/X射线探测器6相对移动。通过采用对象远侧区域22起作用的力F移动第一压缩元件8a，将对象10压缩到第一第二压缩元件8a和第二压缩元件Sb之间。对象10在第一压缩元件8a的对象近侧区域20内产生反作用力F’。由于力F、F’不重合，因而所产生的合力作用在所述第一压缩元件8a上。具体而言，可以想到围绕倾斜轴14的倾斜以及在第一压缩元件8a并非由无限刚性材料构成的情况下因弯曲第一压缩元件8a而产生的挠曲16。因此，由于反作 用力F’的原因，对象远侧22处的第一压缩元件8a和第二压缩元件8b之间的已知距离X将在对象近侧20处产生距离X+ Λ X。
[0010]为了确定乳房密度，需要关于施加至第一压缩元件8a的力F以及关于第一压缩元件8a和第二压缩元件Sb之间的距离X的准确信息。因而，在由数字乳房造影的图像信息自动确定体积或乳房造影乳房密度时，对乳房厚度的精确测量，即距离X，进一步考虑压缩元件额外的倾斜和挠曲所导致的Λ X，是很重要的。这一过程又被称为乳房密度评估(BDA)。由于压缩元件的倾斜和挠曲的原因，实际距离χ+Λχ可能表现出与实际厚度的Ax=5mm甚至可达Ax=15mm的偏差。但是，即使是I到2mm的小的误差都可能被认为对乳房密度评估存在很大影响，导致对所述密度的显著误判。
【发明内容】
[0011]可以认为压缩厚度测量中的不精确性对于自动乳房密度评估存在重要影响。这样的不精确性可能是由在压缩元件的远端测量的第一压缩元件和第二压缩元件之间的高度或距离导致的，所述远端即施加压力F处的对象远侧区域或远侧，而要被检查的对象或高度支撑体通常仅填充邻近胸腔壁或者在对象近侧区域的第一压缩元件和第二压缩元件之间的基底的一部分。额外的不精确性可能是由扫描架与板或臂以及压缩元件的连接中的游隙引入的，取决于所述系统和板，其可能达到15mm。
[0012]由于即使小的误差都可能对经估算的乳房密度造成大的影响，例如，Imm可能导致大约10%的误判，这还不包括其他影响，例如，由板的挠曲或倾斜导致的变化的压缩高度，而这是不能由单次高度测量估算出的，因而有利的做法是不仅确定第一压缩元件和第二压缩元件之间的距离，还要确定所产生的处于压缩状态的压缩元件形状。换言之，在压缩状态中，即，在将对象引入到第一和第二压缩元件之间的情况下，压缩元件的几何结构可能受到改变，由此产生了额外的变量，例如，△ X，要想获得正确的乳房密度评估必须对其加以考虑。为了提高准确性，在第一和第二压缩元件中的一个中，具体而言，在第一压缩元件或压缩板之内或者其上提供标记元件，继而可以在采集到的X射线图像信息中检测所述标记元件，并且可以在图像处理步骤中对其进行评估，以导出所产生的相应压缩元件的几何形状，从而能够确定精确的压缩高度χ+Λχ。
[0013]此外，可以由下文描述的对优选实施例的详细说明导出本发明的各个方面、特征和优点，所述实施例是参考下述附图进行解释的。
[0014]可以采用相似的附图标记指代相似的元件。
[0015]附图并不是按比例描绘的，但是其可能表现出定性的比例。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1示出了乳房造影系统的示范性实施例；
[0017]图2示出了示范性乳房造影术筛查；
[0018]图3至图5示出了用于检测压缩元件的倾斜和/或挠曲的示范性实施例；
[0019]图6a_e示出了标记元件的示范性布置；以及
[0020]图7示出了用于确定压缩元件的挠曲的方法的示范性实施例。
[0021]附图标记列表:
[0022]2成像系统
[0023]3成像系统元件
[0024]4X射线源
[0025]6X射线探测器
[0026]8a,8b 第一、第二压缩元件[0027]10对象
[0028]12X辐射/X射线束
[0029]14倾斜轴
[0030]15倾斜
[0031]16挠曲
[0032]18臂元件 [0033]20对象近侧区域/对象近侧
[0034]22对象远侧区域/对象远侧
[0035]24标记元件
[0036]26标记线
[0037]28测得的厚度
[0038]30压缩厚度
[0039]40确定压缩元件的挠曲的方法
[0040]42步骤:接收图像信息
[0041]44步骤:确定几何改变
[0042]46步骤:确定对象厚度
【具体实施方式】
[0043]为了实现精确的乳房密度评估，可以将标记元件，例如，铅标记元件包含到所述压缩元件中的一个内，尤其是预计在压缩状态下将产生几何改变的压缩元件内，所述引导标记元件可以是球状、圆形或硬币状的。
[0044]接下来，可以在采集到的X射线图像信息中检测所述标记元件，尤其是X射线不透明元件或者至少部分X射线不透明的元件，并且可以对其进行计算，以确定所发生的位错和/或相应压缩元件的形状的几何改变。
[0045]例如，在仅假设压缩元件存在倾斜的情况下，可以认为三个标记元件足以确定(例如)平面压缩元件的取向，即所述压缩元件的平面相对于另一压缩元件的取向。
[0046]可以认为所述X射线源是允许将相应标记元件精确投影到X射线探测器上因而投射到X射线图像信息内的点源。在这种情况下，不应将三个标记元件布置在单条线或者标记线上，而是应当将其布置为明确地确定一个平面。由于假设压缩元件上的标记元件相对于彼此的距离和对准是已知的，因而由于X射线源的点源属性可以通过已知的数学方法确定压缩元件的精确成角。
[0047]假设不仅发生了倾斜还发生了挠曲，因而必须确定压缩元件的弯曲或翘曲，那么只采用跨越平面的三个标记元件可能就不够了，因为由于压缩元件的挠曲的原因，标记元件之间的距离不再是限定的了。借助放置在压缩元件的任一面上的小的标记元件，例如，金属球或硬币，再次变得有可能利用定理或交线由投射的标记位置的距离导出压缩高度。
[0048]通常，在X射线图像信息内对标记元件的基于图像的检测可以获得亚像素准确度，其利用了探测器的点扩展散函数(PSF)以及焦点模糊。然而，即使两个像素的准确度也足以以小于0.5mm的误差导出高度。
[0049]因此，一个像素的准确度将得到低于0.25mm的精确度，而4个像素的准确度将足以获得小于Imm的精确度。尽管可以设想采用压缩元件的全部面积，但是仅在压缩元件的不干扰X射线图像信息内的组织投影的部分内安排所述标记元件可以是有利的。相应地，压缩元件可以包括对象近侧区域以及对象远侧区域。在本发明的背景下，可以认为对象远侧区域是不允许投射的标记和组织在X射线图像信息内重叠的区域。
[0050]沿胸腔壁和扫描架之间的或者对象近侧和对象远侧之间的轴放置标记元件，可以设想导出具有位置特异性的高度，由此测得板倾斜，乃至挠曲。因此，可以将标记元件布置到各个子组内，所述子组包括至少三个标记元件，它们被布置为构成单条线或标记线。由于假设单条标记线内的标记元件之间的距离是已知的，因而可以采用预定义模型，例如，线性模型或薄板样条(spline)模型，或者采用穿过作为支持点的测得高度的插值来确定压缩元件的几何形状，因而确定压缩板的挠曲。
[0051]可以通过方程I计算出标记线上的实际高度χ+Λχ:
【权利要求】
1.一种用于确定对象(10)的几何参数的X射线成像系统元件(3)，包括: 第一压缩元件(8a);以及 第二压缩元件(Sb); 其中，所述第一压缩元件(8a)和所述第二压缩元件(Sb)能够相对于彼此移动； 其中，对象(10)能够被引入到所述第一压缩元件(8a)和所述第二压缩元件(Sb)之间； 其中，所述对象(10)能够在所述第一压缩元件(8a)和所述第二压缩元件(Sb)之间被压缩； 其中，当所述对象(10)在所述第一压缩元件(8a)和所述第二压缩元件(Sb)之间被压缩时，所述第一压缩元件(8a)和所述第二压缩元件(8b)中的至少一个适于改变其几何形状和/或相对于所述第一压缩元件(8a)和所述第二压缩元件(8b)中的另一压缩元件的对准； 其中，X辐射(12)能够穿透所述第一压缩元件(8a)、所述对象(10)和所述第二压缩元件(8b)； 其中，所述第一压缩元件(8a)和所述第二压缩元件(8b)中的至少一个包括至少一个至少部分X射线不透明的标记元件(24)； 其中，所述标记元件(24)适于允许检测相应的压缩元件(8a、8b)的几何形状的改变。
2.根据前述权利要求所述的系统元件，其中，所述压缩元件是平面压缩元件。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的系统元件，其中，所述第一压缩元件和所述第二压缩元件是板元件和X射线探测器(6)，所述板元件尤其是用于乳房造影术系统的板元件。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统元件，其包括至少3个标记元件； 其中，所述至少3个标记元件(24)被布置在单条标记线(26)内。
5.根据权利要求4所述的系统元件，其包括多条非等同标记线(26)，每一标记线(26)包括至少三个标记元件(24 )。
6.根据权利要求4或5中的任一项所述的系统元件，其包括至少七个标记元件(24)； 其中，所述至少七个标记元件(24 )被布置在至少三条非等同标记线(26 )内。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的系统元件，其包括以下组合之一:七个标记元件和五条非等同标记线；八个标记元件和六条非等同标记线；九个标记元件和八个非等同标记线；以及九个标记元件和九条非等同标记线。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统元件,其中,所述标记元件是铅标记元件。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统元件，其中，所述标记元件为圆形或球状的。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统元件，其中，所述对象(10)能够非对称地布置于所述第一压缩元件(8a)和所述第二压缩元件(8b)之间，由此定义了所述第一压缩元件(8a)和所述第二压缩元件(Sb)的包括所述对象(10)的对象近侧区域(20)以及不包括所述对象(10)的对象远侧区域(22);并且 其中，所述标记元件(24 )被布置在所述对象远侧区域(22 )内。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的系统元件，其中，对相应的压缩元件的所述几何形状的改变的检测允许确定所述对象的几何参数，尤其对象的高度或者所述第一压缩元件和所述第二压缩元件的距离。
12.—种X射线成像系统(2)，尤其是乳房造影术系统，其包括前述权利要求中的任一项所述的系统元件(3)。
13.—种对前述权利要求中的任一项所述的系统元件(3)在X射线成像系统(2)之一当中的尤其是在乳房造影术系统当中的使用的方法。
14.一种用于确定压缩元件的挠曲的方法(40)，包括: 在执行图像采集时接收(42)压缩在第一压缩元件和第二压缩元件之间的对象的图像信息，其中，所述图像信息包括至少一个标记元件的图像信息； 通过分析接收到的图像信息中的标记元件图像信息而确定(44)至少一个压缩元件的几何改变。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括: 由至少一个压缩元件的所述几何改变确定(46)被压缩在所述第一压缩元件和所述第二压缩元件之间的所述对象的厚度`，其尤其用于对象密度评估。
【文档编号】A61B6/04GK103796592SQ201280043291
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年8月31日 优先权日:2011年9月7日
【发明者】A·戈森, H·S·黑泽 申请人:皇家飞利浦有限公司