锥光束ct成像和图像引导程序的方法和装置制造方法

锥光束ct成像和图像引导程序的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用锥光束计算机断层摄影(CBCT)系统对病灶检测和活检的方法和系统的实施例。在一些实施例中，该系统包含被配置为输出病人的乳房至少一部分的锥光束CT图像的CBCT设备，以及具有至少四自由度并且被配置为基于从锥光束CT设备接收的输入在三维参照细内放置活检针的多轴线传送模块。该传送模块可以被配置为将活检针放置在邻近乳房内的目标区域，或将其放置在目标区域内。同样公开了用体模测试CBCT系统的方法和系统的实施例。
【专利说明】维光束CT成像和图像引导程序的方法和装置
[0001] 本申请是申请日为2008年12月22日、名称为；"锥光束CT成像和图像引导程序 的方法和装置"的中国专利申请200880127289. 6的分案申请。
[00(间相关申请
[0003] 本申请要求2007年12月21日提交的美国临时申请No. 61/016,030的优先权，其 全部内容包括在此W供参考。

【技术领域】
[0004] 本发明的实施例涉及由锥光束（cone beam)CT成像引导下的乳房活检化iopsy) 程序和其它乳房癌治疗程序中使用的装置和方法。

【背景技术】
[0005] 根据国家癌症学会的研究，有八分之一的妇女在她们的一生中会被诊断出乳腺 癌。另外，虽然近期趋势表明乳房发病率在逐渐下降，但每年仍有近40, 000妇女死于该疾 病。
[0006] 导致乳腺癌的原因多种多样，并没有单一的病因，该导致难W发展出较为成功的 疗法。因此，虽然已尝试去理解涉及该疾病发展的基本生物过程，并尝试通过与预防方法相 结合的危险因素的识别来尽可能地控制发病率，但早期检测仍继续被公认为是改善总死亡 率和发病率的最有效手段。
[0007] 现在，乳房造影术（mammogra地y)通常被认为是作为乳腺癌早期检测的标准和最 广泛使用的测试方法。尽管乳房造影术作为诊断工具广泛使用，但它会受到诸多限制，该些 限制影响它作为诊断工具精确检测潜在癌症病灶是否存在的有效性。例如，在一些妇女群 体中，乳房造影术的灵敏度可低至30-40%。除假阳性报告（不存在肿瘤的报告）外，高达 20 %的乳腺癌都被乳房造影术筛查完全遗漏。


【发明内容】

[0008] 本公开的实施例提供乳腺癌的检测、诊断和治疗的改进方法。与现有技术方法可 能提供的准确性和检测相比，本文描述的方法提供提高的准确性和更早的检测。
[0009] 在一些实施例中，提供了用于检测和活检患者的可疑病灶的锥光束计算机断层 摄影（CT)引导的活检系统，该系统包含：被配置为乳房活检程序时安置病人的检查床 (patient t油Ie);禪合到病人检查床的锥光束CT设备，该设备被配置为输出至少一部分 病人乳房的锥光束CT图像；多轴线传送模块，其具有至少四个自由度，并且被配置为在基 于由从锥光束CT设备输入的H维参照系内定位活检针；其中传送模块被配置为将活检针 放置在乳房内感兴趣目标附近或感兴趣目标内。
[0010] 在一些实施例中，活检针被配置为从位于感兴趣目标中的组织取样。
[0011] 在一些实施例中，传送模块会包含至少一个位置传感器，其被配置为输出指明活 检针与感兴趣目标之间位置的信息。在一些实施例中，所述传送模块进一步被配置为使活 检针绕纵轴旋转。
[0012] 在一些实施例中，系统进一步被配置为确定病人身体的表面区域和感兴趣目标间 的距离，并将该距离输出到所述传送模块。在一些实施例中，该距离包含从病人体表上对应 的切入点集到感兴趣目标的距离组中的最小距离。在一些实施例中，检查床具有沿病人所 在位置表面延伸的主平面；进一步包含一组线段，每条线段都从切入点中的某一个延伸至 感兴趣目标；并且其中线段组位于基本平行于主平面的平面内。在一些实施例中，线段组中 的某条线段具有与最小距离基本相等的长度，并且沿着一条基本避开诸如乳房内的血管、 纤维结构或纤维囊性（fibrocystic)变化的路径延伸。
[0013] 在一些实施例中，上述路径与感兴趣目标的主轴线基本对齐。
[0014] 在一些实施例中，系统进一步包含显示模块，该显示模块被配置为基于由所述锥 光束CT设备接收的成像数据输入和位置传感器接收的位置信息输入，来提供表示活检针 和感兴趣目标之间位置的显示输出。在一些实施例中，显示模块进一步被配置为将成像数 据输入显示为关于乳房的正剖面、斜剖面、表面绘制、体绘制W及导航数据中的至少一个。
[0015] 在一些实施例中，系统进一步包含挤压模块，其作用为在对乳房进行活检期间挤 压乳房并将乳房维持在固定位置。在一些实施例中，挤压模块进一步包含可移动切入窗，该 切入窗提供活检针进入乳房的路径。在一些实施例中，挤压模块进一步包含可使乳房倚靠 切入窗固定的挤压板。在一些实施例中，切入窗为手动取向。在一些实施例中，挤压模块进 一步包含引导器，该引导器可引导活检针在其进入身体的区域中沿一条基本垂直于病人体 表的路径进入病人身体。
[0016] 在一些实施例中，系统进一步包含用来指出病人体表上的活检针进入点的祀向模 块。
[0017] 在一些实施例中，系统进一步包含用来对锥光束CT设备发出的X射线束进行准直 的计算机控制的准直仪。
[0018] 在一些实施例中，提供了使用锥光束计算机断层摄影（CBCT)引导下的活检系统 来检测或治疗病人的病灶的方法，该方法包含：提供病人检查床，该病人检查床用来安置进 行活检程序的病人；提供锥光束CT模块，该锥光束CT模块用来输出至少一部分病人乳房的 锥光束CT图像；从锥光束CT模块输出的包括病灶的至少一部分病人乳房进行H维重建； 基于H维重建结果，确定将活检针引导到病灶所通过的路径；提供多轴线传送模块，用来将 活检针沿该路径移动至病灶；将活检针从病人体外的位置向病灶移动；并用活检针移除至 少一部分病灶。
[0019] 在一些实施例中，该方法进一步包含确定感兴趣体积，其中所述感兴趣体积包含 带有病灶的乳房的一部分。
[0020] 在一些实施例中，该方法进一步包含提供用来对锥光束CT模块发出的X射线进行 准直的计算机控制的准直仪。
[0021] 在一些实施例中，该方法进一步包含提供挤压模块，所述挤压模块用来在成像和 活检期间将乳房维持在某个基本固定的位置。在一些实施例中，挤压模块进一步包含可移 动切入窗，可在适当位置提供活检针进入乳房的路径。在一些实施例中，进入窗是可调整 的，W使它可为活检针提供从体表到病灶之间最短距离的路径；其中该路径始于病人身体 上的活检针进入点，终止于包含病灶的乳房的一部分内。
[0022] 在一些实施例中，该方法进一步包含用投影到病人身体表面上的光从视觉上标记 进入点。在一些实施例中，挤压模块进一步包含挤压板，所述挤压板被配置为在成像和活检 期间挤压乳房并使乳房基本固定。
[0023] 在一些实施例中，该方法进一步包含在H维重建中确定如下各项中至少一项的位 置；活检针、病灶、病人体表、活检针的病人进入点、血管W及在进入点和病灶之间的路径 中。
[0024] 在一些实施例中，该方法进一步包含确定路径，W使活检针在沿路径向病灶移动 时避开乳房中的大血管。在一些实施例中，该方法进一步包含确定路径，W使活检针在沿路 径向病灶移动时避开物理结构或避免穿透胸壁。在一些实施例中，该方法进一步包含在标 记指示病灶定位位置的位点放置基准标记。
[0025] 在一些实施例中，提供了一种执行锥光束CT引导下的乳房活检的方法，所述方法 包含；提供锥光束CT系统，所述锥光束CT系统被配置为基于锥光束CT系统提供的断层摄 影图像，将活检针引导到位于病人乳房中的病灶的位点；对乳房成像从而检测病灶；确定 感兴趣体积，其中感兴趣体积包括内含病灶的乳房的一部分；基于锥光束CT系统提供的引 导，将活检针定位在对病灶有效取样的位置；对锥光束CT进行准直，从而在病灶取样期间 限制感兴趣体积的图像中的视场；确定包含坐标PeMty(Py，Py，P,，A 0 ')的针轨迹，其中轨迹 始于PeMty,并基本上终止于病灶；根据坐标PeMty (Py，Py，P,，A 0 '），将活检针基本上定位在 病灶；在对病灶取样前扫描感兴趣体积，从而确认活检针位置；对病灶取样；从病人处移除 活检针；在先前病灶占据的位点放置基准标记；采集活检后的图像，从而确定病灶的移除。
[0026] 在一些实施例中，提供一种模拟锥光束CT引导下的乳房活检程序的系统，包含： 病人检查床，其被配置为安置进行乳房活检程序的病人；包含模拟病灶的乳房活检体模 (地antom);锥光束CT设备，用来输出体模内模拟病灶的断层摄影图像；禪合到活检设备的 多轴线传送系统，并且该多轴线传送系统被配置为基于从锥光束CT设备接收的输入信息， 相对于模拟病灶位置定位活检针。
[0027] 在一些实施例中，模拟的病灶大约有IOmm到15mm。在一些实施例中，模拟的病灶 大约有5mm到10mm。在一些实施例中，模拟的病灶大约有2mm至Ij 5mm。
[002引在一些实施例中，体模被配置为模拟成排列状的巧化点，所述排列大约有3mm到 10mm。在一些实施例中，体模被配置为模拟小于0. 5mm的单独巧化点。在一些实施例中，体 模被配置为模拟具有多个病灶的乳房。在一些实施例中，体模被配置为模拟小于约5mm的 病灶。

【专利附图】

【附图说明】
[002引图1所示为由锥光束CT( "CBCT")采集的乳房图像。
[0030] 图2所示为活检系统实施例的示意图，其中显示了针刺活检方法中的第四自由 度、角度theta(日）。
[0031] 图3所示为用于乳房成像的病人检查床和CBCT设备的实施例。
[00扣]图4所示为CBCT引导的活检（"CBCT-GBx")系统的实施例。
[0033] 图5所示为用于在此描述的CBCT系统的实施例中的示例性机器人臂。
[0034] 图6所示为用于在此描述的CBCT系统的实施例中的机器人臂和控制的示例性布 置。
[0035] 图7所示为在CBCT引导的活检系统中使用的电机几何结构的例子。
[0036] 图8所示为在CBCT-G^c程序期间使用的扫描的几何结构的实施例。
[0037] 图9A-9D所示为在框架子组件内含有栅格夹具（grip clamp)的夹具装置（clamp device)的实施例。
[0038] 图10A-10B所示为夹具装置的框架子组件的实施例。
[0039] 图11A-11B所示为夹具装置的背压板的实施例。
[0040] 图12A-12B所示为栅格座（grid holder)的实施例。
[0041] 图13A-13B所示为栅格夹具的实施例。
[0042] 图14A-14B所示为栅格夹具和背压板的实施例。
[0043] 图14C-14D所示为保护罩的实施例。
[0044] 图15A-15C所示为CT质量控制体模的实施例。

【具体实施方式】
[0045] 本发明的实施例涉及锥光束计算机断层摄影（CBCT)系统。CBCT相比现有技术 方法具有很多改进，包括比起现有方法和装置所实施的检测，其可W更早地检测到更小的 病灶。在检测到病灶时，活检程序可W用来对组织取样，W便表征肿瘤是否存在，并且可W 更具体地表征肿瘤是否表现为转移性的。在一些情况下，经皮的大号空也针活检（large gauge needle core biospy) (NCB)是手术活检的公认的替换。本文描述了用CBCT系统对 病灶检测和活检的方法和系统。
[0046] W下美国专利的全部内容作为参考合并到本文：美国专利No. 5, 999, 587 (Ning 等人）；美国专利No. 6, 075, 836 (Ning);美国专利No. 6, 298, 110 (Ning);美国专利 No. 6,477,221(Ning);美国专利 No. 6,480,565(Ning);美国专利 No. 6,504,892(Ning);美 国专利 No. 6, 618, 466 (Ning) ; W及美国专利 No. 6, 987, 831 (Ning)。
[0047] 可在病灶可触知处或在需要更高精确性的位置使用图像引导执行临床活检。尽管 在一些情况下使用超声检查法实现NCB是可能的，但本文描述的实施例显示出，在超声检 查法下隐藏的病灶，使用CBCT更容易对其成像。
[0048] 目前已经进行了一系列体模研究。计算机仿真和体模研究的结果表明；CBCT可W 用约500毫拉德（millirad)的总剂量检测出在平均尺寸（在胸壁处直径约为11厘米）的 乳房中的2mm的肿瘤（carcinoma)和0.2mm的巧化点。假设每个乳房需要两张视图，那么 该剂量少于或等于单独的常规乳房造影术测试。
[0049] 在临床初步研究中，检测了 70个乳房。正常的和癌变的组织都被评估过。该些研 究的结果显示：使用CBCT的图像质量（即，空间分辨率、低对比度分辨率、均匀度和噪声） 是优秀的，并且包括胸壁在内的乳房的覆盖范围至少等于使用标准乳房造影技术获得的覆 盖范围。另外，即使没有使用造影剂，主血管的可视化也非常好。
[0050] 简单来说，示例性原型的主要特征包括人体工学设计的水平的病人检查床，该病 人检查床具有使未受挤压的乳房和胸壁的成像覆盖范围最优化的模块化插入件。为易于定 位乳房和提供诸如成像引导活检等程序的入口，病人检查床的两侧均提供了宽约1米的开 口，而无需明显改变基础平台。一些实施例也提供有利于有效动态对比成像研究和血管生 成成像的滑环技术。
[0051] 向临床医生提供工具用W检测对于物理测试或其它模态（modalities)不明显的 疾病，需要获得可疑组织的样本，用于病理评估。该可W通过针头定位手术活检或经皮的大 号空也针活检（NCB)完成。NCB是手术活检公认的替换实施例，手术活检通过图像引导可W 在临床上执行（在可触知的病灶中）或获得更高的精确度，并且现在是初期组织采集方法 的护理标准。
[0052] 所有成像方法必然提供直接引导W便使用现有的经皮的活检设备或真空辅助的 活检系统。在本公开内容中，CBCT成像与定位和引导活检系统的结合，将会提供超过使用 其它成像模态的活检系统的出色结果。CBCT还具有额外的优点，该优点在于它可W向临床 医生提供H维工具，从而可W进一步调研其它方法检测到的不确定性质的病灶。另外，通过 CBCT提供的增强型CT数据集，临床医生能够在H维空间中活检。
[0053] 两个主要的辅助模态已经被添加到诊断范例中，从而补偿乳房造影术的限 巧1|，并提高诊断率和进一步帮助乳腺癌病人的整体治疗。祀向超声检查法（targeted sonogra地y)可W用于诊断设置中，W区分流体对固体肿块，并且用于定位和活检。新近研 究已调研出；使用聚焦超声波测试来区别良性和恶性肿块是可能的。
[0054] 超声是低空间分辨率的研究并在检测和表征巧化点方面有效性受限。由于 30-50 %的非可触知乳腺癌作为微型巧化点存在而没有相关肿块，并且额外有23 %的肿块 对超声不明显，超声检查法可能仍是辅助技术而不是主要技术。因此，尽管新近研究已说明 超声检查法作为筛查工具在一些人群（高危险、致密的乳房）中检测其它隐蔽癌症方面的 价值，但阳性预测值低于具有更高假阴性率的乳房造影术。结果，超声筛查仅被提倡作为特 殊人群的附加筛查方法。
[0055] 除上述限制外，没有适合超声检查法筛查的标准化方法，并且该检查高度依赖于 操纵者技能。当由乳房疾病诊断方面接受过训练的技能高超并且经验丰富的医生执行或由 医生/技术专家组执行时，报告的平均测试时间为从1-15分钟（范围是2-45分钟）。
[0056] 相反，CBCT是高对比度分辨率和高空间分辨率的模态。我们的研究已阐明它能够 检测大约为0. 2mm量级的巧化点和小至l-2mm的肿块。尽管对早期乳腺癌诊断来说早期检 测非常重要，但病灶特征并不比其重要性低，它可W使假阳性最少化，并提高乳房疾病诊断 的总体阳性预测值。具有化27mm) 3的各向同性分辨率（具有化08mm)3的能力）的H维 断层摄影图像可W更好地表征肿块和巧化点的形态。因为图像信息显示在H维空间中，所 W CBCT可W提供更准确的关于巧化点分布和疾病范围的评定。同样，由于提高的对比度、 空间分辨率W及缺少叠加结构，与病灶有关的大多数巧化点会较为明显。完整的360° H 维立体双边CBCT检查可W在5分钟之内完成，并且具备超过现有乳腺癌检测方法的另一优 点。
[0057] 现在，静脉内动态对比增强的乳房核磁共振成像（CEBMRI)是现在仅有的能提供 乳腺癌辅助诊断功能信息的可用诊断工具。因为CEBMRI检查具有高阴性预测值，并且对于 侵润性乳腺癌的灵敏度接近100%，所W-旦已使用其它手段诊断出癌症，那么它在治疗乳 腺癌病人方面可作为较有价值的辅助模态。
[005引尽管是断层摄影检查，但CEBMRI无法提供CBCT含有的全部优点。例如，CEBMRI依 赖于通过向肿瘤新血管系统灌注静脉造影剂提供的对比度分辨率。很明显，CEBMRI成像区 别于其它成像方法，因为它仅检测血管系统的对比度增强，而不是实际的乳房解剖结构。对 对比度的该种依赖需要对空间分辨率和时间分辨率进行权衡，从而获得增强动力学的合理 分析。因此，尽管平面内分辨率为ImmX 1mm，但CEBMRI具有大体3mm的切片厚度，并根据协 议可W在切片之间采用2-3mm间隔，其结果是形态特征评估受损。
[0059] 尽管CEBMRI是乳房断层摄影技术，但它的H维绘制能力不佳，它提供仅用于地理 定位的造影剂摄取最大强度投影，而不是附加的诊断形态数据。同样，CEBMRI也不能区分 出已知的在多达50%的与肿块无关的乳腺癌中存在的巧化点。尽管BMRU乳房核磁共振 成像）对侵润癌具有高灵敏度，但现有技术在检测DCIS (导管原位癌）中受到限制，因为它 在巧化点和早期新血管系统成像方面有限制。BMRI的特性由报告（37% -97% )和协议方 法改变，但随着技术变得更精细，该特性也得到改善。然而，CEBMRI主要受其空间分辨率限 巧||。已发现CEBMRI对于筛查高危病人方面，在大部分情况下比乳房造影术灵敏度更高。然 而，在其与乳房造影术结合时获得的结果最佳。迄今为止，还没有设计出一种可靠方法可在 CEBMRI针头定位和切除活检后使乳房样本成像，提高再切除（reexcision)的可能性从而 实现边界的清晰性。CEBMRI迫使病人和工作人员在时间、成本，或两者上都承受着沉重的负 担。由于过高的成本、程序时间（每个乳房15-30分钟）、判读时间和需要造影剂注射，W及 MRI的约束（例如，内径尺寸、线圈尺寸限制，W及病人的幽闭恐怖症），因此需要谨慎使用 该技术，无论目的是出于筛查还是诊断。
[0060] CBCT提供了 CEBMRI的较优的替换实施例，并且不依赖静脉内造影剂。该研究提供 具有标准化27mm)3的各向同性分辨率（具有化〇8mm)3的能力）的高空间分辨率H维断 层摄影图像，W及在与双视图乳房造影术剂量相当的情况下大约10倍于乳房造影术的对 比度分辨率。与CEBMRI相比，CBCT是可W产生完整的真H维各向同性绘制的体积图像采 集的方法。因此，CEBMRI的MIP (最大密度投影）不能提供由CBCT获得的H维数据集产生 的增强的形态数据。与在成像（W及造影剂注射等）之前必须安排并且筛查的CEBMRI不 同，CBCT很容易使用，因为每个程序都可W仅在CEBMRI所需时间很小一部分内完成。
[0061] 由于所提供的高空间分辨率和精致的对比度分辨率，CBCT可分辨和表征尺寸为 0. 2mm的巧化点和l-2mm的肿块，并确定它们的分布。因此，CBCT在检测DCIS和其它癌症 方面具有许多优点，并且可W用来确定疾病的程度。另外，由于该检查非常稳健，并且常见 形态指标对放射科医生来说更直观，因此有理由认为CBCT可W用作第一线病情检查方法， 从而分辨其它手段检测到的怀疑区域。该与目前护理通常标准的两个或更多个二维乳房造 影术图像和其它辅助成像形成鲜明对比。
[0062] 现在也有同样利用造影剂增强成像的标准CT方法。在采用标准多排 (Multi-detector-row)CT的对比检查中，作者报告灵敏度为90% -100 %并且特异性 (specificity)为73%-85%。功能检查采用造影剂是发展中的自然改进，W及在乳腺癌 病人的全部治疗中使用CBCT都是可能的。由于滑环技术和控制瞬时成像，对比度增强的 CBCT(CE-CBCT)更有用，它提供了 BMRI测试的功能成像，但精细的空间和对比度分辨率向 增强的动力学提供了附加的形态数据。因为在绝对密度值（皿）方面报告的优秀的对比度 分辨率，所W采用减去法（subtraction)和其它先进的处理，因此预期CE-CBCT在合理剂量 水平提供更好的结果。未增强的检查可W用来更好地选择那些可从CE-CBCT受益的病人。
[0063] 基于形杰的微创活檢的比较
[0064] 经皮的大号空也针活检是手术活检的公认的替换实施例，并且可W临床执行（仅 可触知的病灶）或通过图像引导执行。X射线引导的立体定向和超声检查法是最普遍的图 像引导方法，而MRI引导的活检由于它的复杂性，因此专用于甚至在用超声检查法或X射线 "二次"再检查后仍隐蔽的病灶。
[0065] 通常快速有效的引导方法的立体定向乳房活检（SBB)需要专用仪器，并依赖两个 成角度的投影图像和H角测量技术来定位乳腺X线照片可见的病灶。该模态适应于肿块和 巧化点两者，并且受到结构叠加和不适当的对比度辨别的限制。SBB的2D投影图像可能经 常需要多次重复搜索和立体像对图像，从而复制活检感兴趣的区域。
[0066] 超声检查引导的可视化和活检需要临床医生有技能，并且是X射线或MRI引导的 活检的有吸引力的替换实施例，由于它采用现有超声检查法仪器并提供针尖实时可视化、 多方向活检能力和进入乳房所有区域的通道。百分之H十到五十的非可触知的乳腺癌作为 微型巧化点单独存在，并且23%的肿块在使用超声的情况下不明显。在延长的挤压次数后 需要治疗的出血发作（episodes)和出血可随超声引导的活检增加，因为乳房不受挤压（减 少血流），而对于其它图像引导程序来说乳房受压是通常的。尽管放射科医生具有针尖的 实时可视化，而在激发（fire)针时不能保证维持准确性。一项研究发现该实时性质（live nature)不与更好的诊断率相关。
[0067] MRI引导的活检仅在最近引入，并且兼容的非铁仪器仍在发展中。由于需要将病 人移入和移出磁体W便图像引导的活检W及在线圈下面的非常有限量的工作空间，该活 检方法受到阻碍。尽管BMRI具有对乳房和局部区域成像的能力，但活检的入口是有问题 的，并且取决于乳房线圈和活检栅格系统的形状和灵活性。通常，活检被约束在外侧入路 (lateral approach),中间的接入设备正在发展。该两方面严重限制执行活检中的临床医 生。活检设备的非铁需要禁止使用乳房活检设备常有的弹黃负载元件，该为CBCT引导的活 检（CBCT-GBx)提供优点，因为CBCT-G^c不受该限制影响。另外，BMRI需要造影注射和可 持续走分钟的成像顺序，W便定位和祀向，然后验证准确性（一般通过阻塞器（obturator) 方法）W便活检。由于BMRI-Bx的复杂性和增长的医生和技术员程序次数（一般安排为一 小时或更长），临床医生一般为BMBI检测的病灶执行聚焦超声检查法或X射线成像，该增加 了成本和时间负担W及另一次出诊。只有病灶对该些成像方法保持隐蔽的情况下，放射科 医生才会借助于MR引导的活检。
[0068] CBCT-GBx系统28是俯邸的活检系统，该系统融合了 CBCT系统的实施例与附加定 位与引导（LG)套件的实施例。CBCT-LG入路在某些方面重复立体定向技术的实施例的简单 性（所W对用户直观）并具有许多不同，包括其成像能力。由于病灶非可视化W及对病人 的更少操纵和成像，CBCT成像能力显著减少了活检的取消并且提供了更有效的乳房活检。 与SBB、BMRI和超声引导的活检相比，CBCT成像为包括胸壁的乳房30(图1)的所有区域提 供前所未有的进入通道。因此，单独的低剂量采集提供可靠且可再生的适合对巧化点和肿 块32两者成像和取样的感兴趣体积。
[0069] 在一些实施例中，临床医生和技术专家具有可用的H维绘制和断层摄影切片，W 用于不可预料的病灶可视化和祀向。本文的实施例包括X、y、Z坐标入路，该入路提供至 少H个自由度，并且一些实施例为活检入路提供可包括theta(0)角。附加自由度允许临 床医生确定到病灶的避免刺穿血管（在CBCT扫描中精细可视）的轨迹路径并且检查并发 (complicating)或检查末梢出血。
[0070] theta(0)角入路在薄乳房中提供了附加空间，从而接受活检针36的动程 (stroke) 34,并且在真空辅助设备中允许针36的沟槽38完全插入乳房30, W便适当的灌注 和活检。另外，theta( 0 )角允许针36 W最长尺寸穿过病灶，该可W提高活检样本收获量 (图2)。图2中也所示为用来在成像和活检期间固定和挤压乳房30的挤压板40。在一些 实施例中，theta(0)角由活检针在坐标面内从坐标轴中的一个倾斜形成的角度测量。该 可W是相对于活检针的原取向的偏斜角，或在一些实施例中，该角度是活检枪在程序前指 向的角度。在一些实施例中，theta(0)角可W是系统绕乳房或目标组织旋转的角度。
[0071] 锥化束CT系统的锥化束CT定份巧引导系统描沐
[0072] 图3所示为系统28的示例性基础元件和原理。CBCT扫描仪系统包含发出射束48 的一个X射线源42 (例如，Rad70 [Salt Laker City，UT的Varian医疗系统])，W及安装在 旋转组件上的一个平板探测器44 (FPD)(例如，PaxScan4030CB [Varian医疗系统])。Fro经 特殊设计从而满足锥光束X射线成像应用的需要。病人检查床49安装在旋转的管件/探 测器组件上。该检查床具有允许病人的乳房30在成像体积46中旋转轴线处下垂的开口。 管件/探测器组件绕旋转轴线旋转，并获得位于旋转轴线处的未受压的乳房30的多个2D 投影图像。乳房30的H维体积可根据2D图像的该数据集重建。由于肿瘤32和活检针36 的成像可W是局部的，因此可W使用准直来限制乳房30的暴露区域，因此显著降低随后位 置验证扫描的剂量。
[0073] 病人检查床49是人体工学形状的，并且能够垂直移动从而使得病人检查床的下 侧到地板约5英尺，范围从约3英尺到约6英尺，W便于乳房30定位在最优化覆盖范围（特 别是接近胸壁和胶窝区域的外上象限）和活检。管件/探测器组件也能够垂直移动，从而 允许系统摄像，W便协助对齐或放置活检针36和验证病人检查床处于最大高度。在下面的 检查床1所示为CBCT扫描参数的例子。检查床1的参数仅是示例，并可W使用其它值，且 范围可W调节从而扩大到超过列出的范围。本领域技术人员会认识到，在此讨论的许多尺 寸和参数可W被调节为在示例性值的约10%和约20%之间的范围内可操作，在一些实施 例中，尺寸和参数的范围可W小于约示范值的10%或大于约示范值的20%。在扫描仪上的 盖保护病人和临床医生在扫描期间免受机械、电气和福射的危险，尽管在活检程序期间允 许同时距离病人两侧1米宽的过道。
[0074] 表1.锥光束CT扫描仪参数
[00 巧]

【权利要求】
1. 一种锥光束计算机断层摄影引导的活检系统即CT引导的活检系统，用于检测和活 检病人的可疑病灶，所述系统包含： 被配置为为进行乳房活检程序的病人定位的病人检查床； 活检枪，其被配置为移动活检针以对位于所述病人的乳房内的病灶处的组织采样； 耦合到所述病人检查床的锥光束CT设备，所述锥光束CT设备被配置为 (i) (a)沿两个分离的弧线进行投影，一起形成关于所述乳房的不到整周的旋转并且避 免所述活检针和相应的活检枪的完全覆盖，（b)当准直以仅暴露所述活检针和包括病灶的 乳房部分时进行投影，其中所述病灶的面积不大于lcm加所述病灶的最大检测尺寸， (ii) 从沿两个弧线进行的投影和诊断扫描的部分重建病人乳房的至少一部分的锥光 束CT图像，其中所述诊断扫描的部分对应于两个弧线之间的数据丢失，以及 (iii) 输出所述锥光束CT图像。
2. 根据权利要求1所述的系统，其进一步包含挤压模块，所述挤压模块被配置成在成 像和活检期间稳定所述乳房。
3. 根据权利要求1所述的系统，其进一步包含多轴线传送模块，所述多轴线传送模块 具有至少三个自由度并且被配置为基于从所述锥光束CT设备接收的输入，在三维参考系 中定位活检针。
4. 根据权利要求1所述的系统，其中所述锥光束CT设备进一步包含计算机控制的准直 仪，用于准直所述锥光束CT设备发出的X射线束。
5. -种锥光束计算机断层摄影引导的活检系统即CT引导的活检系统，用于检测和活 检病人的可疑病灶，所述系统包含： 被配置为为进行乳房活检程序的病人定位的病人检查床； 活检枪，其被配置为移动活检针以对位于所述乳房内的病灶处的组织采样； 耦合到所述病人检查床的锥光束CT设备，所述锥光束CT设备被配置为 (i) 进行所述乳房和所述活检针的投影， (ii) 从所述投影重建病人乳房的至少一部分的锥光束CT图像，通过以下步骤纠正金 属伪影：(a)将派生方法用于在投影中定位所述活检针，和（b)通过以下步骤减少中断：（1) 根据活检针的投影值的原始值将该投影值按比例降低，和（2)基于降低的取样值在所述活 检针的位置使用样条插值，以及 (iii) 输出所述锥光束CT图像。
6. 根据权利要求5所述的系统，其进一步包含挤压模块，所述挤压模块被配置成在成 像和活检期间稳定所述乳房。
7. 根据权利要求5所述的系统，其进一步包含多轴线传送模块，所述多轴线传送模块 具有至少三个自由度并且被配置为基于从所述锥光束CT设备接收的输入，在三维参考系 中定位活检针。
8. 用于在检测和活检病人的可疑病灶时挤压乳房的系统，所述系统包含： 框架，其包含底座，所述底座具有安装轨和阶梯板； 挤压板，其包含第一组轨槽和第一棘轮片，所述第一组轨槽被配置为相对于所述安装 轨运动； 栅格座，其包含第二组轨槽和第二棘轮片，所述第二组轨槽被配置为相对于所述安装 轨运动； 其中所述第一和第二棘轮片被配置为啮合所述阶梯板用于锁定所述挤压板和所述栅 格座的位置。
9. 根据权利要求8所述的系统，其中所述栅格座包含栅格轨，并且所述系统进一步包 含栅格夹具，所述栅格夹具具有（a)用于沿所述栅格轨运动的开口和（b)用于将栅格锁定 在适当位置的开关。
10. 根据权利要求9所述的系统，进一步包括栅格。
【文档编号】A61B10/02GK104257394SQ201410406458
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2008年12月22日 优先权日:2007年12月21日
【发明者】R·宁, D·L·肯欧沃, Y·于 申请人:科宁公司