CN100362964C - 用于形成病人乳房的锥形线束体积计算机x线断层摄影乳房图像的装置和方法 - Google Patents

用于形成病人乳房的锥形线束体积计算机x线断层摄影乳房图像的装置和方法 Download PDF

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Abstract

体积X射线断层摄影乳房造影法通过台架框(206)而进行，锥形线束辐射源(210)和薄膜检测器(208)安装在该台架框上。病人(P)躺在人机工程设计的台板(202)上，该台板(202)有孔(204)，从而允许一个乳房(B)穿过该孔伸出，这样，台架框(206)环绕该乳房。台架框可旋转，这样，辐射源(210)和检测器(208)沿圆形轨道环绕乳房(B)运动。此外，该台架框(206)可以以不同于简单圆形轨道的给定几何图形运动，例如沿圆加一个或多个线的轨道，或者螺旋形轨道。

Description

用于形成病人乳房的锥形线束体积计算机X线断层摄影乳房图像的装置和方法
相关申请的参引
本申请要求1999年11月18日申请的美国临时申请No.60/166223的优先权。
技术领域
本发明涉及一种用于形成病人乳房的锥形线束体积计算机X线断层摄影乳房图像的装置和方法。
背景技术
乳腺癌是一个很大的健康问题。在美国，每年诊断出超过180000的新病例，并有将近45000妇女死于该疾病。
乳房成像的临床目的是在肿瘤物质尽可能小的时候检测到它，优选是直径小于10mm。据报导，利用乳房造影法检测出1-10mm的侵入性乳癌的妇女在16年后的成活率为93％。
普通的屏蔽膜乳房造影法(mammography)是当前最有效的乳腺癌早期检测工具。不过，乳房造影法对于检测较小乳腺癌(小于几毫米)的灵敏性相对较低。乳房造影法的特效性和阳性预报值仍然有限制，因为良性和恶性病变的表象将交叠。在乳房造影法的乳腺癌检测中灵敏性和特效性有限是因为它的对比度检测能力较低，所有类型的投影成像法都有该问题(投影成像仅能有10％的对比度检测能力)。普通乳房造影法鉴别处于临床前时期的恶性肿瘤的灵敏性自然会受到周围乳房软组织的很大影响。钙化检测受到周围组织的影响较小。对没有相应钙化的乳房物质的检测(代表检测出癌的病人的大部分肿瘤)受到乳房造影法的实质图形的很大影响。因此，由于对比度分辨率较低，普通的乳房造影法通常不能直接检测到几毫米的肿瘤。普通的乳房造影法需要非常高的分辨率(50-100μm/象素)来对微小的钙化进行成像，以便补偿它的较低的对比度分辨率。乳房造影法对30％-35％的癌不能一开始就确定。此外，并不是所有通过乳房造影法检测的乳腺癌都可以足够早发现以便治疗。在最佳情况下，普通的乳房造影法能够使死亡率减小50％。这是很大的进步，但是在乳腺癌的早期检测方面还有相当大的改进空间。
乳房造影法的相对较低的特效性导致对于不确定的病例要进行活组织检查，而该活组织检查的缺点是成本较高并使病人紧张。因此需要更准确的乳房病变特性，以便减小活组织检查率和活组织检查的阳性错误率。
乳癌有多种可以用于进行成像的放射学或生物学特性。首先，癌瘤有着与周围组织不同的X射线线性衰减系数，如图1所示。第二，癌瘤与不生长的良性肿瘤相比有着高得多的体积生长速度。第三，癌瘤的图形可与良性肿瘤的图形区别开。第四，在静脉造影剂注射后，良性肿瘤不会显示出对比增强。第五，形成有新血管可以表示为癌。普通的乳房造影法主要依靠第一特性，部分利用第三特性来进行乳腺癌检测。因为乳房造影法是两维静态成像法，它不能提供任何关于特征2、4或5的信息。
目前，乳腺癌的放射测定不仅对于疾病的早期检测很重要，而且对于治疗的进程和监控也很重要。迄今为止，普通的屏蔽膜乳房造影法是用于乳腺癌的早期检测的最具有成本效率的工具。不过，乳房造影法的特效性和阳性预报值仍然有限制，因为良性和恶性病变的表象将交叠且对比度检测能力较低，所有类型的投影成像法都有该问题。投影成像仅能有10％的对比度检测能力。因此，在不确定的病例中通常需要活组织检查，尽管该活组织检查成本更高并使得病人紧张。因此，需要更准确的乳房病变特性，以便减小活组织检查率。
在近十年中，乳房的MRI在鉴别乳房造影法和/或超声波法之后尤其是乳房外科手术之后的不确定的病例方面和在检测多病灶乳腺癌方面取得了一定作用。不过，将MR并入常规临床实践还受到多个限制的阻碍，该限制包括较长的扫描时间和较高的MR检测成本。此外，很多病人不能进行MR，因为MR禁忌症(例如动脉瘤夹、起搏器)或严重的幽闭恐怖症。
MR所检测的乳房病变特性是基于良性和恶性病变的不同生长速度。在MR中的空间和临时分辨率之间的恒定折衷使它难于获得改进病变特性所需的空间分辨率。
包括螺旋CT的标准扇形线束计算机X线断层摄影(CT)被认为是用于乳房病变特性的一种潜在工具。大多数现有的工作是基于利用扫描整个身体的扫描仪的普通或螺旋法。不过，该方法有多个缺点，包括显著增加放射照射，因为标准CT不能用于仅以乳房为目标，这样，大部分X射线浪费到整个身体的扫描上。这导致相对较低的平面内的空间分辨率(通常1.0lp/mm)，甚至更低的平面分辨率(沿垂直于切片的方向小于或等于0.5lp/mm)，并延长了体积扫描时间，因为螺旋CT一片片地扫描整个体积，因此整个乳房扫描要花费120秒。对于最新的多环螺旋CT，1mm/切片和12cm范围要花费15-30秒。
超声波在表示病变边缘特性和鉴别微小钙化方面的分辨率较低。超声波还非常依赖于操作人员。
此外，对于普通乳房造影法，挤压能够大大改善该低对比度检测能力。不过，即使该挤压对于病人无害，病人也会觉得不舒服。
锥形线束X射线断层摄影再现的方法和系统如WO99/01066所述。不过，上述关于乳房造影法的问题并没有解决。
发明内容
如前所述，本领域需要一种乳房造影法成像系统和方法，该系统和方法克服了上述普通技术的限制。
因此，本发明的主要目的是提供一种可临床使用的三维乳房造影法技术，以便准确检测乳腺癌。
本发明的另一目的是提供一种乳房造影法技术，该乳房造影法技术能够仅通过单一的快速体积扫描来提供准确的三维乳房剖析说明，该三维乳房剖析说明有很高的均质空间分辨率和病变位置，而普通乳房造影法只提供两维投影图像。
本发明的另一目的是提供一种成像技术，以便通过X线断层摄影来将乳房肿瘤与其它相邻平面中的物体分离，从而消除交叠情况并除去叠加结构。
本发明的另一目的是使乳腺癌检测具有比普通乳房造影法更高的对比度分辨率和足够的空间分辨率。
本发明的另一目的是通过与普通乳房造影法相比大大改善较低对比度分辨率，从而提高对几毫米大小的乳癌(肿瘤)的检测能力。
本发明的另一目的是提供使所关心的体积(VOI)具有高分辨率的目标成像再现模式，且与普通乳房造影法相比能更好地表示乳房肿瘤的三维特性。
本发明的另一目的是提供一种三维X线断层摄影再现技术，以便检测癌瘤的X射线线性衰减系数与周围组织的区别。(癌瘤的X射线线性衰减系数与周围组织不同。)
本发明的另一目的是与普通乳房造影法相比，能准确表示乳房肿瘤的边界图形，以便更好地表示乳房肿瘤的特性(癌瘤的边界图形可与良性肿瘤的边界图形区别开)。
本发明的另一目的是与普通乳房造影法相比，通过能够更准确地测量病变体积在较短的时间内的变化，从而提高乳腺癌检测的特效性(癌瘤有比良性肿瘤快得多的体积生长速度)。
本发明的另一目的是提供一种乳房造影法技术，该技术可采用碘对比静脉(IV)注入以改进检测，并通过能评估病变血管分布和增长速度而更好地表示乳房肿瘤的特性(良性肿瘤和恶性肿瘤有不同的对比增长速度)
本发明的另一目的是提供一种乳房造影法技术，该技术可采用碘对比静脉(IV)注入，以便以非侵入性方式评估乳房肿瘤的血管生成。
本发明的另一目的是通过减小所需的乳房挤压量来使病人更舒适。
本发明的另一目的是采用基于CBVCTM图像的体积生长测量技术(正生长和负生长)，以便确定乳房肿瘤的恶性并监测乳腺癌治疗的效果(该方法也可以用于其它恶性肿瘤，例如肺癌)。
本发明的另一目的是利用比普通乳房造影法所用的X射线能更高的X射线能来进行乳房成像，以便提高穿透性、改进图像质量并减小病人辐射剂量。
本发明的另一目的是通过同一组投影图像进行多分辨率体积X线断层摄影再现，以便提高微小钙化和乳癌(肿瘤)的检测能力，更好地表示乳房肿瘤的特性，从而减小病人的总积累剂量。
本发明的另一目的是利用基于CBVCTM图像的计算机辅助诊断技术，以便提高检测能力并更好地表示乳癌(肿瘤)的特性。
本发明的另一目的是提高乳腺癌检测的灵敏性，从而通过检测普通乳房造影法所不能检测的较小乳腺癌来进一步减小乳腺癌的死亡率。
本发明的另一目的提高乳房造影法的特效性，并大大减小活组织检查率。
本发明的另一目的是使图像质量足以用于致密乳房的乳房造影。
本发明的另一目的是便于通过3D图像引导活组织检查过程。
本发明的另一目的是能够准确评估癌变程度，以便更好地进行外科手术前的计划，尤其是有限切除时，以及能更高地进行放射治疗计划，同时还能更准确地监测乳腺癌的治疗效果。
为了实现上述和其它目的，本发明提供了一种用于形成病人乳房的锥形线束体积计算机X射线断层摄影乳房图像的装置，该装置包括：台架框；至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及支承件，病人在采集图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及至少一个控制乳房扫描的计算机系统，进行乳房的再现和图像的图像分析；该支承件包括一台板，病人在采集乳房图像时躺在该台板上；其特征在于：该辐射源是锥形线束辐射源；所采集的图像是锥形线束体积计算机X射线断层摄影乳房投影图像；其中，该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；通过对图像信号进行锥形线束体积CT再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；以及该台板至少有一个乳房孔。
本发明还提供了一种用于形成病人乳房的锥形线束体积计算机X射线断层摄影乳房图像的装置，该装置包括：台架框；至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及至少一个控制乳房扫描的计算机系统，进行乳房的再现和图像的图像分析；其特征在于：该辐射源是锥形线束辐射源；所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；其中，该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由该图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；该至少一个马达使台架框运动，使得该区域检测器对乳房进行体积扫描；所述源包括控制器，该控制器在乳房的体积扫描期间用于控制锥形线束辐射的曝光脉冲长度、曝光时间和曝光脉冲数目中的至少一个；以及所述控制器在乳房的体积扫描过程中动态地改变辐射的曝光程度。
本发明还提供了一种用于形成病人乳房的三维锥形线束体积计算机X射线断层摄影乳房图像的装置，该装置包括：台架框；至少一个马达，用于使台架框旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而获得乳房的体积扫描；辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框同步旋转；区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框和该源同步旋转，该区域检测器布置在辐射通道内以采集乳房的图像信号；支承件，病人在采集图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该检测器之间；以及至少一个控制乳房扫描的计算机系统，进行乳房的再现和图像的图像分析；其特征在于：该辐射源是锥形线束辐射源；所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；以及通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；计算装置，通过对图像信号进行锥形线束体积CT再现以产生乳房的三维衰减系数分布，该计算装置由该图像信号形成三维锥形线束体积计算机X射线断层摄影图像。
本发明还提供了一种用于形成病人乳房的锥形线束体积计算机X射线断层摄影乳房图像的装置，该装置包括：台架框；至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；锥形线束辐射源，该锥形线束辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该锥形线束辐射源和该区域检测器之间；以及至少一个计算机系统，该计算机系统用于控制乳房的扫描，进行乳房的再现和图像的图像分析；其特征在于：该辐射源是锥形线束辐射源；所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；其中，该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像，以及该至少一个马达包括用于使源和区域检测器运动以确定数据采集几何图形的马达。
本发明还提供了一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：台架框；至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及至少一个计算机系统，该计算机系统用来控制乳房的扫描，进行乳房的再现和图像的图像分析；其特征在于：该辐射源是锥形线束辐射源；所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；以及通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；该检测器有放大模式，并利用该放大模式来采集乳房中所关心的体积的图像；该检测器还有非放大模式，并利用该非放大模式来采集乳房的图像；该装置还包括计算装置，用于利用在放大模式中采集的图像来对所关心的体积进行成像；以及该计算装置利用在非放大模式中采集的图像来除掉在放大模式中采集的图像中的条纹状人为影像。
本发明还提供了一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：台架框；至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及至少一个计算机系统，该计算机系统用来控制乳房的扫描，进行乳房的再现和图像的图像分析；其特征在于：该辐射源是锥形线束辐射源；所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；该装置还包括：动态校准器，该动态校准器用于可控制地校准该辐射；以及该动态校准器包括：第一对薄片，该第一对薄片沿第一方向间隔第一距离；以及第二对薄片，该第二对薄片沿第二方向间隔第二距离，该第一和第二对薄片彼此相对布置，以便确定一个孔，该孔沿第一方向延伸第一距离，沿第二方向延伸第二距离。
本发明还提供了一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：台架框；至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及至少一个计算机系统，该计算机系统用于控制乳房的扫描，进行乳房图像的再现和图像的图像分析；其特征在于：该辐射源是锥形线束辐射源；所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；该装置还包括：在台架框上的滑环，该滑环用于提供与电源的连接和在区域检测器和计算机系统之间的连通。
本发明还提供了一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：台架框；至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及至少一个计算机系统，该计算机系统用于控制乳房的扫描，进行乳房的再现和图像的图像分析；其特征在于：该辐射源是锥形线束辐射源；所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；以及通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；以及其特征还在于：该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；以及所述支承件包括当病人站立时用于支承乳房的支承件。
本发明还提供了一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：台架框；至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及其特征在于：该装置还包括至少一个控制乳房体积扫描的计算机系统，进行乳房图像的锥形线束体积再现和图像的图像分析；以及在于：该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；以及在于：所述支承件包括：(i)台板，病人在采集乳房投影图像时躺在该台板上；以及(ii)乳房保持器，用于将乳房保持在该辐射通道内。
本发明还提供了一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：台架框；至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及至少一个计算机系统，该计算机系统用于控制乳房的扫描，进行乳房的再现和图像的图像分析；其特征在于：该辐射源是锥形线束辐射源；所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；该装置还包括用于获取用于散射校正的至少一个侦察投影图象的装置；该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；以及该采集至少一个侦察投影图像的装置包括线束停止阵列。
本发明还提供了一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：台架框；至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；平板检测器，该平板检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该平板检测器布置在辐射通道内；支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该平板检测器之间；以及至少一个计算机系统，该计算机系统用于控制乳房的扫描，进行乳房的再现和图像的图像分析；其特征在于：该辐射源是锥形线束辐射源；所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；其中，该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；该至少一个马达使该台架框运动，以便使平板检测器进行乳房的体积扫描；并且该平板检测器是能够采集静态数字图像和动态图像的检测器。
本发明还提供了一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：台架框；至少一个马达，用于使该台架框运动；辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上；其特征在于：该辐射源是锥形线束辐射源；该至少一个马达使该台架框运动以确定数据采集几何图形；该装置采集病人的锥形线束体积CT乳房投影图像，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；该支承件包括一台板，病人在采集锥形线束体积CT乳房投影图像时躺在该台板上；该装置还包括至少一个计算机系统，该计算机系统用于控制乳房的体积扫描，进行乳房的锥形线束体积再现和图像分析；该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而所述至少一个计算机系统由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；该台板至少有一个乳房孔；以及该装置还包括造影剂注射器，该造影剂注射器由所述至少一个计算机系统控制，以便注射造影剂。
本发明涉及一种系统和方法，该系统和方法包括采用最近发展的平板检测器的锥形线束体积X线断层摄影再现技术，以便获得锥形线束体积计算机X线断层摄影乳房造影法(CBVCTM)。通过锥形线束几何图形和平板检测器，可以构成基于平板的锥形线束体积计算机X线断层摄影乳房造影法(CBVCTM)成像系统，且由单一的快速体积扫描可以获得乳房的三维(3D)再现。与普通乳房造影法相比，基于平板的CBVCTM系统能够通过X线断层摄影而将所关心的物体(例如病变)与相邻平面中的物体(例如其它病变或钙化)分离。该3D X线断层摄影再现消除了病变交叠，提供了完全、真实的乳房剖析3D显示。与切片内分辨率为1.0lp/mm和平面分辨率为0.5lp/mm的已有计算机X线断层摄影(CT)相比，CBVCTM再现可以有沿全部三个坐标轴的2.0lp/mm或更好的均质空间分辨率(或更通常是优于1lp/mm)。本发明还涉及一种利用平板检测器的放大模式的、使所关心体积(VOI)具有超高分辨率的再现，以便达到5.0lp/mm的分辨率。因此，CBVCTM的对比检测能力可以比普通乳房造影法好很多倍(X线断层摄影成像可以有0.1％的对比度检测能力)。
可以采用各种扫描几何图形。根据乳房的大小，既可以考虑采用圆形扫描，也可以考虑采用圆加线(CPL)扫描。不过，也可以采用其它几何图形，例如螺旋形。
本发明能更好地检测乳腺癌，更好地表示病变的特性，并能更准确地表示手术前和手术后的乳房剖析信息，从而减小阴性活组织检查率。
本发明在乳腺癌检测、诊断和治疗效果评估上有明显的临床效果。因为良好的低对比度检测能力和较高的均质分辨率，本发明显著提高了乳房病变检测的准确性，从而大大减小了活组织检查率。该方法的潜在临床用途在于对通过乳房造影法的不确定病变进行成像、对通过乳房造影法的致密乳房和手术后乳房进行成像。目前，大部分通过乳房造影法的不确定病变都进行活组织检查，以便进行确诊。还知道，乳房造影法对于有致密乳房的病人的作用有限，通常需要进行另外的成像或活组织检查。采用具有多平面和体积数据采集能力的成像方法能够提高对致密乳房组织中的病变的特性表示。更高的空间分辨率使得CBVCTM能够提高再现图和手术后的变化形式的区别。
本发明通过对较小病变或肿瘤内的特定区域进行放大，从而提供非常高分辨率的X线断层摄影图像。对病变内的特定区域的详细诊断能够更准确地表示乳房病变的特性，该病变内的特定区域例如微小钙化、坏死和囊状物以及管内(intraductal)延伸部分区域。采用对比材料和动态成像将提供附加的临时信息，该临时信息与形态特征一起，能够提高特效性和减小活组织检查率。
肿瘤血管生成是一个独立的乳腺癌预兆标志。通常，血管生成是通过评估病理试样中的微血管密度而确定的。不过，研究人员还检测到对比增强和微血管密度之间有良好的相互关系。在有非常高的空间和临时分辨率的成像方法中使用造影剂能提供一种评估肿瘤血管生成的非侵入性方法。此外，3D体积数据的采集能够进行多平面成像，并能更好地进行手术前计划，尤其是在进行有限切除时。
总的来说，CBVCTM的引入与用于获得非常高的空间分辨率X线断层摄影图像的可能性一起更好地表示了乳房造影法中不确定的病变的病变特性，以便减小活组织检查率。它还有提高手术前和手术后计划的优点。
CBVCTM能够提供关于前面参考现有技术所述的特性1-5的信息，以便提高病变检测和特性表示。
在一个优选实施例中，病人面向下躺在具有人机工程的病人台板上，该台板有一个或两个乳房孔。装有X射线源和平板检测器的台架在该台板下面旋转，以便对乳房或两个乳房进行成像。有两个乳房孔的优点是能储存乳房之间的几何图形关系。在一个可选实施例中，病人站在台架前，该台架有皮带，以便使病人静止。
本发明的一个变化形式采用了所关心的体积(VOI)具有超高分辨率的再现模式，以便聚焦于可疑病变。超高分辨率VOI再现模式类似于放大的乳房造影法。
CBVCTM还通过对较小病变或肿瘤内的特定区域进行放大而提供非常高分辨率的X线断层摄影图像。对病变内特定区域的(即微小钙化、坏死和囊状物以及管内延伸部分区域)详细诊断能够更准确地表示乳房病变的特性。
CBVCTM能够提供一种评估肿瘤血管生成的非侵入性方法。最近的工作表明，肿瘤血管生成是一个独立的乳腺癌预兆标志。目前，通过评估病理试样中的微血管密度来确定血管生成。不过，研究人员发现，对比增强和微血管密度之间有良好的相互关系。在有非常高的空间和临时分辨率的成像方法中采用造影剂，可以提供一种评估肿瘤血管生成的非侵入性方法。
通过本发明，CBVCTM扫描可以快速完成，且几组扫描可以连续进行，以便进行动态对比研究和血管生成研究。
附图说明
下面将参考附图详细介绍本发明的优选实施例，附图中：
图1表示了各种组织的线性衰减系数，该组织可以在健康或病变的乳房中发现；
图2A-2C表示根据优选实施例的锥形线束体积CT乳房造影法扫描仪的示意图；
图2D表示了图2A-2C的扫描仪的一种变化形式；
图2E表示了图2A-2C的扫描仪的另一变化形式；
图2F表示了图2A-2C的扫描仪的另一变化形式(该类型使病人台板上下移动，而不是台架)；
图3表示了用于图2A-2F的扫描仪中的电路的方框图；
图4表示了能够在图2A-2F的扫描仪中采用的扫描几何图形；
图5A和5B表示了用于采集侦察图像(scout image)，以便进行散射校正的装置；
图6A-6C表示了用于图2A-2F的扫描仪的动态准直器示意图；以及
图7A-7G表示了图2A-2F的装置的操作步骤。
具体实施方式
下面将参考附图详细介绍本发明的优选实施例和可选实施例，附图中，相同的参考标号表示相同的部件。
普通乳房造影法的限制将通过采用平板检测器的锥形线束体积CT再现技术而得到解决。通过锥形线束几何图形和平板检测器，基于平板的锥形线束容积计算机X线断层摄影乳房造影法(CBVCTM)成像系统可以如图2A-2F所示构成，且通过一次快速体积扫描可以获得乳房的三维(3D)再现图。与普通乳房造影法相比，基于平板的CBVCTM系统能够通过X线断层摄影而将所关心的物体(例如病变)与相邻平面中的其它物体(例如其它病变或钙化)分离。该3D X线断层摄影再现法消除了病变交叠，并提供了完整、正确的3D乳房剖析说明。与切片内分辨率为～1.0lp/mm和整个平面分辨率为0.5lp/mm的普通计算机X线断层摄影(CT)相比，CBVCTM再现法有2.0lp/mm或更好的均质空间分辨率。根据X射线焦点的大小和固有的检测器分辨率，通过采用平板检测器的图像放大模式以获得5.0lp/mm或更高的分辨率，可以使所关心的体积(VOI)形成具有非常高分辨率的再现。
基于FPD的CBVCTM可以通过滑环技术建立。滑环是能够跨过旋转交界面传递电或信号，或者传递电和信号的机电装置。滑环的一个来源可以是美国California的South El Monte的Fabricast有限公司。
CBVCTM扫描仪的示意结构如图2A-2F所示。该CBVCTM扫描仪有人机工程的病人台板结构和尤其适于目标成像的扫描几何图形。
在扫描仪200中，病人P卧在人机工程形式的台板202上，这样，待扫描的乳房B通过台板202上的孔204下垂到乳房保持器205中。将在后面详细介绍的乳房保持器205使乳房B形成为柱形，以便进行扫描，这对于大多数病人来说比普通的扁平形状更舒适。
在台板202下面，台架206支承着检测器208和X射线管210，其分别在该乳房保持器205的两侧。台架通过马达212而转动，从而能环绕经过乳房保持器205的轴线A旋转，这样，当X射线管沿轨道O移动时，乳房B留在由X射线管210发射的锥形线束C的通道内。该台架也可以通过马达214运动，从而沿垂直通道V上下运动。或者，台板202可以沿垂直通道V上下运动。需要时，检测器208可以通过马达216而朝着轴线A运动或离开轴线A运动，从而改变放大系数。
为了保证乳房成像的几何再现性和胸壁的正确成像，乳房保持器205相对较硬，并由具有较低X射线衰减的材料制成。该乳房保持器如图所示为台板202的一部分，但是它也可制成台架206的一部分。该乳房保持器205将乳房拉出胸壁，以便保证胸壁的正确成像，且该乳房保持器205施加较小的、可再现的压力，以便使乳房形成柱形形状。在乳房保持器内可以有软垫，以保证病人舒适。然后，可以用活塞218将乳头推向胸壁，以便使Z方向范围减小几厘米。该活塞推动减小了X射线线束所需的锥形角。因此，通过活塞推动，大多数乳房的扫描(乳房高度＜10cm)可以只通过圆形扫描模式实现，而对于较大的乳房，所需的投影线数目可以减少。此外，活塞推动还将提高乳房厚度的均匀性。
造影剂注射器220可以用于造影剂增强的X线断层摄影成像、血管生成研究和一些其它动态对比研究。本领域已知各种注射造影剂，例如碘。并不总是需要向病人注入造影剂。
台板202可以由图2D中的台板202’代替。台板202’的形状类似于台板202，只是有两个乳房孔204，每个乳房孔有一个乳房保持器205。台板202’是可运动的。一个乳房移动到成像场中并首先进行扫描。然后再将另一乳房移动到成像场中并进行扫描。这样，将保存有乳房之间的几何关系。或者，两个乳房可以与两个乳房保持器一起进行扫描。
或者，当病人站立时进行扫描。如图2E所示，在该扫描系统200，中，乳房保持器205由支架222支承，以便支承站立的病人的乳房。或者，在支架222上可以有两个乳房保持器205。一个乳房移动到成像场中并首先进行扫描。然后再使另一乳房移动到成像场中并进行扫描。或者，两个乳房可以与两个乳房保持器一起进行扫描。支承着检测器208和X射线管210的台架206可环绕水平轴线A’旋转，而不是图2A-2C的垂直轴线A。在其它方面，系统200’可以与图2A-2C所示系统相似。
图3表示了扫描仪200的电路。台架206上的计算机302通过在台架206的杆上的滑环304与主机系统306相连。台架206上的计算机302也与检测器208连通，同时两计算机302和306与在台架206上的各种其它装置连通，如后面所述。计算机306还与用户控制和绘图用户界面308连通。
在台架206上的计算机302中，CPU 310通过数字帧接收器312和平板控制器314与检测器208连通。CPU 310还与存储缓冲器316、磁盘存储器318和实时无损图像压缩模块320连通，且通过该压缩模块320，CPU 310与台架206上的CBVCTM数据传送模块322连通。该CPU 310直接与台架上的另两个装置连通，即台架控制器324和X射线控制器326。该X射线控制器326能够控制曝光脉冲的长度、曝光时间和曝光脉冲数目。此外，该X射线控制器326能够实时(动态)改变从一次投影到另一次投影的X射线照射水平，以便在不降低再现图像的质量的情况下获得最佳X射线剂量效率。
在主机系统306中，主机CPU 328与数据传送模块322连通，既可以直接连通，也可以通过实时图像解压缩模块330。该CPU 328也与存储缓冲器332、磁盘存储器334和平行加速图像再现和处理模块336连通。通过图像输出装置338，该CPU 328与界面308连通。CPU 310和328通过滑环304彼此连通。还有，尽管为了简化而在图3中没有表示，但在台架206上的部件与主机系统306之间的所有连通都是通过滑环304进行的。
具有平行加速图像再现和处理模块336的CPU328可以从同样一组投影图像中实现多分辨率的体积X线断层摄影再现，以便提高微小钙化和乳癌(肿瘤)的检测能力，更好地表示乳房肿瘤的特性，并因此减小病人的总积累剂量。CPU 328还可以用于基于CBVCTM图像的计算机辅助诊断技术，以便提高检测能力和更好地表示乳癌的特性。
滑环304和快速台架206能够优化通过拟螺旋扫描计划进行的CPL扫描和快速动态对比研究。对于该设计，CBVCTM扫描能够在几秒内完成，几组扫描可以连续进行，以便进行动态对比研究和血管生成研究。
当在锥形线束扫描过程中X射线源和检测器的焦点是单个圆(单圆的锥形线束几何图形)时，将得到一组不完全的投影数据。该投影数据的不完全将导致在离开中心z平面的平面中不可避免地出现模糊区域，并导致沿z方向的分辨率损失。通过采用基于单圆锥形线束几何图形的Feldkamp算法，由于投影数据的不完整性引起的再现误差大小随锥形角而增大。计算机模拟显示，对于乳房造影法成像和平均乳房尺寸(高度为10cm或更小)，再现误差相对较小(＜5％)，且可以观察到没有条纹产物。改进的Feldkamp算法用于较小和平均的乳房尺寸(高度＜10cm)，而圆加线(CPL)的锥形线束轨道和它的相应滤波反向投影算法用于较大乳房(高度＞10cm)。该方法实际上解决了由用于乳房造影法扫描的单圆锥形线束几何图形而得到的投影数据不完全的问题。合适的改进的Feldkamp算法由Hu，H.的“一种新的锥形线束再现算法及其在圆形轨迹上的应用”(SPIE 1994；2163：223-234)可知。用于圆加线的合适算法由Hu，H.的“采用圆加线锥形线束乳房造影法对纵向无约束的物体进行准确的区域再现”(Proc.SPIE，Vol.3032，pp.441-444，1997)和由Hu，H.的“用于圆形轨迹的改进的锥形线束再现算法”(Scanning1996，18：572-581)可知。当我们采用圆加线轨道时，我们需要改变Hu的算法或发展一种新算法。
圆形扫描可以通过CBVCTM扫描仪而以如下方法实现：1)使病人的乳房B位于有轻压乳房保持器205的病人台板202的孔204内，以便使该乳房形成类似柱形的形状；2)使该台架206旋转，以便获得一组经过180°加锥形角的圆形投影，或者经过N×360°的圆形投影，其中N是正整数(1，2，3)。CPL扫描可以利用具有滑环的拟螺旋扫描仪而通过以下三个步骤实现：1)使病人的乳房B位于有轻压乳房保持器205的病人台板202的孔204内，以便使该乳房形成类似柱形的形状；2)使该台架206旋转，以便获得一组圆形投影；以及3)一旦完成圆形投影，控制台架206并使之向下运动并旋转(或者，病人台板202可以向上运动，同时使X射线源210和检测器208一起旋转)，并仅在旋转角度为0°和180°时进行投影，以便每旋转一圈获得两个线投影。应当知道，需要多个线投影，以便再现相对较大尺寸的乳房。图4表示了圆形轨道C1和C2以及在一次可能的扫描过程中进行线投影的位置L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7和L8。
还有，在180度加锥形线束角扫描中，台架在轨道C1或C2上旋转的总角度为180度加锥形线束角的大小，该锥形线束角在图2B中以θ表示。在360度扫描或N×360度扫描中，台架绕轨道C1或C2运动适当次数。
图7A-7G表示了上述步骤的实例。图7A表示了具有乳房孔204的人机工程台板202。在图7B和7C中，病人P以一个乳房B穿过孔204伸出的方式躺在台板202上。在图7D中，有两半部分205a和205b的乳房保持器205环绕乳房B，活塞218置于乳房B下面。在图7E中，乳房保持器205的两半部分205a和205b以及活塞218一起将乳房B挤压成所希望的柱形形状。在图7F中，装有检测器208和X射线管210的台架206布置在乳房B周围的位置处。在图7G中，台架206旋转，乳房B通过由X射线管210发射的锥形线束C而成像。
图8a示出了传统的乳房X线摄影(包括数字乳房X线摄影)的原理(本领域的目前状态)。X线乳房摄影是一种投影成像技术，其采用X射线源802和区域检测器810来对三维物体(乳房)进行成像，该物体包括多个片段804、806、808，其中每一个片段包含有不同的信息，例如在片段806中的肿瘤816。该X射线源将乳房的不同平面中的所有信息投影到检测器812上，使结构重叠并掩盖小肿瘤。这是包括数字乳房X线摄影在内的乳房X线摄影的主要局限性。图8b示出了锥形线束体积CT乳房成像的原理。锥形线束体积CT乳房成像包括锥形线束X射线源和区域检测器。在数据采集过程中，X射线源210和检测器208绕乳房旋转，以获得一组二维投影图象，用于直接的锥形线束再现。再现的图象矩阵通过监视器823一个片段一个片段地(824、804-828、808)显示，消除了结构重叠并检测到小肿瘤816。
图9A示出了锥形线束CT图像引导的活组织检查的原理。活组织检查枪902在乳房损伤904处就位时，得到一个二维投影906，如图9B所示。然后，所获得的带有就位的活组织检查枪902的投影图象与不带有就位的活组织检查枪的乳房B的三维再现图象合并在一起，如图9C所示，以显示活组织检查枪和所述损伤之间的空间关系，用于活组织检查程序的实时图象引导。
还有基于圆形的锥形线束轨道和CPL轨道的滤波反向投影锥形线束再现算法。实例如前所述。该算法不仅能通过计算机高效计算，而且还能处理纵向截断投影问题。
与普通乳房造影法不同(普通的乳房造影法需要进行强烈的乳房挤压，以便获得合适的图像质量(对此，很多病人抱怨较疼痛))，CBVCTM不需要进行强烈的乳房挤压，而是形成柱形形状以提高3D乳房成像的几何图形可再现性。由于没有强烈挤压，与普通乳房造影法相比，采用CBVCTM的乳房的最大厚度可以更大。为了在普通乳房造影法中获得最大的目标对比度，需要采用非常低的kVp，以便获得范围为17-23keV的有效能量，如图1的衰减曲线所示。而这最适合用于压缩的平均大小的乳房，采用这样的低kVp并不适于压缩的、较大密度的乳房。使用这样的低有效能量(17-23keV)将不足以穿透在CBVCTM扫描中的未压缩乳房。此外，从下面的表1可以看见，CBVCTM有宽得多的工作能量区域。因此，有更大的余地来在对比度、剂量和X射线系统能量输出之间进行折衷(见表1)。在一次扫描中，我们需要几百次非常短的照射。在CBVCTM成像中，选择最佳kVp范围和阳极滤波组合，以便获得最佳剂量效率。计算机模拟显示，对于平均大小的未压缩乳房，最佳有效能量范围为33-40keV。
表1：乳癌的计算目标对比度
在投影成像和CBVCTM成像中
    keV     投影图像对比度(％)   CT图像对比度(HU)
    3mm     5mm     10mm
    20     6.39     10.65     21.30   263
    22     4.95     8.25     16.51   262
    24     3.90     6.50     13.01   254
    26     3.15     5.25     10.51   238
    28     2.62     4.37     8.74   218
    30     2.23     3.72     7.45   198
    32     1.93     3.22     6.44   182
    34     1.69     2.82     5.64   171
    36     1.51     2.51     5.02   163
    38     1.36     2.27     4.53   158
    40     1.25     2.08     4.15   154
首先，体积扫描速度将受到实时FPD的最大帧速度限制。目前可得到的实时FPD的帧速度为60-120帧/秒。不过，平板研究人员预言，将来的帧速度可以达到120帧/秒(1K×1K像素/帧)且当减小垂直读出线时为480帧/秒(256×1K像素/帧)。当将来检测器的帧速度增加到480帧/秒时，乳房的体积扫描时间将根据所需的分辨率而缩短至1-2秒，和/或投影数目可以增加以提高图像质量。基于FPD的CBVCTM扫描仪有明显的技术进步性，因为采用了平板检测器、滑环技术、以及能导致形成准确再现的锥形线束再现算法。
有三种类型的电子成像区域检测器：荧光屏-CCD区域检测器(FS-CCD)、图像增强器-CCD(II-CCD)检测器和平板检测器(FPD)。这三种较大区域检测器的对比如下面的表2所示。如表2所示，FS-CCD检测器仅有5％至10％的DQE。这导致在等量辐射剂量基础上的图像噪音明显大于通过现代的螺旋CT扫描仪所得图像的噪音。图像增强器可以在诊断辐射范围内获得50％或更高的DQE，从而与基于FS-CCD的体积成像系统相比，能在相等辐射剂量的基础上提供好得多的低对比度分辨率。
表2三种不同区域检测器的比较
  ECTORE   DQE   失真   动态范围   空间分辨率(MM) 可能的帧速度(单位)   炫光
  CCD   5-10％   无   2000-4000∶1   0.5 60(512×512×12bits)   无
  D   50-80％   ‘S’&枕形   2000-4000∶1   0.25-0.5 60(512×512×12bits)   有
  FPD   50-80％   无   ＞30000∶1   0.05-0.25 60(512×512×16bits)   无
不过，基于II-CCD的系统有某些缺点，例如：尺寸庞大，这不适用于乳房造影法；动态范围有限(1000-3000∶1)；几何图形失真(枕形和S形失真)和有炫光，这限制了低对比度和空间分辨率的进一步提高。因此，FPD是优选。该FPD可以是薄膜晶体管阵列FPD，该薄膜晶体管阵列FPD既可以获得静态数字图像(射线照相图像)，也可以获得动态图像(实时采集)。另一优选检测器是分辨率优于1lp/mm和采集速度高于5帧每秒的任何区域检测器，该区域检测器可以获得静态数字图像和动态图像。
发展和优化X射线散射控制和减小技术是对于CBVCTM的一个很大挑战，因为与扇形线束CT相比，CBVCTM更加受到散射的影响。在没有有效控制技术的情况下，散射可以减小CBVCTM图像对比度。散射可以通过利用气隙技术控制散射和利用实际软件校正技术来检测散射的混合方法而抵消。在扇形线束切片CT和CBVCTM之间的一个主要区别是X射线线束的校准。在扇形线束CT中利用非常窄的狭缝校准来使散射与主射线之比(SPR)减小至0.2或更小。另一方面，仅通过气隙技术，在用于乳房造影法的锥形线束几何图形中采用较大锥形校准将导致对于平均大小的乳房来说，平均SPR将达到1。为了减小病人剂量，对于平均大小的乳房并不采用防散射栅格。利用软件校正技术来校正检测到的散射并将总体平均的SPR降低至0.2或更小。卷积滤波(convolution filtering)技术和由FPD检测的散射将用于评估散射分布，然后将它从总投影中减去。一种已知的卷积滤波技术由Love，L.A.和Kruger，R.A.的“利用卷积滤波的用于数字射线照相系统的散射评估”(Med.Phys.1987；14(2)：178-185)可知，该卷积滤波技术用于基于图像增强器的成像系统，并且对于不同剖析和不同临床用途将产生6.6％的平均百分数误差。这等价于以系数14减小SPR。与基于II的系统相比，对于基于FPD的系统，甚至能获得更好的散射校正结果，因为没有炫光分量，而在基于II的系统中，该炫光分量是更显著的分量。基于以前的研究和初步的结果，应当知道，在各锥形线束投影中的平均SPR能够减小至0.2。这是在扇形线束切片CT中利用混合的散射校正技术(软件校正加气隙)可获得的等效SPR。该分析和初步的结果显示，通过上述X射线散射减小和校正技术，基于FPD的CBVCTM系统能提供足以充分用于乳腺癌检测的低对比度分辨率。
优选实施例组合了具有防散射栅格的气隙技术和用于残余散射的软件校正技术。10-15cm的气隙技术是防止较大角度的散射辐射到达检测器和使平均SPR减小至小于1的有效方法。在CBVCT系统中，旋转中心至检测器的距离可为20cm。采用该几何图形，气隙大于15cm而达到平均SPR小于1。
在投影图像中的残余散射根据卷积滤波法除去，以便评估在各投影图像中的残余散射分布。在卷积滤波法中，残余散射模拟为总投影(散射加主投影)中的低通、空间滤波类型。在评估了各投影中的残余散射之后，再减去残余散射辐射，从而获得主投影分布，以便进行再现。该技术能使SPR从1.0有效减至0.2或更小。
普通的卷积滤波法需要在各投影角的两个X射线投影，以便准确评估残余散射：一个具有线束停止阵列(stop array)，以便计算两个比例系数，而另一个没有线束停止阵列。这并不现实，因为将明显增大病人在CBVCTM中的剂量。为了克服这些困难，优选实施例采用侦察图像，以便对各病人“实时”评估散射分布。在开始扫描之前，获得侦察投影图像，如在标准扇形线束CT中那样。一般来说，侦察图像用于定位，所测定的体尺寸用于实时调节X射线的照射程度，并减小病人剂量(就象在GE螺旋CT中的“Smart ScanTM”)。在获得侦察图像之前，如图5A和5B所示，小的铅滚珠轴承506的方形基体504布置于X射线校准器502和乳房B之间。主投影和试样散射分布都通过该铅线束停止阵列由侦察图像评估。该评估的主图像用于侦察目的。并能够确定用于评估散射分布的比例系数和在试样角度位置处的卷积核函数。然后利用在相应角度位置的卷积核函数评估散射分布，并从检测的投影中减去该散射分布。为了减小病人的辐射剂量和计算负荷，只采集最少量的所需侦察图像。只需要一个或两个侦察图像，因为进行挤压后乳房为柱形形状，当卷积滤波用于不同剖析时，该方法的精确度并不是非常依赖于卷积核函数的确切形式，只要它的尺寸足够大即可。
指数核函数(exponential kernel)用于评估残余散射，因为2D指数核函数是最优形式。同一2D指数核函数用于所有投影，因为在挤压后，乳房为柱形形状，散射分布几乎不随角度位置而变化。
在本发明中可以用于提高对乳房肿瘤的检测的另一方法是所关心的体积(VOI)具有超高分辨率的再现模式，该模式类似于放大的乳房造影法。该方法能够聚焦于可疑的病变。
已知在平板检测器技术中有放大模式。这样的平板检测器的一个来源是美国California的Varian Imaging Products of Mountain View。平板检测器例如Varian平板检测器的放大模式用于采集用于超高VOI再现的投影数据。在该放大模式中，检测器可以通过传感器的4lp/mm分辨率以30帧/秒的速度采集768×960像素的随机块。检测器的像素大小为127μm。采用双焦点X射线管，该X射线管的焦点为0.1和0.3mm。超高分辨率VOI可以采用0.3mm的焦点，这样，该焦点尺寸并不是VOI模式的空间分辨率的限制因素。因此，放大模式的FOV(视觉场)是9.75×12.2cm。为了减小对病人的不必要辐射，在VOI采集过程中，校准器将辐射限制在ROI(关心的区域)内。需要窄条校准(～2cm宽)。当乳房直径大于12.2cm时，在超高VOI模式中采集的投影数据沿横向方向被截取。当在不对数据进行预处理的情况下由截取的数据进行再现时，将有一些条纹产物。处理所截取的投影数据的普通方法是在滤波之前将一余弦波加入该投影数据中。幸运的是，这时，在VOI之外区域中的完整信息已经由在先的更低分辨率扫描而获得。该信息能够用于加入所截取的投影数据中，再完成VOI再现。计算机模拟显示，这样的算法消除了由于在VOI中截取数据而引起的再现产物。该方法应当优于普通方法。还可以知道，超高分辨率VOI再现技术可以通过适当增加X射线剂量而提供5lp/mm的分辨率。上述VOI技术可以用于检测其它癌，例如肺癌。
CBVCTM的另一用途是检测体积生长。恶性肿瘤的一种已知标志是肿瘤的快速生长。因为良性肿瘤的特征是不生长，因此，监测肿瘤的体积生长变化速度，可以鉴别该肿瘤是否恶性和是否需要立即除去。准确评估肿瘤的体积生长速度可以用于预计肿瘤的倍增时间，并非常有助于医生作出诊断和治疗决定。
对所关心的体积进行扫描，并获得3D再现矩阵。然后，采用自动检测算法来检测肿瘤，并在所有检测到的肿瘤上进行3D分割。完成3D分割后，各肿瘤的体积通过计算在该分割过程中确定为属于该肿瘤的所有三维像素而进行确定。执行该功能的一种已知软件包是具有3D分割软件的“ANALYZE”3D显示软件包。体积生长可以通过在不同时间执行该相同过程并对体积进行比较而确定。
体积生长测量明显比直径生长测量更灵敏，因为体积作为直径的立方的函数而变化。乳房肿瘤体积的比例变化比该肿瘤直径的比例变化更大。因此，与当变化较大时仅能评估直径变化的普通乳房造影法相比，基于CBVCTM的体积生长测量技术能更准确地确定乳房肿瘤的变化。
图6A-6C表示了一种动态校准器601，该动态校准器601可用于前述任意一个实施例中的CBVCTM。该动态校准器能够用于减小病人所不需要的辐射，同时采集用于常规CBVCTM再现的常规投影数据和/或用于VOI再现的超高空间分辨率投影。该动态校准器601包括一个校准器本体603，该校准器本体603为铅或其它合适材料，并在其中有一孔605，以便只接收由X射线源210发射的X射线的合适部分607。校准器本体603能够以任意合适方式形成，但优选是由间隔距离为a的两个铅薄片611和间隔距离为b的两个铅薄片609形成。这样，该孔605为矩形形状，尺寸为a×b。步进电机613、615使该校准器本体603沿两个垂直方向运动，以便使孔605定心在与所关心的体积的中心相对应的坐标(u0，v0)处。通过校准器601，对于常规CBVCTM再现和/或超高分辨率采集，X射线只照射ROI，并能够获得常规CBVCTM再现图像和/或超高分辨率再现图像。该步进电机613、615还控制每对薄片之间的间距，这样，a和b也可变化。
下面的表3表示了螺旋CT、MRI和CBVCTM的比较，假设对目标的12cm部分进行扫描。与其它方法相比，CBVCTM能够有更高分辨率和更短扫描时间。
表3螺旋CT、MRI知CBVCTM的比较
    方法     体积扫描时间秒     x和y分辨率mm     z分辨率mm
    螺旋CT     15-120     0.5     1.0
    MRI     30-400     0.7     0.7
    CBVCTM     2.4-9.6     0.1-0.25     0.1-0.25
实验结果显示，对于240mRad的等量辐射剂量和大小为0.36mm的再现三维像素，利用CBVCTM成像可检测的最小癌瘤直径为1mm，最小钙化直径为0.2mm。该结果表明，对于平均大小的乳房，总剂量水平小于单屏蔽乳房造影法检查的剂量(假定每个乳房需要两个视图)，CBVCTM成像能够检测几毫米的癌瘤和0.2mm的钙化。通过这样的辐射剂量水平和这样的检测能力，病人的受益-危险比例可以超过800∶1。
尽管上面详细介绍了优选实施例和变化形式，但是看过本说明书的本领域技术人员很容易知道，在本发明的范围内可以有其它实施方式。例如，辐射可以不采用X射线。还有，可以采用如授予Ning等的美国专利No.5999587所述的图像分析技术。因此，本发明只能由附后的权利要求来限定。

Claims (53)

1.一种用于形成病人乳房的锥形线束体积计算机X射线断层摄影乳房图像的装置，该装置包括：
台架框；
至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；
辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；
区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及
支承件，病人在采集图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及
至少一个控制乳房扫描的计算机系统，进行乳房的再现和图像的图像分析；
该支承件包括一台板，病人在采集乳房图像时躺在该台板上；
其特征在于：
该辐射源是锥形线束辐射源；
所采集的图像是锥形线束体积计算机X射线断层摄影乳房投影图像；
其中，该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；
通过对图像信号进行锥形线束体积CT再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；
该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；以及
该台板至少有一个乳房孔。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述锥形线束辐射源包括控制器，该控制器用于控制锥形线束辐射的曝光脉冲长度、曝光时间和曝光脉冲数目中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述控制器在乳房的体积扫描过程中动态地改变辐射的曝光程度。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述支承件包括当病人站立时用于支承乳房的支承件。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述支承件包括：(i)台板，病人在采集乳房投影图像时躺在该台板上；以及(ii)乳房保持器，用于将乳房保持在该辐射通道内。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该台板有两个乳房孔，用于病人的两个乳房。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：该台架运动成使病人的两个乳房同时成像。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：该台架运动以便一次形成病人的一个乳房的图像。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述计算机系统包括两个计算机：(i)一个是用于控制体积扫描；以及(ii)另一个是用于再现和图像分析。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述用于再现和图像分析的计算机还用于进行计算机辅助诊断。
11.一种用于形成病人乳房的锥形线束体积计算机X射线断层摄影乳房图像的装置，该装置包括：
台架框；
至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；
辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；
区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及
支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及
至少一个控制乳房扫描的计算机系统，进行乳房的再现和图像的图像分析；
其特征在于：
该辐射源是锥形线束辐射源；
所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；
其中，该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；
通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由该图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；该至少一个马达使台架框运动，使得该区域检测器对乳房进行体积扫描；
所述源包括控制器，该控制器在乳房的体积扫描期间用于控制锥形线束辐射的曝光脉冲长度、曝光时间和曝光脉冲数目中的至少一个；以及
所述控制器在乳房的体积扫描过程中动态地改变辐射的曝光程度。
12.一种用于形成病人乳房的三维锥形线束体积计算机X射线断层摄影乳房图像的装置，该装置包括：
台架框；
至少一个马达，用于使台架框旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而获得乳房的体积扫描；
辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框同步旋转；
区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框和该源同步旋转，该区域检测器布置在辐射通道内以采集乳房的图像信号；
支承件，病人在采集图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该检测器之间；以及
至少一个控制乳房扫描的计算机系统，进行乳房的再现和图像的图像分析；
其特征在于：
该辐射源是锥形线束辐射源；
所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；
该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；以及
通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；
至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；
计算装置，通过对图像信号进行锥形线束体积CT再现以产生乳房的三维衰减系数分布，该计算装置由该图像信号形成三维锥形线束体积计算机X射线断层摄影图像。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：该辐射源在33-40keV的有效能量下输出锥形线束辐射。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：该辐射源输出的锥形线束辐射的总剂量水平等于或低于单个普通乳房检查的总剂量水平。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：该检测器是能够采集静态数字图像和动态图像的检测器。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于：该检测器是薄膜晶体管阵列区域检测器。
17.根据权利要求15所述的装置，其特征在于：该检测器是数字区域检测器，它的分辨率大于1lp/mm。
18.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：该至少一个马达包括用于使台架框运动的马达，以便进行圆加线扫描、拟螺旋形扫描和螺旋形扫描中的其中一种扫描。
19.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：该计算装置能够形成具有均匀分辨率的三维X射线断层摄影图像。
20.一种用于形成病人乳房的锥形线束体积计算机X射线断层摄影乳房图像的装置，该装置包括：
台架框；
至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；
锥形线束辐射源，该锥形线束辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；
区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；
支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该锥形线束辐射源和该区域检测器之间；以及
至少一个计算机系统，该计算机系统用于控制乳房的扫描，进行乳房的再现和图像的图像分析；
其特征在于：
该辐射源是锥形线束辐射源；
所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；
其中，该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；
通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像，以及该至少一个马达包括用于使源和区域检测器运动以确定数据采集几何图形的马达。
21.根据权利要求20所述的装置，其中：该数据采集几何图形是圆形几何图形。
22.根据权利要求20所述的装置，其中：该数据采集几何图形是螺旋形几何图形。
23.根据权利要求20所述的装置，其中：该数据采集几何图形是圆加线的几何图形。
24.根据权利要求23所述的装置，其中：该圆加线的几何图形包括一根线。
25.根据权利要求23所述的装置，其中：该圆加线的几何图形包括多根线。
26.根据权利要求20所述的装置，其中：该数据采集几何图形是180°加锥形角圆形扫描。
27.根据权利要求20所述的装置，其中：该数据采集几何图形是360°扫描。
28.根据权利要求20所述的装置，其中：该数据采集几何图形是N×360°扫描，其中N是正整数。
29.一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：
台架框；
至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；
辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；
区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及
支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及
至少一个计算机系统，该计算机系统用来控制乳房的扫描，进行乳房的再现和图像的图像分析；
其特征在于：
该辐射源是锥形线束辐射源；
所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；
该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；以及
通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；
该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；
该检测器有放大模式，并利用该放大模式来采集乳房中所关心的体积的图像；
该检测器还有非放大模式，并利用该非放大模式来采集乳房的图像；
该装置还包括计算装置，用于利用在放大模式中采集的图像来对所关心的体积进行成像；以及
该计算装置利用在非放大模式中采集的图像来除掉在放大模式中采集的图像中的条纹状人为影像。
30.一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：
台架框；
至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；
辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；
区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及
支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及
至少一个计算机系统，该计算机系统用来控制乳房的扫描，进行乳房的再现和图像的图像分析；
其特征在于：
该辐射源是锥形线束辐射源；
所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；
该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；
通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；
该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；
该装置还包括：动态校准器，该动态校准器用于可控制地校准该辐射；以及
该动态校准器包括：
第一对薄片，该第一对薄片沿第一方向间隔第一距离；以及
第二对薄片，该第二对薄片沿第二方向间隔第二距离，该第一和第二对薄片彼此相对布置，以便确定一个孔，该孔沿第一方向延伸第一距离，沿第二方向延伸第二距离。
31.根据权利要求30所述的装置，其中：该动态校准器还包括用于使该孔运动的马达。
32.根据权利要求31所述的装置，其中：该马达使第一和第二对薄片运动，以便改变该第一距离和第二距离。
33.一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：
台架框；
至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；
辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；
区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；
支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及
至少一个计算机系统，该计算机系统用于控制乳房的扫描，进行乳房图像的再现和图像的图像分析；
其特征在于：
该辐射源是锥形线束辐射源；
所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；
该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；
通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；
该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；
该装置还包括：在台架框上的滑环，该滑环用于提供与电源的连接和在区域检测器和计算机系统之间的连通。
34.根据权利要求33所述的装置，其特征在于：所述至少一个计算机系统包括在该台架框上的计算机和外部计算机，所述区域检测器和该外部计算机之间的连通通过在该台架框上的计算机实现。
35.一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：
台架框；
至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；
辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；
区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及
支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及
至少一个计算机系统，该计算机系统用于控制乳房的扫描，进行乳房的再现和图像的图像分析；
其特征在于：
该辐射源是锥形线束辐射源；
所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；
该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；以及
通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；以及
其特征还在于：该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；以及
所述支承件包括当病人站立时用于支承乳房的支承件。
36.根据权利要求35所述的装置，其中：该台架框定向成当病人站立时扫描乳房。
37.一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：
台架框；
至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；
辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；
区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及
支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及
其特征在于：该装置还包括至少一个控制乳房体积扫描的计算机系统，进行乳房图像的锥形线束体积再现和图像的图像分析；
以及在于：该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；
以及在于：所述支承件包括：(i)台板，病人在采集乳房投影图像时躺在该台板上；以及(ii)乳房保持器，用于将乳房保持在该辐射通道内。
38.根据权利要求37所述的装置，其中：该乳房保持器包括一活塞，用于推压乳房，以便使乳房形成柱形。
39.根据权利要求37所述的装置，其中：该乳房保持器包括两半部分，用于环绕乳房集合在一起。
40.一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：
台架框；
至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；
辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；
区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；
支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；以及
至少一个计算机系统，该计算机系统用于控制乳房的扫描，进行乳房的再现和图像的图像分析；
其特征在于：
该辐射源是锥形线束辐射源；
所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；
该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；
通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；该装置还包括用于获取用于散射校正的至少一个侦察投影图象的装置；
该至少一个马达使该台架框运动，以便使区域检测器进行乳房的体积扫描；以及
该采集至少一个侦察投影图像的装置包括线束停止阵列。
41.一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：
台架框；
至少一个马达，用于使该台架框运动，从而形成数据采集几何图形；
辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；
平板检测器，该平板检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该平板检测器布置在辐射通道内；
支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该平板检测器之间；以及
至少一个计算机系统，该计算机系统用于控制乳房的扫描，进行乳房的再现和图像的图像分析；
其特征在于：
该辐射源是锥形线束辐射源；
所采集的图像是锥形线束体积CT乳房投影图像；
其中，该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；
通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；
该至少一个马达使该台架框运动，以便使平板检测器进行乳房的体积扫描；并且该平板检测器是能够采集静态数字图像和动态图像的检测器。
42.根据权利要求41所述的装置，其中：该平板检测器是薄膜晶体管阵列平板检测器。
43.根据权利要求41所述的装置，其中：检测器是数字区域检测器，该数字区域检测器的分辨率大于1lp/mm，并能够采集静态和动态数字图像。
44.一种用于形成病人乳房的锥形线束体积CT乳房图像的装置，该装置包括：
台架框；
至少一个马达，用于使该台架框运动；
辐射源，该辐射源安装在台架框上，以便与该台架框一起运动；
区域检测器，该区域检测器安装在台架框上，以便与该台架框一起运动，该区域检测器布置在辐射通道内；以及
支承件，病人在采集乳房投影图像时倚靠在该支承件上；
其特征在于：
该辐射源是锥形线束辐射源；
该至少一个马达使该台架框运动以确定数据采集几何图形；
该装置采集病人的锥形线束体积CT乳房投影图像，该支承件以如下的方式支承病人，即，使得乳房布置在该辐射源和该区域检测器之间；
该支承件包括一台板，病人在采集锥形线束体积CT乳房投影图像时躺在该台板上；
该装置还包括至少一个计算机系统，该计算机系统用于控制乳房的体积扫描，进行乳房的锥形线束体积再现和图像分析；
该至少一个马达使该台架框运动，这样，通过使辐射源和检测器环绕穿过乳房的轴线同步旋转以形成用于锥形线束体积计算机X射线断层摄影的数据采集几何图形，从而进行乳房的体积扫描，该体积扫描导致产生图像信号；
通过对图像信号进行锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现以产生乳房的三维衰减系数分布，从而所述至少一个计算机系统由图像信号形成三维锥形线束体积CT图像；
该台板至少有一个乳房孔；以及
该装置还包括造影剂注射器，该造影剂注射器由所述至少一个计算机系统控制，以便注射造影剂。
45.根据权利要求44所述的装置，其特征在于：在有效能量为33keV-40keV的锥形线束照射能量范围下进行锥形线束体积CT乳房投影图象采集。
46.根据权利要求44所述的装置，其特征在于：执行单个锥形线束体积CT乳房投影图像采集的总剂量水平等于或低于单个普通乳房X射线造影法检查的总剂量水平。
47.根据权利要求44所述的装置，其特征在于：在乳房的体积扫描过程中，乳房被压缩成柱形形状。
48.根据权利要求44所述的装置，其特征在于：至少一个计算机系统用于分析锥形线束体积CT乳房图像，以便根据乳房中的癌瘤和周围组织之间的X射线衰减系数之差来检测乳房中的癌瘤。
49.根据权利要求44所述的装置，其特征在于：至少一个计算机系统用于分析锥形线束体积CT乳房图像，以便乳房中的肿瘤根据其边界图形而被区分成癌瘤或良性肿瘤。
50.根据权利要求44所述的装置，其特征在于：病人乳房的体积扫描和对从体积扫描得到的图像信号的锥形线束体积计算机X射线断层摄影再现在一段时间内被执行多次，以便测量病变的体积变化。
51.根据权利要求44所述的装置，其特征在于：至少一个计算机系统用于测量体积生长速度，以便根据癌瘤和良性肿瘤之间的不同生长速度来将癌瘤与良性肿瘤区分开。
52.根据权利要求44所述的装置，其特征在于：造影剂注射器用于注射造影剂，以便评估乳房的病变中的病变血管分布和增长速度，从而至少一个计算机系统根据癌瘤和良性肿瘤之间的不同对比增长速度来将癌瘤与良性肿瘤区分开。
53.根据权利要求44所述的装置，其特征在于：造影剂用于使得至少一个计算机系统以非侵入方式评估乳房肿瘤的血管生成。
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