CN102860834A - 一种乳腺病灶穿刺点的定位方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种乳腺病灶穿刺点的定位方法及其系统，获取X射线数字乳腺机的球管在两个不同角度处拍摄的乳腺图像，建立病灶投影光锥产生穿刺指引体模型。用平行探测器平面截指引体得最大截面，在最大截面上取远离边缘的一点作为穿刺点。其确定的穿刺点位于病灶内部，且距离病灶边缘较远，穿刺活检时能获取足够多的病灶组织，与其他穿刺点坐标计算方法相比，本发明的乳腺病灶穿刺点的定位方法中的穿刺点计算精巧，理论完善，结果精度较高，操作简单，运算速度快。

Description

一种乳腺病灶穿刺点的定位方法及其系统

技术领域

本发明涉及乳腺检测技术领域，尤其涉及一种乳腺病灶穿刺点的定位方法及其系统。

背景技术

为预防和减轻乳腺疾病对女性健康的危害，需用精确的检测手段正确诊断疾病，易及时采取治疗措施。目前乳腺疾病检测的方式有：X射线钼靶乳腺检测，X光射线数字乳腺检测，超声乳腺检测以及磁共振乳腺等检测手段，其中，X光乳腺检测为最常用的检测方式，是乳腺检测的金标准。

微小病灶（<10mm）准确检测能提早发现乳腺癌，尽早治疗乳腺癌，可延长女性寿命, 但难完全通过影像学做出准确诊断。据权威调查得知，在10mm以下尺度上发现乳腺肿瘤，能延长患者寿命5~10年。临床上，通过细针穿刺针吸活检或导丝立体定位穿刺活检的方式，可对微小病灶进行准确诊断。

无论通过细针穿刺针吸活检，还是通过导丝立体定位穿刺活检，都需计算出穿刺点的坐标，以此指导穿刺。乳腺穿刺技术常见于临床，给医生准确诊断提供了很大帮助。尤其对于尺寸在15mm以上的病灶进行穿刺，准确率较高。但是，由于二维乳腺图像，存在组织叠加，很难准确定位病灶位置。目前仍然存在穿刺坐标点定位不准的现象，临床出现过穿刺点与病灶中心的距离大于2.5mm的情况，甚至出现穿刺点不在病灶内部。对于微小病灶(<10mm)来说，病灶定位困难，穿刺点与病灶边缘距离太近，穿刺所取病灶组织过少，诊断结果为假阴性。

有鉴于此，现有技术有待改进和提高。 

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种乳腺病灶穿刺点的定位方法及其系统，旨在解决现有技术中微小病灶的穿刺点定位困难的问题。

本发明的技术方案如下：

一种乳腺病灶穿刺点的定位方法，用于X射线数字乳腺机进行乳腺活检穿刺中，其中，所述定位方法包括以下步骤：

ST1、获取X射线数字乳腺机的球管的焦点分别设置在A、B两点处的两幅乳腺图像：A乳腺图像和B乳腺图像；

ST2、在A乳腺图像中的待检测病灶区域中选择A指引点，在B乳腺图像中的待检测病灶区域中选择B指引点；并分别以所述A指引点和B指引点为圆心定义出A指引圆和B指引圆，所述A指引圆和B指引圆都位于待检测病灶区域内；

ST3、以A点为顶点、A指引圆为底面生成A指引锥体；以B点为顶点、B指引圆为底面生成B指引锥体；

ST4、A指引锥体和B指引锥体的公共部分为指引体，并利用平行于数字乳腺机的探测器的平面横截指引体，得到指引截面；

ST5、选取指引截面中面积最大的，其重心即为穿刺点。

所述的乳腺病灶穿刺点的定位方法，其中，所述A指引点或B指引点根据待检测病灶区域的大小来选取。

所述的乳腺病灶穿刺点的定位方法，其中，所述步骤ST5中选取指引截面中面积最大的方法具体为：

将所述指引截面定义为两平行于探测器的圆围成，两平行于探测器的圆中心距最小时，指引截面面积最大。

一种乳腺病灶穿刺点的定位系统，用于X射线数字乳腺机进行乳腺活检穿刺的穿刺点定位，其中，所述定位系统包括：

图像获取模块，用于获取数字乳腺机的球管的焦点分别设置在A、B两点处的两幅乳腺图像：A乳腺图像和B乳腺图像；

指引圆设置模块，用于在A乳腺图像中的待检测病灶区域中选择A指引点，在B乳腺图像中的待检测病灶区域中选择B指引点；并分别以所述A指引点和B指引点为圆心定义出A指引圆和B指引圆，所述A指引圆和B指引圆都位于待检测病灶区域内；

指引锥体设置模块，用于以A点为顶点、A指引圆为底面生成A指引锥体；以B点为顶点、B指引圆为底面生成B指引锥体；

指引截面设置模块，用于将A指引锥体和B指引锥体的公共部分为指引体，并利用平行于X射线数字乳腺机的探测器的平面横截指引体，得到指引截面；

穿刺点选取模块，用于选取指引截面中面积最大的，其重心即为穿刺点。

所述的乳腺病灶穿刺点的定位系统，其中，所述图像获取模块中A、B两点分别位于球管偏转Z轴的两侧，其与Z轴的夹角相等。

所述的乳腺病灶穿刺点的定位系统，其中，所述指引圆设置模块中A、B指引点的选取包括手动选择和自动选择两种。

有益效果：本发明的乳腺病灶穿刺点的定位方法及其系统，其确定的穿刺点位于病灶内部，且距离病灶边缘较远，穿刺活检时能获取足够多的病灶组织，为医生准确诊断提供了充足的信息。与其他穿刺点坐标计算方法相比，本发明的乳腺病灶穿刺点的定位方法中的穿刺点计算精巧，理论完善，结果精度较高，操作简单，运算速度快。 

附图说明

图1为本发明的乳腺病灶穿刺点的定位方法的流程图。

图2为本发明的乳腺病灶穿刺点的定位方法中的病灶投影光锥生成的穿刺指引体模型的示意图。

图3为本发明的乳腺病灶穿刺点的定位方法中的平行探测器平面截指引体得到的最大截面的示意图。

图4为本发明的乳腺病灶穿刺点的定位系统的结构框图。

具体实施方式

在本申请中，提供了一种全新的计算穿刺点坐标的方法—光锥截面法。采用X光球管在两个不同角度时所拍摄的图像，建立病灶投影光锥产生穿刺指引体模型。用平行探测器平面截指引体得最大截面，在最大截面上取远离边缘的一点作为穿刺点。所得穿刺点位于病灶内部，且距离病灶边缘较远，穿刺活检时能获取足够多的病灶组织，为医生准确诊断提供了充足的信息。较其他穿刺点坐标计算方法，光锥截面法计算精巧，理论完善，结果精度较高，操作简单，运算速度快。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，其为本发明的乳腺病灶穿刺点的定位方法的流程图。如图所示，所述定位方法用于X射线数字乳腺机进行乳腺活检穿刺中，包括以下步骤：

S1、获取X射线数字乳腺机的球管的焦点分别设置在A、B两点处的两幅乳腺图像：A乳腺图像和B乳腺图像；焦点便是点光源，也就是之后提及的各种锥体的顶点；

S2、在A乳腺图像中的待检测病灶区域中选择A指引点，在B乳腺图像中的待检测病灶区域中选择B指引点；并分别以所述A指引点和B指引点为圆心定义出A指引圆和B指引圆，且都位于待检测病灶区域内；其中，由于指引点选择会有误差，不同角度投影得到的病灶图像区域大小也不相同，所以A指引圆和B指引圆的半径可以不相同，只要分别满足指引圆在病灶区域即可；

S3、以A点为顶点、A指引圆为底面生成A指引锥体；以B点为顶点、B指引圆为底面生成B指引锥体；所述椎体为几何中的锥体；

S4、A指引锥体和B指引锥体的公共部分为指引体，并利用平行于数字乳腺机的探测器的平面横截指引体，得到指引截面；

S5、选取指引截面中面积最大的，其重心即为穿刺点。

下面结合图2分别针对上述步骤进行具体描述：

所述步骤S1为获取两幅乳腺图像：A乳腺图像和B乳腺图像；分别令X射线数字乳腺机的球管的焦点位于A、B两点（A、B两点即图2中所示的1和2），然后进行拍摄，获取两幅乳腺图像，并将乳腺图像保存下来。在本实施例中，A、B两点（即A焦点和B焦点）的选取分别位于球管偏转Z轴的两侧，其与Z轴的夹角相等。此为工程中的习惯，使用时两角度也可设定不同。

所述步骤S2为确定指引圆，其首先在A乳腺图像中的待检测病灶区域中选择A指引点，在B乳腺图像中的待检测病灶区域中选择B指引点；需要注意的是，A、B指引点的选取对后续穿刺点的确定十分重要，根据待检测病灶区域的大小来选取，应当满足：位于病灶内部，且距离病灶边缘较远，即靠近乳腺病灶图像区域的中心，如此一来，会提高检测的准确性。然后，分别以所述A指引点和B指引点为圆心定义出A指引圆和B指引圆，且都位于待检测病灶区域内。如图2所示，以B指引点3为圆心获得B指引圆4；以A指引点5为圆心获得A指引圆6。

所述步骤S3为以A点为顶点、A指引圆为底面生成A指引锥体；以B点为顶点、B指引圆为底面生成B指引锥体。即图2中的A指引锥体8包括：A焦点 1和A指引圆6，所述B指引锥体7包括：B焦点2和B指引圆4。可以理解地是，指引点与指引圆的选择必须能使得两指引锥体在空间有共同区域，指引点尽量靠近病灶图像区域的中心，两指引圆不能包含病灶图像区域之外的点。

请一并参阅图3，所述步骤S4为设定A指引锥体和B指引锥体的公共部分为指引体，并利用平行于数字乳腺机的探测器的平面横截指引体，得到指引截面。如图2和图3所示，A指引锥体8和B指引锥体7的公共部分为指引体9，平行于探测器的平面10横截指引体9得到指引截面13。

所述步骤S5为选取指引截面中面积最大的一个，面积最大的指引截面的重心即为穿刺点。所述指引截面13的面积沿z轴正方向先增大后减小通过极值法计算面积最大时的z坐标，以便求解穿刺点坐标。

进一步地，在本实施例中，步骤S5中选取指引截面中面积最大的方法为：将所述指引截面定义为两平行于探测器的圆围成，两平行于探测器的圆中心距14最小时，指引截面面积最大。结合图2、3来具体介绍一下：

为了方便讨论和计算，建立坐标系，将A指引锥体8和B指引锥体7分别表示为：

公式（1）

公式（2）

由公式（1）、（2）可知，

， 

分别为A焦点1和B焦点2的位置，A指引圆圆心、B指引圆圆心分别为,

，指引圆半径分别为和

。

由于存在A、B指引圆半径与圆11和圆12（即两平行于探测器的圆）的半径平行。根据相似三角形对应边的比例关系可知：A焦点1和B焦点2分别到对应的A指引圆和B指引圆的圆心的距离，A焦点1和B焦点2到圆11和圆12（即两平行于探测器的圆）的圆心的距离之间成比例关系。根据这些比例关系能计算出指引截面13面积最大时z坐标值。最终求得穿刺点的z坐标值为

公式（3）

其中，其中，

，，，，

。然后根据比例关系便可求出穿刺点其他两维坐标。

由于两指引锥体（B指引锥体7和A指引锥体8）所形成的指引体9成梭状，横截平面10（即平行于探测器的平面10）的位置不同,指引截面13面积也不相同:指引截面13的面积沿z轴正方向先增大后减小

另外，本发明还提供了一种乳腺病灶穿刺点的定位系统，用于X射线数字乳腺机进行乳腺活检穿刺的穿刺点定位，如图4所示，所述定位系统包括：图像获取模块100、指引圆设置模块200、指引锥体设置模块300、指引截面设置模块400、穿刺点选取模块500。其中，所述图像获取模块100用于获取X射线数字乳腺机的球管的焦点分别设置在A、B两点处的两幅乳腺图像：A乳腺图像和B乳腺图像；所述指引圆设置模块200用于在A乳腺图像中的待检测病灶区域中选择A指引点，在B乳腺图像中的待检测病灶区域中选择B指引点；并分别以所述A指引点和B指引点为圆心定义出A指引圆和B指引圆，所述A指引圆和B指引圆的半径相同，且都位于待检测病灶区域内；所述指引锥体设置模块300用于以A点为顶点、A指引圆为底面生成A指引锥体；以B点为顶点、B指引圆为底面生成B指引锥体；所述指引截面设置模块400用于将A指引锥体和B指引锥体的公共部分为指引体，并利用平行于X射线数字乳腺机的探测器的平面横截指引体，得到指引截面；所述穿刺点选取模块500用于选取指引截面中面积最大的，其重心即为穿刺点。

上述功能模块的具体实现细节已经在方法步骤中进行了详细介绍，这里就不再一一赘述了。

需要注意的是，为了便于后续计算，所述图像获取模块中A、B两点分别位于球管偏转Z轴的两侧，其与Z轴的夹角相等。当然，也可以不处于z轴两侧，只要偏转角度不同即可，即保证A,B为不同的点，但在实施中更多采用左右侧旋转相同角度。

另外，所述指引圆设置模块中A、B指引点的选取包括手动选择和自动选择两种，即手动选择：打开两幅乳腺图像后，手动选择A、B指引点，为提高检测的准确性，指引点需靠近乳腺病灶图像区域的中心。自动选择：运行根据算法编写的软件，输入乳腺成像时的球管角度?、，然后通过图像处理的方法计算出病灶图像区域的中心，再选择出合适的指引点：在图像上选择两指引点后将其保存，使用算法程序中计算功能，自动将图像坐标系中的指引点转换到系统坐标系（以探测器上某点为原点的坐标系）中，此时指引点位于探测器上。算法自动检测所选的指引点是否能生成指引体，若不能则报错。若能，则逐步计算位于系统坐标中的指引锥体，指引体，指引截面并最终根据极值法计算得出穿刺点在系统坐标系中的三个坐标值。此算法计算所得穿刺点一定位于待检测的病灶内部且靠近病灶中心，完全能满足乳腺穿刺活检的要求。且算法思路精巧，操作简单，计算结果准确。

综上所述，本发明的乳腺病灶穿刺点的定位方法及其系统，获取X射线数字乳腺机的球管在两个不同角度处所拍摄的乳腺图像，建立病灶投影光锥产生穿刺指引体模型。用平行探测器平面截指引体得最大截面，在最大截面上取远离边缘的一点作为穿刺点。其确定的穿刺点位于病灶内部，且距离病灶边缘较远，穿刺活检时能获取足够多的病灶组织，为医生准确诊断提供了充足的信息。与其他穿刺点坐标计算方法相比，本发明的乳腺病灶穿刺点的定位方法中的穿刺点计算精巧，理论完善，结果精度较高，操作简单，运算速度快。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种乳腺病灶穿刺点的定位方法，用于X射线数字乳腺机进行乳腺活检穿刺中，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：

ST1、获取X射线数字乳腺机的球管的焦点分别设置在A、B两点处的两幅乳腺图像：A乳腺图像和B乳腺图像；

ST2、在A乳腺图像中的待检测病灶区域中选择A指引点，在B乳腺图像中的待检测病灶区域中选择B指引点；并分别以所述A指引点和B指引点为圆心定义出A指引圆和B指引圆，所述A指引圆和B指引圆都位于待检测病灶区域内；

ST3、以A点为顶点、A指引圆为底面生成A指引锥体；以B点为顶点、B指引圆为底面生成B指引锥体；

ST4、A指引锥体和B指引锥体的公共部分为指引体，并利用平行于X射线数字乳腺机的探测器的平面横截指引体，得到指引截面；

ST5、选取指引截面中面积最大的，其重心即为穿刺点。

2.根据权利要求1所述的乳腺病灶穿刺点的定位方法，其特征在于，所述A指引点或B指引点选取是根据待检测病灶区域的大小来设定的。

3.根据权利要求1或2所述的乳腺病灶穿刺点的定位方法，其特征在于，所述步骤ST5中选取指引截面中面积最大的方法具体为：

将所述指引截面定义为两平行于探测器的圆围成，两平行于探测器的圆中心距最小时，指引截面面积最大。

4.一种乳腺病灶穿刺点的定位系统，用于X射线数字乳腺机进行乳腺活检穿刺的穿刺点定位，其特征在于，所述定位系统包括：

图像获取模块，用于获取X射线数字乳腺机的球管的焦点分别设置在A、B两点处的两幅乳腺图像：A乳腺图像和B乳腺图像；

指引圆设置模块，用于在A乳腺图像中的待检测病灶区域中选择A指引点，在B乳腺图像中的待检测病灶区域中选择B指引点；并分别以所述A指引点和B指引点为圆心定义出A指引圆和B指引圆，所述A指引圆和B指引圆的半径相同，且都位于待检测病灶区域内；

指引锥体设置模块，用于以A点为顶点、A指引圆为底面生成A指引锥体；以B点为顶点、B指引圆为底面生成B指引锥体；

指引截面设置模块，用于将A指引锥体和B指引锥体的公共部分为指引体，并利用平行于X射线数字乳腺机的探测器的平面横截指引体，得到指引截面；

穿刺点选取模块，用于选取指引截面中面积最大的，其重心即为穿刺点。

5.根据权利要求4所述的乳腺病灶穿刺点的定位系统，其特征在于，所述图像获取模块中A、B两点分别位于球管偏转Z轴的两侧，其与Z轴的夹角相等。

6.根据权利要求4所述的乳腺病灶穿刺点的定位系统，其特征在于，所述指引圆设置模块中A、B指引点的选取包括手动选择和自动选择两种。

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