CN105637562A - 增强包括扁平化的乳房的厚度方向上的空间分辨率的x射线乳房断层摄影 - Google Patents

增强包括扁平化的乳房的厚度方向上的空间分辨率的x射线乳房断层摄影 Download PDF

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Abstract

用于增强乳房为了检查而被扁平化的方向上的空间分辨率的乳房X射线断层摄影的系统和方法。除了与已知的乳房断层摄影相类似的在较短的源轨迹上的二维投影断层摄影图像ETp1的X射线数据获取之外，在较长的源轨迹上拍摄补充的二维图像ETp2，并且两组投影图像被处理为展现包括在乳房的厚度方向上的增强的空间分辨率的乳房切片图像ETr。附加的特征包括对直立患者的扁平化的乳房的乳房CT、多模式断层摄影以及保护患者免受移动设备的伤害。

Description

增强包括扁平化的乳房的厚度方向上的空间分辨率的X射线乳房断层摄影
相关申请的引用
本申请要求2013年10月9日递交的美国临时申请No.61/888,825号的权益，并且是要求2011年10月5日递交的美国临时申请No.61/390,053号的权益的2012年10月5日递交的美国申请No.13/253,728的部分继续申请。本申请通过引用并入上述专利申请的内容。
技术领域
本专利说明涉及乳房的x射线成像，并且更具体地，涉及增强包括在扁平化的乳房的厚度方向上的三维x射线乳房断层摄影图像的空间分辨率。附加的方面涉及包括多模式断层摄影、扁平化的乳房的CT以及乳房x射线照相术的多模式x射线乳房成像，涉及x射线测量的相关处理并且涉及保护患者免受设备的移动部分的伤害。
背景技术
乳腺癌依然是牵涉对早期以及精确的检测的需要的主要健康问题。X射线成像已长期被用作用于筛选和诊断的黄金标准。传统的x射线方式是乳房x射线照相术“M”，其中乳房被压迫和扁平化，并且使用在乳房一侧的x射线源和在另一侧的成像接收器来拍摄投影x射线图像“Mp”，通常利用在乳房和接收器之间的反散射栅。接收器多年来是x射线膜，但是现在数字平板成像接收器已变得流行。
随着共同受让人近几年所提供的包括以商标名 的系统在本国和国外的广泛的接受，X射线乳房断层摄影“T”已取得重要进展。以这种方式，乳房也被压迫和扁平化，但是至少x射线源围绕压迫的乳房移动，并且图像接收器拍摄多个投影图像“Tp”，每个图像在成像x射线束相对于乳房的相应角度。系统以x射线断层摄影术模式T操作，以围绕患者的扁平化的乳房旋转x射线源，而平板成像x射线接收器对于轨迹上的基本上小于180°的旋转角度的每次增量而拍摄相应的二维投影断层摄影图像Tp。作为一个示例，轨迹相对于0°的位置延伸±7.5°，其可以但不一定与传统的乳房x射线照相术M中的CC或MLO位置相同。系统将得到的二维投影图像Tp(例如15个图像Tp)处理为可以被变换为重构的切片图像“Tr”的体素值的三维重构图像，每个切片图像表示具有选择的厚度和方位的乳房切片。共同受让人所提供的断层摄影系统响应于操作者控制而以附加的乳房x射线照相术模式M操作，以产生可以与传统的乳房x射线照片相同或相类似的乳房x射线照片图像Mp。此外，系统中的一些从乳房的重构三维图像或从图像Tr合成乳房x射线照片。
在美国专利No.4,496,557、5,051,904、5,359,637、6,289,235、6,375,352、6,645,520、6,647,092、6,882,700、6,970,531、6,940,943、7,123,684、7,356,113、7,656,994、7,773,721、7,831,296和7,869,563；DigitalClinicalReports,Tomosynthesis(GEBrochure98-5493,1998年11月)；DGGrant,“Tomosynthesis:athree-dimensionalimagingtechnique”,IEEETrans.Biomed.Engineering,第BME-19卷，#1(1972年1月)，第20-28页；2004年11月15日递交的标题为“Matchinggeometrygenerationanddisplayofmammogramsandtomosynthesisimages”的美国临时申请No.60/628,516；由意大利的I.M.SInternazionalMedicoScintificaofBologna以GiottoImgaes3D的名称宣布的系统以及由德国/美国的SiemensHealthcare宣布的三维乳房断层摄影系统中讨论了已知的T和M操作模式的示例。已知用于从断层摄影投影重构切片图像的若干算法，包括滤波反投影和矩阵反演处理，并且已建议组合来自这两者的信息。参见ChenY,Lo,JY,BakerJA,DobbinsIIIJT的用于较好的数字乳房断层摄影重构的利用矩阵反演断层摄影(MITS)和滤波反投影(FBR)的高斯频率混合算法，MedicalImaging2006:PhysicsofMedicalImaging,ProceedingofSPIEVol.6142,61420E,(2006)。
患者胸部的整体CTx射线成像也可以提供乳房的三维图像，但是也向胸腔传递了电离辐射。此外，在整体x射线CT中，乳房的空间分辨率趋向于低于乳房x射线照相术和断层摄影中的空间分辨率，这是因为图像矩阵包括整个胸而不仅是乳房。对患者的全部x射线剂量趋向于较高。其它方式也可以生成乳房图像，例如MRI、发射成像、热成像及其它，但是由于各种固有的限制而尚未广泛用于仅乳房的成像。它们典型地不适用于筛选，筛选要求这种系统可能缺少的一组实用属性，例如良好的患者流、患者不舒适和时间相对低的水平、快速检查、以及用于实际检查和用于解释得到的图像的相对低的每个患者成本。仅乳房的CTx射线成像已被提出，并且可以生成高空间分辨率图像，但是相信已被在临床使用的设备需要特殊的桌子，患者以俯卧位躺在该桌子上，并且乳房通过桌子开口向下凸出并向几乎水平的成像X射线束暴露。乳房在冠状平面中不是扁平的，因此不存在乳房照片和断层摄影图像所享有的扁平化的益处，例如伸展病灶以用于较好地成像和减少每单位区域的皮肤X射线剂量。在美国专利No.3,973,126、6,748,044和6,987,831、7,120,283、7,831,296、7,867,685中讨论了仅乳房X射线CT的示例，并且2013年10月3日公布的美国申请No.2013/0259193A1提出了CT扫描站立患者的被一对或两对相对的压迫桨限制的乳房。
发明内容
本专利说明描述了x射线乳房断层摄影中的进步，其提高了包括在扁平化的乳房的厚度方向上的空间分辨率而不导致已知的整体CT以及甚至仅乳房的CT的费用和辐射剂量增大。本专利说明标记为增强的断层摄影“ET”的新的途径拍摄可以与当前在所述的系统中使用的图像相类似或相同的第一系列的投影图像“ETp1”，但是此外还拍摄来自可以更粗糙地有角度地间隔但是在较长的源轨迹上的成像位置的、或者以其它方式与图像ETp1不相同的补充的二维断层摄影投影图像“ETp2”，并在重构改进的乳房三维图像和改进的乳房切片Tr图像时使用图像ETp1和ETp2这两者。
可以在相对于图像ETp2的任意时间拍摄图像ETp1，例如在时间和/或空间/角度上之前或之后以及甚至交错。用于拍摄图像ETp1和ETp2的x射线源轨迹可以在扁平化的乳房周围的可以重叠或不重叠的不同弧度上，或者用于ETp2图像的轨迹可以包含用于ETp1图像的整个轨迹。作为非限定性示例，用于图像ETp1的源轨迹弧度可以是±7.5°，并且用于图像ETp2的源轨迹弧度可以显著更大。因此，用于图像ETp2的轨迹可以是连续或不连续的弧度，其直至并包括180°加上成像x射线束在源旋转的平面中的角度，并且可以甚至直至并包括360°(可能加上光束角度)。保护患者免受移动部件的伤害并还允许乳房对成像空间的良好接近，这在源轨迹显著小于360°的情况下可能是更可管理的挑战。用于图像ETp1的患者x射线剂量可以是可与目前可用的断层摄影相比较的，或者可以被降低以使得在图像ETp2被包括时总剂量基本上与用于目前可用的系统中的Tp图像的剂量相同或仅略大，但仍比整体CT和甚至仅乳房CT显著地更少。
除了新模式ET之外，本专利说明还描述了一种多模式乳房x射线断层摄影方法Tmm，其是T模式的变型，其中所述系统选择性地使用窄角度子模式Tn或宽角度子模式Tw。这两个子模式在x射线源弧度的角范围方面相互不同，但是可以在另外的方面也不同。在Tmm模式中可以包括多于两个的子模式。可以在一个或多于一个或所有的操作模式中使用反散射栅，但是可以在不具有这种栅的情况下使用一些模式。栅可以是可伸缩的或至少可去除的，使得在另外的相同或相似的设备中一些模式可以使用栅而一些模式可以不使用栅。
本专利说明还描述了一种用于对直立患者的扁平化的乳房进行成像的仅乳房CT系统，并且还描述了可以包括在多模式乳房x射线系统中的乳房x射线照相术模式M。
本专利说明还描述了保护患者免受唯一匹配于新的乳房成像模式的系统的移动元件的伤害的方式，以满足良好的物理保护、乳房对成像空间的良好接近、以及健康专家在定位乳房和相邻组织以用于扁平化和成像时的良好接近的挑战。
附图说明
图1是用于在增强的断层摄影模式ET、窄角度和宽角度断层摄影模式Tn和Tw、用于直立患者的仅乳房CT模式以及乳房x射线照相术模式中操作的多模式乳房x射线成像系统的部件的透视图。图2是图1的系统的侧视图。
图3是示出了用于与图1和2中所见的系统相类似的系统的患者防护罩的正视图，并且图3a是另外的类似的视图，但示出了用于在操作的增强的断层摄影模式中使用的第一较窄角度源轨迹“Tomo弧度”和第二较宽角度源轨迹“CT弧度”。
图4是另外的与图2相同但示出了患者防护罩的侧视图。
图5和6分别与图1和2相类似，但示出了在断层摄影模式或乳房x射线照相术模式中使用的系统。
图7是示出了可以在接收器壳体内绕枢轴转动的成像接收器的透视图。
图8是穿过患者的扁平化的乳房的x射线的不同的路径长度的示意图。
图9是示出了可以在若干成像模式中的任一个中(或仅在单个模式中)操作的集成x射线系统的框图。
图10和11示出了改善系统操作和患者舒适度的替代性实施例的部分。
图12-15示出了特别适用于包括ET和CT的成像模式但也可用于T模式(包括Tmm)和M模式的另一替代性实施例。
具体实施方式
图1和2示出了可在若干模式中的任一个中操作以对患者的扁平化的乳房进行成像的乳房x射线成像系统的基本元件。本质上，同一设备可以在两个或更多个模式之一中操作。所述模式包括：(a)实现包括在扁平化的乳房的厚度方向上的改善的空间分辨率的增强的断层摄影模式ET；(b)仅乳房的CT模式，其中患者直立且使乳房扁平化以用于成像；(c)断层摄影模式T，可以包括多模式断层摄影Tmm，Tmm包括宽角度断层摄影模式Tw和/或窄角度断层摄影模式Tn；以及(d)乳房x射线照相术模式M。取决于所述模式，可以从如下文所述的图1和2的配置中添加或去除元件。可以响应于来自用户或来自一些其它源的命令或者通过制造者或使用系统的设施的设置来进行模式选择。
参照图1和2，支撑柱100被安装到地板，并容纳机动化的机构以用于抬起和降低穿过柱100中的细长的开口100a而突出的水平延伸的轮轴(axle)102，并且用于使轮轴102绕其中心轴旋转。轮轴102又支撑可以随轮轴102一起或与轮轴102无关地旋转的同轴轮轴102a。轮轴102支撑包括上部板104a和下部板104b的乳房固定单元104，使得(i)两个板均可以连同轮轴102和102a一起沿着支撑100的长维度上下移动，(ii)所述板中的至少一个可以朝向另一个移动，(iii)单元104可以绕轮轴102和102a的共同中心轴旋转，以及(iv)轮轴102a可以相对于轮轴102在水平方向上移动，以由此改变固定单元104和柱100之间的距离。在一些模式中，乳房固定单元104将乳房压在上部板104a与接收器壳体110的顶面之间(在此情况下系统不需要包括下部板104b)。此外，轮轴102支撑机架(gantry)106，以用于两种类型的机动化移动：绕轮轴102的中心轴旋转，以及相对于轮轴102沿着机架106的长度运动。机架106在一端承载x射线源(诸如总体上在108处标示的闭式x射线管)，并在另一端承载接收器壳体110，接收器壳体110包围成像x射线接收器112(图7)。
对于在不同模式中的操作，可以从图1和2的系统添加或去除元件，如下文所述。例如，对于在模式M中的操作，仅需要保留上部压迫板104，并且患者的乳房可以在板104a(用作压迫桨板)与接收器壳体110的顶面之间被扁平化(二者之一或这二者可以用柔性垫或覆盖物所覆盖，以有助于患者舒适度)。对于在T和Tmm模式之一中的操作，乳房也可以在顶部板104a与接收器壳体110的顶面之间被扁平化，在此情况下接收器壳体110如图7所示包括与源108绕扁平化的乳房的运动相同步地摇动的成像接收器112。在ET模式中，以及替代性地在T模式中(包括Tmm模式)，乳房可以被压在板104a-104b之间，并且如图5-6所示，源108和接收器壳体110可以绕单元104旋转。在此情况下，接收器112可以相对于接收器壳体110被固定。在一些或全部模式中，可以添加患者防护罩以保护患者免受系统的移动部分的影响，如下面所讨论的，尽管防护在T(包括Tmm)模式中以及在M模式中也可能是重要的，但这在ET和CT模式中可能特别重要。
在ET模式中，患者的乳房在压迫板104a和104b之间被扁平化。X射线源108经第一轨迹绕扁平化的乳房旋转，并且罩在壳体110中的成像接收器112在绕乳房旋转经过相同或相类似的弧度的同时拍摄一系列的断层摄影投影图像ETp1。在患者的乳房保持在适当位置的情况下，源108旋转经过第二轨迹，并且接收器112在也绕乳房旋转的同时拍摄第二系列的断层摄影投影图像ETp2。例如，第一轨迹经过相对于垂直于接收器壳体110的顶面的线的±7.5°的弧度，而第二轨迹经过总共180°加上成像束角度的弧度(例如总共约200°)。作为替代，在接收器壳体110被固定在适当位置但接收器112可选地摇动时拍摄图像ETp1，或者可以在源108和接收器壳体均绕固定单元104旋转(且接收器112不需要摇动)时拍摄图像ETp1。在源108和接收器壳体110均旋转(例如经过包括图3所示的位置的弧度)时拍摄图像ETp2。这两个系列的图像ETp1和ETp2可以以任意顺序拍摄。用于所述第一和第二系列的图像的弧度可以包含与上述的角度不相同的角度，并且可以分布在乳房周围的与上述位置不相同的位置处。所述弧度的总角度也可以是不同的。并且乳房被扁平化的方向不需要是所示出的垂直方向，而可以是任何其它期望的方向，包括用于传统的乳房x射线照相术中的MLO成像的方向。例如，如果用于图像ETp1的源轨迹为±7.5°且用于图像ETp2的源轨迹为200°，则在乳房的CC方位，用于图像ETp1的轨迹可以在用于图像ETp2的轨迹的中心处，并且在这两个轨迹重叠的情况下将不拍摄图像ETp2，因为已经可以从图像ETp1中可获取信息。
患者每投影图像ETp2的x射线剂量可以低于每投影图像ETp1的x射线剂量。此外，用于投影图像ETp2的角间距可以大于用于投影图像ETp1的角间距。例如，可以在源108绕扁平化的乳房的每1°的运动来拍摄图像ETp1，而可以在源108绕乳房的每2°、3°或更大间隔的运动来拍摄图像ETp2。
显著地，在ET模式中，系统与成像x射线束的角方位相关联地改变x射线参数(例如x射线硬度)。例如，当乳房在垂直方向上被压迫时，关于在CC方位上的成像，当成像X射线束为水平时，系统使用较硬的X射线。一般地，变化的硬度与穿过乳房的X射线的路径长度相关。例如，如果乳房被扁平化为使得其在垂直方向上的厚度为6cm，则其在水平方向上的宽度可以是三倍，即18cm。相应地，系统控制X射线硬度，以有效地使用穿透乳房的在X射线接收器处被检测到的辐射。为此，系统可以寻求使用于图像ETp1和ETp2被拍摄之处的所有位置的光子计数保持合理的均匀性，即，对于每个图像，对像素值有贡献的X射线光子的最小数量应当相同或接近于相同。这可以以许多方式来实现。例如，系统可以取决于X射线管相对于乳房的角位置来控制X射线管的电压并由此控制X射线管所发射的X射线的硬度。替代性地或此外，系统可以例如通过控制参数(例如X射线管电流(mAs)和成像接收器获得图像所经过的时间)，利用X射线源的角位置来控制针对患者的X射线剂量。图9的下面的讨论提供了关于这种控制的更多细节。
图3和4示出了用于ET模式和用于针对直立患者的仅乳房CT模式的系统配置的示例。图3示出了以相互固定的关系承载源108和接收器壳体110的旋转机架106。图4是与图2相类似的另外的方式的侧视图，但是附加地示出了具有中心开口114c的患者防护罩114。防护罩114可以在前视图中完全是圆形的，如图3中包括虚线弧度的圆形所示出的。在这种情况下，机架106可以在CT模式中旋转经过完整的圆形加上可能的成像光束角度。作为替代，防护罩114可以保留在图3中示出为在所述虚线弧度下方并介于防护罩114的实线之间的区域的扇区或部分114a打开。在这种情况下，机架106可以仅旋转经过小于360°的角度，例如200°的角度，但是患者可以在防护罩114的V形的切口(cutout)114b中具有用于她头部和可能臂部和肩膀的空间，以用于更舒适的身体姿势。具体地，如图3所示，机架106可以仅在防护罩114的在V形切口114b之外的部分内旋转。在图3中以实线示出了机架106和管108以及接收器壳体110的可能的位置之一。另一可能的位置以虚线示出，并被称为机架106’，其承载X射线源108’和接收器壳体110’。作为对在顶部具有切口114a的替代，如图3所示，切口可以在防护罩114的底部。在此情况下，将存在用于更接近于支撑100的患者的腿的空间，并且源108的弧度可以包括其中所述源从上方照射患者乳房的位置，如同乳房的典型的CC和MLO方位那样。这可能是优选地，特别是在机架中心线倾斜偏离患者时，如下面关于图10和11所讨论的那样。下面更详细地讨论的图12-14示出了用于ET和CT模式的替代性配置，其中不仅患者的乳房而且患者的臂部均可位于成像场中，以由此便利于对腋部成像。针对T(包括Tmm)和CT模式，在乳房上的压迫力可以更少，甚至显著地少，所述压迫力目前在仅乳房X射线照相术系统中使用，或用于共同受让人目前所提供的 系统中的乳房X射线照相术模式M。
图3a示出了当系统在ET模式中操作且乳房处于CC方位中时用于获得ETp1和ETp2图像的源108的弧度的可能组合。在该非限定性示例中，系统在源108越过被标记为“Tomo弧度”的可以绕乳房延伸约15°的弧度时获得ETp1图像，而在源108越过被标记为“CT弧度”的约200°的弧度时获得图像ETp2。可以以相对低的kV(软X射线，例如在20-40kV的范围内)但相对高的剂量来获得图像ETp1，而可以以相对高的kV(例如50-80kV)但较低的剂量来获得图像ETp2。在这两个弧度重叠之处，可以仅获得ETp1图像，或者可以获得ETp1和ETp2图像。在冠状部分中以椭圆形形状示意性地示出了乳房，但是应当理解，在本专利说明的系统中使用的乳房的扁平(非圆柱形)形状可以通过对固定单元104的乳房支撑和压迫表面进行适当的成形来限定。
图4示出了侧视图中的患者防护罩114的可能的形状。防护罩114在远离柱100的方向从中心开口114c突出，以允许患者的乳房接触到单元104并变得固定在单元104中，同时防护罩114使患者的身体与旋转的部件(即，机架106和X射线源108以及接收器壳体110)相隔离。开口114c可以制成较大，并且可以与图3和4中的(不成比例的)图示不相同地被成形，以便于X射线技术员在患者的乳房被扁平化时接近到患者的乳房。防护罩114的各部分可以是可去除的或者是有铰链的以进一步便于接近。例如，虚线114d和114e上方的防护罩114的部分之一或这二者可以是可去除的或有铰接的，使得它们可以在技术员定位和固定患者乳房时移动开，并在ET或CT模式中的扫描开始之前放回以保护患者。患者防护罩114可以安装在柱100和/或地板上。在图4的示例中，旋转机架106可以移动到左侧或右侧，使得其更接近于或进一步离开患者，即，从图4中所见的位置和图6中所见的位置中的一个到另一个。因此，对于使用图4的示例的乳房的ET或CT成像，旋转机架106被与柱100隔开到相对于图6所示的柱100的位置，并实际上仅在接收器壳体110在切口114b外部时对患者的乳房进行成像。因此，患者可以向前靠，部分地进入切口114b，使得更多的乳房被成像，并且可能周围的组织可以进入到X射线成像场中。
在断层摄影模式T中，系统可以以与生成图像ETp1的方式相同的方式生成图像。窄角度子模式Tn和宽角度子模式Tw在X射线源108的轨迹的角范围方面相互不同，并且可以也在另外的方面不同或相同。例如，它们可以在接收器112在经过源轨迹的单个扫描期间产生的断层摄影投影图像Tpn和Tpw的数量方面不同。典型地但是不是必需地，对于源108的单个成像扫描，在数量方面，图像Tpw比图像Tpn更大。在源108的轨迹的范围中以及可能在其它方面可以存在与Tn和Tw不相同的附加的子模式，但仍是断层摄影模式。
图5-7示出了模式T中的操作，包括子模式Tn和Tw，以及模式ET的一些方面。图5和6分别与图1和2相同，除了机架106相对于乳房固定单元104和轮轴102和柱100处于不同的位置中以外。具体地，X射线源108远离单元104和柱100，而接收器壳体110更接近于单元104。在图5和6示出的模式T(包括Tmm)中，患者的乳房在板104a和104b之间被固定和扁平化，该板在成像期间保持在适当位置。替代性地，板104b被去除，并且乳房被压迫在板104a和接收器壳体110的上表面之间。在一个示例中，其中乳房被压迫在板104a和104b之间，X射线管108和接收器壳体110可以经历绕固定的乳房的旋转经过小于180°的角度，例如相对于0°位置的±15°或±7.5°，其可以但不是必须与乳房X射线照相术中的传统的CC和MLO位置相同。针对每次旋转的增量而拍摄相应的二维投影图像Tp，而X射线源108和壳体110内的成像接收器112作为单元相互固定地旋转，如共同所有的美国专利No.7,123,684(其通过引用并入)中所示出的那样。替代性地，X射线管108和接收器112相对于固定的乳房的运动可以如共同所有的美国专利No.7,616,801中示出的那样。在该替代性情况中，X射线管绕轮轴102的中心轴旋转，但是接收器壳体110保持在适当位置，同时成像接收器112在壳体110内绕典型地穿过接收器的图像平面的、平行于轮轴102的中心轴的、等分成像接收器112的轴而绕枢轴转动或摇动。接收器112的绕枢轴转动或摇动典型地经过比X射线管108的旋转角度更小的角度，其被计算以使得接收器112的成像平面的法线可以持续指向或接近于X射线管108中的成像的X射线束从其发射的焦点，并使得所述光束持续照亮接收器112的成像表面的所有或大部分。在模式T的一个示例中，X射线管108旋转经过约±7.5°的弧度，同时成像接收器绕等分其成像表面的水平轴旋转或绕枢轴转动经过约±5°。在该运动期间，在旋转角度的可能均匀或不均匀的增量处拍摄多个投影图像Tp，例如15个图像。X射线源108的轨迹的弧度的中心角度可以是0°的角度，即，图5和6中所见的X射线源108的位置，或一些其它角度，例如典型地用于传统的乳房X射线照相术中的MLO成像的X射线源位置的角度。其它的弧度角度和Tp图像的数量是可能的，例如±15°和20-21个图像。
在Tn和Tw子模式中X射线源108的旋转角度的示例是非限定性的。要点是要提供模式Tmm的多个版本，其中一个选择涉及X射线源绕乳房旋转经过比另一选择更大的角度。本质上，相同的设备可以被配置用于提供模式T的更多的子模式；例如，可以存在三个或更多个子模式，每个使用源108的包含相应的不同旋转角度的相应的轨迹或绕单元104的其它运动。
图5和6所示的系统也可以在增强的断层摄影模式ET中操作，以由此提高乳房的三维图像的空间分辨率。在ET模式中，X射线源108沿着可以但不必须与模式T中相同的绕扁平化的乳房的第一轨迹移动，但还移动经过绕乳房的第二轨迹。在每个轨迹过程中，成像接收器112生成针对源在其轨迹中的相应位置的二维断层摄影投影图像Tp。如下面结合图9所讨论的，系统混合来自ETp1和ETp2的信息，以利用与仅使用ETp1图像相比特别是在扁平化的乳房的厚度方向上提高的空间分辨率来产生乳房的三维图像。优选地，针对图像ETp2的源108的弧度为180°加上光束角度(即，总共约200°)，中心在用于图像ETp1的弧度上，但不包括其中拍摄图像ETp1的弧度上的图像ETp2。在更一般意义上，第二轨迹可以内接与用于第一轨迹的角度相同、大于或小于用于第一轨迹的角度的角度的弧度，并且可以在第一轨迹之前或之后发生，或者第一或第二轨迹的部分可以交替。例如，如果第一轨迹总弧度为7.5°，则第二轨迹弧度可以是30°、60°或180°，或者大于7.5°的一些其它角度。在该情况下，第二轨迹中的源位置的角间距一般可以大于第一轨迹中的源位置的角间距，并且不必是贯穿第二轨迹都是恒定的。例如，当第二轨迹的总角度是第一轨迹的角度的两倍或者更多倍时，ETp1和ETp2图像的数量可以是相同的。替代性地，第二轨迹的角度可以与第一轨迹的角度相同或小于第一轨迹的角度，但是第一轨迹和第二轨迹将内接绕扁平化的乳房的非重合弧度或角度上相互隔开的弧度。如下面所讨论的，在ET模式中，系统在断层摄影图像重构处理中混合来自ETp1和ETp2图像的贡献，以生成乳房的三维图像和重构的切片图像Tr及显示图像“Trd”。
如同T模式和Tmm模式中那样，在ET模式中，乳房可以在单元104中被扁平化，但替代性地，下部板104b可以被去除，使得乳房以与目前以商标名提供的所述系统中的乳房被固定的方式相似的方式被支撑在接收器壳体110的上表面与上部板104a之间，只要成像接收器可以总体上遵循X射线源的旋转。
在CT模式中，图1和2的系统使站立或坐着的患者的乳房在板104a和104b之间被扁平化和固定，源108和接收器壳体110绕乳房旋转CT角度，所述CT角度典型地为360°加上可能的成像光束角度，或者为至少180°加上成像光束角度，并且成像接收器112针对每次旋转的增量而产生二维投影图像CTp。图像CTp被处理为乳房的三维图像，所述三维图像可以被表示为乳房切片的重构图像CTr。
在M模式中，图1和2的系统使患者的乳房在上部板104a和接收器壳体110的顶面之间被扁平化(并省掉下部板104b)。在乳房被扁平化之前，源108、接收器壳体110(和接收器112)以及板104a可以作为单元旋转到例如用于CC或MLO成像的方位。在源108和接收器112静止且乳房被扁平化和固定的情况下，系统拍摄与传统的乳房X射线照片相类似的乳房X射线照片Mp。
可以使用凹形板104a和104b，或者一般可以替换平板，或者可以使用单个平坦的或凹形的压迫桨板来使被接收器壳体110的上表面支撑的乳房扁平化。在一些或所有模式中，在单元104中固定的乳房的冠状断面可以近似为椭圆形，如图8中针对乳房122所示出的，或者大部分为椭圆形但在顶部和/或底部具有平坦区域，使得固定的或压迫的乳房122的宽度显著大于其厚度。在此情况下，如图8中所见到的，对于成像光束内的X射线，沿着线“A”穿过乳房122的路径长度“a”短于沿着线B的路径长度“b”。替代方案涉及对于板104a和104b中的至少一个使用由足够柔性/可弯曲的材料制成的板，以减小压迫的乳房的厚度并且还稍微有利于乳房形状以改善患者舒适度。
可能期望利用成像X射线束相对于乳房的角度来改变X射线的谱。例如，较软的X射线可以用于图8中的路径“a”而不是路径“b”，以改善X射线图像。为此，在CT模式或T(包括Tmm)或ET模式中使用时，利用被扁平化到显著宽于厚度的横截面的乳房122，系统可以在计算机控制下操作例如通过改变驱动X射线管108的电压(kV)以相应地改变X射线束硬度。可以设置布置以使得X射线在它们通过乳房组织的最大长度(乳房的CC方位上的水平方向)处最硬，并在朝向其通过最小的厚度处(乳房的CC方位上的垂直方向)时逐步更软，此外考虑X射线管生成的X射线束的固有足跟效应。
图9示出了处理和显示由数据获取系统124的操作得到的图像的系统，所述数据获取系统124包括在上述模式中的一个或多个中操作的X射线源108和成像接收器112。这些图像被提供给控制台126，控制台126包括被配置用于将ET模式中的投影图像ETp1和ETp2、T模式中的Tp(以及Tmm模式中的Tnp和Twp)、CT模式中的CTp以及M模式中的Mp计算机处理为用于相应的重构切片图像ETr、Tr和CTr以及用于观看的显示图像ETrd、Trd、CTrd和Md的图像数据的图像处理单元。此外，控制台126控制数据获取系统124如上述地操作。为了清楚和简明起见，未示出诸如电源、操作员控制台和安全装置之类的传统元件。对于Tmm模式(包括Tnp和Twp)中的图像Tp和投影图像以及乳房X射线照片Mp，控制台126的操作可以与以商标名提供的所述系统中使用的操作相类似或相同，或者如上面引用的所述参考文献中讨论的那样。对于CTr图像，计算机处理可以如所述美国专利No.6,987,831中讨论的那样操作。相信当向图像阅读者呈现乳房的不同图像的组合时，优选地但不必然是同时地，这种图像CTrd和Tpd、或CTrd和Tpd以及Md、或Tpd和ETrd、或Tpd和ETrd以及Md、或CTrd和ETrd、或CTrd和Md以及ETrd、或CTrd和Tpd和Trd和Md以及ETrd的组合或所有可用图像的一些其它子组合，所有这些可以同时地或以选定的顺序在显示单元130上呈现。
在ET模式中，图像重构涉及以下一般概念：最终重构的切片图像ETr将具有与来自模式T的图像Tr相比改善的平面外空间分辨率，以及图像ETr将接收来自图像ETp1的对其较高的空间频率分量的较大贡献以及来自图像ETp2的对其较低的空间频率分量的较大贡献。为此，利用空间域或频域中的高通滤波器对通过对ETp1图像的断层摄影重构处理而获得的二维投影图像ETp1和/或切片图像ETr1进行滤波。利用空间域或频域中的低通滤波器对通过对ETp2图像的断层摄影重构处理而获得的二维投影图像ETp2和/或切片图像ETr2进行滤波。将得到的滤波后的图像进行组合。例如，将高通滤波后的切片图像ETr1和低通滤波后的图像ETr2组合为重构的切片图像ETr，使用重构/组合处理中的适当的几何计算以确保相应的切片图像ETr1和ETr2对适当的切片图像ETr有贡献。
如同可以从上述讨论理解到的，原则上当X射线束垂直于或接近于垂直于被压迫的乳房的宽尺寸时所拍摄的投影图像ETp1对重构的切片图像ETr主要贡献了较高频率分量，并且其余的投影图像ETp2(在一些示例中可以包括图像ETp1中的一些或全部)主要对重构的切片图像ETr贡献了较低空间频率分量。
在CT模式中，图像处理单元126执行用于将投影图像CTp重构为切片图像CTr的已知的操作，例如在空间域中或在傅里叶空间中滤波的后投影。在M模式中，处理电路126可以执行传统的操作以用于减小噪声或增强对比度。在ET、T和CT模式的任一中，处理单元126可以进一步执行以下处理：例如使用三维图像信息来生成所选的不同方位上的表示不同厚度的乳房切片的切片图像，以及用于生成合成乳房X射线照片图像的图像处理。
由控制台126中的处理而得到的三维图像可以被提供给工作站128(例如由共同受让人以商标名SecurView提供的工作站)以用于观看或进一步的图像操控，和/或提供给包括一个或多个计算机显示屏幕以用于同时示出乳房图像中的两个或多个的显示单元130。例如，显示单元130可以同时示出ETrd图像连同Tprd图像和/或Tpd图像、和/或Mpd图像。这些类型的图像中的任一个可以被示出为单个图像、两个或多个图像、或以电影模式。例如，ETrd或Trd图像可以以从一个乳房切片的图像到另一切片的图像变化的电影模式被示出。同时显示的图像可以被共同登记，使得同时显示的图像之一中的解剖特征的选择自动标识了同时显示的图像中的至少另一个中的匹配的解剖特征。如果期望使用与单元104不相同的装置来固定和定位乳房以用于成像，则数据获取系统124可以替代性地包括诸如杯形或漏斗形的乳房固定器104’(图10)的装置，通过诸如真空或粘合剂之类的工具可以将乳房以及可能的周围组织拉进该装置中，并且这种装置可以通过图9所示的控制125来控制。所述杯或漏斗将在来自X射线源108的成像光束中取代单元104。
同时观看利用不同的X射线方式拍摄的患者的乳房或多个乳房的图像对于健康专家而言可能是重要的。本专利说明中公开的系统通过使得健康专家能够选择同时显示的重构图像CT图像CTrd、重构断层摄影切片图像ETrd和Trd(包括来自模式Tmm的Tnrd和Twrd)、在模式ET和T(包括Tmm)的任一中获得的二维投影图像以及乳房X射线照片Md的任意期望的组合而提供了该机会。
图10示出了可以在CT模式以及模式ET、T(包括在例如Tn和Tw的子模式中操作的Tmm)和M的任一中操作的系统的另一示例。柱1000从垂直线围绕绕枢轴转动支撑1002的水平的绕枢轴转动轴1001而绕枢轴转动，例如如同所示出的在从垂直线的10°上，因此患者可以朝前倾斜抵靠防护罩1004。旋转C臂1006承载发射X射线束109的X射线源108和X射线成像接收器壳体110，并且可以上下移动柱1000以匹配于不同高度的患者，如同上述的实施例中那样。防护罩1004在X射线源绕乳房压迫单元104旋转时保护患者免受X射线源108伤害，并且还保护患者免于X射线成像接收器壳体110的任何旋转移动伤害。防护罩1004还用于使向其抵靠的患者稳定，并可以包括患者握住用于进一步有助于患者舒适度和稳定性的手柄。防护罩1004可以围绕源108和壳体110的旋转轨迹，并包括具有用于患者的乳房的开口的前部1004b，该开口可以足够大以允许医疗人员伸入以在乳房被压迫时调节乳房。防护罩1004可以进一步包括介于壳体110和乳房压迫单元104的一部分之间的乳房平台，在所述乳房平台上患者的乳房可以放松并被乳房的另一侧上的桨压迫。乳房平台可以是平坦的，或者可以被成形为乳房的轮廓(例如平台可以是凹形的)，并且可以以可以逐个患者地变化的不同尺寸制成。替代性的防护罩1004a可以被替代性地使用或作为对防护罩1004的补充。防护罩1004a围绕压迫单元104(104’)，并且优选地包括也保护患者免受机架1006的运动伤害的部分1004b。部分1004b的一些或全部可以是可去除的，特别是对于拍摄乳房X射线相片M。
对于在用于ETp2图像的源弧度小于360°(例如所述弧度约为200°)的ET模式中的使用，防护罩1004的扇区可以被省略以允许用于患者的下部身体的空间。例如，约120°-160°的扇区可以以与针对图3所讨论的相类似但在防护罩的底面的方式被省略。
图11示出了另一示例，其以另外的方式与图10的示例相类似，但是具有不同形状的患者防护罩1004d，所述患者防护罩1004d可以在轮轴102上被支撑，并且可以包括在位置和功能上与图10中的部分1004b相类似但形状稍微不同的前部1004b’。如同防护罩1004，防护罩1004d可以包括乳房平台，所述乳房平台是平坦的或有形状的，并且可以以不同的尺寸并可以包括患者手柄。可以使用替代性的防护罩1004e作为对防护罩1004d的附加或替代，其具有与防护罩1004a不相同的形状，但用作类似的目的。图11的示例允许比防护罩1004更大的自由以用于相对于X射线系统放置患者的下部身体。
图12-15示出了可以承载以上面讨论的模式中的一个或多个模式但特别适用于ET、T和CT模式进行成像的X射线乳房的系统的另一示例。
图12以正视图示出了具有外周围12a、中心开口12b和切口12c的患者防护罩1202，患者的下部身体可以适合在其中。乳房固定器104在中心开口12b内。对于ET和CT模式中的操作，固定器14可以在开口12b的中心附近。对于T、Tmm和M模式中的操作，固定器104朝中心开口12的周围移动。为了清楚起见，从图12和15省略了其它系统部件，但在图13中示出了一些。
图13以侧视图示出了图12的系统，并示出了从图12和15省略的一些系统部件。如图10和11的系统中那样，X射线源108和接收器壳体110被支撑用于作为单元绕乳房固定器104旋转。固定器104被安装在例如图12和15所示的位置之间用于在中心开口12中径向移动，并且还被安装为绕其轴旋转，例如用于在CC、MLO或一些其它方位上使乳房扁平化。系统的其它支撑部件提供前述的功能，并带有对应的附图标记。
值得注意地，在一个实施例中，图12-15的系统中的中心开口12b远比仅接收患者的乳房所必需的大。其足够大以允许患者将她的臂部以及部分肩膀插入开口12b中，使得她的腋部的至少部分为成像体积，这允许不仅乳房而且允许乳房腋部被成像。这在图14中示意性地示出，其中乳房1402和腋部1404的至少一部分均利用X射线束1406被成像。患者的臂部1410延伸到开口12b中，并且手柄1408或另一装置可以设在开口12b中，以用于患者抓住以使得她的臂部1410在移动部件的路径之外。替代性地，或者附加地，可以在开口12b中设置内部防护罩以保持患者的臂部1410在移动部件的路径之外。
在操作的ET和CT模式中，图12-15的示例中的系统使源108和成像接收器壳体110沿着所示出的箭头的方向绕乳房固定器104(当在例如图12中的中心位置处时)旋转，并拍摄上面讨论的投影图像ETp1、ETp2和CTp。在T和Tmm模式中，固定器104在诸如图15中那样的位置中，并且成像接收器壳体110可以类似地旋转，或者可以是静止的但其内部成像接收器可以如图7中那样地摇动。在M模式中，X射线源和成像接收器在固定的位置中同时拍摄Mp图像。在任意模式中，固定器104可以旋转以将乳房定位在CC方位上、或MLO方位上或任何其它期望的方位上。如上面所讨论的，来自图12-15的示例的投影图像可以被处理为显示图像。
虽然描述了若干实施例，但是应当理解，在本专利说明中描述的新颖主题不限于在此描述的实施例中的任一实施例或组合，而是包括诸多替代方式、更改和等同方式。此外，虽然在下面的描述中提出了诸多具体细节以提供透彻理解，但是可以在不具有这些细节中的一些或全部的情况下实施一些实施例。此外，为了清楚起见，相关领域中已知的一些技术材料未被详细描述，以避免对在此描述的新颖主题的不必要的模糊。应当清楚，在此描述的具体实施例中的一个或若干个的个别特征可以与其它描述的实施例的特征相组合。此外，各种附图中的相似的附图标记和标号指示相似的元件。
为了清楚起见，已经以一些细节描述了上述内容，但是对于所属领域的技术人员而言明显地是，在不背离所公开的原理的情况下可以进行一些变化和更改。存在实施在此描述的处理和仪器的、不背离本专利说明教导的原理的替代性方式。相应地，本实施例应当被理解为示意性的而非限定性的，并且在此描述的工作的主体不限于在此给出的细节，其可以在所附的权利要求的范围及等同内容之内进行更改。
上面标出的专利和其它公开物以及专利申请在本专利说明中通过引用合并于此，如同完整在此提出一样。
如从上述资料可以理解到的，本专利说明的新颖特征包括但不限于：(a)冠状扁平化的乳房的CT成像，包括直立患者，(b)在用于乳房的CT成像的中心位置与朝向用于断层摄影或乳房X射线照相术成像的开口的周围的位置之间的开口内，径向地移动乳房固定单元，(c)对被最小地压迫的或完全未被强制地压迫的乳房的CT和断层摄影成像，以及(d)混合在相同的成像模式中以及优选地在乳房的相同的压迫或固定中获得的乳房的高空间分辨率图像与低空间分辨率图像以及甚至在乳房的不同扫描中获得的图像。
在一些方面，本专利说明描述了一种X射线乳房成像系统，包括：乳房固定器，被配置用于使患者的乳房扁平化；X射线源和X射线成像接收器，被配置用于在增强的断层摄影模式ET中对乳房进行成像，其中所述接收器在源绕固定器越过第一轨迹时获得相应的二维(2D)投影断层摄影X射线图像ETp1，并在源绕固定器越过较长的第二轨迹时获得图像ETp2；计算机实现的图像处理器，被配置用于对图像ETp1和ETp2应用断层摄影图像重构处理，以获得重构的图像ETr，ETp1图像比ETp2图像对图像ETr贡献更多的高空间频率分量，并且图像ETr表示具有所选的厚度和方位的相应的乳房切片；以及显示器，被配置用于显示与三维重构的图像相关的图像。
源和接收器还被配置用于替代性地或附加地以如下方式操作：(a)在断层摄影模式T中，其中源仅在第一轨迹中移动，并且仅图像Tp1被获得并被处理为乳房切片图像；(b)在乳房X射线照相术模式M中，其中源和接收器保留在相对于乳房固定器的固定位置中，同时接收器生成X射线乳房X射线照片Mp；以及(c)绕乳房固定器旋转，同时接收器生成多个CT投影图像CTp。T模式可以包括在源绕乳房的单个运动中拍摄图像Tp1，并且替代性的，多模式Tmm中系统在源的相对短的轨迹上拍摄二维断层摄影投影图像Tpn或在绕乳房的相对长的轨迹上拍摄二维断层摄影投影图像Tpw。
接收器还可以被配置用于在获得二维断层摄影投影图像时绕乳房固定器移动。患者防护罩可以被配置用于包围移动的源和可选地移动的接收器。
患者防护罩可以围绕第一轨迹和第二轨迹，并可以包括中心开口，乳房固定器位于在中心开口中，其中中心开口足够大以用于患者将她的臂部插入其中，使得当患者的乳房在乳房固定器中被扁平化时患者腋部进入成像体积。乳房固定器可以被配置用于在中心开口内从中心位置向接近于中心开口的周围并更接近于接收器的位置径向地移动。围绕源的第一轨迹和第二轨迹的患者防护罩可以具有在源轨迹之外的弧度内的用于患者的下部身体的开口。第一轨迹可以在约±7.5°的弧度上，或在10°-50°的范围中，并且第二轨迹可以在约200°的弧度上，或在50°-250°的范围中。可以如同传统的乳房X射线照相术系统中那样地利用源、接收器和静止的乳房拍摄乳房X射线照片，或者可以例如通过三维断层摄影的最小强度或最大强度投影或关于乳房的CT信息从乳房的二维断层摄影图像、重构的切片图像或重构的CT图像合成乳房X射线照片。乳房固定器可以被配置用于在CC方位和MLO方位之一中使乳房扁平化。
在其它方面，本专利说明描述了一种具有多个操作模式的X射线乳房成像系统，并且其包括：乳房固定器，该乳房固定器被配置用于使患者的乳房在成像体积中被扁平化；X射线源和X射线成像接收器，被配置用于选择性地在以下系统模式中的任一种中操作：(a)乳房X射线照相术模式M，(b)断层摄影模式T(包括多模式Tmm，其中源轨迹在较窄的角度路径Tn上或者在较宽的角度路径Tw上)，以及(c)增强的断层摄影模式ET；其中(a)当在模式M中时，系统产生在源和接收器在相对于固定器的固定位置处时所拍摄的乳房X射线照片图像Mp，(b)当在模式T中时，系统产生多个二维(2D)投影图像Tp，每个从绕固定器的源轨迹T中的源的相应位置拍摄(以及在模式Tmm中产生较窄的角度的三维投影图像Tn1或较宽的角度的投影图像Twp)，以及(c)当在模式ET中操作时，系统产生从绕乳房固定器的第一源轨迹ET1中的源的相应位置拍摄的二维投影图像ETp1以及从绕固定器的第二源轨迹ET2中的源的相应位置拍摄的二维投影图像ETp2；计算机实现的图像处理器，被配置用于：(a)响应于模式M操作，将图像Mp处理为显示乳房X射线照片图像Mpd，(b)响应于模式T操作，对图像Tp(或者向图像Tnp或Twp)应用第一断层摄影图像重构处理，并由此产生重构的乳房切片图像Tr，以及(c)响应于模式ET操作，对图像ETp1和ETp2应用第二断层摄影图像重构处理，以产生重构的乳房切片图像ETr；其中至少乳房压迫方向上的空间分辨率在图像ETr中比图像Tr中更大；以及显示器，被配置用于选择性地显示源自图像Mpd、Tr和ETr中的一个或多个的图像。系统可以包括围绕至少第一源轨迹和第二源轨迹的患者防护罩，患者防护罩具有中心开口，乳房固定器位于中心开口中，中心开口足够大以使患者在她的乳房处于乳房固定器中时将她的臂部插入，使得患者的腋部的至少一部分处于成像体积中。乳房固定器可以被配置为在用于在ET模式中操作的防护罩开口的中心位置与用于在M模式和T(或Tmm)模式中的至少一个中操作的中心开口的周围附近的位置之间移动。固定器可以被配置为移动到用于在M模式和T模式中的每个中操作的在中心开口的周围处的位置。在Tmm模式中，子模式Tn中的源轨迹比子模式Tw中更短。子模式Tn中的源轨迹可以在10°-20°的弧度上，而模式Tw中的源轨迹在20°-50°的弧度上。反散射栅至少在M模式操作中可以在乳房固定器和图像接收器之间使用，但是可选地也可以(但不是必须)在T(以及Tmm)模式、ET模式和CT模式中使用。源轨迹ET1可以在约15°的弧度上，并且源轨迹ET2可以在约200°的弧度上。第二断层摄影图像重构处理可以被配置成在图像ETr中包括图像ETp1比图像ETp2对高空间分辨率分量的贡献更多，换言之，图像Tp2比图像Tp1对低空间分辨率分量的贡献更多。
在其它方面中，本专利说明描述了一种X射线乳房成像系统，包括：乳房固定器，被配置用于使患者的乳房扁平化；X射线源和X射线成像接收器，被配置用于选择性地以窄角度断层摄影子模式Tn和宽角度断层摄影子模式Tw对乳房进行成像，其中在子模式Tn中接收器在源绕固定器越过较窄的弧度轨迹时获得相应的二维(2D)投影断层摄影X射线图像Tnp，并且在子模式Tw中接收器在源绕固定器越过较宽的弧度轨迹时获得相应的二维投影图像Twp；计算机实现的图像处理器，被配置用于选择性地在Tn模式中操作以对图像Tnp应用断层摄影图像重构处理以从投影图像Tnp重构乳房切片图像Tnr，以及在Tw模式中操作以对图像Twp应用断层摄影重构处理以从图像Twp重构乳房切片图像Twr；以及显示器，被配置用于显示与所述三维重构的图像相关的图像。较窄的弧度轨迹可以是10°-20°，而较宽的角度轨迹是20°-50°，或者较窄的弧度轨迹可以为约15°，而较宽的角轨迹为40°。
在其它方面，本专利说明描述了一种X射线乳房断层摄影方法，包括：通过从沿着绕乳房的源的第一轨迹分布的相应的多个第一X射线源位置照射在厚度方向上扁平化的患者的乳房，获得第一多个二维(2D)断层摄影投影图像ETp1；通过从沿着绕乳房的源的第二较长的轨迹分布的相应的多个第二X射线源位置照射患者的乳房，获得第二多个二维(2D)断层摄影投影图像ETp2；在断层摄影图像重构处理中利用ETp1和ETp2图像这二者将ETp1和ETp2图像计算机处理为乳房切片图像ETr；以及生成并显示源自所述ETr图像的图像。重构处理可以被配置用于图像ETp1比图像ETp2对图像ETr贡献更多的高空间分辨率分量。第一轨迹可以在约15°的弧度上，并且源轨迹ET2在约200°的弧度上。第一轨迹可以在10°-20°的弧度上，并且第二轨迹在25°-250°的弧度上。方法可以包括保护患者免受源沿着第一和第二轨迹这二者的运动的伤害，以及在成像体积中插入患者的乳房和患者的臂部以及患者的腋部的至少一部分。方法可以包括以以下模式中的任一种对扁平化的患者的乳房选择性地进行成像：(a)ET模式，包括获得图像ETp1和ETp2，(b)断层摄影模式T，包括在源沿着单个轨迹的运动过程中获得二维投影图像Tp，(以及包括模式Tmm，在较窄角度源轨迹上获得断层摄影二维投影图像Tnp或在较宽角度源轨迹上获得断层摄影二维投影图像Twp)，以及(c)乳房X射线照相术模式M，包括利用相对于扁平化的乳房在固定位置中的源获得乳房X射线照片Mp。
在又一方面，本专利说明描述了一种以非暂态形式存储在计算机可读介质上的计算机程序，程序当在计算机系统中被执行时使得计算机化的设备执行以下步骤：通过从沿着源的绕乳房的第一轨迹分布的相应的多个第一X射线源位置照射在厚度方向上扁平化的患者的乳房，获得第一多个二维(2D)断层摄影投影图像ETp1；通过从沿着源的绕乳房的第二较长的轨迹分布的相应的多个第二X射线源位置照射患者的乳房，获得第二多个二维(2D)断层摄影投影图像ETp2；经过断层摄影图像重构处理利用ETp1和ETp2图像这二者将ETp1和ETp2图像处理为乳房切片图像ETr；以及生成并显示源自乳房的所述三维表示的图像。处理可以包括在图像ETr中包括的图像ETp1比图像ETp2对高空间分辨率的更多贡献。第一轨迹可以在10°-20°的弧度上，并且第二轨迹在25°-250°的弧度上。

Claims (21)

1.一种X射线乳房成像系统，包括：
乳房固定器，所述乳房固定器被配置用于使患者的乳房扁平化；
X射线源和X射线成像接收器，所述X射线源和X射线成像接收器被配置用于在增强的断层摄影模式ET中对乳房进行成像，在该增强的断层摄影模式ET中，所述接收器在所述源的绕所述固定器的第一轨迹的过程中获得相应的二维2D投影断层摄影X射线图像ETp1，并在所述源的绕所述固定器的较长的第二轨迹的过程中获得图像ETp2；
计算机实现的图像处理器，所述计算机实现的图像处理器被配置用于对所述图像ETp1和ETp2应用断层摄影图像重构处理，以获得重构的图像ETr，所述ETp1图像比所述ETp2图像对所述图像ETr贡献更多的高空间频率分量，并且所述重构的图像ETr表示具有所选的厚度和方位的相应的乳房切片；以及
显示器，所述显示器被配置用于显示与所述三维重构的图像相关的图像。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述源和接收器还被配置用于另外在断层摄影模式T中操作，在所述断层摄影模式T中，所述源仅在所述第一轨迹中移动，并且仅所述图像Tp1被获得并被处理为乳房切片图像。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述源和接收器还被配置用于替代性地在乳房X射线照相术模式M中操作，在所述在乳房X射线照相术模式M中，所述源和接收器保留在相对于所述乳房固定器的固定位置中，而所述接收器生成X射线乳房X射线照片Mp。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述源和接收器还被配置用于绕所述乳房固定器旋转，同时所述接收器生成多个CT投影图像CTp。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述源和所述接收器均被配置为在所述接收器获得所述ETp2图像的过程中绕所述乳房固定器移动，并且所述系统还包括患者防护罩，所述患者防护罩被配置为包围移动的所述源和所述接收器。
6.根据权利要求1所述的系统，包括患者防护罩，所述患者防护罩围绕所述第一轨迹和第二轨迹，并具有中心开口，所述乳房固定器位于所述中心开口内，其中所述中心开口足够大以使患者将她的臂部插入其中，使得当所述患者的乳房在所述乳房固定器中被扁平化时所述患者腋部的至少重要的部分进入成像体积。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述乳房固定器被配置用于在所述中心开口内从中心位置向接近于所述中心开口的周界周围并更接近于所述接收器的位置径向地移动。
8.根据权利要求1所述的系统，包括患者防护罩，所述患者防护罩围绕所述源的所述第一轨迹和第二轨迹，并具有在所述源轨迹之外的弧度内的用于所述患者的下部身体的开口。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一轨迹在7.5°-50°的弧度上，并且所述第二路径在50°-250°的弧度上。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述图像处理器还被配置用于从投影断层摄影图像生成所述乳房的合成乳房X射线照片。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述源被配置用于发射对于基本上所有的投影图像ETp1和ETp2在所述接收器处贡献基本上恒定的光子计数的辐射。
12.一种具有多个操作模式的X射线乳房成像系统，包括：
乳房固定器，所述乳房固定器被配置用于使患者的乳房在成像体积中扁平化；
X射线源和X射线成像接收器，所述X射线源和X射线成像接收器被配置用于选择性地在以下系统模式中的任一种中操作：
(a)乳房X射线照相术模式M，(b)断层摄影模式T，以及(c)增强的断层摄影模式ET；
其中(a)当在模式M中时，所述系统产生在所述源和接收器在相对于所述固定器的固定位置处时所拍摄的乳房X射线照片图像Mp，(b)当在模式T中时，所述系统产生多个二维2D投影图像Tp，每个从绕所述固定器的源轨迹T中的所述源的相应位置拍摄，以及(c)当在模式ET中操作时，所述系统产生从绕所述乳房固定器的第一源轨迹ET1中的所述源的相应位置拍摄的二维投影图像ETp1以及从绕所述固定器的第二源轨迹ET2中的所述源的相应位置拍摄的二维投影图像ETp2；
计算机实现的图像处理器，所述计算机实现的图像处理器被配置用于：(a)响应于模式M操作，将所述图像Mp处理为显示乳房X射线照片图像Mpd，(b)响应于模式T操作，对所述图像Tp应用第一断层摄影图像重构处理，并由此产生重构的乳房切片图像Tr，以及(c)响应于模式ET操作，对所述图像ETp1和ETp2应用第二断层摄影图像重构处理，以产生重构的乳房切片图像ETr；
其中至少所述乳房压迫方向上的所述空间分辨率在图像ETr中比图像Tr中更大；以及
显示器，被配置用于选择性地显示源自图像Mpd、Tr和ETr中的一个或多个的图像。
13.根据权利要求12所述的系统，所述系统包括围绕至少所述第一轨迹和第二轨迹的患者防护罩，所述患者防护罩具有中心开口，所述乳房固定器位于所述中心开口中，并且所述中心开口足够大以使患者在她的乳房处于乳房固定器中时将她的臂部插入，使得所述患者的腋部的至少重要的部分处于所述成像体积中。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述乳房固定器被配置为在用于在ET模式中操作的所述防护罩开口的中心位置与用于在M模式和T模式中的至少一个中操作的所述中心开口的周界周围处的位置之间移动。
15.根据权利要求12所述的系统，其中模式T包括在子模式Tn和子模式Tw中的选择性操作，其中所述源轨迹在模式Tn中比在模式Tw中更短。
16.根据权利要求12所述的系统，在所述T模式操作和所述ET模式操作中的至少一个中，所述系统包括在所述固定器与所述接收器之间的反散射栅。
17.根据权利要求12所述的系统，其中所述第二断层摄影图像重构处理被配置为在所述图像ETr中包括来自图像Tp2的比来自图像Tp1的对低空间分辨率分量更多的贡献。
18.根据权利要求12所述的系统，其中所述X射线源和X射线成像接收器还被配置用于选择性地在CT模式中操作，以生成所述乳房的重构的切片或体积图像CTr，并且所述显示器被配置用于选择性地显示源自图像Mpd、Tp、Tr、ETr和CTr中的每个的图像。
19.一种X射线乳房成像系统，包括：
乳房固定器，所述乳房固定器被配置用于使患者的乳房扁平化；
X射线源和X射线成像接收器，所述X射线源和X射线成像接收器被配置用于选择性地以窄角度断层摄影子模式Tn和宽角度断层摄影子模式Tw对所述乳房进行成像，其中在子模式Tn中所述接收器在所述源绕所述固定器越过较窄的弧度轨迹的过程中获得相应的二维2D投影断层摄影X射线图像Tnp，并且在子模式Tw中所述接收器在所述源绕所述固定器越过较宽的弧度轨迹的过程中获得相应的二维投影图像Twp；
计算机实现的图像处理器，所述计算机实现的图像处理器被配置用于选择性地在Tn模式中操作以对图像Tnp应用断层摄影图像重构处理以从投影图像Tnp重构三维乳房切片图像Tnr，以及在Tw模式中操作以对图像Twp应用断层摄影重构处理以从图像Twp重构三维乳房切片图像Twr；以及
显示器，所述显示器被配置用于显示与所述三维重构的图像相关的图像。
20.一种X射线乳房断层摄影方法，包括：
通过从沿着绕所述乳房的源的第一轨迹分布的相应的多个第一X射线源位置照射在厚度方向上扁平化的患者的乳房，获得第一多个二维2D断层摄影投影图像ETp1；
通过从沿着绕所述乳房的所述源的第二较长的轨迹分布的相应的多个第二X射线源位置照射所述患者的乳房，获得第二多个二维2D断层摄影投影图像ETp2；
以断层摄影图像重构处理利用所述ETp1和所述ETp2图像这二者将所述ETp1和所述ETp2图像计算机处理为乳房切片图像ETr；以及
生成并显示源自所述ETr图像的图像。
21.根据权利要求20所述的方法，包括在成像体积中插入所述患者的乳房和所述患者的臂部以及所述患者的腋部的至少一部分。
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