CN112804944A - 乳房映射和异常定位 - Google Patents

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Abstract

用于定位乳房内的异常并生成乳房内结构(诸如导管)的映射的系统和方法。可以从第一成像模态获取乳房的第一成像数据，并且从第二成像模态获取乳房的第二成像数据。第一成像数据与第二成像数据共配准，使得第一成像数据和第二成像数据共享共同的坐标空间。基于第二成像数据，乳房内的多个结构被映射以生成该多个结构的映射。根据第一成像数据或第二成像数据中的至少一个，定位乳房中的异常。可以并发地显示该多个结构的映射以及在乳房中被定位的异常。还可以执行对乳房结构的映射的统计分析。

Description

乳房映射和异常定位
相关申请的交叉引用
本申请作为PCT国际专利申请于2019年9月24日提交，并要求于2018年9月24日提交的美国临时专利申请No.62/735,556的优先权，该临时专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
背景技术
医学成像可以被用于使成像设备提供非侵入性方法以可视化患者的内部结构。这种非侵入性可视化方法可以帮助治疗各种疾病的患者。例如，可视化方法有助于早期检测患者体内的癌症或肿瘤，这可以增加患者的存活率。在一些情况下，了解患者体内结构的特定位置也可以有助于确定治疗方案中的后续步骤。
一种医学成像技术是超声成像，这是一种非侵入性医学成像技术，其使用通常由压电换能器产生的声波来对患者体内的组织成像。超声探头聚焦声波，通常产生弧形声波，该声波传播到身体中并且部分地从患者体内的不同组织之间的层反射。反射的声波由换能器检测到并转换成电信号，该电信号可由超声扫描仪处理以形成组织的超声图像。
其它医学成像处理(诸如乳房X线摄影和断层摄影)主要依赖于x射线辐射，并且是对乳房成像以筛查或诊断乳房内的癌症或其它病变的特别有用的工具。断层合成一般产生通过其整个厚度的多个x射线图像，每个x射线图像是乳房的离散层或切片。与典型的二维(2D)乳房X线摄影系统相比，断层合成系统获得一系列x射线投影图像，每个投影图像在x射线源沿着乳房之上的路径(诸如圆弧)移动时以不同的角位移获得。
已经关于这些和其它一般考虑做出了本文公开的方面。而且，虽然可以讨论相对具体的问题，但是应当理解的是，示例不应当限于解决在背景技术中或在本公开的其它地方认定的具体问题。
发明内容
本公开的示例描述了用于通过一种或多种医学成像技术对乳房的导管进行映射和定位异常的系统和方法。
在一方面，该技术涉及一种用于定位乳房内的异常的方法。该方法包括：从第一成像模态获取乳房的第一成像数据，其中第一成像模态是基于x射线的成像模态或磁共振成像(MRI)模态中的至少一种；以及从第二成像模态获取乳房的第二成像数据，其中第二成像模态是超声成像模态或热成像模态中的至少一种。该方法还包括将来自第一成像模态的第一成像数据与来自第二成像模态的第二成像数据共配准，使得来自第一成像模态的第一成像数据和来自第二成像模态的第二成像数据共享共同的坐标空间；基于来自第二成像模态的第二成像数据，映射乳房内的多个导管以生成该多个导管的映射；根据第一成像数据或第二成像数据中的至少一个，定位乳房中的异常；并且并发地显示该多个导管的映射以及乳房中所定位的异常。在示例中，该方法还包括基于该多个导管的映射来确定所定位的异常在该多个导管中的一个导管内。在另一个示例中，异常是钙化。在又一个示例中，显示该多个导管的映射以及乳房中所定位的异常包括将异常显示为该多个导管的映射的一部分的覆盖物。在又一个示例中，映射是三维映射。在又一个示例中，第一成像数据是从断层合成、计算机断层摄影或MRI之一获取的三维成像数据。在另一个示例中，第一成像数据是乳房X线照片数据，第二成像数据是超声成像数据。
在另一方面，该技术涉及一种用于对乳房成像的方法。该方法包括：接收用超声探头扫描的乳房的超声数据；执行图像分析技术，以从超声数据中移除非导管组织的至少一部分，从而生成导管图像数据；从导管图像数据生成乳房的导管在三维体积中的映射；分析导管的映射以确定导管的映射与其它乳房的导管结构的聚合的数据之间的统计相关性；并且基于确定的统计相关性来生成乳房的风险评估。在示例中，该方法还包括用超声探头扫描乳房以生成超声数据；在乳房的扫描期间跟踪超声探头的位置；并且提供有关扫描进度的视觉反馈。在另一个示例中，风险评估指示是否应当对乳房执行附加的诊断规程。在又一个示例中，图像分析技术包括人工智能技术。在又一个示例中，该方法还包括：接收乳房的x射线成像数据；定位乳房的x射线成像数据中的异常；并且与导管的映射的至少一部分并发地显示x射线成像数据中的异常。在又一个示例中，该方法还包括：显示x射线成像数据；接收对x射线成像数据中的感兴趣区域的选择；并且基于接收到对感兴趣区域的选择，显示与所选择的感兴趣区域对应的导管的映射的一部分。在另一个示例中，该方法还包括基于导管的映射确定所定位的异常在多个导管中的一个导管内。
在另一方面，该技术涉及一种用于对乳房的导管成像的系统。该系统包括：显示器；可操作地连接到显示器的至少一个处理器；以及存储器，可操作地连接到该至少一个处理器，存储在由该至少一个处理器执行时使系统执行操作集的指令。该操作集包括：在用超声探头对乳房进行扫描期间接收超声数据；基于超声数据，生成乳房的导管的三维映射；接收乳房的x射线成像数据；定位乳房的x射线成像数据中的异常；并且与导管的三维映射的至少一部分并发地显示x射线成像数据中的异常。在示例中，操作还包括基于导管的三维映射来确定所定位的异常在乳房的导管之一内。在另一个示例中，操作还包括：在乳房的扫描期间跟踪超声探头的位置；以及在乳房的扫描期间提供有关扫描进度的视觉反馈。在又一个示例中，操作还包括：显示x射线成像数据；接收对x射线成像数据中感兴趣区域的选择；并且基于接收到对感兴趣区域的选择，显示与所选择的感兴趣区域对应的导管的三维映射的一部分。在又一个示例中，操作还包括：分析导管的三维映射，以确定导管的映射与其它乳房的导管结构的聚合的数据之间的统计相关性；以及基于所确定的统计相关性，生成乳房的风险评估。在又一个示例中，风险评估指示是否应当对乳房执行附加的诊断测试。
在另一方面，该技术涉及一种用于定位乳房内的异常的方法。该方法包括：从第一成像模态获取乳房的第一成像数据，其中第一成像模态是基于x射线的成像模态或磁共振成像(MRI)模态中的至少一种；以及从第二成像模态获取乳房的第二成像数据，其中第二成像模态是超声成像模态或热成像模态中的至少一种。该方法还包括基于来自第二成像模态的第二成像数据来生成乳房内一个或多个结构的模型，以生成该一个或多个结构的映射；根据第一成像数据或第二成像数据中的至少一个来定位乳房中的异常；并且至少基于所生成的一个或多个结构的模型来确定异常相对于乳房内建模的一个或多个结构的位置。
在示例中，该方法还包括与异常并发地显示模型的视觉表示的至少一部分。在另一个示例中，该一个或多个结构是乳房导管。在又一个示例中，该一个或多个结构是乳房导管、小叶、淋巴结、血管结构或Cooper韧带中的至少一种。在另一个示例中，相对于乳房内建模的一个或多个结构确定异常的位置包括确定异常是否在该一个或多个结构中的一个结构内。在又一个示例中，第一成像数据是从断层合成、计算机断层摄影或MRI之一获取的三维成像数据。在又一个示例中，第一成像数据是乳房X线照片数据并且第二成像数据是超声成像数据。在另一个示例中，该方法还包括：将来自第一成像模态的第一成像数据与来自第二成像模态的第二成像数据共配准，使得来自第一成像模态的第一成像数据和来自第二成像模态的第二成像数据共享共同的坐标空间。
在另一方面，该技术涉及一种用于对乳房成像的方法。该方法包括：接收用超声探头扫描的乳房的超声数据；执行图像分析技术以识别乳房的一个或多个解剖结构；从识别出的该一个或多个解剖结构生成乳房的该一个或多个结构的映射；分析该一个或多个解剖结构的映射，以确定该一个或多个解剖结构的映射与其它乳房的一个或多个解剖结构的映射的聚合的数据之间的统计相关性；并且基于确定的统计相关性，生成乳房的风险评估。
在示例中，该方法还包括：用超声探头扫描乳房以生成超声数据；在乳房的扫描期间跟踪超声探头的位置；并且提供有关扫描进度的视觉反馈。在另一个示例中，风险评估指示是否应当对乳房执行附加的诊断规程。在又一个示例中，图像分析技术包括人工智能技术。在又一个示例中，一个或多个解剖结构是乳房导管。在又一个示例中，该方法还包括：从所生成的映射中提取导管的数量、导管的规则性图案或导管的终止规则性中的至少一个的定量值；并且其中统计相关性基于提取出的定量值。
在另一个示例中，该一个或多个解剖结构是乳房导管、小叶、淋巴结、血管结构或Cooper韧带中的至少一种。在另一个示例中，超声数据是整个乳房的3D超声数据。
在另一方面，该技术涉及一种用于对乳房的导管成像的系统。该系统包括：至少一个处理器；以及可操作地连接到该至少一个处理器的存储器，存储在由该至少一个处理器执行时使系统执行操作集的指令。该操作集包括：接收用超声探头扫描的乳房的超声数据；执行图像分析技术以识别乳房的一个或多个解剖结构；从识别出的该一个或多个解剖结构生成乳房的该一个或多个解剖结构的映射；从该一个或多个解剖结构的映射中提取至少一个特征；将提取出的该至少一个特征与阈值进行比较；并且基于提取出的该至少一个特征与阈值的比较，生成乳房的风险评估。
在示例中，阈值基于该一个或多个解剖结构的映射的聚合。在另一个示例中，该一个或多个解剖结构是乳房导管、小叶、淋巴结、血管结构或Cooper韧带中的至少一种。在又一个示例中，提取出的该至少一个特征由定量值表示。
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。示例的附加方面、特征和/或优点将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地将从描述中清楚，或者可以通过本公开的实践而获悉。
附图说明
参考以下附图描述非限制性和非详尽示例。
图1A描绘了用于乳房映射和异常定位的示例医学成像系统。
图1B描绘了立式乳房x射线成像系统的一部分的透视图。
图1C是图1B的系统的侧视图。
图1D是例示用于类似于图1B和图1C中所看到的系统的患者屏蔽件的正视图。
图1E是与图1C相同的侧视图，但是例示了患者屏蔽件。
图1F和图1G分别类似于图1B和图1D，但是例示了在断层合成模式或乳房X线摄影模式下使用的系统，并且示出了与图1C和图1E相比与支撑柱间隔更远的龙门架。
图1H描绘了超声成像系统的示例。
图1I描绘了与患者的乳房一起使用的超声成像系统的示例。
图2A描绘了定位乳房内的异常的方法。
图2B描绘了定位乳房内的异常的方法。
图3A描绘了用于对乳房成像并生成风险评估的示例方法。
图3B描绘了用于对乳房成像并生成风险评估的另一个示例方法。
图4例示了可以在其中实现一个或多个本示例的合适操作环境的一个示例。
具体实施方式
检测和定位乳房内的异常可以是诊断异常的类型或在一些示例中诊断癌症的类型的重要部分。例如，病变或钙化相对于乳房的其它结构的位置可以提供对诊断可能有用的附加信息。诸如病变或钙化之类的异常对于诸如乳房导管小叶、Cooper韧带、致密组织、脂肪、皮肤、血管结构和/或淋巴结的结构的相对位置都可以提供附加的诊断信息。作为示例，异常是否位于乳房的导管中可以告知异常可能对应哪种类型的癌症。特别地，异常相对于乳房导管的位置在分类为导管原位癌(DCIS)中有用。DCIS是一种在乳房的导管中发现异常细胞的非侵入性癌症。如果异常细胞被限制在导管内，那么癌症一般可以通过多种治疗选项很好地治疗。相反，如果异常细胞位于乳房导管的外部，那么癌症可能更具侵入性并且扩散速度更快。当前，常常基于在乳房X线照片内显示为亮点的异常的图案来诊断DCIS。取决于点的形状或图案，可以进行关于患者是否患有DCIS的预测。但是，尚不能确定异常是否实际上限于乳房导管。照此，能够通过非侵入性医学成像来识别异常位于乳房导管的内部还是外部将是有益的。
当前的医学成像系统在提供这样的指示或异常与其它乳房结构之间的关系的能力上受到限制。例如，虽然x射线成像系统一般对于识别一些异常(诸如钙化)有效，但是通过x射线成像识别其它结构(诸如乳房导管)却是困难的。相反，超声成像系统一般在识别诸如导管之类的组织方面有效，但在识别异常方面可能不那么有效。基于x射线的成像在致密组织中也会受到一定限制，而超声成像常常在致密组织中表现良好。为了充分利用两种成像模态的优势，本技术提供了将x射线成像数据与超声成像数据相结合以提供有关异常相对于乳房其它结构或特征的位置的指示或确定。例如，本技术可以被用于提供关于异常是位于乳房的导管内部还是外部的指示或确定。例如，断层合成系统可以被用于对患者的乳房进行成像，而超声系统也可以用于对乳房进行成像。来自断层合成系统的成像数据可以与来自超声成像系统的成像数据共配准，使得断层合成成像数据中的位置可以与来自超声成像系统的成像数据相关。乳房的结构也可以被映射以形成乳房的结构的3D映射。例如，乳房的导管可以被映射以便形成乳房中导管的3D映射。可以在x射线成像数据中定位或识别异常。然后可以在视觉上或数学上将异常叠加在导管的映射上，以确定异常是位于结构(诸如导管)的内部还是外部。
此外，乳房结构(诸如导管)的映射也可以被用于确定不同类型的癌症或其它状况的风险因素。乳房内结构的特定图案和构造可以指示侵入性癌症的风险较高，而结构的其它图案和构造可以指示此类侵入性癌症的风险较低。因而，本技术可以分析导管的3D映射，以确定结构的映射与来自其它乳房的相同类型的结构的聚合的数据之间的统计相关性。基于所确定的统计相关性，可以确定所分析的乳房的风险评估。如果认为风险高，那么可以推荐患者采取附加规程来确定乳房中是否存在癌细胞。
在描述附图中示出的示例和实施例时，为了清楚起见而采用特定术语。但是，该专利说明书的公开内容不旨在限于如此选择的特定术语，并且应该理解的是，每个特定元件包括以类似方式操作的所有技术等效物。
图1A描绘了用于乳房映射和异常定位的示例医学成像系统100。系统100包括全部都代表性地经由通信网络103连接的x射线图像获取系统101、跟踪系统107、超声成像系统150、导航系统105和显示系统160。应当注意的是，虽然“系统”在图1中被示为功能块，但是不同的系统可以集成到共同的设备中，并且通信链路可以耦合在少于所有系统之间；例如，跟踪系统107、导航系统105和显示系统160可以被包括在可以控制放射科室中的x射线图像的获取的技术人员工作站或获取工作站中。可替代地，导航系统107和跟踪系统105可以被集成到超声系统150中，或者被提供为具有到显示器160、x射线获取系统101和超声系统150的单独通信链路的独立模块。类似地，技术人员将另外认识到，通信网络103可以是局域网、广域网、无线网络、互联网、内联网或其它类似的通信网络。
在一个实施例中，x射线图像获取系统101是断层合成获取系统，其随着x射线管扫描乳房上方的路径而捕获患者乳房的投影图像的集合。随后这个投影图像的集合被重建到三维体积，其可以被视为沿着任何平面的切片或平板。三维体积可以本地存储在x射线成像系统101上，或者在一些实施例中存储在数据库或其它存储装置中。在图1B-图1G中描绘了关于示例x射线图像获取系统的附加细节。
x射线成像系统101可以经由通信网络103将三维x射线图像体积传输到导航系统105，在导航系统105中可以存储和查看这种x射线图像。技术人员将理解的是，在替代实施例中，可以将患者的x射线图像本地存储在x射线成像系统101上并由导航系统105经由通信网络130远程访问，而在其它实施例中可以存储在经由通信网络103与导航系统105通信的服务器上。导航系统105显示由x射线成像系统获得的x射线图像，并且一旦被重建以在导航系统105上显示，x射线图像就可以被重新格式化并重新定位以在任何平面和任何切片位置或朝向上查看图像。在一些实施例中，导航系统105在同一画面上显示示出了x射线图像切片的替代位置或朝向的多个方框或窗口。
技术人员将理解的是，由x射线成像系统101获得的x射线图像体积可以在任何时间点传输到导航系统105，并且不必在获得x射线图像体积之后立即传输，而是代替地可以在导航系统105请求时传输。在替代实施例中，x射线图像体积通过可运输的媒体设备(诸如闪存驱动器、CD-ROM、软盘或其它此类可运输的媒体设备)传输到导航系统105。
超声成像系统150通常使用超声探头来获得患者的组织的超声图像，该超声探头被用于在超声探头的视场内对患者的组织的一部分成像。例如，超声成像系统150可以被用于对乳房成像，并且更具体而言，是对诸如乳房的导管之类的结构成像。超声成像系统150获得并显示在超声探头的视场内的患者解剖结构的超声图像，并且通常在对患者成像时实时地显示图像。在一些实施例中，超声图像可以附加地存储在存储介质(诸如硬盘驱动器、CD-ROM、闪存驱动器或软盘)上，以在以后的时间重建或回放。在图1G-图1I中描绘有关超声成像系统的附加细节。
在一些实施例中，导航系统150可以访问超声图像，并且在此类实施例中，超声成像系统150还连接到通信网络103，并且由超声成像系统150获得的超声图像的副本可以经由通信网络103传输到导航系统105。在其它实施例中，导航系统105可以经由通信网络103远程访问和复制超声图像，并且在替代实施例中，超声图像的副本可以存储在经由通信网络103与导航系统105通信的服务器上并且由导航系统105远程访问。
跟踪系统107经由通信网络130与导航系统105通信，并且可以跟踪超声成像系统150正在对患者的组织成像的物理位置。在一些实施例中，跟踪系统107可以经由直接通信链路或无线通信链路直接连接到导航系统105。跟踪系统107跟踪连接到超声成像系统150的发送器的位置，并向导航系统105提供表示它们在跟踪器坐标空间中的坐标的数据。在一些实施例中，跟踪系统可以是包括光学相机和光学发送器的光学跟踪系统，但是技术人员将理解的是，可以使用能够跟踪物体在空间中的位置的任何设备或系统。例如，技术人员将理解的是，在一些实施例中，可以使用包括RF接受器和RF发送器的RF跟踪系统。
超声成像系统150可以被配置为通过使用跟踪系统107的校准处理而与导航系统105一起使用。连接到超声成像系统105的超声探头的发送器可以将其位置传输到跟踪器坐标空间中的跟踪系统107，跟踪系统107进而将该信息提供给导航系统105。例如，发送器可以被定位在超声成像系统150的探头上，使得跟踪系统107可以监视超声探头的位置和朝向并将这个信息提供给跟踪器坐标空间中的导航系统105。导航系统105可以使用这个被跟踪位置来相对于发送器的被跟踪位置确定超声探头的位置和朝向。
在一些示例中，使用配置工具进行配置。在这种示例中，配置工具的位置和朝向可以由跟踪系统107附加地跟踪。在配置期间，配置工具接触超声成像系统150的超声探头的换能器面，并且跟踪系统107将表示配置工具在跟踪器坐标空间中的位置和朝向的信息传输到导航系统105。导航系统105可以基于连接到超声探头的发送器的被跟踪位置来确定可以被用于确定超声探头的视场在跟踪器坐标空间中的位置和朝向的配置矩阵。在替代实施例中，具有多个品牌或型号的各种超声探头的配置数据的数据库可以被用于在配置期间将视场配置预加载到导航系统105中。
一旦超声成像系统150配置有导航系统105，就可以用超声成像系统150对患者的组织成像。在超声成像期间，跟踪系统107监视超声成像系统150的超声探头的位置和朝向，并将这个信息在跟踪器坐标空间中提供给导航系统105。由于超声成像系统150已经被配置为与导航系统105一起使用，因此导航系统105能够确定超声成像系统150的超声探头的视场的位置和朝向。
导航系统105可以被配置为将超声图像与x射线图像共配准。在一些实施例中，导航系统130可以被配置为将超声探头的视场的位置和朝向从跟踪器坐标空间转换成x射线图像中的位置和朝向，例如，转换成x射线系统坐标。这可以通过跟踪超声探头的位置和朝向并将跟踪器坐标空间中的这个位置信息传输到导航系统105并且将这个位置信息与x射线坐标系相关来实现。例如，在一些实施例中，用户可以选择x射线图像内的解剖平面，然后用户可以操纵被跟踪的超声探头的位置和朝向以将超声探头的视场与所选择的解剖平面对准。一旦实现了对准，就可以捕获超声图像的相关联的跟踪器空间坐标。可以使用本领域技术人员已知的技术根据被跟踪的超声视场朝向与所选择的解剖平面之间的相对旋转差异来确定x射线图像与跟踪器坐标空间之间的解剖轴(上下(SI)、左右(LR)和前后(AP))的配准。
这种配置还可以包括例如使用允许用户选择解剖目标的界面来选择x射线图像内的界标。在一些实施例中，界标可以是内部组织界标(诸如静脉或动脉)，而在其它实施例中，界标可以是诸如基准皮肤标记之类的外部界标或诸如乳头之类的外部界标。在x射线图像中选择的同一界标可以与超声探头一起定位，并且一旦定位可以提供一种机制来捕获目标在跟踪器坐标空间中的表示的坐标。x射线图像中的目标的坐标与跟踪器坐标空间中的目标的坐标之间的相对差被用于确定对准两个坐标空间所需的平移参数。可以将先前获取的平面朝向信息与平移参数进行组合，以提供能够共配准两个坐标空间的完整4x4变换矩阵。
导航系统105然后可以使用变换矩阵来重新格式化正被显示的x射线图像，使得正被显示的组织切片与超声成像系统150的超声探头的视场在相同的平面和相同的朝向上。匹配的超声图像和x射线图像可以然后并排显示，或直接覆盖在单个图像查看方框中。在一些实施例中，导航系统105可以在显示屏上的分开的框架或位置中显示附加的x射线图像。例如，x射线图像可以与超声成像系统150的视场的图形表示一起显示，其中视场的图形表示被示为切穿x射线图像的3D表示。在其它实施例中，可以附加地显示注释，这些注释表示例如由超声成像系统150成像的器械(诸如活检针、导丝、成像探头或其它类似设备)的位置。
在其它实施例中，正被超声成像系统150显示的超声图像可以叠加在正被导航系统150显示的x射线图像的切片上，使得用户可以同时查看覆盖在同一显示器上的x射线图像和超声图像二者。在一些实施例中，导航系统105可以增强被叠加的超声图像或X射线图像的某些方面，以增加结果所得的组合图像的质量。
在标题为“System and Method for Fusing Three Dimensional Image Datafrom a Plurality of Different Imaging Systems for Use in Diagnostic Imaging”的美国专利公开No.2012/0150034中进一步详细描述了可以被用于在三维图像数据集和超声馈送之间进行导航并使坐标系对准以使得能够显示共同参考点的示例性方法和系统，该专利公开通过引用整体并入本文。还可以在标题为“Systems and methods for trackingpositions between imaging modalities and transforming a displayed three-dimensional image corresponding to a position and orientation of a probe”的美国专利公开No.2011/0134113中找到附加的细节，该专利公开通过引用整体并入本文。此外，虽然系统100一般被描述为具有x射线图像获取系统101，但是在一些示例中，系统100可以具有磁共振成像(MRI)系统来代替x射线图像获取系统101或作为其补充。另外，虽然一般将系统100描述为具有超声成像系统150，但是在一些示例中，系统100可以具有光学和/或热成像系统来代替超声成像系统150或作为其补充。在一些示例中，光学和/或热成像系统被结合到x射线图像获取系统101中。
图1B和图1C例示了在CT模式下可操作但还被配置为选择性地在包括广角断层合成模式和窄角断层合成模式的断层合成模式下以及在乳房X线摄影模式下操作的多模式乳房x射线成像系统的非限制性示例的部分。为了例示的清楚，从图1B和图1C中省略了在CT模式下使用的患者屏蔽件，但是在图1D和图1E中例示了示例。支撑柱100固定到地板并容纳用于升高和降低水平延伸的轴102的机动机构，该机动机构突出穿过柱100中的开口100a，并用于使轴102绕其中心轴线旋转。轴102进而支撑同轴轴102a，该同轴轴102a可以与轴102一起旋转或独立于轴102旋转。轴102支撑包括上板104a和下板104b的乳房固定单元，使得每个板可以与轴102和102a一起沿着支撑件100的长维度上下移动，至少一个板可以朝着另一个板移动，并且单元104可以绕轴102和102a的共同中心轴线旋转。此外，轴102支撑龙门架106以进行两种类型的机动移动：绕轴102的中心轴线的旋转，以及沿着龙门架106的长度相对于轴102的运动。龙门架106在一端装有x射线源，诸如总体上以108指示的带盖的x射线管，而在另一端则装有封住成像x射线检测器或接受器112的接受器壳体110。
当以CT模式操作时，图1B和图1C的系统将患者的乳房固定在板104a与板104b之间。为此，当患者直立(例如，站立或坐立)时，单元104与轴102一起升高或降低至乳房的高度。如图1C中所看到的，患者从系统的左侧朝着单元104斜靠，并且卫生专业人员(通常是x射线技术人员)在板104a与板104b之间调整乳房，同时在图1C中向右拉动组织并移动板104a与板104b中的至少一个板向另一个板移动以固定乳房并将其保持在适当的位置，优选尽可能使乳房组织位于单元104内。在进行表示从中重建相应乳房切片的图像的真实投影x射线图像的x射线测量的过程中，龙门架106绕轴102的中心轴线旋转，而乳房保持被固定在单元104中。在龙门架106旋转期间，壳体110内部的成像接受器112相对于x射线管108保持固定。来自管108的锥形x射线束穿过固定在单元104中的乳房并撞击在成像接受器112上，成像接受器112作为响应生成像素值的相应二维阵列，该像素值与在接受器的成像平面中的相应像素位置处对于旋转的每个增量接收到的x射线能量的量相关。针对真实投影图像的像素值的这些阵列被递送到计算机系统并由其处理以重建乳房的切片图像。龙门架106可以被配置为朝着柱100机动移动，以促进x射线技术人员接近患者的乳房以将乳房定位在单元104中，以及远离柱100，以确保壳体110内部的x射线管108和成像接受器112可以对适当的乳房组织成像。可替代地，龙门架106可以维持从柱100到图1C中所看到的位置左侧的固定距离，以便使成像x射线束可以尽可能多地穿过固定在单元104中的乳房，在这种情况下，不需要改变那个距离的机构。
在CT操作模式下，由于患者的直立位置以及x射线管108和接受器壳体110旋转通过大角度，出现了独特的挑战。如已知的，CT扫描通常涉及源和接受器旋转通过180°的角度加上成像x射线束所对向的角度，并且优选地旋转通过更大的角度，例如360°。但是，如果旋转包括如图1B和图1C中所看到的x射线源108的0°位置，那么患者的头部可能太靠近x射线源108。如下面在本专利说明书中所讨论的，可以通过使用将患者与旋转甚至整个360°的组件分开的屏蔽件来避免旋转组件与患者的碰撞以及与这种碰撞相关的担忧，但是取决于特定实施例中屏蔽件和旋转组件的设计，这可能要求患者拱起她的身体，使得她的头部和腿部都远离系统，如图1C中所看到的，向左。下面讨论的替代方案是从旋转中排除绕图1B和图1C中看到的x射线源108的位置的扇区或片段。作为非限制性示例，如果将图1B和图1C中看到的x射线管108的位置指定为0°位置，那么用于CT成像的旋转将x射线源108在45°和315°之间的90°扇区或片段中或在60°和300°之间的120°扇形或片段中或在足以清除患者头部位置的其它扇区或片段中的位置排除在外，同时以足够的旋转角度取得x射线CT数据以重建高质量切片图像。虽然x射线管108和接受器壳体110的旋转仍必须清除患者身体的下部，但一般而言患者更容易将其身体下部保持远离旋转部件，如图2中所看到的向左(优选地在屏蔽件后面)而不是向后拱起她的头和肩膀。
在图1D和图1E中例示了这种屏蔽件的示例。图4是侧视图，其在其它方面与图1C相同，但是附加地例示了具有中央开口114c的患者屏蔽件114。屏蔽件114在正视图中可以是完全圆形的，如在正视图中通过图1D中包括虚线弧的圆圈所示。在那种情况下，龙门架106可以在CT模式下旋转通过完整的圆圈。作为替代，屏蔽件114可以使在图1D中示为虚线弧下方和屏蔽件114的实线之间的区域的扇区或片段114a保持敞开。在这种情况下，龙门架106只能在CT模式下旋转通过小于360°的角度，但是患者可以在屏蔽件114的V形切口114b中具有空间以用于其头部，可能还有肩膀和手臂，以实现更舒适的身体姿势。具体而言，如图1D中所示，龙门架106只能在屏蔽件114的在V形切口114b以外的部分内旋转。实线示出了龙门架106和管108以及接受器壳体110的可能位置之一。虚线示出了另一种可能的位置，并标记为龙门架106'、承载x射线源108'和接受器壳体110'。图1E在侧视图中例示了屏蔽件114的可能形状。
在图1F和图1G中例示了该系统在断层合成模式下的使用，除了龙门架106相对于乳房固定单元104和轴102以及柱100的位置不同之外，在其它方面分别与图1A和图1B相同，并且没有示出屏蔽件114。特别地，x射线源108远离单元104和柱100，并且接受器壳体110更靠近单元104。在断层合成模式下，患者的乳房也被固定在板104a和板104b之间，板104a和板104b在成像期间保持在原位。在一个示例中，x射线管108和接受器壳体110可以经历绕固定的乳房的旋转，该旋转类似于CT模式操作下的旋转，但通过更小的角度。如在CT模式下或如共同受让的美国专利No.7,123,684(其公开内容通过引用整体并入本文)中的原理上所示，在壳体110内部的成像接受器112和x射线管108作为一个单元(相比于彼此固定)旋转的同时，对于每个旋转增量拍摄相应的二维投影图像Tp。可替代地，x射线管108和接受器112相对于固定的乳房的运动可以如在以共同受让人的商标名称
Figure BDA0002989597410000161
提供的所述系统中那样，该系统的某些方面在共同拥有的美国专利No.7,616,801中描述，其公开内容通过引用整体并入本文。在这个替代情况下，x射线管绕轴102的中心轴线旋转，但是当成像接受器112在壳体110内绕通常穿过接受器的像平面的轴线旋转或枢转时，接受器壳体110保持在原位，平行于轴102的中心轴线，并且将成像接受器112一分为二。接受器112的旋转或枢转通常通过小于x射线管108的旋转角度的角度，被计算为使得接受器112的像平面的法线可以继续指向或靠近从其发射成像x射线束的x射线管108中的焦点，并且使得该束继续照亮接受器112的全部或大部分成像表面。
在断层合成模式操作的一个示例中，x射线管108旋转通过大约±15°的弧，而成像接受器绕将其成像表面一分为二的水平轴线旋转或枢转大约±5°。在这个运动期间，以规则的旋转角度增量拍摄多个投影图像RP，诸如20或21个图像。x射线源108旋转的±15°弧的圆心角可以是0°角(即，图5和图6中所看到的x射线源108的位置)，或者是某个其它角度，例如常规乳房X线摄影中MLO成像所典型的x射线源位置的角度。在断层合成模式下，可以将乳房固定在单元104中，但是可替代地，可以移除下板104b，从而以类似于以商品名
Figure BDA0002989597410000171
提供的所述系统中固定乳房的方式将乳房支撑在接受器壳体110的上表面和上板104a之间。在断层合成模式下，与CT模式相比，可以在操作者的控制下使用更大程度的乳房挤压。可以使用相同的凹板104a和104b，或者一般可以替代平板，或者可以在由接受器壳体110的上表面支撑乳房的同时使用单个挤压桨，如在以商品名
Figure BDA0002989597410000172
提供的所述系统中所使用的那样。
当以断层合成模式操作时，图1F和图1G的系统提供了可由操作者选择的该模式的多种选择，例如窄角模式和广角模式。在窄角断层合成模式下，x射线源108绕单元104以及固定在其中的患者乳房旋转通过诸如±15°之类的角度，而在广角断层合成模式下，x射线管108旋转通过诸如在大约±15°至±60°的范围内的角度。广角模式可以涉及拍摄与窄角模式相同数量的投影图像RP，或者更多数量。作为非限制性示例，如果窄角模式涉及随着x射线源108移动通过其围绕乳房的弧而拍摄全部或20个或21个断层合成投影图像RP，那么广角模式可以涉及拍摄相同数量的图像RP或更大数量，诸如40或60或某个其它数量，通常以规则的角度增量。x射线源108的旋转角度的示例不是限制性的。重要的是要提供断层合成操作的多种模式，其中一种模式比另一种断层合成模式涉及x射线源旋转通过围绕乳房更大的角度。有关图1B-图1G的图像系统的结构和操作的其它细节在美国专利No.8,787,522中提供，该专利的公开内容通过引用整体并入本文。本文描述的方法和系统可以在数字乳房断层合成(DBT)规程以及多模态成像(MMI)规程中实现。MMI规程一般是指使用不同成像模式或技术的组合，诸如具有变化的剂量水平和/或角度覆盖范围的DBT获取、受挤压乳房的计算机断层摄影(CT)和/或两者的组合。
在一些示例中，系统101还可以包括一个或多个光学和/或热成像设备，诸如数码相机。光学和/或热成像设备可以被安装或结合在龙门架106中。在此类示例中，光学和/或热成像设备可以被安装或结合在x射线管108附近或靠近其。通过将光学和/或热成像设备结合到龙门架106中，可以捕获乳房的光学和热成像数据。可以与断层合成和/或乳房x线照片图像的捕获同时地捕获乳房的光学和热成像数据。可以从光学和/或热成像数据生成乳房的结构(诸如导管)的映射图，并且在一些示例中，可以生成乳房的血管映射图。光学和/或热成像数据还可以与超声成像数据结合或替代超声成像数据来用于映射乳房的结构。光学和/或热成像数据也可以与系统101捕获的x射线数据共配准。在一些示例中，由于光学和/或热成像设备在x射线管108附近附接到龙门架106，因此简化了光学和/或热成像数据与x射线数据的共配准。在此类示例中，光学和/或热成像设备与x射线管108一起移动。
图1H描绘了超声成像系统150的示例。超声定位系统150包括超声探头152，超声探头152包括超声换能器154。超声换能器154被配置为发射超声波156的阵列。超声换能器154将电信号转换成超声波156。超声换能器154还可以被配置为检测超声波，诸如已经从患者的内部部分(诸如乳房内的导管)反射的超声波。在一些示例中，超声换能器154可以结合电容性换能器和/或压电换能器，以及其它合适的换能技术。
超声换能器154也可以操作地(例如，有线或无线地)连接到显示器160。显示器160可以是计算系统的一部分，计算系统包括被配置为产生和分析超声图像的处理器和存储器。下面参考图5提供合适的计算系统的进一步讨论。显示器160被配置为基于患者的超声成像来显示超声图像。在超声定位系统150中执行的超声成像主要是B模式成像，结果得到患者内部的一部分的横截面的二维超声图像。所得图像中像素的亮度通常与反射的超声波的振幅或强度对应。也可以利用其它超声成像模式。例如，超声探头可以在3D超声模式下操作，该3D超声模式从相对于乳房的多个角度获取超声图像数据以建立乳房的3D模型。在一些示例中，在获取过程期间可以不显示超声图像。而是获取超声数据并且生成乳房的3D模型，但不显示B模式图像。
超声探头152还可以包括探头定位收发器158。探头定位收发器158是发射提供超声探头152的定位信息的信号的收发器。探头定位收发器158可以包括用于发送和接收信息的射频识别(RFID)芯片或设备以及加速度计、陀螺仪设备或能够提供朝向信息的其它传感器。例如，由探头定位收发器158发射的信号可以被处理以确定超声探头152的朝向或位置。超声探头152的朝向和位置可以在三维分量(诸如笛卡尔坐标或球坐标)中确定或提供。超声探头152的朝向和位置也可以相对于其它物品(诸如切口器械、标记器、磁方向、重力法线等)来确定或提供。利用超声探头152的朝向和位置，可以生成附加信息并将其提供给外科医生，以帮助引导外科医生到患者体内的病变处，如下文进一步所述。虽然本文使用术语“收发器”，但是该术语旨在覆盖发送器、接收器和收发器，以及它们的任何组合。在标题为“System and Method for Fusing Three Dimensional Image Data from a Pluralityof Different Imaging Systems for Use in Diagnostic Imaging”的美国专利公开No.2012/0150034中提供了用于超声探头的定位和共配准的系统和组件的示例的附加细节，该专利公开的全部内容通过引用并入本文。
图1I描绘了与患者的乳房162一起使用的超声成像系统100的示例。超声探头152与乳房162的一部分接触。在图1B所描绘的位置处，超声探头152被用于对乳房的结构成像。在所描绘的示例中，超声探头152被用于对乳房162的导管164成像。为了对导管164成像，超声换能器154向乳房162的内部发射超声波156的阵列。超声波156的一部分从乳房的内部部件(当导管在视场中时，诸如导管164)反射回来，并作为反射的超声波166返回到超声探头152。反射的超声波166可以由超声换能器154检测。例如，超声换能器154接收反射的超声波166并将反射的超声波166转换成电信号，该电信号可以被处理和分析以在显示器160上生成超声图像数据。导管164或其它对象在成像平面中的深度可以根据从超声探头152发射超声波156的脉冲与由超声探头152检测到反射的超声波166之间的时间来确定。例如，声音的速度是众所周知的，并且基于软组织的声音的速度的影响也是可确定的。因而，基于超声波156的飞行时间(更具体而言，飞行时间的一半)，可以确定超声图像内对象的深度。还可以实现用于确定对象深度的其它校正或方法，诸如补偿通过组织的波的折射和变化的速度。本领域技术人员将理解医学超声成像技术中深度测量的更多细节。此类深度测量和确定可以被用于建立乳房162的3D模型，更具体而言，建立乳房162的导管164的3D模型。例如，整个乳房162可以用超声探头152成像。通过用3D超声技术对整个乳房162成像，可以生成不同结构(诸如导管164)的3D模型。
此外，可以利用超声技术的多种频率或模式。例如，可以实现定位频率以及成像频率和捕获频率的实时和并发的传输和接收多路复用。这些能力的利用提供了用于共配准或融合来自超声技术的多个数据集的信息，以允许在显示器160上可视化导管164和其它医学图像。成像频率和捕获序列可以包括B模式成像(有或没有复合)、多普勒模式(例如，彩色、双工)、谐波模式、剪切波和其它弹性成像模式、以及对比度增强的超声和其它成像模式和技术。
图2A描绘了用于定位乳房内的异常的示例方法200。在操作202处，获取或接收来自第一成像模态的乳房的第一成像数据，第一成像模态可以是基于x射线的成像模态和/或磁共振成像(MRI)模态。第一成像数据可以是二维成像数据或三维成像数据。在一些示例中，可以从断层合成成像系统和/或计算机断层摄影系统获取第一成像数据。在这种示例中，第一成像数据可以是3D成像数据。在其它示例中，第一成像数据可以是2D成像数据(诸如乳房X线摄影成像数据)。在操作204处，从第二成像模态获取乳房的第二成像数据。第二成像模态可以是超声成像模态。在其它示例中，第二成像模态可以是光学和/或热成像模态。在一些示例中，第二成像模态可以包括超声成像模态和光学和/或热成像模态二者。然后，在操作206，可以将第一成像数据和第二成像数据共配准，使得来自第一成像模态的第一成像数据和来自第二成像模态的第二成像数据共享共同的坐标空间。可以通过以上讨论的任何手段来完成在操作206处对来自不同模态的成像数据的共配准。
在操作208处，对乳房的多个导管进行映射以生成多个导管的映射。可以根据在操作204处获取的第二成像数据(诸如超声成像数据)来生成乳房导管的映射。乳房导管的映射可以是乳房导管的3D映射或多个2D映射，并且可以包括乳房中所有导管的映射。在一些情况下，可以通过人工智能图像分析技术来实现乳房导管的映射。此类图像分析技术可以分析第二图像数据以识别图像数据内被成像的乳房的导管结构。在一些示例中，可以从成像数据中移除非导管组织(即，乳房的除导管以外的组织)以形成乳房导管的映射。可以使用其中先前已经(诸如通过手动识别)识别出导管结构的图像数据的数据集来训练图像分析技术。一旦已经训练好图像分析技术，图像分析技术就能够识别图像数据内的导管。一旦识别出导管，就生成乳房导管的映射。
在操作210处，在操作202中接收或获取的来自第一模态的第一成像数据和/或操作204中接收或获取的来自第二成像模态的第二成像数据中定位或识别异常。在第一成像数据是断层摄影或乳房X线摄影图像数据形式的x射线数据的示例中，异常可以在图像数据中显得更亮，诸如在异常是钙化时。例如，图像数据中具有较高值(即，更亮)的像素可以与异常对应。可以通过使用基于像素值或像素的图案来分析图像数据的图像分析技术来识别异常。图像分析技术可以在空间域、变换域或频域中执行。例如，空间域中的图像分析技术一般基于成像数据中的像素值进行操作。变换域或频域内的图像分析技术通常基于来自成像数据的像素数据的数学变换(诸如傅立叶或拉普拉斯变换)来进行操作。例如，在频域中，图像分析技术可以基于空间域内的像素值的变化率。在其它示例中，可以通过医疗专业人员的协助来识别异常。例如，定位异常可以包括医疗专业人员在显示成像数据的画面上选择异常。
在操作212处，与在操作210中定位的异常并发地显示在操作208中生成的乳房导管的映射的至少一部分。乳房导管的映射与异常的并发显示允许确定异常是位于乳房导管之一内部还是外部。例如，异常可以被显示为多个导管的映射的一部分的覆盖物。由于第一成像数据与第二成像数据共配准，因此即使乳房导管的映射是从第二成像数据生成的，在第一成像数据中定位的异常也可以在乳房导管的映射中以适当的位置显示。在一些示例中，显示异常的成像数据可以被显示，并且可以从被显示的成像数据中选择对感兴趣区域(诸如包含异常的区域)的选择。基于接收到对感兴趣区域的选择，可以显示与所选择的感兴趣区域对应的导管的映射的部分。
在操作214处，可以基于乳房导管的映射来做出关于异常是在乳房导管内部还是外部的确定。在一个示例中，可以基于异常和导管映射的并发显示来做出确定。可以通过分析异常和导管映射的并发显示以识别异常是在乳房导管内部还是外部的图像分析技术来做出确定。也可以基于异常的位置和乳房导管的位置来做出确定。例如，可以确定异常的位置并以第一成像数据和第二成像数据之间的共享坐标空间的坐标表示。导管的结构也能够以共享坐标空间的坐标表示。因而，可以关于异常的位置是落在导管的内部还是外部做出确定。
图2B描绘了用于定位乳房内的异常的另一个示例方法220。在操作222处，获取或接收来自第一成像模态的乳房的第一成像数据，第一成像模态可以是基于x射线的成像模态和/或磁共振成像(MRI)模态。第一成像数据可以是二维成像数据或三维成像数据。在一些示例中，可以从断层合成成像系统和/或计算机断层摄影系统获取第一成像数据。在这种示例中，第一成像数据可以是3D成像数据。在其它示例中，第一成像数据可以是2D成像数据，诸如乳房X线摄影成像数据。在操作224处，从第二成像模态获取乳房的第二成像数据。第二成像模态可以是超声成像模态。第二成像数据可以包括整个乳房的3D超声数据。例如，在超声成像规程期间，超声成像系统可以获取一系列2D切片，并将2D切片缝合和/或堆叠在一起以形成乳房的3D超声体积或3D数据的集合。在其它示例中，第二成像模态可以是光学和/或热成像模态。在一些示例中，第二成像模态可以包括超声成像模态和光学和/或热成像模态两者。然后可以在操作226处共配准第一成像数据和第二成像数据，以使得来自第一成像模态的第一成像数据和来自第二成像模态的第二成像数据共享共同的坐标空间。在操作226处将来自不同模态的成像数据共配准可以通过以上讨论的任何手段来实现。
在操作228处，基于第一成像数据和/或第二成像数据对乳房的一个或多个结构进行映射或建模。例如，可以根据在操作224处获取的第二成像数据(诸如超声成像数据)生成结构的映射或建模。乳房结构的映射或建模可以是3D模型或映射或者是2D模型或映射。映射或模型也可以针对整个乳房。在一些示例中，可以通过人工智能图像分析技术来实现乳房结构的映射或建模。此类图像分析技术可以分析第一成像数据和/或第二成像数据以识别乳房内的特定结构。例如，这些结构可以是导管、小叶、Cooper韧带、致密组织、脂肪、皮肤、血管结构和/或淋巴结。被建模的(一个或多个)特定结构可以由临床医生选择或由成像系统自动设置。此外，可以生成多个模型或映射。例如，可以生成导管的第一模型或映射，并且可以生成小叶的第二模型或映射。在一些示例中，当生成(一个或多个)乳房结构的映射或建模时，可以从成像数据中移除不是正在被建模的结构的乳房组织(例如，非导管组织)。可以使用其中先前已经识别出(诸如通过手动识别)期望的结构的图像数据的数据集来训练图像分析技术。一旦已经训练好图像分析技术，图像分析技术就能够在图像数据内识别导管。例如，不同结构的回声性以及那些结构的图案和纹理允许在图像数据内识别结构。一旦识别出结构，就生成结构的映射或模型。
在操作230处，在操作222中接收或获取的来自第一模态的第一成像数据和/或操作224中接收或获取的来自第二成像模态的第二成像数据中定位或识别异常。在第一成像数据是断层摄影或乳房X线摄影图像数据形式的x射线数据的示例中，异常可以在图像数据中显得更亮，诸如当异常是钙化时。例如，图像数据中具有较高值(即，更亮)的像素可以与异常对应。可以通过使用基于像素值或像素的图案来分析图像数据的图像分析技术来识别异常。图像分析技术可以在空间域、变换域或频域中执行。例如，空间域中的图像分析技术一般基于成像数据中的像素值来进行操作。变换域或频域内的图像分析技术通常基于来自成像数据的像素数据的数学变换(诸如傅立叶或拉普拉斯变换)来进行操作。例如，在频域中，图像分析技术可以基于空间域内的像素值的变化率。在其它示例中，可以通过医疗专业人员的协助来识别异常。例如，定位异常可以包括医疗专业人员在显示成像数据的画面上选择异常。
在操作232处，将在操作230中定位的异常与在操作228中生成的乳房结构的映射或模型进行比较。将异常与映射或模型进行比较可以包括与异常并发地显示映射的视觉表示的至少一部分。并发显示可以包括重叠的显示，使得异常显示在乳房结构的映射或模型内。在其它示例中，比较可以包括数学或数值比较。例如，可以在映射或模型中以数学方式定义结构的位置。类似地，也能够以数学方式定义异常的位置。在操作234处，确定异常相对于所映射或建模的(一个或多个)结构的位置。例如，可以做出关于异常是在乳房的导管内还是在小叶内或附接到小叶的确定。这种信息可以提供用于识别异常的类型或风险的附加信息。所确定的相对位置能够以多种方式显示或呈现。例如，相对位置可以被显示为从异常的中心或周界到一个或多个建模的结构的中心或周界的距离。
图3A描绘了用于对乳房进行成像并生成风险评估的示例方法300。在操作302处，用超声探头扫描乳房。例如，超声技术人员可以使探头接触乳房表面并开始扫描乳房。在操作304处，在乳房的扫描期间跟踪超声探头的位置。跟踪超声探头的位置也可以包括还跟踪探头的朝向。通过跟踪超声探头的位置和朝向，可以稍后生成乳房导管的3D映射，并且可以将从超声成像获取的图像数据与来自另一种成像模态的成像数据(诸如x射线成像数据)共配准。在操作306处，也可以在扫描期间提供关于扫描进度的反馈。反馈可以是视觉反馈，其向超声技术人员指示乳房是否已经被完全成像。例如，为了映射乳房中的所有导管，可能需要对整个乳房或至少乳房的包括导管的部分成像。视觉反馈可以是在扫描期间更新的图形用户界面元素的形式。图形用户界面元素可以是一般代表乳房的圆形或椭圆形。当乳房的一部分被扫描时，圆形的等效部分将改变颜色或显示为阴影以指示乳房的对应部分已被扫描。照此，超声技术人员能够看到仍然需要扫描乳房的哪些部分。也可以使用指示相似信息的其它视觉指示器。在操作308处，做出关于扫描是否已经完成的确定。该确定可以基于超声技术人员提供指示扫描完成的输入。在其它示例中，系统可以基于超声探头的跟踪和进度反馈来做出确定。例如，如果进度反馈指示乳房尚未被完全或全部扫描，那么在操作308处的确定是扫描未完成。如果在操作308处确定扫描未完成，那么可以向超声技术人员提供警报以继续进行扫描直到扫描完成。此外，方法300流回到操作302，在那里超声扫描继续进行，直到整个乳房被扫描为止。如果在操作308处确定扫描完成，那么方法300流向操作310。
在操作310处，执行图像分析技术以识别乳房内的导管。在一些情况下，可以通过人工智能图像分析技术来实现乳房导管的识别和映射。此类图像分析技术可以分析来自超声扫描的图像数据，以针对所成像的乳房识别图像数据内的导管结构。在一些示例中，可以从成像数据中移除非导管组织(即，乳房的除导管以外的组织)以生成导管图像数据。可以使用其中先前已经识别出(诸如通过手动识别)导管结构的图像数据的数据集来训练图像分析技术。一旦训练好图像分析技术，图像分析技术就能够识别图像数据内的导管。
在操作312处，可以生成乳房的导管的映射。导管的映射可以是导管的3D映射或导管的多个2D映射。在一些示例中，根据在操作310中生成的导管图像数据来生成乳房的导管的映射。在操作314处，分析在操作312中生成的导管的映射，以确定导管的映射与用于其它乳房的导管结构的聚合的数据之间的统计相关性。如以上所讨论的，乳房导管的图案或结构可以指示潜在的侵入性癌症。照此，将患者的导管的映射与具有不同类型的癌症的患者的先前导管结构进行比较可以揭示潜在的危险因素。作为示例，可以聚合已经被诊断患有不同类型的癌症的许多患者的数据。数据可以包括癌症的类型和患者的导管的映射。然后可以对于当前的乳房映射到其他患者先前的导管映射的聚合数据确定统计相关性。基于在操作314处确定的统计相关性，可以在操作336处生成对乳房的风险评估。风险评估可以指示乳房对于某些类型的癌症处于高风险还是低风险。风险评估还可以指示是否应当执行附加的诊断规程，诸如乳房X线摄影或断层摄影规程、活检规程或其它诊断规程。
虽然将方法300一般性地讨论为利用超声成像技术，但是操作310-316也可以利用光学和/或热成像数据来执行。例如，代替超声成像数据或作为其补充，还可以获取光学和/或热成像数据。然后可以基于光学和/或热成像数据来执行操作310中的识别导管以及操作312中的生成导管的映射。
图3B描绘了用于对乳房进行成像并生成风险评估的另一个示例方法320。方法320开始于在操作322中用超声探头扫描乳房。在操作324处，在乳房的扫描期间跟踪超声探头的位置。在操作326处，还可以在扫描期间提供有关扫描进度的反馈。在操作328处，做出关于扫描是否已经完成的确定。操作322-328可以与图3A所示的方法300中的操作302-308基本相同。
一旦扫描完成，就在操作330中在由扫描生成的图像数据内识别乳房的一个或多个解剖结构。在一些情况下，可以通过人工智能图像分析技术来实现乳房的导管的映射。此类图像分析技术可以分析来自超声扫描的图像数据，以在图像数据内识别所成像的乳房的期望的或选择的结构。可以从其中先前已经识别出(诸如通过手动识别)选择的或期望的结构的图像数据的数据集中训练图像分析技术。一旦已经训练好图像分析技术，图像分析技术就能够识别图像数据内所选择的结构。
在操作332处，可以生成乳房的选择的或期望的结构的映射或模型。结构的映射或模型可以是结构的3D映射或结构的多个2D映射，并且可以针对基本上整个乳房。在一些示例中，映射或模型可以针对乳房的一部分。乳房的结构的映射或模型可以根据在操作330中识别出的结构生成。在操作334处，分析在操作332中生成的结构的映射或模型以在操作336中确定并生成风险评估。结构的分析可以包括分析映射或模型内的图案以提取与结构相关联的特征或值。例如，可以从结构的映射或模型中提取特征的定量值。在导管的模型或映射的示例中，可以从映射或模型中提取导管的数量、导管的规则性图案和/或导管的终止规则性。然后可以将那些提取出的特征或结构与一个或多个阈值、已知值或基准进行比较。该分析还可以包括在(一个或多个)结构的映射或模型与用于其它乳房的相同类型的(一个或多个)结构的聚合的数据之间的统计相关性。例如，将患者的结构的映射与具有不同类型的癌症的患者的相同类型的结构的先前映射进行比较可以揭示潜在的危险因素。作为示例，可以聚合已经被诊断患有不同类型的癌症的许多患者的数据。数据可以包括癌症的类型和患者的结构的映射。然后，可以确定乳房的当前映射到其他患者的先前导管映射的聚合数据的统计相关性。基于该分析，可以在操作336处生成乳房的风险评估。
对结构的分析可以取决于正在被分析的结构的类型而不同。例如，可以增加对于患者的风险评估的乳房导管的特征可以包括指示导管扩张(扩大)、导管内的固体物质或块、导管口径的突然变化和/或导管的突然终止的特征。这种特征可以从导管的映射或模型和/或从在扫描期间生成的成像数据本身中提取。在所选择的或期望的结构是小叶的示例中，可以增加对于患者的风险评估的特征可以包括指示小叶扩大、小叶内的固体物质或块和/或小叶簇变形的特征。这种特征可以从小叶的映射或模型和/或从在扫描期间生成的成像数据本身提取。在所选择的或期望的结构为Cooper韧带的示例中，可以增加对于患者的风险评估的特征可以包括正常起伏流的变形、Cooper韧带的突然中断和/或韧带的增厚。在所选择的或期望的结构是致密组织的示例中，可以增加对于患者的风险评估的特征可以包括乳房中的致密组织的显著阴影和/或不对称的区域。在所选择的或期望的结构为脂肪的示例中，可以增加对于患者的风险评估的特征可以包括缺乏同质性，诸如在正常的低回声脂肪中的滞留(表示水肿)、腺后脂肪(在胸大肌附近)滞留(暗示肿瘤侵入)和/或水肿或炎症。在所选择的或期望的结构是皮肤的示例中，可以增加对于患者的风险评估的特征可以包括皮肤的增厚(诸如大于约2mm)和/或深层真皮的中断。在所选择的或期望的结构是血管结构的示例中，可以增加对于患者的风险评估的特征可以包括血管增加的区域。在所选择的或期望的结构是淋巴结的示例中，可以增加对于患者的风险评估的特征可以包括淋巴结皮质增厚(诸如大于3mm)和/或缺少肥厚的中央肺门。
可以基于聚合的患者数据来确定相应结构的上面讨论的特征的值。例如，对于淋巴结皮层增厚的特征，可以基于来自患有癌症或其它异常的患者的淋巴结映射的聚合来确定可以指示异常的可能性高的淋巴结的厚度值。风险评估可以指示针对某些类型的癌症乳房是处于高风险还是低风险。风险评估还可以指示是否应当执行附加的诊断规程，诸如乳房X线摄影或断层摄影规程、活检规程或其它诊断规程。
上文描述的方法可以由本文描述的系统执行。例如，系统可以包括一个或多个成像系统，诸如断层合成、乳房X线摄影、MRI、超声、热和/或光学成像系统。那些成像系统中的一个或多个可以可操作地连接到计算设备，诸如结合下面参考图4讨论的操作环境的计算设备。成像数据可以由计算设备接收，并且计算设备然后可以执行本文描述的方法的操作。例如，计算设备可以包括至少一个处理器和可操作地连接到该至少一个处理器的存储器。存储器可以存储指令，该指令在由该至少一个处理器执行时使系统执行本文描述的操作。
图4例示了可以在其中实现给出的实施例中的一个或多个的合适的操作环境400的一个示例。这个操作环境可以直接结合到本文公开的成像系统中，或者可以结合到与本文描述的成像系统分离但用于控制其的计算机系统中。这仅仅是合适的操作环境的一个示例，并不旨在对使用范围或功能提出任何限制。可以适合使用的其它计算系统、环境和/或配置包括但不限于成像系统、个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程消费电子产品(诸如智能电话)、网络PC、小型计算机、大型计算机、平板电脑、包括任何上述系统或设备的分布式计算环境等。
在其最基本的配置中，操作环境400通常包括至少一个处理单元402以及存储器404。取决于计算设备的确切配置和类型，存储器404(除其它以外，尤其是存储用于执行本文公开的图像获取和处理方法的指令)可以是易失性的(诸如RAM)、非易失性的(诸如ROM、闪存等)或两者的某种组合。这种最基本的配置在图4中由虚线406示出。另外，环境400还可以包括存储设备(可移动的，408，和/或不可移动的，410)，包括但不限于磁盘或光盘或带。类似地，环境400还可以具有(一个或多个)输入设备414(诸如触摸屏、键盘、鼠标、笔、语音输入等)，和/或(一个或多个)输出设备416(诸如显示器、扬声器、打印机等)。环境中还可以包括一个或多个通信连接412，诸如LAN、WAN、点对点、蓝牙、RF等。
操作环境400通常包括至少某种形式的计算机可读介质。计算机可读介质可以是可由处理单元402或包括操作环境的其它设备访问的任何可用介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字通用盘(DVD)或其它光学存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其它磁存储设备、固态存储装置，或者可以用于存储期望信息的任何其它有形介质。通信介质以经调制的数据信号(诸如载波)或其它传输机制来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息输送介质。术语“经调制的数据信号”意味着以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变其一个或多个特点的信号。作为示例而非限制，通信介质包括有线介质(诸如有线网络或直接有线连接)以及无线介质(诸如声学、RF、红外和其它无线介质)。上述的任意组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。计算机可读设备是结合计算机存储介质的硬件设备。
操作环境400可以是使用到一个或多个远程计算机的逻辑连接在联网环境中操作的单个计算机。远程计算机可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它公共网络节点，并且通常包括上述的许多或所有元件以及未提及的其它元件。逻辑连接可以包括由可用通信介质支持的任何方法。这种联网环境在办公室、企业范围的计算机网络、内联网和互联网中是常见的。
在一些实施例中，本文描述的部件包括可由计算机系统400执行的、可以存储在计算机存储介质和其它有形介质上并在通信介质中传输的模块或指令。计算机存储介质包括以用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。上述的任意组合也应当包括在可读介质的范围内。在一些实施例中，计算机系统400是将数据存储在远程存储介质中以供计算机系统400使用的网络的一部分。
本文描述的实施例可以使用软件、硬件或软件和硬件的组合来实现，以实现和执行本文公开的系统和方法。虽然已经贯穿本公开将具体设备阐述为执行具体功能，但是本领域技术人员将认识到的是，提供这些设备是出于说明性目的，并且可以采用其它设备来执行本文公开的功能而不脱离本公开的范围。
本公开参考附图描述了本技术的一些实施例，附图中仅示出了一些可能的实施例。但是，其它方面能够以许多不同的形式体现，并且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并且将可能的实施例的范围完全传达给本领域技术人员。另外，如本文和权利要求书中所使用的，短语“元素A、元素B或元素C中的至少一个”旨在传达以下任一项：元素A、元素B、元素C、元素A和B、元素A和C、元素B和C，以及元素A、B和C。
虽然在本文描述了具体实施例，但是该技术的范围不限于那些具体的实施例。而且，虽然可以分别描述不同的示例和实施例，但是在实施本文描述的技术时，可以将这样的实施例和示例彼此组合。本领域技术人员将认识到在本技术的范围和精神内的其它实施例或改进。因此，仅作为说明性实施例公开了具体的结构、动作或介质。该技术的范围由所附权利要求及其中的任何等同形式限定。

Claims (20)

1.一种用于定位乳房内的异常的方法，该方法包括：
从第一成像模态获取乳房的第一成像数据，其中第一成像模态是基于x射线的成像模态或磁共振成像MRI模态中的至少一种；
从第二成像模态获取乳房的第二成像数据，其中第二成像模态是超声成像模态或热成像模态中的至少一种；
基于来自第二成像模态的第二成像数据，生成乳房内的一个或多个结构的模型，以生成所述一个或多个结构的映射；
根据第一成像数据或第二成像数据中的至少一个，定位乳房中的异常；以及
至少基于生成的所述一个或多个结构的模型，确定该异常相对于乳房内建模的一个或多个结构的位置。
2.如权利要求1所述的方法，还包括与异常并发地显示模型的视觉表示的至少一部分。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个结构是乳房导管。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个结构是乳房导管、小叶、淋巴结、血管结构或Cooper韧带中的至少一种。
5.如权利要求1所述的方法，其中确定异常相对于乳房内建模的一个或多个结构的位置包括确定该异常是否在所述一个或多个结构中的一个结构内。
6.如权利要求1所述的方法，其中第一成像数据是从断层合成、计算机断层摄影或MRI之一获取的三维成像数据。
7.如权利要求1所述的方法，其中第一成像数据是乳房X线照片数据并且第二成像数据是超声成像数据。
8.如权利要求1所述的方法，还包括将来自第一成像模态的第一成像数据与来自第二成像模态的第二成像数据共配准，使得来自第一成像模态的第一成像数据与来自第二成像模态的第二成像数据共享共同的坐标空间。
9.一种用于对乳房成像的方法，该方法包括：
接收用超声探头扫描的乳房的超声数据；
执行图像分析技术以识别乳房的一个或多个解剖结构；
从识别出的一个或多个解剖结构生成乳房的一个或多个结构的映射；
分析所述一个或多个解剖结构的映射，以确定所述一个或多个解剖结构的映射与其它乳房的所述一个或多个解剖结构的映射的聚合的数据之间的统计相关性；以及
基于所确定的统计相关性，生成对乳房的风险评估。
10.如权利要求9所述的方法，还包括：
用超声探头扫描乳房以生成超声数据；
在乳房的扫描期间跟踪超声探头的位置；以及
提供有关扫描进度的视觉反馈。
11.如权利要求9所述的方法，其中风险评估指示是否应当对乳房执行附加的诊断规程。
12.如权利要求9所述的方法，其中图像分析技术包括人工智能技术。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述一个或多个解剖结构是乳房导管。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：
从生成的映射中提取导管数量、导管的规则性图案或导管的终止规则性中的至少一个的定量值；以及
其中统计相关性基于提取出的定量值。
15.如权利要求9所述的方法，其中所述一个或多个解剖结构是乳房导管、小叶、淋巴结、血管结构或Cooper韧带中的至少一种。
16.如权利要求9所述的方法，其中超声数据是整个乳房的3D超声数据。
17.一种用于对乳房的导管成像的系统，该系统包括：
至少一个处理器；以及
存储器，其可操作地连接到所述至少一个处理器，存储在由所述至少一个处理器执行时使系统执行操作集的指令，该操作集包括：
接收用超声探头扫描的乳房的超声数据；
执行图像分析技术以识别乳房的一个或多个解剖结构；
从识别出的所述一个或多个解剖结构生成乳房的所述一个或多个解剖结构的映射；
从所述一个或多个解剖结构的映射中提取至少一个特征；
将提取出的所述至少一个特征与阈值进行比较；以及
基于提取出的所述至少一个特征与阈值的比较，生成对乳房的风险评估。
18.如权利要求17所述的系统，其中阈值基于所述一个或多个解剖结构的映射的合集。
19.如权利要求17所述的系统，其中所述一个或多个解剖结构是乳房导管、小叶、淋巴结、血管结构或Cooper韧带中的至少一种。
20.如权利要求17所述的系统，其中提取出的所述至少一个特征由定量值表示。
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