CN113116364B

CN113116364B - 一种乳腺x射线成像装置

Info

Publication number: CN113116364B
Application number: CN201911403876.XA
Authority: CN
Inventors: 张宇; 牛杰; 冯娟; 王汉禹
Original assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Current assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2023-07-14
Anticipated expiration: 2039-12-31
Also published as: CN113116364A

Abstract

本申请涉及X射线成像技术领域，尤其涉及一种乳腺X射线成像装置。所述乳腺X射线成像装置包括X射线源阵列、探测器和压迫板；所述压迫板设置在所述X射线源阵列和所述探测器之间，所述压迫板用于压迫乳房；所述X射线源阵列包括线阵X射线源和面阵X射线源，所述线阵X射线源设置在所述乳房的胸墙侧，且所述线阵X射线源的X射线照射区域在靠近所述胸墙侧的照射面与所述压迫板垂直或近似垂直。本申请的乳腺X射线成像装置可以用于对乳腺进行X摄像成像，得到高质量的乳腺检测图像。

Description

一种乳腺X射线成像装置

技术领域

本申请涉及X射线成像技术领域，尤其涉及一种乳腺X射线成像装置。

背景技术

影像学检查是乳腺疾病诊断和乳腺癌筛查最为重要的检查手段之一。对于乳腺疾病诊断较为常用的成像技术主要包括B型超声、乳腺CT断层成像、乳腺MRI断层成像和乳腺X射线摄影等。高质量的乳腺检测图像能为乳腺疾病诊断和乳腺癌筛查提供足够且有效的信息。因此，有必要提供一种乳腺成像装置以提高乳腺检测图像质量。

发明内容

本申请的目的在于提供一种乳腺X射线成像装置，用于对乳腺进行X摄像成像，以得到高质量的乳腺检测图像。

本申请实施例之一提供了一种乳腺X射线成像装置，其包括：X射线源阵列、探测器和压迫板；所述压迫板设置在所述X射线源阵列和所述探测器之间，所述压迫板用于压迫乳房；所述X射线源阵列包括线阵X射线源和面阵X射线源，所述线阵X射线源设置在所述乳房的胸墙侧，且所述线阵X射线源的X射线照射区域在靠近所述胸墙侧的照射面与所述压迫板垂直或近似垂直。

附图说明

本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本申请一些实施例所示的乳腺X射线成像装置的结构示意图；

图2是图1所示的乳腺X射线成像装置的X射线源阵列的俯视图；以及

图3是根据本申请一些实施例所示的乳腺X射线成像装置的另一结构示意图。

图中，100为乳腺X射线成像装置，110为X射线源阵列，111为线阵X射线源，112为面阵X射线源，1111为靠近胸墙侧的照射面，1112为线阵X射线源的照射区域，1113为远离胸墙侧的照射面，120为压迫板，130为探测器，140为乳房，141为胸墙，150为第二射线屏蔽板，160为第一射线屏蔽板，170为第三射线屏蔽板。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

本领域技术人员可以理解，本申请中的“第一”“第二”等术语仅是用于区别不同设备、模块或参数等，既不代表任何特定技术含义，也不表示他们之间的必然逻辑顺序。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。

乳腺X射线成像装置可以用于对受压迫的乳腺发射X射线，并探测穿过受压迫的乳腺的X射线，经过处理可以得到乳腺图像。上述处理可以包括光电转变、模数转换和图像重建等。对于X射线源为单光源的乳腺成像装置而言，为了对乳腺进行多视角的X射线扫描，该单光源需要绕乳腺进行旋转扫描。旋转扫描不仅导致扫描时间长，使患者易产生恐惧心理；而且还会带来运动伪影的问题，使扫描图像的空间分辨率降低，图像质量降低，进而影响乳腺疾病的准确诊断和乳腺癌的筛查。因此，本申请提出一种乳腺X射线成像装置，该装置的射线源采用X射线源阵列，所述X射线源阵列包括设置在乳房的胸墙侧的线阵X射线源和与线阵X射线源相邻的面阵X射线源，本申请不需要对乳腺进行旋转扫描，可以缩短扫描时间，消除患者恐惧心理，同时可以降低运动伪影，可以提高乳腺图像质量，便于乳腺疾病的准确诊断和乳腺癌的筛查。

下面结合附图，对本申请示例性实施方式的乳腺X射线成像装置进行详细说明。

图1是根据本申请一些实施例所示的乳腺X射线成像装置的结构示意图。

在一些实施例中，乳腺X射线成像装置100可以包括X射线源阵列110、压迫板120和探测器130。压迫板120可以设置在X射线源阵列110和探测器130之间。在一些实施例中，X射线源阵列110可以由多个(如三个及以上)X射线源排布组成。例如，X射线源阵列110可以包括由两个及以上X射线源排列呈线状组成的线阵X射线源。又例如，X射线源阵列110可以包括由两个及以上X射线源排列呈面状(如矩阵)组成的面阵X射线源。又例如，X射线源阵列110可以由线阵X射线源和面阵X射线源组成。在一些实施例中，线阵X射线源可以呈直线排列。在一些实施例中，线阵X射线源可以呈折线排列。在一些实施例中，线阵X射线源还可以呈曲线排列。如图1所示，X射线源阵列110可以包括线阵X射线源111和面阵X射线源112。线阵X射线源111可以位于待检测乳房140的胸墙侧。胸墙侧可以指远离乳头的乳房一侧。例如，图1中141为胸墙，线阵X射线源111可以位于待检测乳房140的胸墙141一侧。图1中虚线表示X射线源阵列110发出的X射线。在一些实施例中，线阵X射线源111的X射线照射区域在靠近胸墙141侧的照射面1111可以与压迫板120垂直或近似垂直，这样可以避免线阵X射线源111的X射线穿过胸墙141，给人体带来不必要的X射线辐射。其中，近似垂直可以理解为与垂直状态的偏差角度不大于预设阈值(如1°、2°、5°等)。例如，近似垂直可以包括线阵X射线源的照射区域1112在靠近胸墙141侧的照射面1111与压迫板120的夹角在89°-91°之间、88°-92°之间、85°-95°之间等。

在一些实施例中，X射线源阵列110中的X射线源可以包括场致发射X射线源。场致发射X射线源是指采用场致发射阴极作为电子源，通过场致电子发射的方式产生电子束，在外加电场的作用下，阴极表面势垒的高度可以降低、宽度可以变窄，发射体内的大量电子由于量子隧道效应可以穿透表面势垒而逸出，在真空中形成场致电子发射。发射的电子在阳极(或靶材)的牵引下轰击靶材产生X射线。靶材和场致发射阴极可以相对设置，且均位于真空中。在一些实施例中，靶材可以包括钨、钼、铜、铑、银、铝等。场致发射阴极工作温度低、功耗小，不存在时间延迟性。与X射线源采用热阴极作为电子源相比，场致发射X射线源可以提高扫描图像的空间分辨率。关于X射线源阵列110的更多细节可以参见本申请图2及其相关描述，在此不再赘述。

在一些实施例中，探测器130可以探测穿过待检测乳房140的X射线而获取扫描数据。压迫板120可以用于压迫待检测乳房140(例如，将待检测乳房140压迫在压迫板120和探测器130之间)，以规则地减少待检测乳房140的厚度，使待检测乳房140薄而均匀，并可以分离待检测乳房140结构中的重叠软组织，以便于乳腺X射线成像装置100检测并成像得到高质量的乳腺图像。

图2是图1所示的乳腺X射线成像装置的X射线源阵列的俯视图。

由于大部分乳腺疾病发生在乳房胸墙141侧，也就是说乳房胸墙141侧的病变可能性大于乳房其它部位。为了更清晰地显示乳房胸墙141侧的组织，有必要提高X射线源阵列110在胸墙141侧的信噪比。例如，X射线源阵列110在胸墙141侧的信噪比大于待检测乳房140的其它部位。在一些实施例中，信噪比可以表示信号与噪声的功率谱之比或者信号与噪声的方差之比。一般而言，信噪比越高，乳腺图像质量越优良。在一些实施例中，线阵X射线源111的排布密度可以大于面阵X射线源112的排布密度。排布密度可以反映单位面积上X射线源的数量。例如，如图2所示，单位面积上线阵X射线源111的数量多于面阵X射线源112的数量。排布密度还可以反映相邻X射线源的间距。例如，如图2所示，若线阵X射线源111中任意两个X射线源的间距相等，且面阵X射线源112中任意两个X射线源的间距相等，线阵X射线源111的间距可以小于面阵X射线源112的间距。

在一些实施例中，线阵X射线源111的功率可以与面阵X射线源的功率相等，也可以不等。为了更清晰地显示乳房胸墙141侧的组织，胸墙141侧辐射的X射线源功率可以大于乳房其它部位辐射的X射线源功率。例如，线阵X射线源111的排布密度可以与面阵X射线源112的排布密度相等，但线阵X射线源111的功率可以大于面阵X射线源112的功率。又例如，线阵X射线源111的排布密度可以大于面阵X射线源112的排布密度，线阵X射线源111的功率可以等于或大于面阵X射线源112的功率。

在图1所示的实施例中，在线阵X射线源111和面阵X射线源112均曝光下，线阵X射线源111所发射的X射线与面阵X射线源112所发射的X射线有一部分重叠，将导致待检测乳房140接收多余的X射线辐射。为了屏蔽线阵X射线源111和面阵X射线源112所发射的重叠X射线从而减少乳房140所受的多余辐射，如图3所示，乳腺X射线成像装置100还可以包括第一射线屏蔽板160。第一射线屏蔽板160可以用于屏蔽面阵X射线源112所发射的X射线中照射到线阵X射线源111的照射区域的部分X射线。在一些实施例中，第一射线屏蔽板160可以是由原子序数较高的物质(例如，铅或含铅的物质)制得。例如，第一射线屏蔽板160可以包括铅板、防辐射无机铅玻璃、防辐射有机铅玻璃等。在一些实施例中，第一射线屏蔽板160可以设置在压迫板120上。在一些替代性实施例中，第一射线屏蔽板160也可以连接在压迫板120左右两边的端面上。例如，第一射线屏蔽板160的两端与压迫板120左右两边的端面连接(如卡接、胶接、活动连接等)。在此情况下，第一射线屏蔽板160可以与压迫板接触或不接触。

如图1、3所示，线阵X射线源111发射的X射线可以形成线阵X射线源的照射区域1112。线阵X射线源的照射区域1112的形状可以包括锥形(如四棱锥)、棱台形等。线阵X射线源的照射区域1112可以包括靠近胸墙141侧的照射面1111和远离胸墙141侧的照射面1113。其中，靠近胸墙141侧的照射面1111可以与压迫板120垂直或近似垂直。第一射线屏蔽板160可以与远离胸墙141侧的照射面1113平行，以屏蔽面阵X射线源112所发射的X射线中照射到线阵X射线源的照射区域1112的部分X射线。

在一些实施例中，可以采用固定SID(X射线源阵列110到探测器130的距离)的方式实施扫描。当压迫板120压迫待检测乳房140时，压迫板120向下或向上移动以使得待检测乳房140的厚度发生变化，此时X射线源阵列110到压迫板120的距离发生变化，从而压迫板120上的第一射线屏蔽板160与X射线源阵列的照射区域1112的相对位置发生变化。第一射线屏蔽板160与照射区域1112相对位置的变化会导致待检测乳房140受X射线辐射的区域发生变化，进而影响后续乳腺图像的校正。例如，在图3所示的基础上，当压迫板120向下移动时，第一射线屏蔽板160会遮挡线阵X射线源111发射的部分X射线，导致待检测乳房140的部分区域不受X射线辐射。又例如，当压迫板120向上移动时，第一射线屏蔽板160可能会过多遮挡面阵X射线源112发射的X射线，导致待检测乳房140的部分区域无法受到X射线辐射。为了保证待检测乳房140接受X射线辐射的区域相同，在一些实施例中，乳腺X射线成像装置100还可以包括第一驱动装置(图中未示出)。第一驱动装置用于驱动第一射线屏蔽板160相对于压迫板120运动，以使得第一射线屏蔽板160贴合线阵X射线源111发射的X射线照射区域中远离胸墙141侧的照射面1113。在一些实施例中，第一驱动装置可以包括第一动力装置和第一驱动部，第一动力装置和第一驱动部可以传动连接，第一驱动部可以用于在第一动力装置的带动下运动从而驱动第一射线屏蔽板160相对于压迫板120运动。在一些实施例中，第一驱动装置可以驱动第一射线屏蔽板160相对于压迫板120移动。在一些实施例中，第一驱动装置还可以驱动第一射线屏蔽板160相对于压迫板120转动以改变第一射线屏蔽板160的倾斜角度。在一具体实施例中，第一动力装置可以包括第一电机，第一驱动部可以包括与第一射线屏蔽板160铰接连接的至少两个第一伸缩杆。通过控制至少两个第一伸缩杆的伸长长度可以调节第一射线屏蔽板160与压迫板120的相对位置和倾斜角度。在一些替代性实施例中，第一驱动部还可以包括但不限于线传动机构、铰链传动机构、齿轮齿条传动机构、丝杠螺母传动机构等。

在一些实施例中，乳腺X射线成像装置100还可以包括第二射线屏蔽板150。第二射线屏蔽板150可以设置在待检测乳房140的胸墙141侧，且与压迫板120垂直或近似垂直，以预防线阵X射线源111发射的X射线和/或面阵X射线源112发射的X射线穿过胸墙141。在一些实施例中，第二射线屏蔽板150可以安装在压迫板120上部，也可以安装在压迫板120靠近胸墙141侧的端面上。在一些实施例中，第二射线屏蔽板150可以是由原子序数较高的物质(例如，铅或含铅的物质)制得。例如，第二射线屏蔽板150可以包括铅板、防辐射无机铅玻璃、防辐射有机铅玻璃等。

在一些实施例中，乳腺X射线成像装置100还可以包括第三射线屏蔽板170。第三射线屏蔽板170可以包括一块或多块。第三射线屏蔽板170可以设置在待检测乳房140的左侧(图中未示出)、右侧(图中未示出)和/或乳头侧，以避免X射线源阵列110发射的X射线辐射到其他部位或医务工作人员。在一些实施例中，第三射线屏蔽板170可以安装在压迫板120上部，也可以安装在压迫板120的端面(例如，除压迫板120靠近胸墙141侧端面的其他端面)上。在一些实施例中，第三射线屏蔽板170可以是由原子序数较高的物质(例如，铅或含铅的物质)制得。例如，第三射线屏蔽板170可以包括铅板、防辐射无机铅玻璃、防辐射有机铅玻璃等。在一些实施例中，第一射线屏蔽板160、第二射线屏蔽板150和第三射线屏蔽板170的组成成分、形状和/或尺寸可以相同，也可以不同。本申请对此不作任何限定。

在一些实施例中，可以采用固定SOD(X射线源阵列110到压迫板120的距离)的方式实施扫描。为了固定SOD(X射线源阵列110到压迫板120的距离)，在一些实施例中，乳腺X射线成像装置100还可以包括第二驱动装置(图中未示出)。第二驱动装置可以用于驱动探测器130相对于X射线源阵列110运动，以在压迫待检测乳房140的过程中维持X射线源阵列110与压迫板120的距离不变。在一些实施例中，第二驱动装置可以包括第二动力装置和第二驱动部，第二动力装置和第二驱动部可以传动连接，第二驱动部可以用于在第二动力装置的带动下运动从而驱动探测器130相对于X射线源阵列110运动。在一些实施例中，第二动力装置可以包括第二电机，第二驱动部可以包括与探测器130固定连接的第二伸缩杆。

在一些实施例中，乳腺X射线成像装置100还可以包括第三驱动装置(图中未示出)。第三驱动装置可以用于驱动压迫板120运动以压迫待检测乳房，使待检测乳房140薄而均匀，并分离待检测乳房140结构中的重叠软组织，以便于乳腺X射线成像装置100检测并成像得到高质量的乳腺图像。在一些实施例中，第三驱动装置可以包括第三动力装置和第三驱动部，第三动力装置和第三驱动部可以传动连接，第三驱动部可以用于在第三动力装置的带动下运动从而驱动压迫板120运动。在一些实施例中，第三动力装置可以包括第三电机，第三驱动部可以包括与压迫板120固定连接的第三伸缩杆。

在一些实施例中，乳腺X射线成像装置100还可以包括控制器(图中未示出)，控制器可以分别与X射线源阵列110、探测器130和压迫板120具有信号连接。其中，X射线源阵列110中的每个X射线源均可以与控制器具有信号连接。在一些实施例中，控制器可以控制线阵X射线源111和面阵X射线源112的状态(例如，运行或关闭)。在一些实施例中，控制器还可以控制线阵X射线源111的倾斜角度，以使线阵X射线源的照射区域1112在靠近胸墙141侧的照射面1111与压迫板120垂直或近似垂直。

在一些实施例中，控制器可以控制压迫板120运动以压迫待检测乳房140。例如，控制器可以控制第三驱动装置以驱动压迫板120运动。在一些实施例中，控制器可以控制探测器130检测穿过待检测乳房140的X射线，并对探测器130所探测到的X射线数据进行处理(例如，光电转变、模数转换和图像重建等)得到乳腺图像。在一些实施例中，控制器还可以控制第一驱动装置，以驱动第一射线屏蔽板160相对于压迫板120运动，从而使得第一射线屏蔽板160贴合线阵X射线源111发射的X射线照射区域中远离胸墙141侧的照射面1113。在一些实施例中，控制器还可以控制第二驱动装置，以驱动探测器130相对于X射线源阵列110运动，以在压迫待检测乳房140的过程中维持X射线源阵列110与压迫板120的距离不变。

本申请还提供一种乳腺X射线成像方法，该方法可以包括：对于固定SOD(X射线源阵列110到压迫板120的距离)的扫描方式，在进行成像的过程中，控制器控制第二驱动装置驱动探测器130相对于X射线源阵列110运动，以对待检测乳房140进行压迫，在压迫待检测乳房140的过程中，X射线源阵列110与压迫板120的距离不变。定位完成之后，开始扫描，探测器130接收并探测穿过待检测乳房140的X射线，基于探测到的X射线数据进行处理(例如，光电转变、模数转换和图像重建等)可以得到乳腺图像，完成扫描。对于固定SID(X射线源阵列110到探测器130的距离)的扫描方式，控制器控制第三驱动装置，以驱动压迫板120压迫待检测乳房140。由于X射线源阵列110不动，X射线源阵列110到压迫板120的距离发生了变化，导致压迫板120上第一射线屏蔽板160与X射线源阵列的照射区域1112的相对位置发生了变化。因此控制器需控制第一驱动装置驱动第一射线屏蔽板160相对于压迫板120运动从而维持第一射线屏蔽板160贴合线阵X射线源的照射区域1112中远离胸墙141侧的照射面1113。定位完成之后，开始扫描，探测器130接收并探测穿过待检测乳房140的X射线，基于探测到的X射线数据进行处理(例如，光电转变、模数转换和图像重建等)可以得到乳腺图像，完成扫描。在一些实施例中，控制器可以在定位完成之后再控制第一射线屏蔽板160相对于压迫板120运动。在一些实施例中，控制器也可以在压迫板120压迫运动的过程中控制第一射线屏蔽板160相对于压迫板120运动。

本申请实施例乳腺X射线成像装置100可能带来的有益效果包括但不限于：(1)本申请不需要对乳腺进行旋转扫描，可以缩短扫描时间，消除患者恐惧心理，同时可以降低运动伪影，提高乳腺图像质量，便于乳腺疾病的准确诊断和乳腺癌的筛查。(2)本申请采用场致发射X射线源可以提高扫描图像的分辨率。(3)本申请可以更清晰地显示病变可能性大的乳房胸墙侧的组织。(4)本申请可以预防X射线源阵列110发射的X射线穿过胸墙，也可以避免人体接收不必要的X射线辐射。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种乳腺X射线成像装置，其特征在于，包括：X射线源阵列、探测器和压迫板；

所述压迫板设置在所述X射线源阵列和所述探测器之间，所述压迫板用于压迫乳房；

所述X射线源阵列包括线阵X射线源和面阵X射线源，所述线阵X射线源设置在所述乳房的胸墙侧，所述面阵X射线源与所述线阵X射线源相邻，所述线阵X射线源的排布密度大于所述面阵X射线源的排布密度，且所述线阵X射线源的X射线照射区域在靠近所述胸墙侧的照射面与所述压迫板垂直或近似垂直。

2.如权利要求1所述的乳腺X射线成像装置，其特征在于，所述线阵X射线源呈直线排列。

3.如权利要求1所述的乳腺X射线成像装置，其特征在于，所述装置还包括第一射线屏蔽板，所述第一射线屏蔽板用于屏蔽所述面阵X射线源所发射的X射线中照射到所述线阵X射线源的照射区域的部分X射线。

4.如权利要求3所述的乳腺X射线成像装置，其特征在于，所述第一射线屏蔽板设置在所述压迫板上，所述第一射线屏蔽板与所述线阵X射线源的X射线照射区域在远离所述胸墙侧的照射面平行。

5.如权利要求4所述的乳腺X射线成像装置，其特征在于，所述装置还包括第一驱动装置，所述第一驱动装置用于驱动所述第一射线屏蔽板相对于所述压迫板运动。

6.如权利要求1所述的乳腺X射线成像装置，其特征在于，所述装置还包括第二射线屏蔽板，所述第二射线屏蔽板设置在所述乳房的胸墙侧且与所述压迫板垂直或近似垂直。

7.权利要求1所述的乳腺X射线成像装置，其特征在于，所述装置还包括第三射线屏蔽板，所述第三射线屏蔽板设置在所述乳房的左侧和/或右侧。

8.如权利要求1所述的乳腺X射线成像装置，其特征在于，所述装置还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置用于驱动所述探测器相对于所述X射线源阵列运动。

9.如权利要求1所述的乳腺X射线成像装置，其特征在于，所述X射线源阵列中的X射线源包括场致发射X射线源。

10.如权利要求1所述的乳腺X射线成像装置，其特征在于，所述装置还包括控制器，所述控制器分别与所述X射线源阵列、所述探测器和所述压迫板具有信号连接。