CN117917229A - 用于分析乳房托环境的系统和方法 - Google Patents

Abstract

根据本公开的示例性实施方案的一个方面，一种成像设备或系统(10)，例如乳房摄影成像系统或设备，包括距离和定位感测系统(201)，该距离和定位感测系统位于该成像系统(10)上以从构成该系统(201)的一个或多个感测设备(200)提供准确距离和位置信息，该一个或多个感测设备测量从该感测设备(200)发射波或辐射与检测到反射波或辐射之间的经过时间。该感测设备的类型的示例包括超声感测设备、MEMS雷达设备和飞行时间(ToF)感测设备(206)。该距离信息可用于确定相对位置以产生示出由该感测设备在区内感测到的任何对象(52)的位置和形状的距离图，确定该对象相对于彼此的位置的变化率、即速度以用于控制该成像系统的各种部件的移动，以及确定对象的形状和对象的形状的变化。

Description

用于分析乳房托环境的系统和方法

技术领域

本公开整体涉及医学成像系统，包括乳房摄影系统和设备，并且更具体地涉及与医学成像设备一起使用的患者和设备定位系统。

背景技术

本发明的实施方案整体涉及X射线医学成像，并且更具体地涉及用于执行各种成像程序的设备、系统和方法，所述成像程序诸如乳房摄影成像程序，包括但不限于光谱乳房摄影术(SM)，诸如2D/3D双能造影增强(CE)乳房摄影检查、全视场数字乳房摄影(FFDM)或数字乳房融合断层(DBT)乳房摄影检查。

光谱乳房摄影术(SM)是用于扫描乳房来进行筛查、诊断和/或介入检查的X射线成像模态。乳房摄影术的有效性受众多因素影响，这些因素中的一个因素是使用SM获得的图像的二维(2D)渲染。

SM的另选系统也已知用于乳房成像。一些示例包括将图像直接地捕获到平板检测器上的全视场数字乳房摄影术、涉及使用包含成像板的暗盒的计算机X线摄影术、或者数字乳房融合断层(DBT)。数字乳房融合断层(DBT)或乳房摄影-断层摄影(mammo-tomo)系统是采集若干(例如，数十个)成角度偏移的投射X射线图像并使用所得的X射线图像数据重建三维(3D)图像数据集的专用乳房摄影系统。

3D图像数据集用于形成被成像乳房的各种体积表示，包括乳房的整个3D体积，以及该3D体积的各种3D区段，诸如被取向成提供在3D图像数据集内检测到的一个或多个感兴趣区域(ROI)的期望视图的构成3D体积的指定厚度的切片或厚片。

另外，当已经产生乳房的3D图像数据集时，在用于合适的诊断程序中之后，这些3D图像数据集可用于将与DBT系统一起使用的活检设备引导到乳房中以获得在3D图像数据集内识别出的感兴趣区域(ROI)的活检。在DBT系统中，活检装置直接设置在DBT系统上，以便能够利用3D图像数据集将活检装置引导至ROI来执行活检。

关于使用乳房摄影设备，从乳房组织获得高质量乳房摄影图像的过程需要技术员将患者的乳房定位在压迫乳房的一个或多个桨之间，以便在图像采集期间固定乳房并将其压平。施加到乳房的压迫力通过减小乳房的厚度而同时将乳房组织散布在更大区域上来改进图像质量；这促成对获得的影像的解释，因为被成像乳房内的结构的覆盖组织的量最小化。

通过压迫来减小乳房厚度在管理患者辐射剂量方面也是重要的。通常，被压迫乳房越厚，X射线衰减越大。因此，当对较厚乳房组织成像时，与较薄组织所需的剂量相比，需要更高的X射线剂量。虽然期望更大的压迫力来以更低的辐射剂量获得清晰图像，但是更大的压迫力可能造成患者疼痛或不适。此类患者可能因害怕不舒服的过程而未安排或可能延迟任何未来检查，由此可能增加不能及时地检测到严重医学状况的风险。

在许多诊断乳房摄影成像设备中，诸如名称为用于乳房摄影乳房压迫的装置和方法(Apparatus And Method For Mammography Breast Compression)的美国专利申请公布号US20200060632中公开的诊断乳房摄影成像设备，该美国专利申请公布的全部内容以引用方式明确地并入本文以用于所有目的，将乳房压迫在乳房摄影成像设备上由技术员使用具有二元定位系统的脚踏开关来控制，即，脚踏开关可在“开”位置与“关”位置之间移动，在“开”位置，压迫桨移动，在“关”位置，压迫桨静止。当脚踏开关在“开”位置时，桨在可操作地连接到桨的马达的全操作速度下朝乳房移动，直到检测到桨与乳房的接触。

以各种方式检测桨与乳房之间的接触，包括技术员观察看到桨接触并压迫乳房和/或通过使用各种系统(诸如例如设置在桨或其他乳房接触表面上的力传感器，其测量施加到乳房的力以维持压迫力低于某个预定阈值)。然而，取决于患者，甚至低于预定阈值的压迫力也可能引起疼痛或不适。

另外，由于在与乳房接触之前桨朝乳房的移动以相对高的速度速率进行，这可能在观察桨的快速移动时造成患者不安，因此在许多情况下，由于经由脚踏开关控制桨的移动的技术员的反应和/或通过力传感器对桨与乳房的接触的检测的延迟，在与乳房接触时桨的速度可能对乳房造成超过预定阈值的压迫力。此外，尽管技术员可能尝试通过增量地使用脚踏开关来避免这种情况，但是延迟仍可能导致桨以比期望的更高速率接触乳房。尽管作用在乳房上的这种初始高压迫力的持续时间通常很短，但是由于其在桨与乳房的初始接触之后不久就被技术员和/或力传感器检测到，并且桨的速度快速地降低或停止，初始接触可能导致患者疼痛或不适。

此外，就在将桨移动成与患者进行初始接触之前或之后，由技术员以更精细的方式控制桨的移动以缓慢地实现对乳房的期望压迫力来实现对乳房的最佳成像。在执行桨的这种更紧密控制的、更精细的移动时，技术员采用脚踏开关来移动桨，但是通过在连续短间隔或时间段中激活脚踏开关来增量地将桨朝乳房移动并达到要施加在乳房上的目标压迫力。除了脚踏开关之外或作为其替代，乳房摄影成像设备可包括精细移动调整旋钮。技术员对旋钮的旋转使桨以比脚踏开关更精细的方式朝向或远离乳房移动以更准确地抵靠乳房定位桨来实现对乳房的期望压迫力。

然而，即使脚踏开关和/或旋钮可由技术员操作以更精细地控制桨的移动来以期望压迫力接触乳房，但是仍存在准确地检测在桨的移动期间施加在乳房上的力以试图最小化患者的任何不必要的疼痛或不适的问题。在技术员在桨压迫乳房时观察该乳房的情况下，对由桨在乳房上提供的压迫力的估计最多是主观的，并且很大程度上取决于技术员在操作乳房摄影成像设备方面的经验水平。附加地，即使当乳房摄影成像设备包括桨上的力传感器和/或检测器以提供施加在乳房上的压迫力的更客观的指示时，该感测值也可能基于乳房形状而变化，使得施加在不同乳房上的相同力可能产生不同的压迫和所得的乳房摄影图像。

现有技术乳房摄影设备的另一个显著问题涉及将乳房正确地定位在乳房摄影成像设备的视场(FOV)内，以便获得乳房的期望图像。更具体地，关于大多数乳房摄影设备，关于乳房定位需要解决的参数包括：1)将乳房准确地定位在乳房托/检测器上，2)将用于给定成像程序的桨的尺寸与正被成像的乳房的尺寸匹配，以及3)乳房在该托/检测器上的位置必须避免将患者的手臂定位在乳房摄影成像设备的FOV内，等等。如果在发起成像程序之前未满足这些成像参数中的任何一个或多个成像参数，则图像将不具有期望质量和/或将不覆盖乳房的期望区域，使得必须在后续成像程序中重拍图像，因此需要对患者的额外辐射剂量，这是极不期望的。

乳房相对于检测器的定位也产生了关于被荧光透视或数字成像的乳房的识别的问题。即使将乳房正确地设置在托上以通过桨来提供期望压迫来获得乳房的最佳图像，乳房的所得的荧光透视或数字图像或3D图像数据集也不提供关于乳房的偏侧性的任何指示，即乳房是左乳房还是右乳房。因此，除非技术员输入关于被成像乳房的偏侧性的适当信息，否则难以(如果不是不可能的话)从图像或3D图像数据集确定被成像乳房的偏侧性。这导致需要后续成像程序，这是不期望的，其原因是增加了对患者的辐射剂量，以及增加了为患者提供任何诊断的时间和费用，等等。

对于在活检程序中实施乳房摄影成像设备，在获得荧光透视或数字图像或3D图像数据集之后，使用3D图像数据集的图像的分析和/或诊断的结果来获得待活检乳房组织的位置，而乳房仍定位在乳房摄影成像设备上。在活检程序中，可在患者乳房仍在乳房托上时并在活检程序的实际执行之前获得乳房的样本图像以确认正被活检的组织中的ROI(例如，微钙化)的存在。在当前乳房摄影成像设备中，技术员将相对于ROI手动地调整准直器，使得用于样本图像的辐射具体地指向包含ROI的区域以防止乳房的其余部分接收任何不必要的辐射。

然而，由于由技术员手动地调整准直器，因此在准直器的定位中可能易于发生错误，使得可能获得小于包含ROI的区域或完全忽略包含ROI的区域的图像，从而需要附加成像过程。

为了解决现有技术医学成像设备并特别是乳房摄影成像设备的这些缺点，某些成像设备中已经采用了相机作为视觉检测系统以提供成像系统的各种部件的和患者相对于该成像系统的位置。在这些成像系统中，诸如名称为用于乳房摄影术的视觉引导的活检系统和方法(Vision-Guided Biopsy System And Method For Mammography)的美国专利申请公布号S2022/0192614中公开的成像系统，该美国专利申请公布的全部内容以引用方式明确地并入本文以用于所有目的，视觉系统操作以确定机器人臂(诸如机器人臂或端部执行器的最后节段)的位置，或者安装到端部执行器的活检工具和/或活检针尖端的位置，以及控制活检系统的移动/操作，诸如在活检设备的最终端部姿态或预击发位置以执行活检程序。视觉系统利用一个或多个相机来可视地确定机器人臂(例如，机器人臂的节段中的一个节段(诸如端部执行器))的位置，或者活检设备或活检设备针在活检程序的所需公差内。至少一个相机能够确定关于机器人臂的不同节段中的一个或多个节段(诸如端部执行器)的确切位置、活检设备和/或形成该活检设备的一部分的针的尖端相对于乳房摄影系统的确切位置的信息并向成像系统以及向在从由该成像系统获得的X射线图像数据重建的荧光透视或数字图像或3D图像数据集内确定的ROI提供该信息。相机的放置提供了端部执行器的视觉系统和任选地患者乳房(诸如用于碰撞管理)的最佳视场，同时还适应乳房摄影系统的其他部件的以及障碍物(诸如技术员和患者等)的存在。通过在端部执行器的初始定位时使用相机可视地探知端部执行器的位置和任选地通过端部执行器移动到预击发位置，活检引导系统可使用来自相机的这种视觉确定来在活检程序的所需公差(例如，+/-1mm)内精确地定位和引导端部执行器和患者乳房的位置，包括设置在要活检的乳房内的期望ROI。

虽然使用相机为成像系统提供了关于成像设备的各种部件的以及患者的准确位置信息，但是关于使用相机作为用于成像设备的视觉系统也存在某些问题。特别地，相机需要大量电力才能进行其操作，通常必需附加电力连接或电源以用于摄像机。

此外，为了将相机与成像系统集成以向该成像系统提供位置信息，需要向该成像系统添加将大量硬件和软件来提供相机视觉系统结合成像系统的操作的必要连接。这些连接因此提高了成像系统的复杂性和成本。

另外，在相机记录可见光谱中的图像以产生供成像系统使用的视觉引导信息时，必须修改在其中操作结合有相机视觉系统的成像系统的区域或房间中的照明以实现相机视觉系统的最佳操作。特别地，相机需要在成像系统周围有足够的光来产生图像，这可能需要比本来采用的更高水平的环境光来充分地照亮成像设备和患者的所有部分。

最后，由于许多成像程序并特别是乳房摄影成像程序需要患者处于至少部分脱去衣服状态，从患者的角度看，使用相机来获得患者的图像通常被视为不期望的。

因此，关于现有技术成像系统的关于那些成像系统在成像系统的控制下提供和利用关于成像系统的部件和待成像患者的位置信息的能力的前述缺点中的每个缺点，期望开发用于乳房摄影成像设备的操作的改进的系统和方法，其更准确地确定成像系统和患者的位置以更准确地控制成像系统的操作并向被成像患者提供增加的舒适度。

发明内容

根据本公开的示例性实施方案的一个方面，一种成像设备或系统(例如，乳房摄影成像系统或设备)包括距离和定位感测系统，该距离和定位感测系统在该成像系统上以从构成该系统的一个或多个感测设备提供准确距离和位置信息，实现了与现有技术视觉检测和定位系统相关的多种益处。最初，该距离和定位感测系统中采用的感测设备在构造和操作上远不如现有技术视觉系统中利用的相机复杂。在示例性实施方案中，感测设备仅测量从该感测设备发射波或辐射与检测到反射波或辐射之间的经过时间。感测设备的类型的示例包括超声感测设备、MEMS雷达设备和飞行时间(ToF)感测设备。因此，感测设备运作所需的结构部件远不如摄像机和照相机复杂和昂贵。此外，以发射与检测之间的经过时间的形式的距离数据在计算上明显更易于使用以得到供应到用于控制成像系统/设备的各种部件的操作的控制器的距离数据。由于感测设备的更简单的构造和数据复杂性，结合有感测设备的距离和定位感测系统可以更简单且更便宜的方式集成到现有和新成像系统/设备中。

此外，这些类型的感测设备能够覆盖包含与该感测设备的发射区域间隔开的扩展区域的区，使得该区内的多个不同点可同时地被该感测设备感测以确定一个或多个对象的存在和距该感测设备的距离。距离信息可被感测设备或可操作地连接到该感测设备的控制器/中央处理单元用来确定相对位置以产生距离图，该距离图示出了由该感测设备在区内感测到的任何对象的位置和形状。另外，位置信息可在成像系统的操作期间由感测设备获得，以便确定对象相对于彼此的位置的变化率、即速度，以用于控制成像系统的各种部件的移动。

此外，获得的关于正被成像的对象的形状的信息也可在该对象的形状改变(例如，在压迫板与检测器表面之间的压迫时乳房的形状的变化)时确定，以估计施加在该对象上的压力，其中伴随或不伴随使用单独力传感器。

此外，使用由感测设备发射的波和辐射来获得距离数据更不易受来自环境光条件的干扰影响，正如需要大量环境光来充分地捕获所需的可见光谱图像和/或视频的相机的情况。

最后，从患者舒适度的角度看，距离和定位感测系统因获得距离数据的方式(即，通过使用反射波和辐射而不是可见光谱图像或视频)而不记录在任何脱去衣服状态下的患者的任何图像和/或视频。因此，在整个成像和活检程序期间完全没有在脱去衣服状态下的任何类型的患者的任何图像极大地减少关于利用采用距离和定位感测系统的成像系统的成像和活检程序的执行的任何患者焦虑。

根据本公开的示例性实施方案的再一方面，一种乳房摄影系统包括：台架，该台架包括辐射源、能够与该辐射源对准的检测器以及压迫桨，该压迫桨相对于该检测器可移动以将患者乳房固定在检测器与压迫桨之间；控制器，该控制器可操作地连接到该台架以控制该辐射源和该检测器的操作来生成图像数据，该控制器包括：中央处理单元和互连数据库，该中央处理单元和互连数据库用于处理来自该检测器的该图像数据；显示器，该显示器可操作地连接到该控制器以向用户呈现信息；以及用户界面，该用户界面可操作地连接到该控制器以使用户能够向该控制器输入；以及距离和定位系统，该距离和定位系统设置在该台架上并且可操作地连接到该控制器，该距离和定位系统包括至少一个感测设备，该至少一个感测设备可操作以生成关于设置在该检测器上的该乳房的距离数据并且引导该压迫板的移动以压迫该检测器上的该乳房。

根据本公开的示例性实施方案的再一方面，一种用于确定待成像对象与成像系统的一个或多个部件之间的相对距离的方法包括以下步骤：提供成像系统，该成像系统具有：台架，该台架可移动地设置在支撑表面上并且该台架包括辐射源、能够与该辐射源对准的检测器，该检测器具有表面，待成像对象适于定位在该表面上；控制器，该控制器可操作地连接到该台架以控制该辐射源和该检测器的操作来在由该成像系统执行的成像程序中生成图像数据，该控制器包括：中央处理单元和互连数据库，该中央处理单元和互连数据库用于处理来自该检测器的该图像数据以创建图像；显示器，该显示器可操作地连接到该控制器以向用户呈现信息；以及用户界面，该用户界面可操作地连接到该控制器以使用户能够向该控制器输入；以及距离和定位感测系统，该距离和定位感测系统设置在该台架上并且可操作地连接到该控制器，该距离和定位系统包括至少一个感测设备，该至少一个感测设备可操作以生成关于该对象的距离数据；将该对象在该辐射源与该检测器之间定位在该表面上；操作该至少一个感测设备以获得关于该对象与该至少一个感测设备的距离的距离数据；确定该对象在该表面上的位置以确定该对象相对于该表面的位置；以及基于该对象在该表面上的该位置来任选地调整该成像系统的该一个或多个部件的操作。

从以下结合附图进行的详细描述中，本发明的这些和其他示例性方面、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

附图示出了当前设想的实践本发明的最佳模式。

在附图中：

图1是根据本公开的实施方案的以用于对患者的乳房组织进行成像的乳房摄影装置的形式的成像设备的透视图；

图2是根据本公开的实施方案的图1的系统的图，示出了在扫描位置的该系统的辐射源；

图3是根据本公开的实施方案的包括形成距离和定位系统的一对感测设备的图1的乳房摄影系统的透视图。

图4是对患者的乳房执行偏侧性确定的图3的距离和定位系统的示意图。

图5是根据本公开的另一个实施方案的包括形成距离和定位系统感测设备的图1的乳房摄影系统的透视图。

图6是根据本公开的另一个实施方案的包括形成距离和定位系统的一对感测设备的图1的乳房摄影系统的透视图。

图7是根据本公开的另一个实施方案的由图3的距离和定位系统执行的乳房形状确定的示意图。

图8是根据本公开的实施方案的由图3的距离和定位系统执行的压迫板和乳房的位置的确定的示意图。

图9是根据本公开的实施方案的由图3的距离和定位系统执行的在与乳房的初始接触之后的移动的压迫板和乳房的位置的确定的示意图。

图10是根据本公开的实施方案的由图3的距离和定位系统执行的在对乳房的最终压迫时的压迫板和乳房的位置的确定的示意图。

图11是根据本公开的实施方案的由图3的距离和定位系统执行的在对乳房的最终压迫时的施加在乳房上的估计压力的确定的示意图。

图12是根据本发明的实施方案的包括活检设备的图1的乳房摄影系统的另一个实施方案的等轴视图。

图13是根据本发明的实施方案的执行活检程序的图12的乳房摄影系统的等轴视图。

图14是根据本公开的另一个实施方案的包括活检设备的图5的乳房摄影系统的另一个实施方案的等轴视图。

图15是根据本公开的另一个实施方案的包括活检设备的图6的乳房摄影系统的另一个实施方案的等轴视图。

具体实施方式

在下面将描述一个或多个具体的实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述，可能未在说明书中描述实际具体实施的所有特征。应当理解，正如在任何工程或设计项目中一样，在任何此类实际具体实施的开发中，必须做出众多具体实施特定的决策以实现开发者的具体目标，诸如遵守可能在具体实施间不同的系统相关和业务相关的约束。此外，应当理解，此类开发努力可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。

当介绍本发明的各种实施方案的要素时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在一个或多个这种要素。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包含性的，并且意指除了列出的要素之外可能存在附加要素。此外，以下讨论中的任何数值示例旨在非限制性的，并且因此附加的数值、范围和百分比在所公开的实施方案的范围内。

如本文所用，“电耦接”、“电连接”和“电通信”意味着所引用的元件直接或间接连接，使得电流可以从一者流到另一者。该连接可包括直接导电连接(即，没有介入的电容、电感或有源元件)、电感连接、电容连接和/或任何其他合适的电连接。可能存在介入部件。

此外，尽管本文公开的实施方案是关于用于乳房组织的2维成像的乳房摄影装置来进行描述，但是应当理解，本发明的实施方案可适用于用于2维成像和3维成像两者(包括例如荧光透视法、全视场数字乳房摄影术、数字乳房融合断层(DBT)和光谱乳房摄影术(单能或多能))的其他类型的成像设备，以及用于除乳房组织之外的组织的成像程序的其他类型的成像设备。又此外，本发明的实施方案通常可用于分析组织，并且不限于分析人体组织。

现在参照图1和图2，示出了根据本发明的实施方案的形成为用于对乳房组织进行成像的乳房摄影系统12的示例性成像系统10的主要部件。系统10包括辐射源/X射线源16、辐射检测器18和准直器20，所述系统诸如名称为用于乳房摄影乳房压迫的装置和方法(Apparatus And Method For Mammography Breast Compression)的美国专利申请公布号US20200060632中公开的系统，该美国专利申请公布的全部内容以引用方式明确地并入本文以用于所有目的。辐射源16相对于检测器18可在多个成像位置之间移动并且可操作以发射辐射射线22(图2)，该辐射射线由辐射检测器18接收以提供乳房52的图像。在实施方案中，系统10可包括经由护面罩轨26安装到辐射源16的患者护罩24以防止患者的头部阻碍辐射射线并保护患者免受辐射射线22。

仍进一步参照图1和图2，系统10还包括压迫桨或板28和支撑结构30，辐射源16、辐射检测器18和/或压迫板28中的一者或多者可安装到该支撑结构。在实施方案中，系统10还可包括控制器32。控制器32可以是具有至少一个处理器/中央处理单元/计算机和存储由控制器32采用的用于系统10的操作的信息和/或指令的存储器设备/数据库的工作站，如图1所示，或者在其他实施方案中，控制器32可嵌入/集成到上文公开的系统10的各种部件中的一个或多个部件中。在实施方案中，控制器32可经由电缆34与辐射源16、辐射检测器18和/或压迫板28电连通。如将理解，在实施方案中，连接34可以是无线连接。在实施方案中，控制器32可包括辐射护罩36，其保护系统10的操作员免受由辐射源16发射的辐射射线22。控制器32还可包括显示器38、键盘40、鼠标42和/或其他适当用户输入设备，其便于经由用户界面44控制系统10。

如图1和图2进一步所示，辐射源16与辐射检测器18一起形成提供用于对患者的身体部分(诸如乳房52)进行成像的目的的X射线影像的X射线系统的一部分。如上所述，辐射源16发射辐射射线22，使得辐射射线22从辐射源16行进到辐射检测器18。虽然辐射射线22在本文中作为X射线进行讨论，但是应当理解，辐射源16可能发射可用于对患者成像的其他类型的电磁射线。辐射源16可安装到支撑结构30，使得辐射源可相对于辐射检测器18绕轴线46旋转，但是也设想了诸如在数字乳房融合断层(DBT)期间辐射源16在除绕固定轴线旋转之外的路径中的移动。在实施方案中，辐射检测器18可被配置为在其外壳内旋转或平移，诸如在由箭头53和55指示的方向上。

在图1的所示的示例性实施方案中，辐射源16和检测器18安装到固定到支撑结构30的台架90。支撑结构30容纳平移机构92，该平移机构可操作地连接到台架90。平移机构92可操作以相对于支撑结构30竖直地移动台架90，以便将台架90定位在适当高度处以适应在其上利用系统10的患者的尺寸。平移机构92还可操作以相对于支撑结构30将台架90绕水平轴线46旋转，以便根据需要相对于患者旋转地定位台架90。

台架90包括大体C形的主体94，其中辐射源16在一个端部处，并且检测器18在相对端部处。在该构型中，不管台架90的竖直和/或旋转取向如何，诸如相对于患者乳房52定位辐射源16和检测器18以在各种取向上获得X射线图像，诸如对于头尾(CC)或中间外侧倾斜(MLO)视图，等等，辐射源16被设置成与检测器18对准。在该位置，检测器18能够接收从辐射源16发射的X射线22，该X射线穿过位于辐射源16与检测器18之间的患者部分、即患者乳房52，以便生成图像数据来传输到乳房摄影设备/系统10的控制系统32以创建3D图像数据集供医师查看(诸如通过使用DBT)，以及其他已知方法。

附加地，在另一个实施方案中，辐射源16可附接到台架90以独立于台架90和检测器18旋转和/或移动，以便使辐射源16能够以相对于检测器18的各种角度(例如，在+/-60°之间)拍摄患者乳房的X射线图像。辐射源16在这些角度之间获得的图像可用于在使用系统10的活检程序中创建立体图像或当在成像模式下操作系统10时用于DBT。

如上所述，辐射检测器18接收由辐射源16发射的辐射射线22。在实施方案中，关于由辐射检测器18接收的辐射射线22的数据可经由电缆/电子连接34从辐射检测器18电传送到控制器32，使得控制器32生成可显示在显示器38上并存储在存储器设备中的一个或多个图像。

压迫板28响应于来自控制器32的指令或响应于来自在乳房摄影系统10上或附近的控制器或开关控制器80的指令而可操作地朝向和远离辐射检测器18移动，如箭头/压迫轴线48所指示，使得压迫板28将身体部分(例如，乳房52)抵靠辐射检测器18的表面50压平并保持在适当位置。在这方面，辐射检测器18及其表面50在本文中被称为“支撑板”，其与压迫板28协作以在两者间压迫和夹紧患者的乳房。

在一个示例性实施方案中，为了在成像和/或活检程序期间维持患者乳房52的位置静止，压迫板28附接到位于台架90上和/或内的板或桨支撑机构45，该板或桨支撑机构直接地将压迫板28定位在检测器18/支撑板上方并与该检测器/支撑板对准并且可操作地连接到控制器32。板支撑机构45可在台架90的任何旋转或竖直位置处在台架90内操作以使板28在一条线上朝向或远离检测器18/支撑板移动。机构45可具有多种不同配置中的任何配置，但是在一个示例性实施方案中采用加压螺钉机构的形式，该加压螺钉机构可操作以将板28移动成与患者乳房52接合来在乳房52上施加预定压力/压迫以在成像和/或活检程序期间将乳房52保持在板28与检测器18/支撑板之间的静止位置。

在操作中，根据实施方案，患者的乳房52可放置在辐射检测器18的表面50上。在控制器32对板支撑机构45的控制下，压迫板28朝检测器18移动以将乳房52抵靠检测器18的表面50进行压迫，使得使乳房52不动。压迫板28朝检测器18移动以将乳房52抵靠支撑板/检测器18进行压迫限定系统10的压迫阶段。一旦实现目标压迫，就停止压迫板28的移动，并且将压迫板28和支撑板18保持在固定位置以将乳房52夹紧在两者间(在本文中被称为夹紧阶段)，使得可开始成像或程序，例如活检。在成像程序期间，选择性地调整辐射源16，使得其移动/旋转到第一扫描位置并扫描乳房52。辐射检测器18接收穿过乳房52的辐射射线22并向控制器32发送数据，该控制器然后生成乳房52的一个或多个X射线图像。一旦成像完成，控制器32就将压迫板28从支撑板18移走以释放乳房52。

仍进一步参照图1，在实施方案中，系统10可包括与控制器32通信耦合的一个或多个生理监测或传感器设备54、56、58、60以用于监测患者的一个或多个生理参数(和用于向控制器32传输生理参数数据)。虽然图1示出传感器设备54、56、58连接到控制器32，但是在一些实施方案中，在不脱离本发明的更宽泛的方面的情况下，传感器设备中的一个或多个传感器设备可与乳房摄影装置通信耦合。可选择传感器设备来监测和/或测量期望的患者的任何生理信息，包括但不限于舒张血压、收缩血压、体温、血氧水平、患者体重、皮肤电导、脉搏率等。如图1所示，传感器设备(例如，传感器设备60)中的一个或多个传感器设备可与压迫板28和/或检测器/支撑板18物理地集成。通过将传感器设备结合到支撑板18或压迫板28中，可采集患者的生理参数数据并将其传输到控制器32，而不需要系统操作员的任何附加干预。

在实施方案中，传感器设备60可以是用于测量施加到乳房52的压力或压迫力的量的力传感器。用于测量生理参数的附加传感器可被配置为直接地测量或允许计算变量诸如力、压力、温度、刚度、弹性、乳房尺寸和/或体积和/或组织密度，并且可被嵌入压迫板28或支撑板18中或被附接作为乳房摄影系统10的一部分。

各种传感器设备54、56、58、60可被配置为在系统操作期间从患者采集生理参数数据和/或其他传感器数据。更具体地，可在乳房压迫和成像之前、在系统的压迫阶段期间和/或在系统的夹紧阶段期间连续地或以预定时间间隔采集生理参数数据。在实施方案中，可在至少压迫阶段期间连续地或以预定时间间隔采集生理参数数据。在其他实施方案中，可至少在压迫阶段和夹紧阶段期间连续地或以预定时间间隔采集生理参数数据。

再次参照图1，在实施方案中，在压迫阶段和夹紧阶段期间的系统10的操作可由患者使用开关控件80(例如，脚踏开关控件)来控制，诸如在美国专利号10004470中公开的那样，该美国专利的全部内容据此以引用方式并入本文。开关控件80通常经由电缆/导线82连接到乳房摄影成像系统10。控件也通常成镜像设置在乳房摄影成像系统10的相对侧上(未示出)。其他控件(未示出)可存在于放置在桨/乳房支撑区域中的特定附件上。在实施方案中，开关控件可以是具有与系统10的有线、无线、蓝牙或其他连接的手持控制单元84，而不是脚踏开关控件。在实施方案中，患者可使用开关控件来控制在压迫阶段和/或夹紧阶段期间施加的压迫速率和/或压力或力。反馈设备(例如，控制器32)可被配置为给出关于要获得的图像的反馈信息并可被设计成使得该反馈信息可操作地被患者感知(例如，通过听觉或视觉指示)。反馈设备(例如，控制器32)可被配置为根据从各种传感器设备54、56、58、60接收的信息向患者提供关于产生最佳图像所需的压迫速率(更高或更低的压迫速率)和/或压力量(更高或更低)的反馈信息。在这方面，在压迫和/或夹紧阶段之前或期间，当施加的压迫速率和/或压力足以获得高质量图像时，如从通过感测设备54、56、58或60从患者获取的血压或其他测量所确定，反馈设备告知患者。

现在参照图3，成像系统10还包括设置在台架90上的一个或多个位置的附加感测设备200中的一个或多个附加感测设备以形成距离和定位感测系统201。感测设备200能够发射声音或辐射的一个或多个波或束202，该一个或多个波或束撞击设置在从感测设备200发射的波/束202的路径中的对象204。在撞击对象204时，波/束202被反射回到感测设备200。反射波/束202向感测设备200提供关于在波/束202的路径中的任何对象204的存在、形状和位置以及对象204距感测设备200的距离的信息。该信息由波/束202从感测设备200发射与束202返回到感测设备200之间的经过时间提供并由感测设备202和/或可操作地连接到感测设备200的控制器32分析，以便进行这些确定。发射波/束202以获得该类型的信息的合适的感测设备200包括超声(US)感测设备、微机电系统(MEMS)雷达感测设备和飞行时间(ToF)感测设备，等等。在一个示例性实施方案中，感测设备200发射将被对象204反射的波/束，该波/束不干扰成像系统10的操作并且不产生针对被波/束202接触并反射该波/束的对象204的有害条件。

在图3至图5的所示的示例性实施方案中，成像系统10包括至少一个(图5)并在其他实施方案中包括一对(图3和图4)感测设备200，该感测设备设置在检测器18/支撑板上并被取向成朝对象204发射波/束202。在图4和图5中，对象204被表示为设置在检测器18/支撑板上以由系统10成像的乳房52。感测设备202还可定位在不同位置或位置组合以适应发射波/束202所需的感测设备200的位置来确定成像系统10的各种结构和/或对象52/204的位置。特别地，如图5和图6所示，作为放置在检测器18上的替代或除此之外，感测设备202可定位在辐射源16上或附近(由于压迫板28对由感测设备200发射的波或辐射透明)、压迫板28上和/或台架90上的各种位置处，以便提供来自对成像系统10的各种部件的以及患者57的位置的不同视角的位置信息。

再次具体参照图3和图4，感测设备200在检测器18的表面50上的设置使感测设备200能够向外朝定位在表面50上的乳房52发射波/束202。在一个特定示例性实施方案中，感测设备200可采取ToF传感器206的形式，诸如ST Microelectronics FlightSense^TMToF传感器(https://www.st.com/en/imaging-and-photonics-solutions/time-of-flight-sensors.html)。ToF传感器206将光子发射到覆盖区208中，该覆盖区包含形成覆盖区208的多个单独扇区212。光子从目标诸如乳房52反射，并且返回到ToF传感器206来确定从传感器206到乳房52的距离，该距离是从从传感器206发射光子到由传感器206感测到反射光子的经过时间造成的。传感器206使多个光子能够发射到被一个或多个传感器206瞄准的区域中的覆盖区208(图3至图5)中或跨该覆盖区发射。在一个示例性实施方案中，区208可包含单独扇区212的8×8矩阵或网格210，其中网格210内的每个扇区212能够返回反射被导引到特定扇区212中的光子的任何对象52/204的单独位置和/或距离确定，由此提供被检测为存在于网格210内的对象52/204的距离图214。

如图4所示，为了确定设置在检测器18的表面50上的乳房52的偏侧性，该对ToF传感器206中的每个ToF传感器可将多个光子/光束202发射到在ToF传感器206前面的不同扇区212d1至d8中。由于患者57仅使单个乳房52设置在表面50上，因此另一个乳房52将设置到表面50的一侧。因此，可通过发射的光子/束202反射离开面向ToF传感器206定位的患者53的乳房52和剩余部分来确定哪个乳房52设置在表面52上。如图4的示例所示，在右乳房52定位在表面52上的情况下，患者57的左侧设置在表面50的右侧的ToF传感器206前面。因此，从覆盖距离图214的扇区d5至d8的ToF传感器206发射的光子/束202将接触患者57的左侧并被反射回到ToF传感器206。类似地，从覆盖距离图214的扇区d1至d4的ToF传感器206发射的光子/束202也将撞击患者57并被反射回到ToF传感器206。然而，由于患者57的位置未延伸到扇区d1或d2中，因此由ToF传感器206引导到扇区d1和d2中的光子/束202将错过患者57，并且相反，将撞击在患者57后面的增大的距离的表面并被反射离开该表面。扇区d1和d2中的光子/束202的返回时间的该返回延迟/增加可被控制器32用来确定患者仅定位在所得的距离图214的扇区d3至d8内。因此，通过乳房52在表面50上的已知位置和在扇区d3至d8内确定的患者57的位置，控制器32能够断定表面50上的乳房52的偏侧性，即乳房52是右乳房52。相反地，如果ToF传感器206确定患者53仅设置在扇区d1至d6中，则控制器32可将表面50上的乳房52的偏侧性确定为左乳房52。

ToF传感器206检测患者57的身体的存在来确定正被成像的乳房52的偏侧性的能力还使ToF传感器206能够检测患者57除乳房52之外的可能在成像系统10的成像区域内的部分。例如，如果患者57的手臂51位于太靠近检测器18的位置和/或在辐射源16的FOV内，则ToF传感器206可使用从ToF传感器206发射的光子来检测手臂51的存在和位置，该光子从在检测器18/支撑板的区域之外的扇区反射回到ToF传感器206。特别地，如图4的示例性实施方案所示，患者57的右臂51紧邻检测器18定位。由此，从ToF传感器206发射到扇区d1和/或d2中的光子撞击手臂51并被该手臂反射回到ToF传感器206。光子向和从手臂51行进所花费的时间长于光子撞击检测器18上的乳房52的时间，但是短于向和从更远表面(例如，在患者57后面的墙壁)行进所花费的时间。因此，ToF传感器206和/或控制器32可使用该信息来确定手臂51的存在，以及手臂51相对于检测器18的位置。通过该信息，控制器32可提示技术员关于手臂51的位置，使得患者57可将手臂51移出成像设备10的FOV。患者57的乳房52以及身体的任何其他部分(例如，手臂51)的位置可附加地通过使用设置在相对于检测器18的各种位置和/或角度处(诸如在支撑板50上和在辐射源16(图5)或桨/板28(图6)中的一者或多者上，以及其他合适的位置)的一个或多个感测设备200和/或ToF传感器206来检测。

除了确定乳房52的偏侧性之外，如图5最佳地所示，ToF传感器206定位在相对于检测器18的表面50的已知位置。因此，ToF传感器206可跨定位在表面50上的乳房52发射光子/束202以确定距离图214，该距离图示出表面50上的乳房52的形状，包括乳头216的位置，该位置可用于识别乳房52的中心。在基于表面50与ToF传感器206的位置之间的已知关系而已知表面50相对于由ToF传感器206扫描的扇区d1至d8的位置的情况下，乳头216在距离图214的扇区d1至d8内的感测位置可通过ToF传感器206和/或控制器32来与表面50上的位置相关。以这种方式，乳头216的位置或乳房52的中心的任何其他指示可与表面50的位置比较以确定在压迫和/或成像程序之前乳房52是否正确地设置在表面50上。如果控制器32和/或ToF传感器206确定乳房52未正确地定位在表面50上，则不仅可向技术员提供不正确定位的指示，而且可向技术员提供实现乳房52在表面50上的正确定位所需的前/后和左/右校正的指示。

由各种感测设备200(例如，ToF传感器206)获得的信息可附加地用于提供在压迫乳房52之前设置在检测器18的表面50上的乳房52的形状的表示。现在参照图7所示的示例性实施方案，类似于图3的成像系统的配置，感测设备202采取设置在检测器18的表面50上或附近的一对ToF传感器206的形式。ToF传感器206各自将光子发射到相邻区208中，每个相邻区由单独扇区212的8×8网格210形成。区208覆盖压迫板28与检测器18之间的示例性发射区域220，以便确定设置在检测器18的表面50上的对象(例如，乳房52)的存在和形状。由ToF传感器206发射到每个扇区212中的光子的行进时间向ToF传感器206和/或可操作地连接到该传感器的控制器32提供足够的信息以确定乳房52在表面50上的位置。此外，通过采用为每个扇区212提供的距离信息的合适的矩阵分割，传感器206和/或控制器32可附加地确定定位在检测器18上的乳房52的形状。如图7所示，对形成矩阵或网格210的单独扇区212的矩阵分割使用关于那些扇区212获得的指示乳房52的存在的信息来提供对乳房52的形状222的贴近估计。在图7中，基于ToF传感器206相对于乳房52的水平取向。由ToF传感器206确定的形状222是乳房52的前立面形状。然而，通过设置在成像设备/系统10上的另选或附加位置处的感测设备200/ToF传感器206(参见图5至图6)，可以类似于先前描述的方式从不同视角生成乳房52的附加形状222，例如顶平面图形状、右正视图和/或左正视图形状等。由在其他位置处的感测设备200/ToF传感器206提供的附加形状222可与图7中的形状22组合以导出乳房52的形状的3D表示。

通过该形状信息，无论是否由感测设备200/ToF传感器206提供都使控制器32能够将压迫板28与乳房52的检测到的形状22匹配。在这样做的一种方式中，压迫板28的构型被输入成像系统10中，要么由技术员使用连接到成像系统/设备10的一个或多个输入设备(即，键盘40和/或鼠标42)手动地输入，要么通过扫描板28上包含关于板28的构型的信息的合适的标识符(未示出)自动地输入。另选地，板28的构型可通过使用感测设备200/ToF传感器206来获得，当设置在由感测设备200/ToF传感器206覆盖的区208内时，该感测设备/ToF传感器可扫描板28，其中由感测设备200/ToF传感器206获得的距离信息由控制器32转换成对板28的构型的确定。

通过关于板28的构型的信息，控制器32可将由感测设备200/ToF传感器206断定的乳房52的形状222与板28的形状和/或构型比较。如果板构型与乳房形状222之间存在显著差异，则控制器32可向技术员提醒该差异和/或向技术员提供关于板28具有最紧密地匹配乳房52的形状22的适当形状或构型的信息以用于要执行的成像程序和/或活检程序。在示例性实施方案中，关于将用于成像程序的适当板28的信息可从可用板28和每个板28的规格/构型的数据库(未示出)提供，该数据库可由控制器32访问来确定具有期望构型的板28以补充乳房52的检测参数。

根据本公开的另一个示例性实施方案，现在参照图7至图10，由感测设备200/ToF传感器206提供的位置信息可被控制器32用来控制压迫板28的移动。如图7所示，当乳房52最初定位在表面50上时，板28与表面50间隔开，但是至少部分地设置在传感器206的覆盖区208内包含的区域220内。因此，除了乳房52在表面50上的位置和形状之外，传感器206还可确定乳房52与压迫板28之间的距离。

现在看向图8至图10，当压迫板28朝乳房52下降时，可通过能够在成像程序之前在控制器32移动压迫板28的同时被操作的感测设备200/ToF传感器206的操作来连续地确定压迫板28的位置。在图8中，当压迫板28朝乳房52向下移动时，连续地确定压迫板28的位置以及因此板28与乳房52之间的距离，从而在板28朝乳房52移动时向控制器32提供关于板28与乳房52之间的距离的实时信息。以这种方式，控制器32可测量和/或监测压迫板28与乳房52之间的距离的变化率。

现在看向图9，在压迫板28开始接触乳房52时，即，当板28与乳房之间的检测到的距离为0时，或者刚好在压迫板28与乳房52接触之前，控制器32可减慢板28朝乳房52移动的速率。对压迫板28的移动速度的这种控制可结合板支撑机构45的手动操作来完成，其中来自感测设备200/ToF传感器206的供应给控制器32的距离数据使控制器32能够提供关于压迫板28的移动的自动制动功能。另选地，经由板支撑机构45对板28的移动速度的控制可由控制器32使用由感测设备200/ToF传感器206提供给控制器32的位置/距离数据独立地执行。

现在看向图10，在板28在最初接触乳房52之后压迫乳房52时，控制器32可进一步控制、即减慢板28的运动，并且鉴于如由感测设备200/ToF传感器206提供给控制器32的板28和乳房52相对于彼此和相对于检测器18的距离或位置信息，最终在达到对乳房52的期望压迫时停止板支撑机构45的所有操作和板28的对应移动。同样，类似于在板28与乳房52接触之前由控制器32对板支撑机构45的操作和板28的移动的速度控制/减慢，板28压迫乳房52的移动可由控制器32自动地执行或结合板支撑机构45的手动操作执行。

另外，类似于通过利用从位于表面50上或附近以及板28上和/或台架90上的合适位置的感测设备200/传感器206获得的距离和/或位置数据在压迫板28移动之前确定乳房52的3D表示，来自成像设备10上的不同位置处的感测设备200/ToF传感器206中的每一者的距离数据可用于确定在乳房52被板28压迫时乳房52的形状222的变化。该确定使控制器32能够计算乳房52在其被板28压迫时的变化厚度，由此允许控制器32操作板支撑机构45以将板28移动到乳房52被压迫以实现用于获得乳房52的图像的最佳厚度的位置。此外，可通过控制器32以前述方式操作板支撑机构45以逐渐地或缓慢地压迫乳房52以最小化在压迫步骤期间对患者57造成的不适来执行将乳房52压迫到期望厚度。关于以上内容，通常理解的是，通过施加更大的压迫力来将乳房更大程度地压平，可实现更好的图像质量。然而，已知增加的压迫力会导致患者疼痛和不适。通过在压迫和夹紧阶段期间监测乳房52的形状222，系统10能够优化施加的压迫力和/或压迫速率以最小化患者不适，同时还确保实现最低水平的压迫以确保可获得高质量的图像。在实施方案中，来自各种感测设备的反馈允许基于确保最佳图像质量的因素来发生压迫的自动、实时变化，同时尝试最小化在程序期间经历的不适。

结合关于压迫板28和乳房相对于彼此和相对于检测器18/表面50的变化位置的距离信息，在板28压迫乳房52时由感测设备200/ToF传感器206提供给控制器32的信息允许确定在压迫期间施加在乳房52上的压力。特别地，现在参照图11，由感测设备200/ToF传感器206提供的关于乳房52的形状222的信息(在压迫之前和期间两者)使控制器32能够确定乳房52与压迫板28的接触区域224和乳房52与检测器18的表面50的接触区域226。在图7中，在压迫板28与乳房52的任何接触之前，乳房52仅具有在表面50上的接触区域226。在板28与乳房52初始接触时(图8)，乳房52还产生与板28的接触区域224。在板28朝表面50进一步移动以在板28与表面50之间压迫乳房52时，接触区域224、226变得更大，如图9和图10所示。

当接触区域224、226通过压迫板28朝检测器18/表面50的移动而扩大时，区域224、226的尺寸可由感测设备200/ToF传感器206确定。特别地，结合确定乳房52的形状222，控制器32可计算抵靠板28和表面50设置的接触区域224、226。使用这些计算的接触区域224、226，控制器32可进一步计算由压迫板28和表面50施加在乳房52上的压力。接触区域224、226的尺寸的确定可在乳房52的整个压迫过程中连续地(即，实时地)执行，以便允许控制器32连续地监测施加在乳房52上的压力。控制器32还可采用这种压力测量来提供控制板支撑机构45的操作以将板28抵靠乳房52定位的另一种方式，诸如通过移动板28以压迫乳房52而不超过要施加在乳房52上的压力的最大阈值或目标压迫或压力值。

由于控制器32可被配置为仅利用由感测设备200/ToF传感器206提供的距离信息来确定在压迫期间作用在乳房52上的压力，因此消除了对表面50上的单独力或压力传感器60的需要。然而，在其中力传感器60已经是被修改为包括感测设备200/ToF传感器206并附有将存储在成像系统10上的存储器中以用于使用来自感测设备200/ToF传感器206的距离信息进行的控制器32的操作的指令的成像系统/设备10的一部分的某些实施方案中，力传感器60可被包括作为用于确定施加在乳房52上的压力的单独方式。

在操作中，关于先前讨论的关于距离和定位感测系统201的配置和操作的各种实施方案，控制器32被配置为控制压迫板28朝支撑板18的移动以在压迫阶段期间将乳房52压平并在夹紧阶段期间夹紧乳房52，如上文所讨论。控制器32还被配置为响应于从患者采集的生理参数数据来控制压迫板28的移动以调整压迫速率和/或施加到乳房52的压力或压迫力中的至少一者。例如，在一个实施方案中，控制器32被配置为基于由距离或定位感测系统201提供给控制器32的关于乳房52的形状222、乳房52的厚度和/或在压迫阶段和/或夹紧阶段期间以连续或实时方式获取的施加在乳房52上的计算压力中的至少一者的测量来改变在压迫阶段和/或夹紧阶段期间的压迫速率和/或施加到乳房52的压力中的至少一者。

特别地，在其中在压迫阶段和夹紧阶段期间经由距离和定位感测系统201连续地获得某些距离测量的实施方案中，控制器32可被配置为在这些测量的距离和相关联的参数中的任一者或多者改变时，根据实际情况实时改变压迫速率和/或施加的压力中的至少一者。如本文所用，“实时”是指用户足够即刻地感知或使控制器(或其他处理器)能够跟上外部过程(例如，压迫、压力等)的响应性水平。如本文所用，“压迫速率”是指施加到乳房上的压迫力相对于经过时间的变化。在一个实施方案中，可在压迫阶段期间实时改变压迫速率和/或施加的压力中的至少一者，并且在已经达到用于最佳图像采集的目标压力的情况下，可发起夹紧阶段并在扫描期间将板保持在静止位置(2D、DBT、多能等)。这确保了被成像的对象在扫描期间保持在相同位置。

在另一个示例性实施方案中，如图12至图15所示，系统10还可或另选地包括活检系统100，该活检系统可选择性地从成像系统10移除。在这种实施方案中，辐射源16与辐射检测器18一起形成X射线系统的一部分，该X射线系统提供X射线影像以用于将活检工具100引导到患者的身体部分内的可疑部位。如图12所示，在实施方案中，活检系统100可设置在支撑结构30上，使得其也以类似于辐射源16的方式绕轴线46旋转和/或以类似于压迫板28的方式在竖直和/或水平方向上移动。

再次参照图12和图13，活检系统100包括活检设备或枪102，其任选地以可移除方式可移动地安装到台架90。在所示的示例性实施方案中，活检设备102包括具有尖端106的可移动活检针104，并且经由在活检设备102与压迫桨28之间延伸的机器人臂108与针104大体相反地安装到台架90。机器人臂108可包括连接到各种动力机构/马达112的多个不同且可独立进行关节运动的部件区段110，该动力机构/马达向机器人臂108提供多个不同的移动程度并使机器人臂108能够将活检设备102相对于定位在压迫桨28与检测器18之间的患者乳房52以期望取向和间距定位。针104安装到设置在与台架90相反的区段110中的端部执行器114，其中端部执行器114可操作以在执行活检程序时将针104移动或击发到患者乳房52中。在一个示例性实施方案中，除了由机器人臂108提供的移动之外，活检设备102可绕延伸穿过患者乳房52并平行于传感器台/检测器18的旋转轴线的轴线旋转+/-90°。

与活检设备102的针104和端部执行器114相反地，机器人臂108可操作地安装到台架90以使机器人臂108能够由台架90支撑。此外，机器人臂108包括通过台架90在动力机构(例如，设置在机器人臂108的各种部件区段100上和/或内的伺服马达(未示出))与控制器32之间的操作连接以使得能够控制这些机构来将活检设备102定位在期望位置。虽然机器人臂108可在任何合适的位置安装到台架90以将端部执行器114和针104紧邻患者乳房52放置，诸如在检测器18上，但是如图12的所示的示例性实施方案中那样，或者如图13的所示的示例性实施方案中那样，机器人臂108固定到压迫板28。在该位置，机器人臂108和设置在其上的活检设备102可通过桨支撑机构45与压迫板28一起移动。

在图12和图13的前述实施方案中，类似于距离和定位感测系统201从感测设备200/ToF传感器206获得距离数据以确定压迫板28和乳房52的位置和形状以及乳房52当在板28与检测器18之间被压迫时的形状的变化的操作，为了控制支撑板机构45在移动压迫板28以压迫乳房52时的操作，来自感测设备200/ToF传感器206的距离数据也可用于在系统10上执行活检程序期间确定活检设备102的位置。

更具体地，感测设备200/ToF传感器206可操作以附加地确定活检设备102相对于检测器18的位置，该位置至少相对于活检设备102的机器人臂108到台架90和乳房52的连接点固定。在操作中，感测设备200/ToF传感器206接收被反射离开设置在由感测设备200/ToF传感器206覆盖的区208内的活检设备102的各种部件的波、辐射或光子，使得控制器32可利用距离信息来构建板28、受压迫乳房52和活检设备102的距离图214。通过该距离图214，控制器32具有关于机器人臂108和端部执行器112以及针104相对于乳房52的位置的准确定位数据。

此外，由于已经在乳房52处于检测器表面50上的压迫位置的情况下执行了成像程序，并且由于乳房52保持在与执行成像程序的压迫位置相同的压迫位置，因此控制器32能够访问在成像程序中从图像数据构建的荧光透视或数字图像或3D图像数据集。这样，控制器32可将待活检乳房52中的ROI的位置与活检设备102的部件相关，因为活检设备102的位置也从距离图214已知。使用该位置信息，控制器32可控制活检设备102的移动以将针104的尖端106定位在适当位置并以插入针104所需的角度定位以执行活检程序。控制器32将活检设备102移动到执行活检程序所需的位置的过程可由控制器32自主地执行，或者与活检设备的初始手动定位结合执行，其中控制器32操作以校正和/或微调活检设备102相对于ROI的定位。

此外，可响应于从距离图214提供的信息而在活检程序期间自动地调整准直器20的取向。例如，在执行活检程序时，在许多情况下，将由活检设备102获得的活检组织的样本定位在设置在检测器表面50上的专用标本区域内的保持器(未示出)内。这些标本区域与可移动地设置在辐射源16上的样本成像刀片(未示出)中的开口对准以限制来自源16的辐射(例如，X射线)发射通过样本成像刀片中的开口。当通过感测设备200/ToF传感器206在检测器表面50上检测到保持器时，成像刀片可通过控制器32在源16上方自动地移动以将来自源16的X射线的发射限制或聚焦到包含样本保持器和其中包含的活检样本的标本区域上以用于样本的分析而不必向乳房52提供附加辐射剂量。相反地，当样本保持器被移除时，感测设备200/ToF传感器206检测到保持器的不存在，并且控制器32可将样本成像刀片移动到缩回位置，由此允许从源16到检测器18上的全发射场。

另外，在执行活检程序之前，使用辐射源16和检测器18拍摄乳房52的一个或多个预摄X射线图像，以确认最初在荧光透视或数字图像或3D图像数据集中识别的ROI的位置。关于这些预摄图像，定位在辐射源16上或附近(诸如在准直器上)的感测设备200/ToF传感器206可操作以检测准直器的当前位置并且相对于ROI重新定位准直器以获得期望预摄或探查图像来确认ROI在乳房52内的位置。类似于距离和定位感测系统201的操作的其他实施方案，由感测设备200/ToF传感器206获得的距离和位置/位置信息可由控制器32以自动方式用来调整准直器的位置，或者可与初始手动定位组合以微调和/或校正初始位置。

此外，如图14和图15的示例性实施方案所示，为了增强距离和定位感测系统201提供准确距离和位置信息的能力，感测设备200/ToF传感器206的多个组合可定位在成像系统/设备10上的不同位置中以提供来自多个角度的距离数据以用于更准确地渲染和/或表示压迫板28、乳房52和活检设备102在成像系统/设备10上相对于彼此的空间位置。

通过在成像系统10上使用距离和定位感测系统201以从构成系统201的感测设备200提供准确距离和位置信息，实现了与现有技术视觉检测和定位系统相关的多种益处。

最初，该距离和定位感测系统210中采用的感测设备200在构造和操作上远不如现有技术视觉系统中利用的相机复杂。特别地，感测设备200仅测量从该感测设备200发射波或辐射与检测到反射波或辐射之间的经过时间。因此，感测设备200运作所需的结构部件远不如摄像机和照相机复杂和昂贵。此外，以发射与检测之间的经过时间的形式的距离数据在计算上明显更易于使用以得到供应到用于控制成像系统/设备10的各种部件的操作的控制器32的距离数据。

另外，由于感测设备200的更简单的构造和数据复杂性，距离和定位感测系统201可以更简单且更便宜的方式集成到现有和新成像系统/设备10中。

此外，使用由感测设备200发射的波和辐射来获得距离数据更不易受来自环境光条件的干扰影响，正如需要大量环境光来充分地捕获所需的可见光谱图像和/或视频的相机的情况。

最后，从患者舒适度的角度看，距离和定位感测系统201因获得距离数据的方式(即，通过使用反射波和辐射而不是可见光谱图像或视频)而不记录在任何脱去衣服状态下的患者57的任何图像和/或视频。因此，在整个成像和活检程序期间完全没有在脱去衣服状态下的任何类型的患者的任何图像极大地减少关于利用采用距离和定位感测系统201的成像系统10的成像和活检程序的执行的任何患者焦虑。

最后，还应当理解系统10可以包括必要的电子器件、软件、存储器、存储装置、数据库、固件、逻辑/状态机、微处理器、通信链路、显示器或其他视觉或音频用户接口、打印装置、以及用于执行本文所述功能和/或实现本文所述结果的任何其他输入/输出接口。例如，如前所述，系统可以包括至少一个处理器和系统存储器/数据存储结构，这些系统存储器/数据存储结构可以包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。系统10的至少一个处理器可以包括一个或多个传统微处理器和一个或多个辅助协处理器，诸如数学协处理器等。本文讨论的数据存储结构可包括磁性、光学和/或半导体存储器的适当组合，并且可包括例如RAM、ROM、闪存驱动器、诸如压缩盘的光盘和/或硬盘或驱动器。

另外，将控制器适配为执行本文公开的方法的软件应用程序可以从计算机可读介质读入至少一个处理器的主存储器。如本文所用，术语“计算机可读介质”是指向系统10的至少一个处理器(或本文所述的设备的任何其他处理器)提供或参与提供指令以供执行的任何介质。此类介质可采用许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质包括例如光学、磁性或光磁盘，诸如存储器。易失性介质包括通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、RAM、PROM、EPROM或EEPROM(电子可擦除可编程只读存储器)、FLASH-EEPROM、任何其他存储器芯片或盒式磁带、或计算机可从中进行读取的任何其他介质。

虽然在实施方案中，对软件应用程序中的指令序列的执行致使至少一个处理器执行本文所述的方法/过程，但可使用硬连线电路代替软件指令或与该软件指令结合以用于实现本发明的方法/过程。因此，本发明的实施方案不限于硬件和/或软件的任何特定组合。

应当理解，本公开的前述组合物、装置和方法不限于特定实施方案和方法，因为这些可变化。还应当理解，本文所用的术语仅用于描述特定示例性实施方案的目的，而非旨在限制本公开的范围，本公开的范围将仅由所附权利要求书限制。

Claims (15)

1.一种用于确定待成像对象与成像系统的一个或多个部件之间的相对距离的方法，所述方法包括以下步骤：

a.提供成像系统，所述成像系统包括：

i.台架，所述台架可移动地设置在支撑结构上并且所述台架包括辐射源、能够与所述辐射源对准的检测器，所述检测器具有表面，待成像对象适于定位在所述表面上；

ii.控制器，所述控制器可操作地连接到所述台架以控制所述辐射源和所述检测器的操作来在由所述成像系统执行的成像程序中生成图像数据，所述控制器包括：中央处理单元和互连数据库，所述中央处理单元和互连数据库用于处理来自所述检测器的所述图像数据以创建图像；显示器，所述显示器可操作地连接到所述控制器以向用户呈现信息；以及用户界面，所述用户界面可操作地连接到所述控制器以使用户能够向所述控制器输入；和

iii.距离和定位感测系统，所述距离和定位感测系统设置在所述台架上并且可操作地连接到所述控制器，所述距离和定位系统包括至少一个感测设备，所述至少一个感测设备可操作以生成关于所述对象的距离数据；

b.将所述对象在所述辐射源与所述检测器之间定位在所述表面上；

c.操作所述至少一个感测设备以获得关于所述对象与所述至少一个感测设备的距离的距离数据；

d.确定所述对象在所述表面上的位置以确定所述对象相对于所述表面的所述位置；以及

e.基于所述对象在所述表面上的所述位置来任选地调整所述成像系统的所述一个或多个部件的操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述成像系统是乳房摄影成像系统，所述乳房摄影成像系统包括设置在所述台架上并且相对于所述辐射源和所述检测器可移动的压迫板，其中所述对象是乳房，并且其中所述方法还包括以下步骤：

a.操作所述至少一个感测设备以获得关于所述压迫板与所述至少一个感测设备的距离的距离数据；以及

b.确定所述压迫板相对于所述乳房的位置。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：在确定所述压迫板相对于所述乳房的所述位置之后调整所述压迫板相对于所述乳房的移动。

4.根据权利要求2所述的方法，其中调整所述压迫板的所述移动的所述步骤包括减慢所述压迫板朝所述对象的移动。

5.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述乳房在所述表面上的所述位置的所述步骤包括确定所述乳房的形状。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：

a.确定所述压迫板的构型；以及

b.将所述乳房的所述形状与所述压迫板的所述构型比较以确定所述压迫板与所述乳房的相容性。

7.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述乳房在所述表面上的所述位置的所述步骤包括确定所述乳房与所述表面的接触区域。

8.根据权利要求7所述的方法，其中确定所述接触区域的所述步骤包括以下步骤：

a.在所述压迫板与所述乳房接触之前确定所述乳房与所述表面的第一接触区域；以及

b.在所述压迫板与所述乳房接触之后确定所述乳房与所述表面的第二接触区域。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括用所述乳房与所述表面的所述第二接触区域计算所述乳房上的估计压力。

10.根据权利要求9所述的方法，其中确定所述第二接触区域和计算所述乳房上的所述估计压力的所述步骤在压迫所述乳房期间连续地执行。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述成像系统包括安装到所述成像系统的活检设备，并且其中基于所述对象在所述表面上的所述位置来调整所述成像系统的一个或多个部件的所述操作的所述步骤包括调整所述活检设备的操作。

12.一种乳房摄影系统，包括：

a.台架，所述台架包括辐射源、能够与所述辐射源对准的检测器以及压迫板，所述压迫板相对于所述检测器可移动以将患者乳房固定在所述检测器与所述压迫板之间；

b.控制器，所述控制器可操作地连接到所述台架以控制所述辐射源和所述检测器的操作来生成图像数据，所述控制器包括：中央处理单元和互连数据库，所述中央处理单元和互连数据库用于处理来自所述检测器的所述图像数据；显示器，所述显示器可操作地连接到所述控制器以向用户呈现信息；以及用户界面，所述用户界面可操作地连接到所述控制器以使用户能够向所述控制器输入；和

c.距离和定位系统，所述距离和定位系统设置在所述台架上并且可操作地连接到所述控制器，所述距离和定位系统包括至少一个感测设备，所述至少一个感测设备可操作以生成关于设置在所述检测器上的所述乳房的距离数据并且引导所述压迫板的移动以压迫所述检测器上的所述乳房。

13.根据权利要求12所述的乳房摄影系统，还包括活检设备，所述活检设备安装到所述台架并且可操作地连接到所述控制器以控制所述活检设备在用于所述乳房摄影系统的介入/活检模式下的操作，所述活检设备包括固定到所述台架的可移动机器人臂、与所述台架相反地设置在所述机器人臂上的端部执行器以及与所述机器人臂相反地可操作地连接到所述端部执行器的针，并且其中所述至少一个感测设备可操作以生成关于设置在所述检测器上的所述乳房的距离数据并且引导所述活检设备的移动以对定位在所述检测器上的所述乳房执行活检程序。

14.根据权利要求12所述的乳房摄影系统，其中所述至少一个感测设备在所述检测器上或邻近所述检测器、在所述辐射源上或邻近所述辐射源、在所述压迫板上或邻近所述压迫板或者以它们的组合安装到所述台架。

15.根据权利要求12所述的乳房摄影系统，其中所述控制器被配置为采用关于所述压迫板、所述乳房以及所述检测器相对于彼此的位置的距离数据来计算乳房形状、3D乳房图像、所述压迫板的移动速度、施加在所述乳房上的压力以及它们的组合中的至少一者，以及响应于乳房形状、3D乳房图像、所述压迫板的移动速度、施加在所述乳房上的压力以及它们的组合中的所述至少一者来控制所述压迫板的移动。