DE202007019497U1

DE202007019497U1 - Brustbiopsie und Nadellokalisierung unter Verwendung von Tomosynthesesystemen

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Publication number: DE202007019497U1
Application number: DE202007019497U
Authority: DE
Original assignee: Hologic Inc
Current assignee: Hologic Inc
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2017-02-16
Also published as: US20080045833A1; EP1986548A2; JP2009526618A; EP1986548B1; US10335094B2; US8532745B2; EP1986548A4; US20200046303A1; US11452486B2; WO2007095330A2; WO2007095330A3; JP5554927B2; US20200390404A1; US9901309B2; US20180256118A1; US20140073913A1; US11918389B2

Abstract

System zur Erleichterung der Lokalisierung der Biopsienadel unter Verwendung der Tomosynthese-Bildgebung einer Patientenbrust, das Folgendes aufweist: eine Röntgenstrahlquelle; Mittel zur Rekonstruktion von Tomosyntheseaufnahmen, einschließlich eines Röntgenbildempfängers, welcher auf der Basis von Röntgenstrahlen, die durch den Röntgenbildempfänger von der Röntgenstrahlquelle empfangen werden und die während der Tomosyntheseabtastung durch die Brust des Patienten hindurchgegangen sind, zur Rekonstruktion von Tomosyntheseaufnahmen der Patientenbrust konfiguriert ist; Benutzerschnittstelle, die zum Anzeigen der Tomosyntheseaufnahmen, zum Empfangen der Identifizierung eines interessierenden Bereichs (20) in der Patientenbrust und zum Bestimmen der dreidimensionalen Koordinaten des identifizierten interessierenden Bereichs (20) konfiguriert ist; und eine Tomosynthese-Steuerungseinheit, die zur Steuerung der Röntgenstrahlquelle und des Röntgenbildempfängers für die Tomosyntheseabtastungen konfiguriert ist; eine Nadelanordnung, die eine Biopsienadel (18) enthält, wobei die Biopsienadel (18) auf der Basis der dreidimensionalen Koordinaten des interessierenden Bereichs (20) positionierbar ist und mindestens ein Anteil der Biopsienadel aus einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Material gebildet ist.

Description

STAND DER TECHNIK UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Mammografie ist ein wohlbekanntes etabliertes Verfahren der bildgebenden Brustuntersuchung. Durch die Verwendung von Mammogrammen der Brust identifizieren Radiologen verdächtige Bereiche mit pathologischen Veränderungen. Eine weitergehende Identifizierung, wie beispielsweise die Feststellung von Krebs, wird normalerweise durch die Entnahme einer Brustbiopsie durchgeführt. Dies erfolgt auf verschiedenen Wegen. Ein Weg ist die Markierung der verdächtigen pathologischen Stelle durch das Platzieren von einem Draht oder einer Nadel in der Brust. Die Patientin wird anschließend einem offenen chirurgischen Verfahren unterzogen und der Chirurg kann dabei Gewebe aus dem verdächtigen Bereich, der durch den Draht oder die Nadel markiert wurde, entfernen. Die ist eine offene chirurgische Biopsie. Ein weiteres Verfahren ist als stereotaktische Brustbiopsie bekannt. Bei diesem Verfahren wird unter Verwendung von der Bildnavigation eine Hohlnadel in die Brust eingeführt und eine Gewebeprobe aus dem interessierenden Bereich ohne eine separates chirurgisches Verfahren entnommen. Wie vorangehend angemerkt, benötigen beide Verfahren eine Methode zur Lokalisation des interessierenden Bereichs und ein Verfahren zur Steuerung von einem Draht oder einer Nadel in die Brust, sodass sie in dem bereits identifizierten interessierenden Bereich liegt.
Diese Offenbarung beschriebt Systeme zur Orientierung der Draht- und/oder Nadelführung in die Brust unter Verwendung der bildgebenden Tomosynthese-Technologie. Diese umfassen Biopsie-Ausrüstungen sowohl für die aufrechte als auch die liegende Position.
Die Tomosynthese (Tomo) ist ein Verfahren zur Durchführung dreidimensionaler (3D-) Röntgenaufnahmen der Brust. Es erzeugt Aufnahmen von Querschnittsschichten durch eine komprimierte Brust und sie wird ebenfalls zur Identifizierung von pathologischen Veränderungen in der Brust verwendet. Einer der Vorteile der Tomosynthese ist, dass die Aufnahmen dreidimensional sind, sodass sobald ein interessierender Bereich in einer Aufnahme identifiziert wurde, seine präzisen 3D-Koordinaten in der Brust berechnet oder festgestellt werden können, z. B. aus den X, Y-Koordinaten in der Aufnahme einer Schicht und aus der Z-Koordinate, oder der Tiefe, welche durch die Tiefenlage der Schichtaufnahme gegeben ist. Ein weiterer Vorteil der Tomosynthese ist ihre Fähigkeit, ein hohes kontrastreiches Auflösungsvermögen von Objekten durch die Unterdrückung der Abbildung von Objekten in unterschiedlichen Höhen in den Brüsten bereitzustellen. Aufgrund des überlegenen kontrastreichen Auflösungsvermögens ist zu erwarten, dass pathologische Veränderungen auf den Tomosyntheseaufnahmen zu sehen sein werden, wie sie unter Verwendung der Standard-Röntgenmammographie oder von stereotaktischen Vorrichtungen oder unter Verwendung von Ultraschall oder sogar MRI oder anderen Verfahren, die gegenwärtig eingesetzt werden, um eine Orientierungshilfe für das Einsetzen von Drähten und Nadeln an die Stelle eines identifizierten interessierenden Bereichs bereitzustellen, nicht zu sehen sind. Aus diesem Grund ist es erwünscht, Lokalisationsverfahren unter Anwendung von Tomosynthesesystemen zu entwickeln, welche die Fähigkeiten der Tomosynthese zur natürlichen 3D-Lokalisation nutzen.
Die vorliegende Offenbarung befasst sich sowohl mit den Systemen für die Tomosynthese-Bildgebung als auch den Vorrichtungen für die Nadel- und Drahtlokalisierung unter Verwendung von Tomosynthese-Bildgebungssystemen. In einem nicht-einschränkenden Beispiel basiert die neue Herangehensweise, die in dieser Offenlegungsschrift beschrieben wird, auf herkömmlichen Tomosynthese-Entwicklungen, z. B. wie sie beschrieben sind in der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 10/305,480, eingereicht am 27. November 2002, US-Patentanmeldung Serien-Nr. 10/723,486, eingereicht am 26. November 2003, vorläufige US-Patentanmeldung Serien-Nr. 60/628,516, eingereicht am 15. November 2004, Internationale PCT-Anmeldung Serien-Nr. PCT/US2005/0491941, eingereicht am 15. November 2005, vorläufige US-Patentanmeldung Serien-Nr. 60/631,296, eingereicht am 26. November 2004, und Internationale PCT-Anmeldung Serien-Nr. PCT/US2005/042613, eingereicht am 23. November 2005, die hiermit durch Verweis aufgenommen sind. Typischerweise wird die Brust zwischen einer Brustplatte und einer Kompressionsplatte komprimiert. Die Kompressionsplatte kann eine der Standardplatten sein, wie sie für das Screening bei der Mammografie verwendet werden oder eine mit Löchern und Führungsmarken, wie sie für die Nadellokalisation oder für Biopsieverfahren mit herkömmlicher Mammografie-Ausstattung verwendet werden, zum Beispiel wie sie beschrieben ist in der US-Patentschrift Nr. 5,078,142 , eingereicht am 21. November 1989, US-Patentschrift Nr. 5,240,011 , eingereicht am 27. November 1991, US-Patentschrift Nr. 5,415,169 , eingereicht am 17. Februar 1993, US-Patentschrift Nr. 5,735,264 , eingereicht am 7. Juni 1995, US-Patentschrift Nr. 5,803,912 , eingereicht am 25. April 1995, US-Patentschrift Nr. 6,022,325 , eingereicht am 4. September 1998, US-Patentschrift Nr. 5,289,520 , eingereicht am 6. Oktober 1992, US-Patentschrift Nr. 5,426,685 , eingereicht am 24. Januar 1994, US-Patentschrift Nr. 5,594,769 , eingereicht am 9. Mai 1995 und US-Patentschrift Nr. 5,609,152 , eingereicht am 15. Februar 1995, die hiermit durch Verweis aufgenommen sind, und wie sie in Nadelbiopsie-Vorrichtungen in der aufrechten oder liegenden Position verwendet werden, die handelsüblich von Lorad Division of Hologic, Inc. in Bedford, Mass. zu erhalten sind. Die Röntgenröhre ist mechanisch konstruiert, sodass sie entlang eines Weges bewegt werden kann, der die Brust aus unterschiedlichen Winkeln abbildet, wobei eine Sequenz von Bestrahlungen an unterschiedlichen Stellen des Weges vorgenommen wird. Ein digitaler Röntgenbildempfänger nimmt die Aufnahmen auf. Der Detektor kann während der Abtastung stationär sein oder er kann sich während der Abtastung bewegen, wie sie sich beispielsweise bewegen, wenn sie an einem C-Arm montiert mit der Röntgenröhre verbunden sind, oder anderweitig verbunden sind, um sich synchron mit der Röntgenröhre u bewegen, obgleich nicht notwendigerweise mit dem gleichen Winkel. Das gesamte System kann orientiert werden, sodass sich die Patientin entweder in aufrechter Position befindet oder auf einem Tisch liegt, wobei ihre Brust durch ein Loch in dem Tisch hindurchgeht und frei pendelt und ordnungsgemäß auf dem Detektor positioniert wird, um wie es benötigt wird, Zugang zu dem interessierenden Bereich zu erhalten. Ein Systemdesign würde die Verwendung eines relativ kleinen Sichtfeldes sein, wie beispielsweise von annähernd 5 × 5 cm. Dies würde der Entwicklung eines Tomosynthese-Biopsiesystems mit einem ähnlichen Sichtfeld wie bei den Standard-Liegendtischen der stereotaktischen Biopsiesysteme entsprechen. Allerdings ist ein weiterer Weg, der hier offenbart ist, welcher ein Tomosynthese-Biopsiesystem von konventionellen stereotaktischen Lokalisierungssystemen unterscheidet, die Verwendung eines wesentlich größeren Detektor-Sichtfeldes. In einem Beispiel einer Ausführungsform ist das Sichtfeld mindestens 10 × 10 cm, in einem weiteren mindestens 20 × 25 cm und in einem weiteren annähernd 24 × 29 cm.
Die Lokalisation eines interessierenden Bereichs kann mit der Erfassung der Brust starten, die in einem in der Brust-Tomosynthese verwendeten Standardverfahren durchgeführt wird. Die Daten werden rekonstruiert und begutachtet. Der interessierende Bereich wird entweder auf den rekonstruierten Aufnahmen der Schichten oder den unbearbeiteten Projektionsbildern identifiziert. Die 3D-Koordinaten des interessierenden Bereichs können berechnet oder von der Identifizierung des interessierenden Bereichs auf den Aufnahmen abgeschätzt werden.
Sobald die 3D-Lokalisierung des interessierenden Bereichs berechnet wurde können die für die Lenkung von Nadeln und Drähten zu dieser Stelle bekannten Verfahren angewendet werden.
Es können einige Unterschiede in den Tomosyntheseabtastungen während der Biopsieverfahren gegenüber dem Mammographie-Screening vorliegen. Die Dosis kann höher sein, um rauschärmere Aufnahmen zu erhalten. Der Winkelbereich kann breiter oder flacher sein und die Anzahl der Projektionen kann größer oder kleiner sein. Es könnte zum Beispiel ein breiterer Winkel wünschenswert sein, um eine höhere Präzision der Tiefendiskriminierung zu erhalten. Es könnte ebenfalls eine höhere Auflösung im Vergleich zu dem herkömmlichen Tomosynthese-Screening für diese Abtastungen wünschenswert sein. Dies würde durch die Verwendung kleinerer Pixelgrößen bewerkstelligt werden.
Ein mit einem Tomosynthesesystem verwendetes Biopsiesystem kann eine Nadel-Abschussvorrichtung mit motorisiertem oder unmotorisierten Tisch einschließen, welche eine Nadel auf eine spezifische 3D-Koordinate in der Brust lenken kann. Dieser Tisch kann aus dem Weg des Erfassungssystems während der ersten Tomosyntheseabtastung geschwungen oder auf eine andere Art und Weise herausbewegt werden, sodass, wenn es erwünscht ist, dass der Tisch nicht die Visualisierung der Brust oder den interessierenden Bereich der Brust beschattet oder beeinträchtigt.
Nach der Tomosyntheseabtastung und der Identifizierung der 3D-Koordinaten der Stelle des interessierenden Bereichs wird der Tisch auf seinen Platz gerückt. Nun wird die Nadel auf die vorher identifizierte 3D-Koordinate bewegt. Die Nadel könnte in die Brust über einen linken oder einen rechten lateralen Nadelvorschub (z. B. mit der Nadel annähernd parallel zu der Kompressionsplatte und der Brustwand des Patienten) eindringen oder sie könnte mit einer Lage, die annähernd senkrecht zu der Kompressionsplatte ist, durch eine Öffnung in der Kompressionsplatte in die Brust eindringen. Oder die Nadel könnte mit einem Winkel, der zwischen den senkrechten und parallelen Wegen liegt (in Bezug zu der Kompressionsplatte und dem Detektor) durch ein Loch in der Brustkompressionsplatte in die Brust eindringen. Sie kann ebenfalls von der Vorderseite der Brust kommen, was die Nadel nach hinten in Richtung auf die Brustwand lenkt. Sie kann ebenfalls von zwischen der Kompressionsplatte und der Brustauflage ausgehend kommen, allerdings eher mit einem Winkel als durch das Loch in der Kompressionsplatte.
Das Biopsiesystem sollte in der Lage sein, mit dem Tomosynthesesystem in allen Orientierungen des Tomosynthesesystems zu arbeiten, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, der CC-, MLO-, sowie ML- und LM-Abbildungsorientierungen. Diese Systeme können sich 360° rund um die Brust drehen und Aufnahmen aus jedem Winkel machen.
Die Standardtechniken der Brustbiopsie umfassen typischerweise die Überprüfung der Nadellokalisation vor der Gewebeprobeentnahme, die als Überprüfung vor oder nach dem Vorschießen der Nadel (Prefire oder Postfire) bekannt sind. Vor dem Vorschießen der Nadel wird die Nadel bis annähernd 2 cm vor das Zentrum des interessierenden Bereichs in die Brust eingeführt und Röntgenbestrahlungen durchgeführt und Aufnahmen gemacht und betrachtet, um die ordnungsgemäße Positionierung vor dem Vorschießen der Nadel im Bezug zu dem interessierenden Bereich vor der Entnahme von Gewebeproben zu überprüfen. Nach dem Vorschießen der Nadel wird mindestens eine weitere Bestrahlung durchgeführt und die resultierende Aufnahme betrachtet, um die ordnungsgemäße Nadelpositionierung in Bezug zu dem interessierenden Bereich nach dem Vorschießen de Nadel und vor der Entnahme der Gewebeprobe zu überprüfen.
Diese Überprüfungsaufnahmen können Aufnahmen von Tomosyntheseabtastungen sein oder sie können Stereopaar-Aufnahmen oder Einzelaufnahmen von Röntgenbestrahlungen sein. Die Tomosyntheseabtastungen können mit unterschiedlichen Winkelbereichen und einer unterschiedlichen Anzahl an Projektionen und einer unterschiedlichen Dosis gegenüber der herkömmlichen Tomosynthese-Bildgebung durchgeführt werden.
Die Überprüfung der Nadelposition nach dem Vorschießen der Nadel kann auf eine Vielzahl von Wegen stattfinden, die davon abhängen, ob der Nadelvorschub lateral oder tangential erfolgte. Eine Herausforderung ergibt sich aus der Tatsache, dass die Abschussvorrichtung und der Tisch und die Nadel im Allgemeinen strahlenundurchlässig sind und somit zu Artefakten auf den Aufnahmen beitragen können, wenn mit diesem Umstand nicht sachgemäß umgegangen wird.
Bei einem tangentialen Eindringen kann ein Winkelbereich vorliegen, in dem die Abschussvorrichtung und der Tisch die Brust beschatten. Bei dem lateralen Eindringen könnte das Problem mit der Abschussvorrichtung und dem Tisch im Sichtfeld nicht vorliegen und es könnten andere Mechaniken vorliegen, die bei Abbildung zu Artefakten in der Aufnahme führen können. Im Allgemeinen sind Röntgenstrahlen aus Winkeln, welche einen Schatten der Abschussvorrichtung und des Tisches hervorrufen weniger zweckdienlich. Lösungen für dieses Problem gemäß der neuen Herangehensweise, die in dieser Offenbarung beschrieben ist, umfassen:

a. Entwicklung von Nadel- und anderen Mantelwerkstoffen, die ausreichend strahlendurchlässig sind, damit sie keine signifikanten Abbildungsartefakte erzeugen. Mögliche Materialien sind Kunststoffe, Keramiken, Gläser, Kohlenstoffröhren und Metalle mit niedriger Atomzahl und andere Materialien. Wenn diese Materialien verwendet werden, können sie mit Referenzpunkt-Markierungen, wie beispielsweise strahlenundurchlässigen Ringen oder Punkten versehen werden, was ihre Sichtbarmachung in den Tomosyntheseaufnahmen ermöglicht, womit sie von dem Brustgewebe oder dem interessierenden Brustbereich unterschieden werden können. Wahlweise kann eine Nadel verwendet werden, bei der nur die Spitze (die letzten 1–3 cm) strahlendurchlässig ist und der restliche Teil der Nadel strahlenundurchlässig ist.
b. Vornehmen von Abtastungen durch Winkel, in welchen diese Objekte keinen Schatten werfen. Dies kann eine asymmetrische Abtastungsgeometrie beinhalten, wobei alle oder ein bedeutender Teil der Röntgenstrahlwege nicht durch die Nadel oder andere strahlenundurchlässige Geräteteile hindurchgehen. Ein Beispiel dafür ist die Abtastung auf nur einer Seite von der Nadel.
c. Abtasten über einen großen Bereich und im Allgemeinen oder immer Vermeiden von Röntgenbestrahlungen, wenn der Tisch oder andere strahlenundurchlässige Teile einen Schatten auf der Brust, dem interessierenden Bereich oder dem Bildempfänger hervorrufen. Wahlweise kann die Röntgenbildgebung sogar in Winkelbereichen mit diesem Schattenproblem durchgeführt werden, wobei allerdings diese Bestrahlungen aus der Ansicht oder der Rekonstruktion eliminiert werden können, entweder automatisch oder durch manuelle Eliminierung über die Benutzerschnittstelle. Eine weitere alternative Ausgestaltung beinhaltet die Verwendung von Artefaktunterdrückungs-Algorithmen, die währen der Rekonstruktion verwendet werden, wie es für die Tomosynthese- und die CT-Abtastung bekannt ist.
d. Stereotaktische Bildgebung. Die herkömmliche stereotaktische Bildgebung umfasst die Verwendung eines Paares von Röntgenaufnahmen, die beispielsweise mit ±15° zur senkrechten Ebene zu der Kompressionsplatte aufgenommen wurden. Diese Geometrie beinhaltet ausreichend große Winkel, um typischerweise die Beschattung des Bildempfängers durch den Tisch zu vermeiden. Ein Tomosynthesesystem kann verwendet werden, um Tomosynthese-Projektionsbilder mit Winkeln aufzunehmen, welche eine unerwünschte Beschattung von relevanten Teilen der Aufnahmen vermeiden.
e. Änderungen der Abtastwinkel. Ein größerer Abtastwinkel als er in der herkömmliche Tomosynthese-Bildgebung verwendet wird, kann Artefakte durch den Tisch besser vermeiden.
f. Bringen der Nadel auf einen festen Abstand zu der Läsion. Dann kann eine Aufnahme gemacht werden, welche den interessierenden Bereich nicht undeutlich macht und die zweckdienliche Entfernung zwischen der Nadel und dem interessierenden Bereich kann auf der Aufnahme überprüft werden. Auf der Grundlage der Information von der Tomosynthese- oder herkömmlichen Aufnahme während der die Nadel von dem interessierenden Bereich beabstandet ist, kann anschließend die Nadel in die korrekte Position innerhalb des interessierenden Bereichs vorgeschoben werden.
g. In vielen, wenn nicht den meisten Fällen werden die Projektionsbilder und möglicherweise die rekonstruierten Aufnahmen der Brustschichten an einer Stelle eine Abbildung der Nadel enthalten. Die Nadelabbildung kann in den rekonstruierten Aufnahmen Artefakte erzeugen, welche über die Artefaktverringerungs-Algorithmen, wie sie in der herkömmlichen Tomosynthese- und CT-Bildgebung bekannt sind, entfernt werden können. Ein Algorithmus kann das Überspringen von Projektionsbildern mit extensiver Beschattung in den Projektionen beinhalten. Ein weiterer Algorithmus kann das Herausschneiden der Nadel und anderer Objekte mit hohem Kontrast und das Vermeiden der Rekonstruktion unter Verwendung dieser Pixel beinhalten, wie er in der CT- und in anderer Bildgebung verwendet worden ist. Andere Alternativen beinhalten das Betrachten der Projektionsbilder, die Abbildungen der Nadel, aber keine weiteren signifikanten Artefakte aufweisen können.

Die Beispiele der Ausführungsformen, die in dieser Offenbarung beschrieben sind, können Benutzerschnittstellen umfassen, um damit den interessierenden Bereich entweder auf den Tomosynthese-Projektionsbildern oder den rekonstruierten Tomosyntheseaufnahmen der Brustschichten zu markieren. Signale, welche die Nadel auf ihre korrekte Position in der Brust steuern können automatisch auf der Grundlage der Identifizierung der Stelle des interessierenden Bereichs in den Aufnahmen erfolgen oder die Koordinaten des interessierenden Bereichs können angezeigt werden und die Nadel unter manueller Kontrolle zu der entsprechenden Stelle geführt werden.
Für die Aufnahmen vor und nach dem Vorschießen der Nadel kann ein Hilfsmittel zur Verfügung gestellt werden, um damit die vorher identifizierten Stellen der interessierenden Bereiche auf den vorliegenden Aufnahmen zu markieren. Dies kann der Visualisierung der ordnungsgemäßen Platzierung der Nadel helfen für den Fall, dass der interessierende Bereich schwerer zu sehen ist, da er entfernt wurde oder für den Fall, dass die Nadel große Artefakte erzeugt. Die Orientierung der Nadel in Bezug zu dieser Markierung kann die Sicherheit einer ordnungsgemäßen Platzierung an der richtigen Stelle geben.
Die 3D-Eigenschaft der Tomosyntheseaufnahmen ermöglicht die Berechnung des 3D-Volumens des interessierenden Bereichs, sobald dieser auf den Tomosynthese-Projektionen oder den rekonstruierten Aufnahmen der Schichten identifiziert worden ist. Dies kann ein Teil der Darstellung sein und als Hilfe verwendet werden, zu überprüfen, dass die richtige Läsion als Ziel anvisiert wurde.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 bis 5 veranschaulichen verschiedene Wege der Positionierung einer Biopsienadel im Bezug zu einer Brust und der Bildgebungspositionen einer Röntgenstrahlquelle und einer Aufnahmenebene für die Verringerung unerwünschter Artefakte auf den Aufnahmen aufgrund des Vorhandenseins der Nadel oder von anderen strahlenundurchlässigen Materialien.
Insbesondere zeigt 1 ein System mit Darstellung des lateralen Nadelvorschubs zu dem interessierenden Bereich. 2 zeigt ein System mit Darstellung von frontalem Nadelvorschub zum interessierenden Bereich. 3A zeigt ein System mit Darstellung des tangentialen Nadelvorschubs und Öffnung in der Kompressionsplatte als Zugang für die Nadel zur Brust. 3B zeigt eine Kompressionsplatte mit Zugangsloch. 4 zeigt ein System mit Darstellung von asymmetrischer Tomosyntheseabtastung zur Vermeidung der Beschattung durch Abschlussplattform. 5 zeigt ein System mit Darstellung des Auslassens der Bestrahlung bei der Tomosyntheseabtastung bei Winkeln, die Plattform-Artefakte auf der Aufnahme erzeugen.
Die 6A–6D, 7A–7E, 8A–8E, 9 und 11 veranschaulichen verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten von Biopsienadel zur Entnahme von Gewebeproben für die Verringerung unerwünschter Artefakte in den Aufnahmen.
Insbesondere zeigt 6 eine Darstellung von Biopsienadeln mit zwei Röntgenstrahlen undurchlässigen Spitzen und mit durchlässigem Körper. 7 zeigt eine Darstellung von Biopsienadeln mit zwei für Röntgenstrahlen undurchlässigen Spitzen und durchlässigem Körper mit metallischen Versteifungsstäben. 8 zeigt eine Darstellung von Biopsienadeln mit zwei für Röntgenstrahlen undurchlässigen Spitzen und mit koaxialen Schichten, von denen eine für Röntgenstrahlen undurchlässig und die andere durchlässig ist.
10 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems mit zusätzlichen optionalen Leistungsmerkmalen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEISPIELEN BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 veranschaulicht den lateralen Nadelvorschub, bei dem eine Brustkompressionsplatte 10 und eine Brustauflageplatte 14 ein Teil eines ansonsten bekannten Tomosynthesesystems, wie es beispielsweise in den gleichzeitig anhängigen Patentanmeldungen, die vorangehend bezeichnet worden sind und in dieser Offenbarung unter Bezugnahme aufgenommen werden, beschrieben wird, sein können und eine Biopsienadelplattform 16 und eine Nadel 18, wie sie beispielsweise in den vorangehend bezeichneten Patenten verwendet werden, welche die Biopsie in liegender Position betreffen. Der Übersicht halber ist der Rest des Tomosynthesesystems und andere Teile der Biopsievorrichtung nicht in 1 dargestellt und eine ausführliche Diskussion der grundlegenden Aspekte der Tomosynthese ist nicht hierin eingeschlossen. Der Leser wird für derartige Diskussionen auf die hierin angeführten Literaturverweise verwiesen. Zum Beispiel kann die Rekonstruktion der Aufnahmen unter Verwendung der gefilterten Rückprojektion (für eine schnelle Rekonstruktionsgeschwindigkeit) und/oder Artefaktverringerungsverfahren (wie beispielsweise des sogenannten Ordered-Statistics-Verfahrens der Rückprojektion) wie beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 2002/0113681 offenbart, deren gesamter Inhalt hierin unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
Die Brust 12 eines Patienten wird zwischen Platte 10 und Auflageplatte 14 komprimiert und einer Biopsienadelhalterung 16 wird verwendet, um die Spitze einer Biopsienadel 18 in der Nähe eines interessierenden Bereichs 20 in der Brust 12 zu positionieren. In diesem Beispiel dringt die Nadel 18 in die Brust im Allgemeinen lateral ein, d. h., entlang der Ebene von der Auflageplatte 14 und entlang der Brustwand des Patienten und von der linken Seite, wie dies in der Zeichnung zu sehen ist. Natürlich kann die Nadel 18 stattdessen auch von rechts eindringen und sie braucht auch nicht exakt parallel zur Auflageplatte 14 oder zur Brustwand einzudringen, sondern sie kann in jedem Winkel dazu eindringen, welchen der medizinische Fachmann, der die Nadelbiopsie durchführt, für den bestimmten Patienten oder für die Lage des interessierenden Bereichs für zweckmäßig hält. Wie vorangehend beschrieben, ist die Lage des interessierenden Bereichs 20 auf der Basis der Tomosyntheseaufnahmen bestimmt worden, die Tomosynthese-Projektionsbilder und/oder rekonstruierte Tomosynthese-Schichtaufnahmen sein können. In 1 befindet sich die Patientenbrust hinter der veranschaulichten Struktur und liegt im Allgemeinen entlang der Ebene des Blattes. Wenn eine Biopsie in aufrechter Position angewendet wird, ist die Patientenbrust allgemein senkrecht; falls eine Biopsie in liegender Position eingesetzt wird, würde die Patientenbrust im Allgemeinen horizontal sein.
2 veranschaulicht den frontalen Nadelvorschub, bei dem die Nadel 18 in den interessierenden Bereich von der Vorderseite der Brust 12 in eine Richtung eindringt, die im Allgemeinen entlang der Ebene der Auflageplatte 14 und der senkrechten Ebene zur Brustwand 22 des Patienten liegt. Wiederum braucht die Richtung der Nadel 18 nicht genau parallel zur Auflageplatte 14 oder senkrecht zur Brustwand 22 zu sein, sondern sie kann jeden zweckmäßigen Winkel dazu besitzen, welcher es der Spitze der Nadel 18 gestattet, den interessierenden Bereich 20 im Allgemeinen von der Vorderseite der Brust 12 auf beiden Seiten der Brustwarze zu erreichen. In 2 ist die Brustwand 22 des Patienten im Allgemeinen senkrecht zur Papierebene.
Die 3a veranschaulicht den tangentialen Nadelvorschub, bei dem eine Brustkompressionsplatte 10 wie in 3b zu erkennen ist, ein oder mehrere Nadelzugangslöcher 11 aufweist. 3a veranschaulicht die Brustkompressionsplatte 10, die Brust 12 und die Auflageplatte 14 in einer Ansicht ähnlich zu der in 1, allerdings befinden sich die Nadelplattform 16 und die Nadel 18 in einer Position oberhalb von der Brust. Nadel 18 dringt in den interessierenden Bereich 20 in einer Richtung ein, die im Allgemeinen senkrecht zu der Auflageplatte 14 und entlang der Brustwand (nicht dargestellt) des Patienten liegt. Wiederum muss Nadel 18 nicht in den dargestellten winkeln sein; sondern sie kann jeden beliebigen Winkel einnehmen, den der Mediziner, welcher die Biopsie vornimmt, als geeignet empfindet.
Die 4 veranschaulicht einen Typ der Tomosyntheseabtastung, der verwendet werden kann, um unerwünschte Artefakte auf den Aufnahmen aufgrund des Vorhandenseins einer Biopsienadel 18 und möglicherweise anderer strahlenundurchlässiger Materialien zu verringern. Während in 4 der tangentiale Nadelvorschub ähnlich zu dem in 3 veranschaulicht wird, sind die Prinzipen, die nachfolgend in Zusammenhang mit den 4 und 5 diskutiert werden, auf jeden anderen Typ des Nadelvorschubs zu dem interessierenden Bereich 20 anwendbar. 4 veranschaulicht die Positionen 24a, 24b, ..., 24n einer Röntgenröhre (nicht dargestellt), aus denen die Röhre die Röntgenstrahlen zum Aufnehmen von Tomosynthese-Projektionsbildern ausstrahlt. Während die Positionen 24a–24n als entlang einer bogenförmigen Bahn angeordnet dargestellt sind, können sie jedoch entlang einer unterschiedlich geformten Bahn angeordnet sein und die Abtastung kann an irgendeinem Ende der Bahn starten oder von einer Zwischenposition entlang der Bahn. Wie aus 4 ersichtlich ist, ist es möglich, dass an einigen Positionen der Abtastung die Nadelplattform mindestens einen signifikanten Anteil von dem bildgebenden Röntgenstrahl verdecken würde und das sich ergebende Projektionsbild wahrscheinlich signifikante und möglicherweise nicht akzeptable Artefakte aufweisen wird.
5 ist ansonsten ähnlich wie 4, mit der Ausnahme, dass ein Bereich mit Aufnahmelücke 26 in der Bahn der Positionen 24a–24n der Röntgenröhre veranschaulicht ist. In den Positionen in diesem Bereich mit Aufnahmelücke 26 werden keine Tomosynthese-Röntgenbestrahlungen durchgeführt. Es werden nur Bestrahlungen, bzw. Aufnahmen von den Positionen außerhalb dieses Bereichs gemacht, um das Ausmaß, mit dem die Nadelplattform 16 und jedwede andere für Röntgenstrahlen undurchlässige Materialien die bildgebenden Röntgenstrahlen beeinflussen, zu minimieren oder zumindest signifikant zu verringern und dementsprechend unerwünschte Artefakte auf den Aufnahmen im Verhältnis zu Aufnahmen zu verringern, die mit den Bestrahlungen in den Positionen in der Aufnahmelücke 26 erhalten worden wären. Es können genügend Tomosynthese-Projektionsbilder von den Positionen außerhalb von Aufnahmelücke 26 gemacht werden, von denen einwandfrei rekonstruierte Tomosyntheseaufnahmen der Brustschichten berechnet werden können, um die Nadel 18 in Bezug zu dem interessierenden Bereich 20 zu platzieren. Die Aufnahmelücke 26 kann am Ende von der Bahn der Positionen 24a–24n sein oder sie kann bei den Zwischenpositionen 24a–24n sein. Es können unterschiedliche Röntgendosen für unterschiedliche Positionen der Positionen 24a–24n verwendet werden, z. B. geringere Dosen für Bestrahlungspositionen, in denen strahlenundurchlässige Materialien in der Bahn der Röntgenstrahlen wahrscheinlich mehr unerwünschte Artefakte erzeugen, und größere Dosen für Positionen, in denen derartige Materialien weniger wahrscheinlich solche Artefakte produzieren. Es ist möglich, sogar Aufnahmen von den Positionen in der Aufnahmelücke 26 zu machen, vorzugsweise bei niedrigen Röntgendosen, aber die resultierenden Projektionsbilder für die Rekonstruktion von Tomosyntheseaufnahmen der Brustschichten nicht zu verwenden.
Während der Tomosynthese-Röntgenbestrahlung können metallische Brustbiopsienadeln die entnommene Läsion verdecken oder andere unerwünschte Artefakte verursachen, wie beispielsweise Schlieren- oder Streifenartefakte in den rekonstruierten Tomosyntheseaufnahmen. Dies ist besonders akut, wo die entnommenen Gewebeläsionen Kalzifikationen sind. Diese Verdeckung kann die Exaktheit der Biopsie verringern. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten alle Nadelformen, welche eine bessere Sichtbarkeit der entnommenen Gewebeläsion ermöglichen.
Verschiedene Ausführungsformen derartiger Nadeln sind in den 6 bis 8 dargestellt. Hier wird für Röntgenstrahlen durchlässiges Material für die Konstruktion des Schaftes von der Nadel in einem signifikanten Ausmaß verwendet, sodass die entnommenen Gewebeläsionen deutlicher erkannt werden können, wenn sie mit der Tomosynthese oder einer 2D-Mammographie abgebildet werden. Der Nadelschaft sollte immer noch fest genug sein, um das Gewebe und die Läsion schneiden zu können. Natürlich muss das für Röntgenstrahlen durchlässige Material nicht vollkommen durchlässig, sondern nur ausreichend durchlässig, um unerwünschte Artefakte auf den Aufnahmen im Vergleich mit der Verwendung von metallischen Nadeln ohne ein solches Material zu minimieren oder mindestens signifikant zu verringern. Die Bezeichnung „durchlässig für Röntgenstrahlen” wird hierin im Sinne dieser Offenlegungsschrift verwendet.
Die 6A–6D veranschaulichen die Verwendung einer Brustbiopsienadel mit einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Körper gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Beschreibung. Die Nadel 30 besteht aus zwei metallischen Spitzen 32 zum Schneiden des Gewebes und der Läsion 38 und zwei Nadelschäften 34, die aus für Röntgenstrahlen durchlässigem Material hergestellt wurden, um die Röntgenstrahlen nicht zu blockieren. Da die Nadelschäfte 34 für Röntgenstrahlen durchlässig sind, kann die Position der Nadeln durch die Position der Nadelspitzen 32 auf Röntgenaufnahmen und der bekannten Nadelgeometrie bestimmt werden. 6A veranschaulicht die Nadel 30 vor ihrem Vorschießen. Die relative Platzierung der Nadel und der Läsion 38 werden unter Verwendung von Röntgen-Tomosynthese (oder 2D Röntgen-Mammographie) bestätigt. 6B veranschaulicht, dass einer der beiden Nadelschäfte 34 eine Einkerbung 36 aufweisen kann. Dieser eingekerbte Nadelschaft 34a kann innerhalb des Lumens oder der Kanüle des nicht eingekerbten Nadelschaftes 34b vorhanden sein. Der eingekerbte Nadelschaft 34a kann derart aus dem nicht eingekerbten Nadelschaft vorgeschossen werden, dass die Einkerbung in der Nachbarschaft der Läsion 38 platziert wird. 6C veranschaulicht, dass der nicht eingekerbte Nadelschaft 34b derart vorgeschoben werden kann, dass er den eingekerbten Nadelschaft umschließt und dadurch die Gewebeläsion 38 schneidet und die Gewebeläsion 38, oder zumindest einen Anteil davon, innerhalb der Einkerbung 36 und der Kanüle des nicht eingekerbten Schaftes 34b einschließt. Die Tomosynthese oder eine 2D-Mammographie kann anschließend dazu verwendet werden, die Position der Läsion 38 innerhalb der Einkerbung 36 und der Kanüle des nicht eingekerbten Schaftes 34b zu bestätigen. 6D veranschaulicht, dass die Nadel aus dem Patienten mit der eingeschlossenen Läsion 38 entfernt werden kann. Tomosynthese oder eine 2D-Mammographie kann anschließend dazu verwendet werden, die korrekte Probenentnahme der Läsion 38 zu bestätigen.
Die 7A–7E veranschaulichen die Verwendung einer Brustbiopsienadel mit einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Körper, der mit Metall versteift ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Beschreibung. Die Nadel 40 umfasst zwei metallische Spitzen 42 (um das Gewebe und die Läsion 48 zu schneiden) und zwei Nadelschäfte 44, die aus für Röntgenstrahlen durchlässigem Material hergestellt sind (um damit die Röntgenstrahlen nicht übermäßig zu blockieren oder streuen), und entfernbaren festen Metalldrähten oder Metallrippen 50, um die strukturelle Integrität der Nadelschäfte während des Vorschießens zu erhöhen. Die Drähte oder Rippen 50 können nach dem Vorschießen von den Schäften entfernt werden, um die Nadelschäfte 44 für Röntgenstrahlen durchlässig zu lassen und das Aufnehmen von Röntgenaufnahmen zu gestatten, nachdem die Drähte oder Rippen 50 zurückgezogen worden sind. Wie in 7A dargestellt, kann die relative Platzierung der Nadel 40 und der Läsion 48 vor dem Vorschießen der Nadel unter Verwendung von Tomosynthese oder 2D-Mammographie bestätigt werden. Wie in 7B dargestellt, kann ein eingekerbter Nadelschaft 44a aus einem nicht eingekerbten Nadelschaft 44 vorgeschossen werden. Wie in 7C dargestellt, kann der nicht eingekerbte Nadelschaft 44b derart über den eingekerbten Nadelschaft 44a vorgeschoben werden, dass er die Gewebeläsion 38 schneidet und sie zwischen der Einkerbung 46 von dem eingekerbten Nadelschaft 44a und dem nicht eingekerbten Nadelschaft 44b einschließt. Wie in 7D dargestellt, können die metallischen Drähte 50 vor der Durchführung von Tomosynthese oder 2D-Mammographie zur Bestätigung der Platzierung der Läsion 48 von dem Nadelschaft 44 entfernt werden. Wie in 7E veranschaulicht, kann die Nadel aus dem Patienten mit der eingeschlossenen Läsion 48 entfernt werden. Tomosynthese oder eine 2D-Mammographie kann anschließend dazu verwendet werden, die korrekte Probenentnahme der Läsion 48 zu bestätigen.
Die 8A–8E veranschaulichen eine weitere Ausführungsform einer neuen Brustbiopsienadel, die zwei koaxiale Körper mit jeweils einer für Röntgenstrahlen durchlässigen Schicht (z. B. Kunststoff) und einer für Röntgenstrahlen undurchlässigen Schicht (z. B. Metall) aufweisen, wobei letztere eine mechanische Festigkeit oder Steifigkeit verleiht, allerdings vor dem Aufnehmen von Röntgenaufnahmen zurückgezogen werden kann, falls erwünscht, wenn die Nadel an ihrem Platz in der Brust ist. Wie in 8A dargestellt, wird die Nadel 60 in die Brust eingeführt, bis ihre Schneidspitzen 62 in der Nähe, aber beabstandet zu der verdächtigen Gewebeläsion 68 sind. An diesem Zeitpunkt können die Platzierungen der Nadel und der Läsion zueinander durch das Aufnehmen von Tomosynthese- oder 2D-Mammographie-Aufnahmen bestätigt werden. Danach kann, wie in 8B dargestellt, das eingekerbte Stilett 64b (die Einkerbung ist als 66 dargestellt) der Nadel in die Läsion 68 vorgeschossen werden, um diese zu entnehmen und, wie in 8C dargestellt, die Kanüle 64a kann hinein geschoben werden, um die Läsion, oder mindestens einen Anteil davon, in die Einkerbung abzutrennen. Danach können die strahlenundurchlässigen Metallschichten jeweils von der Kanüle und dem Stilett zurückgezogen werden, um die in 8D dargestellte, für Röntgenstrahlen durchlässige Struktur (außer ihren Schneidspitzen 62) zurückzulassen. An diesem Zeitpunkt können Tomosynthese- oder 2D-Mammographie-Aufnahmen nach dem Vorschießen der Nadel aufgenommen werden, um zu bestätigen, dass die Läsion oder ein Anteil von ihr sich in der Einkerbung befindet. Aufgrund der Verwendung von für Röntgenstrahlen durchlässigem Material um die Läsion zu diesem Zeitpunkt, ist es unwahrscheinlich, dass die Aufnahmen nach dem Vorschießen der Nadel an unerwünschten Artefakten leiden. Das Innenteil des Systems mit der Probe der Gewebeläsion kann dann zurückgezogen werden, z. B. zu der in 8E veranschaulichten Position.
9 veranschaulicht ein weiteres einer neuen Brustbiopsienadel. Biopsienadel 90 ist als eine „Rohr-in-Rohr”-Schneidvorrichtung konfiguriert und enthält eine äußere Kanüle 91, eine innere Kanüle (oder Lokalisationsobturator) 92, ein Einführungsstilett 93 und eine Einführungsschleuse 94. Darüber hinaus können die äußere Kanüle 91, der Lokalisationsobturator 92, das Einführungsstilett 93 und Einführungsschleuse 94 an einem Handstück (nicht dargestellt) oder an einem Aufsatz (nicht dargestellt) montiert sein, das/der wiederum mit einem Trägerelement oder einer Positioniervorrichtung zum Bewegen der Biopsienadel an eine gewünschte Position verbunden ist. Die äußere Kanüle 91 definiert ein Außenlumen und endet in einer Spitze, die vorzugsweise eine Dreikantspitze ist, die zum Durchdringen von der Haut des Patienten verwendet werden kann. Der Lokalisationsobturator 92 passt konzentrisch in die äußere Kanüle 91. Der Lokalisationsobturator 92 kann über einen Drehmotor und ein Kolbenmotorgetriebe abgetrieben werden, um den Lokalisationsobturator 92 axial innerhalb der äußeren Kanüle 91 zu verschieben, während der Lokalisationsobturator 92 sich um seine Längsachse dreht (oder der Lokalisationsobturator 92 kann manuell gedreht und/oder verschoben werden). Andererseits kann das Einführungsstilett 93 eingeführt werden, welches in die ringförmige Einführungsschleuse 94 eingesetzt ist. In diesem Beispiel können das Einführungsstilett 93 und/oder die Einführungsschleuse 94 für Röntgenstrahlen durchlässig sein und an einem distalen Ende davon ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges Band aufweisen.
Zusätzliche Beispiele für Brustbiopsienadeln sind offenbart in den US-Patentschriften Nr. 6,638,235 , 6,758,824 , 6,620,111 und 6,626,849 und den US-Patentveröffentlichungen Nr. 2006/0155209 A1 , 2006/0129062 A1 , 2006/0030784 A1 , 2005/0113715 A1 , 2005/0049521 A1 und 2004/0267157 A1 , deren gesamter Inhalt hierin unter Bezugnahme aufgenommen ist.
Demzufolge beschreibt die vorliegende Offenbarung in einem Aspekt ein System, in dem rekonstruierte Tomosyntheseaufnahmen von Schichten einer Patientenbrust und/oder Tomosynthese-Projektionsbilder der Brust verwendet werden, um (1) die Stelle eines verdächtigen interessierenden Bereichs in der Brust zu identifizieren, (2) die Nadelbiopsie des interessierenden Bereichs zu lenken, (3) die Position der Nadel vor dem Vorschießen in Bezug zu dem interessierenden Bereich zu bestätigen und/oder (4) die Position der Nadel nach dem Vorschießen in Bezug zu dem interessierenden Bereich zu bestätigen. Ein einzigartiger Vorteil dieser Herangehensweise ist derjenige bezüglich der verdächtigen pathologischen Veränderungen, die in den Tomosyntheseaufnahmen besser erkannt oder besser bewertet werden können als in den herkömmlichen Mammogrammen oder in den herkömmlichen Ultraschallaufnahmen des Brustgewebes. Das System beinhalten das Aufnehmen einer Serie von Tomosynthese-Projektionsbildern bei den entsprechenden unterschiedlichen Winkeln von dem bildgebenden Röntgenstrahl in Bezug zu der Brust, zum Beispiel in der Weise, die in den Patentanmeldungen offenbart sind, welche in diese Offenbarung durch Verweis aufgenommen wurden. Die Information dieser Projektionsbilder wird zu Aufnahmen der Schichten von der Brust rekonstruiert, welche Schichten ausgewählter Dicke und ausgewählter Winkel im Bezug zu der Brustauflageplatte oder der/den Bildebene(n) der Projektionsbilder repräsentieren. Typischerweise, allerdings nicht zwangsläufig, repräsentieren die rekonstruierten Aufnahmen Schichten, die parallel zu der Brustauflageplatte und somit zu der Ebene eines herkömmlichen Mammogramms sind. Diese Aufnahmen werden zur Identifizierung der Stelle von dem interessierenden Bereich in der Brust in drei Dimensionen verwendet, zum Beispiel, indem der Mediziner auf die Stelle des interessierenden Bereichs in einer oder mehreren Aufnahmen zeigt und das Systems zur Berechnung der 3D-Koordinaten der Stelle in einer Weise verwendet, die ähnlich ist zu derjenigen, die in den vorangehend identifizierten und unter Verweis in diese Offenbarung aufgenommenen Patenten von Biopsiesystemen verwendet wurde, oder auf eine andere Art und Weise, wie etwa durch Deuten auf den interessierenden Bereich in einer rekonstruierten Schichtaufnahme, um dadurch die Position des interessierenden Bereichs in zwei Dimensionen in der Schichtebene zu identifizieren und die dritte Dimension aus der Kenntnis von der Tiefe der Schicht in der Brust bereitzustellen.
Diese 3D-Information der Lage des interessierenden Bereichs kann zusammen mit der Information bezüglich eines geometrischen Zusammenhangs zu der Ausrüstung, mit welcher die Brust komprimiert und immobilisiert wurde, um die Richtung und das Ausmaß der Bewegung der Biopsienadel, die von der Nadelplattform in einer Weise, die ähnlich ist zu derjenigen, die in den hierin durch Verweis aufgenommenen Patentschriften offenbart ist, zum Positionieren der Nadel, zum Entnehmen einer Probe aus dem interessierenden Bereich und zum Bestätigen der Platzierungen der Nadel vor und nach dem Vorschießen der Nadel in Bezug zu dem interessierenden Bereich ausgeführt wird.
Um unerwünschte Artefakte auf den Röntgenaufnahmen aufgrund des Anwesenheit von für Röntgenstrahlen undurchlässigen Objekten, wie beispielsweise der Biopsienadel in dem bildgebenden Röntgenstrahl, zu verringern, setzt das hierin offenbarte System neue Herangehensweisen ein, entweder einzeln oder in Kombinationen oder in Unterkombinationen miteinander. Eine erste neue Vorgehensweise in diesem Zusammenhang betrifft die Auswahl der Tomosyntheseaufnahmen und beinhaltet das Aufnehmen von Tomosynthese-Projektionsbildern nur bei Winkeln, bei denen die für Röntgenstrahlen undurchlässigen Objekte nicht in dem Röntgenstrahl sind, oder, falls sie im Röntgenstrahl sind, ihre Auswirkung auf die Aufnahme signifikant geringer ist, als es für andere mögliche Strahlenwinkel sein würde. Dies kann beinhalten, keine Projektionsbilder bei Winkeln zu machen, die eher unerwünschte Artefakte produzieren würden und/oder Aufnehmen von derartigen Projektionsbildern, aber sie nicht bei der Rekonstruktion der Schichtaufnahmen zu verwenden. Eine zweite neue Herangehensweise, die anstelle oder zusätzlich zu der ersten verwendet werden kann, ist die Ausführung der Nachbearbeitung der Tomosyntheseaufnahmen, um die darin aufgrund des Vorhandenseins von für Röntgenstrahlen undurchlässigen Objekten in dem Röntgenstrahl vorhandenen Artefakte zu verringern. Dies kann das Bearbeiten der rekonstruierten Schichtaufnahme z. B durch die Verwendung von Algorithmen zur Verringerung von Streifen-Artefakten beinhalten, ähnlich wie sie herkömmlich in der CT-(Computertomografie-)Technologie verwendet wurden und/oder die Bildbearbeitung der Tomosynthese-Projektionsbilder zum Entfernen oder Verringern derartiger Artefakte. Eine dritte neue Herangehensweise, die anstelle von einer oder beiden der ersten und zweiten Herangehensweise oder zusammen mit einer von der ersten oder zweiten verwendet werden kann, ist die Verwendung von einer Biopsieausrüstung, welche derartige Bildartefakte verringert oder vermeidet, z. B. eine Biopsienadel, die mindestens teilweise aus einem material gefertigt wurde, das signifikant durchlässiger ist für Röntgenstrahlen als herkömmliche Biopsienadeln. Eine Nadel, die aus einem derartigen Material hergestellt ist, kann somit für die Einführung in die Brust und für die Entnahme von Gewebeproben verwendet werden oder sie durch Abschnitte eines für Röntgenstrahlen undurchlässigen Materials versteift werden, wie etwa Metall, das für das Einführen und/oder für die Gewebeentnahme eingesetzt wird, allerdings aus der Brust oder zumindest aus der unmittelbaren Umgebung des interessierenden Bereichs zurückgezogen wird, bevor die Röntgenaufnahmen vor und/oder nach Vorschießen der Nadel aufgenommen werden, wodurch die Bildartefakte vermieden werden, die ein derartiges Metall verursachen würde, wenn es nicht zurückgezogen wird. Beispielsweise können derartige versteifende Abschnitte in der Form von Stiften oder Rippen innerhalb einer Kanüle vorliegen. Als weiteres Beispiel können sie als Hülsen koaxial zu einer Kanüle und/oder einem Stilett ausgebildet sein. Andere Bespiele für versteifende Abschnitte, die vor dem Aufnehmen von Aufnahmen vor oder nach Vorschießen der Nadel zurückgezogen werden, sind ebenfalls vorgesehen.
Zusätzliche Ausstattungsmerkmale können hinzugefügt werden. Zum Beispiel kann in dem in 10 dargestellten System 100 ein Kalzifikations-Detektor 104 in einem Probentransportweg 103 zwischen einer Biopsienadel 101 und einer Sammelkammer (oder Sammelfilter) 102 hinzugefügt werden. Der Probentransportweg 103 enthält typischerweise ein Röhrchen oder einen anderen Kanal zum Transportieren der entnommenen Probe zu dem Sammelfilter 102.
Der Kalzifikations-Detektor 104 kann mit dem Probentransportweg verbunden werden, um festzustellen, ob die Proben Kalzifikationen enthalten und um eine Menge der Kalzifikationen zu bestimmen. Der Kalzifikations-Detektor 104 kann zum Beispiel eine Röntgenquelle und einen Detektor für die Bildgebung von den Proben, welche durch den Probentransportweg 103 hindurchgehen, und eine CAD-(computergestützte Diagnose-)Komponente enthalten, um Kalzifikationen und ihre Anzahl in den Proben nachzuweisen.
In einem Beispiel (11) ist eine Biopsie-Vorrichtung 110 als ein Handgerät konfiguriert (obgleich die Vorrichtung ebenfalls an einem Trägerelement befestigt sein, das zur Positionierung der Biopsienadel verwendet wird), die eine Biopsienadel an einem Handstück befestigt enthält. Die Biopsienadel enthält eine äußere Kanüle 115, welche in einer Spitze 116 endet. Eine das Gewebe aufnehmende Öffnung 125 ist (relativ) nahe bei der Spitze 116 vorgesehen. Eine innere Kanüle 117 passt konzentrisch in das Außenlumen der äußeren Kanüle 115. Die innere Kanüle 117 wird (beispielsweise über einen Drehmotor) um ihre Längsachse gedreht und axial innerhalb der äußeren Kanüle 115 verschoben (zum Beispiel durch ein Kolbenmotorgetriebe). Die äußere Kanüle, welche in Spitze 116 endet, die innere Kanüle 117 und die das Gewebe aufnehmende Öffnung 125 arbeiten ähnlich wie die anderen Beispiele, die vorangehend diskutiert wurden, zusammen, um Biopsieproben aus einer Patientenbrust zu entnehmen. Die innere Kanüle 117 stellt einen Weg für die Ansaugung der Biopsieproben von dem Gewebeansaugweg bereit, der ebenfalls das Ansaugröhrchen 150 enthält, das den Gewebeansaugweg mit einer Sammelkammer 155 verbindet. Die Ansaugvorrichtung 121 wendet ein Vakuum oder einen Ansaugdruck auf die Sammelkammer an, um die Proben durch den Gewebeansaugweg in die Sammelkammer 155 zu ziehen. Die Röntgenröhre 111 und der Detektor 112 arbeiten unter der entsprechenden Steuerung einer Steuerungseinheit 114 und ein Detektionssignal, welches die Röntgenstrahlen repräsentiert, die durch den Detektor 112 von der Quelle 111 empfangen wurden, wird zu der CAD-Komponente 113 ausgegeben, welche das Signal dekodiert, um zu bestimmen, ob die Proben Kalzifikationen enthalten und um eine Menge der Kalzifikationen zu bestimmen. CAD-Systeme und -Techniken sind im Stand der Technik wohlbekannt und demzufolge wird auf eine detaillierte Diskussion derartiger Systeme und Techniken in dieser Offenbarung im Interesse der Klarheit und Kürze verzichtet.
Für den Fall, dass der Sammelfilter in einem Handgerät oder in einer Nadelplattform in die Biopsienadel integriert ist, würden die Röntgenröhre und der Detektor klein dimensioniert sein. Ein Exemplar eines klein dimensionierten Detektors kann von Hamamatsu, Corporation, Bridgewater, N. J. (siehe http://sales.hamamatsu.com/en/products/electron-tube-division/x-ray-produ-cts/x-ray-flat-panel-sensor.php) käuflich erworben werden. Informationen bezüglich einer klein dimensionierten Röntgenröhre (40 kV Metall-Keramik Röntgenröhre von Newton Scientific Inc., Cambridge, Mass.) sind erhältlich unter http://www.newtonscientificinc.com/swans.htm.
Darüber hinaus kann eine zusätzliche Leitung 116 zum Einleiten von Betäubungsmitteln und/oder Kontrastmitteln hinzugefügt werden, beispielsweise zusammen mit einem Spülmittel oder einer Spülung. Das Einleiten der Betäubungs- und/oder Kontrastmittel kann automatisch erfolgen und mit der Aufnahmesequenz synchronisiert sein.
Es können viele Variationen der vorangehend diskutierten veranschaulichenden Ausführungsformen und Beispiele eingeführt werden, ohne von dem Geist der Offenbarung oder von dem Geltungsbereich der angehängten Ansprüche abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente oder Merkmale der unterschiedlichen Beispiele und veranschaulichenden Ausführungsformen miteinander kombiniert und/oder gegenseitig innerhalb des Geltungsbereichs dieser Offenbarung und der angehängten Ansprüche ausgetauscht werden.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Seriennummer 60/774,142, eingereicht am 15. Februar 2006, deren gesamter Inhalt hierin unter Bezugnahme aufgenommen ist.
Bezugszeichenliste

10: Kompressionsplatte
11: Zugangsloch
12: Brust
14: Auflageplatte
16: Plattform
18: Nadel
20: Pathologie/Läsion
22: Brustwand
25: Bogen von Röntgenröhre
26: übersprungene Region
32: Metallspitzen
34: Nadelschäfte aus für Röntgenstrahlen durchlässigem Material
38: mit Kalzifikationen assoziierte Läsion
42: Metallspitzen
44: Nadelschäfte aus für Röntgenstrahlen durchlässigem Material, umgeben von entfernbaren „Metallknochen” zur Festigung des Schaftes
48: mit Kalzifikationen assoziierte Läsion
62: Metallspitzen
64: Doppelschicht-Schäfte. Jeder besteht aus zwei koaxialen Schichten; eine aus für Röntgenstrahlen durchlässigem Material (z. B. Kunststoff), die andere Schicht aus Metall, was den Schaft während des Vorschießens fest macht
68: mit Kalzifikationen assoziierte Läsion
91: äußere Kanüle
92: Lokalisationsobturator
93: Einführungsstilett
94: Einführungshülse
101: Biopsienadel
102: Sammelkammer
104: Kalzifikationsdetektor
105: Betäubungs- und Kontrastmittel
107: Vakuum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5078142 [0004]
US 5240011 [0004]
US 5415169 [0004]
US 5735264 [0004]
US 5803912 [0004]
US 6022325 [0004]
US 5289520 [0004]
US 5426685 [0004]
US 5594769 [0004]
US 5609152 [0004]
US 6638235 [0035]
US 6758824 [0035]
US 6620111 [0035]
US 6626849 [0035]
US 2006/0155209 A1 [0035]
US 2006/0129062 A1 [0035]
US 2006/0030784 A1 [0035]
US 2005/0113715 A1 [0035]
US 2005/0049521 A1 [0035]
US 2004/0267157 A1 [0035]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://sales.hamamatsu.com/en/products/electron-tube-division/x-ray-produ-cts/x-ray-flat-panel-sensor.php [0042]
http://www.newtonscientificinc.com/swans.htm [0042]

Claims

System zur Erleichterung der Lokalisierung der Biopsienadel unter Verwendung der Tomosynthese-Bildgebung einer Patientenbrust, das Folgendes aufweist: eine Röntgenstrahlquelle; Mittel zur Rekonstruktion von Tomosyntheseaufnahmen, einschließlich eines Röntgenbildempfängers, welcher auf der Basis von Röntgenstrahlen, die durch den Röntgenbildempfänger von der Röntgenstrahlquelle empfangen werden und die während der Tomosyntheseabtastung durch die Brust des Patienten hindurchgegangen sind, zur Rekonstruktion von Tomosyntheseaufnahmen der Patientenbrust konfiguriert ist; Benutzerschnittstelle, die zum Anzeigen der Tomosyntheseaufnahmen, zum Empfangen der Identifizierung eines interessierenden Bereichs (20) in der Patientenbrust und zum Bestimmen der dreidimensionalen Koordinaten des identifizierten interessierenden Bereichs (20) konfiguriert ist; und eine Tomosynthese-Steuerungseinheit, die zur Steuerung der Röntgenstrahlquelle und des Röntgenbildempfängers für die Tomosyntheseabtastungen konfiguriert ist; eine Nadelanordnung, die eine Biopsienadel (18) enthält, wobei die Biopsienadel (18) auf der Basis der dreidimensionalen Koordinaten des interessierenden Bereichs (20) positionierbar ist und mindestens ein Anteil der Biopsienadel aus einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Material gebildet ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Biopsienadel einen Schaft aufweist, in dem ein Abschnitt von dem Schaft aus dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Material geformt ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Biopsienadel mindestens zwei Spitzen und mindestens zwei Schäfte aufweist, gegebenenfalls sind die zwei Spitzen aus Metall und die zwei Schäfte aus dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Material geformt.
System nach Anspruch 3, wobei einer der mindestens zwei Schäfte eine Einkerbung aufweist und der andere der mindestens zwei Schäfte ohne Einkerbung ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem der Abschnitt von dem Schaft oder den mindestens zwei Schäften der Biopsienadel, der aus dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Material geformt ist, mit Metall versteift ist.
System nach Anspruch 5, wobei feste Metalldrähte oder Rippen entfernbar mit dem Schaft oder den mindestens zwei Schäften verbunden sind.
System nach Anspruch 1, wobei die Biopsienadel zwei koaxiale Körper umfasst, wobei jeder der zwei koaxialen Körper eine Schicht aus dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Material aufweist.
System nach Anspruch 7, wobei jeder der zwei koaxialen Körper eine Schicht aus für Röntgenstrahlen undurchlässigem Material aufweist.