TWI755785B - 三維成像的方法 - Google Patents

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Abstract

本文公開了一種三維成像的方法，其包括：在生物體的 引入部位將示蹤劑引入所述生物體的身體區域中；引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射；利用所述特徵X射線捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像；基於所述圖像確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的第一三維(3D)分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述第一三維分佈，以識別所述引入部位的前哨淋巴結。如果所述前哨淋巴結在所述第一三維分佈中沒有被識別，則該方法進一步包括重複前面所述的引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射，所述的捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像，以及所述的確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈，從而產生在所述身體區域中的所述示蹤劑的第二三維分佈；並且檢查所述第二三維分佈，以識別所述前哨淋巴結。

Description

三維成像的方法
本文的公開涉及三維成像。
X射線螢光(XRF)是來自被激發材料的(例如，暴露於高能X射線或伽馬射線)特徵X射線的發射。具體而言，如果原子暴露於具有大於電子電離勢的光子能量的X射線或伽馬射線，則該原子內軌道上的電子可以被射出，從而在內軌道上留下空穴。當原子外軌道上的電子弛豫以填充所述內軌道上的所述空穴時，X射線(稱為螢光X射線光子、二次X射線光子或特徵X射線光子)被發射。所述被發射的X射線光子的能量等於所述外軌道和所述內軌道電子之間的能量差。
對於給定的原子，可能的弛豫數目是有限的。如圖1A所示，當L軌道上的電子弛豫以填充K軌道(L→K)上的空穴時，所述特徵X射線被稱為Kα。來自M→K弛豫的特徵X射線被稱為Kβ。如圖1B所示，來自M→L弛豫的特徵X射線被稱為Lα，依此類推。
本文公開一種方法，其包括：在生物體的引入部位將示蹤劑引入所述生物體的身體區域中；引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射；使用位於相對於所述身體區域的不同位置的多個X射線檢測器，利用所述特徵X射線捕獲在所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像；基於所述圖像確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的第一三維分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述第一三維分佈，以識別所述引入部位的前哨淋巴結。
根據實施例，所述方法進一步包括，回應於所述前哨淋巴結在所述第一三維分佈中未被識別出：重複前面所述的引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射，所述的捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像，以及所述的確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈，從而產生在所述身體區域中的所述示蹤劑的第二三維分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述第二三維分佈，以識別所述前哨淋巴結。
根據實施例，所述方法進一步包括，回應於所述前哨淋巴結在所述第二三維分佈中未被識別出：重複前面所述的引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射，所述的捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像，以及所述的確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈，從而產生在所述身體區域中的 所述示蹤劑的第三三維分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述第三三維分佈，以識別所述前哨淋巴結。
根據實施例，所述引入部位位於所述生物體的惡性區域內。
根據實施例，所述生物體是人體。
根據實施例，所述方法進一步包括，回應於所述前哨淋巴結被識別出：從所述前哨淋巴結中取出樣本；並且測試所述樣本是否有癌症。
根據實施例，所述方法進一步包括，移除圍繞所述前哨淋巴結的額外淋巴結以響應因所述測試而在所述樣品中發現的癌症。
根據實施例，所述引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射包括利用激發輻射照射所述身體區域。
根據實施例，所述激發輻射包括X射線或伽馬射線。
根據實施例，所述示蹤劑是非放射性的。
本文公開一種方法，其包括：在生物體的引入部位將示蹤劑引入所述生物體的身體區域，其中所述身體區域包括L個成像區域(成像區域(i)，i=1，...，L)，並且其中L是大於1的整數；對於i=1，...，L，使基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑發射特徵X射線光子(i)；對於i=1，...，L，捕獲基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑的具有所述特徵X射線光子(i)的區域圖像(i)；基於所述區域圖像(i)，i=1，...，L， 確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的第一三維分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的第一三維分佈，以識別所述引入部位的前哨淋巴結。
根據實施例，所述方法進一步包括，回應於所述前哨淋巴結在所述第一三維分佈中未被識別出：重複前面所述的引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射，所述的捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像，以及所述的確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈，從而產生在所述身體區域中的所述示蹤劑的第二三維分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述第二三維分佈，以識別所述前哨淋巴結。
根據實施例，所述方法進一步包括，回應於所述前哨淋巴結在所述第二三維分佈中未被識別出：重複前面所述的引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射，所述的捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像，以及所述的確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈，從而產生在所述身體區域中的所述示蹤劑的第三三維分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述第三三維分佈，以識別所述前哨淋巴結。
根據實施例，所述引入部位位於所述生物體的惡性區域內。
根據實施例，所述生物體是人體。
根據實施例，所述方法進一步包括，回應於所述前哨淋巴結被識別出：從所述前哨淋巴結中取出樣本；並且測試所述樣本 是否有癌症。
根據實施例，所述方法進一步包括，移除圍繞所述前哨淋巴結的額外淋巴結以響應因所述測試而在所述樣品中發現的癌症。
根據實施例，所述的使基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑發射所述特徵X射線光子(i)，包括利用激發輻射(i)照射成像區域(i)。
根據實施例，所述激發輻射(i)包括X射線或伽馬射線。
根據實施例，所述示蹤劑是非放射性的。
本文公開一種方法，其包括：在生物體的引入部位將示蹤劑引入所述生物體的身體區域中；引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射；使用位於相對於所述身體區域的不同位置的多個X射線檢測器，利用所述特徵X射線捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像；基於所述圖像確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈；將前面所述的引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射，所述的捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像，以及所述的確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈再重複P次，從而產生在所述身體區域中的所述示蹤劑的總共P+1個三維分佈，P為正整數；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述P+1個三維分佈中的至少一個三維分佈，以識別所述引入部位的至少一個前哨淋巴結。
本文公開一種方法，其包括：在生物體的引入部位將示蹤 劑引入所述生物體的身體區域，其中所述身體區域包括L個成像區域(成像區域(i)，i=1，...，L)，並且其中L是大於1的整數；對於i=1，...，L，使基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑發射特徵X射線光子(i)；對於i=1，...，L，捕獲基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑的具有所述特徵X射線光子(i)的區域圖像(i)；基於所述區域圖像(i)，i=1，...，L，確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈；將前面所述的對於i=1，...，L使基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑發射特徵X射線光子(i)；所述的對於i=1，...，L捕獲基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑的具有所述特徵X射線光子(i)的區域圖像(i)；所述的基於所述區域圖像(i)，i=1，...，L確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈，再重複Q次，從而產生在所述身體區域中的所述示蹤劑的總共Q+1個三維分佈，Q為正整數；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述Q+1個三維分佈中的至少一個三維分佈，以識別所述引入部位的至少一個前哨淋巴結。
200:系統
102:X射線檢測器
103:生物體
104:對象
104a:成像切片
104b:成像條
106:輻射源
108:准直器
110:X射線吸收層
120:電子器件層
130:處理器
150:感測元件
710、720、730、810、820:步驟
910:腫瘤
920.1、920.2、920.3、920.4、920.5:淋巴結
930:淋巴管
圖1A和圖1B示意示出X射線螢光的機制。
圖2示意示出根據實施例的一種系統。
圖3示意示出根據實施例的所述系統的側視圖。
圖4示意示出根據實施例的所述系統的一個X射線檢測器的俯視圖。
圖5示意示出根據實施例的所述X射線檢測器的簡化截面圖。
圖6示意示出根據實施例的所述系統可包括准直器。
圖7示出根據實施例的第一成像方法的流程圖。
圖8A示出根據實施例的第二成像方法。
圖8B示出根據實施例的第三成像方法。
圖8C示出對所述第二成像方法和所述第三成像方法進行總結和概括的流程圖。
圖9示出根據實施例的使用所述第一成像方法、所述第二成像方法和所述第三成像方法來幫助識別一個或多個前哨淋巴結的方法。
圖2示意示出根據實施例的系統200。所述系統200可以包括多個X射線檢測器102。所述X射線檢測器102可以位於相對於對象104的不同位置。例如，在所述對象104是人體的甲狀腺的情況下，所述X射線檢測器102可沿著該人體頸部周圍的半圓或沿著該人體頸部的長度佈置在不同的位置。
所述X射線檢測器102可佈置在距所述對象104大致相同的距離或不同的距離處。所述X射線檢測器102的其他合適的 佈置也是可能的。所述X射線檢測器102可在角的方向上等距或不等距地間隔開。所述X射線檢測器102的位置不一定是固定的。例如，每個所述X射線檢測器102可朝向和遠離所述對象104移動，或者可相對於所述對象104旋轉。
圖3示意示出根據實施例的所述系統200可包括輻射源106。所述系統200可包括一個以上的輻射源。所述輻射源106用輻射照射所述對象104，所述輻射可使在所述對象104中的示蹤劑(例如，一種化學元素)發射特徵X射線(例如，通過螢光)。所述示蹤劑可不具有放射性。來自所述輻射源106的所述輻射可以是X射線或伽馬射線。所述輻射粒子的能量可在30-40keV的範圍內。所述輻射源106可以相對於所述對象104可移動或固定。所述X射線檢測器102利用所述特徵X射線(例如，通過檢測所述特徵X射線的強度分佈)形成所述對象104的圖像(或更具體而言，在所述對象104中的所述示蹤劑的所述圖像)。所述X射線檢測器102可以被佈置在所述對象104周圍的不同位置，在該位置，所述X射線檢測器102不從所述輻射源106接收未被所述對象104散射的輻射。如圖3所示，所述X射線檢測器102可避開那些將接收已穿過所述對象104的來自所述輻射源106的輻射的那些位置。所述X射線檢測器102可以相對於所述對象104可移動或固定。
在實施例中，所述對象104可以是人體或人體的一部分(例如，甲狀腺)。在一個示例中，所述對象104可以是人體的甲 狀腺。在該示例中，所述示蹤劑可以是非放射性碘。非放射性碘可被引入所述人體內。具體而言，可以指導該人口服或注射含有非放射性碘的物質。所述非放射性碘被所述人體的甲狀腺吸收。當來自所述輻射源106的輻射指向所述甲狀腺時，所述甲狀腺內的所述非放射性碘被所述輻射激發並發射碘的特徵X射線。所述碘的特徵X射線可包括所述K線或所述K線和L線。所述X射線檢測器102利用所述碘的特徵X射線捕獲所述甲狀腺的圖像。在實施例中，所述X射線檢測器102可以被配置為忽略那些其光子能量不同於碘的特徵X射線光子能量的X射線。可以基於這些圖像來確定在所述甲狀腺中所述碘的空間分佈(例如，三維)。例如，所述系統200可具有處理器130，所述處理器130被配置為基於這些被捕獲的圖像確定所述甲狀腺中所述碘的三維分佈。
圖4示意示出根據實施例的X射線檢測器102的俯視圖。所述X射線檢測器102具有感測元件150(也稱為像素150)陣列。所述感測元件150陣列可以是矩形陣列、蜂窩陣列、六邊形陣列或任何其他合適的陣列。每個所述感測元件150被配置為在一段時間內對入射在所述感測元件150上的X射線(例如，碘的特徵X射線)的光子數進行計數。所述感測元件150可被配置為平行作業。例如，當一個感測元件150測量入射的X射線光子時，另一個感測元件150可能正在等待X射線光子的到達。
所述感測元件150可不必是單獨可定址的。每個所述X射線檢測器102可被配置為在相同時間段內對X射線光子數進行 計數。每個所述感測元件150能夠測量其暗電流，例如，在接收每個X射線光子之前或同時測量其暗電流。每個所述感測元件150可被配置為從入射在其上的X射線光子的能量中減去暗電流的貢獻值。
圖5示意示出根據實施例的X射線檢測器102的簡化截面圖。所述X射線檢測器102可包括X射線吸收層110，所述X射線吸收層110被配置為響應於入射在其上的X射線而產生電信號。在實施例中，所述X射線吸收層110可以包括所述感測元件150(圖4)。在實施例中，所述X射線檢測器102不包括閃爍體。所述X射線吸收層110可包括半導體材料，比如矽、鍺、砷化鎵(GaAs)、碲化鎘(CdTe)、碲鋅鎘(CdZnTe)或其組合。
所述X射線檢測器102可包括電子器件層120，其用於處理或分析入射的X射線光子在所述X射線吸收層110中產生的電信號。所述電子器件層120可與所述X射線吸收層110集成到同一晶片中。或者，所述電子器件層120可被構建在與所述X射線吸收層110不同的單獨的半導體晶片上，並結合到所述X射線吸收層110。
圖6示意示出根據實施例的所述系統200可包括准直器108。為簡單起見，僅示出一個所述X射線檢測器102。所述准直器108可被定位在所述對象104和所述X射線檢測器102之間。所述准直器108可被配置為限制所述X射線檢測器102的感測元件150的視場。例如，准直器108可以僅允許具有特定入射角的X 射線到達所述感測元件150。所述入射角的範圍可以是
Figure 109123262-A0305-02-0013-2
0.04sr、或
Figure 109123262-A0305-02-0013-1
0.01sr。
所述准直器108可固定在所述X射線檢測器102上或者與所述X射線檢測器102分離。在所述准直器108和所述X射線檢測器102之間可存在間隔。所述准直器108可相對於所述X射線檢測器102可移動或固定。所述系統200可包括一個以上的准直器108(例如，每個X射線檢測器102有一個准直器108)。
圖7示出根據上述一些實施例的對所述第一成像方法進行總結和概括的流程圖。在步驟710中，在所述對象104中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射被引起。例如，所述特徵X射線的發射可以是通過用具有足夠高能量的輻射照射所述對象104來引起。所述輻射可以是X射線或伽馬射線。在步驟720中，可利用所發射的特徵X射線來捕獲所述對象104中的所述示蹤劑的圖像。例如，相對於所述對象104位於不同位置的X射線檢測器102可用於捕獲這些圖像。在步驟730中，可以基於所述被捕獲的圖像來確定所述對象104中的所述示蹤劑的三維分佈。可使用所述處理器130來執行所述步驟730。
圖8A示意示出根據實施例的用於捕獲所述對象104中的所述示蹤劑的三維分佈(也稱為三維圖像)的第二成像方法。在實施例中，用於所述第二成像方法的所述系統200可以包括處理器130、輻射源106、准直器108和X射線檢測器102。在圖8A和圖8B中，所述對象104可以具有矩形框的形狀以簡化說明。通 常，所述對象104可以具有任何形狀。
在示例中，所述對象104可以是人體的甲狀腺。在該示例中，所述示蹤劑可以是非放射性碘。由於所述非放射性碘被引入所述人體(例如，注射到人體的血液中)然後擴散到所述甲狀腺(即對象104)，所以在所述甲狀腺(即對象104)中可存在非放射性碘。或者，所述非放射性碘可以自然地存在於所述甲狀腺(即對象104)中。
在實施例中，所述准直器108可以被定位在所述X射線檢測器102和所述甲狀腺(即對象104)之間，使得僅沿著垂直於與所述X射線檢測器102的所有感測元件150相交的參考平面的傳播路徑從所述甲狀腺(即對象104)向所述X射線檢測器102傳播的X射線光子才有機會穿過所述准直器108到達所述X射線檢測器102。因此，沿著不垂直於所述參考平面的傳播路徑從所述甲狀腺(即對象104)朝向所述X射線檢測器102傳播的X射線光子被阻擋，並因此被所述准直器108阻止到達所述X射線檢測器102。
在實施例中，對於所述甲狀腺(即對象104)的每個點，穿過該點並垂直於所述參考平面的直線與所述X射線檢測器102相交。換句話說，所述甲狀腺(即對象104)到所述參考平面上的投影區域在所述X射線檢測器102中。這意味著，如圖8A所示，整個所述甲狀腺(即對象104)在所述X射線檢測器102的直視圖中。
在實施例中，所述甲狀腺(即對象104)可以被認為包括M個成像切片(包括用於說明的成像切片104a)，其中M是大於1的整數。所述甲狀腺(即對象104)的成像切片可以是所述甲狀腺(即對象104)的薄而寬的部分。所述成像切片的所述寬表面可以是平坦的或彎曲的。可以說所述成像切片被限制在空間中的一個方向上(例如，被限制在z方向上(圖8A中的垂直方向)，而被限制在x方向和y方向上的程度較小)。在實施例中，所述M個成像切片可以彼此平行。在實施例中，所述M個成像切片可平行於所述參考平面。
在實施例中，所述第二成像方法可以從所述第一成像切片104a的第一切片成像過程開始。具體而言，在所述第一切片成像過程期間，基本上僅所述甲狀腺(即對象104)的所述第一成像切片104a可導致所述非放射性碘發射特徵X射線光子。
本文中的“基本上僅”是指“僅或幾乎僅”。本文中的“幾乎僅”的含義在以下示例中可以被闡明：幾乎僅所述成像切片104a中的所述非放射性碘包括(a)所述成像切片104a中的非放射性碘，和(b)所述非放射性碘在所述成像切片104a的外部且與之相鄰(即直接物理接觸)的小區域。換句話說，幾乎僅所述成像切片104a可包括(a)所述成像切片104a本身，和(b)在所述成像切片104a外部且與之相鄰的所述對象104的小區域。
在實施例中，可以通過使用所述輻射源106發出基本上僅通過所述第一成像切片104a的第一切片激發輻射(例如，X射 線或伽馬射線或亞原子粒子)來實施所述第一切片成像過程，從而使基本上僅所述第一成像切片104a中的所述非放射性碘發出所述特徵X射線光子。
在實施例中，所述准直器108可以存在並且被定位，使得僅沿著垂直於所述參考平面的傳播路徑朝向所述X射線檢測器102傳播的已發射的特徵X射線光子可以穿過所述准直器108，並且撞擊所述X射線檢測器102的所述感測元件150。接收基本上僅在所述第一成像切片104a中由所述非放射性碘發射的這些入射特徵X射線光子，所述X射線檢測器102捕獲基本上僅在所述第一成像切片104a中的所述非放射性碘的第一切片圖像。
接下來，在實施例中，在執行用於第一成像切片104a的第一切片成像過程之後，以相似的方式依次執行針對所述甲狀腺(即對象104)的餘下M-1個成像切片的M-1個切片成像過程。在本文中，“依次”(或“按次序”(如果有的話))意味著一次一個，並不意味著任何特定的執行順序。在此，“依次”是指將所述M個切片成像過程一次進行一個步驟，並不意味著將所述M個切片成像過程以任何特定的順序進行。總體上，所述X射線檢測器102捕獲在所述甲狀腺(即對象104)的所述M個成像切片中的所述非放射性碘的M個切片圖像。
接下來，在實施例中，所述M個切片圖像被處理以確定在所述甲狀腺(即對象104)中的所述非放射性碘的三維分佈。在實施例中，這個處理可以使用所述系統200的所述處理器130來 執行。其結果是，醫生可以檢查所述甲狀腺(即對象104)中的所述非放射性碘的所述三維分佈，以瞭解所述甲狀腺(即對象104)。
圖8B示意示出根據實施例的用於捕獲該人體的所述甲狀腺(即對象104)中的非放射性碘的三維分佈的第三成像方法。在實施例中，除了在所述第三成像方法中，所述甲狀腺(即對象104)可以被認為包括N個成像條(包括用於說明的成像條104b)之外，所述第三成像方法可以與上述第二成像方法類似，其中N是大於1的整數。所述甲狀腺(即對象104)的成像條可以是所述甲狀腺(即對象104)的長而直的塊。可以說所述成像條在空間的兩個方向上更狹窄(例如，在y方向和z方向上更狹窄，而在x方向上沒那麼窄)。在實施例中，所述N個成像條彼此平行。在實施例中，所述N個成像條可以平行於所述參考平面(其與所述X射線檢測器102的所有感測元件150相交)。
在實施例中，所述第三成像方法可以從所述第一成像條104b的所述第一成像條成像過程開始。具體而言，在所述第一成像條成像過程中，可以使基本上僅在所述甲狀腺(即對象104)的所述第一成像條104b中的所述非放射性碘發射特徵X射線光子。
在實施例中，可以由使用所述輻射源106發送基本上僅穿過所述第一成像條104b的第一成像條激發輻射(例如，X射線或伽馬射線或亞原子粒子)，而引起導致基本上僅在所述甲狀腺(即對象104)的所述第一成像條104b中的所述非放射性碘發出特徵X射線光子，來執行所述第一成像條成像過程。
在實施例中，所述准直器108可以存在並且被定位，使得僅沿著垂直於所述參考平面的傳播路徑朝向所述X射線檢測器102傳播的已發射的特徵X射線光子可以穿過所述准直器108並且撞擊所述X射線檢測器102的所述感測元件150。接收基本上僅在所述第一成像條104b中由所述非放射性碘發射的這些入射特徵X射線光子，所述X射線檢測器102捕獲基本上僅在所述第一成像條104b中的所述非放射性碘的第一切片圖像。
接下來，在實施例中，在執行用於第一成像條104b的第一成像條成像過程之後，以相似的方式依次執行針對所述甲狀腺(即對象104)的餘下N-1個成像條的N-1個條成像過程。總體上，所述X射線檢測器102捕獲在所述甲狀腺(即對象104)的所述N個成像條中的所述非放射性碘的N個條圖像。
接下來，在實施例中，所述N個條圖像被處理以確定在所述甲狀腺(即對象104)中的所述非放射性碘的三維分佈。在實施例中，這個處理可以使用所述系統200的所述處理器130來執行。
圖8C示出對上述第二成像方法和所述第三成像方法進行總結和概括的流程圖。具體而言，參考圖8A、圖8B和圖8C，在步驟810中，對於在某時所述對象104的總共L(L是大於1的整數)個成像區域中的每個成像區域(即，成像切片或成像條)，可以使基本上僅在所述成像區域中的所述示蹤劑發出特徵X射線，並且利用所述特徵X射線捕獲基本上僅在所述成像區域中的 所述示蹤劑的區域圖像。所述輻射源106可以用於將激發輻射基本上僅發送到所述成像區域，從而使基本上僅在那個成像區域中的所述示蹤劑發射所述特徵X射線。所述X射線檢測器102可以被用於捕獲所述區域圖像。
在實施例中，被發送到所述L個成像區域的所述L個激發輻射可以是扇形輻射束(所述L個成像區域是成像切片)。在實施例中，發送到所述L個成像區域的所述L個激發輻射可以是錐形輻射束(所述L個成像區域是成像條)。在實施例中，發送到所述L個成像區域的所述L個激發輻射可以是准直輻射束(所述L個成像區域是成像條)。
在步驟820中，可以基於所述L個被捕獲的區域圖像確定所述對象104中的所述示蹤劑的三維分佈。在實施例中，隨著時間的推進，所述步驟810和所述步驟820可以重複多次以在所述對象104中創建更多的所述示蹤劑的三維分佈。檢查這些三維圖像，一個人可以瞭解隨著時間的推進所述示蹤劑如何在所述對象104中移動。
在上述關於所述第二成像方法和所述第三成像方法(圖8A、圖8B和圖8C)的實施例中，使用了准直器108。或者，可以省略所述准直器108。
在上述關於所述第二成像方法和所述第三成像方法(圖8A、圖8B和圖8C)的實施例中，非放射性碘被用作人體的所述甲狀腺(即對象104)中的示蹤劑。在替代的實施例中，放射性碘 或放射性碘與非放射性碘的混合物可以用作所述甲狀腺(即對象104)中的示蹤劑。
在上述關於所述第二成像方法和所述第三成像方法(圖8A、圖8B和圖8C)的實施例中，所述對象104是人體的甲狀腺。通常，所述對象104可以是生物體的身體區域。例如，所述對象104可以是人體的皮膚正下方的身體區域。在該示例中，在所述人體區域內包含鋁而不是碘的示蹤劑可能會引起人們的興趣(即，可能需要確定鋁示蹤劑在人體區域中的三維分佈)。
在以上關於所述第二成像方法(圖8A)描述的一些實施例中，所述M個成像切片彼此平行並且與所述參考平面平行。在替代的實施例中，所述M個成像切片彼此平行但不平行於所述參考平面。
在上面關於所述第三成像方法(圖8B)描述的一些實施例中，所述N個成像條彼此平行並且與所述參考平面平行。在替代的實施例中，所述N個成像條彼此平行但不平行於所述參考平面。
在上述關於圖8C中概述的所述第二成像方法和所述第三成像方法的實施例中，在步驟810中，對於在某時的所述甲狀腺(即對象104)的每個成像區域(切片/條)，可以通過發送基本上僅穿過那個成像區域的激發輻射(例如，X射線或伽馬射線或亞原子粒子)，從而導致基本上僅在那個成像區域中的所述碘發出特徵X射線，來實施。通常，可以使用任何方法(包括上述的將 基本上僅在該成像區域中的碘暴露於激發輻射)來使基本上僅在該區域中的所述碘發出特徵X射線。
在實施例中，如果在所述成像區域中不存在碘，則(a)碘可以被認為存在於該成像區域中但碘的量為零，(b)碘在該成像區域中發出的特徵X射線光子可被視為存在，但其數量為零，並且(c)在該成像區域中捕獲的碘的圖像應僅顯示無碘跡。
圖9示出根據實施例的使用所述第一成像方法、所述第二成像方法和所述第三成像方法(圖7和圖8C)中的任何一種來幫助定位/識別一個或多個前哨淋巴結的方法。
具體而言，假定人體103在其乳房區域(即對象104)中具有腫瘤910。進一步假定所述乳房區域(即對象104)包括5個淋巴結(淋巴結920.1、淋巴結920.2、淋巴結920.3、淋巴結920.4和淋巴結920.5)和淋巴管930，並且所述淋巴管930中的淋巴液流動的方向是從所述淋巴結920.5到所述淋巴結920.1，然後到所述淋巴結920.2，然後到所述淋巴結920.3和所述淋巴結920.4。其結果是，如果癌細胞要從所述腫瘤910擴散，那麼它們很可能會隨著所述淋巴液流過所述淋巴管930，首先擴散到所述淋巴結920.1(因為最接近所述腫瘤910的所述淋巴管930首先流到所述淋巴結920.1)。因此，所述淋巴結920.1被認為是所述腫瘤910的所述前哨淋巴結。此後，所述癌細胞很可能會繼續隨所述淋巴液流過所述淋巴管930傳播，並擴散到所述淋巴結920.2處，然後擴散到所述淋巴結920.3和所述淋巴結920.4。
假設診斷出所述腫瘤910具有惡性(癌性)的高風險。然後，可以從移除所述腫瘤910開始對所述腫瘤910的治療。另外，為了找出癌症是否已經從所述腫瘤910擴散，也可以在相同的操作中移除所述前哨淋巴結920.1，然後將其送去做癌症測試(此操作通常稱為前哨淋巴結活檢)。如果測試結果表明被移除的所述前哨淋巴結920.1對癌症呈陰性(即，在所述前哨淋巴結920.1中未發現癌細胞)，則認為癌症尚未從所述腫瘤910擴散，因此不需要再做進一步的癌症治療。但是如果測試結果表明已移除的所述前哨淋巴結920.1對癌症呈陽性(即，在所述前哨淋巴結920.1中發現了癌細胞)，則可以認為癌症已從所述腫瘤910擴散，因此需要做進一步的癌症治療。作為附加的癌症治療的示例，周圍的所述淋巴結920.2、所述淋巴結920.3、所述淋巴結920.4和所述淋巴結920.5也可以被移除。
在上述的前哨淋巴結活檢中，需要識別出所述腫瘤910的所述前哨淋巴結920.1，以便可以將所述前哨淋巴結取出並送去做癌症測試。在實施例中，所述第一成像方法、所述第二成像方法和第三成像方法(圖7和圖8C)中的任何一個均可以用於如下幫助定位/查明/識別所述腫瘤910的所述前哨淋巴結920.1。
首先，在實施例中，在使用所述第一成像方法、所述第二成像方法和第三成像方法中的任何一種之前，可以將所述示蹤劑引入所述生物體103(例如，人體)的身體中。所述示蹤劑可以是非放射性的。在實施例中，所述示蹤劑可以在所述腫瘤910處 (或附近)的引入部位處引入所述人體內。在實施例中，可以通過注射將所述示蹤劑引入所述人體內。
接下來，在實施例中，在將所述示蹤劑引入所述生物體103(例如，人體)的身體之後，可以使用所述第一成像方法、所述第二成像方法和第三成像方法中的任何一種來幫助查明/識別所述腫瘤910的所述前哨淋巴結。具體而言，如圖7和圖8C所示，所述第一成像方法、所述第二成像方法和第三成像方法中的任何一種均可與所述系統200一起使用，以按順序獲得所述示蹤劑在所述乳房區域(即對象104)中的三維分佈(即三維圖像)。檢查獲得的這些三維分佈中的一個或多個，醫師能夠查明/識別所述腫瘤910的所述前哨淋巴結。
更具體來講，假設所述醫師檢查了所述示蹤劑在所述乳房區域(即對象104)中的第一三維分佈，並且發現所述示蹤劑已經從所述引入部位擴散到了所述引入部位附近的一些淋巴管930，但是還沒有擴散至任何淋巴結。假設所述醫師其後檢查了所述乳房區域(即對象104)中的所述示蹤劑的第二三維分佈(其按時間順序在所述第一三維分佈之後)，並且發現所述示蹤劑不僅已經擴散到所述引入部位附近的一些所述淋巴管930，而且還擴散到所述第一淋巴結920.1。其結果是，所述醫師可以將該第一淋巴結識別為所述引入部位的所述前哨淋巴結。因為所述引入部位在所述腫瘤910處，所以所述第一淋巴結也是所述腫瘤910的前哨淋巴結。通常，所述生物體(例如，人體、動物)某一部位的前哨 淋巴結可以被定義為第一淋巴結，來自所述部位的游離實體(例如，游離癌細胞、注入的化學原子、淋巴原子等)隨著流經所述淋巴管的所述淋巴液將首先擴散到其中。
假設所述醫師其後檢查了所述乳房區域(即對象104)中的所述示蹤劑的第三三維分佈(其按時間順序在第二三維分佈之後)，並且發現所述示蹤劑不僅擴散到了所述引入部位附近的所述淋巴管930，並且之後到達所述第一淋巴結，之後到達所述第二淋巴結。這證實了所述醫師較早的識別，即所述第一淋巴結920.1是所述腫瘤910的前哨淋巴結。如上所述，通過鑒定所述腫瘤910的所述前哨淋巴結920.1，所述醫師可以移除所述前哨淋巴結920.1，然後將其送去做癌症測試。
簡而言之，參考圖9，針對所述腫瘤910的所述前哨淋巴結的識別可以總結和概括如下。首先，將示蹤劑在位於(或接近於)惡性區域910(例如，腫瘤)的引入部位引入生物體103(例如，人體)的身體區域(例如，乳房區域)(即對象104)中。接下來，可以使用所述第一成像方法、所述第二成像方法和第三成像方法(如上所述)中的任何一種來按順序確定所述人體區域(即對象104)中所述示蹤劑的三維分佈。其結果是，這些所獲得的三維分佈顯示了隨著時間的推移，所述示蹤劑如何從所述引入部位通過所述淋巴管930擴散到所述身體區域(即對象104)中的所述淋巴結920的。因此，通過檢查所述身體區域(即對象104)中所述示蹤劑的這些三維分佈中的一個或多個，醫師能夠識別所述引 入部位以及所述惡性區域910的所述前哨淋巴結。然後，所述醫師可以移除所述前哨淋巴結並將其送去做癌症測試。
在上述關於前哨淋巴結活檢(圖9)的實施例中，所述腫瘤910和所述引入部位在要成像的所述身體區域之中(即，在所述乳房區域(即對象104)之中)。或者，所述腫瘤910和所述引入部位可以在要成像的所述身體區域之外(即，所述乳房區域(即對象104)之外)。
在上述關於前哨淋巴結活檢(圖9)的實施例中，所述第一成像方法、所述第二成像方法和第三成像方法中的任一種均可用於幫助查明/識別所述生物體103(例如，人體)中的所述腫瘤910的所述前哨淋巴結920.1。一般而言，所述第一成像方法、所述第二成像方法和第三成像方法中的任一種均可用於幫助查明/識別生物體(例如，人體或動物)的惡性區域(例如，黑素瘤、腫瘤等)的所述前哨淋巴結。
在上述關於所述前哨淋巴結活檢的實施例中(圖9)，可以確定在所述乳房區域(即對象104)中的所述示蹤劑的多個三維分佈，然後可以檢查這些三維分佈中的一個或多個以識別所述腫瘤910的所述前哨淋巴結。或者，可以確定在所述乳房區域(即對象104)中的所述示蹤劑的第一三維分佈，然後對其進行檢查以識別所述腫瘤910的所述前哨淋巴結。如果在所述第一三維分佈中未識別出所述前哨淋巴結，則可以確定在所述乳房區域(即對象104)中的所述示蹤劑的第二三維分佈，然後對其進行檢查以確 定所述腫瘤910的所述前哨淋巴結。如果在所述第二三維分佈中未識別出所述前哨淋巴結，則可以確定在所述乳房區域(即對象104)中的所述示蹤劑的第三三維分佈，然後對其進行檢查以識別出所述腫瘤910的所述前哨淋巴結，依此類推直到所述腫瘤910的所述前哨淋巴結全部被識別。
在上述關於圖9的實施例中，決定移除一個淋巴結920.1並將其送去進行測試癌症。其結果是，所述腫瘤910的所述前哨淋巴結920.1需要被識別。通常，可以確定需要移除K個淋巴結並且將其送去做癌症測試(K是一個正整數)。其結果是，所述腫瘤910的K個前哨淋巴結需要被確定。上面描述了K=1的情況。
在K=2的情況下，需要識別並去除所述腫瘤910的兩個淋巴結，然後將其送去做癌症測試。在上面的描述中，所述醫師檢查了在所述乳房區域(即對象104)中的所述示蹤劑的第三三維分佈，並且發現所述示蹤劑不僅擴散到了所述引入部位附近的所述淋巴管930並到了所述第一淋巴結，而且還擴散到所述第二淋巴結。其結果是，所述醫師可以將所述第一淋巴結和所述第二淋巴結識別為所述腫瘤910的兩個前哨淋巴結，並且可以移除這兩個前哨淋巴結並將其送去做癌症測試。在實施例中，如果所述兩個前哨淋巴結中的至少一個對癌症呈陽性，則可以假定癌症已經從所述腫瘤910擴散，因此需要進一步的癌症治療。
在上述關於圖9的實施例中，整個所述前哨淋巴結920.1被移除以做癌症測試。通常，可以從所述前哨淋巴結920.1中取出 樣品，然後將其送去做癌症測試。所述樣品可以僅包括所述前哨淋巴結920.1的一部分或整個所述前哨淋巴結920.1。
儘管本文已經公開了各個方面和實施例，其他方面和實施例對於本領域技術人員而言將是顯而易見的。本文公開的各個方面和實施例是為了說明的目的而不是限制性的，其真正的範圍和精神應該以本文中的發明申請專利範圍為准。
200:系統
102:X射線檢測器
104:對象
104a:成像切片
106:輻射源
108:准直器
130:處理器

Claims (22)

  1. 一種三維成像的方法，其包括：在生物體的引入部位將示蹤劑引入所述生物體的身體區域中；引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射；使用位於相對於所述身體區域的不同位置的多個X射線檢測器，利用所述特徵X射線捕獲在所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像；基於所述圖像確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的第一三維分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述第一三維分佈，以識別所述引入部位的前哨淋巴結。
  2. 如請求項1所述的方法，更包括，回應於所述前哨淋巴結在所述第一三維分佈中未被識別出：重複前面所述的引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射，所述的捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像，以及所述的確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈，從而產生在所述身體區域中的所述示蹤劑的第二三維分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述第二三維分佈，以識別所述前哨淋巴結。
  3. 如請求項2所述的方法，更包括，回應於所述前哨淋巴結在所述第二三維分佈中未被識別出： 重複前面所述的引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射，所述的捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像，以及所述的確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈，從而產生在所述身體區域中的所述示蹤劑的第三三維分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述第三三維分佈，以識別所述前哨淋巴結。
  4. 如請求項1所述的方法，其中所述引入部位位於所述生物體的惡性區域內。
  5. 如請求項1所述的方法，其中所述生物體是人體。
  6. 如請求項1所述的方法，更包括，回應於所述前哨淋巴結被識別出：從所述前哨淋巴結中取出樣本；並且將所述樣本送去做癌症測試以判斷是否有癌症。
  7. 如請求項6所述的方法，更包括，移除圍繞所述前哨淋巴結的額外淋巴結以響應因所述測試而在所述樣品中發現的癌症。
  8. 如請求項1所述的方法，其中所述引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射包括利用激發輻射照射所述身體區域。
  9. 如請求項8所述的方法，其中所述激發輻射包括X射線或伽馬射線。
  10. 如請求項1所述的方法，其中所述示蹤劑是非放射性的。
  11. 一種三維成像的方法，其包括：在生物體的引入部位將示蹤劑引入所述生物體的身體區域，其中所述身體區域包括L個成像區域(成像區域(i)，i=1，...，L)，並且其中L是大於1的整數；對於i=1，...，L，使基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑發射特徵X射線光子(i)；對於i=1，...，L，捕獲基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑的具有所述特徵X射線光子(i)的區域圖像(i)；基於所述區域圖像(i)，i=1，...，L，確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的第一三維分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的第一三維分佈，以識別所述引入部位的前哨淋巴結。
  12. 如請求項11所述的方法，更包括，回應於所述前哨淋巴結在所述第一三維分佈中未被識別出：重複前面所述的引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射，所述的捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像，以及所述的確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈，從而產生在所述身體區域中的所述示蹤劑的第二三維分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述第二三維分佈，以識別所述前哨淋巴結。
  13. 如請求項12所述的方法，更包括，回應於所述前哨淋巴結在所述第二三維分佈中未被識別出：重複前面所述的引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射，所述的捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像，以及所述的確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈，從而產生在所述身體區域中的所述示蹤劑的第三三維分佈；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述第三三維分佈，以識別所述前哨淋巴結。
  14. 如請求項11所述的方法，其中所述引入部位位於所述生物體的惡性區域內。
  15. 如請求項11所述的方法，其中所述生物體是人體。
  16. 如請求項11所述的方法，更包括，回應於所述前哨淋巴結被識別出：從所述前哨淋巴結中取出樣本；並且將所述樣本送去做癌症測試以判斷是否有癌症。
  17. 如請求項16所述的方法，更包括，移除圍繞所述前哨淋巴結的額外淋巴結以響應因所述測試而在所述樣品中發現的癌症。
  18. 如請求項11所述的方法，其中所述的使基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑發射所述特徵X射線光子(i)包括利用激發輻射(i)照射成像區域(i)。
  19. 如請求項18所述的方法，其中所述激發輻射(i)包括X射線或伽馬射線。
  20. 如請求項11所述的方法，其中所述示蹤劑是非放射性的。
  21. 一種三維成像的方法，其包括：在生物體的引入部位將示蹤劑引入所述生物體的身體區域中；引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射；使用位於相對於所述身體區域的不同位置的多個X射線檢測器，利用所述特徵X射線捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像；基於所述圖像確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈；將前面所述的引起在所述身體區域中的所述示蹤劑的特徵X射線的發射，所述的捕獲所述身體區域中的所述示蹤劑的圖像，以及所述的確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈再重複P次，從而產生在所述身體區域中的所述示蹤劑的總共P+1個三維分佈，P為正整數；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述P+1個三維分佈中的至少一個三維分佈，以識別所述引入部位的至少一個前哨淋巴結。
  22. 一種三維成像的方法，其包括： 在生物體的引入部位將示蹤劑引入所述生物體的身體區域，其中所述身體區域包括L個成像區域(成像區域(i)，i=1，...，L)，並且其中L是大於1的整數；對於i=1，...，L，使基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑發射特徵X射線光子(i)；對於i=1，...，L，捕獲基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑的具有所述特徵X射線光子(i)的區域圖像(i)；基於所述區域圖像(i)，i=1，...，L，確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈；將前面所述的對於i=1，...，L使基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑發射特徵X射線光子(i)，所述的對於i=1，...，L捕獲基本上僅在所述成像區域(i)中的所述示蹤劑的具有所述特徵X射線光子(i)的區域圖像(i)，所述的基於所述區域圖像(i)，i=1，...，L確定在所述身體區域中的所述示蹤劑的三維分佈，再重複Q次，從而產生在所述身體區域中的所述示蹤劑的總共Q+1個三維分佈，Q為正整數；並且檢查在所述身體區域中的所述示蹤劑的所述Q+1個三維分佈中的至少一個三維分佈，以識別所述引入部位的至少一個前哨淋巴結。
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