專利名稱：用于邊緣成像的接口裝置、成像系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于感興趣對象的相位對比邊緣成像的接口裝置、乳腺攝影成像系統(tǒng)以及感興趣對象的相位對比邊緣成像的方法。
背景技術(shù)：
X線相位對比乳腺攝影術(shù)具有顯著提高X線乳腺照片的診斷價值的潛力。使用相位對比成像的一個特殊問題是所謂的相位纏繞(wrapping)問題。例如，在使用用于相位光柵的具有P1間距的Talbot干涉儀的測量設(shè)置中，只有相前的梯度小于2 π /Pl時，才能夠明確地檢索相位信息。這對于幾厘米(cm)的厚度不變的軟組織通常是可實(shí)現(xiàn)的。然而，這在待成像的對象(感興趣對象)的邊緣處通常并非如此，其中由于組織-空氣界面而表現(xiàn)出復(fù)折射率的強(qiáng)烈跳躍。這可能妨礙乳房邊緣處適當(dāng)?shù)南辔粰z索并且因此妨礙在乳房外側(cè)邊緣處的適當(dāng)?shù)脑\斷。因此，斷層攝影術(shù)或?qū)游鰯z影術(shù)即使不是不可能，也會變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
希望提供感興趣對象的經(jīng)改進(jìn)的相位對比邊緣成像。根據(jù)獨(dú)立的權(quán)利要求的特征，本發(fā)明涉及用于感興趣對象的相位對比邊緣成像的接口裝置、乳腺攝影成像系統(tǒng)、以及感興趣對象的相位對比邊緣成像的方法。在附屬權(quán)利要求中說明了本發(fā)明的進(jìn)一步特征。應(yīng)當(dāng)注意的是，下文例如關(guān)于接口裝置所描述的特征還可以在成像系統(tǒng)中實(shí)施， 或者作為根據(jù)本發(fā)明的方法中的方法步驟實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，提供了一種用于感興趣對象的相位對比邊緣成像的接口裝置，該接口裝置包括腔室(compartment)，該腔室包括可變形材料。該可變形材料具有第一復(fù)折射率，該第一復(fù)折射率與感興趣對象的第二復(fù)折射率對應(yīng)。該腔室和可變形材料適于使得可變形材料被從區(qū)域中推離，在該區(qū)域中當(dāng)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)采集時向腔室上施加壓力。換言之，接口裝置不是固態(tài)的，而是能夠基于所施加的壓力而改變其形狀。因此， 可以提供經(jīng)改進(jìn)的圖像質(zhì)量，特別是在感興趣對象的外部區(qū)域中，在該區(qū)域中沒有施加壓力。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，該接口裝置適用于在X線相位對比乳腺攝影術(shù)中進(jìn)行邊緣成像，其中，該感興趣對象是人的乳房。應(yīng)當(dāng)注意的是，該接口裝置還可用于光學(xué)乳腺攝影術(shù)，其中用于探測對象的能量束是光輻射束，該光輻射束具有例如400nm到1400nm范圍內(nèi)的波長。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，接口裝置適于是胸罩的形式。 根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，可變形材料是液體和凝膠中的一種。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，第一復(fù)折射率與第二復(fù)折射率相似。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，所述腔室由兩層薄片(sheet)材料形成，設(shè)計成當(dāng)胸罩處于松弛狀態(tài)時具有人乳房的形狀。然而，薄片材料可以具有與當(dāng)胸罩處于松弛狀態(tài)時人乳房的形狀不同的形狀，例如與按壓和圖像采集期間接口裝置的最終形狀對應(yīng)的形狀。通過具有兩層薄片材料，提供了柔性的腔室，其中液體或凝膠狀材料能夠移動，而不會接觸乳房(或待成像的任何其他感興趣對象)。特別地，待成像的對象不需在可變形材料和外部環(huán)境之間提供密封。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，在圖像采集過程中，將可變形材料推向感興趣對象的側(cè)面區(qū)域，使得能夠?qū)Ω信d趣對象的邊緣區(qū)域成像。在不將可變形材料推向側(cè)面區(qū)域(并且因此推向邊緣區(qū)域)的情況下，感興趣對象的邊緣區(qū)域中的圖像質(zhì)量將更差。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，提供了一種乳腺攝影成像系統(tǒng)，其包括用于人乳房的邊緣成像的接口裝置和成像設(shè)備。該接口裝置包括腔室，該腔室包括可變形材料， 其中，可變形材料具有第一復(fù)折射率，該第一復(fù)折射率與乳房的第二復(fù)折射率對應(yīng)，并且其中，所述腔室和可變形材料適于使得該可變形材料被從區(qū)域中推離，在該區(qū)域中，對腔室施加壓力并執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)采集。此外，成像設(shè)備包括用于向感興趣對象發(fā)射X射線的X射線源，以及用于探測已穿過感興趣對象的X射線的X射線探測器。此外，該成像系統(tǒng)包括第一和第二按壓板，其中，在圖像數(shù)據(jù)采集期間，該第一和第二按壓板適用于對胸罩區(qū)域施加壓力從而對乳房施加壓力，由此將可變形材料從側(cè)面推向邊緣區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，該探測器包括Talbot干涉儀，其用于在X射線通過感興趣對象之后確定X射線的相位信息。因此，相位數(shù)據(jù)被用于圖像生成。該X射線源可以適用于生成相干或幾乎相干的輻射。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，該成像系統(tǒng)還適于確定由于感興趣對象引起的 X射線的吸收。換言之，成像系統(tǒng)可以不僅僅適于分析發(fā)射波的相前(Phase front)，該發(fā)射波的相前主要受對象的復(fù)折射率的實(shí)部影響，還適于分析發(fā)射波的幅值，該發(fā)射波的幅值主要受感興趣對象的復(fù)折射率的虛部影響。相位信息和吸收信息兩者都可用于確定最終的圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，該成像系統(tǒng)適于基于確定的相位信息和確定的吸收信息重建感興趣對象的圖像。這可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)改進(jìn)的最終圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，提供了感興趣對象的相位對比邊緣成像的方法，在該方法中，接口裝置被布置成至少部分地圍繞感興趣對象。此外，在接口裝置上施加壓力，從而將可變形材料推離施加壓力的區(qū)域。然后，向感興趣對象發(fā)射輻射并通過一個或多個相應(yīng)探測器采集感興趣對象的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，推離可變形材料這一步驟導(dǎo)致橫向掃描范圍的增加，并且由此導(dǎo)致感興趣對象的圖像增大。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，所發(fā)射的輻射是X射線輻射。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，圖像采集在Talbot干涉儀設(shè)置中執(zhí)行，并且除了干涉的相位測量之外還可以包括吸收測量。根據(jù)接口裝置的另一實(shí)施例，該裝置包括兩個容器(rec印tacle)，其中，每個容器適用于容納一個感興趣對象。這一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是其能夠同時對兩個對象成像。當(dāng)對女性乳房進(jìn)行成像時，根據(jù)這一實(shí)施例的裝置能夠用于同時對兩個乳房成像或者在必須一次將裝置安裝到患者上時能夠相繼地對兩個乳房成像。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，可以將設(shè)計專用的胸罩看作是要點(diǎn)。其包含兩層。在這兩層之間放置液體或凝膠狀材料，該材料具有與女性患者的乳房相似的復(fù)折射率。在按壓期間，該凝膠被推向側(cè)面。因此，實(shí)現(xiàn)了乳房與兩個板的所需的直接接觸，而在側(cè)面現(xiàn)在是附加的凝膠(或液體)。因此，可以增加橫向掃描范圍并且可以對乳房的邊緣成像。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的接口裝置。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的接口裝置的容器。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的成像系統(tǒng)。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例的成像系統(tǒng)。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的用于按壓感興趣對象的成像裝置的兩個板。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式附圖中的圖示是示例性的并且未按照比例繪制。在不同的附圖中，相似或相同元素具有相同的參考數(shù)字。圖1示出了用于感興趣對象的相位對比邊緣成像、尤其用于兩個女性的乳房的乳腺攝影成像的接口裝置。裝置100包括兩個容器101、102，第一個用于患者的右乳房而第二個用于患者的
左乳房。此外，裝置100包括束帶103，其用于迫使容器101、102抵靠著乳房并用于繞患者的乳房綁緊所述裝置。此外，提供了扣件104，其用于打開和扣上束帶103。束帶103允許調(diào)整將裝置100抵靠至乳房的作用力以滿足患者的舒適度。容器 101、102可以至少部分是柔性的，以允許它們根據(jù)邊界改變形狀，該邊界定了用于容納容器 101、102的體積。這種邊界的范例是按壓表面或按壓板，當(dāng)將要拍攝圖像時(即，當(dāng)要對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時)，在按壓表面或按壓板之間放置容器101、102中的一個或兩者。例如在圖3和圖4中描述了這樣的按壓板301、302的范例。在每個容器101、102中，已經(jīng)施用了匹配介質(zhì)(可變形材料，例如凝膠或液體)。 例如，兩個容器可以不僅僅是至少部分柔性，也可以是可伸縮的。用于這種容器的合適的材料的范例是例如乳膠，諸如用于防腐劑(避孕套)中的乳膠。圖2更詳細(xì)地示出了胸罩100的右容器101。杯狀裝置101包括壁202，該壁202 限定體積，即杯的“內(nèi)部”。由壁202限定的體積具有敞開一側(cè)，以允許將被成像的對象容納在體積中。該開口由包含在裝置101中的邊緣201限定。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，邊緣201包含粘合劑，用于將裝置101固定在患者的胸部上。在這種情況下，使用包含在邊緣 201中的粘合劑，使裝置101緊壓著患者的胸部。
然后，胸部，連同容納在裝置101中的乳房一起，形成覆蓋面，該覆蓋面封閉由邊緣201限定的開口。一般而言，諸如女性乳房的待成像對象將不完全地填滿由壁202限定的體積507。一旦裝置101已經(jīng)被緊壓覆蓋面(即，胸部)上，裝置101內(nèi)部空置的體積由匹配介質(zhì)填充，即可變形材料，例如可以是匹配液體或匹配凝膠。為了將可變形材料填充空置的體積內(nèi)部，提供了管狀進(jìn)口 203，該管狀插入物能夠連接到源，以傳送凝膠或液體。裝置101還包括出口 204，用于釋放例如空氣的氣體從空置的體積中溢出，從而讓匹配介質(zhì)進(jìn)入。源203還可用作排水管(drain)以例如在成像會話之后不再需要匹配介質(zhì)的時候，讓匹配介質(zhì)從裝置101溢出。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，該匹配介質(zhì)不是填滿感興趣對象和壁202之間的空白空間內(nèi)部，而是填滿由內(nèi)壁(例如參見圖5中的參考數(shù)字506)和外壁202形成的腔室內(nèi)部。在這種情況下不需要粘合劑201。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的成像系統(tǒng)300。女性患者301將根據(jù)本發(fā)明的接口裝置100穿戴在乳房309上。成像系統(tǒng)300包括兩個按壓面或按壓板301、302，用于當(dāng)患者的乳房被容納進(jìn)入裝置101時為乳房施加壓力。圖3中描述的裝置300可以用于光學(xué)成像。與按壓面302耦合的是能量源308，其用于生成將被用于對患者乳房成像的能量。由能量源308生成的能量可以是，例如，光能量或X射線或超聲能量。一種對感興趣對象，例如女性乳房成像的技術(shù)是漫射光學(xué)斷層攝影。 另一種技術(shù)是相位對比χ射線成像。在光學(xué)斷層攝影的情況下，使用能量引導(dǎo)(guide) 307將能量源308耦合到按壓面 302。由能量源308生成的能量能夠被耦合到按壓面302中，并且由此在由雙向箭頭指示的不同位置處耦合到患者的乳房中。布置裝置101，使得來自能量源308的能量能夠穿過容器并從容器進(jìn)入感興趣對象。類似地，能量能夠在被探測到之前離開容器。從裝置101發(fā)出的能量穿過按壓板301，之后被使用探測元件304進(jìn)行探測。使用能量引導(dǎo)303將探測元件 304耦合到按壓面301。基于探測到的能量，使用圖像重建單元305重建乳房內(nèi)部的圖像。除了由成像系統(tǒng)300探測的吸收信息之外，還可以測量相位信息，因此使用干涉儀，干涉儀還在探測單元205中實(shí)施。相位信息和吸收信息兩者都可用于重建最終圖像。然而，單獨(dú)從相位信息或吸收信息重建最終圖像也是可能的。更進(jìn)一步地，可以重建不同的圖像，一個基于相位信息，另一個基于吸收信息，而第三幅圖像基于吸收信息和相位信息兩者。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例的成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)包括X射線源 401，X射線源401向感興趣對象發(fā)射X射線束，所述感興趣對象位于壓力板301、302之間的接口裝置100內(nèi)。在兩個壓力板的另一側(cè)，定位輻射探測器(X射線探測器)402，用于探測穿過感興趣對象的X射線束。該探測器包括Talbot干涉儀008)。源401和探測器402兩者都分別通過數(shù)據(jù)傳輸線405、406連接到計算和控制元件 403上。此外，通過數(shù)據(jù)線407，提供了輸入和輸出裝置404，該輸入和輸出裝置404能夠用于輸入控制信息以控制成像系統(tǒng)400，并且該輸入和輸出裝置404還能夠用于輸出與最終圖像有關(guān)的可視化信息。圖5左側(cè)示出了按壓幾何結(jié)構(gòu)，在該幾何結(jié)構(gòu)中，兩個按壓板或壓力板301、302相向移動以按壓女性乳房309。左右箭頭501、502指示視野的橫向場的邊界，在該邊界中相位檢索是可能的。這種橫向場限制在按壓的乳房309與兩個板301、302有接觸的范圍。中間的圖像示出了女性乳房309(或任何其他將被成像的感興趣對象)至少部分被根據(jù)本發(fā)明的接口裝置圍繞。接口裝置100包括由內(nèi)薄片材料506和外薄片材料202限定的腔室507 (見右側(cè)圖像)。腔室由可變形材料(例如凝膠或液體)填滿，該可變形材料具有與感興趣對象的復(fù)折射率相似的復(fù)折射率。上面壓力板301能夠沿雙向箭頭503向上向下移動。從圖5的右側(cè)圖像可以看出，接口裝置按壓以后凝膠或液態(tài)延伸了視野的橫向場，如左箭頭和右箭頭504、505指示。因此，可以增加按壓幾何結(jié)構(gòu)中用于X射線相位對比乳腺攝影的視野的橫向場。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的方法的流程圖。在步驟601中，接口裝置被布置成至少部分圍繞待成像的感興趣對象。在步驟602中，壓力被施加在接口裝置上，并由此施加在感興趣對象上，從而將可變形材料推離區(qū)域，其中，壓力被施加到邊緣。在步驟 603中，從源向感興趣對象發(fā)射電磁輻射。該輻射源可以是相干輻射源，使得足夠精確地采集和分析相位數(shù)據(jù)。然后，在步驟604中，通過使用Talbot干涉儀安裝采集感興趣對象的圖像數(shù)據(jù)。應(yīng)該注意的是，“包括” 一詞并不排除其他元件或步驟并且“一”或“一個”并不排除存在多個。也可以組合結(jié)合不同實(shí)施例所描述的各要素。應(yīng)當(dāng)注意的是，權(quán)利要求中的參考標(biāo)識不應(yīng)該解釋為對權(quán)利要求范圍構(gòu)成限制。
權(quán)利要求
1.一種用于感興趣對象(309)的相位對比成像的接口裝置，所述接口裝置包括 包含能變形材料的腔室(507)；其中，所述能變形材料具有第一復(fù)折射率，所述第一復(fù)折射率與所述感興趣對象的第二復(fù)折射率對應(yīng)；其中，所述腔室和所述能變形材料適于使得所述能變形材料被從區(qū)域中推離，在所述區(qū)域中，當(dāng)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)采集時在所述腔室上施加壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口裝置，適用于χ射線相位對比乳腺攝影中的邊緣成像； 其中，所述感興趣對象是人的乳房。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口裝置，其中，所述接口裝置(100)適于是胸罩的形式；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口裝置，其中，所述能變形材料是液體和凝膠中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口裝置，其中，所述第一復(fù)折射率與所述第二復(fù)折射率相似。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接口裝置，其中，所述腔室(507)由兩層(202、507)薄片材料形成，設(shè)計成當(dāng)胸罩處于松弛狀態(tài)時具有人的乳房的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接口裝置，其中，在圖像數(shù)據(jù)采集期間，所述能變形材料被推向所述感興趣對象(309)的側(cè)面區(qū)域，使得能夠?qū)λ龈信d趣對象的邊緣區(qū)域成像。
8.一種乳腺攝影成像系統(tǒng)，包括接口裝置(100)，其用于人的乳房的相位對比成像；以及成像設(shè)備(300、400)；其中，所述接口裝置(100)適于為胸罩，并且包括 能變形材料；其中，所述能變形材料具有第一復(fù)折射率，所述第一復(fù)折射率與所述乳房的第二復(fù)折射率對應(yīng)；其中，所述能變形材料適于使得所述能變形材料被從區(qū)域中推離，在所述區(qū)域中，當(dāng)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)采集時在所述接口裝置上施加壓力；并且其中，所述成像設(shè)備(300、400)包括 輻射源，其用于向所述感興趣對象(309)發(fā)射輻射束；輻射探測器，其用于在所述輻射穿過所述感興趣對象(309)后探測所述輻射的相位； 第一按壓板(301)和第二按壓板(302)；其中，在圖像數(shù)據(jù)采集期間，所述第一按壓板(301)和所述第二按壓板(30 適于對所述胸罩的所述區(qū)域施加所述壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成像系統(tǒng)，其中，所述探測器包括Talbot干涉儀008)，其用于在所述輻射穿過所述感興趣對象(309)后確定所述輻射的相位信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的成像系統(tǒng)，還適于確定由于所述感興趣對象(309)引起的所述輻射的吸收。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像系統(tǒng)，適于基于確定的相位信息和確定的吸收重建所述感興趣對象(309)的圖像。
12.—種感興趣對象的相位對比成像的方法，所述方法包括以下步驟 至少部分地圍繞所述感興趣對象(309)布置接口裝置；其中，所述接口裝置(100)包括能變形材料；其中，所述能變形材料具有第一復(fù)折射率，所述第一復(fù)折射率與所述感興趣對象的第二復(fù)折射率對應(yīng)；其中，所述能變形材料適于使得所述能變形材料被從區(qū)域中推離，在所述區(qū)域中，當(dāng)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)采集時在所述接口裝置上施加壓力；在所述接口裝置(100)上施加壓力，從而從所述區(qū)域推離所述能變形材料，在所述區(qū)域中施加所述壓力；向所述感興趣對象(309)發(fā)射輻射； 采集所述感興趣對象(309)的圖像數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，推離所述能變形材料的步驟導(dǎo)致橫向掃描范圍的增加，并且因此導(dǎo)致所述感興趣對象的圖像的增大。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述發(fā)射的輻射是χ射線輻射。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在Talbot干涉儀設(shè)置中執(zhí)行所述圖像采集。
全文摘要
本發(fā)明涉及成像系統(tǒng)，其中，在對象的成像期間，使用匹配介質(zhì)以將所述對象與其四周圍匹配。接口裝置用于對象的相位對比邊緣成像，其包括腔室，在該腔室中包含可變形匹配材料，當(dāng)按壓待成像的對象時，該可變形匹配材料能夠被推到側(cè)面。因此，可以增加用于X射線相位對比乳腺攝影的視野的橫向場。
文檔編號A61B6/00GK102316791SQ201080007430
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者T·克勒 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司