壓縮元件撓曲的基于圖像的確定的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及X射線成像技術(shù)以及圖像后處理和分析。公開了一種X射線成像系統(tǒng)元件（3）、一種X射線成像系統(tǒng)（2）、系統(tǒng)元件在X射線成像系統(tǒng)中的使用以及確定壓縮元件的撓曲的方法（40）。所述X射線成像系統(tǒng)元件（3）包括兩個(gè)壓縮元件（8a、8b），它們能夠相對(duì)于彼此移動(dòng)。對(duì)象（10）可以被引入并且能夠被壓縮到所述第一壓縮元件和所述第二壓縮元件之間。所述壓縮元件中的至少一個(gè)適于在將對(duì)象壓縮到所述壓縮元件之間時(shí)改變其幾何形狀和/或相對(duì)于另一壓縮元件的對(duì)準(zhǔn)。在所述壓縮元件中的一個(gè)上提供至少部分X射線不透明的標(biāo)記元件（24），所述標(biāo)記元件適于允許檢測(cè)相應(yīng)的壓縮元件（8a、8b）的幾何形狀的改變。
【專利說(shuō)明】壓縮元件撓曲的基于圖像的確定
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及X射線成像技術(shù)以及圖像后處理/分析。
[0002]具體而言，本發(fā)明涉及對(duì)壓縮元件的形狀的幾何改變的基于圖像的確定。
[0003]具體而言，本發(fā)明涉及對(duì)壓縮板撓曲的基于圖像的確定，從而實(shí)現(xiàn)乳房造影應(yīng)用中準(zhǔn)確的乳房密度評(píng)估。
【背景技術(shù)】
[0004]乳房造影術(shù)是用于篩查早期乳癌的應(yīng)選模態(tài)。在乳房造影術(shù)中，優(yōu)選采用低能量X射線作為診斷和篩查工具來(lái)檢查諸如人體乳房組織的對(duì)象。乳房造影術(shù)的目標(biāo)是乳癌的早期檢測(cè)，其通常通過(guò)檢測(cè)特征塊和/或微鈣化來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0005]就這一方面而言，確定乳房密度是癌癥風(fēng)險(xiǎn)的重要指示器。對(duì)于乳房造影術(shù)篩查程序中生成的大量圖像而言，最好能有一種可靠的自動(dòng)乳房密度評(píng)估(BDA)，以給諸如放射科醫(yī)師的用戶提供支持。
[0006]圖1示出了乳房造影系統(tǒng)的示范性實(shí)施例。成像系統(tǒng)2包括X射線源4以及X射線探測(cè)器6。X射線探測(cè)器6還作為第二壓縮元件Sb而起著雙重作用，而第一壓縮元件8a，例如，壓縮板，則布置于X射線源4和X射線探測(cè)器6之間。所述第一壓縮元件8a和第二壓縮元件8b能夠相對(duì)于彼此移動(dòng)，具體而言，第一壓縮元件8a可相對(duì)于第二壓縮元件Sb/X射線探測(cè)器6移動(dòng)。
[0007]例如，X射線源4是能夠關(guān)于軸旋轉(zhuǎn)以獲得水平/平行以及傾斜圖像信息的。在標(biāo)準(zhǔn)乳房造影術(shù)中，探測(cè)器6的表面按規(guī)律總是與連接X(jué)射線探測(cè)器6和X射線源4的線正交。對(duì)于傾斜乳房造影視圖而言，整個(gè)系統(tǒng)4、6、8是可旋轉(zhuǎn)的，如圖1中的環(huán)形箭頭所示?？梢詫射線源4相對(duì)于X射線探測(cè)器6的固定位置成角用于斷層合成應(yīng)用。
[0008]圖2示出了示范性乳房造影術(shù)篩查。將諸如人體乳房組織的對(duì)象10布置到第一第二壓縮元件8a和第二壓縮元件Sb之間，具體而言，壓縮到第一第二壓縮元件8a和第二壓縮元件8b之間。
[0009]第一壓縮元件8a被附接到可動(dòng)臂元件18上，從而允許第一壓縮元件8a相對(duì)于第二壓縮元件8b/X射線探測(cè)器6相對(duì)移動(dòng)。通過(guò)采用對(duì)象遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域22起作用的力F移動(dòng)第一壓縮元件8a，將對(duì)象10壓縮到第一第二壓縮元件8a和第二壓縮元件Sb之間。對(duì)象10在第一壓縮元件8a的對(duì)象近側(cè)區(qū)域20內(nèi)產(chǎn)生反作用力F’。由于力F、F’不重合，因而所產(chǎn)生的合力作用在所述第一壓縮元件8a上。具體而言，可以想到圍繞傾斜軸14的傾斜以及在第一壓縮元件8a并非由無(wú)限剛性材料構(gòu)成的情況下因彎曲第一壓縮元件8a而產(chǎn)生的撓曲16。因此，由于反作 用力F’的原因，對(duì)象遠(yuǎn)側(cè)22處的第一壓縮元件8a和第二壓縮元件8b之間的已知距離X將在對(duì)象近側(cè)20處產(chǎn)生距離X+ Λ X。
[0010]為了確定乳房密度，需要關(guān)于施加至第一壓縮元件8a的力F以及關(guān)于第一壓縮元件8a和第二壓縮元件Sb之間的距離X的準(zhǔn)確信息。因而，在由數(shù)字乳房造影的圖像信息自動(dòng)確定體積或乳房造影乳房密度時(shí)，對(duì)乳房厚度的精確測(cè)量，即距離X，進(jìn)一步考慮壓縮元件額外的傾斜和撓曲所導(dǎo)致的Λ X，是很重要的。這一過(guò)程又被稱為乳房密度評(píng)估(BDA)。由于壓縮元件的傾斜和撓曲的原因，實(shí)際距離χ+Λχ可能表現(xiàn)出與實(shí)際厚度的Ax=5mm甚至可達(dá)Ax=15mm的偏差。但是，即使是I到2mm的小的誤差都可能被認(rèn)為對(duì)乳房密度評(píng)估存在很大影響，導(dǎo)致對(duì)所述密度的顯著誤判。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]可以認(rèn)為壓縮厚度測(cè)量中的不精確性對(duì)于自動(dòng)乳房密度評(píng)估存在重要影響。這樣的不精確性可能是由在壓縮元件的遠(yuǎn)端測(cè)量的第一壓縮元件和第二壓縮元件之間的高度或距離導(dǎo)致的，所述遠(yuǎn)端即施加壓力F處的對(duì)象遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域或遠(yuǎn)側(cè)，而要被檢查的對(duì)象或高度支撐體通常僅填充鄰近胸腔壁或者在對(duì)象近側(cè)區(qū)域的第一壓縮元件和第二壓縮元件之間的基底的一部分。額外的不精確性可能是由掃描架與板或臂以及壓縮元件的連接中的游隙引入的，取決于所述系統(tǒng)和板，其可能達(dá)到15mm。
[0012]由于即使小的誤差都可能對(duì)經(jīng)估算的乳房密度造成大的影響，例如，Imm可能導(dǎo)致大約10%的誤判，這還不包括其他影響，例如，由板的撓曲或傾斜導(dǎo)致的變化的壓縮高度，而這是不能由單次高度測(cè)量估算出的，因而有利的做法是不僅確定第一壓縮元件和第二壓縮元件之間的距離，還要確定所產(chǎn)生的處于壓縮狀態(tài)的壓縮元件形狀。換言之，在壓縮狀態(tài)中，即，在將對(duì)象引入到第一和第二壓縮元件之間的情況下，壓縮元件的幾何結(jié)構(gòu)可能受到改變，由此產(chǎn)生了額外的變量，例如，△ X，要想獲得正確的乳房密度評(píng)估必須對(duì)其加以考慮。為了提高準(zhǔn)確性，在第一和第二壓縮元件中的一個(gè)中，具體而言，在第一壓縮元件或壓縮板之內(nèi)或者其上提供標(biāo)記元件，繼而可以在采集到的X射線圖像信息中檢測(cè)所述標(biāo)記元件，并且可以在圖像處理步驟中對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，以導(dǎo)出所產(chǎn)生的相應(yīng)壓縮元件的幾何形狀，從而能夠確定精確的壓縮高度χ+Λχ。
[0013]此外，可以由下文描述的對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明導(dǎo)出本發(fā)明的各個(gè)方面、特征和優(yōu)點(diǎn)，所述實(shí)施例是參考下述附圖進(jìn)行解釋的。
[0014]可以采用相似的附圖標(biāo)記指代相似的元件。
[0015]附圖并不是按比例描繪的，但是其可能表現(xiàn)出定性的比例。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1示出了乳房造影系統(tǒng)的示范性實(shí)施例；
[0017]圖2示出了示范性乳房造影術(shù)篩查；
[0018]圖3至圖5示出了用于檢測(cè)壓縮元件的傾斜和/或撓曲的示范性實(shí)施例；
[0019]圖6a_e示出了標(biāo)記元件的示范性布置；以及
[0020]圖7示出了用于確定壓縮元件的撓曲的方法的示范性實(shí)施例。
[0021]附圖標(biāo)記列表:
[0022]2成像系統(tǒng)
[0023]3成像系統(tǒng)元件
[0024]4X射線源
[0025]6X射線探測(cè)器
[0026]8a,8b 第一、第二壓縮元件[0027]10對(duì)象
[0028]12X輻射/X射線束
[0029]14傾斜軸
[0030]15傾斜
[0031]16撓曲
[0032]18臂元件 [0033]20對(duì)象近側(cè)區(qū)域/對(duì)象近側(cè)
[0034]22對(duì)象遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域/對(duì)象遠(yuǎn)側(cè)
[0035]24標(biāo)記元件
[0036]26標(biāo)記線
[0037]28測(cè)得的厚度
[0038]30壓縮厚度
[0039]40確定壓縮元件的撓曲的方法
[0040]42步驟:接收?qǐng)D像信息
[0041]44步驟:確定幾何改變
[0042]46步驟:確定對(duì)象厚度
【具體實(shí)施方式】
[0043]為了實(shí)現(xiàn)精確的乳房密度評(píng)估，可以將標(biāo)記元件，例如，鉛標(biāo)記元件包含到所述壓縮元件中的一個(gè)內(nèi)，尤其是預(yù)計(jì)在壓縮狀態(tài)下將產(chǎn)生幾何改變的壓縮元件內(nèi)，所述引導(dǎo)標(biāo)記元件可以是球狀、圓形或硬幣狀的。
[0044]接下來(lái)，可以在采集到的X射線圖像信息中檢測(cè)所述標(biāo)記元件，尤其是X射線不透明元件或者至少部分X射線不透明的元件，并且可以對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，以確定所發(fā)生的位錯(cuò)和/或相應(yīng)壓縮元件的形狀的幾何改變。
[0045]例如，在僅假設(shè)壓縮元件存在傾斜的情況下，可以認(rèn)為三個(gè)標(biāo)記元件足以確定(例如)平面壓縮元件的取向，即所述壓縮元件的平面相對(duì)于另一壓縮元件的取向。
[0046]可以認(rèn)為所述X射線源是允許將相應(yīng)標(biāo)記元件精確投影到X射線探測(cè)器上因而投射到X射線圖像信息內(nèi)的點(diǎn)源。在這種情況下，不應(yīng)將三個(gè)標(biāo)記元件布置在單條線或者標(biāo)記線上，而是應(yīng)當(dāng)將其布置為明確地確定一個(gè)平面。由于假設(shè)壓縮元件上的標(biāo)記元件相對(duì)于彼此的距離和對(duì)準(zhǔn)是已知的，因而由于X射線源的點(diǎn)源屬性可以通過(guò)已知的數(shù)學(xué)方法確定壓縮元件的精確成角。
[0047]假設(shè)不僅發(fā)生了傾斜還發(fā)生了撓曲，因而必須確定壓縮元件的彎曲或翹曲，那么只采用跨越平面的三個(gè)標(biāo)記元件可能就不夠了，因?yàn)橛捎趬嚎s元件的撓曲的原因，標(biāo)記元件之間的距離不再是限定的了。借助放置在壓縮元件的任一面上的小的標(biāo)記元件，例如，金屬球或硬幣，再次變得有可能利用定理或交線由投射的標(biāo)記位置的距離導(dǎo)出壓縮高度。
[0048]通常，在X射線圖像信息內(nèi)對(duì)標(biāo)記元件的基于圖像的檢測(cè)可以獲得亞像素準(zhǔn)確度，其利用了探測(cè)器的點(diǎn)擴(kuò)展散函數(shù)(PSF)以及焦點(diǎn)模糊。然而，即使兩個(gè)像素的準(zhǔn)確度也足以以小于0.5mm的誤差導(dǎo)出高度。
[0049]因此，一個(gè)像素的準(zhǔn)確度將得到低于0.25mm的精確度，而4個(gè)像素的準(zhǔn)確度將足以獲得小于Imm的精確度。盡管可以設(shè)想采用壓縮元件的全部面積，但是僅在壓縮元件的不干擾X射線圖像信息內(nèi)的組織投影的部分內(nèi)安排所述標(biāo)記元件可以是有利的。相應(yīng)地，壓縮元件可以包括對(duì)象近側(cè)區(qū)域以及對(duì)象遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域。在本發(fā)明的背景下，可以認(rèn)為對(duì)象遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域是不允許投射的標(biāo)記和組織在X射線圖像信息內(nèi)重疊的區(qū)域。
[0050]沿胸腔壁和掃描架之間的或者對(duì)象近側(cè)和對(duì)象遠(yuǎn)側(cè)之間的軸放置標(biāo)記元件，可以設(shè)想導(dǎo)出具有位置特異性的高度，由此測(cè)得板傾斜，乃至撓曲。因此，可以將標(biāo)記元件布置到各個(gè)子組內(nèi)，所述子組包括至少三個(gè)標(biāo)記元件，它們被布置為構(gòu)成單條線或標(biāo)記線。由于假設(shè)單條標(biāo)記線內(nèi)的標(biāo)記元件之間的距離是已知的，因而可以采用預(yù)定義模型，例如，線性模型或薄板樣條(spline)模型，或者采用穿過(guò)作為支持點(diǎn)的測(cè)得高度的插值來(lái)確定壓縮元件的幾何形狀，因而確定壓縮板的撓曲。
[0051]可以通過(guò)方程I計(jì)算出標(biāo)記線上的實(shí)際高度χ+Λχ:
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定對(duì)象(10)的幾何參數(shù)的X射線成像系統(tǒng)元件(3)，包括: 第一壓縮元件(8a);以及 第二壓縮元件(Sb); 其中，所述第一壓縮元件(8a)和所述第二壓縮元件(Sb)能夠相對(duì)于彼此移動(dòng)； 其中，對(duì)象(10)能夠被引入到所述第一壓縮元件(8a)和所述第二壓縮元件(Sb)之間； 其中，所述對(duì)象(10)能夠在所述第一壓縮元件(8a)和所述第二壓縮元件(Sb)之間被壓縮； 其中，當(dāng)所述對(duì)象(10)在所述第一壓縮元件(8a)和所述第二壓縮元件(Sb)之間被壓縮時(shí)，所述第一壓縮元件(8a)和所述第二壓縮元件(8b)中的至少一個(gè)適于改變其幾何形狀和/或相對(duì)于所述第一壓縮元件(8a)和所述第二壓縮元件(8b)中的另一壓縮元件的對(duì)準(zhǔn)； 其中，X輻射(12)能夠穿透所述第一壓縮元件(8a)、所述對(duì)象(10)和所述第二壓縮元件(8b)； 其中，所述第一壓縮元件(8a)和所述第二壓縮元件(8b)中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)至少部分X射線不透明的標(biāo)記元件(24)； 其中，所述標(biāo)記元件(24)適于允許檢測(cè)相應(yīng)的壓縮元件(8a、8b)的幾何形狀的改變。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)元件，其中，所述壓縮元件是平面壓縮元件。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)元件，其中，所述第一壓縮元件和所述第二壓縮元件是板元件和X射線探測(cè)器(6)，所述板元件尤其是用于乳房造影術(shù)系統(tǒng)的板元件。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)元件，其包括至少3個(gè)標(biāo)記元件； 其中，所述至少3個(gè)標(biāo)記元件(24)被布置在單條標(biāo)記線(26)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)元件，其包括多條非等同標(biāo)記線(26)，每一標(biāo)記線(26)包括至少三個(gè)標(biāo)記元件(24 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)元件，其包括至少七個(gè)標(biāo)記元件(24)； 其中，所述至少七個(gè)標(biāo)記元件(24 )被布置在至少三條非等同標(biāo)記線(26 )內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)元件，其包括以下組合之一:七個(gè)標(biāo)記元件和五條非等同標(biāo)記線；八個(gè)標(biāo)記元件和六條非等同標(biāo)記線；九個(gè)標(biāo)記元件和八個(gè)非等同標(biāo)記線；以及九個(gè)標(biāo)記元件和九條非等同標(biāo)記線。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)元件,其中,所述標(biāo)記元件是鉛標(biāo)記元件。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)元件，其中，所述標(biāo)記元件為圓形或球狀的。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)元件，其中，所述對(duì)象(10)能夠非對(duì)稱地布置于所述第一壓縮元件(8a)和所述第二壓縮元件(8b)之間，由此定義了所述第一壓縮元件(8a)和所述第二壓縮元件(Sb)的包括所述對(duì)象(10)的對(duì)象近側(cè)區(qū)域(20)以及不包括所述對(duì)象(10)的對(duì)象遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域(22);并且 其中，所述標(biāo)記元件(24 )被布置在所述對(duì)象遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域(22 )內(nèi)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)元件，其中，對(duì)相應(yīng)的壓縮元件的所述幾何形狀的改變的檢測(cè)允許確定所述對(duì)象的幾何參數(shù)，尤其對(duì)象的高度或者所述第一壓縮元件和所述第二壓縮元件的距離。
12.—種X射線成像系統(tǒng)(2)，尤其是乳房造影術(shù)系統(tǒng)，其包括前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)元件(3)。
13.—種對(duì)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)元件(3)在X射線成像系統(tǒng)(2)之一當(dāng)中的尤其是在乳房造影術(shù)系統(tǒng)當(dāng)中的使用的方法。
14.一種用于確定壓縮元件的撓曲的方法(40)，包括: 在執(zhí)行圖像采集時(shí)接收(42)壓縮在第一壓縮元件和第二壓縮元件之間的對(duì)象的圖像信息，其中，所述圖像信息包括至少一個(gè)標(biāo)記元件的圖像信息； 通過(guò)分析接收到的圖像信息中的標(biāo)記元件圖像信息而確定(44)至少一個(gè)壓縮元件的幾何改變。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括: 由至少一個(gè)壓縮元件的所述幾何改變確定(46)被壓縮在所述第一壓縮元件和所述第二壓縮元件之間的所述對(duì)象的厚度`，其尤其用于對(duì)象密度評(píng)估。
【文檔編號(hào)】A61B6/04GK103796592SQ201280043291
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月7日
【發(fā)明者】A·戈森, H·S·黑澤 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司