CN110870778B - 用于导航x射线引导的***活检的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于导航X射线引导的***活检的***和方法。对患者的***进行手术的方法包括：用成像***的压迫板压迫患者的***，和对患者的***进行初始成像程序。所述初始成像程序包括用X射线源，以第一能量对***成像从而获得第一图像，和以第二能量对***成像从而获得第二图像。从第一图像和第二图像生成复合图像，并显示所述复合图像。以复合图像上的感兴趣的区域作为目标，随后进行活检。

Description

用于导航X射线引导的***活检的***和方法
本申请是申请日为2014年10月23日、申请号为201480058064.5，发明名称为“用于导航X射线引导的***活检的***和方法”的发明专利申请的分案申请。
本申请作为PCT国际专利申请提交于2014年10月23日，并要求2013年10月24日提交的美国临时专利申请No.61/894,947的优先权，该临时申请的公开公开内容通过引用整体包含于此。
背景技术
***X光照相术是广为接受的***成像方法，可用于乳癌筛查和诊断。40岁以上的人口中的女性或者存在***癌遗传风险的女性最好每年进行筛查性***X光检查。如果在筛查性***X光检查中识别出肿块或钙化(“感兴趣的区域”)，那么患者需要进一步的诊断。这种诊断可以涉及对感兴趣的区域进行活检，并分析切离的组织。这里使用的用语“感兴趣的区域”可意味肿块或钙化或者***内可能包含这种肿块或钙化的特定区域或目标。
历史上，在***活检中使用了各种成像模式。成像模式包括超声成像、X线成像和磁共振成像。进行***活检一般涉及定位患者，利用成像设备使感兴趣的区域可视化，把感兴趣的区域的坐标作为目标，从目标区取回细胞或组织。可以用各种方式取回细胞或组织，包括通过开放手术、细针抽吸、粗针穿刺活检或真空辅助活检。开放手术(最具侵入性的手术)一般是通过在感兴趣的区域的可视化期间，放射科医生把金属丝放入***中进行的，其中金属丝延伸到将被切离的区域。患者随后被转移到外科，通过利用金属丝定位感兴趣的区域的位置，取回组织。
立体定向模式的X射线成像通常用于***活检，因为理想的是在三维空间中，可视化各个区域和确定各个区域为目标。通过利用在至少两个平面中获得的X射线图像，立体定向活检获得空间信息。X射线图像随后被处理，以通过利用视差的原理(principal)确定目标区域的深度，或者Z向尺寸，在三维空间中定位感兴趣的目标区域。
利用三维成像的各种***活检方法包括***X光照相合成的使用。这些方法的非限制性例子包括其公开内容整体包含于此的美国专利申请公开No.2008/0045833、2011/0087132和2012/0238870。在其公开内容整体包含于此的PCT公开No.WO 2013/123091中，概述了三维成像。尽管X光照相合成引导的活检代表一种活检程序中的确定目标和成像的简化方法，不过呈现的第一个图像一般是邻近压迫板或者邻近***托盘的组织内的重构层面，从而，在呈现的第一个图像中不一定看得见感兴趣的病灶。
发明内容
从而，需要一种类似于常规的立体定向活检，优选在呈现的第一个图像中，可靠、精准并且始终如一地确定病灶作为目标和呈现病灶的图像引导的活检方法。
按照本技术的一个方面，通过向用户呈现合成的***X光照片(例如，用于前验证和/或后验证)，使以***中的感兴趣病灶或特征作为目标和进行活检更容易，其中合成的***X光照片可以生成自***的2D和/或3D图像(例如，投影和/或重构的X光照相合成图像)。视情况在用户界面中包含活检窗，以向用户指示感兴趣的病灶或特征是否被作为目标。感兴趣的病灶或特征在合成的***X光照片中可被突出或特写。在这样的情况下，用户可视情况在用户界面中，选择感兴趣的病灶或特征，随后用户可被带到X光照相合成栈(tomo stack)中的相关层面(例如，最佳地呈现感兴趣的病灶或特征的层面，或者正好在X光照相合成栈中最佳地呈现感兴趣的病灶或特征的层面之上或之下的层面)。视情况，如果感兴趣的病灶或特征未被呈现在合成的***X光照片中，那么可向用户提供指示。
另外或者另一方面，按照本技术的该方面，结合或者代替其中成像为2D和/或3D成像的双能量成像，利用造影剂使以***中的感兴趣病灶或特征作为目标和进行活检更容易。造影图像、双能量图像或高能量图像随后被呈现给用户，来以感兴趣的病灶或特征为目标并开始感兴趣病灶或特征的活检。在其中获得的图像是3D图像(和造影剂和/或双能量一起使用)的实施例中，合成的***X光照片可被呈现给用户。
在另一方面，本技术涉及一种对患者的***进行手术的方法，所述方法包括：用成像***的压迫板压迫患者的***；对患者的***执行初始成像程序，其中所述初始成像程序包括用X射线源，以第一能量对***成像从而获得第一图像，和以第二能量对***成像从而获得第二图像；从第一图像和第二图像生成复合图像；显示复合图像；以复合图像上的感兴趣的区域作为目标；和对目标位置进行活检。在实施例中，所述方法包括利用来自复合图像的信息来定义目标位置。在再一个实施例中，所述方法还包括在对目标位置进行活检之后，用X射线源以第三能量对***成像，从而获得第三图像。在另一个实施例中，以感兴趣的区域作为目标的方法包括：识别在第一图像中可见的感兴趣的区域；和使该感兴趣的区域与在第二图像中可见的参照对象关联。在另一个实施例中，所述方法还包括在复合图像上，将指示符定位为邻近感兴趣的区域。
在上述方面的另一个实施例中，所述方法还包括保存感兴趣的区域的坐标。在实施例中，所述方法还包括至少部分根据保存的坐标，定位活检针。在再一个实施例中，所述方法包括在以第一能量成像之前，向患者注射造影剂，使得造影剂在第一图像中可见。在另一个实施例中，第一能量大于第二能量。在另一个实施例中，复合图像是2D图像、3D图像和合成的2D图像至少之一。
在上述方面的另一个实施例中，复合图像包括多个X光照相合成图像。在实施例中，所述方法还包括同时显示第一图像和第二图像。在另一个实施例中，所述方法还包括显示第一图像和第二图像的覆盖图。
在另一个方面，本技术涉及一种对患者的***进行手术的方法，所述方法包括：用成像***的压迫板压迫患者的***；用X射线源，以第一能量对***成像，从而获得第一图像；用X射线源，以第二能量对***成像，从而获得第二图像；识别第一图像和第二图像之间的至少一个差异，其中所述差异对应于感兴趣的区域；和对感兴趣的区域进行活检。在实施例中，所述方法包括：从第一图像和第二图像生成复合图像；显示复合图像；和在复合图像上显示感兴趣的区域。在再一个实施例中，第一能量大于第二能量。在另一个实施例中，所述方法还包括在按第一能量对***成像之前，向患者注射造影剂。在另一个实施例中，所述方法还包括在进行活检之后，用X射线源，以第三能量对***成像，从而获得第三图像。在另一个实施例中，所述方法还包括显示第三图像。
在另一个方面，本技术涉及一种对患者的***进行手术的方法，所述方法包括：用成像***的压迫板压迫患者的***；从X射线源向***传递多种X射线能量，以获得多个图像；识别所述多个图像之间的至少一个差异，其中所述差异对应于感兴趣的区域；显示***的至少一个图像；识别显示的图像上的感兴趣的区域；和对感兴趣的区域进行活检。
附图说明
下面参考未意图按比例绘制的附图，说明至少一个实施例的各个方面。包含附图，以提供各个方面和实施例的例示和进一步理解，附图被并入本说明书中，并构成本说明书的一部分，但是附图并不意图作为本技术的范围的限定。附图中，在各个图中例示的各个相同或几乎相同的组件用相同的附图标记表示。为了清楚起见，未在各个图中标记每一个组件。附图中：
图1是图解说明***内的数据的流动的方框图，所述***包括***X光照相/X光照相合成采集***的组合和/或纯X光照相合成采集***，以获得患者的***的X光照相合成和/或***X光照相(包括造影***X光照相)图像，还包括一个或多个处理器，所述处理器实现当前公开的技术中的图像融合技术，以通过把来自获得的2D和/或3D源图像的最相关数据输入单一的融合2D图像中，提供二维合成的图像，从而显示给医学专业人员；
图2是图解说明为了生成融合图像和对应的融合(或“引导”)映射，通过当前公开技术中的图像融合技术的一系列X光照相合成层面和合成的2D***X光照片的数据流的示图；
图3描述显示的融合图像的一个实施例，其中在融合图像构建期间，动态识别某些区域边界；
图4是图解说明在按照当前公开的技术的一个实施例的图像融合处理中进行的例证步骤的流程图；
图5A和图5B图解说明融合图像的显示的一个实施例，和响应用户对融合图像中的区域的选择的源图像的最终显示；
图6是图解说明按照当前公开的技术的一个实施例，响应合成的2D图像中的感兴趣对象的用户选择，取回并呈现重构的X光照相合成图像层面的例证处理的流程图；
图7是图解说明按照当前公开的技术的另一个实施例，响应合成的2D图像中的感兴趣对象的用户选择，取回并呈现重构的X光照相合成图像层面的另一个例证处理的流程图；
图8是图解说明按照当前公开的技术的另一个实施例，构成合成的2D图像到对应的重构X光照相合成图像栈的复合索引映射的处理的流程图；
图9描述例证的用户界面，包括左手侧监视器和右手侧监视器，所述左手侧监视器显示患者的***的合成2D图像，所述合成2D图像包括高亮显示的组织结构，所述高亮显示呈表示高亮显示的组织结构的边界的轮廓线的形式，所述右手侧监视器显示X光照相合成图像，高亮显示的组织结构从所述X光照相合成图像被输入2D图像中，或者所述X光照相合成图像提供高亮显示的组织结构的最佳检视；
图10描述图9的用户界面，再次在左手侧监视器中显示包括高亮显示的针状肿块的患者***的合成2D图像，和显示X光照相合成图像的右手侧监视器，描述的针状肿块从所述X光照相合成图像被输入2D图像中，或者所述X光照相合成图像提供针状肿块的最佳检视；
图11描述图10的用户界面，包括显示在左手侧监视器中的相同***图像，但是现在高亮显示包含微钙化的区域，右手侧监视器显示X光照相合成图像，高亮显示的包含微钙化的区域从所述X光照相合成图像被输入2D图像中，或者所述X光照相合成图像提供微钙化的最佳检视；
图12是图解说明在利用本技术的确定目标和呈现***的活检期间进行的例证步骤的流程图；
图13图解说明本技术的图像引导活检***的控制单元的用户界面的例证视图；
图14图解说明按照本技术的实施例的包括支持并与图像引导活检相关的功能块和显示器的采集工作站的用户界面的例证视图；
图15图解说明按照本技术的实施例的与图像引导的活检相关的采集工作站的用户界面的一部分的例证视图；
图16图解说明按照本技术的实施例的***的成像模式的可能组合；
图17图解说明按照本技术的实施例的***的成像模式的可能组合，比如只拍摄2D图像的组合；
图18图解说明按照本技术的实施例的***的成像模式的可能组合，比如只拍摄3D图像的组合；
图19图解说明对患者的***进行程序的方法。
具体实施方式
除非另有说明，否则单数形式意味“一个或多个”。
尽管现有和提出的***X光照相和X光照相合成用***带为许多优点，不过认为仍然需要进一步的改进，以使***X光照相/X光照相合成对图像引导的***活检更有用，并且特别理想的是使得能够以不同的操作模式使用相同的***，从而降低采集和操作成本并提供更大的临床价值和便利性。
这里所述的包括多模式***X射线成像的***和方法。单个***按照多种模式进行***成像，所述多种模式包括标准***X光照相，诊断性***X光照相，诸如利用造影剂并以不同X射线能量的动态成像，X光照相合成成像，单次***压迫期间的组合的标准和X光照相合成成像，X光照相合成引导的活检，合成***X光照相引导的活检，动态成像引导的活检，和用安装到***上的活检台的立体定向成像。
在这种***的例子中，对于不同的成像协议和模式，可使用于压迫和固定***以便进行X射线成像的压迫臂组件，X射线射线管组件和X射线图像接收器相互成一定角度。可根据需要，使它们独立转动和同步，或者它们可被机械连接，以便实现适当的同步转动。可视情况把患者防护板安装到压迫臂组件上，以提供防止患者接触转动中的X射线管组件的机械互锁。可以使用反散射栅，所述反散射栅在一些或所有模式下覆盖X射线接收器的成像区域，但是可被配置成对于其它模式被完全缩回到成像区域之外。
在说明附图中例示的公开技术的所述实施例之际，为了清楚和易于说明，采用了具体的术语。不过，本专利说明书的公开内容并不意图局限于选择的具体术语，并且将明白每个具体元件包括按照相似方式工作的所有技术等同物。另外要明白在本公开和附加权利要求书的范围内，只要有可能，不同的例示实施例的各个元件和/或特征就可被相互组合和/或相互替代。
在本专利说明书中，以下缩写应当具有以下定义。Mp指的是常规的***X光照片或者造影增强的***X光照片，这样的照片是***的二维(2D)投影图像，包含利用平板检测器或另一种成像设备获得的数字图像，和在使之为显示和/或存储或其它用途作好准备的常规处理之后的图像。Tp指的是这样的图像，该图像类似地是二维(2D)的，但是是在***和成像X射线的原点(一般是X射线管的焦点)之间的相应X光照相合成角度下获得的，并且包含原样获得的图像，以及在为显示和/或存储或其它用途处理之后的图像数据。Tr指的是按照在其公开内容通过引用整体包含于此的美国专利申请公开No.2010/0135558，美国专利No.7,760,924、7,606,801和7,577,282以及PCT国际专利公开No.2013/078476和2013/123091中的一个或更多中记载的方式，从X光照相合成投影图像Tp重构的图像，其中Tr图像代表会以任意期望的角度、而不只是以用于获得Tp或Mp图像的角度出现在投影X射线图像中的***的层面。Ms指的是合成的2D图像，它模拟***X光照相图像，比如头足位(CC)图像或内外侧斜位(MLO)图像，并且是利用X光照相合成投影图像Tp、X光照相合成重构图像Tr或者它们的组合构成的。在上面包含的美国专利申请公开No.2010/0135558，美国专利No.7,760,924，和PCT国际专利公开No.2013/078476和2013/123091中，记载了可用于生成Ms图像的方法的例子。IMEGRE(I融合)指的是通过把患者***的Mp、Ms、Tp或Tr图像中的任意两个或更多个的一个或多个对象和/或区域导入单一图像而构成的2D图像，其中对象或区域从其中被导入融合图像中的图像包含该对象或区域的源图像，并且其中对象或区域在所述对象或区域在其各自源图像中的X、Y坐标位置对应的X、Y坐标位置，被导入融合图像中。
术语IMERGE、Tp、Tr、Ms和Mp都包含足以为显示、进一步处理或存储描述各个图像的任何形式的信息。在被显示之前，各个IMERGE、Mp、Ms、Tp和Tr图像一般是以数字形式提供的，各个图像由识别像素的二维阵列中的每个像素的性质的信息定义。像素值一般与相应测量、估计或计算的***中的对应容积(即，组织的体素或列(column))对X射线的响应有关。在优选实施例中，如在其公开内容通过引用整体包含于此的美国专利No.7,702,142中所述，相对于公共坐标系，匹配X光照相合成图像(Tr和Tp)、***X光照相图像(Ms和Mp)和融合图像IMERGE的几何形状。除非另有说明，否则假定对在本专利说明书的随后的详细说明中描述的各个实施例，实现这样的坐标系匹配。
图1图解说明例证的图像生成和显示***中的数据的流动，它包含当前公开的技术中的融合图像生成和显示技术，以及各种特征。应理解尽管图1利用按特定顺序或并行发生的某些处理，图解说明流程图的特定实施例，不过，当前公开的技术的其它实施例不限于按任何特定顺序的图像处理步骤的执行，除非这样规定的话。
更特别地，图像生成和显示***包括图像采集***1，图像采集***1利用任意目前可用***的相应三维和/或X光照相合成采集方法，获得用于生成患者***的Tp图像的X光照相合成图像数据。如果所述采集***是组合的X光照相合成/***X光照相***，那么也可生成Mp图像。一些专用的X光照相合成***或组合的X光照相合成/***X光照相***适合于接受传统的***X光照片图像(图1中用虚线和图例Mp传统指示)，并保存在存储设备2中，所述存储设备2优选是DICOM相容的图片存档及通信***(PACS)存储设备。在采集之后，X光照相合成投影图像Tp也可被传送给存储设备2(如图1中所示)。
Tp图像从采集***1和/或存储设备2被传送给配置成重构引擎3的计算机***，重构引擎3把Tp图像重构成重构图像“slabs”Tr，重构图像“slabs”Tr表示选定厚度和选定方位的***层面，如在上面包含的专利和申请公开中所述。成像和显示***还包括2D合成器，所述2D合成器实质上与重构引擎并行工作，用于利用一个或多个Tp和/或Tr图像的组合，生成模拟按任意方位(例如，CC或MLO)拍摄的***X光照片的2D图像。合成的2D图像可在显示之前动态生成(如图1中所示)，或者可被保存在存储***2中，供以后使用。合成的2D图像被可互换地称为T2d和Ms。重构引擎3和2D合成器优选经快速传输链路，连接到显示***5。最初获得的Mp和/或Tp图像也可被转发显示***5，以便与相应的Tr和/或Ms图像一起由医学专业人员同时或切换检视。
模式过滤器7a、7b被布置在图像采集和图像显示之间。每个过滤器7a和7b可以另外包括用于每种图像(即，Tp、Mp、Tr)的定制过滤器，所述定制过滤器被布置成识别和突出相应图像种类的某些方面。按照这种方式，可关于特定用途，最佳地调整或配置每种成像模式。所述调整或配置可以根据图像的种类是自动的，或者可以利用手动输入(例如，通过耦接到显示器的用户界面)定义。在图1中例示的实施例中，过滤器7a和7b被选择，以高亮显示按相应成像模式最佳地显示的图像的特定特性，例如，适合于高亮显示肿块或钙化，或者使融合图像(下面说明)看起来是特定图像种类，比如3D重构层面或2D***X光照片。
按照所公开技术的一个方面，并且如这里更详细所述，***1包括图像融合处理器6，图像融合处理器6融合从一组可用源和患者***的复合图像获得的相关图像数据，以提供显示用融合2D图像IMERGE。用于生成融合图像IMERGE的一组可用图像可包括滤波和/或未滤波Ms、Mp、Tr和/或Tp图像。尽管图1描述所有这些种类的图像被输入图像融合处理器6中，不过在公开技术的范围内，也可预想融合图像是可以手动配置的。例如，可以提供和配置用户界面或预置配置，以允许用户选择特定的一组两个或更多图像或图像种类，用于生成显示用的合成2D图像IMERGE。
例如，诸如放射科医生之类的医学专业人员可能想要融合两个或更多重构的X光照相合成层面(或切片)，以便提供融合图像，所述融合图像在显示的合成2D图像中，展示集合的断层图像数据中的最易于辨别的结构，所述合成2D图像实质上以像素粒度，映射X光照相合成层面(或切片)。另外或另一方面，放射科医生可将2D***X光照片图像(不论是Mp还是Ms)与3D投影结合，或者与选定的重构图像结合，以便获得高亮显示***中的钙化和各种组织结构的定制融合图像。应用于每种图像的过滤器可进一步在融合图像中高亮显示在相应的源图像种类中通常最普遍或者最易于辨别的结构或特征的种类。从而，一种过滤器可被应用于***X光照相图像，以高亮显示钙化，而不同的过滤器可被应用于X光照相合成层面，以高亮显示肿块，从而使高亮显示的钙化和高亮显示的组织肿块可被显示在单个融合图像中。过滤器还可向融合图像提供期望的观感；即，使融合图像看来更像X光照相合成或***X光照相图像。
显示***5可以是标准采集工作站(例如，采集***1)的一部分，或者是物理远离采集***1的标准(多显示器)审阅站的一部分。在一些实施例中，可以使用经通信网络连接的显示器，例如，个人计算机的显示器，或者所谓的平板计算机、智能电话机或其它手持设备的显示器。无论如何，***的显示器5优选能够例如在审阅站的分离的并排显示器中同时显示IMERGE、Ms、Mp和Tr(和/或Tp)，尽管通过切换图像，可用单个显示监视器实现本技术。
为了使检测/诊断处理更容易，优选按相同的显示尺寸重构Tr层面，以便显示，所述显示尺寸可以与***的Mp或Ms图像的尺寸相同，或者Tr层面初始可被重构成由采集中使用的X射线束的扇形决定的尺寸，随后通过适当的内插和/或外推，被转换成相同的尺寸。按照这种方式，可按期望的尺寸和分辨率，显示来自不同来源的不同种类的图像。例如，可按以下模式显示图像：(1)显示图像的尺寸被最大化，以致整个被成像***组织都可见的适合视见区模式，(2)屏幕上的显示像素对应于图像的像素的实际大小模式，或(3)显示图像的尺寸被调整，以致与同时显示的，或者显示图像与之(或者能够与之)切换的另一个图像的尺寸匹配的恰当尺寸模式。
例如，如果拍摄同一***的两个图像，并且所述两个图像尺寸不相同，或者分辨率不相同，那么可以预作安排，以自动或用户选择地增大或减小一个或两个图像的放大倍率(即，“放大”或“缩小”)，以致当它们被同时显示时，或者当用户在这两个图像之间切换时，这两个图像好像尺寸相同。可以利用已知的内插、外推和/或加权技术来完成调整尺寸处理，也可利用已知的图像处理技术按照使检测/诊断更容易的方式，使显示图像的其它特性相似。当检视这样的经尺寸调整的图像时，按照公开技术的一个实施例，融合图像IMERGE被相应地自动调整尺寸。
从而，出于举例说明而非在本专利说明书中的限制的目的，***1能够有选择地接收和显示X光照相合成投影图像Tp，X光照相合成重构图像Tr，合成的***X光照片图像Ms，和/或***X光照片(包括造影***X光照片)图像Mp，或者这些图像种类的任意一种组合或子组合。***1采用软件把X光照相合成图像Tp转换(即，重构)成图像Tr，采用软件合成***X光照片图像Ms，和采用软件融合一组图像以提供融合图像，对于融合图像的每个区域，所述融合图像显示源图像集中的所有图像之中该区域中的最相关特征。对于本专利说明书来说，源图像中的感兴趣对象或特征可根据一种或多种CAD算法对集合的源图像的应用，被视为纳入融合图像中的“最相关”特征，其中，CAD算法根据相应区域内或特征之间的识别/检测的感兴趣对象和特征，向各个源图像的像素或区域分配数值、权重或阈值，或者，在融合图像无CAD辅助地直接生成自复合图像时，简单地分配与图像的像素或区域相关的像素值、权重或其它阈值。例如，感兴趣的对象和特征可包括针状病灶、钙化等。X光照片图像中的异常的计算机化检测的各种***和方法目前是众所周知的，比如Giger等在RadioGraphics,May 1993,pp.647-656；Giger等在Proceedings of SPIE,Vol.1445(1991),pp.101-103；美国专利No.4,907,156、5,133,020、5,343,390和5,491,627公开的那些***和方法，上述各个文献都通过引用整体包含于此。
图2是图解说明来自包含X光照相合成层面10A-10N的X光照相合成重构图像数据集Tr的图像数据，与来自***X光照片20(这种情况下，合成的***X光照片Ms)的图像数据的融合的示图。为了易于说明，本例中未示出过滤器。X光照相合成图像数据集Tr和合成的***X光照片Ms被转发给区域比较和图像融合处理器6，区域比较和图像融合处理器6评估将对其生成融合图像的各个源图像(即，或者自动地，或者根据具体的用户命令)，以便(1)根据一种或多种CAD算法(如上所述)的应用，识别各个图像中的可被视为可能纳入融合图像中的“最相关”特征的感兴趣对象和特征，(2)识别图像中的包含识别出的特征的各个像素区域，和(3)之后逐个区域地比较区域上的图像，搜索对每个相应区域来说，具有最理想的显示数据的图像。
如上所述，具有最理想的显示数据的图像可以是具有最高像素值的图像，具有最低像素值的图像，或者根据CAD算法对图像的应用已被分配阈值或权重的图像。当识别出对该区域来说具有最理想的显示数据的图像时，该区域的像素被复制，或者按更高的权重被添加到融合图像的对应区域中。例如，如图2中所示，图像Ms的区域36M被写入区域36I中。X光照相合成层面10A的区域35被复制到融合图像的区域35I。尽管图2的各个区域被表示成预先定义的栅格区域，不过不必按照这种方式预先定义各个区域。反而按照公开技术的一个方面，通过按像素粒度或多像素粒度进行比较，可在区域比较和图像生成处理期间，动态地识别各个区域的边界。例如，图3图解说明例如在按照各个源图像内的特定特征的检测而识别出的任意区域边界处，借助不同的源图像的众多区域的组合而已经构成的融合图像50。
图4是图解说明在按照公开技术的一个实施例进行的图像融合处理中进行的例证步骤的流程图。在步骤62，获得图像数据集。可利用X光照相合成采集***、组合X光照相合成/***X光照相***或者通过从相对于图像显示设备位于本地或者位于远处的存储设备取回预先存在的图像数据，来获得所述图像数据集。在步骤64，用户可视情况选择融合模式，其中用户可指定(1)哪些图像将被用于生成融合图像的源图像集，(2)是否在融合图像中高亮显示某些特征，比如钙化、针状病灶或肿块，和(3)是否把图像显示成分辨率较低的X光照相合成图像等。在步骤66，将被融合从而生成融合图像的图像被映射到公共坐标系，例如如在上述美国专利No.7,702,142中所述。或者可以使用匹配不同坐标系的图像的其它方法。在步骤72，开始比较不同图像之间的区域的处理。在步骤74，用源图像集中具有最理想的像素、值或图案的图像的区域的像素，填充各个IMERGE区域。继续填充各个区域的处理，直到在步骤76，判定所有区域都已被评估为止，此时融合图像为显示作好准备。
一旦生成融合图像，该融合图像就可用于帮助根据其生成融合图像的X光照相合成图像数据栈的导航。这种导航是两步处理，包括各个感兴趣对象的选择，和作为在融合图像中的所述感兴趣对象的来源的对应X光照相合成图像的显示。例如，图5A和5B图解说明显示80的两个视图。图5A中所示的显示80的第一个视图图解说明融合图像82，融合图像82具有来源于获得或合成的图像集的不同图像的区域。图5B图解说明利用当前公开的技术实现的特定特征，从而用户可选择融合图像82内的区域或范围83，作为结果的该区域的图像源84被呈现给用户。
当前公开的技术考虑了选择感兴趣对象和对应地显示对应的相应源图像的许多不同机制；不过，公开的技术显然不限于这里说明的那些机制。例如，融合图像内的区域或范围的选择可包括CAD标记的选择，或者对审阅者来说感兴趣的特定特征的选择。尽管在两种情况下，都使用户可以得到最相关的层面，不过这些处理背后的机制不同。图2中图解说明了一种这样的优选机制。当填充融合图像的各个区域时，还构成融合(或者“引导”)映射40，对于融合图像的每个区域，融合映射保存该区域所源于的图像的标识符。于是，如图2中所示，Ms标识符被保存在区域36中，而10A TR层面标识符被保存在区域35中。如这里更详细所述，在融合图像的显示过程中，可以使用融合映射，以允许对于用户选择的区域或感兴趣对象，快速检视相应的一个或多个源图像。
利用CAD标记的选择：
除了融合/引导映射的使用之外，或者代替融合/引导映射的使用，如果与CAD覆盖图一同呈现融合图像，那么CAD覆盖图可包括源于3D数据的CAD标记，或者源于2D数据(如果***有能力获得2D数据的话)的CAD标记。源于3D数据的CAD标记通常包括有助于3D标记的生成的一个或多个层面的标识符，作为与该标记相关的数据对象的一部分。当融合图像被3D CAD数据覆盖时，CAD标记的选择导致对该标记有所贡献的一系列层面的取回。在一个实施例中，显示中央的图像层面；在备选实施例中，显示权重最高的图像层面；在另外的备选实施例中，显示视觉噪声最小的图像层面(即，最清晰的图像)。
依据感兴趣对象的选择：
作为利用CAD标记进行选择的备选方案，提供一种允许用户选择融合图像上的任意对象(不论它是CAD标记，还是感兴趣特征，比如图像中的任意异常或不规则)的机制。在一个实施例中，例如通过利用对于单个像素区域的鼠标点击，或者选择更大区域的点击并拖动操作，用户或***可以选择某个区域。或者，用户可被提供各种或可变尺寸的图形框的选择，并且当期望检视另外的X光照相合成图像层面时，有能力把图形框移动到融合图像内的不同位置以选择区域。响应这种选择，可方式多样地选择用于初始显示的特定图像层面。
例如，可根据图像层面在选定区域内的相关像素的加权，选择图像层面。或者由于选择的或者在选择的像素或区域附近的特定特征在选定的图像层面中被最佳检视，例如，提供该区域的最清晰检视，那么可以选择特定的图像层面。从而，与选定的像素或区域最相关的特定图像层面的识别可以利用环绕所选对象的像素信息，例如使用本领域的技术人员已知的区域生长技术。从而，在关于相关层面的评估中，包含邻近所选像素或区域的一些像素，如果这些像素具有满足用户确定的某个阈值的特性；例如，包括(但不限于)具有特定权重的像素，或者按特定模式排列的像素，等等。
或者，可以选择一组图像层面，例如，顺序连续的图像层面，中央的层面或者加权最大的层面首先被呈现。或者如上所述，可以提供所述一组图像层面内的噪声最小的图像层面，即，最清晰的层面。另外，用于呈现的图像层面的选择也可考虑到期望的可视化模式。从而，如果用户指定的用途是使钙化可视化，那么可在所述一组图像层面中，钙化特性较小的另一个层面之前，呈现具有钙化特征的图像层面。
应意识到在本专利说明书中公开和说明的***和方法被设计为用于把可从包含患者的3D***图像数据重构容积(或“栈”)获得的图像信息，浓缩到类似于常规的2D***X光照片图像的单一合成2D图像。通过与3DX光照相合成栈同时地审阅所述合成的2D图像，能够更高效、准确地审阅患者的***组织。这是因为合成的2D融合图像可起引导映射的作用，以致审阅图像的医学专业人员能够专注于合成的2D图像，以检测值得进一步审阅的任何感兴趣对象或区域，并且***能够到“最佳地”对应X光照相合成图像层面(或相邻X光照相合成层面的子集)的即时、自动化导航，从而允许医学专业人员进行所述进一步审阅，核实和评估观察结果。从而，尽管并非为实践公开技术的所有实施例所需，不过对医学专业人员来说，优选采用能够与X光照相合成容积图像层面并排地显示相应的合成2D融合图像，以便同时检视两者的用户界面。
图6图解说明按照当前公开的技术的一个实施例，可利用软件程序实现的响应用户选择融合图像中的感兴趣对象，取回并呈现Tr图像层面的一个例证处理180。响应在步骤182处融合图像中的感兴趣对象的选择，处理180开始工作。在步骤184，处理判定选择的对象是CAD标记，还是非CAD标记的感兴趣特征。如果是CAD标记，那么在步骤185，取回与CAD标记相关的Tr层面。在步骤189，根据层面在栈中的相对位置、层面的体素值的相对权重、选择的可视化模式等至少之一，选择并呈现Tr层面之一。如果在步骤184，处理判定选择的对象是非CAD标记的感兴趣特征，那么在步骤186，评价与所选区域相关的源Tr图像，并且根据其与映射到该区域的其它Tr源中的体素值相比的相对体素值，选择特定的Tr源以供显示。注意，对所选区域内的像素值有所贡献的Tr源可以在3DX光照相合成容积内被间歇隔开。从而，当选择最相关的Tr源图像时，它可被单独呈现，或者作为图像栈的一部分和一个或多个相邻的Tr层面图像一起被呈现。最相关的Tr源可以是呈现的图像，或者可以首先呈现栈中与最相关图像关联的另一个图像，例如如果该特定图像更清晰的话。
图7描述按照当前公开的技术的另一个实施例，可用软件实现的把合成的2D图像用于导航3DX光照相合成图像栈(“X光照相合成栈”(“tomosynthesis stack”或“tomostack”))的另一种处理。在开始或启动90时，处理包括在步骤92处，构成X光照相合成图像层面索引映射，其中合成的2D图像的像素位置被映射到X光照相合成栈的有关图像层面的对应像素位置。特别地，X光照相合成栈索引映射包括识别***容积栈(volume stack)中的所选X光照相合成层面图像的信息，所述所选X光照相合成层面图像是源图像，或者包含在合成的2D图像中显示的区域和/或对象的最相似表现。优选在医学专业人员准备进行他或她的***图像数据的审阅之前，生成X光照相合成栈索引映射。按照一个优选实施例，构成X光照相合成栈索引映射的细节在下面结合图8说明。
一般如图9-图11中所示，在具有并排监视器的工作站，向医学专业人员(可互换地称为所述***的“用户”)显示合成的2D图像。取决于用户如何配置工作站，当开始特定患者***图像数据的审阅时，可以例如在左手侧监视器上只呈现合成的2D图像，而右手侧监视器空着或者可优选取决于用户可选的配置描述X光照相合成栈的第一个或中间的图像层面。在一个实施例中，***最初将把合成的2D图像显示在左手侧监视器上，把X光照相合成层面图像中的“最相关的”X光照相合成层面图像显示在右手侧监视器中，所述“最相关的”X光照相合成层面图像是由***根据整个***容积的X光照相合成图像栈之中外观最类似于合成的2D图像或者具有相对最令人感兴趣对象的显示的X光照相合成层面确定的。
之后，医学专业人员(用户)可利用用户界面激活***的导航能力。特别地，在步骤94，用户可肯定地输入选择显示的合成2D图像中的特定对象或区域的命令。或者，***可被配置成以致用户仅仅覆盖显示的合成2D图像中的对象或区域放置“指针”从而“指示”感兴趣的项目，例如利用鼠标或类似输入设备控制的可移动十字或箭头。响应收到的命令或指示，利用索引映射，***可在步骤96容易地被取回，并在步骤98，在右手侧监视器上显示或者为用户选择/指示的对象或区域的直接来源或者包含如在显示的2D图像中描述的对象或区域的最相似表现的X光照相合成层面。另外和/或另一方面，***可被配置成同时显示与在显示的合成2D图像中的用户可移动输入设备的给定位置对应的组织结构或区域的相应源图像和/或最相似表现。
根据其生成合成2D图像的多个2D和/或3D图像可包括X光照相合成投影图像，X光照相合成重构层面，***X光照相图像，造影增强***X光照相图像，合成2D图像，和它们的组合。应意识到，合成2D图像有利的是包含来自患者***的每个基础获得和计算机生成的图像数据集的最相关信息。从而，取决于哪个基础图像对于检视相应区域中的感兴趣对象(例如肿块或钙化)来说最佳，显示的合成2D图像中的像素的不同区域可源自基础图像数据集中的对应不同图像。可以静态地(即在特定网格内)或者动态地(即根据识别的感兴趣对象)识别特定区域，或者特定区域的粒度范围可从小至一个像素到相应图像中的所有像素。在一个实施例中，优先考虑首先把X光照相合成图像数据集(或“栈”)中的图像中的包含一个或多个感兴趣的特定组织结构的那些区域输入构建中的融合图像中，之后用图像中的另外的最相关区域填充融合图像的剩余区域，如上所述。
用户界面另外包括以下特征：这些特征允许医学专业人员能够操作呈现的X光照相合成数据，例如以允许医学专业人员仔细地查看X光照相合成栈的相邻图像层面，或者进一步放大(扩大)选定的区域，以放置标记，或者对图像数据应用过滤器或其它图像处理技术。按照这种方式，医学专业人员可通过把合成2D图像用于导航，快速审阅较大的X光照相合成数据栈，从而提高***癌筛查和诊断的性能和效率。按照公开技术的另一个方面，已判定或意识到特定种类的图像可包括不同种类的相关信息，或者对于检视不同种类的相关信息来说有优势。例如，一般在2D***X光照片中最佳地使钙化可视化，而一般利用3D重构图像，最佳地使肿块可视化。
从而，在公开技术的一个实施例中，对用于生成融合图像的图像数据集中的不同种类的基础2D和/或3D图像分别应用不同的过滤器，过滤器被选择成高亮显示按相应的成像模式显示的图像的特定特性。在生成融合图像之前的图像的适当过滤有助于确保最终的融合图像包括可从所有的基础图像种类获得的最相关信息。另外和/或另一方面，可借助用户输入，定义对于各个图像进行的过滤的种类，这允许用户选择例如适合于高亮显示肿块、钙化，或者使融合图像好像是特定图像种类(比如3D重构层面或2D***X光照片)的“融合模式”。
可按照多种方式完成2D图像的合成。例如，在一个实施例中，使用通用图像滤波算法识别各个相应的2D和3D图像内的特征，用户可选择是使用2D滤波数据还是3D滤波数据来生成融合图像。或者，可按照用户已选择的特定可视化模式，自动选择2D或3D滤波数据；例如，对于钙化可视化模式，***可自动选择2D滤波数据，而对于肿块可视化模式，***可自动选择3D滤波数据。在一个实施例中，可以构成分别用于每种模式的两个不同的融合图像；或者，可以构成考虑来自所有可用图像种类的各个滤波图像数据结果的单个融合图像。
在一个实施例中，在可用源图像中识别(表示潜在的感兴趣对象的)特征，之后在各个相应图像中，逐个像素或者逐个区域地加权所述特征。随后通过合并在可用源图像的各个图像中具有最大权重的相应区域，来构成2D图像。所述区域的尺寸就粒度来说，可从相应图像的一个像素到许多(或者甚至所有)像素不等，并且可以是静态预先定义的，或者可具有按照源图像的变化阈值而变化的余量。在X光照相合成采集之后，合成(“融合”)的图像可被预处理和保存为DICOM对象，之后和重构数据一起被转发，以便随后由医学专业人员审阅。这种安排消除了为各个重构层面转发加权信息的需要。或者，保存的DICOM对象可包括加权信息，从而允许响应在医学专业人员的工作站，对于合成2D图像的请求，动态构成融合图像。在一个实施例中，可在DICOM对象中提供加权信息和合成2D图像两者，从而允许默认的融合图像的呈现，同时仍能实现与审阅者的个人工作流相应的定制。显然，加权信息可以和图像本身一起被保存，而不必是独立的文件。
认识到合成2D图像的可视化可能存在一些缺陷。例如，在融合图像中可能存在表现出明亮的钙化的邻近区域，不过这些区域事实上源自在Z平面中彼此远离的图像层面。于是，在2D图像中好像是微钙化簇的物体事实上是分布(即，沿着Z平面分布)在整个***中的单个钙化，从而实际上不代表需要进一步审阅的微钙化簇。从而，按照公开技术的另一个方面，可向合成的2D图像设置视觉地指示钙化沿着Z平面的分布的“簇散布指标”，从而使医学专业人员可以快速评估一组钙化是否包含钙化簇。
在一些情况下，***可根据索引映射信息，判定对于选定/指示的对象种类或区域(例如针状肿块)应显示不止一个X光照相合成图像层面。在这种情况下，按优选由用户选择的时间间隔，一个接一个地显示一系列的两个或更多的相邻X光照相合成层面。如这里另外所述，用户可在给定的合成2D图像中，选择或指示不止一个对象或区域。一旦用户完成他或她对显示的一个或多个X光照相合成层面的审阅，(在步骤100)结束对于特定***图像数据的处理。
如前所述，尽管可以采用各种图像处理技术提供这种导航功能，不过在优选实施例中，***优选被配置成生成索引映射，从而所述方法还包括生成索引映射，该索引映射包含识别多个2D和/或3D图像中的选定图像的信息，所述多个2D和/或3D图像是源图像或者包含在合成2D图像中显示的区域和/或对象的最相似表现。***之后可以使用所述索引映射以极大地减少导航通过图像(例如，***图像体的X光照相合成容积栈)所需的时间。
下面结合图8中所示的流程图，说明生成索引映射的一种优选处理102的实现。最初采用两个并行的处理。在一个处理中，包含在合成2D图像104中的图像数据被映射到3D容积106的所选X光照相合成图像层面，以构成“通用”索引映射108。特别地，与拼图玩具的碎片类似，完全基于图像相似性，2D图像104中的像素位置被映射到相应3D(X光照相合成)图像106中的像素位置。换句话说，通用索引映射108完全基于数据在2D图像中的表现与数据在相应3D图像中的表现的最佳匹配，其中选择与2D区域中的对应X、Y区域具有表现最相似的像素区域的3D图像的层面标识和X、Y坐标。合成的2D图像中的各个对象和特征的潜在重要性未被考虑用于构造通用索引映射108。
然而，与通用索引映射108的创建并行，生成对象类型索引映射114，其中合成的2D图像中的在图8中被指定为110-1～110-n的各个对象类型被优先考虑，并被赋予加权值，以影响最佳的对应3DX光照相合成图像层面的选择。特别地，对于在合成2D图像中识别的每种对象类型，例如，斑点密度、针状肿块、微钙化等，生成在图8中被指定为112-1～112-n的各个对象类型索引映射。各个对象类型索引映射112-1～112-n随后被组合，以构成全对象类型索引映射114，随后在步骤116，全对象索引映射114被与通用索引映射108混合，以提供复合索引映射120，其中相对于通用图像数据，优先考虑对象类型图像数据。复合索引映射120随后被***用于响应2D图像104上的选择或指示位置，浏览3D容积106的图像层面。按照这种方式，具有重叠的X、Y坐标的不同对象类型(即，归因于它们位于容积***图像中的不同Z轴位置)仍然可被单独浏览，以便有选择地检视，因为提供独立的映射索引(下面参见关于图10和11的例子)。
如上所述，在各个实施例中，对象或区域可在合成2D图像和/或显示的多个图像中的一个或多个图像的至少一部分中被自动高亮显示。另外和/或另一方面，合成2D图像和/或显示的多个图像中的一个或多个图像的至少一部分中的对象或区域可响应进一步接收的用户命令，或者响应通过用户界面检测到的某种用户活动而被高亮显示。作为非限制性例子，可利用表示高亮显示的对象或区域的边界的轮廓线，高亮显示对象或区域。优选按照指示高亮显示的对象或区域是或者包含指定类型的组织结构的方式，高亮显示所述对象或区域。
同时示意性方式，图9描述例证的工作站显示器122，包括显示患者***的合成2D图像132的左手侧监视器124(“C-视图”)。合成2D图像132包括高亮显示的组织结构134，其中高亮显示采取表示组织结构的边界的轮廓线的形式。如上所述，该高亮显示可由***例如在初始显示2D图像132时，或者只是响应特定的用户命令或指示(例如，把指针悬停在2D图像132中的对象134上)自动进行。工作站显示器122还包括显示相应的X光照相合成图像136(它是X光照相合成容积栈的层面no.18，如在监视器126的右下侧所示)的右手侧监视器126，该X光照相合成图像136是在复合图像132中看到的高亮显示的组织结构134的源图像，或者提供所述高亮显示的组织结构134的最相似视图。特别地，与显示器122相关的用户界面允许用户选择或以其它方式指示合成的2D图像132上的位置，例如，通过显示指针、十字、圆或其它类似的几何对象，随后输入某种命令类型(例如，鼠标点击)，所述命令类型将被***识别为来自用户的使描述位于指针之下的区域或对象的对应源或最相似的一个或多个X光照相合成层面被显示在监视器126上。
图10描述工作站显示器122，其中不同的合成2D***图像142被显示在左手侧C-视图监视器124中。合成2D图像142包括高亮显示的组织结构144，其中高亮显示呈几何形状(这种情况下，圆)的形式，以指示对象144是针状肿块。同样，所述高亮显示可由***例如在初始显示2D图像142时，或者只是响应特定的用户命令或指示(例如，把指针悬停在2D图像142中的对象144上)自动进行。右手侧监视器126显示相应的X光照相合成图像146(它是X光照相合成容积栈的层面no.33，如在监视器126的右下侧所示)，X光照相合成图像146是在复合图像132中看到的高亮显示的组织结构144的源图像，或者提供所述高亮显示的组织结构144的最相似视图。
应意识到存在其中融合2D图像中的对象或区域到显示(即，源或“最佳”)图像中的相应对象或区域之间的映射不一定是1对1的情况，在一些情况下可能是“1对多”，例如，当不同的X光照相合成图像上的多个线结构结合在一起，从而在合成2D图像中形成线条交叉结构时。例如，图11描述用户工作站显示器122，包括和图10中所示相同的，但是现在高亮显示包含微钙化的区域154的合成2D***图像142，右手侧监视器显示X光照相合成图像层面156(它是X光照相合成容积栈的层面no.29，如在监视器126的右下侧所示)，高亮显示的区域154是从X光照相合成图像层面156输入2D图像142中的，或者X光照相合成图像层面156提供微钙化的最佳检视。特别地，由于针状肿块结构144和微钙化154的区域在图14中非常邻近，因此根据具体的用户命令(例如，高亮显示某个组织类型)，或者通过稍微调整用户界面的指针的位置，高亮显示不同的一方。
如上所述，利用在生成合成2D图像的同时(或者在之后-取决于***实现)构成的索引映射，易于实现关于图9-图11的上述例子。或者，如果无索引映射可用，那么对于显示在左手侧监视器124中的2D图像上的这种用户选择/指定的点/位置，***可执行自动计算X光照相合成栈内的最佳对应图像(即，X、Y和Z)，以便显示在右手侧监视器126上的算法。可视情况在右手侧监视器124上提供“X光照相合成层面指示符”，该指示符指示根据2D图像上的用户光标的当前位置，哪个(哪些)X光照相合成层面编号会被显示在右手侧监视器126上。利用这种特征，审阅者不会因右手侧监视器126上不断变化的图像显示而分散注意，同时仍然使审阅者了解2D图像中的特定对象在X光照相合成容积栈中的Z轴位置。
按照公开技术的另一个方面，用户界面的可用特征可被扩展到不仅基于融合图像的点/位置工作，而且按照类似的方式，基于结构/对象/区域工作。例如，根据各个对象中的可能感兴趣对象，或者位于各个区域中的对象的***识别，在被显示时，融合图像中的特定对象或区域可被自动高亮显示。在图8中所示的一个实施例中，这种高亮显示采取表示高亮显示的组织结构的边界的轮廓线的形式。轮廓线可类似地用于高亮显示所显示图像中的感兴趣的区域，例如包含许多钙化结构的区域。在一些实施例中，***被配置成允许用户在融合图像上“描画”轮廓线，作为一种选择或指示感兴趣对象或区域以使***同时显示所选或指示的对象或区域的一个或多个基础源图像的方式。
在优选实施例中，***采用已知的图像处理技术来识别各个源图像中的不同***组织结构，并在融合图像中高亮显示它们，特别地，这些结构包含或者与异常对象相关的组织结构，比如微钙化簇，圆形或分叶状肿块，针状肿块，结构扭曲等；以及包含或者与正常***组织相关的良性组织结构，比如线性组织，囊肿，***，血管等。
此外，在显示的融合图像中，可按第一方式高亮显示由第一种类的组织结构组成或者包含第一种类的组织结构的对象或区域，在显示的融合图像中，可按不同于第一方式的第二方式，高亮显示由第二种类的组织结构组成或者包含第二种类的组织结构的对象或区域。
在各个实施例中，用户可通过用户界面输入选择或识别某种组织结构的命令，并且响应接收的命令，***进行(i)在显示的融合图像中，自动高亮显示包含所选种类的组织结构的对象，和/或包含含有所选种类的组织结构的一个或多个对象的区域，和/或(ii)自动同时显示***图像数据中的所选种类的组织结构的各个源层面(或者最佳地描述所述组织结构的层面)，例如，如果在源图像栈中检测到不止一个源层面的话，基于比较显示所选组织结构种类的最突出的层面。从而，当用户在融合2D图像中的微钙化点/簇之上(或者非常靠近所述微钙化点/簇)“点击”时，***自动同时显示3D中的包含对应微钙化的源(或最佳)X光照相合成图像层面。再例如，用户可(通过用户界面)选择2D融合图像中，具有含辐射线图案(通常是针状肿块的指示)的外观的区域，***会同时显示源(或最佳)3DX光照相合成层面，或者可能显示一系列的连续X光照相合成层面，以便检视辐射线图案。
在各个实施例中，用户可通过用户界面输入启动动态显示功能的命令，其中***自动高亮显示与用户可移动输入设备在显示的融合图像中的位置(动态)对应的那些对象和组织结构。在这样的实施例中，***还可包含自动同时显示同样动态地与用户可移动输入设备在显示的融合图像中的给定位置对应的高亮显示的所选组织结构的相应源图像。
在一个实施例中，***可被启动，以提供在与和用户的实际光标在左手侧监视器124上的相同(x,y)位置对应的位置，显示在右手侧监视器126上的“影子”光标，以致在2D图像中来回移动光标会在相同的X，Y坐标，移动X光照相合成图像中的影子光标。也可实现相反的情况，即，活动的用户光标在右手侧监视器126中工作，而影子光标在左手侧监视器124中。在一种实现中，这种动态显示特征允许***跟随2D融合图像中的用户的感兴趣点，例如，鼠标光标位置，并实时地动态显示/高亮显示下面的一个或多个最“有意义的”区域。例如，用户可(不点击任何按钮地)把鼠标移动到血管之上，***将立即高亮显示血管轮廓。
应意识到当前公开的技术可被扩展，以致这里说明的映射原理可被扩展以生成全映射3D容积，映射的容积中的各个体素保存与该特定体素源于的相关的一个或多个X光照相合成层面有关的信息，而不是仅仅生成合成2D图像和相关的索引/引导映射。例如，在一个实施例中，容积可被投影到固定的坐标系，与***的实际容积无关。按照这种方式把容积投影到固定的坐标系使图像数据的处理更容易，特别地，简化在不同采集中获得的体素的相互关联。例如，使从***的CC采集获得的3D容积中的体素和从相同***的MLO采集获得的容积中的体素的相互关联更容易。在这种安排中，例如可以提供一个或多个3D映射，以从通过CC获得的3D容积中的一个层面中的体素，映射到例如通过MLO视图获得的另一个容积中的一个或多个对应体素。这种安排使从与***容积内的相似感兴趣特征相关的不同采集获得的层面的比较更容易，实质上允许医学专业人员获得感兴趣的区域的多平面审阅。
利用合成的***X光照片的X光照相合成引导的活检
按照本技术的实施例，如图12中所示，可如下使用多模***X光照相/X光照相合成***。使已被识别为活检对象的患者在多模X射线成像***上就位。在步骤161，活检压迫板向下朝着压迫平台移动，压迫患者的***，在步骤162，开始使病灶可视化的处理。取决于X射线成像***的能力，按照这里说明的实施例，可利用合成***X光照片，进行病灶的可视化。这样的实施例很可能包括待活检的病灶，不同于通常在Tr图像栈(这里也称为X光照相合成栈)中呈现的第一个图像。此外，合成***X光照片更好地模仿医生在传统的立体定向活检中看到的图像。利用这种模式还可节省滚动浏览X光照相合成栈的时间，因为合成***X光照片视情况从X光照相合成栈获得数据。在另一个实施例中，X光照相合成模式可被用于定位采集，同时仍然向用户呈现合成的***X光照片，力图识别X光照相合成栈中的呈现病灶的相关层面。或者，病灶的可视化可视情况利用定位图像，***X光照片，获得的立体定向图像，获得的X光照相合成投影图像，X光照相合成重构图像，或者它们的任意组合。在另外或备选的实施例中，具有X光照相合成能力的X射线成像***适合于包括“立体定向模式”，当被选择时，该立体定向模式使X射线成像***自动取得典型的+/-15°立体定向图像，并对立体定向图像进行适当的成像处理，以得到立体定向容积。这种实施例的一个优点在于可以减小患者在X光照相合成***中的暴露，在投影图像采集期间，所述X光照相合成***使用较低的剂量。
在其中病灶的可视化利用合成***X光照片的实施例中，一旦病灶已被可视化，在步骤163，就利用合成***X光照片，和/或用户从合成***X光照片被导引到的X光照相合成栈中的层面，以所述病灶作为目标。以所述病灶作为目标可涉及利用图像数据识别病灶的坐标，和视情况利用本领域的技术人员已知的变换技术，把坐标从图像的坐标系(例如，笛卡尔坐标系)变换到活检组件的坐标系。按照本技术的一个方面，不同的图像或者图像的组合除了用于以病灶作为目标之外，还可用于可视化病灶。在实施例中，如下面关于图19所述的复合图像可用于可视化病灶或以病灶作为目标。在另一个例子中，假定初始利用定位图像来确保患者在适当位置，并使用一对立体定向图像可视化病灶。如果在定位图像中，而不是在两个立体图像中都发现病灶，那么可以与病灶位于其中的立体定向图像结合地使用定位图像来获得目标位置信息。于是，如上所述，取决于X射线成像***的能力，可利用以下图像来得出病灶目标坐标：定位图像，***X光照片，合成的***X光照片，获得的立体定向图像，获得的X光照相合成投影图像，X光照相合成重构图像，或者它们的任意组合。
在步骤164，一旦得出目标坐标，通过按下为移动活检针所需的控制按钮，用户就可开始活检程序。图13图解说明控制单元的例证显示器和按钮。所述控制单元包括用于显示与活检相关的信息的显示器172，该信息比如是关于针号、到平台和压迫板的距离、针坐标、目标坐标、与目标的接近度以及其它相关信息。控制面板还可向用户提供其它有帮助的信息，比如当针过于接近***平台、胸壁或皮线(skin line)时的报警指示符。如上所述，报警指示符可被颜色编码，或者可提供不良状况的其它可视或可听指示符。
在一个实施例中，控制单元还包括被定位和设置成允许活检组件的单手启动，同时排除意外启动的按钮(包括按钮170)。在一个实施例中，设置一对控制按钮，一个在控制面板的正面，另一个在控制面板的背面。只有同时按下两个按钮，才能启动活检组件的移动。这里可以替换采用确认操作员意图的其它机构，而不影响本技术的范围。
现在返回图12，在步骤165，一旦针已前进到目标位置，就可以获得图像，以核实所述针事实上位于病灶处。如果活检针在X射线成像***(比如在美国专利申请公开No.2011/0087132中所述X射线成像***)的视野之外，那么可以不受干扰地获得这样的图像。在步骤166，当核实针在目标处时，可以切除组织，从而完成活检。尽管未在流程图中明确示出，不过步骤165和166可被重复，以核实整个病灶的切除。
图14中表示可向采集工作站添加的与活检组件一起使用的用户界面特征的例子。所述用户界面包括使用户可以控制在活检过程中收集的信息的显示和输出的菜单和/或控制按钮或图标。确定目标的工具180允许用户审阅、修改和删除目标信息。图像源选择器182(包括立体定向，X光照相合成，定位，***X光照相等)允许用户选择哪些图像用于可视化或确定目标。图像查看选择器184允许用户快速上拉和查看在活检过程中获得的任意图像。可在图像窗口186中上拉任意图像。在采集工作站，还可包括与活检相关的其它信息，比如活检设备的类型，目标和压迫板/平台之间的相对距离等。应注意尽管图14的示意图中表示了按钮和图标的特定布置，不过本技术不限于这些信息的任何特殊表现形式，其它形式的下拉菜单、超链接、图标、按钮和窗口被认为与之等同。
在其中呈现给用户的第一个图像是是合成的***X光照片的另一个实施例中，如图15中所示，用户界面可视情况包括覆盖在合成的***X光照片上的活检窗口200。这种界面帮助用户判定患者是否被正确定位，这可帮助节省活检程序的时间。用户可视情况关闭和打开活检窗口。另外或另一方面，活检窗口可包括给用户的指示，如果在所述窗口内不存在钙或肿块的话。这种指示可以呈(但不限于)听觉或视觉指示的形式。在一个非限制性例子中，是否应向用户提供这种指示的判定至少部分以合成的***X光照片上的活检窗口是否包括IMERGE图的特征之一为基础。
此外，按照这里说明的实施例，向用户呈现合成的***X光照片还使到X光照相合成层中的在其中发现病灶或特征(例如，异常，钙化，肿块等)的层面的导航更容易。例如，当用户选择合成的***X光照片的一部分时，用户可被导引到X光照相合成栈中最佳地呈现在合成的***X光照片中的病灶或特征的层面。或者，用户界面可被配置成以致用户能够被导引到刚好在X光照相合成栈中的呈现所述病灶或特征的层面之上或之下的层面，这会是有用的，因为用户可滚动浏览X光照相合成栈，从而被呈现以病灶或特征的变化视图。在另一个实施例中，响应用户选择呈现给用户的合成***X光照片上的某个病灶或特征，可在X光照相合成栈中的感兴趣层面上自动放置可视目标或指示。从而，例如，通过沿X向或Y向慢进或者沿Z向轻推(如果需要的话)，用户可被导引到相关层面上的病灶或特征，以校正活检目标。在另外或可选的实施例中，通过合成***X光照片中的钙化或肿块增强的CAD的使用，也可自动放置或选择放置在相关层面上的目标。这可帮助完成活检工作流，因为这样的选定目标或放置可被视为活检目标，该活检目标当与活检窗口结合使用时，能够确保适当的患者定位。通过跳转到或者滚动浏览一个或多个X光照相合成栈中的层面，可以独立地核实这样的目标或放置。
利用造影成像、双能量成像和/或高能量成像的图像引导的活检
按照本技术的实施例的图像引导活检可包括在2D或3D图像中的造影成像、双能量成像和/或高能量成像中的一种或多种模式的使用。在双能量成像中，获得多个X射线图像-其中的一个是在低X射线能量下获得的，另一个是在高X射线能量下获得的。X射线能量的各个方面可被改变，比如剂量、强度、波长、和/或本领域的技术人员已知的X射线能量的其它方面。双能量图像可以是图像对的线性组合。在实施例中，双能量图像可以是高能量图像和低能量图像之间的差异。就造影成像来说，可以只在高能量图像中使造影剂可视化，所述高能量图像可视情况代替和起与双能量图像相同的功能。从而，对造影图像的引用可以指的是双能量图像，或者其中可使造影剂可视化的高能量图像。造影图像可以是2D或者3D或者甚至合成的2D图像，例如，其中造影合成2D图像来源于造影3D图像和/或双能量3D图像。至少在美国专利申请公开No.2012/0238870中，描述了这种成像***的非限制性例子。按照这里说明的例子的***成像***把组合2D和/或3D***X射线成像的能力和造影图像采集处理的好处结合在一起。活检能力(立体定向或X光照相合成引导的)也可被集成到***中，同时病灶定位软件(例如，这里说明的那些病灶定位软件)利用选自包括2D图像(例如，Mp)、合成2D图像、3D投影图像、3D重构数据的组的任意图像。另外，利用的图像可以选自包括利用造影、双能量和/或背景减除图像采集处理获得的2D(包括合成2D)、3D投影和3D重构数据任意之一的组。借助这种安排，支持以下图像协议：2D或3D模式的利用高或低单能量图像采集技术的造影成像(背景减除)；2D或3D模式的双能量造影成像；3D模式的双能量造影成像，其中在X光照相合成扫描过程中，成不同角度地进行高和低能量曝光；高能量和低能量可被分别重构并被结合，从而形成双能量容积；获得双能量2D和双能量3D图像的组合(combo)***中的双能量成像；其中利用单能量，获得2D图像数据集，利用双能量成像，获得3D图像数据集的组合(combo)成像模式；其中利用双能量成像，获得2D图像数据集，利用单能量图像，获得3D图像数据集的组合成像模式；X光照相合成成像模式，其中考虑到不同应用的更大灵活性，在整个扫描期间，***保持压迫状态的X光照相合成(tomo)扫描中的总共N个视图之中，不同投影图像的至少一部分(或者不同投影图像的全部)被分配不同的剂量、kVps、mAs和过滤器；其中在一系列获得的投影图像中，低能量扫描和高能量扫描交替的X光照相合成模式；其中按用户可选的形态，比率不等地对投影图像进行低能量扫描和高能量扫描的X光照相合成模式；利用造影剂，和/或双能量、高能量两者任一，或者背景减除成像的活检(例如，立体定向或X光照相合成)；和/或利用通过使用造影剂，高能量和/或双能量，或者背景减除成像获得的X光照相合成扫描图像的立位活检。图16图解说明按2D成像***X光照相模式和/或3D成像X光照相合成模式工作的组合***的不同操作模式下的成像范围。在这些2D和3D模式中的每种模式下，***可在***中有或无造影剂的情况下，对***成像。在2D和/或3D模式下，并在***中有或无造影剂的情况下，***可进行双能量成像或背景减除成像。如图16中所示，这些能力允许模式的许多不同组合，比如利用单能量(SE)和造影增强(CE)的2D，利用SE的2D，利用CE的2D，利用DE的3D，等等。图17图解说明当利用纯2D***，即，不包括3DX光照相合成能力的***时的成像范围。在图8的例子中，可按单能量模式或双能量模式使用***，在每种情况下，***中存在或不存在造影剂。图18图解说明可按照利用单能量或双能量成像的3D成像模式工作的纯3D***的操作，在任一情况下，***中存在或不存在造影剂。
进行X射线造影剂活检的方法可包括下述内容。患者经历X射线造影剂的注射。例如，使患者就座，并对其进行造影剂的静脉注射。一般等待1-3分钟，以便造影剂有时间累积在***组织中。利用造影剂的活检程序类似于本领域公知的非造影活检程序。压迫***并获得一个或多个定位图像，以确保病灶在活检压迫板的开口中恰当居中。不同于非造影程序，这些定位图像可以是双能量减除图像，或者使造影剂可视化的高能量图像。获得的图像可以是2D图像或3D图像。在可选的实施例中，显示的图像可以是2D(包括合成2D)和/或3D图像。随后，开始确定目标。这可利用立体的一对(一般以±15°的角度获得的)双能量或高能量2D图像进行，或者可以利用双能量3D定位图像确定目标，如果可获得双能量3D定位图像的话。
造影活检程序和***的一些独特方面涉及造影剂存在于***中并且可见的较短时间。造影剂的可见性随时间变化，在活检的时间长度内，可见性会被降低。于是，提供其中可以识别造影剂图像中的病灶并使之与在非造影剂低能量、普通3D图像(Tp或Tr)、2D和/或合成***X光照片中可见的参照对象相互关联的用户界面和/或确定为目标的特征。这会使在造影剂中的病灶的可见性消失之后发生的发射后(post-fire)验证成像更容易。这还允许当造影剂只在第一病灶的活检的初始部分期间可见时的多个位置的活检。
为了帮助在造影图像中识别的病灶与在通常的低能量图像中所见的结构的相互关联，可以利用以下***特征中的至少一个或多个***特征。显示器可被来回切换，以交替显示定位或立体图像对中的低能量图像和造影图像。用户识别的坐标十字线可被保存在造影图像中，并显示在低能量图像上。通过利用用户在立体造影图像上识别的十字线坐标或病灶，十字线可以自动位于标准X光照相合成定位图像和层面上。另一方面或另外地，根据在作为标准低能量图像或者造影定位图像的X光照相合成定位图像上识别的十字线或病灶，十字线可被自动放置在立体对(或者低能量对或者造影立体对)上。通过对两个图像使用不同的颜色映射，造影图像和低能量图像可被叠加，和/或同时显示在一个显示器上。
按照这里说明的***的活检的非限制性例子包括下述任意一个或多个：能够进行立体活检和造影立体活检的***；能够进行X光照相合成活检和造影X光照相合成活检的***；能够进行立体活检、X光照相合成活检、造影立体活检和造影X光照相合成活检的***；作为其用户界面的一部分，具有在造影图像和低能量图像之间切换显示的方法的活检***；作为其用户界面的一部分，具有同时叠加和显示低能量图像和造影图像的方法的活检***；允许在造影图像中标记十字线位置并把它们显示在低能量图像上，以便当归因于在活检程序期间过去的时间，造影剂在图像上不再可见时，允许进行活检程序和核实的***；利用X射线造影引导成像，进行活检的程序；利用两个或更多的X射线过滤器的俯卧位活检***，例如，一个过滤器用于低能量图像，另一个过滤器用于高能量图像，高能量过滤器优选包含铜；和/或其中一些的图像是在低kV下拍摄的，其它图像是在高于碘的k边的高kV下拍摄的X射线造影活检***和手术。
考虑到上面所述，图19描述对患者的***进行诸如活检之类程序的方法300。可构思与这里的公开内容一致的其它方法。在操作302，利用成像***的压迫板来一般在压迫板和相关的平台之间压迫***。如果要进行造影成像，那么在操作304，可在***的压迫之前或之后，把造影剂注射到患者体内。注射和成像之间的时间量可以是按特定造影剂、患者具体情况、技师经验等要求或期望的时间量。随后在操作306，进行初始成像程序。该成像操作可包括按预定剂量，多次对***成像，所述预定剂量可以相同、基本相同或不同。事实上，如果进行造影成像，那么初次剂量可以高于随后的剂量，以致在第一成像程序产生的图像中，易于看见造影剂。双能量成像也可利用两种不同的剂量。每种成像程序可以生成不连续的图像，所述图像可被保存或如下所述被处理。
在操作308，可以生成复合图像(例如，多个图像的组合，一种这样的组合是从第二图像代替第一图像)。在步骤310，可向用户显示由各个成像程序产生的各个图像任意之一或者复合图像，以便进一步分析或研究。多个图像中的差异可指示可在显示的图像上识别的感兴趣的区域。在操作312，可以使***内的感兴趣的区域的空间位置与图像中的参照对象相互关联，或者可以保存感兴趣的区域的坐标。通过识别感兴趣的区域，并保存其坐标(或者相对于在显示的图像中可见的参照对象的位置)，可以为进一步的程序(比如活检)确定感兴趣的区域作为目标。另外，在操作314，可以定位指示符，以便标记***内的感兴趣的区域。可以利用***的用户的动作(例如，操作员触摸屏幕)，定位所述指示符，或者***可自动标记感兴趣的区域，以引起对该感兴趣的区域的注意。一旦感兴趣的区域被作为目标，在操作316，就可使活检针定位。可以根据保存在***中的各种信息，手动或自动地进行所述定位。一旦活检针如要求或期望的那样被定位，在操作318，就可进行活检。之后，为了确认感兴趣的区域被恰当地作为目标，在操作320，可再次对***成像
要意识到这里讨论的方法和设备的实施例在应用方面，不局限于记载在以下说明中，或者在附图中图解所示的各个组件的结构和安排的细节。能够在其它实施例中实现所述方法和设备，可按照各种方式实践或实现所述方法和设备。这里只是出于举例说明，而不是对本发明的限制，提供了具体实现的例子。特别地，这里结合一个或多个实施例讨论的操作、要素和特征并不意图从任何其它实施例中的相似角色中被排除。
另外，这里使用的措词和术语只有是用于说明，不应被视为对本发明的限制。这里对***和方法的实施例或要素或操作的任何单数引用还可包含包括多个这些要素的实施例，这里对任意实施例或要素或操作的任何复数引用还包含只包括单一要素的实施例。这里的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变形的使用意味包含之后列举的项目及其等同物，以及另外的项目。提到的“或”可被理解成包含的，以致利用“或”描述的任何用语可指示一个、不止一个、和全部的所述用语。
除非另有说明，否则具体实施方式和权利要求书中的所有份数、比率和百分比都是按重量的，所有数值极限都是和现有技术提供的一般精度一起使用的。
这里公开的尺寸和数值不应被理解成严格局限于列举的精确数值。相反，除非另有说明，各个这样的尺寸意图表示列举的值，以及该值周围的功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的尺寸意图表示“约40mm”。
应理解在本说明书中给出的每个最大数值限度包括各个较低的数值限度，仿佛这样的较低数值限度明确地记载在这里一样。在本说明书中给出的每个最小数值限度包括各个较高的数值限度，仿佛这样的较高数值限度明确地记载在这里一样。在本说明书中给出的每个数值范围包括落在该较宽的数值范围内的各个较窄的数值范围，仿佛这样的较窄数值范围明确地记载在这里一样。
在相关部分中引证的所有文献通过引用包含于此；任意文献的引证不应被理解成相对于现有技术，该文献是现有技术的认可。如果本文中的用语的任何含意或定义与通过引用包含的文献中的任何含意或定义冲突，那么适用在本文中赋予该用语的含意或定义。
上面说明了例证实施例，可以意识到上面说明并在附图中描述的例子仅仅是例证性的，在附加权利要求的范围内，还包含其它的实施例和例子。例如，尽管附图中提供的流程图说明了例证步骤；不过，利用本领域已知的其它数据融合方法，可按照各种方式实现整个图像融合处理。类似地，***方框图仅仅是代表性的，图解说明功能划分，所述功能划分不应被视为本公开的限制要求。从而，上述具体实施例是例证性的，对于这些实施例可以提出许多变化，而不脱离附加权利要求的范围。

Claims (8)

1.一种用于对患者的***成像的方法，该方法包括：
从X射线源以第一X射线能量发射第一X射线束；
在所述第一X射线束穿过在X射线源和X射线检测器之间压缩的并注射造影剂的***之后，由所述X射线检测器检测所述第一X射线束；
从X射线源以第二X射线能量发射第二X射线束，其中第二X射线能量高于第一X射线能量；
在第二X射线束穿过***之后，由X射线检测器检测第二X射线束；
基于检测到的第一X射线束和第二X射线束，由处理器生成第一类型的图像和第二类型的图像；
识别第一类型的图像和第二类型的图像上的感兴趣的区域；
使第二类型的图像中的感兴趣的区域与第一类型的图像中可见的参照对象关联；以及
根据第一类型的图像和第二类型的图像上的已识别的感兴趣的区域生成目标位置，
其中第一类型的图像是造影剂增强的双能量***X光照相图像，并且其中第二类型的图像是双能量断层合成图像或造影剂增强的双能量断层合成图像中的一个。
2.根据权利要求1所述的方法，其中识别感兴趣的区域包括由所述处理器执行计算机辅助检测。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述双能量断层合成图像和所述造影剂增强的双能量***X光照相图像还基于背景减影成像获取过程。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
从检测到的第一X射线束产生第一断层合成投影图像；和
从检测到的第二X射线束产生第二断层合成投影图像；
其中生成双能量断层合成图像或造影剂增强的双能量断层合成图像包括处理第一断层合成投影图像和第二断层合成投影图像以生成重建的断层合成图像。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在以所述第一X射线能量成像之前所述患者被注射造影剂。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
从检测到的第一X射线束生成第一二维***X光照相投影图像；和
从检测到的第二X射线束生成第二二维***X光照相投影图像；
其中产生造影剂增强的双能量***X光照相图像包括处理第一二维***X光照相投影图像和第二二维***X光照相投影图像以产生至少一个组合的双能量二维***X光照相图像。
7.如权利要求1所述的方法，还包括存储在所述第一类型的图像和所述第二类型的图像中识别的感兴趣的区域的坐标。
8.根据权利要求7所述的方法，其中活检针至少部分地基于所存储的坐标被定位。
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