用于導(dǎo)航斷層合成堆疊的包括自動(dòng)聚焦的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)數(shù)據(jù)
[0002] 本申請(qǐng)根據(jù)35 U.S.C.§119要求于2013年3月15日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列 No. 61/793,437的權(quán)益，通過引用將該申請(qǐng)全部并入到本申請(qǐng)中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 此處公開的本發(fā)明涉及使用斷層合成（tomosynthesis)的乳房成像，并且更具體 地涉及采用自動(dòng)聚焦能力用于引導(dǎo)斷層合成數(shù)據(jù)集的導(dǎo)航的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 乳房X射線照相術(shù)早已用于篩查乳腺癌和其他異常。傳統(tǒng)上，在X射線膠片上形成 乳房X射線照片。最近，獲取數(shù)字形式的乳房X射線照片的平板數(shù)字成像器已被引入，并且因 此便于對(duì)所獲取圖像的分析和存儲(chǔ)，并且還提供了其他益處。此外，大量的注意力和技術(shù)發(fā) 展一直致力于使用例如乳房斷層合成的方法來獲得乳房的三維圖像。對(duì)比由傳統(tǒng)乳房X射 線照相系統(tǒng)所生成的2D圖像，乳房斷層合成系統(tǒng)從一系列2D投影圖像構(gòu)建3D圖像體積 (volume)，隨著X射線源掃過檢測器，每一幅投影圖像在X射線源相對(duì)于圖像檢測器的不同 角位移處獲得。所構(gòu)建的3D圖像體積通常呈現(xiàn)為多張圖像數(shù)據(jù)切片，這些切片經(jīng)常被幾何 重建在平行于扁板(paddle)的平面上，盡管其他重建角度也是可能的。重建的斷層合成切 片通過允許檢查者（例如，放射科醫(yī)師或其他醫(yī)療專業(yè)人員）滾動(dòng)圖像切片以查看底層結(jié) 構(gòu)，減少或消除了因存在于單一投影2D乳房X射線照相術(shù)成像中的組織重疊和結(jié)構(gòu)噪聲所 導(dǎo)致的問題。
[0005] 最近已開發(fā)斷層合成系統(tǒng)用于乳腺癌篩查和診斷。特別是，Ho logic公司 (www.hologic.com)已開發(fā)了融合的、多模式的乳房X射線照相/斷層合成系統(tǒng)，該系統(tǒng)獲取 乳房X射線照片和斷層合成圖像中的一種或兩種，無論是乳房保持固定或是乳房處于不同 的壓縮中。其他公司已提出僅僅專門用于斷層合成成像的系統(tǒng)的引入，即，該系統(tǒng)不包括也 獲取2D乳房X射線照片的能力。
[0006] 然而，限制至斷層合成采集和圖像顯示的系統(tǒng)獲得認(rèn)可而替換傳統(tǒng)的2D乳房X射 線照片圖像是緩慢的。特別是，與斷層合成圖像相比，傳統(tǒng)的2D乳房X射線照片提供微鈣化 的良好可視化，并可以提供更高的空間分辨率。雖然由專用乳房斷層合成系統(tǒng)提供的斷層 合成圖像具有許多理想特性，例如，乳房中的結(jié)構(gòu)的更好的隔離和可視化，這樣的系統(tǒng)不一 定充分利用了現(xiàn)有的圖像判讀專業(yè)知識(shí)。
[0007] 具體地，由于斷層合成圖像采集期間所使用的有限角度，乳房結(jié)構(gòu)通常會(huì)在多個(gè) 斷層合成重建圖像切片上可見。然而，僅僅在接近乳房結(jié)構(gòu)真實(shí)所處的實(shí)際"深度"（沿?cái)鄬?合成圖像的z軸的位置)處，對(duì)于那個(gè)結(jié)構(gòu)的圖像切片將提供該結(jié)構(gòu)的銳利的邊緣/輪廓/細(xì) 節(jié)，即，仿佛該結(jié)構(gòu)/對(duì)象是"焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的"；反之，在其他切片上，該結(jié)構(gòu)/對(duì)象可以是可見 的，但與模糊的邊緣/輪廓/細(xì)節(jié)相關(guān)聯(lián)，即，仿佛該結(jié)構(gòu)/對(duì)象是"焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)的"。此外，有 可能一些感興趣的對(duì)象或區(qū)域?qū)H能在合理接近于實(shí)際對(duì)象/結(jié)構(gòu)深度的圖像切片中被識(shí) 另IJ。因而，為了以評(píng)價(jià)為目的而定位臨床感興趣的對(duì)象或區(qū)域的"最佳聚焦"圖像，檢查者可 能需要花費(fèi)相對(duì)大量的時(shí)間來導(dǎo)航通過整個(gè)乳房斷層合成堆疊的圖像，整個(gè)乳房斷層合成 堆疊通?？砂?0-100張圖像，或者更多，取決于乳房大小和重建切片厚度。檢查斷層合成 堆疊所需要的這樣的額外時(shí)間可使得檢查者走彎路，否則檢查者就可以充分利用由詳細(xì)的 斷層合成圖像切片所提供的超越傳統(tǒng)乳房X射線照片的額外益處優(yōu)勢，尤其是當(dāng)假設(shè)通常 為檢查所分配的有限量時(shí)間時(shí)。
[0008] 因此，提供這樣一種系統(tǒng)和方法將是特別有利的，該系統(tǒng)和方法為檢查者提供了 迅速和準(zhǔn)確定位斷層合成堆疊中的、具有感興趣的對(duì)象或區(qū)域的最佳聚焦的一幅圖像或圖 像子集的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)此處公開和描述的發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種計(jì)算機(jī)控制的工作站，用于 導(dǎo)航和檢查斷層合成圖像數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集包括乳房的體積圖像數(shù)據(jù)，其中該工作站被配 置成，在顯示監(jiān)視器上顯示來自數(shù)據(jù)集的一幅圖像或一系列圖像，該顯示監(jiān)視器操作性地 與該工作站相關(guān)聯(lián)，并且其中檢查者可以通過系統(tǒng)的用戶接口在數(shù)據(jù)集的當(dāng)前顯示的圖像 中選擇或者另外地指示感興趣的對(duì)象或區(qū)域，從而使得來自數(shù)據(jù)集的具有用戶選擇或指示 的感興趣的對(duì)象或區(qū)域的最佳聚焦測度的圖像被自動(dòng)顯示在顯示監(jiān)視器上。附加地和/或 替代性地，響應(yīng)于檢測到在來自數(shù)據(jù)集的當(dāng)時(shí)顯示的圖像中的感興趣的對(duì)象或區(qū)域的用戶 選擇或指示，系統(tǒng)顯示來自數(shù)據(jù)集的一系列近焦圖像，該系列包括具有在最佳聚焦測度值 的預(yù)定范圍之內(nèi)并且包括該最佳聚焦測度值的所計(jì)算的聚焦測度值的圖像，該最佳聚焦測 度值是針對(duì)數(shù)據(jù)集中示出用戶選擇或指示的感興趣的對(duì)象或區(qū)域的任何圖像所計(jì)算的。不 論哪種情況，如果當(dāng)時(shí)顯示的圖像包括具有用戶選擇或指示的感興趣的對(duì)象或區(qū)域的最佳 聚焦的圖像，工作站可以提供視覺或聽覺信號(hào)至用戶。
[0010] 具體地，由于斷層合成圖像采集期間所使用的有限角度，乳房結(jié)構(gòu)通常會(huì)在多個(gè) 斷層合成重建圖像切片上可見。然而，僅僅在接近乳房結(jié)構(gòu)真實(shí)所處的實(shí)際"深度"（沿?cái)鄬?合成圖像的z軸的位置)處，對(duì)于那個(gè)結(jié)構(gòu)的圖像切片將提供該結(jié)構(gòu)的銳利的邊緣/輪廓/細(xì) 節(jié)，即，仿佛該結(jié)構(gòu)/對(duì)象是"焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的"；反之，在其他切片上，該結(jié)構(gòu)/對(duì)象可以是可見 的，但與模糊的邊緣/輪廓/細(xì)節(jié)相關(guān)聯(lián)，即，仿佛該結(jié)構(gòu)/對(duì)象是"焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)的"。此外，有 可能一些感興趣的對(duì)象或區(qū)域?qū)H能在合理接近于實(shí)際對(duì)象/結(jié)構(gòu)深度的圖像切片中被識(shí) 另IJ。因而，如果沒有由此處公開的發(fā)明所提供的優(yōu)點(diǎn)，為了以評(píng)價(jià)為目的而定位臨床感興趣 的對(duì)象或區(qū)域的"最佳聚焦"圖像，檢查者可能需要花費(fèi)相對(duì)大量的時(shí)間來導(dǎo)航通過整個(gè)乳 房斷層合成堆疊的圖像，整個(gè)乳房斷層合成堆疊通?？砂?0-100張圖像，或者更多，取決 于乳房大小和重建切片厚度。因此，本公開發(fā)明提供的系統(tǒng)和方法是特別有益的，其用于為 檢查者提供在斷層合成堆疊中迅速和準(zhǔn)確定位具有感興趣的對(duì)象或區(qū)域的"最佳聚焦"圖 像或圖像子集的能力。
[0011] 在本公開發(fā)明的各種實(shí)施例中，具有用戶選擇或指示的感興趣的對(duì)象或區(qū)域的最 佳聚焦測度的圖像，是基于針對(duì)數(shù)據(jù)集的每幅圖像計(jì)算的感興趣的對(duì)象或區(qū)域的聚焦測度 的比較而被確定的。通過非限制性例子的方式，聚焦測度可以是基于感興趣的對(duì)象或區(qū)域 的所檢測的邊緣的銳度、感興趣的對(duì)象或區(qū)域的對(duì)比度、或者一個(gè)或多個(gè)高頻分量的測量 幅度和一個(gè)或多個(gè)低頻分量的測量幅度之間的比值、而被計(jì)算的。隨后，近焦圖像子集可以 基于在斷層合成堆疊中（即，沿圖像的Z軸)它們與具有最高對(duì)焦測度的圖像的接近度而被 識(shí)別。
[0012] 在一些實(shí)施例中，用戶選擇或指示的感興趣的對(duì)象或區(qū)域可以在其中具有最佳聚 焦的所顯示圖像中被突出顯示。例如，用戶選擇或指示的感興趣的對(duì)象或區(qū)域可以通過表 示被突出顯示的對(duì)象或區(qū)域的邊界的輪廓線而被突出顯示。附加地和/或替代性地，用戶選 擇或指示的感興趣的對(duì)象或區(qū)域以這樣的方式被突出顯示，該方式表明被突出顯示的對(duì)象 或區(qū)域是或者包括指定類型的組織結(jié)構(gòu)。
[0013] 在其中系統(tǒng)響應(yīng)于檢測感興趣的對(duì)象或區(qū)域的用戶選擇或指示而顯示一系列近 焦圖像的實(shí)施例中，該系列近焦圖像可以被同時(shí)顯示，即，以特定順序，以允許對(duì)每幅圖像 中的用戶選擇或指示的感興趣的對(duì)象或區(qū)域進(jìn)行靜態(tài)檢查和比較。替代性地和/或附加地， 該系列近焦圖像可以被連續(xù)顯示，以允許對(duì)每幅圖像中的用戶選擇或指示的感興趣的對(duì)象 或區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢查和比較。例如，用于該系列近焦圖像的選擇和顯示的參數(shù)可以是能夠 通過用戶接口配置的。在一個(gè)實(shí)施例中，該系列近焦圖像被一個(gè)接一個(gè)地顯示，從最遠(yuǎn)離聚 焦圖像開始，并且此后不斷接近，并（可選地)結(jié)束于，最佳聚焦圖像。一旦到達(dá)最佳聚焦圖 像，不是結(jié)束顯示序列，而是系統(tǒng)可以（例如，基于用戶偏好）顯示下一個(gè)相鄰的近焦圖像， 直到特定范圍，然后再回到最佳聚焦圖像，從而允許用戶對(duì)最佳聚焦圖像周圍的所有圖像 獲得良好查看。
[0014] 根據(jù)本公開發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了采用計(jì)算機(jī)控制的工作站的自動(dòng)化方