用于活检针重建误差评估的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了用于在图像引导的介入规程中使用的介入工具的重建误差评估的方法和系统。在一个示例中，基于组织内的目标病灶位置、一个或多个介入工具参数和成像系统参数的误差模型可用于估计该介入工具的预期重建误差。在另一个示例中，当该介入工具在该组织内时，该预期重建误差连同观察到的工具形状和尺寸可用于推断在该组织内实际的工具位置和形状。可用于推断在该组织内实际的工具位置和形状。可用于推断在该组织内实际的工具位置和形状。

【技术实现步骤摘要】
用于活检针重建误差评估的方法和系统


[0001]本文所公开的主题的实施方案涉及乳房摄影和乳房摄影驱动的介入规程诸如活检规程，并且更具体地涉及使用针状形状的介入工具(诸如，在活检规程中使用的针)在数字乳房断层融合(DBT)引导的乳房介入规程期间评估图像重建误差。

技术介绍

[0002]乳房造影术是用于检测乳房的一个或多个肿瘤的医学成像规程。基于乳房摄影成像，可执行介入规程以到达肿瘤区域，并且获得相关乳房组织的活检样本以用于进一步分析，或者将钩放置在适当位置以用于稍后的外科手术或局部冷冻消融。在乳房摄影规程期间，乳房被压迫桨压迫并且被定位用于介入规程。然后基于乳房摄影成像规程诸如数字乳房断层融合(DBT)来识别目标组织(例如，病灶、微钙化等)的位置。例如，在DBT期间，获得侦查图像(其中x射线管处于垂直于检测器的中线位置)和多个投影图像(其中x射线管从中线沿正方向和负方向两者以为设定角度内的各种角度的弧线移动)。重建投影图像以获得乳房的DBT体积渲染。然后，感兴趣区域(ROI)内的目标位置可基于所获取的DBT体积来选择。在活检规程中，在选择目标时，将活检工具插入乳房中，并且用该活检工具切除目标组织的一部分以获得活检样本。为了改善活检精度，需要对活检工具位置进行评估。对于需要定位介入工具的其他介入规程(除乳房活检之外)诸如但不限于冷冻消融、钩放置等，可能需要工具位置评估。

技术实现思路

[0003]在一个实施方案中，用于x射线系统的方法包括：利用x射线系统对受压迫乳房执行数字乳房断层融合扫描，并且生成断层融合扫描数据；根据该断层融合扫描数据重建该受压迫乳房的图像；以及基于根据x射线系统的采集几何形状和介入工具参数建模的误差模型来确定介入工具的预期重建误差；其中这些介入工具参数包括工具长度、工具尖端直径、工具取向和工具尖端位置，该工具尖端位置来源于重建图像中选定的目标位置和机器人返回的尖端位置中的一者或多者，该机器人返回的尖端位置是基于来自联接到x射线系统的机器人系统的反馈来确定的。
[0004]这样，通过确定介入工具的重建误差，可改善对重建图像中工具位置的评估的准确性。因此，可提高介入规程的效率和准确性，并且可改善患者护理。
[0005]应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
[0006]通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本公开，其中以
下：
[0007]图1A是示出根据本公开的实施方案的用于评估组织内工具位置的示意图的高级框图。
[0008]图1B是根据本公开的实施方案的用于执行数字乳房断层融合(DBT)的乳房摄影系统的示意图；
[0009]图1C是根据本公开的实施方案的可以与图1B的乳房摄影系统一起使用的活检装置的示意图；
[0010]图1D是根据本公开的实施方案的可以与图1C的活检装置一起使用的活检针的示意图；
[0011]图2是示出根据本公开的实施方案的用于选择用于执行DBT引导的活检规程的活检针的方法的高级流程图；
[0012]图3A是示出根据本公开的实施方案的用于在执行DBT引导的活检规程之前确定活检针重建误差的方法的高级流程图；
[0013]图3B是示出根据本公开的实施方案的用于确定重建误差的误差模型的框图；
[0014]图4示出了根据本公开的实施方案的包括重建误差数据的一组示例性数据表；
[0015]图5是根据本公开的实施方案的活检针的示例性重建误差的示意图；
[0016]图6是根据本公开的实施方案的活检针的另一个示例性重建误差的示意图；
[0017]图7A是示出根据本公开的实施方案的用于执行DBT引导的活检规程的方法的高级流程图；
[0018]图7B是图7A的续图；
[0019]图7C示出了表示在DBT引导的规程期间用于目标选择的示例性DBT体积的一组示例性重建图像。
[0020]图8是示出根据本公开的实施方案的用于在DBT引导的活检规程期间确定活检针的重建误差并识别针尖端位置的方法的高级流程图；并且
[0021]图9是根据本公开的实施方案的处于预击发位置的活检针的示例性重建误差的示意图。
具体实施方式
[0022]以下描述涉及数字乳房断层融合(DBT)引导的介入规程的各种实施方案。DBT是用于以高平面内分辨率生成乳房的横截面图像的成像技术。DBT可通过利用x射线乳房摄影系统来执行。具体地，在DBT期间，乳房被压迫，并且x射线源可从中间位置起沿正方向和负方向在一定角度范围内围绕乳房旋转，并且可在检测器处获得乳房在每个角度处的低剂量x射线投影图像。然后将投影图像重建为沿z方向的乳房体积的切片图像。DBT的x射线系统的旋转范围可根据制造构型而变化，并且可为大约
±
11度至
±
60度的范围。x射线系统的旋转范围也被称为x射线系统的角度范围。沿成像体积的z轴方向的重建图像的分辨率可基于角度范围。例如，对于具有较窄角度范围的DBT系统，z分辨率可能较低。
[0023]在DBT引导的介入规程期间，首先获得相关乳房的断层融合重建图像，并且由用户识别感兴趣区域(ROI)内的目标位置(例如，病灶的位置)。然后调节介入装置的介入工具和活检枪(如介入工具保持器)，使得当插入介入工具时，该介入工具处于相对于选定的目标
位置的期望的预击发位置。在插入介入工具的情况下，可重建另一组断层融合图像以评估该介入工具相对于目标位置的当前位置。然而，由于x射线系统的角度范围有限，因此沿z方向的断层融合的深度分辨率较低。具体地，当以垂直入路执行介入规程时，其中介入工具垂直插入乳房中(例如，以获得相关组织的一部分)，该介入工具在沿z方向的重建图像中的分辨率较低，并且因此导致断层融合图像中介入工具的重建误差。介入工具的示例性重建误差是在z方向上的“泄漏”。例如，当实际工具深度可能较小时，该工具在较大数量的重建图像切片中可能是可见的，从而错误地指示较大的工具深度。这种泄漏现象可能导致难以识别实际的工具尖端位置，该实际的工具尖端位置用来确定工具的预击发位置与目标位置的关系。更一般地讲，对于规程的成功而言重要的是能够在任何步骤检索用于确定工具是否相对于目标位置正确定位的实际的工具尖端位置。
[0024]本文的专利技术人已经识别出上述问题，并且还已经识别出重建误差除了基于采集系统角旋转之外，还基于一个或多个工具参数和目标位置参数。因此，本文提供了用于解决上述问题中的至少一些的方法和系统。在一个示例中，用于x射线系统的方法包括：利用x射线系统对受压迫乳房执行数字乳房断层融合扫描，并且生成断层融合扫描数据；根据该断层融合扫描数据重建该受压迫乳房的图像；以及基于根据重建图像中的选定的目标位置、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于X射线系统的方法，包括：利用所述x射线系统对受压迫乳房执行数字乳房断层融合扫描，并且生成断层融合扫描数据；根据所述断层融合扫描数据重建所述受压迫乳房的图像；以及基于根据所述x射线系统的采集几何形状和介入工具参数建模的误差模型来确定介入工具的预期重建误差；其中所述介入工具参数包括工具长度、工具尖端直径、工具取向和工具尖端位置，所述工具尖端位置来源于所述重建图像中选定的目标位置和机器人返回的尖端位置中的一者或多者，所述机器人返回的尖端位置是基于来自联接到所述x射线系统的机器人系统的反馈来确定的。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述介入工具插入受压迫乳房之前确定所述介入工具的所述预期重建误差。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述介入工具包括活检针、钩线和消融针中的一者或多者；并且其中，所述采集几何形状包括所述x射线系统的角度范围、所述x射线系统的源到图像的距离以及所述x射线系统的焦点位置。4.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述x射线系统的用户界面上显示所述预期重建误差。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：从介入工具数据库中识别一个或多个候选介入工具，所述介入工具数据库具有小于阈值误差的相应重建误差；以及在所述用户界面上显示所述一个或多个候选介入工具。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述阈值误差基于选定的目标的尺寸、所述介入工具参数和用户选定的设置中的一者或多者。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于所述介入工具定位在所述受压迫乳房内，执行对具有所述介入工具的所述受压迫乳房的第二断层融合扫描，并且基于来自所述第二断层融合扫描的第二扫描数据重建第二图像；基于从所述第二重建图像中观察到的工具尖端形状和位置以及所述预期重建误差来确定实际的工具尖端端部位置；以及在所述第二重建图像上指示所述实际的工具尖端位置。8.根据权利要求7所述的方法，还包括基于所述第二重建图像中的所述观察到的工具尖端形状和位置与预期的工具尖端形状和位置的比较结果来确定工具尖端位移量，所述预期的工具尖端形状和位置基于所述预期重建误差和所述工具尖端位置来进行建模。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述比较使用相似性度量来执行；并且所述方法还包括在所述用户界面上指示所述工具尖端位移量。10.一种用于利用x射线系统进行图像引导的介入规程的方法，包括：当介入工具插入组织中时，在所述介入工具在所述组织中的情况下执行对所述组织的断层融合扫描，并且基于来自所述第二断层融合扫描的扫描数据重建图像；确定所述介入工具的预期重建误差，所述预期重建误差基于目标位置、x射线系统几何
形状以及一个或多个介入工具参数；根据所述重建图像来确定观察到的工具尖端形状；根据所述工具尖端位置和所述预期重建误差来确定预期的工具尖端形状；确定所述观察到的工具尖端形状与所述预期的工具尖端形状之间的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：通用电气精准医疗有限责任公司，
类型：发明
国别省市：