利用多波长同时数据采集进行乳房成像的医用光学成像扫描仪制造技术

一种用于使乳房（６）成像的装置（１０），包括：扫描腔（８），用于在其中容纳被扫描的乳房；激光束（１１），位于所述扫描腔内以照射在乳房上，该激光束适于环绕乳房；第一及第二组检测器（２２），它们环绕乳房呈弧形放置，以同时检测从乳房发出的光，以分别产生第一及第二投影数据；光学滤波器（４０），可操作地与所述第一组检测器相关联，以限制到达所述第一组检测器的光之波长为由引入乳房内的造影剂在被所述激光束激发后所发出的辐射之波长；及一计算机（３０），用于从引入造影剂后所获得的相应的第一及第二投影数据中减去在乳房中引入造影剂之前的第一及第二基线投影数据，并根据由此得到的投影数据来重建乳房的图像。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体而言涉及医疗诊断成像装置，更具体地说，涉及一种乳房造影机，它采用近红外激光作为辐射源。当前的X射线摄影法的X射线吸收密度分辨率不足以提供对恶性肿瘤的可靠的早期检测。研究表明，对于1厘米以上尺寸的乳房肿瘤，转移的可能性急剧提高。这种尺寸的肿瘤在乳房X射线照片中很少产生足够的对比度而可以检测到。而要在乳房X射线照片中产生足够的对比度，需要2-3厘米的尺寸。在常规的乳房造影法中，用于对肿瘤的推论性检测的钙沉积似乎与大尺寸的肿瘤相关。由于这些原因，在对此条件的检测中，乳房造影照相法已经没有什么效果了。目前在临床和医院所使用的大多数乳房造影设备都需要乳房压缩技术，这种技术最多让患者不舒服，在很多情况下会感到疼痛。另外，X射线构成电离辐射，当乳房造影技术被普遍采用时其中会有更多的危险因素。也有人提出过超声波技术，如美国专利4,075,883所述，该技术要求乳房被浸入充满流体的扫描腔。美国专利3,973,126也要求乳房被浸入充满流体的扫描腔用于X射线扫描技术。近来，人们已经在研究利用光(特别是激光)在体内实现无损伤性内窥，以展现内部结构。这种技术被称为光学成像。光学成像和分光镜检查是光学断层摄影法的关键组成部分。过去十几年的快速进步使得光学断层摄影法达到了临床有效应用之边缘。光学波长光子并没有如X射线光子那样以直线穿过体内组织。这种现象使得在光子显现出被扫描的取样之前就分散在组织内部。因为X射线光子传播基本上是直线的，人们已经在设计出基于氡转换的较直传送技术，通过采用计算机算法来产生经计算的X线断层摄影图像。通过绕扫描对象的360度得到多个测量结果。这些测量结果被称为投影，它们被用于反向投影数据以产生表示扫描对象之内部的图像。在光学断层摄影法中，人们已经设计出数据公式和投影技术来完成重建功能，有点类似于X射线断层摄影法。然而，因为光线光子传播不是直线的，产生剖面图像的技术的数学性很强，并总是需要建立扫描对象的边界。边界的确定是非常重要的，因为它是作为重建技术以产生内部构造细节的基础。令人满意的算法并未采用任何形式的直接测量技术来建立扫描对象的边界。当利用不同波长的光照射乳房、或采集有关于被引入乳房的荧光材料所发出的光的信息时得到的数据能够由扫描仪采集时，可以获得关于乳房内部的额外信息。本专利技术的目的和概述本专利技术的一个目的是提供一种医用光学成像装置的扫描仪，它采用荧光标记，以提供乳房内部之异常的增强标识，该异常超出了光散射和吸收的内在局部变化。本专利技术的另一目的是提供一种医用光学成像装置的扫描仪，它以多个波长实现光学数据的同时采集。本专利技术的又一目的是提供一种医用光学成像装置的扫描仪，它实现由乳房内部之至少两个平面同时采集数据。本专利技术的又一目的是提供一种医用光学成像装置的扫描仪，它实现衰减数据和荧光数据的同时采集。本专利技术的又一目的是提供一种医用光学成像装置的扫描仪，它能够实现关于衰减及荧光数据的造影剂(如靛青绿，ICG)的预注入和后注入，并根据原始数据组之间的差别来重建图像。总之，本专利技术提供一种医用光学成像装置的扫描仪，包括照明源，其位置使得发射的光线射入位于一支撑面以下的乳房，第一及第二组光电检测器，它们环绕乳房呈弧形放置，以同时检测从乳房发出的光线；以及光学滤波器，设置在第一组光电检测器之前，以限制到达第一组光电检测器的光线之波长。本专利技术还提供一种用于使乳房成像的装置，包括扫描腔，用于在其中容纳被扫描的乳房；激光束，位于该扫描腔内以照射在乳房上，该激光束适于环绕乳房；第一及第二组检测器，它们环绕乳房呈弧形放置，以同时检测从乳房发出的光，以分别产生第一及第二投影数据；光学滤波器，可操作地与第一组检测器相关联，以限制到达第一组检测器的光之波长为由引入乳房内的造影剂在被该激光束激发后所发出的辐射之波长；及一计算机，用于从引入造影剂后所获得的相应的第一及第二投影数据中减去在乳房中引入造影剂之前的第一及第二基线投影数据，并根据由此得到的投影数据来重建乳房的图像。本专利技术进一步提供一种用于被扫描乳房之图像重建的数据采集方法，包括提供激光束；在乳房内提供造影剂；使激光束顺时针环绕乳房，以获得第一组投影数据；使激光束逆时针环绕乳房，以获得第二组投影数据；提供环绕乳房并呈弧形放置的第一及第二组检测器，以检测由乳房发出的光，分别产生第一及第二组投影数据；限制第一组检测器为该组织内的造影剂在被所述激光束激发后所发出的辐射之波长；以及从引入造影剂后所获得的相应的第一及第二投影数据中减去在乳房中引入造影剂之前获得的第一及第二基线投影数据，以获得相应的差值投影数据用于图像重建。由以下的详细描述将使本专利技术的上述目的及其它目的变得更为清楚。附图简述附图说明图1是根据本专利技术的一种医用光学成像装置的侧面示意立视图，图中示出一个患者位于支架上，她的乳房悬垂在一个扫描腔内；图2是图1中所示扫描仪之放大的侧面示意立视图；图3是本专利技术中所采用的信号处理系统的示意图；图4是根据本专利技术所制成的准直仪的立体图，图中示出多个开口以限制检测器的视场；图5是图4中所示准直仪之一部分的局部放大立体图，示出用于检测器之上行的滤波器之组合；图6是扫描仪的平面示意图，示出患者的乳房、照射光束、准直仪、检测器的视场(field of view)以及检测器之间的关系；图7示出关于检测器的频谱响应、激光束、荧光发射波长以及光学滤波器频谱响应；图8A和图8B示出用于掩膜数据(mask data)和投影数据的数据采集的流程图；图9示出从图像重建前之相应的层面数据投影减去掩膜数据的流程图。本专利技术的详细描述合并在此作为参考的美国专利5,692511、6,100,520和6,130,958中公开了一种医用光学成像装置。参照图1和图2，患者2俯卧在扫描台4上，一个乳房6悬垂在扫描腔8内，该扫描腔8穿过经该台的开口3。医用光学成像扫描仪10包括激光束11和准直仪12，准直仪12被固定在环绕板14和升降板16上。准直仪12与光电检测器22相关联(见图4)，如光电二极管。环绕板14通过一个圆周环绕乳房以获得一组数据。升降板16通过传动螺杆18被垂直移动，以将环绕板14定位在不同的垂直位置上，环绕板14在这些不同的垂直位置上再次通过一个圆周环绕乳房，以获得另一组数据。参照图3，示出一个电子数据采集系统20的示意图。尽管为清楚起见仅示出一个光电检测器22，应该理解的是，采用多个光电检测器22并配置成环绕乳房的弧形。照射在光电检测器22(如光电二极管)上的光导致有电流流动。每一个光电检测器22连接其自己的积分器(integrator)22，它产生与光电检测器22产生的电流量成正比的电压输出。该电压输出被耦合到电子倍增器26。电子倍增器26的输出被耦合到模数转换器(ADC)28，以提供数字化的输出，该输出又被耦合到计算机30，该数字化的输出被存储在此供以后使用。系统20的示例被公开在美国专利6,150,649和未授权的专利申请09/199,440(1998年11月25日递交)，这两项专利或申请合并在此作为参考。参照图4，准直仪12包括一系列穿过主体34的孔32，该主体形成弧形环绕乳房6。光电检测器22位于每个孔32的端部，以检测由于在扫描期间照射在乳房上的激光束11引发的、来自乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使乳房成像的装置，包括： ａ）扫描腔，用于在其中容纳被扫描的乳房； ｂ）激光束，位于所述扫描腔内以照射在乳房上，该激光束适于环绕乳房； ｃ）第一及第二组检测器，它们环绕乳房呈弧形放置，以同时检测从乳房发出的光，以分别产生第一及第二投影数据； ｄ）光学滤波器，可操作地与所述第一组检测器相关联，以限制到达所述第一组检测器的光之波长为由引入乳房内的造影剂在被所述激光束激发后所发出的辐射之波长；及 ｅ）一计算机，用于从引入造影剂后所获得的相应的第一及第二投影数据中减去在乳房中引入造影剂之前的第一及第二基线投影数据，并根据由此得到的投影数据来重建乳房的图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特H韦克，理查德J格拉布尔，
申请(专利权)人：成象诊断系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]