一种用于成像物体(如乳房成像)的设备，包括托台架，其上安装有X射线源、源光栅、用于待成像物体的支持物或其它位置、相位光栅、分析光栅和X射线检测器。所述设备通过微分相位对比锥形线束计算机X射线断层摄影术来成像物体。混合系统包括用于常规和微分相位对比计算机X射线断层摄影两者的源和检测器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及锥形线束计算机X射线断层摄影术(CT)成像，尤其涉及用于乳房成像的相位对比锥形线束CT。
技术介绍
根据国家癌症研究所的数据，每8位女性中就有一位在其一生中被诊断为乳腺癌。虽然在公开报道中乳腺癌死亡率的降低明显，但是每年仍然有40000名女性死于该疾病。最佳的乳房成像技术能够在肿瘤肿块较小时(优选直径小于IOmm)检测到所述肿块。据报道，通过乳房X射线摄影术检测到侵袭性乳腺癌大小在I-IOmm的女性具有93% 的16年存活率。另外，随着检测到的肿瘤直径的下降，转移的可能性迅速降低。如果乳腺肿瘤在等于或小于IOmm时被检测到，转移的可能性将为7. 31%。如果检测到4mm的癌，则转移可能性将降低一个数量级以上，到0. 617%。尽管乳房X射线摄影术(一般来说可以检测到约12mm大小的癌)是目前可用的乳腺癌早期检测最有效的工具，但是乳房X射线摄影术对较小的乳腺癌(几mm以下)具有相对较低的敏感性。由于有结构和组织上的重叠，乳房X射线摄影术的特异性和阳性预测值依然是有限的。乳房X射线摄影术检测乳腺癌时有限的敏感性和特异性源于其对比检查能力的不足，这种不足是所有类型的投影成像技术所普遍具有的(投影成像的对比检查能力只能达到10% )，并且乳房X射线摄影术初始仅检测到65-70%的乳腺癌。对于乳腺增生的患者来说，乳房X射线摄影术的敏感性将进一步降低到30%。数字乳房X射线摄影术 (DM)被开发以致力于通过提供改善的对比分辨率并数字影像处理来克服增感纸胶片乳房 X射线摄影术(SFM)的固有限制；但是，一项大规模的临床试验——数字乳房X射线摄影术成像扫描试验(DMIST)——显示了 DM和SFM的假阳性率是相同的。乳房X射线摄影术相对较低的特异性使得需要对无法确诊的病例进行活检，尽管这会给患者造成额外的经济负担和精神压力。在美国，每年为了评估乳房X射线摄影术疑似结果所做的超过ι百万例的乳腺活检中，约有80%的病例是良性的，这会额外增加患者的焦虑并且给医疗系统造成巨大的成本负担。因此需要更准确地鉴定乳腺损伤以降低活检率和活检前乳房X射线摄影术的假阳性率。为了解决上面所提到的乳房X射线摄影术的限制，我们以前已开发出了一种锥形线束乳房CT(CBBCT)。简言之，其原型机的主要特征包括水平的人类工程学设计的患者检查台，其带有插入模块以优化对未压缩乳房(包括胸壁)的覆盖；位于患者检查台两侧以便于接近乳房的宽开口(Im)，由此用于定位并且易于进行成像引导活检及其他程序而无需显著改变基础平台；以及为了在以后有效地开展动态比对成像研究和血管发生成像的滑环技术。仿真模型的研究结果表明CBBCT能够用 5mGy的总剂量实现达 _2. 81p/mm的空间分辨率，以允许对平均大小的乳房(在胸壁上的直径为 13cm)内2mm的癌和 0. 2mm 的微钙化灶的检测。这个剂量低于单次乳房X射线摄影术检查(假设每个乳房需要两视图)的剂量。对于可视化乳腺组织、乳腺肿瘤和钙化灶来说，CBBCT的图像质量极好，并且对乳房(包括胸壁区)的覆盖至少与乳房X射线摄影术相当。无需使用造影剂，主要血管的可视性也是非常良好的。超声(US)可用于诊断区分液体和固体肿块，以及用于定位和活检。后来人们发现，在某些情况下通过US检查也可以成功地确定良性和恶性肿块。US是一种低空间分辨率的检查手段，在可视化和特征化钙化灶时存在严重限制，并且高度依赖操作员的技术。目前，静脉内动态造影增强乳房MRI (CEBMRI)是唯一可以提供功能性信息以辅助诊断乳腺癌的工具。对于侵袭性乳腺癌来说，CEBMRI研究具有很高的阴性预测值和几乎100%的敏感性，并且在通过其他方式确诊乳腺癌之后，CEBMRI可作为一种有价值的辅助治疗设备来管理乳腺癌患者。由于是X射线断层摄影术研究，因此它是目前唯一经FDA批准的乳房成像模态，并且能够真正与CBBCT相比。CEBMRI完全依赖静脉造影剂和关联于肿瘤的新生血管产生的对比分辨率。CEBMRI和其他所有成像技术的区别在于其图像反映的是血管的对比度增强而不是实际的乳房解剖结构。尽管CEBMRI对侵袭性肿瘤具有高敏感性，但是目前的技术限于检测原位导管癌(DCIS)。CEBMRI无法区分钙化灶和包含DCIS的预定非新生血管， 而高达50%的无肿块乳腺癌显见此现象。目前正在开发的数字乳房断层X射线摄影组合(DBT)致力于降低重叠结构的影响。尽管取得了一些成功，但是DBT还是从根本上受到了其在投影几何学上的限制的约束； X射线断层摄影片层无法被精确定义，这会引起轴向分辨率的丢失，所述丢失又影响精细特征(如无定形的微钙化灶)的可视性。与其他模态相比，CBBCT能以更完整的X射线断层摄影方法提供整个乳房的等向性高分辨率影像而无需乳房压缩。这对增生乳腺和包含植入物的乳房的成像尤其有价值。如上所述，与乳房X射线摄影术(包括数字乳房X射线摄影术)相比，CBBCT在检测乳腺癌方面具有明显进步。但是，为了精确地特征化乳腺肿瘤和钙化灶，并大幅降低活检率和乳腺活检的假阳性率，期望的是CBBCT应该达到与乳腺癌诊断金标准病理影像可比较的空间分辨率。要想使空间分辨率提高数倍将会需要将辐射剂量增加100倍以上以达到与目前CBBCT相同的对比噪声比(CNR)。例如，如果空间分辨率需要从21p/mm增加到251p/mm 以保持临床可接受的CNR，那么对于平均大小的乳房来说剂量水平需要从目前CBBCT的 6mGy增加约186倍，达到1. IGy0这种剂量增加在临床上是被禁止的。下面的参考文献被认为用于提供背景信息1. T ffeitkamp, A Diaz, C David, F Pfeiffer, M Stampanoni, P Cloetens 禾口 EZiegler, “ X-ray phase imaging with a grating interferometer, " Opt. Express 2005 ；13(16) :6296-6304。2.G Faris 禾口 R Byer,“ “ Three-dimensional beam-deflection optical tomography of a supersonic jet, " Appl. Opt. 1988 ；27 (24) :5202_5212o
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提高空间分辨率而无需将所述剂量增加到禁止水平。因此，本专利技术的另一个目的是允许大幅降低对患者的X射线辐射剂量而不会降低空间分辨率和对比噪声比。为了实现上述及其他目的，本专利技术涉及利用X射线微分相位对比锥形线束CT进行乳房成像或其他目的(例如，血管成像，儿科锥形线束CT，全身CT成像和介入锥形线束CT) 的系统和方法。作为一种新兴的技术，X射线相位对比锥形线束CT和锥形线束CT成像有可能实现达251p/mm(20 μ m体素大小)的空间分辨率水平，同时将X射线辐射剂量维持在当前CBBCT和乳房X射线摄影术类似的剂量上。另外，由于X射线相位对比成像依据的是 X射线波的折射和干涉原理，因此通过检索相位系数所检测到的信息比传统的基于衰减的 X射线成像技术通过检索衰减系数获得的信息更精细。传统的基于衰减的CT和锥形线束CT能够本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：劳拉·宁，蔡卫兴，
申请(专利权)人：罗切斯特大学，
类型：发明
国别省市：
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