[发明专利]用于固定的数字化胸部断层融合成像的系统及相关方法

说明书

本发明公开了用于固定的数字化胸部断层融合(s‑DCT)成像的系统及相关方法。在一些方案中，该系统包括：固定的x射线源阵列，其具有配置为相对于固定的待成像受验者产生处于不同视角的x射线束的x射线像素的阵列；固定的区域x射线检测器，其配置为记录受验者的x射线投影图像；生理门控装置，其用于监测受验者的至少一个生理信号并基于所述至少一个生理信号限定生理相位和时间窗；以及计算平台，其配置为基于所述生理相位和时间窗且当从生理门控装置接收到所述至少一个生理信号时来激活x射线像素，以使x射线曝光与受验者的至少一个生理信号同步。

本申请是申请号为201510916422.8、申请日为2015年10月20日、发明名称为“用于固定的数字化胸部断层融合成像的系统及相关方法”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2014年10月20日提交的序列号为62/066,091的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

政府利益

本公开的主题依据美国国家癌症研究所授予的第U54CA151652批准号由美国政府支持而做出。因此，美国政府享有本公开的主题的某些权利。

技术领域

本文所描述的主题涉及x射线照相术和x射线断层照相术。更具体地，本文所公开的主题涉及用于固定的数字化胸部断层融合(stationary digital chesttomosynthesis,s-DCT)成像的系统及相关方法。

背景技术

肺癌一直是世界上癌症死亡的首要原因。在美国每年超过20万个新的肺癌病例被确诊，并且肺癌的死亡人数超过乳腺癌、前列腺癌和结肠癌的总的死亡总数。尽管几十年来对诊断和治疗进行了研究，但存活率仍然很低。可能的肺癌筛检包括胸部x射线照相术(CXR)和计算机断层扫描(CT)。众所周知，由于病变尺寸小和醒目性差，CXR成像在小癌症肿瘤的筛选和鉴别方面表现不佳。CT成像是目前用于对肺部病变成像的最高标准，因为它可以消除任何重叠的解剖结构，并揭示隐藏的肺结节。然而，CT成像引起高成本和高辐射剂量，这可能导致辐射诱发的癌症。因此，不建议对一般人群进行肺癌的CT成像。

数字化断层融合是一种提供从一系列受限角度的投影图像重构切片图像的三维(3D)成像技术。数字断层融合通过减少来自重叠的正常解剖组织的视觉混乱来提高解剖结构的可见性。目前临床的断层融合应用的一些示例包括胸部、腹部、肌肉骨骼和乳腺成像。当与CXR成像比较时，数字化胸部断层融合(DCT)成像提高了诸如肺血管、支气管壁、小气道、血管树和支气管扩张的解剖结构的可见性。当与传统的轴向CT成像比较时，DCT成像在具有连续切片的冠状平面中显示肺部，并给出更好的支气管树的概观。DCT成像在图像平面上具有比CT成像更好的分辨率，因为它产生冠状图像，并且相较于CT成像而使用更高分辨率的检测器，而CT成像的空间分辨率在很大程度上受到其检测器的z轴分辨率限制。DCT成像通过减少来自重叠的正常解剖组织的视觉混乱还增强了对小的肺结节的检测。同样显著的是，在DCT成像中使用的辐射剂量比CT成像低约10-40倍之间，并且它的成本只是CT成像的一小部分(即，大约十分之一)。

存在的若干个商业数字化断层融合系统包括，例如，用于胸部成像的和用于乳腺成像的和西门子MAMMOMAT现有的商业断层融合系统的设计都是相似的，在设计中，使用具有单个x射线生成的焦斑的x射线管通过在与待成像的受验者有关的大约10-50度的圆弧角上移动x射线源来采集投影图像。由于台架旋转和机械的不稳定性，在图像获取期间的有效的焦斑尺寸比降低图像分辨率的静态值大。因此，期望提供一种不需要x射线源的机械运动的数字化断层融合成像系统。