[发明专利]用于乳房摄影术的视觉引导的活检系统和方法

说明书

本发明题为“用于乳房摄影术的视觉引导的活检系统和方法”。本发明公开了一种乳房摄影系统，该乳房摄影系统包括活检引导系统，该活检引导系统采用简化的机械臂支撑件，以使得先前无法使用的位置能够与视觉引导和控制系统结合用于将活检装置直接安装到乳房摄影系统，诸如在压迫桨上。视觉系统操作以确定活检装置和活检针尖端的位置，以及控制活检引导系统的移动/操作，诸如移动到活检装置的最终端部姿势或预击发位置以执行活检规程。视觉系统利用一个或多个相机在活检规程的所需公差内可视地确定活检装置相对于被活检的感兴趣区域的位置，而不需要由活检引导系统向乳房摄影系统提供精确的位置信息。

技术领域

本公开整体涉及乳房摄影系统和装置，并且更具体地涉及与乳房摄影 装置一起使用的引导系统。

背景技术

本发明的实施方案整体涉及X射线医学成像，并且更具体地涉及用于 执行由立体定向乳房摄影术或数字乳房断层融合术(DBT)引导的活检检 查的系统和方法。在2D(CESM引导的活检)或3D(CEDBT引导的活 检)中，在注射造影剂或不注射造影剂的情况下，也可使用光谱乳房摄影 术(SM)来引导活检检查。

X射线乳房摄影术(MG)是用于扫描乳房以进行筛查、诊断和/或介 入检查的X射线成像模式。X射线乳房摄影术的有效性受许多因素的影响， 其中一个因素是所获得的图像的二维(2D)渲染。

2D X射线乳房摄影术的替代系统也已知用于乳房成像。例如，数字乳 房断层融合(DBT)或乳房摄影-断层摄影(mammo-tomo)系统是获取若 干(例如，数十个)成角度偏移的投射X射线图像并使用所得的X射线图 像数据重建三维(3D)图像数据集的专用乳房摄影系统。

当已经产生乳房的3D图像数据集时，它们用于将与DBT系统一起使 用的活检装置引导到乳房中，以获得在3D图像数据集内识别的感兴趣区域 (ROI)的活检。在DBT系统中，活检装置直接设置在DBT系统上，以便 能够利用3D图像数据集将活检装置引导至ROI来执行活检。由于乳房中构 成ROI的区域可能相当小，因此活检装置从空闲或待机位置移动到乳房中 以到达活检预击发位置需要活检装置的精确移动和定位。为了实现该精度 水平，对于活检装置的端部相对于ROI通常需要+/-1mm，确定保持介入装 置(例如，活检装置和针本身或用于乳房摄影的任何其他介入工具)的活 检引导系统的端部姿势区段/端部执行器的准确初始定位，即，空间位置和 测角，在乳房摄影活检规程中提出了具有挑战性的问题。

为了解决现有技术活检引导系统中的该问题，活检引导系统被构造为 位于乳房摄影系统上的专用机械臂，该机械臂形成有利用由微电机(例 如，微型伺服电机)互连的重型机加工金属部件和相关联的旋转编码器的 稳健机械结构，以通过精确控制的方式移动活检引导系统的各种部件。活 检引导系统的结构被安装到机架以支撑活检引导系统的重量，同时允许活 检装置在相对于要执行活检的机架的区域内移动。

利用这种过大的结构，可以通过使用从乳房摄影系统到旋转编码器的 信号操作伺服电机来准确地控制活检引导系统以执行活检规程。旋转编码 器向乳房摄影系统提供关于活检引导系统的端部执行器的初始位置的信 号，活检装置及其针机械地安装到该端部执行器。基于由X射线图像数据 重建的3D图像数据集中的端部执行器的已知位置和ROI的已知位置，乳房 摄影系统使用发送到旋转编码器的信号来控制活检引导系统的机械臂的移 动，以操作伺服电机并将端部执行器(活检装置)和针准确地定位在执行 活检规程所需的任何位置处。

虽然能够为活检引导系统的部件提供精确的位置并且能够准确定位端 部执行器/针以执行活检规程，但是这些现有技术机械臂活检引导系统具有 许多明显的缺点。具体地讲，关于活检规程期间活检装置/针的位置和移动 的所有所需信息直接从活检引导系统本身提供。因此，现有技术中的机械 臂和活检装置/针的部件必须精确加工，以便向乳房摄影系统提供活检装置 的精确位置数据，其具有活检规程所需的公差。由于对于活检规程，针位 置的公差为+/-1mm，因此必须制造用于活检引导系统的所有部件以使系统 能够在该公差极限内操作。