用于微分相位襯度錐束ct和混合錐束ct的方法和裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的引用
[0002] 本申請要求2012年3月5日提交的美國臨時專利申請No. 61/606,562的權益，該 申請的公開在此通過其全部引用而并入本公開。
[0003] 政府利益的聲明
[0004] 本發(fā)明是在政府的資助下進行的，資助來自國立衛(wèi)生研宄院授予的批準號R01CA 143050。政府在本發(fā)明中具有某些權利。
技術領域
[0005] 本發(fā)明針對的是錐束計算機斷層攝影（CT)成像，更特別地，針對的是用于如乳腺 成像這樣的用途的相位襯度錐束CT。
【背景技術】
[0006] 根據國家癌癥研宄所，八分之一的婦女在她們的一生中將被診斷具有乳腺癌。并 且，雖然乳腺癌的死亡率的降低在已公開的報告中是明顯的，但是每年40, 000婦女將死于 該疾病。
[0007] 當腫瘤塊?。▋?yōu)選地，直徑小于10mm)時，最優(yōu)的乳腺成像技術檢測到這些腫瘤 塊。據報告，具有乳房攝影檢測到的大小為l-l〇mm的浸潤性乳腺癌的婦女具有93%的16 年存活率。另外，隨著檢測時腫瘤的直徑減小，轉移的可能性急劇降低。如果當乳腺腫瘤為 10mm或更小時檢測到該乳腺腫瘤，則轉移的可能性將等于7. 31%。如果檢測到4mm的癌， 則轉移可能性將降低多于10倍，到〇. 617%。
[0008] 盡管平均可以檢測到大小為?12mm的癌的乳房攝影是目前可用的用于乳腺癌的 早期檢測的最有效的工具，但是乳房攝影對于小的乳腺癌（幾毫米以下）具有相對低的靈 敏度。由于結構和組織重疊，乳房攝影的特異性和陽性預測值仍然有限。乳房攝影的乳腺 癌檢測中的有限靈敏度和特異性是由于其不好的襯度檢測能力而導致的，這對于所有類型 的投影成像技術（投影成像可僅具有高達10%的襯度檢測能力）是常見的，并且乳房攝影 初始僅檢測到65-70%的乳腺癌。乳房攝影的靈敏度在致密的乳房中進一步降低至如30% 那樣低。開發(fā)了數字乳房攝影（DM)以試圖通過提供改進的襯度分辨率和數字圖像處理來 克服屏片乳房攝影（SFM)固有的限制；然而，大規(guī)模的臨床試驗、數字乳房攝影成像篩查試 驗（DMIST)顯示DM和SFM的假陽性率是相同的。
[0009] 乳房攝影的相對低的特異性對于不確定病例導致活檢，盡管有增加成本以及它對 患者施加壓力的缺點。每年在美國為了評估可疑乳房攝影發(fā)現物而進行的超過一百萬的乳 腺活檢的近80%是良性的，這使患者負擔過度的焦慮，并且使醫(yī)療系統(tǒng)負擔巨大的成本。需 要乳腺病變的更精確表征，以便降低活檢率以及活檢前乳房攝影片的假陽性率。
[0010] 為了解決以上所指出的乳房攝影的限制，我們以前開發(fā)了錐束乳腺CT(CBBCT)。簡 要地說，原型的主要特征包括水平的人體工程學設計的患者檢查臺，其具有：模塊化插件， 用于優(yōu)化包括胸壁的未壓縮乳房的覆蓋范圍；患者檢查臺的每一側的寬開口（lm)，用于容 易地接近乳房以用于定位和可能良好地接近以用于成像引導的活檢和其它過程，而不需要 顯著地改變基本平臺；以及滑環(huán)技術，其便于將來高效動態(tài)的襯度成像研宄和血管新生成 像。
[0011] 模體（phantom)研宄的結果表明，CBBCT可以實現高達?2. 81p/mm的空間分辨率， 允許在總劑量為?5mGy的情況下，對于平均大小的乳房（在胸壁處直徑為?13cm)檢測大 小為?0. 2mm的微鈣化和2mm的癌。假定每個乳房需要兩個視圖，該劑量小于單次乳房攝 影檢查的劑量。用于可視化乳腺組織、乳腺腫瘤和鈣化的CBBCT的圖像質量是優(yōu)異的，并且 包括胸壁區(qū)域的乳房的覆蓋范圍至少與乳房攝影相等。在不使用造影劑的情況下，主要血 管的可視化非常良好。
[0012] 超聲（US)在診斷上用于區(qū)分流體塊與固體塊，并且用于定位和活檢。最近，通過 US檢查確定良性塊對惡性塊已經得到了一定成功的調查。US是低空間分辨率研宄，在可視 化和表征鈣化上具有嚴重的限制，并且高度依賴于操作者技能。
[0013] 靜脈動態(tài)襯度增強乳腺MRI(CEBMRI)目前是提供幫助診斷乳腺癌的功能信息的 唯一工具。CEBMRI研宄對于浸潤性乳腺癌具有高陰性預測值以及幾乎100%的靈敏度，并 且一旦癌已經通過其它手段診斷，它用作有價值的管理乳腺癌患者的輔助醫(yī)療器械。因為 它是斷層研宄，所以目前它是FDA批準的并且可以真正地與CBBCT比較的唯一的乳腺成像 醫(yī)療器械。CEBMRI完全取決于與腫瘤相關聯的新生血管和靜脈造影劑引起的襯度分辨率。 CEBMRI和所有其它成像的不同之處是，圖像反映血管的襯度增強，而不是實際的乳腺解剖。 盡管CEBMRI對于浸潤性癌具有高靈敏度，但是目前的技術在檢測導管原位癌（DCIS)時可 能是有限的。CEBMRI不能夠區(qū)分鈣化和提出的涉及DCIS的非新生血管，其在高達50%的 與塊不相關聯的乳腺癌中是明顯的。
[0014] 目前在開發(fā)中的數字乳腺斷層合成（DBT)旨在減輕重疊結構的影響。盡管已實現 了某種程度的成功，但是DBT從根本上受其在投影幾何上的約束的限制；斷層攝影切片沒 有很好地定義，這可引起軸向方向上的分辨率的損失，其影響細微結構（諸如無定形微鈣 化）的可視化。在不壓縮乳房的情況下，與其它醫(yī)療器械相比，CBBCT可以以更完整的斷層 攝影方法來提供整個乳房的各向同性的高分辨率成像。它對于使致密乳房以及具有植入物 的乳房成像可能是特別有價值的。
[0015] 如以上所討論的，與乳房攝影（包括數字乳房攝影）相比，CBBCT在檢測乳腺癌上 取得了顯著進步。然而，為了精確地表征乳腺腫瘤和鈣化并且顯著地降低活檢率以及乳腺 活檢的假陽性率，希望的是，CBBCT應實現可比較的空間分辨率的病理圖像，其為乳腺癌診 斷的黃金標準?？臻g分辨率的成倍提高的要求將強制使輻射劑量增加超過100倍，以便保 持與目前的CBBCT相同的襯度-噪聲比（CNR)。例如，如果要求空間分辨率從21p/mm增加 到251p/mm以保持臨床可接受的CNR，則對于平均大小的乳房，劑量水平將從?6mGy增加至 1.lGy(目前的CBBCT的?186倍）。該劑量增加在臨床上是禁止的。
[0016] 以下參考文獻被認為提供了背景信息：
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[0019] 3.A.Momose,ff.Yashiro,S.Harasse,H.Kuwabara,K.Kawabata, "Four-dimensionalx-rayphasetomographywithTalbotinterferometerandwhite synchrotronlight?,,Proc.SPIE7804, 780405 (2010) 〇
[0020] 4.D.Donoho,"Compressedsensing, "IEEETransInformationTheory 52(4), 1289-1306(2006) 〇

【發(fā)明內容】

[0021] 因此，本發(fā)明的目的是在不將劑量增加到禁止水平的情況下允許空間分辨率的增 加。
[0022] 因此，本發(fā)明的另一目的是在不降低空間分辨率和襯度噪聲比的情況下允許大量 降低的x射線輻射劑量。