乳房超聲掃描裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年2月27日提交的美國臨時申請61/769,913的優(yōu)先權。該申 請是2011年11月14日提交的美國申請序列號13/296,023(其被公布為US2012/0089026 Al并且預定在2013年11月12日作為US專利8, 579, 819被發(fā)布）的部分繼續(xù)，美國申請 序列號13/296,023是2006年8月30日提交的并要求2005年9月1日提交的美國臨時申 請第60/713, 282號的權益的美國申請序列號11/513, 481的繼續(xù)。所有W上申請的全部內(nèi) 容通過引用合并于此。W下引用的專利申請W及專利和其他公布的全部的內(nèi)容也通過引用 合并于此。
技術領域
[0003] 本專利說明書設及醫(yī)學成像。更具體地，本專利說明書設及使用乳房的朝向胸腔 按壓的乳房超聲成像W及利用緊固至徑向掃描模板的換能器的自動掃描。
【背景技術】
[0004] 容積乳房超聲掃描通常包括：線性陣列超聲換能器通過彼此平行的連續(xù)掃描線相 對于患者的乳房組織的直線運動，W及處理得到的超聲回聲W形成表示掃描的乳房的至少 一個聲學性能的局部（例如體素）值的數(shù)據(jù)卷。已經(jīng)提出乳房的容積超聲掃描，作為乳癌 篩查的互補手段。在美國專利第7, 828, 733號中討論了一個示例，該示例設及使用朝向胸 腔按壓乳房的全場乳房超聲（下文中為"FFBU")掃描設備，W及如在例如WO2007/014292 中所討論的使用保持超聲換能器與乳房接觸的直線換能器平移機構，其采用通過能滲透超 聲禪合劑的織物材料進行掃描并且具有減少諸如被認為是由于氣泡而產(chǎn)生的圖像偽像的 優(yōu)點。
[0005] 乳房超聲中最重要的因素之一是圖像質(zhì)量，其通常由諸如圖像空間分辨率、信號 動態(tài)范圍和相對組織圖像對比度的參數(shù)來定義。圖像質(zhì)量非常依賴于超聲的頻率。關于 乳房超聲的主要文字書籍，諸如A.ThomasStavros的"Breast叫trasound"(出版者： LipponcottWilliams&Wnkins2004)(下文中為"Stavros2004")W及HelmutMadjar和 EllenMendelson的"ThepracticeofBreastUltrasoundtechniques,Findings,Diff erentialDia即osis"(出版者：Thieme2008)，建議在尋求實現(xiàn)可接受的乳房圖像時使用 7MHz至7. 5MHz之下的超聲頻率。運些書籍說明高得多的超聲頻率（如果可能像12MHz那 樣高）應當用于乳房成像。"GuidelinesfromIBUSQnternationalBreast叫trasound SchooDforUltrasonicExaminationoftheBreast"化elmutMadjar等人編車茸；1999年 公布于!EuropeanJournalof叫trasound;第9卷第99-102頁）也建議不使用7. 5MHz之 下的超聲頻率用于乳房成像。然而，W較高頻率進行乳房超聲成像存在挑戰(zhàn)，運是因為乳房 組織的超聲衰減隨著超聲頻率快速增大，如D'Astous和化Ster所示出的（1986年公布于 叫trasoundinMed. &Biol.;第I2 卷第 795-8〇8 頁）（下文中為"D'Astous和F'oster")。 利用分別用于乳癌和薄壁組織的1至2地/cm-MHz的衰減系數(shù)，在7MHz的超聲頻率處，對于 6cm厚的乳房組織，所生成的衰減會達到不期望的42地至84地的范圍。Stavros2004的第 34頁上的圖2至37示出了針對W12MHz獲得的乳房超聲圖像的大約3. 5cm的穿透深度。 當前商業(yè)可得的FF腳被認為是在從8MHz至14MHz的超聲頻率的范圍內(nèi)進行工作，W針對 乳房尺寸的范圍獲得可接受的圖像質(zhì)量。
[0006] 已知當前商業(yè)可得的FF腳掃描裝置是利用如上面說明的彼此基本平行的掃描線 的直線掃描儀。運些掃描儀中的重要挑戰(zhàn)是嘗試相對圓形乳房擬合矩形掃描區(qū)域。常常， 每個乳房需要在重疊掃描組中掃描二至五次或更多次。甚至利用良好圖像拼接技術，諸 女日RFChange等人報告的"Rapidimagestitchingandcomputer-aideddetectionfor multipassautomatedbreastultrasound"（2010 年公布于MedicalPhysis;第 37 卷第 2063-2073頁），也難W將乳房的若干單獨掃描準確地拼接成形成單個圖像的一個單個組。 因此，閱讀商業(yè)FFBU的圖像的當前實踐是單獨地且獨立地查看若干掃描中的每個掃描，因 為每個掃描覆蓋乳房的不同但部分重疊的部分。結果，每個乳房的運樣的多個掃描會需要 醫(yī)師的較長解釋時間。運樣多個掃描的另一問題是掃描檢查室中每個患者的時間增加，運 對下述項有直接負面影響：（1)患者吞吐量；W及（2)每年每個FFBU的收益生成。
[0007] 在WO03/103500中存在對非直線FFMJ掃描的建議，運不被認為是已經(jīng)商業(yè)實現(xiàn) 的。參考文件建議使用具有孔的錐形組織建模元件，通過該孔超聲換能器在建模元件相對 于乳房旋轉時掃描乳房。參考文件中的圖看似示出建模元件的壁W大約90°的角收斂。與 本文描述的掃描的乳房相對患者的胸壁是平坦的優(yōu)選實施例中的一個或更多個相比較，使 用運樣的90°建模元件會意味著通過大得多的厚度的乳房組織進行掃描。運會帶來兩個主 要缺點：（1)較差的圖像質(zhì)量；W及（2)可W掃描的乳房的尺寸的有限范圍。運是因為對于 較大厚度的掃描的乳房組織必須使用較低的超聲頻率，特別是在要求最小建議7. 5MHz之 下的超聲頻率的較大乳房的情況下。諸如在專利公布US2006/0173303Al中討論的，包括 橫向按壓的乳房的早期FFBU開發(fā)（如在乳房X線照相術中）產(chǎn)生比掃描朝向胸腔按壓的 乳房的當前裝置具有更低質(zhì)量的圖像，因為在運樣的早期開發(fā)FFBU裝置中對于較大乳房 必須使用較低超聲頻率，較低超聲頻率導致轉入至朝向胸腔按壓。如本領域技術人員鑒于 本專利說明書中的公開內(nèi)容而容易明白的，在上面提到的直線掃描裝置和在WO03/103500 中討論的裝置中產(chǎn)生另外的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 提供了用于超聲掃描乳房并顯示容積信息的設備和相關方法，該設備包括超聲換 能器和沿大體朝向胸腔方向按壓乳房的徑向掃描模板，徑向掃描模板優(yōu)選地是圓形的，并 且優(yōu)選地在模板的中央處具有開口，其中乳房的乳頭可W通過該開口伸出。徑向掃描模板 具有從中央大致徑向向外延伸的槽形開口，通過該開口超聲換能器在模板在乳房上旋轉時 掃描乳房。在一個實施例中，掃描模板是"基本平面的"，其在本專利說明書中指定模板，該 模板可W偏離絕對平面度，僅使得中央開口的水平與該模板的外周之間的差小于被成形為 具有W大于175°到大約180°的范圍內(nèi)的角收斂的側壁和相似的中央開口的截錐的模板 的差，在該情況下，可W認為模板偏離絕對平面度某一角，該角在小于2.5°至0°的范圍 內(nèi)并且在本專利說明書中被稱作離去角。在其他實施例中，根據(jù)使用的換能器的長度和形 狀，離去角可W處于5°至0°、10°至0°、15°至0°或20。至0°的范圍內(nèi)。模板如果 不是絕對平面的，模板可W基本上被成形為淺的截錐或其可W像淺的倒扣碗那樣被成形， 并且優(yōu)選地具有大體中央開口。模板的凹側被配置成朝向胸腔面對患者的乳房并使之平 坦。模板優(yōu)選地具有圓形圓周，但是可能不一定是圓形的。內(nèi)（面向乳房）壁可W在一個 或兩個維度上彎曲。模板可W在輪廓上是凸輪形的，或接近卵形，或甚至接近方形或矩形， 只要它具有足夠的圓角W允許如下述示例中那樣相對朝向胸腔按壓的乳房旋轉。與模板一 起使用的狹長的超聲換能器的面向乳房側可W沿著直線或沿著曲線延伸，使得曲面會接觸 乳房，W更好地匹配用模板被平坦的乳房的稍微圓形的凹側。換能器的面向乳房的側的邊 緣和模板及其開口的邊緣優(yōu)選地為充分圓形的或有斜面的，W避免尖銳邊緣或拐角與乳房 的不舒適接觸。
[0009] 存在顯著的優(yōu)點在于采用基本平面的掃描模板，其可W有效地相對胸壁使乳房組 織平坦，并且從而減小所需的掃描深度并且一貫地可能和實際利用較高超聲頻率。較高超 聲頻率（例如8MHz至15MHz)于是可W穿透至所需深度并且相比于較低超聲頻率（例如 7. 5MHz之下，其對于W003/103500中建議的方式對較厚的乳房組織進行掃描是必要的）的 圖像產(chǎn)生更好的圖像質(zhì)量?；酒矫娴膹较驋呙枧渲眠€允許更容易的容積信息重建W及顯 示，運進而提供放射科醫(yī)師解釋顯示的圖像的方便性。運樣的掃描模板對于超聲掃描仰邸 患者的乳房是特別有效的，但是對其他患者位置的應用（例如，俯邸、直立、邸下）也在優(yōu)選 實施例的范圍內(nèi)。
[0010] 在一個優(yōu)選實施例中，徑向模板的中央處的孔允許乳頭在掃描期間通過模板伸 出。運克服了諸如在美國專利第7, 828, 733號和WO02/30287中提出的裝置的、可W在掃 描處理期間掃描乳頭并且將乳頭推入乳房中的FFMJ掃描裝置的圖像失真和偽像問題。WO 02/30287認識到該問題但是提出了不同的解決方案，即，使用乳頭墊W致力于減少通過掃 描乳頭而導致的圖像失真和偽像問題。相比于健康專家在圖像中手動尋找乳頭并在掃描圖 像中標記其位置的已知掃描裝置的情況，在本專利說明書中公開的模板的中央處的孔還用 作用于乳頭的自然定位器。
[0011] 本專利說明書中公開的該徑向掃描配置能夠通過使用單個換能器W單次掃描覆 蓋乳房，而諸如美國專利第7, 828, 733號中的直線掃描商業(yè)FFMJ可W通過使用較長的W及 由此更昂