[发明专利]基于锥形束乳房CT图像的计算机辅助检测和诊断的方法和装置

说明书

相关申请的引用

本申请要求于2011年2月14日提交的美国临时专利申请No.61/442，559的优先权，其全部公开内容在此通过引用合并于本公开内容中。

政府利益的声明

本发明是在由美国国立卫生研究院授予的批准号为R019HL078181和4R33CA94300的政府支持下进行的。政府在本发明中享有一定的权利。

技术领域

本发明致力于乳房成像，并且更特别地致力于提供三维（3D）乳房信息，包括对肿块与钙化的3D定位和测量、3D导管结构、3D血管结构和乳房体积密度的测量。

现有技术的描述

许多研究人员在基于乳房X线照片和乳房核磁共振成像（BMRI）的乳房病变自动检测中取得了显著的进步。计算机辅助自动检测技术在这两种成像模式中取得了良好的效果。然而，乳房X线照相术和MRI具有其固有的局限性。由于乳房组织交叠，在乳房X线照片中甚至大的肿瘤以及一些钙化聚类也是模糊的。

虽然据报道，基于乳房X线照相术的CAD（计算机辅助检测和诊断）提高了灵敏度。但是也有报道说，将CAD应用到乳房X线照片并没有显著改善。CAD应用于乳房X线照相术的有效性似乎还不清楚。

BMRI不能检测钙化，钙化是早期乳癌和DCIS的重要标志，并且在最高达50％的不伴有肿块的乳癌中是明显的。虽然BMRI是乳房的三维（3D）可视化，但是BMRI具有有限的空间分辨率（约1mm的面内分辨率，以及2-3mm的切片厚度）。由于分辨率的限制，小的病变可能被遗漏或者被不正确地表征。

虽然基于BMRI的CAD在区分恶性肿块与良性肿块方面取得了一些成功，但是系统的公认限制包括不能考虑T2加权图像。这样，系统潜在地可能会遗漏可用于这些序列的有用的附加形态学信息。此外，当前的基于BMRI的CAD因为其较差的DCIS的检测灵敏度而不能在区分恶性的MRI筛查检测病变与良性的MRI筛查检测病变方面提高放射科医生的准确度。

另一个乳房成像模式是数字乳房断层合成技术（digital breast tomosynthesis，DBT），它具有最高达85％的灵敏度。然而，DBT以有限的角度收集投影，这导致了在垂直于检测器的方向上的空间分辨率损失。虽然DBT中的CAD可以帮助放射科医生处理大量数据，但是分辨率损失限制了其检测细微的乳房病变和钙化聚类的能力，因此，可能必须将DBT与数字乳房X线照相术一起用于乳癌的筛查和诊断。

还在不断摸索基于超声波的CAD（Ultrasound-based CAD，US-CAD）。虽然超声波具有相当大的潜力，但是它也有公知的局限性。该技术很难教授和进行。同样，区分良性与恶性的病变会具有挑战性。超声波的添加还会导致对良性病变的不必要的活组织检查。US-CAD的另一个主要局限性是难以以超声波对微钙化进行成像这个事实。此外，US-CAD被超声波的相对较差的空间分辨率所限制。综上所述，不同的乳房成像模式具有不同的特点，需要发展基于模式的CAD以进一步提高放射科医生的准确度和效率。

射线照相的乳房实质图案，也称为乳房密度，是与乳癌的发展相关的重要因素。目前，大多数乳房密度的研究是基于乳房X线照相术技术的。大多数乳房密度的描述使用BI-RADS乳房密度术语。在BI-RADS中，定义了四类乳房密度：

第1类，几乎完全是脂肪：腺体组织<25％;

第2类，分散的纤维腺体（fibroglandular）组织：腺体组织25%-50%;

第3类，多相密集：腺体组织51％-75％;以及

第4类，极其密集：腺体组织>75％。

然而，乳房组织在二维乳房X线照相术投影图像上交叠。使用乳房X线照片的乳房密度测量可能不准确。

综上所述，不同的乳房成像模式具有不同的特点，需要发展基于模式的CAD以进一步提高放射科医生的准确度和效率。

发明内容

因此在本技术领域中需要与CBBCT图像一起工作的CAD系统以提供3D综合乳房信息。

在本技术领域中也需要提高放射科医生诊断性能的准确性和效率。

因此，本发明的目的是满足这些需要。

因此，本发明的主要目的是提供3D综合乳房信息，3D综合乳房信息包括乳房密度评估、肿块与钙化的检测和测量、乳房血管结构分割以及乳房导管分割。

本发明的另一目的是提供使用CBBCT图像来准确地评估乳房密度的方法。

本发明的又一目的是使用CBBCT图像来提供乳房肿块的三维位置信息。