背景技術：

乳房X光照相術是廣為接受的乳房成像方法，可用于乳癌篩查和診斷。40歲以上的人口中的女性或者存在乳房癌遺傳風險的女性最好每年進行篩查性乳房X光檢查。如果在篩查性乳房X光檢查中識別出腫塊或鈣化(“感興趣的區域”)，那么患者需要進一步的診斷。這種診斷可以涉及對感興趣的區域進行活檢，并分析切離的組織。這里使用的用語“感興趣的區域”可意味腫塊或鈣化或者乳房內可能包含這種腫塊或鈣化的特定區域或目標。

歷史上，在乳房活檢中使用了各種成像模式。成像模式包括超聲成像、X線成像和磁共振成像。進行乳房活檢一般涉及定位患者，利用成像設備使感興趣的區域可視化，把感興趣的區域的坐標作為目標，從目標區取回細胞或組織。可以用各種方式取回細胞或組織，包括通過開放手術、細針抽吸、粗針穿刺活檢或真空輔助活檢。開放手術(最具侵入性的手術)一般是通過在感興趣的區域的可視化期間，放射科醫生把金屬絲放入乳房中進行的，其中金屬絲延伸到將被切離的區域。患者隨后被轉移到外科，通過利用金屬絲定位感興趣的區域的位置，取回組織。

立體定向模式的X射線成像通常用于乳房活檢，因為理想的是在三維空間中，可視化各個區域和確定各個區域為目標。通過利用在至少兩個平面中獲得的X射線圖像，立體定向活檢獲得空間信息。X射線圖像隨后被處理，以通過利用視差的原理(principal)確定目標區域的深度，或者Z向尺寸，在三維空間中定位感興趣的目標區域。

利用三維成像的各種乳房活檢方法包括乳房X光照相合成的使用。這些方法的非限制性例子包括其公開內容整體包含于此的美國專利申請公開No.2008/0045833、2011/0087132和2012/0238870。在其公開內容整體包含于此的PCT公開No.WO 2013/123091中，概述了三維成像。盡管X光照相合成引導的活檢代表一種活檢程序中的確定目標和成像的簡化方法，不過呈現的第一個圖像一般是鄰近壓迫板或者鄰近乳房托盤的組織內的重構層面，從而，在呈現的第一個圖像中不一定看得見感興趣的病灶。

技術實現要素：

從而，需要一種類似于常規的立體定向活檢，優選在呈現的第一個圖像中，可靠、精準并且始終如一地確定病灶作為目標和呈現病灶的圖像引導的活檢方法。

按照本技術的一個方面，通過向用戶呈現合成的乳房X光照片(例如，用于前驗證和/或后驗證)，使以乳房中的感興趣病灶或特征作為目標和進行活檢更容易，其中合成的乳房X光照片可以生成自乳房的2D和/或3D圖像(例如，投影和/或重構的X光照相合成圖像)。視情況在用戶界面中包含活檢窗，以向用戶指示感興趣的病灶或特征是否被作為目標。感興趣的病灶或特征在合成的乳房X光照片中可被突出或特寫。在這樣的情況下，用戶可視情況在用戶界面中，選擇感興趣的病灶或特征，隨后用戶可被帶到X光照相合成棧(tomo stack)中的相關層面(例如，最佳地呈現感興趣的病灶或特征的層面，或者正好在X光照相合成棧中最佳地呈現感興趣的病灶或特征的層面之上或之下的層面)。視情況，如果感興趣的病灶或特征未被呈現在合成的乳房X光照片中，那么可向用戶提供指示。

另外或者另一方面，按照本技術的該方面，結合或者代替其中成像為2D和/或3D成像的雙能量成像，利用造影劑使以乳房中的感興趣病灶或特征作為目標和進行活檢更容易。造影圖像、雙能量圖像或高能量圖像隨后被呈現給用戶，來以感興趣的病灶或特征為目標并開始感興趣病灶或特征的活檢。在其中獲得的圖像是3D圖像(和造影劑和/或雙能量一起使用)的實施例中，合成的乳房X光照片可被呈現給用戶。

在另一方面，本技術涉及一種對患者的乳房進行手術的方法，所述方法包括：用成像系統的壓迫板壓迫患者的乳房；對患者的乳房執行初始成像程序，其中所述初始成像程序包括用X射線源，以第一能量對乳房成像從而獲得第一圖像，和以第二能量對乳房成像從而獲得第二圖像；從第一圖像和第二圖像生成復合圖像；顯示復合圖像；以復合圖像上的感興趣的區域作為目標；和對目標位置進行活檢。在實施例中，所述方法包括利用來自復合圖像的信息來定義目標位置。在再一個實施例中，所述方法還包括在對目標位置進行活檢之后，用X射線源以第三能量對乳房成像，從而獲得第三圖像。在另一個實施例中，以感興趣的區域作為目標的方法包括：識別在第一圖像中可見的感興趣的區域；和使該感興趣的區域與在第二圖像中可見的參照對象關聯。在另一個實施例中，所述方法還包括在復合圖像上，將指示符定位為鄰近感興趣的區域。

在上述方面的另一個實施例中，所述方法還包括保存感興趣的區域的坐標。在實施例中，所述方法還包括至少部分根據保存的坐標，定位活檢針。在再一個實施例中，所述方法包括在以第一能量成像之前，向患者注射造影劑，使得造影劑在第一圖像中可見。在另一個實施例中，第一能量大于第二能量。在另一個實施例中，復合圖像是2D圖像、3D圖像和合成的2D圖像至少之一。

在上述方面的另一個實施例中，復合圖像包括多個X光照相合成圖像。在實施例中，所述方法還包括同時顯示第一圖像和第二圖像。在另一個實施例中，所述方法還包括顯示第一圖像和第二圖像的覆蓋圖。

在另一個方面，本技術涉及一種對患者的乳房進行手術的方法，所述方法包括：用成像系統的壓迫板壓迫患者的乳房；用X射線源，以第一能量對乳房成像，從而獲得第一圖像；用X射線源，以第二能量對乳房成像，從而獲得第二圖像；識別第一圖像和第二圖像之間的至少一個差異，其中所述差異對應于感興趣的區域；和對感興趣的區域進行活檢。在實施例中，所述方法包括：從第一圖像和第二圖像生成復合圖像；顯示復合圖像；和在復合圖像上顯示感興趣的區域。在再一個實施例中，第一能量大于第二能量。在另一個實施例中，所述方法還包括在按第一能量對乳房成像之前，向患者注射造影劑。在另一個實施例中，所述方法還包括在進行活檢之后，用X射線源，以第三能量對乳房成像，從而獲得第三圖像。在另一個實施例中，所述方法還包括顯示第三圖像。

在另一個方面，本技術涉及一種對患者的乳房進行手術的方法，所述方法包括：用成像系統的壓迫板壓迫患者的乳房；從X射線源向乳房傳遞多種X射線能量，以獲得多個圖像；識別所述多個圖像之間的至少一個差異，其中所述差異對應于感興趣的區域；顯示乳房的至少一個圖像；識別顯示的圖像上的感興趣的區域；和對感興趣的區域進行活檢。

附圖說明

下面參考未意圖按比例繪制的附圖，說明至少一個實施例的各個方面。包含附圖，以提供各個方面和實施例的例示和進一步理解，附圖被并入本說明書中，并構成本說明書的一部分，但是附圖并不意圖作為本技術的范圍的限定。附圖中，在各個圖中例示的各個相同或幾乎相同的組件用相同的附圖標記表示。為了清楚起見，未在各個圖中標記每一個組件。附圖中：

圖1是圖解說明系統內的數據的流動的方框圖，所述系統包括乳房X光照相/X光照相合成采集系統的組合和/或純X光照相合成采集系統，以獲得患者的乳房的X光照相合成和/或乳房X光照相(包括造影乳房X光照相)圖像，還包括一個或多個處理器，所述處理器實現當前公開的技術中的圖像融合技術，以通過把來自獲得的2D和/或3D源圖像的最相關數據輸入單一的融合2D圖像中，提供二維合成的圖像，從而顯示給醫學專業人員；

圖2是圖解說明為了生成融合圖像和對應的融合(或“引導”)映射，通過當前公開技術中的圖像融合技術的一系列X光照相合成層面和合成的2D乳房X光照片的數據流的示圖；

圖3描述顯示的融合圖像的一個實施例，其中在融合圖像構建期間，動態識別某些區域邊界；

圖4是圖解說明在按照當前公開的技術的一個實施例的圖像融合處理中進行的例證步驟的流程圖；

圖5A和圖5B圖解說明融合圖像的顯示的一個實施例，和響應用戶對融合圖像中的區域的選擇的源圖像的最終顯示；

圖6是圖解說明按照當前公開的技術的一個實施例，響應合成的2D圖像中的感興趣對象的用戶選擇，取回并呈現重構的X光照相合成圖像層面的例證處理的流程圖；

圖7是圖解說明按照當前公開的技術的另一個實施例，響應合成的2D圖像中的感興趣對象的用戶選擇，取回并呈現重構的X光照相合成圖像層面的另一個例證處理的流程圖；

圖8是圖解說明按照當前公開的技術的另一個實施例，構成合成的2D圖像到對應的重構X光照相合成圖像棧的復合索引映射的處理的流程圖；

圖9描述例證的用戶界面，包括左手側監視器和右手側監視器，所述左手側監視器顯示患者的乳房的合成2D圖像，所述合成2D圖像包括高亮顯示的組織結構，所述高亮顯示呈表示高亮顯示的組織結構的邊界的輪廓線的形式，所述右手側監視器顯示X光照相合成圖像，高亮顯示的組織結構從所述X光照相合成圖像被輸入2D圖像中，或者所述X光照相合成圖像提供高亮顯示的組織結構的最佳檢視；

圖10描述圖9的用戶界面，再次在左手側監視器中顯示包括高亮顯示的針狀腫塊的患者乳房的合成2D圖像，和顯示X光照相合成圖像的右手側監視器，描述的針狀腫塊從所述X光照相合成圖像被輸入2D圖像中，或者所述X光照相合成圖像提供針狀腫塊的最佳檢視；

圖11描述圖10的用戶界面，包括顯示在左手側監視器中的相同乳房圖像，但是現在高亮顯示包含微鈣化的區域，右手側監視器顯示X光照相合成圖像，高亮顯示的包含微鈣化的區域從所述X光照相合成圖像被輸入2D圖像中，或者所述X光照相合成圖像提供微鈣化的最佳檢視；

圖12是圖解說明在利用本技術的確定目標和呈現系統的活檢期間進行的例證步驟的流程圖；

圖13圖解說明本技術的圖像引導活檢系統的控制單元的用戶界面的例證視圖；

圖14圖解說明按照本技術的實施例的包括支持并與圖像引導活檢相關的功能塊和顯示器的采集工作站的用戶界面的例證視圖；

圖15圖解說明按照本技術的實施例的與圖像引導的活檢相關的采集工作站的用戶界面的一部分的例證視圖；

圖16圖解說明按照本技術的實施例的系統的成像模式的可能組合；

圖17圖解說明按照本技術的實施例的系統的成像模式的可能組合，比如只拍攝2D圖像的組合；

圖18圖解說明按照本技術的實施例的系統的成像模式的可能組合，比如只拍攝3D圖像的組合；

圖19圖解說明對患者的乳房進行程序的方法。

具體實施方式

除非另有說明，否則單數形式意味“一個或多個”。

盡管現有和提出的乳房X光照相和X光照相合成用系統帶為許多優點，不過認為仍然需要進一步的改進，以使乳房X光照相/X光照相合成對圖像引導的乳房活檢更有用，并且特別理想的是使得能夠以不同的操作模式使用相同的系統，從而降低采集和操作成本并提供更大的臨床價值和便利性。

這里所述的包括多模式乳房X射線成像的系統和方法。單個系統按照多種模式進行乳房成像，所述多種模式包括標準乳房X光照相，診斷性乳房X光照相，諸如利用造影劑并以不同X射線能量的動態成像，X光照相合成成像，單次乳房壓迫期間的組合的標準和X光照相合成成像，X光照相合成引導的活檢，合成乳房X光照相引導的活檢，動態成像引導的活檢，和用安裝到系統上的活檢臺的立體定向成像。

在這種系統的例子中，對于不同的成像協議和模式，可使用于壓迫和固定乳房以便進行X射線成像的壓迫臂組件，X射線射線管組件和X射線圖像接收器相互成一定角度。可根據需要，使它們獨立轉動和同步，或者它們可被機械連接，以便實現適當的同步轉動。可視情況把患者防護板安裝到壓迫臂組件上，以提供防止患者接觸轉動中的X射線管組件的機械互鎖。可以使用反散射柵，所述反散射柵在一些或所有模式下覆蓋X射線接收器的成像區域，但是可被配置成對于其它模式被完全縮回到成像區域之外。

在說明附圖中例示的公開技術的所述實施例之際，為了清楚和易于說明，采用了具體的術語。不過，本專利說明書的公開內容并不意圖局限于選擇的具體術語，并且將明白每個具體元件包括按照相似方式工作的所有技術等同物。另外要明白在本公開和附加權利要求書的范圍內，只要有可能，不同的例示實施例的各個元件和/或特征就可被相互組合和/或相互替代。

在本專利說明書中，以下縮寫應當具有以下定義。Mp指的是常規的乳房X光照片或者造影增強的乳房X光照片，這樣的照片是乳房的二維(2D)投影圖像，包含利用平板檢測器或另一種成像設備獲得的數字圖像，和在使之為顯示和/或存儲或其它用途作好準備的常規處理之后的圖像。Tp指的是這樣的圖像，該圖像類似地是二維(2D)的，但是是在乳房和成像X射線的原點(一般是X射線管的焦點)之間的相應X光照相合成角度下獲得的，并且包含原樣獲得的圖像，以及在為顯示和/或存儲或其它用途處理之后的圖像數據。Tr指的是按照在其公開內容通過引用整體包含于此的美國專利申請公開No.2010/0135558，美國專利No.7,760,924、7,606,801和7,577,282以及PCT國際專利公開No.2013/078476和2013/123091中的一個或更多中記載的方式，從X光照相合成投影圖像Tp重構的圖像，其中Tr圖像代表會以任意期望的角度、而不只是以用于獲得Tp或Mp圖像的角度出現在投影X射線圖像中的乳房的層面。Ms指的是合成的2D圖像，它模擬乳房X光照相圖像，比如頭足位(CC)圖像或內外側斜位(MLO)圖像，并且是利用X光照相合成投影圖像Tp、X光照相合成重構圖像Tr或者它們的組合構成的。在上面包含的美國專利申請公開No.2010/0135558，美國專利No.7,760,924，和PCT國際專利公開No.2013/078476和2013/123091中，記載了可用于生成Ms圖像的方法的例子。IMEGRE(I_融合)指的是通過把患者乳房的Mp、Ms、Tp或Tr圖像中的任意兩個或更多個的一個或多個對象和/或區域導入單一圖像而構成的2D圖像，其中對象或區域從其中被導入融合圖像中的圖像包含該對象或區域的源圖像，并且其中對象或區域在所述對象或區域在其各自源圖像中的X、Y坐標位置對應的X、Y坐標位置，被導入融合圖像中。

術語IMERGE、Tp、Tr、Ms和Mp都包含足以為顯示、進一步處理或存儲描述各個圖像的任何形式的信息。在被顯示之前，各個IMERGE、Mp、Ms、Tp和Tr圖像一般是以數字形式提供的，各個圖像由識別像素的二維陣列中的每個像素的性質的信息定義。像素值一般與相應測量、估計或計算的乳房中的對應容積(即，組織的體素或列(column))對X射線的響應有關。在優選實施例中，如在其公開內容通過引用整體包含于此的美國專利No.7,702,142中所述，相對于公共坐標系，匹配X光照相合成圖像(Tr和Tp)、乳房X光照相圖像(Ms和Mp)和融合圖像IMERGE的幾何形狀。除非另有說明，否則假定對在本專利說明書的隨后的詳細說明中描述的各個實施例，實現這樣的坐標系匹配。

圖1圖解說明例證的圖像生成和顯示系統中的數據的流動，它包含當前公開的技術中的融合圖像生成和顯示技術，以及各種特征。應理解盡管圖1利用按特定順序或并行發生的某些處理，圖解說明流程圖的特定實施例，不過，當前公開的技術的其它實施例不限于按任何特定順序的圖像處理步驟的執行，除非這樣規定的話。

更特別地，圖像生成和顯示系統包括圖像采集系統1，圖像采集系統1利用任意目前可用系統的相應三維和/或X光照相合成采集方法，獲得用于生成患者乳房的Tp圖像的X光照相合成圖像數據。如果所述采集系統是組合的X光照相合成/乳房X光照相系統，那么也可生成Mp圖像。一些專用的X光照相合成系統或組合的X光照相合成/乳房X光照相系統適合于接受傳統的乳房X光照片圖像(圖1中用虛線和圖例Mp_傳統指示)，并保存在存儲設備2中，所述存儲設備2優選是DICOM相容的圖片存檔及通信系統(PACS)存儲設備。在采集之后，X光照相合成投影圖像Tp也可被傳送給存儲設備2(如圖1中所示)。

Tp圖像從采集系統1和/或存儲設備2被傳送給配置成重構引擎3的計算機系統，重構引擎3把Tp圖像重構成重構圖像“slabs”Tr，重構圖像“slabs”Tr表示選定厚度和選定方位的乳房層面，如在上面包含的專利和申請公開中所述。成像和顯示系統1還包括2D合成器，所述2D合成器實質上與重構引擎并行工作，用于利用一個或多個Tp和/或Tr圖像的組合，生成模擬按任意方位(例如，CC或MLO)拍攝的乳房X光照片的2D圖像。合成的2D圖像可在顯示之前動態生成(如圖1中所示)，或者可被保存在存儲系統2中，供以后使用。合成的2D圖像被可互換地稱為T2d和Ms。重構引擎3和2D合成器優選經快速傳輸鏈路，連接到顯示系統5。最初獲得的Mp和/或Tp圖像也可被轉發顯示系統5，以便與相應的Tr和/或Ms圖像一起由醫學專業人員同時或切換檢視。

模式過濾器7a、7b被布置在圖像采集和圖像顯示之間。每個過濾器7a和7b可以另外包括用于每種圖像(即，Tp、Mp、Tr)的定制過濾器，所述定制過濾器被布置成識別和突出相應圖像種類的某些方面。按照這種方式，可關于特定用途，最佳地調整或配置每種成像模式。所述調整或配置可以根據圖像的種類是自動的，或者可以利用手動輸入(例如，通過耦接到顯示器的用戶界面)定義。在圖1中例示的實施例中，過濾器7a和7b被選擇，以高亮顯示按相應成像模式最佳地顯示的圖像的特定特性，例如，適合于高亮顯示腫塊或鈣化，或者使融合圖像(下面說明)看起來是特定圖像種類，比如3D重構層面或2D乳房X光照片。

按照所公開技術的一個方面，并且如這里更詳細所述，系統1包括圖像融合處理器6，圖像融合處理器6融合從一組可用源和患者乳房的復合圖像獲得的相關圖像數據，以提供顯示用融合2D圖像IMERGE。用于生成融合圖像IMERGE的一組可用圖像可包括濾波和/或未濾波Ms、Mp、Tr和/或Tp圖像。盡管圖1描述所有這些種類的圖像被輸入圖像融合處理器6中，不過在公開技術的范圍內，也可預想融合圖像是可以手動配置的。例如，可以提供和配置用戶界面或預置配置，以允許用戶選擇特定的一組兩個或更多圖像或圖像種類，用于生成顯示用的合成2D圖像IMERGE。

例如，諸如放射科醫生之類的醫學專業人員可能想要融合兩個或更多重構的X光照相合成層面(或切片)，以便提供融合圖像，所述融合圖像在顯示的合成2D圖像中，展示集合的斷層圖像數據中的最易于辨別的結構，所述合成2D圖像實質上以像素粒度，映射X光照相合成層面(或切片)。另外或另一方面，放射科醫生可將2D乳房X光照片圖像(不論是Mp還是Ms)與3D投影結合，或者與選定的重構圖像結合，以便獲得高亮顯示乳房中的鈣化和各種組織結構的定制融合圖像。應用于每種圖像的過濾器可進一步在融合圖像中高亮顯示在相應的源圖像種類中通常最普遍或者最易于辨別的結構或特征的種類。從而，一種過濾器可被應用于乳房X光照相圖像，以高亮顯示鈣化，而不同的過濾器可被應用于X光照相合成層面，以高亮顯示腫塊，從而使高亮顯示的鈣化和高亮顯示的組織腫塊可被顯示在單個融合圖像中。過濾器還可向融合圖像提供期望的觀感；即，使融合圖像看來更像X光照相合成或乳房X光照相圖像。

顯示系統5可以是標準采集工作站(例如，采集系統1)的一部分，或者是物理遠離采集系統1的標準(多顯示器)審閱站的一部分。在一些實施例中，可以使用經通信網絡連接的顯示器，例如，個人計算機的顯示器，或者所謂的平板計算機、智能電話機或其它手持設備的顯示器。無論如何，系統的顯示器5優選能夠例如在審閱站的分離的并排顯示器中同時顯示IMERGE、Ms、Mp和Tr(和/或Tp)，盡管通過切換圖像，可用單個顯示監視器實現本技術。

為了使檢測/診斷處理更容易，優選按相同的顯示尺寸重構Tr層面，以便顯示，所述顯示尺寸可以與乳房的Mp或Ms圖像的尺寸相同，或者Tr層面初始可被重構成由采集中使用的X射線束的扇形決定的尺寸，隨后通過適當的內插和/或外推，被轉換成相同的尺寸。按照這種方式，可按期望的尺寸和分辨率，顯示來自不同來源的不同種類的圖像。例如，可按以下模式顯示圖像：(1)顯示圖像的尺寸被最大化，以致整個被成像乳房組織都可見的適合視見區模式，(2)屏幕上的顯示像素對應于圖像的像素的實際大小模式，或(3)顯示圖像的尺寸被調整，以致與同時顯示的，或者顯示圖像與之(或者能夠與之)切換的另一個圖像的尺寸匹配的恰當尺寸模式。

例如，如果拍攝同一乳房的兩個圖像，并且所述兩個圖像尺寸不相同，或者分辨率不相同，那么可以預作安排，以自動或用戶選擇地增大或減小一個或兩個圖像的放大倍率(即，“放大”或“縮小”)，以致當它們被同時顯示時，或者當用戶在這兩個圖像之間切換時，這兩個圖像好像尺寸相同。可以利用已知的內插、外推和/或加權技術來完成調整尺寸處理，也可利用已知的圖像處理技術按照使檢測/診斷更容易的方式，使顯示圖像的其它特性相似。當檢視這樣的經尺寸調整的圖像時，按照公開技術的一個實施例，融合圖像IMERGE被相應地自動調整尺寸。

從而，出于舉例說明而非在本專利說明書中的限制的目的，系統1能夠有選擇地接收和顯示X光照相合成投影圖像Tp，X光照相合成重構圖像Tr，合成的乳房X光照片圖像Ms，和/或乳房X光照片(包括造影乳房X光照片)圖像Mp，或者這些圖像種類的任意一種組合或子組合。系統1采用軟件把X光照相合成圖像Tp轉換(即，重構)成圖像Tr，采用軟件合成乳房X光照片圖像Ms，和采用軟件融合一組圖像以提供融合圖像，對于融合圖像的每個區域，所述融合圖像顯示源圖像集中的所有圖像之中該區域中的最相關特征。對于本專利說明書來說，源圖像中的感興趣對象或特征可根據一種或多種CAD算法對集合的源圖像的應用，被視為納入融合圖像中的“最相關”特征，其中，CAD算法根據相應區域內或特征之間的識別/檢測的感興趣對象和特征，向各個源圖像的像素或區域分配數值、權重或閾值，或者，在融合圖像無CAD輔助地直接生成自復合圖像時，簡單地分配與圖像的像素或區域相關的像素值、權重或其它閾值。例如，感興趣的對象和特征可包括針狀病灶、鈣化等。X光照片圖像中的異常的計算機化檢測的各種系統和方法目前是眾所周知的，比如Giger等在RadioGraphics，May 1993，pp.647-656；Giger等在Proceedings of SPIE，Vol.1445(1991)，pp.101-103；美國專利No.4,907,156、5,133,020、5,343,390和5,491,627公開的那些系統和方法，上述各個文獻都通過引用整體包含于此。

圖2是圖解說明來自包含X光照相合成層面10A-10N的X光照相合成重構圖像數據集Tr的圖像數據，與來自乳房X光照片20(這種情況下，合成的乳房X光照片Ms)的圖像數據的融合的示圖。為了易于說明，本例中未示出過濾器。X光照相合成圖像數據集Tr和合成的乳房X光照片Ms被轉發給區域比較和圖像融合處理器6，區域比較和圖像融合處理器6評估將對其生成融合圖像的各個源圖像(即，或者自動地，或者根據具體的用戶命令)，以便(1)根據一種或多種CAD算法(如上所述)的應用，識別各個圖像中的可被視為可能納入融合圖像中的“最相關”特征的感興趣對象和特征，(2)識別圖像中的包含識別出的特征的各個像素區域，和(3)之后逐個區域地比較區域上的圖像，搜索對每個相應區域來說，具有最理想的顯示數據的圖像。

如上所述，具有最理想的顯示數據的圖像可以是具有最高像素值的圖像，具有最低像素值的圖像，或者根據CAD算法對圖像的應用已被分配閾值或權重的圖像。當識別出對該區域來說具有最理想的顯示數據的圖像時，該區域的像素被復制，或者按更高的權重被添加到融合圖像的對應區域中。例如，如圖2中所示，圖像Ms的區域36M被寫入區域36I中。X光照相合成層面10A的區域35被復制到融合圖像的區域35I。盡管圖2的各個區域被表示成預先定義的柵格區域，不過不必按照這種方式預先定義各個區域。反而按照公開技術的一個方面，通過按像素粒度或多像素粒度進行比較，可在區域比較和圖像生成處理期間，動態地識別各個區域的邊界。例如，圖3圖解說明例如在按照各個源圖像內的特定特征的檢測而識別出的任意區域邊界處，借助不同的源圖像的眾多區域的組合而已經構成的融合圖像50。

圖4是圖解說明在按照公開技術的一個實施例進行的圖像融合處理中進行的例證步驟的流程圖。在步驟62，獲得圖像數據集。可利用X光照相合成采集系統、組合X光照相合成/乳房X光照相系統或者通過從相對于圖像顯示設備位于本地或者位于遠處的存儲設備取回預先存在的圖像數據，來獲得所述圖像數據集。在步驟64，用戶可視情況選擇融合模式，其中用戶可指定(1)哪些圖像將被用于生成融合圖像的源圖像集，(2)是否在融合圖像中高亮顯示某些特征，比如鈣化、針狀病灶或腫塊，和(3)是否把圖像顯示成分辨率較低的X光照相合成圖像等。在步驟66，將被融合從而生成融合圖像的圖像被映射到公共坐標系，例如如在上述美國專利No.7,702,142中所述。或者可以使用匹配不同坐標系的圖像的其它方法。在步驟72，開始比較不同圖像之間的區域的處理。在步驟74，用源圖像集中具有最理想的像素、值或圖案的圖像的區域的像素，填充各個IMERGE區域。繼續填充各個區域的處理，直到在步驟76，判定所有區域都已被評估為止，此時融合圖像為顯示作好準備。

一旦生成融合圖像，該融合圖像就可用于幫助根據其生成融合圖像的X光照相合成圖像數據棧的導航。這種導航是兩步處理，包括各個感興趣對象的選擇，和作為在融合圖像中的所述感興趣對象的來源的對應X光照相合成圖像的顯示。例如，圖5A和5B圖解說明顯示80的兩個視圖。圖5A中所示的顯示80的第一個視圖圖解說明融合圖像82，融合圖像82具有來源于獲得或合成的圖像集的不同圖像的區域。圖5B圖解說明利用當前公開的技術實現的特定特征，從而用戶可選擇融合圖像82內的區域或范圍83，作為結果的該區域的圖像源84被呈現給用戶。

當前公開的技術考慮了選擇感興趣對象和對應地顯示對應的相應源圖像的許多不同機制；不過，公開的技術顯然不限于這里說明的那些機制。例如，融合圖像內的區域或范圍的選擇可包括CAD標記的選擇，或者對審閱者來說感興趣的特定特征的選擇。盡管在兩種情況下，都使用戶可以得到最相關的層面，不過這些處理背后的機制不同。圖2中圖解說明了一種這樣的優選機制。當填充融合圖像的各個區域時，還構成融合(或者“引導”)映射40，對于融合圖像的每個區域，融合映射保存該區域所源于的圖像的標識符。于是，如圖2中所示，Ms標識符被保存在區域36中，而10A TR層面標識符被保存在區域35中。如這里更詳細所述，在融合圖像的顯示過程中，可以使用融合映射，以允許對于用戶選擇的區域或感興趣對象，快速檢視相應的一個或多個源圖像。

利用CAD標記的選擇：

除了融合/引導映射的使用之外，或者代替融合/引導映射的使用，如果與CAD覆蓋圖一同呈現融合圖像，那么CAD覆蓋圖可包括源于3D數據的CAD標記，或者源于2D數據(如果系統有能力獲得2D數據的話)的CAD標記。源于3D數據的CAD標記通常包括有助于3D標記的生成的一個或多個層面的標識符，作為與該標記相關的數據對象的一部分。當融合圖像被3D CAD數據覆蓋時，CAD標記的選擇導致對該標記有所貢獻的一系列層面的取回。在一個實施例中，顯示中央的圖像層面；在備選實施例中，顯示權重最高的圖像層面；在另外的備選實施例中，顯示視覺噪聲最小的圖像層面(即，最清晰的圖像)。

依據感興趣對象的選擇：

作為利用CAD標記進行選擇的備選方案，提供一種允許用戶選擇融合圖像上的任意對象(不論它是CAD標記，還是感興趣特征，比如圖像中的任意異常或不規則)的機制。在一個實施例中，例如通過利用對于單個像素區域的鼠標點擊，或者選擇更大區域的點擊并拖動操作，用戶或系統可以選擇某個區域。或者，用戶可被提供各種或可變尺寸的圖形框的選擇，并且當期望檢視另外的X光照相合成圖像層面時，有能力把圖形框移動到融合圖像內的不同位置以選擇區域。響應這種選擇，可方式多樣地選擇用于初始顯示的特定圖像層面。

例如，可根據圖像層面在選定區域內的相關像素的加權，選擇圖像層面。或者由于選擇的或者在選擇的像素或區域附近的特定特征在選定的圖像層面中被最佳檢視，例如，提供該區域的最清晰檢視，那么可以選擇特定的圖像層面。從而，與選定的像素或區域最相關的特定圖像層面的識別可以利用環繞所選對象的像素信息，例如使用本領域的技術人員已知的區域生長技術。從而，在關于相關層面的評估中，包含鄰近所選像素或區域的一些像素，如果這些像素具有滿足用戶確定的某個閾值的特性；例如，包括(但不限于)具有特定權重的像素，或者按特定模式排列的像素，等等。

或者，可以選擇一組圖像層面，例如，順序連續的圖像層面，中央的層面或者加權最大的層面首先被呈現。或者如上所述，可以提供所述一組圖像層面內的噪聲最小的圖像層面，即，最清晰的層面。另外，用于呈現的圖像層面的選擇也可考慮到期望的可視化模式。從而，如果用戶指定的用途是使鈣化可視化，那么可在所述一組圖像層面中，鈣化特性較小的另一個層面之前，呈現具有鈣化特征的圖像層面。

應意識到在本專利說明書中公開和說明的系統和方法被設計為用于把可從包含患者的3D乳房圖像數據重構容積(或“棧”)獲得的圖像信息，濃縮到類似于常規的2D乳房X光照片圖像的單一合成2D圖像。通過與3DX光照相合成棧同時地審閱所述合成的2D圖像，能夠更高效、準確地審閱患者的乳房組織。這是因為合成的2D融合圖像可起引導映射的作用，以致審閱圖像的醫學專業人員能夠專注于合成的2D圖像，以檢測值得進一步審閱的任何感興趣對象或區域，并且系統能夠到“最佳地”對應X光照相合成圖像層面(或相鄰X光照相合成層面的子集)的即時、自動化導航，從而允許醫學專業人員進行所述進一步審閱，核實和評估觀察結果。從而，盡管并非為實踐公開技術的所有實施例所需，不過對醫學專業人員來說，優選采用能夠與X光照相合成容積圖像層面并排地顯示相應的合成2D融合圖像，以便同時檢視兩者的用戶界面。

圖6圖解說明按照當前公開的技術的一個實施例，可利用軟件程序實現的響應用戶選擇融合圖像中的感興趣對象，取回并呈現Tr圖像層面的一個例證處理180。響應在步驟182處融合圖像中的感興趣對象的選擇，處理180開始工作。在步驟184，處理判定選擇的對象是CAD標記，還是非CAD標記的感興趣特征。如果是CAD標記，那么在步驟185，取回與CAD標記相關的Tr層面。在步驟189，根據層面在棧中的相對位置、層面的體素值的相對權重、選擇的可視化模式等至少之一，選擇并呈現Tr層面之一。如果在步驟184，處理判定選擇的對象是非CAD標記的感興趣特征，那么在步驟186，評價與所選區域相關的源Tr圖像，并且根據其與映射到該區域的其它Tr源中的體素值相比的相對體素值，選擇特定的Tr源以供顯示。注意，對所選區域內的像素值有所貢獻的Tr源可以在3DX光照相合成容積內被間歇隔開。從而，當選擇最相關的Tr源圖像時，它可被單獨呈現，或者作為圖像棧的一部分和一個或多個相鄰的Tr層面圖像一起被呈現。最相關的Tr源可以是呈現的圖像，或者可以首先呈現棧中與最相關圖像關聯的另一個圖像，例如如果該特定圖像更清晰的話。

圖7描述按照當前公開的技術的另一個實施例，可用軟件實現的把合成的2D圖像用于導航3DX光照相合成圖像棧(“X光照相合成棧”(“tomosynthesis stack”或“tomo stack”))的另一種處理。在開始或啟動90時，處理包括在步驟92處，構成X光照相合成圖像層面索引映射，其中合成的2D圖像的像素位置被映射到X光照相合成棧的有關圖像層面的對應像素位置。特別地，X光照相合成棧索引映射包括識別乳房容積棧(volume stack)中的所選X光照相合成層面圖像的信息，所述所選X光照相合成層面圖像是源圖像，或者包含在合成的2D圖像中顯示的區域和/或對象的最相似表現。優選在醫學專業人員準備進行他或她的乳房圖像數據的審閱之前，生成X光照相合成棧索引映射。按照一個優選實施例，構成X光照相合成棧索引映射的細節在下面結合圖8說明。

一般如圖9-圖11中所示，在具有并排監視器的工作站，向醫學專業人員(可互換地稱為所述系統的“用戶”)顯示合成的2D圖像。取決于用戶如何配置工作站，當開始特定患者乳房圖像數據的審閱時，可以例如在左手側監視器上只呈現合成的2D圖像，而右手側監視器空著或者可優選取決于用戶可選的配置描述X光照相合成棧的第一個或中間的圖像層面。在一個實施例中，系統最初將把合成的2D圖像顯示在左手側監視器上，把X光照相合成層面圖像中的“最相關的”X光照相合成層面圖像顯示在右手側監視器中，所述“最相關的”X光照相合成層面圖像是由系統根據整個乳房容積的X光照相合成圖像棧之中外觀最類似于合成的2D圖像或者具有相對最令人感興趣對象的顯示的X光照相合成層面確定的。

之后，醫學專業人員(用戶)可利用用戶界面激活系統的導航能力。特別地，在步驟94，用戶可肯定地輸入選擇顯示的合成2D圖像中的特定對象或區域的命令。或者，系統可被配置成以致用戶僅僅覆蓋顯示的合成2D圖像中的對象或區域放置“指針”從而“指示”感興趣的項目，例如利用鼠標或類似輸入設備控制的可移動十字或箭頭。響應收到的命令或指示，利用索引映射，系統可在步驟96容易地被取回，并在步驟98，在右手側監視器上顯示或者為用戶選擇/指示的對象或區域的直接來源或者包含如在顯示的2D圖像中描述的對象或區域的最相似表現的X光照相合成層面。另外和/或另一方面，系統可被配置成同時顯示與在顯示的合成2D圖像中的用戶可移動輸入設備的給定位置對應的組織結構或區域的相應源圖像和/或最相似表現。

根據其生成合成2D圖像的多個2D和/或3D圖像可包括X光照相合成投影圖像，X光照相合成重構層面，乳房X光照相圖像，造影增強乳房X光照相圖像，合成2D圖像，和它們的組合。應意識到，合成2D圖像有利的是包含來自患者乳房的每個基礎獲得和計算機生成的圖像數據集的最相關信息。從而，取決于哪個基礎圖像對于檢視相應區域中的感興趣對象(例如腫塊或鈣化)來說最佳，顯示的合成2D圖像中的像素的不同區域可源自基礎圖像數據集中的對應不同圖像。可以靜態地(即在特定網格內)或者動態地(即根據識別的感興趣對象)識別特定區域，或者特定區域的粒度范圍可從小至一個像素到相應圖像中的所有像素。在一個實施例中，優先考慮首先把X光照相合成圖像數據集(或“棧”)中的圖像中的包含一個或多個感興趣的特定組織結構的那些區域輸入構建中的融合圖像中，之后用圖像中的另外的最相關區域填充融合圖像的剩余區域，如上所述。

用戶界面另外包括以下特征：這些特征允許醫學專業人員能夠操作呈現的X光照相合成數據，例如以允許醫學專業人員仔細地查看X光照相合成棧的相鄰圖像層面，或者進一步放大(擴大)選定的區域，以放置標記，或者對圖像數據應用過濾器或其它圖像處理技術。按照這種方式，醫學專業人員可通過把合成2D圖像用于導航，快速審閱較大的X光照相合成數據棧，從而提高乳房癌篩查和診斷的性能和效率。按照公開技術的另一個方面，已判定或意識到特定種類的圖像可包括不同種類的相關信息，或者對于檢視不同種類的相關信息來說有優勢。例如，一般在2D乳房X光照片中最佳地使鈣化可視化，而一般利用3D重構圖像，最佳地使腫塊可視化。

從而，在公開技術的一個實施例中，對用于生成融合圖像的圖像數據集中的不同種類的基礎2D和/或3D圖像分別應用不同的過濾器，過濾器被選擇成高亮顯示按相應的成像模式顯示的圖像的特定特性。在生成融合圖像之前的圖像的適當過濾有助于確保最終的融合圖像包括可從所有的基礎圖像種類獲得的最相關信息。另外和/或另一方面，可借助用戶輸入，定義對于各個圖像進行的過濾的種類，這允許用戶選擇例如適合于高亮顯示腫塊、鈣化，或者使融合圖像好像是特定圖像種類(比如3D重構層面或2D乳房X光照片)的“融合模式”。

可按照多種方式完成2D圖像的合成。例如，在一個實施例中，使用通用圖像濾波算法識別各個相應的2D和3D圖像內的特征，用戶可選擇是使用2D濾波數據還是3D濾波數據來生成融合圖像。或者，可按照用戶已選擇的特定可視化模式，自動選擇2D或3D濾波數據；例如，對于鈣化可視化模式，系統可自動選擇2D濾波數據，而對于腫塊可視化模式，系統可自動選擇3D濾波數據。在一個實施例中，可以構成分別用于每種模式的兩個不同的融合圖像；或者，可以構成考慮來自所有可用圖像種類的各個濾波圖像數據結果的單個融合圖像。

在一個實施例中，在可用源圖像中識別(表示潛在的感興趣對象的)特征，之后在各個相應圖像中，逐個像素或者逐個區域地加權所述特征。隨后通過合并在可用源圖像的各個圖像中具有最大權重的相應區域，來構成2D圖像。所述區域的尺寸就粒度來說，可從相應圖像的一個像素到許多(或者甚至所有)像素不等，并且可以是靜態預先定義的，或者可具有按照源圖像的變化閾值而變化的余量。在X光照相合成采集之后，合成(“融合”)的圖像可被預處理和保存為DICOM對象，之后和重構數據一起被轉發，以便隨后由醫學專業人員審閱。這種安排消除了為各個重構層面轉發加權信息的需要。或者，保存的DICOM對象可包括加權信息，從而允許響應在醫學專業人員的工作站，對于合成2D圖像的請求，動態構成融合圖像。在一個實施例中，可在DICOM對象中提供加權信息和合成2D圖像兩者，從而允許默認的融合圖像的呈現，同時仍能實現與審閱者的個人工作流相應的定制。顯然，加權信息可以和圖像本身一起被保存，而不必是獨立的文件。

認識到合成2D圖像的可視化可能存在一些缺陷。例如，在融合圖像中可能存在表現出明亮的鈣化的鄰近區域，不過這些區域事實上源自在Z平面中彼此遠離的圖像層面。于是，在2D圖像中好像是微鈣化簇的物體事實上是分布(即，沿著Z平面分布)在整個乳房中的單個鈣化，從而實際上不代表需要進一步審閱的微鈣化簇。從而，按照公開技術的另一個方面，可向合成的2D圖像設置視覺地指示鈣化沿著Z平面的分布的“簇散布指標”，從而使醫學專業人員可以快速評估一組鈣化是否包含鈣化簇。

在一些情況下，系統可根據索引映射信息，判定對于選定/指示的對象種類或區域(例如針狀腫塊)應顯示不止一個X光照相合成圖像層面。在這種情況下，按優選由用戶選擇的時間間隔，一個接一個地顯示一系列的兩個或更多的相鄰X光照相合成層面。如這里另外所述，用戶可在給定的合成2D圖像中，選擇或指示不止一個對象或區域。一旦用戶完成他或她對顯示的一個或多個X光照相合成層面的審閱，(在步驟100)結束對于特定乳房圖像數據的處理。

如前所述，盡管可以采用各種圖像處理技術提供這種導航功能，不過在優選實施例中，系統優選被配置成生成索引映射，從而所述方法還包括生成索引映射，該索引映射包含識別多個2D和/或3D圖像中的選定圖像的信息，所述多個2D和/或3D圖像是源圖像或者包含在合成2D圖像中顯示的區域和/或對象的最相似表現。系統之后可以使用所述索引映射以極大地減少導航通過圖像(例如，乳房圖像體的X光照相合成容積棧)所需的時間。

下面結合圖8中所示的流程圖，說明生成索引映射的一種優選處理102的實現。最初采用兩個并行的處理。在一個處理中，包含在合成2D圖像104中的圖像數據被映射到3D容積106的所選X光照相合成圖像層面，以構成“通用”索引映射108。特別地，與拼圖玩具的碎片類似，完全基于圖像相似性，2D圖像104中的像素位置被映射到相應3D(X光照相合成)圖像106中的像素位置。換句話說，通用索引映射108完全基于數據在2D圖像中的表現與數據在相應3D圖像中的表現的最佳匹配，其中選擇與2D區域中的對應X、Y區域具有表現最相似的像素區域的3D圖像的層面標識和X、Y坐標。合成的2D圖像中的各個對象和特征的潛在重要性未被考慮用于構造通用索引映射108。

然而，與通用索引映射108的創建并行，生成對象類型索引映射114，其中合成的2D圖像中的在圖8中被指定為110-1～110-n的各個對象類型被優先考慮，并被賦予加權值，以影響最佳的對應3DX光照相合成圖像層面的選擇。特別地，對于在合成2D圖像中識別的每種對象類型，例如，斑點密度、針狀腫塊、微鈣化等，生成在圖8中被指定為112-1～112-n的各個對象類型索引映射。各個對象類型索引映射112-1～112-n隨后被組合，以構成全對象類型索引映射114，隨后在步驟116，全對象索引映射114被與通用索引映射108混合，以提供復合索引映射120，其中相對于通用圖像數據，優先考慮對象類型圖像數據。復合索引映射120隨后被系統用于響應2D圖像104上的選擇或指示位置，瀏覽3D容積106的圖像層面。按照這種方式，具有重疊的X、Y坐標的不同對象類型(即，歸因于它們位于容積乳房圖像中的不同Z軸位置)仍然可被單獨瀏覽，以便有選擇地檢視，因為提供獨立的映射索引(下面參見關于圖10和11的例子)。

如上所述，在各個實施例中，對象或區域可在合成2D圖像和/或顯示的多個圖像中的一個或多個圖像的至少一部分中被自動高亮顯示。另外和/或另一方面，合成2D圖像和/或顯示的多個圖像中的一個或多個圖像的至少一部分中的對象或區域可響應進一步接收的用戶命令，或者響應通過用戶界面檢測到的某種用戶活動而被高亮顯示。作為非限制性例子，可利用表示高亮顯示的對象或區域的邊界的輪廓線，高亮顯示對象或區域。優選按照指示高亮顯示的對象或區域是或者包含指定類型的組織結構的方式，高亮顯示所述對象或區域。

同時示意性方式，圖9描述例證的工作站顯示器122，包括顯示患者乳房的合成2D圖像132的左手側監視器124(“C-視圖”)。合成2D圖像132包括高亮顯示的組織結構134，其中高亮顯示采取表示組織結構的邊界的輪廓線的形式。如上所述，該高亮顯示可由系統例如在初始顯示2D圖像132時，或者只是響應特定的用戶命令或指示(例如，把指針懸停在2D圖像132中的對象134上)自動進行。工作站顯示器122還包括顯示相應的X光照相合成圖像136(它是X光照相合成容積棧的層面no.18，如在監視器126的右下側所示)的右手側監視器126，該X光照相合成圖像136是在復合圖像132中看到的高亮顯示的組織結構134的源圖像，或者提供所述高亮顯示的組織結構134的最相似視圖。特別地，與顯示器122相關的用戶界面允許用戶選擇或以其它方式指示合成的2D圖像132上的位置，例如，通過顯示指針、十字、圓或其它類似的幾何對象，隨后輸入某種命令類型(例如，鼠標點擊)，所述命令類型將被系統識別為來自用戶的使描述位于指針之下的區域或對象的對應源或最相似的一個或多個X光照相合成層面被顯示在監視器126上。

圖10描述工作站顯示器122，其中不同的合成2D乳房圖像142被顯示在左手側C-視圖監視器124中。合成2D圖像142包括高亮顯示的組織結構144，其中高亮顯示呈幾何形狀(這種情況下，圓)的形式，以指示對象144是針狀腫塊。同樣，所述高亮顯示可由系統例如在初始顯示2D圖像142時，或者只是響應特定的用戶命令或指示(例如，把指針懸停在2D圖像142中的對象144上)自動進行。右手側監視器126顯示相應的X光照相合成圖像146(它是X光照相合成容積棧的層面no.33，如在監視器126的右下側所示)，X光照相合成圖像146是在復合圖像132中看到的高亮顯示的組織結構144的源圖像，或者提供所述高亮顯示的組織結構144的最相似視圖。

應意識到存在其中融合2D圖像中的對象或區域到顯示(即，源或“最佳”)圖像中的相應對象或區域之間的映射不一定是1對1的情況，在一些情況下可能是“1對多”，例如，當不同的X光照相合成圖像上的多個線結構結合在一起，從而在合成2D圖像中形成線條交叉結構時。例如，圖11描述用戶工作站顯示器122，包括和圖10中所示相同的，但是現在高亮顯示包含微鈣化的區域154的合成2D乳房圖像142，右手側監視器顯示X光照相合成圖像層面156(它是X光照相合成容積棧的層面no.29，如在監視器126的右下側所示)，高亮顯示的區域154是從X光照相合成圖像層面156輸入2D圖像142中的，或者X光照相合成圖像層面156提供微鈣化的最佳檢視。特別地，由于針狀腫塊結構144和微鈣化154的區域在圖14中非常鄰近，因此根據具體的用戶命令(例如，高亮顯示某個組織類型)，或者通過稍微調整用戶界面的指針的位置，高亮顯示不同的一方。

如上所述，利用在生成合成2D圖像的同時(或者在之后-取決于系統實現)構成的索引映射，易于實現關于圖9-圖11的上述例子。或者，如果無索引映射可用，那么對于顯示在左手側監視器124中的2D圖像上的這種用戶選擇/指定的點/位置，系統可執行自動計算X光照相合成棧內的最佳對應圖像(即，X、Y和Z)，以便顯示在右手側監視器126上的算法。可視情況在右手側監視器124上提供“X光照相合成層面指示符”，該指示符指示根據2D圖像上的用戶光標的當前位置，哪個(哪些)X光照相合成層面編號會被顯示在右手側監視器126上。利用這種特征，審閱者不會因右手側監視器126上不斷變化的圖像顯示而分散注意，同時仍然使審閱者了解2D圖像中的特定對象在X光照相合成容積棧中的Z軸位置。

按照公開技術的另一個方面，用戶界面的可用特征可被擴展到不僅基于融合圖像的點/位置工作，而且按照類似的方式，基于結構/對象/區域工作。例如，根據各個對象中的可能感興趣對象，或者位于各個區域中的對象的系統識別，在被顯示時，融合圖像中的特定對象或區域可被自動高亮顯示。在圖8中所示的一個實施例中，這種高亮顯示采取表示高亮顯示的組織結構的邊界的輪廓線108的形式。輪廓線可類似地用于高亮顯示所顯示圖像中的感興趣的區域，例如包含許多鈣化結構的區域。在一些實施例中，系統被配置成允許用戶在融合圖像上“描畫”輪廓線，作為一種選擇或指示感興趣對象或區域以使系統同時顯示所選或指示的對象或區域的一個或多個基礎源圖像的方式。

在優選實施例中，系統采用已知的圖像處理技術來識別各個源圖像中的不同乳房組織結構，并在融合圖像中高亮顯示它們，特別地，這些結構包含或者與異常對象相關的組織結構，比如微鈣化簇，圓形或分葉狀腫塊，針狀腫塊，結構扭曲等；以及包含或者與正常乳房組織相關的良性組織結構，比如線性組織，囊腫，淋巴結，血管等。

此外，在顯示的融合圖像中，可按第一方式高亮顯示由第一種類的組織結構組成或者包含第一種類的組織結構的對象或區域，在顯示的融合圖像中，可按不同于第一方式的第二方式，高亮顯示由第二種類的組織結構組成或者包含第二種類的組織結構的對象或區域。

在各個實施例中，用戶可通過用戶界面輸入選擇或識別某種組織結構的命令，并且響應接收的命令，系統進行(i)在顯示的融合圖像中，自動高亮顯示包含所選種類的組織結構的對象，和/或包含含有所選種類的組織結構的一個或多個對象的區域，和/或(ii)自動同時顯示乳房圖像數據中的所選種類的組織結構的各個源層面(或者最佳地描述所述組織結構的層面)，例如，如果在源圖像棧中檢測到不止一個源層面的話，基于比較顯示所選組織結構種類的最突出的層面。從而，當用戶在融合2D圖像中的微鈣化點/簇之上(或者非常靠近所述微鈣化點/簇)“點擊”時，系統自動同時顯示3D中的包含對應微鈣化的源(或最佳)X光照相合成圖像層面。再例如，用戶可(通過用戶界面)選擇2D融合圖像中，具有含輻射線圖案(通常是針狀腫塊的指示)的外觀的區域，系統會同時顯示源(或最佳)3DX光照相合成層面，或者可能顯示一系列的連續X光照相合成層面，以便檢視輻射線圖案。

在各個實施例中，用戶可通過用戶界面輸入啟動動態顯示功能的命令，其中系統自動高亮顯示與用戶可移動輸入設備在顯示的融合圖像中的位置(動態)對應的那些對象和組織結構。在這樣的實施例中，系統還可包含自動同時顯示同樣動態地與用戶可移動輸入設備在顯示的融合圖像中的給定位置對應的高亮顯示的所選組織結構的相應源圖像。

在一個實施例中，系統可被啟動，以提供在與和用戶的實際光標在左手側監視器124上的相同(x，y)位置對應的位置，顯示在右手側監視器126上的“影子”光標，以致在2D圖像中來回移動光標會在相同的X，Y坐標，移動X光照相合成圖像中的影子光標。也可實現相反的情況，即，活動的用戶光標在右手側監視器126中工作，而影子光標在左手側監視器124中。在一種實現中，這種動態顯示特征允許系統跟隨2D融合圖像中的用戶的感興趣點，例如，鼠標光標位置，并實時地動態顯示/高亮顯示下面的一個或多個最“有意義的”區域。例如，用戶可(不點擊任何按鈕地)把鼠標移動到血管之上，系統將立即高亮顯示血管輪廓。

應意識到當前公開的技術可被擴展，以致這里說明的映射原理可被擴展以生成全映射3D容積，映射的容積中的各個體素保存與該特定體素源于的相關的一個或多個X光照相合成層面有關的信息，而不是僅僅生成合成2D圖像和相關的索引/引導映射。例如，在一個實施例中，容積可被投影到固定的坐標系，與乳房的實際容積無關。按照這種方式把容積投影到固定的坐標系使圖像數據的處理更容易，特別地，簡化在不同采集中獲得的體素的相互關聯。例如，使從乳房的CC采集獲得的3D容積中的體素和從相同乳房的MLO采集獲得的容積中的體素的相互關聯更容易。在這種安排中，例如可以提供一個或多個3D映射，以從通過CC獲得的3D容積中的一個層面中的體素，映射到例如通過MLO視圖獲得的另一個容積中的一個或多個對應體素。這種安排使從與乳房容積內的相似感興趣特征相關的不同采集獲得的層面的比較更容易，實質上允許醫學專業人員獲得感興趣的區域的多平面審閱。

利用合成的乳房X光照片的X光照相合成引導的活檢

按照本技術的實施例，如圖12中所示，可如下使用多模乳房X光照相/X光照相合成系統。使已被識別為活檢對象的患者在多模X射線成像系統上就位。在步驟161，活檢壓迫板向下朝著壓迫平臺移動，壓迫患者的乳房，在步驟162，開始使病灶可視化的處理。取決于X射線成像系統的能力，按照這里說明的實施例，可利用合成乳房X光照片，進行病灶的可視化。這樣的實施例很可能包括待活檢的病灶，不同于通常在Tr圖像棧(這里也稱為X光照相合成棧)中呈現的第一個圖像。此外，合成乳房X光照片更好地模仿醫生在傳統的立體定向活檢中看到的圖像。利用這種模式還可節省滾動瀏覽X光照相合成棧的時間，因為合成乳房X光照片視情況從X光照相合成棧獲得數據。在另一個實施例中，X光照相合成模式可被用于定位采集，同時仍然向用戶呈現合成的乳房X光照片，力圖識別X光照相合成棧中的呈現病灶的相關層面。或者，病灶的可視化可視情況利用定位圖像，乳房X光照片，獲得的立體定向圖像，獲得的X光照相合成投影圖像，X光照相合成重構圖像，或者它們的任意組合。在另外或備選的實施例中，具有X光照相合成能力的X射線成像系統適合于包括“立體定向模式”，當被選擇時，該立體定向模式使X射線成像系統自動取得典型的+/-15°立體定向圖像，并對立體定向圖像進行適當的成像處理，以得到立體定向容積。這種實施例的一個優點在于可以減小患者在X光照相合成系統中的暴露，在投影圖像采集期間，所述X光照相合成系統使用較低的劑量。

在其中病灶的可視化利用合成乳房X光照片的實施例中，一旦病灶已被可視化，在步驟163，就利用合成乳房X光照片，和/或用戶從合成乳房X光照片被導引到的X光照相合成棧中的層面，以所述病灶作為目標。以所述病灶作為目標可涉及利用圖像數據識別病灶的坐標，和視情況利用本領域的技術人員已知的變換技術，把坐標從圖像的坐標系(例如，笛卡爾坐標系)變換到活檢組件的坐標系。按照本技術的一個方面，不同的圖像或者圖像的組合除了用于以病灶作為目標之外，還可用于可視化病灶。在實施例中，如下面關于圖19所述的復合圖像可用于可視化病灶或以病灶作為目標。在另一個例子中，假定初始利用定位圖像來確保患者在適當位置，并使用一對立體定向圖像可視化病灶。如果在定位圖像中，而不是在兩個立體圖像中都發現病灶，那么可以與病灶位于其中的立體定向圖像結合地使用定位圖像來獲得目標位置信息。于是，如上所述，取決于X射線成像系統的能力，可利用以下圖像來得出病灶目標坐標：定位圖像，乳房X光照片，合成的乳房X光照片，獲得的立體定向圖像，獲得的X光照相合成投影圖像，X光照相合成重構圖像，或者它們的任意組合。

在步驟164，一旦得出目標坐標，通過按下為移動活檢針所需的控制按鈕，用戶就可開始活檢程序。圖13圖解說明控制單元的例證顯示器和按鈕。所述控制單元包括用于顯示與活檢相關的信息的顯示器172，該信息比如是關于針號、到平臺和壓迫板的距離、針坐標、目標坐標、與目標的接近度以及其它相關信息。控制面板還可向用戶提供其它有幫助的信息，比如當針過于接近乳房平臺、胸壁或皮線(skin line)時的報警指示符。如上所述，報警指示符可被顏色編碼，或者可提供不良狀況的其它可視或可聽指示符。

在一個實施例中，控制單元還包括被定位和設置成允許活檢組件的單手啟動，同時排除意外啟動的按鈕(包括按鈕170)。在一個實施例中，設置一對控制按鈕，一個在控制面板的正面，另一個在控制面板的背面。只有同時按下兩個按鈕，才能啟動活檢組件的移動。這里可以替換采用確認操作員意圖的其它機構，而不影響本技術的范圍。

現在返回圖12，在步驟165，一旦針已前進到目標位置，就可以獲得圖像，以核實所述針事實上位于病灶處。如果活檢針在X射線成像系統(比如在美國專利申請公開No.2011/0087132中所述X射線成像系統)的視野之外，那么可以不受干擾地獲得這樣的圖像。在步驟166，當核實針在目標處時，可以切除組織，從而完成活檢。盡管未在流程圖中明確示出，不過步驟165和166可被重復，以核實整個病灶的切除。

圖14中表示可向采集工作站添加的與活檢組件一起使用的用戶界面特征的例子。所述用戶界面包括使用戶可以控制在活檢過程中收集的信息的顯示和輸出的菜單和/或控制按鈕或圖標。確定目標的工具180允許用戶審閱、修改和刪除目標信息。圖像源選擇器182(包括立體定向，X光照相合成，定位，乳房X光照相等)允許用戶選擇哪些圖像用于可視化或確定目標。圖像查看選擇器184允許用戶快速上拉和查看在活檢過程中獲得的任意圖像。可在圖像窗口186中上拉任意圖像。在采集工作站，還可包括與活檢相關的其它信息，比如活檢設備的類型，目標和壓迫板/平臺之間的相對距離等。應注意盡管圖14的示意圖中表示了按鈕和圖標的特定布置，不過本技術不限于這些信息的任何特殊表現形式，其它形式的下拉菜單、超鏈接、圖標、按鈕和窗口被認為與之等同。

在其中呈現給用戶的第一個圖像是是合成的乳房X光照片的另一個實施例中，如圖15中所示，用戶界面可視情況包括覆蓋在合成的乳房X光照片上的活檢窗口200。這種界面幫助用戶判定患者是否被正確定位，這可幫助節省活檢程序的時間。用戶可視情況關閉和打開活檢窗口。另外或另一方面，活檢窗口可包括給用戶的指示，如果在所述窗口內不存在鈣或腫塊的話。這種指示可以呈(但不限于)聽覺或視覺指示的形式。在一個非限制性例子中，是否應向用戶提供這種指示的判定至少部分以合成的乳房X光照片上的活檢窗口是否包括IMERGE圖的特征之一為基礎。

此外，按照這里說明的實施例，向用戶呈現合成的乳房X光照片還使到X光照相合成層中的在其中發現病灶或特征(例如，異常，鈣化，腫塊等)的層面的導航更容易。例如，當用戶選擇合成的乳房X光照片的一部分時，用戶可被導引到X光照相合成棧中最佳地呈現在合成的乳房X光照片中的病灶或特征的層面。或者，用戶界面可被配置成以致用戶能夠被導引到剛好在X光照相合成棧中的呈現所述病灶或特征的層面之上或之下的層面，這會是有用的，因為用戶可滾動瀏覽X光照相合成棧，從而被呈現以病灶或特征的變化視圖。在另一個實施例中，響應用戶選擇呈現給用戶的合成乳房X光照片上的某個病灶或特征，可在X光照相合成棧中的感興趣層面上自動放置可視目標或指示。從而，例如，通過沿X向或Y向慢進或者沿Z向輕推(如果需要的話)，用戶可被導引到相關層面上的病灶或特征，以校正活檢目標。在另外或可選的實施例中，通過合成乳房X光照片中的鈣化或腫塊增強的CAD的使用，也可自動放置或選擇放置在相關層面上的目標。這可幫助完成活檢工作流，因為這樣的選定目標或放置可被視為活檢目標，該活檢目標當與活檢窗口結合使用時，能夠確保適當的患者定位。通過跳轉到或者滾動瀏覽一個或多個X光照相合成棧中的層面，可以獨立地核實這樣的目標或放置。

利用造影成像、雙能量成像和/或高能量成像的圖像引導的活檢

按照本技術的實施例的圖像引導活檢可包括在2D或3D圖像中的造影成像、雙能量成像和/或高能量成像中的一種或多種模式的使用。在雙能量成像中，獲得多個X射線圖像-其中的一個是在低X射線能量下獲得的，另一個是在高X射線能量下獲得的。X射線能量的各個方面可被改變，比如劑量、強度、波長、和/或本領域的技術人員已知的X射線能量的其它方面。雙能量圖像可以是圖像對的線性組合。在實施例中，雙能量圖像可以是高能量圖像和低能量圖像之間的差異。就造影成像來說，可以只在高能量圖像中使造影劑可視化，所述高能量圖像可視情況代替和起與雙能量圖像相同的功能。從而，對造影圖像的引用可以指的是雙能量圖像，或者其中可使造影劑可視化的高能量圖像。造影圖像可以是2D或者3D或者甚至合成的2D圖像，例如，其中造影合成2D圖像來源于造影3D圖像和/或雙能量3D圖像。至少在美國專利申請公開No.2012/0238870中，描述了這種成像系統的非限制性例子。按照這里說明的例子的乳房成像系統把組合2D和/或3D乳房X射線成像的能力和造影圖像采集處理的好處結合在一起。活檢能力(立體定向或X光照相合成引導的)也可被集成到系統中，同時病灶定位軟件(例如，這里說明的那些病灶定位軟件)利用選自包括2D圖像(例如，Mp)、合成2D圖像、3D投影圖像、3D重構數據的組的任意圖像。另外，利用的圖像可以選自包括利用造影、雙能量和/或背景減除圖像采集處理獲得的2D(包括合成2D)、3D投影和3D重構數據任意之一的組。借助這種安排，支持以下圖像協議：2D或3D模式的利用高或低單能量圖像采集技術的造影成像(背景減除)；2D或3D模式的雙能量造影成像；3D模式的雙能量造影成像，其中在X光照相合成掃描過程中，成不同角度地進行高和低能量曝光；高能量和低能量可被分別重構并被結合，從而形成雙能量容積；獲得雙能量2D和雙能量3D圖像的組合(combo)系統中的雙能量成像；其中利用單能量，獲得2D圖像數據集，利用雙能量成像，獲得3D圖像數據集的組合(combo)成像模式；其中利用雙能量成像，獲得2D圖像數據集，利用單能量圖像，獲得3D圖像數據集的組合成像模式；X光照相合成成像模式，其中考慮到不同應用的更大靈活性，在整個掃描期間，乳房保持壓迫狀態的X光照相合成(tomo)掃描中的總共N個視圖之中，不同投影圖像的至少一部分(或者不同投影圖像的全部)被分配不同的劑量、kVps、mAs和過濾器；其中在一系列獲得的投影圖像中，低能量掃描和高能量掃描交替的X光照相合成模式；其中按用戶可選的形態，比率不等地對投影圖像進行低能量掃描和高能量掃描的X光照相合成模式；利用造影劑，和/或雙能量、高能量兩者任一，或者背景減除成像的活檢(例如，立體定向或X光照相合成)；和/或利用通過使用造影劑，高能量和/或雙能量，或者背景減除成像獲得的X光照相合成掃描圖像的立位活檢。圖16圖解說明按2D成像乳房X光照相模式和/或3D成像X光照相合成模式工作的組合系統的不同操作模式下的成像范圍。在這些2D和3D模式中的每種模式下，系統可在乳房中有或無造影劑的情況下，對乳房成像。在2D和/或3D模式下，并在乳房中有或無造影劑的情況下，系統可進行雙能量成像或背景減除成像。如圖16中所示，這些能力允許模式的許多不同組合，比如利用單能量(SE)和造影增強(CE)的2D，利用SE的2D，利用CE的2D，利用DE的3D，等等。圖17圖解說明當利用純2D系統，即，不包括3DX光照相合成能力的系統時的成像范圍。在圖8的例子中，可按單能量模式或雙能量模式使用系統，在每種情況下，乳房中存在或不存在造影劑。圖18圖解說明可按照利用單能量或雙能量成像的3D成像模式工作的純3D系統的操作，在任一情況下，乳房中存在或不存在造影劑。

進行X射線造影劑活檢的方法可包括下述內容。患者經歷X射線造影劑的注射。例如，使患者就座，并對其進行造影劑的靜脈注射。一般等待1-3分鐘，以便造影劑有時間累積在乳房組織中。利用造影劑的活檢程序類似于本領域公知的非造影活檢程序。壓迫乳房并獲得一個或多個定位圖像，以確保病灶在活檢壓迫板的開口中恰當居中。不同于非造影程序，這些定位圖像可以是雙能量減除圖像，或者使造影劑可視化的高能量圖像。獲得的圖像可以是2D圖像或3D圖像。在可選的實施例中，顯示的圖像可以是2D(包括合成2D)和/或3D圖像。隨后，開始確定目標。這可利用立體的一對(一般以±15°的角度獲得的)雙能量或高能量2D圖像進行，或者可以利用雙能量3D定位圖像確定目標，如果可獲得雙能量3D定位圖像的話。

造影活檢程序和系統的一些獨特方面涉及造影劑存在于乳房中并且可見的較短時間。造影劑的可見性隨時間變化，在活檢的時間長度內，可見性會被降低。于是，提供其中可以識別造影劑圖像中的病灶并使之與在非造影劑低能量、普通3D圖像(Tp或Tr)、2D和/或合成乳房X光照片中可見的參照對象相互關聯的用戶界面和/或確定為目標的特征。這會使在造影劑中的病灶的可見性消失之后發生的發射后(post-fire)驗證成像更容易。這還允許當造影劑只在第一病灶的活檢的初始部分期間可見時的多個位置的活檢。

為了幫助在造影圖像中識別的病灶與在通常的低能量圖像中所見的結構的相互關聯，可以利用以下系統特征中的至少一個或多個系統特征。顯示器可被來回切換，以交替顯示定位或立體圖像對中的低能量圖像和造影圖像。用戶識別的坐標十字線可被保存在造影圖像中，并顯示在低能量圖像上。通過利用用戶在立體造影圖像上識別的十字線坐標或病灶，十字線可以自動位于標準X光照相合成定位圖像和層面上。另一方面或另外地，根據在作為標準低能量圖像或者造影定位圖像的X光照相合成定位圖像上識別的十字線或病灶，十字線可被自動放置在立體對(或者低能量對或者造影立體對)上。通過對兩個圖像使用不同的顏色映射，造影圖像和低能量圖像可被疊加，和/或同時顯示在一個顯示器上。

按照這里說明的系統的活檢的非限制性例子包括下述任意一個或多個：能夠進行立體活檢和造影立體活檢的系統；能夠進行X光照相合成活檢和造影X光照相合成活檢的系統；能夠進行立體活檢、X光照相合成活檢、造影立體活檢和造影X光照相合成活檢的系統；作為其用戶界面的一部分，具有在造影圖像和低能量圖像之間切換顯示的方法的活檢系統；作為其用戶界面的一部分，具有同時疊加和顯示低能量圖像和造影圖像的方法的活檢系統；允許在造影圖像中標記十字線位置并把它們顯示在低能量圖像上，以便當歸因于在活檢程序期間過去的時間，造影劑在圖像上不再可見時，允許進行活檢程序和核實的系統；利用X射線造影引導成像，進行活檢的程序；利用兩個或更多的X射線過濾器的俯臥位活檢系統，例如，一個過濾器用于低能量圖像，另一個過濾器用于高能量圖像，高能量過濾器優選包含銅；和/或其中一些的圖像是在低kV下拍攝的，其它圖像是在高于碘的k邊的高kV下拍攝的X射線造影活檢系統和手術。

考慮到上面所述，圖19描述對患者的乳房進行諸如活檢之類程序的方法300。可構思與這里的公開內容一致的其它方法。在操作302，利用成像系統的壓迫板來一般在壓迫板和相關的平臺之間壓迫乳房。如果要進行造影成像，那么在操作304，可在乳房的壓迫之前或之后，把造影劑注射到患者體內。注射和成像之間的時間量可以是按特定造影劑、患者具體情況、技師經驗等要求或期望的時間量。隨后在操作306，進行初始成像程序。該成像操作可包括按預定劑量，多次對乳房成像，所述預定劑量可以相同、基本相同或不同。事實上，如果進行造影成像，那么初次劑量可以高于隨后的劑量，以致在第一成像程序產生的圖像中，易于看見造影劑。雙能量成像也可利用兩種不同的劑量。每種成像程序可以生成不連續的圖像，所述圖像可被保存或如下所述被處理。

在操作308，可以生成復合圖像(例如，多個圖像的組合，一種這樣的組合是從第二圖像代替第一圖像)。在步驟310，可向用戶顯示由各個成像程序產生的各個圖像任意之一或者復合圖像，以便進一步分析或研究。多個圖像中的差異可指示可在顯示的圖像上識別的感興趣的區域。在操作312，可以使乳房內的感興趣的區域的空間位置與圖像中的參照對象相互關聯，或者可以保存感興趣的區域的坐標。通過識別感興趣的區域，并保存其坐標(或者相對于在顯示的圖像中可見的參照對象的位置)，可以為進一步的程序(比如活檢)確定感興趣的區域作為目標。另外，在操作314，可以定位指示符，以便標記乳房內的感興趣的區域。可以利用系統的用戶的動作(例如，操作員觸摸屏幕)，定位所述指示符，或者系統可自動標記感興趣的區域，以引起對該感興趣的區域的注意。一旦感興趣的區域被作為目標，在操作316，就可使活檢針定位。可以根據保存在系統中的各種信息，手動或自動地進行所述定位。一旦活檢針如要求或期望的那樣被定位，在操作318，就可進行活檢。之后，為了確認感興趣的區域被恰當地作為目標，在操作320，可再次對乳房成像

要意識到這里討論的方法和設備的實施例在應用方面，不局限于記載在以下說明中，或者在附圖中圖解所示的各個組件的結構和安排的細節。能夠在其它實施例中實現所述方法和設備，可按照各種方式實踐或實現所述方法和設備。這里只是出于舉例說明，而不是對本發明的限制，提供了具體實現的例子。特別地，這里結合一個或多個實施例討論的操作、要素和特征并不意圖從任何其它實施例中的相似角色中被排除。

另外，這里使用的措詞和術語只有是用于說明，不應被視為對本發明的限制。這里對系統和方法的實施例或要素或操作的任何單數引用還可包含包括多個這些要素的實施例，這里對任意實施例或要素或操作的任何復數引用還包含只包括單一要素的實施例。這里的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其變形的使用意味包含之后列舉的項目及其等同物，以及另外的項目。提到的“或”可被理解成包含的，以致利用“或”描述的任何用語可指示一個、不止一個、和全部的所述用語。

除非另有說明，否則具體實施方式和權利要求書中的所有份數、比率和百分比都是按重量的，所有數值極限都是和現有技術提供的一般精度一起使用的。

這里公開的尺寸和數值不應被理解成嚴格局限于列舉的精確數值。相反，除非另有說明，各個這樣的尺寸意圖表示列舉的值，以及該值周圍的功能上等同的范圍。例如，公開為“40mm”的尺寸意圖表示“約40mm”。

應理解在本說明書中給出的每個最大數值限度包括各個較低的數值限度，仿佛這樣的較低數值限度明確地記載在這里一樣。在本說明書中給出的每個最小數值限度包括各個較高的數值限度，仿佛這樣的較高數值限度明確地記載在這里一樣。在本說明書中給出的每個數值范圍包括落在該較寬的數值范圍內的各個較窄的數值范圍，仿佛這樣的較窄數值范圍明確地記載在這里一樣。

在相關部分中引證的所有文獻通過引用包含于此；任意文獻的引證不應被理解成相對于現有技術，該文獻是現有技術的認可。如果本文中的用語的任何含意或定義與通過引用包含的文獻中的任何含意或定義沖突，那么適用在本文中賦予該用語的含意或定義。

上面說明了例證實施例，可以意識到上面說明并在附圖中描述的例子僅僅是例證性的，在附加權利要求的范圍內，還包含其它的實施例和例子。例如，盡管附圖中提供的流程圖說明了例證步驟；不過，利用本領域已知的其它數據融合方法，可按照各種方式實現整個圖像融合處理。類似地，系統方框圖僅僅是代表性的，圖解說明功能劃分，所述功能劃分不應被視為本公開的限制要求。從而，上述具體實施例是例證性的，對于這些實施例可以提出許多變化，而不脫離附加權利要求的范圍。