用于在多种成像模态中识别关注区域的系统和方法与流程

用于在多种成像模态中识别关注区域的系统和方法
1.本技术于2021年3月23日作为pct国际专利申请提交，并要求于2020年3月27日提交的美国临时专利申请no.63/000700的优先权，其全部公开内容全部通过引用并入本文。
技术领域
2.医学成像提供了一种非侵入性方法来可视化患者的内部结构。可视化方法可用于筛查和诊断患者的癌症。例如，早期筛查可以发现乳房内可能癌变的病变，以便在疾病的早期进行治疗。


背景技术：

3.乳房x射线照相术(mammography)和断层合成术(tomosynthesis)利用x射线辐射来可视化处于压缩位置的乳房。这些技术通常用于筛查患者的潜在癌性病变。传统的乳房x光照片涉及从各个角度获取乳房的二维图像。断层合成术在乳房的整个厚度上产生多个x射线图像，每个图像是乳房的各离散层或切片的图像。断层合成术拼凑出乳房的三维可视化图像。乳房x射线照相术和断层合成术通常在患者站立且患者的乳房组织受压时进行。
4.如果发现病变，诊断超声可能是确定患者是否有肿瘤的下一步。超声使用通常由压电换能器产生的声波来对患者体内的组织进行成像。超声探头通过产生弧形声波来聚焦声波，该声波传播到体内并从患者体内的不同组织之间的层被部分地反射。所反射的声波由换能器检测并转换为可由超声扫描仪处理的电信号，以形成组织的超声图像。超声通常在患者处于仰卧位且患者的乳房组织不受压时进行。
5.在诊断超声成像程序期间，技术人员和放射科医师通常难以导航到并定位先前在x射线成像期间所识别出的病变。将病变位置从x射线成像关联到超声成像是具有挑战性的，这是因为前者是在患者直立且乳房组织受压时进行的，而后者是在患者躺下且乳房组织不受压时进行的。
6.正是在这样的背景下进行本公开。在本文中提供技术和改善。


技术实现要素：

7.本公开的实施例涉及一种识别乳房内的关注区域的位置的方法。接收乳房内的关注区域的指示。接收乳房内的关注区域在乳房受压时的压缩位置坐标。将组织变形数学模型应用于关注区域的压缩位置坐标，以预测乳房内的关注区域在乳房不受压时的未压缩位置坐标。所预测的未压缩位置坐标被保存到数据存储。
8.在另一方面中，一种超声导航系统包括至少一个数据存储；处理设备；以及，存储指令的存储器，在被处理器执行时，所述指令有助于操作的执行。所述操作包括：从数据存储访问受压乳房内的关注区域的压缩位置坐标；利用组织变形数学模型，计算乳房内的关注区域在乳房不受压时的预测的未压缩位置坐标；和，将所预测的未压缩位置坐标保存到数据存储。
9.在又一方面中，一种非暂态机器可读存储介质存储可执行指令，在被处理器执行
时，所述可执行指令有助于操作的执行。所述操作包括：记录乳房的x射线图像；接收乳房的x射线图像上对关注区域的指示；记录关注区域之内或周围的一个或多个构造标记；确定乳房内的关注区域在乳房受压时的压缩位置坐标；将压缩位置坐标和一个或多个构造标记保存在数据存储中；将组织变形数学模型应用于关注区域的压缩位置坐标，以预测乳房内的关注区域在乳房不受压时的未压缩位置坐标；将所预测的未压缩位置坐标保存到数据存储；将所预测的未压缩位置坐标和构造标记传送到与超声系统通信的光学跟踪系统；以及，在与超声系统通信的显示器上，显示坐标模型和构造标记。
10.在附图和以下说明书中阐述了一种或更多种技术的细节。这些技术的其它特征、目的和优点将从描述、附图和权利要求中显而易见。
附图说明
11.图1示出用于定位乳房内的关注区域的一个示例系统。
12.图2示出用于管理包括成像数据的医疗保健数据的一个示例系统的示意图。
13.图3是一个示例性x射线成像系统的示意图。
14.图4是图3的x射线成像系统的立体视图。
15.图5描绘了处于左中外侧斜(lmlo)成像取向的乳房定位状态的x射线成像系统。
16.图6描绘了一个示例性的超声成像系统。
17.图7描绘了图6的超声成像系统在用于患者乳房时的一个示例。
18.图8是示出识别乳房内的关注区域的一个示例性方法的流程图。
19.图9示出图1的图形用户界面的一个示例性的显示。
20.图10是可用于实施本公开的一个或更多个方面的一个示例性计算系统的示意图。
具体实施方式
21.本公开涉及使用成像设备导航到乳房内的关注区域的系统和方法。具体地说，计算系统使用组织变形模型来计算乳房内的关注区域的预测坐标。可以在使用诸如乳房x射线照相术或断层合成术的第一成像模态对乳房进行可视化过程中，识别关注区域。在一些情况中，关注区域可能需要进一步成像以确定关注区域内的病变是否可能癌变。在这样的情况中，可以对乳房进行超声成像程序。
22.技术人员和放射科医师可能会发现难以定位相同的关注区域，这是因为与x射线成像程序(例如，乳房x射线照相术或断层合成术)相比，超声程序中乳房的位置不同。通常，在x射线成像期间，患者处于直立位置，且乳房受压，而在超声期间，患者通常处于仰卧位置，并且乳房不受压。该位置偏移会使得难以使得在x射线图像中发现的病变与超声产生的图像相关联。与x射线成像相比，技术人员在超声中通常使用不同的坐标系和其它手段来识别乳房内的关注区域的位置。
23.操作组织变形模型的计算系统可以将在x射线成像程序期间使用的坐标转换为可用于超声成像程序的预测的坐标。预测的坐标可以为超声技术人员提供更大的信心，即他或她正在查看在x射线成像程序中识别的相同的关注区域。
24.图1示出用于定位乳房内的关注区域的一个示例系统100。系统100包括计算系统102、x射线成像系统104，和超声成像系统106。在一些示例中，系统100运行以在超声成像期
间，基于在之前首次识别出关注位置的x射线成像程序期间收集的数据，将技术人员引导至乳房内的关注位置。
25.计算系统102运行以处理和存储从x射线成像系统104接收的信息，并将经过处理的信息提供给超声成像系统106。在图1的示例中，计算系统102包括组织变形模型110和数据存储112。在一些示例中，组织变形模型110和数据存储112被容纳在计算系统102的存储器中。在一些示例中，计算系统102从诸如云计算环境的远程服务器访问组织变形模型110和数据存储112。
26.使用组织变形模型110来分析在x射线成像期间获得的关于乳房内的关注区域的信息，并将该信息转换为可用于在超声成像期间导航到相同的关注区域的位置识别信息。将在乳房组织受压时在x射线成像程序期间确定的关注区域的坐标转换成一组不同的坐标，用于在对不受压的乳房组织的超声成像期间定位关注区域。
27.组织变形模型110基于被成像的乳房的密度和体积，预测超声坐标。在一些示例中，组织变形模型110基于变形曲线，该变形曲线基于被记录在乳房x射线照相术桨板(paddle)上的乳房组织扩散量确定。通过已知的桨板的压力和由x射线确定的密度，为每个患者计算组织变形模型110。
28.数据存储112运行以存储从x射线成像系统104接收的信息，以及在其被组织变形模型处理之后的信息。在一些示例中，数据存储112实际上是两个或更多个分别的数据存储。例如，一个数据存储可以是存储来自一个或更多个x射线成像系统的关注区域的压缩位置坐标的远程数据存储。另一个数据存储可以在本地容纳于计算系统102内，并存储关注区域的预测的未压缩位置坐标。在一些示例中，数据存储112可以是电子病历(emr)系统的一部分。
29.x射线成像系统104运行以使用x射线辐射来拍摄乳房组织的图像。x射线成像系统104包括x射线成像设备114，和与x射线成像设备114通信的x射线计算设备116。将结合图3至5更详细地描述x射线成像设备114。x射线计算设备116运行以接收来自医疗保健提供者h的输入以操作x射线成像设备114并查看从x射线成像设备114接收的图像。
30.超声成像系统106运行以使用超声波获取乳房组织的图像。将结合图6至7更详细地描述超声成像系统106。超声成像系统106包括超声计算设备118和超声成像设备120。超声计算设备118运行以接收来自医疗保健提供者h的输入以操作超声成像设备120并查看从超声成像设备120接收的图像。
31.图1示出了超声成像系统106如何利用从x射线成像系统104获得的信息。医疗保健提供者h操作x射线计算设备116以利用x射线成像设备114拍摄患者p的乳房的x射线图像。x射线图像可以作为常规健康筛查或后续诊断筛查的一部分。图像由放射科医生查看，放射科医生可能会在患者p乳房中识别一个或多个关注区域，这些区域需要额外分析以确定这些关注区域内的病变是否可能癌变并需要活检。放射科医师可以标记关注区域并且计算系统(102或其它系统)可以基于放射科医师的选择来确定坐标并且可以以与x射线图像相关联的dicom格式存储坐标。在另一示例中，可以通过患者id与患者相关联地存储坐标。在一些示例中，坐标存储在具有与患者的电子病历登录号关联的唯一标识符的数据库中。
32.在一个示例中，可以使用存储在计算设备116处的计算机辅助检测系统来确定关注区域的坐标并将其通信到计算系统102。在一些示例中，计算机辅助检测系统利用人工智
能或机器学习技术来确定坐标。使用组织变形模型110分析由放射科医师或计算设备116记录的坐标。该分析的输出是预测坐标组，可以将其通信到超声计算设备118以通常在后续诊疗时使用，该后续诊疗的地点通常与进行成像程序不同。
33.操作超声计算设备118的医疗保健提供者h利用超声成像设备120，使用预测坐标导航到患者p的乳房的关注区域。在一些示例中，结合在超声计算设备118的显示器上的乳房的图形化表示，来使用roi(关注区域的简写)的预测坐标。预测坐标用于在关注区域的位置，在乳房图像上生成视觉指示符。在一些示例中，这被表示为使得roi被显示为相对于乳房的图形化表示的乳头的时钟位置。此外，可以显示不同的视觉指示符来显示超声探头的当前位置。在一些示例中，可以使用点来指示roi位置，而矩形指示超声探头的位置。在一些示例中，探头的取向可以用矩形指示并且实时更新。当超声探头定位在关注区域上方时，视觉指示符在超声计算设备118的显示器上显示为会聚。该视觉引导使医疗保健专业人员更容易确认正在用超声成像系统106检查由x射线成像系统104识别的相同病变。图10中提供了这样的显示的一个示例。
34.图2示出用于管理包括成像数据的医疗保健数据的一个示例系统150的示意图。系统150包括通过通信网络152相互通信的多个计算构件。除了图1中所述的计算系统102、x射线成像系统104和超声成像系统106之外，计算构件可以包括跟踪系统154、导航系统156、emr系统158，和显示系统160。
35.需要注意的是，尽管“系统”在图1中被显示成功能块，但不同的系统可以集成到共同的设备中，并且通信链路可以只在其中一部分系统之间耦接；例如，跟踪系统154、导航系统156和显示系统160可以包括在的获取工作站或技术人员工作站中，其可以控制在放射学套件中获取图像。替代地，导航系统156和跟踪系统154可以集成到超声成像系统106中，或者作为独立模块提供且具有到显示器160、x射线成像系统104和超声系统106的单独通信链路。类似地，本领域技术人员将还意识到，通信网络152可以是局域网、广域网、无线网络、互联网、内联网或其它类似的通信网络。
36.在一个示例中，x射线成像系统104是断层合成术获取系统，其在x射线管沿乳房上的路径扫描时，拍摄患者乳房的投影图像组。该投影图像组随后被重构为三维体积，可以沿任何平面的切片或平板来查看该三维体积。三维体积可以本地存储在x射线成像系统104处(在x射线成像设备114上或x射线计算设备116上)，或存储在通过通信网络152与x射线成像系统104通信的数据存储(例如数据存储112)处。在一些示例中，三维体积可以存储在电子病历(emr)系统158内的患者文件中。参照图3至5进行描述示例x射线成像系统的附加细节。
37.x射线成像系统104可以通过通信网络152将x射线图像三维体积传输到导航系统156，在导航系统156中可以存储和查看这样的x射线图像。导航系统156显示由x射线成像系统获得的x射线图像。一旦被重构以在导航系统156上显示，x射线图像可以被重定格式和重新定位以在任何平面和任何切片位置或取向查看图像。在一些示例中，导航系统156在同一屏幕上显示多个帧或窗口，其显示x射线图像切片的其它位置或取向。
38.本领域技术人员将理解，x射线成像系统104获得的x射线图像体积可以在任何时间点传输到导航系统156，而不一定在获得x射线图像体积之后立即传输，相反地，可以根据导航系统156的请求传输。在替代示例中，x射线图像体积通过诸如闪存、cd-rom、dvd-rom盘或其它这样的可移动媒体设备传输到导航系统156。
39.超声成像系统106通常使用超声探头来获取患者组织的超声图像，超声探头用于对其视野内的患者组织的一部分进行成像。例如，超声成像系统106可用于对乳房进行成像，更具体地，对乳房的导管进行成像。超声成像系统106获取并显示在超声探头的视野内的患者解剖结构的超声图像，并且通常在对患者成像时实时显示图像。在一些示例中，超声图像可以还存储在存储介质上，例如硬盘驱动器、cd-rom、闪存或软盘，用于之后的重构或回放。参照图6至7进行描述关于超声成像系统的附加细节。
40.在一些示例中，导航系统156可以访问超声图像，并且在这样的示例中，超声成像系统106还连接到通信网络152并且由超声成像系统106获取的超声图像的副本可以通过通信网络152传输到导航系统156。在其它示例中，导航系统156可以通过通信网络152远程访问并复制超声图像。在替代示例中，可以将超声图像的副本存储在数据存储112或emr系统158上，它们通过通信网络152与导航系统156通信并被导航系统156远程访问。
41.跟踪系统154通过通信网络152与导航系统156通信，并且可以跟踪超声成像系统106正在对患者组织进行成像的物理位置。在一些示例中，跟踪系统154可以通过直接通信链路或无线通信链路，直接连接到导航系统156。跟踪系统154跟踪与超声成像系统106连接的发射器的位置并给导航系统156提供表示它们在跟踪器坐标空间中的坐标的数据。在一些示例中，跟踪系统154可以是包括光学相机和光学发射器的光学跟踪系统，然而本领域技术人员将理解，可以使用任何能够跟踪物体在空间中的位置的设备或系统。例如，本领域技术人员将理解，在一些示例中，可以使用包括rf接收器和rf发射器的rf跟踪系统。
42.超声成像系统106可以被配置为通过使用跟踪系统154的校准方法，而与导航系统156一起使用。与超声成像系统106的超声探头连接的发射器可以将它们在跟踪器坐标空间中的位置传输到跟踪系统154，该跟踪系统进而将该信息提供给导航系统156。例如，发射器可以置于超声成像系统106的探头上，使得跟踪系统154可以监测超声探头在跟踪器坐标空间中的的位置和取向并将该信息提供给导航系统156。导航系统156可以使用跟踪位置来确定超声探头相对于发射器的跟踪位置的位置和取向。
43.在一些示例中，使用配置工具进行配置。在这样的示例中，配置工具的位置和取向可以也由跟踪系统154跟踪。在配置期间，配置工具接触超声成像系统106的超声探头的换能器面，而跟踪系统154将表示配置工具在跟踪器坐标空间中的位置和取向的信息传输给导航系统156。导航系统156可以确定配置矩阵，基于与超声探头连接的发射器的跟踪位置，该配置矩阵可用于确定超声探头的视野在跟踪器坐标空间中的位置和取向。在替代示例中，具有多个品牌或型号的各种超声探头型号的配置数据的数据库可用于在配置期间将视野配置预加载到导航系统156中。
44.一旦超声成像系统106配置好导航系统156，就可以用超声成像系统106对患者组织进行成像。在超声成像期间，跟踪系统154监测超声成像系统106的超声探头的位置和取向，并将跟踪器坐标空间中的该信息提供给导航系统156。由于超声成像系统106已被配置为与导航系统156一起使用，导航系统156能够确定超声成像系统106的超声探头的视野的位置和取向。
45.导航系统156可以被配置为将超声图像与x射线图像共同配准。在一些示例中，导航系统156可以被配置为将超声探头的视野的位置和取向从跟踪器坐标空间转换为x射线图像中的位置和取向，例如，转换为x射线系统坐标。这可以通过跟踪超声探头的位置和取
向并将该跟踪器坐标空间中的位置信息传输到导航系统156并将该位置信息与x射线坐标系统相关联来实现。
46.例如，用户可以选择x射线图像内的解剖平面，然后用户可以操纵被跟踪的超声探头的位置和取向，以将超声探头的视野与所选的解剖平面对齐。一旦实现对齐，就可以捕获超声图像的相关跟踪器空间坐标。可以使用本领域技术人员已知的技术，由所跟踪的超声视野取向与所选择的解剖平面之间的相对旋转差异，来确定x射线图像与跟踪器坐标空间之间的解剖轴(上下(si)、左右(lr)和前后(ap))的配准。
47.该配置可以还包括选择x射线图像内的地标，例如，使用允许用户选择解剖目标的界面。在一些示例中，地标可以是内部组织地标，例如静脉或动脉，而在其它示例中，地标可以是外部地标，例如基准皮肤标记或外部地标，例如乳头。可以用超声探头定位在x射线图像中选择的相同地标，并且一旦定位，可以提供用于捕获目标在跟踪器坐标空间中的表示的坐标的机制。目标在x射线图像中的坐标与目标在跟踪器坐标空间中的坐标之间的相对差异用来确定将两个坐标空间对齐所需的平移参数。先前获取的平面取向信息可以与平移参数相结合，以提供能够共同配准两个坐标空间的完整的4
×
4变换矩阵。
48.然后，导航系统156可以使用变换矩阵对正被显示的x射线图像重定格式(reformat)，使得正被显示的组织切片处于与超声成像系统106的超声探头的视野相同的平面和相同的取向。匹配的超声和x射线图像则可以并排显示，或者直接叠加在单个图像查看帧中。在一些示例中，导航系统156可以在显示屏上的分别的帧或位置中显示另外的x射线图像。例如，x射线图像可以与超声成像系统106的视野的图形化表示一起显示，其中，视野的图形化表示被显示为切穿x射线图像的3d表示。在其它示例中，可以还显示注释，这些注释表示例如被超声成像系统106成像的器械(例如活检针、导丝、成像探头或其它类似设备)的位置。
49.在其它示例中，超声成像系统106正在显示的超声图像可以叠加在导航系统156正在显示的x射线图像的切片上，使得用户可以同时查看在相同显示器上叠加的x射线和超声图像。在一些示例中，导航系统156可以增强叠加的超声或x射线图像的某些方面，以提高所得组合图像的质量。
50.如图1所示，计算系统102运行以使用组织变形模型110来预测关注区域的未压缩位置坐标。导航系统156可以使用所预测的未压缩位置坐标来帮助用户在操作超声成像系统106时，找到关注区域。
51.电子病历系统158存储多个电子病历(emr)。每个emr都包含患者的医疗和治疗历史。电子病历系统158的示例包括由epic systems corporation、cerner corporation、allscripts和medical information technology,inc.(meditech)开发和管理的那些。
52.图3是示例性x射线成像系统104的示意图。图4是该成像系统104的立体视图。同时参照图3和4，x射线成像系统104通过包括静态的乳房支撑平台206和可移动压缩桨板208的乳房压缩固定器单元204来固定患者的乳房202以进行x射线成像(乳房x射线照相术和断层合成术中的任一个或两者)。乳房支撑平台206和压缩桨板208各自分别具有压缩表面210和212，它们朝向彼此移动以压缩和固定乳房202。在已知系统中，露出压缩表面210、212以直接接触乳房202。平台206还容纳图像接收器216和可选地，倾斜机构218，以及可选地，防散射网格。固定器单元204在从x射线源222发出的成像束220的路径中，使得束220撞击在图像
接收器216上。
53.固定器单元204支撑在第一支撑臂224上，x射线源222支撑在第二支撑臂226上。对于乳房x射线照相术，支撑臂224和226可以作为一个单元在不同成像取向(例如cc和mlo)之间围绕轴线228旋转，以使得系统104可以在每个取向拍摄乳房x射线照相术投影图像。在操作中，图像接收器216在拍摄图像时相对于平台206保持在原位。固定器单元204放开乳房202以使臂224、226移动到不同的成像取向。对于断层合成术，支撑臂224保持在原位，乳房202被固定并保持在原位，而至少第二支撑臂226使x射线源222相对于固定器单元204和受压的乳房202围绕轴线228旋转。系统104在束220相对于乳房202的各个角度拍摄乳房202的多个断层合成术投影图像。
54.同时并且可选地，图像接收器216可以相对于乳房支撑平台206倾斜，并且与第二支撑臂226的旋转同步。倾斜可以通过与x射线源222的旋转相同的角度，但是也可以通过与之不同的角度，其选择为使得束220对于多幅图像中的每幅都大致保持在图像接收器216上的相同位置。可以围绕轴线230倾斜，轴线230可以但不必在图像接收器216的图像平面中。耦接到图像接收器216的倾斜机构218可以驱动图像接收器216进行倾斜运动。
55.对于断层合成术成像和/或ct成像，乳房支撑平台206可以是水平的或者可以与水平成一定角度，例如，取向与乳房x射线照相术中常规的mlo成像类似。x射线成像系统104可以仅是乳房x射线照相术系统、ct系统，或仅是断层合成术系统，或者是可以执行多种形式成像的“组合”系统。这样的组合系统的一个示例已由本技术人以商品名selenia dimensions提供。
56.当系统运行时，图像接收器216响应于成像束220的照射，产生成像信息，并将其提供给图像处理器232以处理和生成乳房x射线图像。包括软件的系统控制和工作站单元238控制系统的操作并与操作员交互，以接收命令并传送信息，包括经处理的射线图像。
57.图5描绘了处于用于左中外侧倾斜mlo(lmlo)成像取向的乳房定位状态的示例性x射线成像系统104。系统104的管头258被设置取向为大致平行于系统104的机架256，或者不与支撑臂260的乳房抵着其放置的平坦部分正交。在该位置上，技术人员可以更容易地定位乳房，而不必在管头258下方弯腰或蹲伏。
58.x射线成像系统104包括用于将x射线成像系统104支撑在地板上的地板支架或底座254。机架256从地板支架252向上延伸并且可旋转地支撑管头258和支撑臂260。管头258和支撑臂260被配置为彼此分别地旋转，并且还可以沿着机架的面262升高和降低，以适应不同身高的患者。在管头258内设置有在本文别处描述而在此未示出的x射线源。支撑臂260包括支撑平台264，其中包括x射线接收器和其它构件(未示出)。压缩臂266从支撑臂260延伸并且构造为(相对于支撑臂260)线性地抬高和降低用于在成像程序期间压缩患者乳房的压缩桨板268。管头258和支撑臂260一起可以被称为c形臂。
59.x射线成像系统104上设置有多个界面和显示屏。这些包括足部显示屏270、机架界面272、支撑臂界面274和压缩臂界面276。通常各个界面272、274和276可以包括一个或更多个触摸键、旋钮、开关，以及一个或多个显示屏，包括具有图形用户界面(gui)的电容式触摸屏，以允许与x射线成像系统104的用户交互和对其的控制。在一些示例中，界面272、274、276可以包括控制功能，其也可以在系统控制和工作站(例如图1的x射线计算设备116)上可用。任何单个界面272、274、276可至少部分地基于预定设置、用户偏好或操作要求，要么连
续地要么选择性地，包括在其它界面272、274、276上可用的功能。一般而言，并如下所述的，足部显示屏270主要是显示屏，但如果需要或期望的话，可以使用电容式触摸屏。
60.在一些示例中，机架界面272可以允许诸如选择成像取向、显示患者信息、调整支撑臂高度或支撑臂角度(倾斜或旋转)、安全特征等的功能。在一些示例中，支撑臂界面274可以允许诸如调整支撑臂高度或支撑臂角度(倾斜或旋转)、调整压缩臂高度、安全特征等的功能。在一些示例中，压缩臂界面276可以允许诸如调整压缩臂高度、安全特征等的功能。而且，与压缩臂界面276相关联的一个或更多个显示器可以显示更详细的信息，例如压缩臂所施加的力、所选择的成像取向、患者信息、支撑臂高度或角度设置等。足部显示屏270也可以显示如由压缩臂界面276的一个或多个显示器显示的信息，或根据具体应用的要求或期望而显示其它的或不同的信息。
61.通常，技术人员可以在对患者执行的各种成像程序期间使用布置在x射线成像系统104上的各个界面和显示屏。本文所述的技术改善工作流程的效率，这可能出于多种原因而有利。例如，高效的工作流程可以减少成像程序的用时。这有助于减轻患者的压力，并允许技术人员在给定的时间范围内看更多的患者。也可以利用本文所述的技术来提高技术人员的表现。也就是说，当技术人员在成像程序期间工作以定位患者和控制成像系统时，技术人员能够更舒适地工作并且避免在成像程序期间不必要的或过度的弯曲、扭曲或用力。这可以帮助减少技术人员的重复性压力，并减少疲劳。
62.图6描绘了超声成像系统106的一个示例。超声成像系统106包括超声探头302，该超声探头302包括超声换能器304。超声换能器304被配置为发射超声波306的阵列。超声换能器304将电信号转换成超声波306。超声换能器304还可以被配置为检测超声波，例如已经从患者的内部部分(例如乳房内的导管)反射的超声波。在一些示例中，超声换能器304可以集成电容换能器和/或压电换能器，以及其它合适的换能技术。
63.超声换能器304也可操作地连接(例如，有线或无线)到显示器310。显示器310可以是计算系统(例如图1的超声计算设备118)的一部分，该计算系统包括配置为产生和分析超声图像的处理器和存储器。显示器310被配置为基于患者的超声成像显示超声图像。
64.在超声成像系统106中执行的超声成像主要是b模式成像，其产生患者体内一部分的横截面的二维超声图像。所得图像中像素的亮度通常对应于被反射的超声波的幅度或强度。
65.也可以使用其它超声成像模式。例如，超声探头可以在3d超声模式下操作，该模式从相对于乳房的多个角度获取超声图像数据，以构建乳房的3d模型。
66.在一些示例中，在采集过程中可能不显示超声图像。相反，在不显示b模式图像的情况下采集超声数据并生成乳房的3d模型。
67.超声探头302还可以包括探头定位收发器308。探头定位收发器308是发射信号的收发器，该信号为超声探头302提供定位信息。探头定位收发器308可以包括用于发送和接收信息的射频识别(rfid)芯片或设备，以及能够提供取向信息的加速度计、陀螺仪设备或其它传感器。例如，由探头定位收发器308发射的信号可以被处理以确定超声探头302的取向或位置。超声探头302的取向和位置可以按照三维分量来确定或提供，例如按照笛卡尔坐标或球坐标。超声探头302的取向和位置也可以相对于其它物件来确定或提供，例如切口器械、标记、磁方向、重力法线等。利用超声探头302的取向和位置，可以生成附加信息并将其
提供给外科医生以帮助将外科医生引导至患者体内的病变，如下文进一步描述的。虽然本文使用术语“收发器”，但该术语旨在涵盖发射器、接收器和收发器，以及它们的任何组合。
68.图7描绘了用于患者乳房312的超声成像系统106的一个示例。超声探头302与乳房312的一部分接触。在图7所示的位置上，超声探头302正用于对乳房312的导管314进行成像。为了对导管314成像，超声换能器304将超声波306的阵列发射到乳房312的内部。超声波306的一部分被诸如导管314(当导管在视野中时)的乳房内部成分反射，并且作为被反射的超声波316返回到超声探头302。可以由超声换能器304来检测被反射的超声波316。例如，超声换能器304接收被反射的超声波316并将被反射的超声波316转换成可以被处理和分析的电信号，以在显示器310上生成超声图像数据。
69.可以根据从超声探头302发射超声波306的脉冲与超声探头302检测到被反射的超声波316之间的时长来确定成像平面中管道314或其它物体的深度。例如，声速是众所周知的，软组织对声速的影响也是可以确定的。相应地，基于超声波306的飞行时间(更具体地，飞行时间的一半)，可以确定超声图像中的物体的深度。也可以实施用于确定物体深度的其它校正或方法，例如补偿通过组织的波的折射和变化速度。本领域技术人员将理解医学超声成像技术中深度测量的更多细节。这样的深度测量和确定可用于构建乳房312的3d模型，更具体地，构建乳房312的导管314的3d模型。
70.此外，可以使用多种频率或模式的超声技术。例如，可以实施定位频率以及成像频率和捕获频率的实时和同时的收发多路复用。这些能力的利用提供信息以共同配准或融合来自超声技术的多个数据集，以允许在显示器310上可视化导管164和其它医学图像。成像频率和捕获序列可以包括b模式成像(具有或不具有复合)、多普勒模式(例如，彩色、双工)、谐波模式、剪切波和其它弹性成像模式，以及对比增强超声等等的成像模式和技术。
71.现在参照图8，描述了识别乳房内的关注区域的位置的一个示例方法500。在一些示例中，图1至7中所述的系统和设备可用于实施方法500。特别地，图1至2的计算系统102运行以实施方法500的步骤，以帮助医疗保健提供者在成像程序期间，导航到乳房内的关注区域。
72.在操作502中，记录乳房的x射线图像。在一些示例中，响应于由医疗保健提供者h在x射线计算设备116处提供的输入，图1至2的x射线成像系统104的x射线成像设备114运行以记录x射线图像。在一些示例中，使用数字乳房断层合成术来采集x射线图像。在一些示例中，可以从远程数据存储获得x射线图像。在这样的示例中，x射线图像可能已经在不同的时间和地点被记录，然后存储在emr或其它数据存储中。
73.在操作503中，确定乳房的变形曲线。在乳房x射线照相术期间获取x射线图像时，用已知大小的力用桨板压乳房。桨板上的标记指示距离，并记录下乳房组织受压后扩散的距离。用前述已知力与距离一起确定估算乳房的体积和密度的变形曲线。
74.在操作504中，接收x射线图像中对关注区域的指示。在一些示例中，从医疗保健提供者h接收该指示。在一些示例中，医疗保健提供者h可以是位于与x射线成像系统104不同位置的放射科医师。医疗保健提供者h可以操作计算设备以显示用户界面，该用户界面允许医疗保健提供者h通过与x射线计算设备116通信的输入设备(例如鼠标、触摸屏，或触控笔)提供的输入，容易地与x射线图像交互，以突显关注区域。关注区域可以包括由医疗保健提供者h识别的需要额外分析的一个或多个病变。在其它示例中，从利用计算机算法确定关注
区域的计算机辅助检测系统接收指示。
75.在操作506中，在关注区域之中和周围记录构造标记。在一些示例中，此步骤是可选的。然而，在一些情况中，记录构造标记或生物标记可能有助于在未来的成像程序中导航到关注区域。这样的生物标记可以包括天然存在的标记(例如导管、疤痕组织等)或人工标记(例如活检植入物标记、乳房植入物的特征等)。在乳房受压时记录构造标记、生物标记或地标。
76.在操作508中，确定关注区域的压缩位置坐标。在使用x射线成像系统104进行x射线成像过程中，记录关注区域的坐标。在一些示例中，未压缩位置坐标包括相对于乳头的时钟位置、距乳房表面的深度，和距乳头的距离中的至少两个。具有所有三个坐标可以改善位置坐标的准确性。在一些示例中，坐标可以是笛卡尔坐标或极坐标。在一些示例中，可以在断层合成术的图像堆栈(z坐标)中的具体切片内识别关注区域，并且可以通过该图像切片内的x和y坐标来进一步识别其位置。
77.在操作509中，基于x射线图像和变形曲线，为乳房生成组织变形模型。使用乳房的体积和密度来计算组织变形模型。在一些示例中，基于关于乳房组织的大量信息数据集，使用机器学习技术来计算组织变形模型。
78.在操作510中，将压缩位置坐标、构造标记(如果记录的话)和组织变形模型保存到数据存储。在一些示例中，将该信息保存到图1的数据存储112。在其它示例中，可以将信息保存到emr系统158内的患者病历中。在一些示例中，压缩位置坐标以及任何记录的构造标记或生物标记被直接传送给与超声系统通信的跟踪系统。
79.在操作512中，将组织变形数学模型应用于压缩位置坐标以预测关注区域的未压缩位置坐标。组织变形模型基于乳房组织的体积和密度来预测未压缩位置坐标。
80.在操作514中，将所预测的未压缩位置坐标保存到数据存储。在一些示例中，数据存储可以是图1至2的数据存储112。在其它示例中，可以将未压缩位置坐标保存到患者的emr。未压缩位置坐标通常以易于由与超声成像系统106结合的导航系统156使用的格式保存。
81.在操作516中，将所预测的未压缩位置坐标和构造标记(如果可用)传送给与超声成像系统通信的光学跟踪系统。在一些示例中，光学跟踪系统是图2的跟踪系统154，它通过通信网络152与超声成像系统106通信。上文参照图2提供了关于光学跟踪系统154的操作的附加细节。
82.在操作518中，坐标模型和构造标记(如果可用)被显示在与超声成像系统106通信的显示器上。显示器可以是如图1所示的与超声成像设备120通信的超声计算设备118的一部分。在一些示例中，坐标模型、构造标记以及x射线图像显示在与超声成像设备120通信的超声计算设备118上。该显示有助于将医疗保健提供者引导至关注区域。
83.图9示出了图1的gui 130的示例。在一些示例中，gui 130显示在计算设备上，例如图1的超声计算设备118上。在图9的例子中，gui 130并排显示乳房202的x射线图像602和超声图像604。先前在x射线成像期间识别出的目标病变606在x射线图像602中用视觉标记指示。乳房202的对应超声图像604显示潜在病变608的指示。显示置信水平指示符610，其以百分比的形式提供目标病变606和潜在病变608匹配的概率。在该示例中，匹配度为99.9％。
84.gui 130还包括图612，其指示正在拍摄超声图像604的乳房202上的位置。该图612
包括对roi位置的标记620以及超声探头的当前位置的指示符618。另外，显示坐标614。在该示例中，坐标614指示潜在病变的位置在右乳房中11：00时钟位置，距乳头2cm。
85.图8是示出计算设备400的物理构件的一个示例的框图。计算设备400可以是与系统100结合使用以定位乳房内的关注区域的任何计算设备，例如图1的超声计算设备118或x射线计算设备116。
86.在图8所示的示例中，计算设备400包括至少一个中央处理器(“cpu”)402、系统存储器408，和将系统存储器408耦接到cpu 402的系统总线422。系统存储器408包括随机存取存储器(“ram”)410和只读存储器(“rom”)412。在rom 412中存储有包含基本例程的基本输入/输出系统，基本例程例如在启动期间帮助在计算设备400内的元件之间传输信息。计算系统400还包括大容量存储设备414。大容量存储设备414能够存储软件指令和数据。
87.大容量存储设备414通过连接到系统总线422的大容量存储控制器(未示出)连接到cpu 402。大容量存储设备414及其相关联的计算机可读存储介质为计算设备400提供非易失性、非暂态的数据存储。虽然本文包含的对计算机可读存储介质的描述是指大容量存储设备，例如硬盘或固态盘，但是本领域技术人员应该理解，计算机可读数据存储介质可以包括cpu 402可以从中读取数据和/或指令的任何可用的有形物理设备或制品。在一些示例中，计算机可读存储介质包括完全非暂态介质。
88.计算机可读存储介质包括以任何方法或技术实施的用于存储诸如计算机可读软件指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息的易失性和非易失性、可移动和不可移动的介质。计算机可读数据存储介质的示例类型包括，但不限于，ram、rom、eprom、eeprom、闪存或其它固态存储技术、cd-rom、数字多功能光盘(“dvd”)、其它光学存储介质、磁盒、磁带、磁盘存储器或其它磁性存储设备，或可用于存储所期望的信息并且可由计算设备400访问的任何其它介质。
89.根据一些示例，计算设备400可以使用通过网络152(例如无线网络、互联网或其它类型的网络)到远程网络设备的逻辑连接在网络环境中运行。计算设备400可以通过连接到系统总线422的网络接口单元404连接到网络152。应当理解，网络接口单元404也可以用于连接到其它类型的网络和远程计算系统。计算设备400还包括输入/输出控制器406，其用于接收和处理来自多个其它设备的输入，包括触摸用户界面显示屏或其它类型的输入设备。类似地，输入/输出控制器406可以向触摸用户界面显示屏或其它类型的输出设备提供输出。
90.如上所述，计算设备400的大容量存储设备414和ram 410可以存储软件指令和数据。软件指令包括适于控制计算设备400的操作的操作系统418。大容量存储设备414和/或ram 410还存储软件指令，当这些软件指令被cpu 402执行时，使计算设备400提供本文中讨论的功能。
91.尽管本文描述了各个实施例和示例，但是本领域技术人员将理解在本公开的范围内可以对其进行许多修改。因此，本公开的范围绝不受限于所提供的示例。