A Novel Low Dose and Accurate Phase Sensitive Breast Tomosynthesis (PBT) System based on Photon Counting Detector Technology for Cancer Imaging

基于光子计数探测器技术的新型低剂量、精确相敏乳腺断层合成 (PBT) 系统用于癌症成像

基本信息

  • 批准号:
    10163047
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.84万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-05-11 至 2022-01-01
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A Novel Low Dose and Accurate Phase Sensitive Breast Tomosynthesis (PBT) System based on Photon Counting Detector Technology for Cancer Imaging Project Summary: This project will focus to build a clinically driven phase sensitive breast tomosynthesis (PBT) imaging system using the photon counting x-ray detector technology to reduce the radiation dose and improve the accuracy of phase retrieval methods. Digital breast tomosynthesis (DBT) and PBT prototypes use the energy integrating detectors which introduce considerable electronic noise at low dose levels that limit the ability to reduce the total dose. With the spectral averaging of polychromatic x-ray beams, the quantitative information such as the projected electron densities of tissues is not accurately retrieved in phase sensitive imaging as the phase retrieval methods hold rigorously for monochromatic x-ray beams. One can employ energy resolving spectrometer to suppress the electronic noise and take the full advantage of the phase retrieval process. However, such an approach will be time-consuming and cannot be realized in the clinical world. We propose the utilization of photon counting detector technology with phase sensitive imaging technique to address the stated limitations. Photon counting detectors with their ability to eliminate the electronic noise potentially allow the phase sensitive imaging of breast at reduced radiation dose levels while preserving excellent imaging quality, enhanced tissue contrast, and tissue type identification capabilities. With narrow energy bin imaging, photon counting detectors limit the contributions of various photon energies in the polychromatic x-ray beam, and this will potentially help in accurately retrieving the quantitative information of the tissue. Such a technology for breast cancer imaging is neither available nor optimized. These are the primary aims proposed in this proposal: (1) Developing an inline PBT prototype that incorporates a high-resolution two-dimensional photon counting detector. We will fully characterize the spectral PBT; determining the detective quantum efficiency, measuring the spatial resolution, evaluating the noise properties, count rate performance, determining the width and location of energy bin; (2) Optimizing the phase retrieval methods for accurate quantification of the phase maps and projected electron densities of the breast tissues; (3) Conducting the image quality and dose saving comparisons with the existing PBT prototypes and DBT systems that utilize the energy integrating detectors. The proposed project will further facilitate the translation of the phase sensitive imaging of breast to the clinical world and enhance the sensitivity and specificity of breast cancer detection while reducing the radiation dose.
一种基于新型的低剂量和准确的相位敏感乳房合成(PBT)系统 用于癌症成像的光子计数检测器技术 项目摘要: 该项目将集中精力建立临床驱动的相位敏感的乳房合成(PBT)成像系统 使用光子计数X射线检测器技术来减少辐射剂量并提高 相检索方法。数字乳房断层合成(DBT)和PBT原型使用能量整合 在低剂量水平下引入相当大的电子噪声的探测器限制了降低总数的能力 剂量。随着多色X射线梁的光谱平均,定量信息,例如 在相位敏感成像中未准确检索组织的投影电子密度作为相检索 对于单色X射线梁,方法严格保存。一个人可以用能量解析光谱仪 抑制电子噪声并充分利用相检索过程。但是,这样的 方法将很耗时,在临床世界中无法实现。我们提出了光子的利用 用相位灵敏的成像技术计算检测器技术,以解决既定的限制。光子 计算检测器具有消除电子噪声的能力,可能会允许相敏感成像 在降低辐射剂量水平下的乳房,同时保持出色的成像质量,增强的组织对比度, 和组织类型识别能力。使用狭窄的能量箱成像,光子计数检测器限制了 多色X射线束中各种光子能的贡献,这可能有助于 准确检索组织的定量信息。这样的乳腺癌成像技术是 既不可用也不优化。这些是该提议提出的主要目的:(1)开发一个内联 PBT原型融合了高分辨率的二维光子计数检测器。我们将完全 表征光谱PBT;确定侦探量子效率,测量空间分辨率, 评估噪声特性,计数速率性能,确定能量箱的宽度和位置; (2) 优化相位检索方法,以准确量化相位图和投影电子 乳房组织的密度; (3)与现有的图像质量和剂量节省比较 利用能量整合检测器的PBT原型和DBT系统。拟议的项目将进一步 促进将乳房敏感成像转换为临床世界的转换,并提高灵敏度 乳腺癌检测的特异性,同时减少辐射剂量。

项目成果

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