CN101449289B - 基于对成像基准的几何分析根据呼吸相位对4d ct的回顾性分类 - Google Patents

基于对成像基准的几何分析根据呼吸相位对4d ct的回顾性分类 Download PDF

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Abstract

呼吸指示器(40、140、240、340、440)包括细长可探测部分(42、342、442)，该部分用于与成像对象的呼吸相耦合以使所述细长可探测部分随呼吸而运动。细长可探测部分布置为与由成像扫描器(10)在不同时间在沿扫描器轴(20)的不同位置处采集到的图像交叉，并作为在图像中的指示器特征而可探测。配置指示器位置查找器(52、54)以确定指示器特征在图像中的位置。

Description

基于对成像基准的几何分析根据呼吸相位对4D CT的回顾性分类
技术领域
本发明涉及三维成像技术。它具体应用于三维计算机断层成像，并具体参考所述三维计算机断层成像进行描述。然而，下面内容也可应用于其它成像模式，例如正电子发射断层扫描(PET)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)等。
背景技术
计算机断层成像用于众多需要精确位置配准的应用。例如，计算机断层成像有时用于对恶性肿瘤及周围组织和器官成像，这些图像在制定放射治疗计划会话中使用。计算机断层扫描图像特征应该与放射治疗设备的几何结构配准以使该制定计划过程高效。在介入成像中，计算机断层成像用于引导导管、活检针或其他介入器械的插入。另外的示例，在多模式成像中，计算机断层扫描图像与通过一个或多个其他模式(例如磁共振成像、正电子断层扫描等)采集到的图像空间配准。
当对胸部区域或其他部位的特征成像时，计算机断层图像的空间配准或对准优选考虑了呼吸运动。已知通过在断层成像的同时测量腹部运动可以实现该目的。在一些方法中，在患者身上放置光学标志物，由摄像机或其他光学传感器监测这些光学标志物的运动。然后可以从观测到的光学指示器的运动得到呼吸周期。然后基于呼吸相位对重建的切片图像进行分类、组合(bin)或组织以考虑到呼吸运动。
然而，这类方法有一定困难。例如，必须对呼吸和成像数据进行同步、分别记录和存储。然后必须基于时间标记(time stamp)等将分离的呼吸监测和成像数据集相关联。这两个数据集之间时间关联的任何误差(例如呼吸监测和成像数据集之间的时间偏移误差)都会在图像切片的呼吸相位组合中产生实质性系统误差。另外，呼吸监测需要专用的CCD相机、应变计、磁信标(magnetic beacon)、或邻近成像区域定位的其他专用呼吸传感器。光学和机械(例如，应变计)传感器抑制患者接近成像系统并增大该成像系统的体积，而磁性传感器则与诸如磁共振扫描器的成像器不相容。此外，相机或其他专用传感器应定期重新校准以校正标准误差和系统误差。进一步地，为了适当操作，在成像采集期间，必须保持光学标志物和相机间的直接瞄准线。为了在保持瞄准线不被阻挡的同时与多个患者的大小和形状相适应，需要多余的相机和额外的体积。另外，保持瞄准线不被阻挡的需求阻碍了其他仪器的使用。
发明内容
根据一方面，公开了呼吸指示器。可探测部分布置为与在沿成像扫描器的扫描器轴的不同位置处采集到的图像交叉，并且作为由成像扫描器在不同时间在沿扫描器轴的不同位置处采集到的图像中的指示器特征而可探测。
根据另一方面，公开了一种用于组织由成像扫描器在不同时间在沿扫描器轴的不同位置处采集到的图像的装置。呼吸指示器包括细长可探测部分，该细长可探测部分用于与成像对象的呼吸相耦合，以使该细长可探测部分随呼吸而运动。该细长可探测部分布置为与在不同时间在沿扫描器轴的不同位置处采集到的图像交叉，并且作为图像中的指示器特征而可探测的。指示器位置查找器配置为确定指示器特征在图像中的位置。
根据另一方面，公开了一种以呼吸指示器组织在不同时间采集到图像的方法，该呼吸指示器布置为作为采集图像中的指示器特征而可探测的。确定指示器特征在选定的采集图像中的位置。基于确定的指示器特征的位置为选定的采集图像分配呼吸相位。重复确定和分配操作以将呼吸相位分配给在不同时间采集到的图像。
根据另一方面，公开了一种存储用于执行前述段落中提出方法的处理器可执行指令的数字介质。
一个优势在于，呼吸监测数据直接嵌入成像数据，避免了存储和在时间上同步分离的呼吸监测和成像数据集的必要。
另一个优势在于，通过将呼吸监测数据嵌入成像数据，自动完成同步，避免了呼吸监测数据和成像数据之间的时间偏移误差。
另一个优势在于，呼吸监测数据由成像系统直接采集，不必使用另外的感测仪器。
另一个优势在于，没有将光学传感器瞄准线或其他几何约束施加于患者在成像系统中的定位。
本领域技术人员阅读并理解下述说明书之后可领会到本发明的其他优势。
附图说明
本发明可由多种部件及部件的布置，及多个步骤及步骤的排列实现。附图只用于说明优选实施方式，而不应被理解为限制本发明。
图1示意地示出了包括呼吸监测的计算机断层成像系统；
图2示出了图1系统中所用的呼吸指示器的透视图；
图3示出了另外的示例性呼吸指示器的透视图；
图4示出了另外的示例性呼吸指示器的透视图；
图5示出了置于成像对象上的另外的示例性呼吸指示器的透视图；
图6示出了置于位于对象支架上的成像对象上的另外的示例性呼吸指示器的透视图；
图7示意地示出了在沿扫描器轴的选定位置在接近充分呼气的第一个呼吸相位处的切片图像；
图8示意地示出了在如图7所示的沿扫描器轴的相同位置处但是在接近充分吸气的第二个呼吸相位处的切片图像。
具体实施方式
参考图1，计算机断层(CT)扫描器10包括限定成像区域14的静止外壳12，支撑按照呼吸周期呼吸或进行其他周期运动的病人、动物或其他成像对象18的对象支架16。外壳12包括适于执行用于对切片、片层或其他区域成像的透射x-射线断层投影数据采集的部件。例如，一些适当组件可包括安装在置于外壳12内的旋转扫描架上的成像区域14的相对侧的x-射线管和x射线探测器阵列(外壳12中未示出，但包含x射线管、探测器阵列和旋转扫描架)。所示扫描器10是BrillianceTM CT扫描器(由荷兰艾恩德霍芬皇家飞利浦电子股份有限公司提供)的图解表示；然而，事实上可使用任何一种CT扫描器，以及其他种类的成像扫描器，例如正电子发射断层(PET)扫描器、单光子发射计算机断层(SPECT)扫描器、磁共振成像(MRI)扫描器等。扫描器10通过使对象和成像区域14沿扫描器轴20相对运动而对成像对象18进行扫描。在示出的扫描器10中，这通过保持外壳12和成像区域14静止并沿扫描轴20平移对象18所在的支撑台22通过成像区域14完成。然而，也可保持成像对象静止而平移扫描器的操作部分；例如，SkylightTM核相机(未示出；由荷兰艾恩德霍芬皇家飞利浦电子股份有限公司提供)采用沿扫描器轴相对于静止患者平移的位于机器人手臂上的探测头沿扫描器轴对患者进行扫描。
扫描可以以多种方式进行。在多切片方式中，在采集对应于切片、由邻近切片的集合形成的片层、或其他成像区域的投影数据的过程中，成像对象18相对于成像区域14保持静止。完成二维或薄的三维切片的数据采集之后，成像对象18沿扫描器轴20前进选定的距离或步长，从而将与前述切片或片层相邻、部分交迭或分隔开的另一切片定位在成像区域14中。采集这个新切片的成像数据，并且对象18再一次前进选定的距离或步长，等，以便采集沿扫描器轴20的多个切片的成像数据。
在连续方式中，随着投影数据的采集，对象18沿扫描器轴20连续前进。对所示例的计算机断层扫描器10，这通常引起x射线源和x射线探测器阵列关于成像对象18的螺旋轨迹；因此，该方法有时被称为“螺旋CT”。对于其他的成像模式(例如PET)，探测器不旋转。将采集到的成像数据适当组合为数据集，每个数据集都在较短时间间隔上采集，该时间间隔适于重建切片、片层或其他区域的图像。
作为另外的示例，在磁共振成像情况下，扫描器成像部件和成像对象通常都是静止的，通过使用适当的切片、片层或其他区域选择性磁场梯度沿扫描器轴在不同位置处采集图像。在一些磁共振扫描器中，患者位于由外壳限定的圆柱形膛中，作为横跨扫描器轴且沿扫描器轴分隔开的二维或薄的三维切片采集磁共振图像，该扫描器轴与椭圆形膛的轴一致。在一些情况中，分隔开的切片或片层可能部分交迭。在封闭膛系统中，除了在一端或(更为常见地)两端开口外，该膛通常是闭合的。在开放膛系统中，圆柱形膛还具有纵向开口，这为患者设置提供了更少的幽闭恐惧并更加方便医护人员接近患者。
返回参考图1的计算机断层扫描示例，不管扫描以分步(例如，多切片)还是连续(例如，螺旋)方式进行，成像扫描器10由接收扫描参数、处方或其他通过用户界面26输入的用户选择的扫描器控制器24适当控制。在示例性实施方式中，用户界面26还用于显示由成像扫描器10生成的图像，在一些实施方式中，用户界面26还用于进行诊断图像分析。在另外的实施方式中，提供了用于图像察看和可选分析的单独图形用户界面。在一些实施方式中，成像扫描器10包括扫描器安装控制28，该扫描器安装控制取代用户界面26的控制、或重复用户界面26的控制、或提供用于操作成像扫描器10的另外的或可选的控制。
继续参考图1，将采集到的成像数据(例如计算机断层扫描的示例性示例中的投影数据)存储在成像数据存储器30中。重建处理器32根据由成像扫描器10在不同时间在沿扫描器轴20的不同位置处采集到的成像数据重建图像，以生成由成像扫描器10在不同时间在沿扫描器轴20的不同位置处采集到的图像的集合。在不同时间在沿扫描器轴20的不同位置处采集到的重建图像适当存储于存储器34中。可以领会到存储器30、34可以是电存储器(例如，RAM存储器、闪存存储器等)、磁存储器(例如，硬盘)、光存储器(例如，光盘)或者另外的易失性或非易失性存储器。
在计算机断层扫描器10的示出情况中，由成像扫描器10在不同时间在沿扫描器轴20的不同位置处采集到的重建图像通常是二维切片图像或沿扫描器轴20的维度具有某一有限厚度或体素数量的薄的三维切片图像。例如，所示例的BrillianceTM CT扫描器具有适合同时对六切片(例如，在多切片成像方式中，每个图像片层包含六个切片，或等价地具有六个体素的厚度)、十切片、十六切片等成像的探测器矩阵。在相对于成像对象18的呼吸周期的时间段相对较短的时间段内采集每幅图像，因而几乎以单一的呼吸相位采集每幅图像。在高速计算机断层扫描器中，旋转扫描架可以以300rpm或更快的速度旋转，使得每分钟可采集多个切片的成像数据。另一方面，沿扫描器轴20的不同位置采集到的用于重建切片图像的成像数据在大致不同的时间采集，从而通常具有不同的相应的呼吸相位。例如，多个切片或片层图像可包含跨越大体上一部分呼吸周期、或整个呼吸周期、或多个呼吸周期的CINE或4D CT数据集。
继续参考图1，为了给每个采集图像分配呼吸作用相位(或呼吸相位)，将包括细长可探测部分42的呼吸指示器40布置为与在不同时间在沿扫描器轴的不同位置处采集到的切片图像或其他区域图像交叉。至少呼吸指示器40的可探测部分42可作为图像中指示器特征探测(例如，可见、或留下特征空间定位图像表示或伪影等)。对于计算机断层扫描的示例性示例，通过在细长可探测部分42中包括至少部分不能透射或吸收x射线或应用于计算机断层成像的其他辐射的材料来适当实现该细长可探测部分42的可探测性。例如，如果该细长可探测部分42包含木材、塑料或高密度泡沫，则其在由采用x-射线辐射源的计算机断层扫描器采集的切片或片层中是可见的。另一方面，较大密度的材料(例如金属)通常是不适合的，因为金属指示器会趋于在重建图像切片或片层中产生阴影、拖尾或的其他伪影。对于计算机断层扫描，具有类似于水或人体组织的x射线吸收率的材料是有益的。在磁共振成像扫描器中，以磁共振频率或接近该频率谐振的材料是有益的。对于SEPCT和PET，细长可探测部分可包括用于提供对应于辐射探测器的可探测性的放射性物质。例如，SPECT或PET的细长可探测部分可包括包含含有放射性物质的液体的空管。该放射性物质可与用于SPECT或PET成像的放射性药剂相同或不同。可以领会到，由于细长可探测部分42沿着沿扫描器轴20的不同位置处的图像而伸长并展开，可在每个采集图像中探测到相应的指示器特征。呼吸指示器40还用于与成像对象18的呼吸相耦合，以使该细长可探测部分42随呼吸而运动。
继续参考图1并参考图2，在一些实施方式中，呼吸指示器40包括位于胸、躯干、腹部或成像对象18的其他部位之上的细长可探测部分42，从而其分别随呼吸周期的吸气和呼气部分而起伏。在该实施方式中，通过将该细长可探测部分42放置于成像对象18之上并由该成像对象支撑该细长可探测部分42，实现呼吸指示器40与成像对象18的有效耦合。尽管未示出，该有效耦合可通过包括带、粘合或有助于固定该细长可探测部分42的其他连接机制来增强。
参考图3，在其他实施方式中，呼吸指示器140类似于呼吸指示器40，但还包括置于细长可探测部分40和成像对象18之间的间隔部分144。在一些实施方式中，与细长可探测部分40相比，间隔部分144在切片或片层图像中可见性相对较低或无可见性。例如，间隔部分144可包含计算机断层图像中可见性相对低的泡沫材料。非磁性或电学上非导电的间隔材料适于用在磁共振成像扫描器中，因为此类材料在采集到的磁共振图像中通常具有很低的可见性或无可见性。间隔部分144提供了细长可探测部分40与成像对象18之间的分隔，该分隔有助于描绘与切片或片层图像中的细长可探测部分40对应的指示器特征。在该实施方式中，通过将细长可探测部分42与成像对象18有效耦合的间隔部分144达到呼吸指示器140与成像对象18的有效耦合。尽管未示出，该有效耦合可通过包括带、粘合或有助于将该间隔部分144固定到对象18的其他连接机制来增强。另外，细长可探测部分40可粘合、螺栓连接、熔融、镶嵌或者拴紧到间隔部分144上。例如，细长可探测部分40可嵌于间隔泡沫的包层或膜内。
参考图4，在另外的实施方式中，呼吸指示器240类似于呼吸指示器140，但是还包括间隔部分244、245，这些间隔部分沿细长可探测部分40分隔开，并具有配置为通常与成像对象18的接触部分相一致的轮廓246、247。在该实施方式中，通过间隔部分244、245和用于将细长可探测部分42与成像对象18有效耦合的轮廓246、247实现呼吸指示器240与成像对象18的有效耦合。尽管未示出，该有效耦合可通过包括带、粘合或有助于将该间隔部分244、245固定到对象18的其他连接机制来增强。在预期的实施方式中，细长可探测部分40可滑动地容纳在间隔部分244、245的一个或两个之中。
呼吸指示器40、140、240包括细长可探测部分42，其相对于正在呼吸的患者施加于指示器的力通常为基本刚性的，从而该细长可探测部分42至少在与患者18的呼吸相关的运动中保持基本刚性。也可采用非刚性体，例如在呼吸周期的特定时间段中该细长可探测部分弯曲。也可考虑使用非刚性(即，高度柔性)指示器，例如覆盖患者18并随呼吸而运动的可探测材料的细长织物。然而，对于高度柔性指示器，成像指示器特征的运动与呼吸相位之间的相互关系会比较复杂，可预期随着沿扫描器轴20的位置而变化。
参考图5，在一些实施方式中，呼吸指示器340类似于呼吸指示器40，但是，其细长可探测部分42由多个可探测部分342取代，该多个可探测部分沿扫描器轴20分隔开并响应于成像对象18的呼吸而独立运动。如图5所示，可探测部分342可直接置于成像对象18之上，或包括具有轮廓的或不具有轮廓的适当间隔。例如，多个可探测部分342可包括多个元件、小球、珠子、链单元、轮廓管(contoured tube)中的液态隔室等。
参考图6，在其他实施方式中，呼吸指示器440的布置基本上更加复杂。在图6的示例中，改变的细长可探测部分442不是直的，而是具有与对象18的曲率任意相符的某个曲率。细长可探测部分442末端的枢轴连接444固定到支撑成像对象18的对象支架16的台22上。对象连接446与枢轴连接444分隔开，用于将细长可探测部分442与成像对象18连接，以使细长可探测部分442响应于成像对象18的呼吸以枢轴连接444为轴转动(运动由双向箭头448示出)。在图6示出的示例中，对象连接446是置于成像对象18的胸部、躯干、腹部或其他部位的支持臂或机架。尽管未示出，该对象连接446可通过包括带、粘合或其他有助于将对象连接446固定到对象18的连接机制增强。
回过来参考图1，呼吸指示器40(或等价地，示例性备选呼吸指示器140、240、340、440中的一个)用于将指示器40的运动或位置与对象18的呼吸周期相关联以获取对象在采集每幅图像(例如，在所示出的计算机断层扫描器10的情况下的每个二维或薄的三维切片图像)的时间处的呼吸作用相位或呼吸相位。指示器分割器52处理每幅图像以描绘图像中的指示器特征。例如，分割器52可采用对图像执行的种子区域生长法(SeededRegion Growing)从对对象18或背景(例如，空气或其他外界条件、台22等)成像的体素中分离出指示器特征的体素。手工(例如，通过用鼠标在用户界面26上显示的图像切片或片层的视频显示中指示或点击)或自动基于例如指示器特征体素的预期强度识别图像中的种子。进行种子区域生长法以聚集选定的Hounsfield范围内的体素，指示器特征的体素预期位于该范围内。例如，结果可为二进制图像，该二进制图像中所描绘的指示器特征的体素的值为“1”，而经分割的指示器特征之外的体素的值为“0”。可以领会到，对于二维切片图像或沿扫描器轴有很小厚度的薄的三维切片图像，指示器特征通常为圆形、椭圆形或对应于切片图像中呼吸指示器40的细长可探测部分42的截面的其他截面形状。具有指示器特征预期形状和大小可加速分割过程并有助于自动描绘指示器特征。
在使用间隔144、244、245(参见图3和图4)将呼吸指示器与患者分隔的实施方式中，该分隔预期可提高分割过程的精确性和速度。可以领会到，使用间隔的这些优势也可应用于可探测部分不是细长的的实施方式中，例如适用于与平板x射线成像器或在不同时间沿细长扫描器轴未采集多幅图像的其他成像器共同作用的情况。此类实施方式保持将呼吸指示器特征与图像(与具有单独的图像和时间索引数据集相反)相结合的优势，如果使用间隔，此类实施方式还保持在图像中将指示器特征与正在呼吸的患者分隔开的优势从而便于进行快速而精确的指示器特征分割。
一旦分割器52生成所描绘的指示器特征，质心定位器54定位所描绘的指示器特征的质心。在切片图像基本上与具有通常为椭圆形截面的细长可探测部分横向交叉的情况下，使用椭圆拟合算法(例如Fitzgibbon等人在IEEE Pami21(5)：476-480(1999)中所公开的)对所描绘的指示器特征的质心或其他特征中心点进行适当估计。也可使用用于得出所描绘的指示器特征的质心或其他统计学(例如，平均)位置的其他算法。可使用假定圆形截面而非椭圆形截面的算法，但这样通常会有欠精确。如果细长可探测部分42有非圆形且非椭圆形的截面(例如方形截面)，则可使用用于特定预期截面形状的适当质心查找算法。代替在二进制分割图像上操作，分割器52可生成用灰度描绘的指示器特征表示，所描绘的指示器特征表示的体素值可用作椭圆拟合或其他质心查找算法的权数。例如，灰度值相对较接近于最可能灰度值的体素会被赋予较高的权数，从而通常提高质心估计的精确性和鲁棒性。每幅图像中质心定位器54的输出是一个或多个指示器特征的坐标值，该输出连同沿扫描器轴20的图像位置以及图像的采集时间(例如平均时间)的索引一起存储于指示器特征坐标存储器56中。如同存储器30、34，存储器56可为电子、磁、光或其他类型的存储器。
回顾性图像分类器60配置成基于存储于存储器56中的确定的指示器特征位置按照呼吸相位对切片或片层图像分类。每个切面或片层图像都标注有沿扫描器轴20的位置、采集时间标记(例如，采集时间的平均时间标记)以及指示器特征的质心。使用该信息以采用基于标准回顾性相位或振幅的分类算法，例如，如Pan等人在MedPhys31(2):333-340(2004)所给出的算法。指示器特征位置或轨迹在切片或片层图像中沿至少一个维度与呼吸相位的相关性可包括沿扫描器轴的位置调节，以便考虑到在沿扫描器轴20的不同点处的不同指示器特征轨迹。例如，在图5的呼吸指示器340的情况下，与每个独立运动的可探测部分342相关的指示器特征的轨迹通常是不同的。类似地，在图6中的呼吸指示器440的情况下，定位于距枢轴连接444相对较远的切片或片层图像的指示器特征的轨迹通常比定位于距枢轴连接444相对较近的切片或片层图像的指示器特征的轨迹具有更大的振幅。一旦根据呼吸相位分类，任意合并具有基本相同给定呼吸相位的切片或片层图像以形成所述呼吸相位的体积图像表示，或者合并具有不同给定呼吸相位的空间相符的切片或片层图像以形成随时间变化的呼吸序列等。
参考图7和图8，示意地示出了示例性切片图像。图7示意地示出了在沿扫描器轴20(在本示例中表示为z-轴)表示为z0的位置处以表示为
Figure G2007800175979D00101
的呼吸相位采集到的切片图像。图8示意地示出了在沿扫描器轴20的相同位置z0处但在表示为的不同呼吸相位处采集到的切片图像。切片图像在x方向有空间参照位置x0。对于呼吸相位(图7)，指示器特征在相对于参照位置x0的位置xa处有质心542a。对于呼吸相位(图8)，指示器特征在相对于参照位置x0的位置xb处有质心542b，其中xb通常不同于xa。可以看到位置xa对应于收缩胸腔的成像对象18，且对应于充分呼气附近的点。类似地，位置xb对应于扩张胸腔的成像对象18，且对应于充分吸气附近的点。总之，可预期充分呼气(xa)和充分吸气(xb)之间的位置轨迹，分类器60可基于质心相对于沿x方向的其运动极限的位置为每幅图像分配呼吸相位。尽管未示出，质心的轨迹或运动可更加复杂，例如包括在x和y方向的运动分量，在与呼吸相位相关的运动中适当地说明了此类复杂的轨迹或运动。参照位置x0可相对于扫描器图像坐标系统而指定，或相对于图像中的固定位置特征而指定(例如相对于支撑台22的位置)。
由于每幅沿扫描器轴20的切片图像通常横过细长可探测部分42、342、442且由细长可探测部分42、342、442横切，通过将该细长可探测部分42、342、442合并到呼吸指示器40、140、240、340、440中，呼吸易于作为沿扫描器轴20的成像进程而被跟踪。相反，非细长指示器(例如按钮或金属块指示器)会在仅仅位于该按钮或金属块指示器附近的一幅或几幅切片图像中探测到。在图1的布置中，成像扫描器10为计算机断层扫描器，成像对象18为布置为使得切片图像为轴向切片图像的人体成像对象。然而，成像扫描器可为PET、SPECT或其他种类的成像扫描器，呼吸成像对象可为人或动物成像对象。可以理解，切片或片层图像通常横过该细长可探测部分42、342、442，但不必精确与该细长可探测部分42、342、442垂直。例如，一些成像扫描器可以以倾斜几何结构的形式布置。例如，BrillianceTMCT扫描器的外壳12(从而成像切片或片层)可相对于扫描器轴20倾斜。另外地或可选地，细长可探测部分42、342、442可相对于扫描器轴20倾斜或成角度。例如，呼吸指示器340的可探测部分342非相互共线，呼吸指示器440的改变的伸长可探测部分442不是笔直的，而是有一定弧度。只要该细长可探测部分42、342、442充分地横过切片或片层图像，从而使得该细长可探测部分42、342、442穿过多个切片或片层图像以提供每个切片或片层图像的指示器特征，切片或片层图像与细长可探测部分42、342、442之间的精确垂直布置的这种偏离就是可接受的。
可以以多种方式物理地实施用于分析图像中的指示器特征以及用于将指示器特征与呼吸相位相关联的部件52、54、60。在一些实施方式中，存储介质(例如磁盘、光盘、随机存储器(RAM)、网络服务器存储等)存储当由处理器执行时实现部件52、54、60的功能的命令，这些部件执行用于组织由成像扫描器10在不同时间在沿扫描器轴20的不同位置采集到的图像的方法，其中，该细长呼吸指示器40、140、240、340、440布置为与图像交叉并作为图像中的指示器特征而可探测。该存储介质可以与包含用于实现扫描控制器24或图像显示器等的功能的命令的存储介质集成，或者，相同的存储介质可存储呼吸分类处理命令和用于控制扫描器、显示图像等的命令。在一些实施方式中，用于分析图像中指示器特征的部件52、54、60作为接收和组织前述用安装的细长呼吸指示器40、140、240、340、440采集到的图像的独立后处理系统执行。在该后处理布置中，改变成像扫描器使得呼吸指示器40、140、240、340、440被安装或施加于患者18，其直接改装现有成像扫描器。若改型中包括分析部件52、54、60，现有成像系统的改变可另外包括增加了分析部件52、54、60的适当软件升级。
在一些实施方式中，存储器34中的图像作为4D图像(例如，诸如笛卡儿x、y、z坐标的三个空间坐标以及时间坐标t)组织。这为每个相位提供了完整的3D图像，便于单切片、体积、表面绘制等的CINE图像显示。可减去、合并不同呼吸相位的相应图像，或将其转变为共同相位等。
本发明结合优选实施方式进行描述。他人在阅读并理解说明书后将会想到各种修改和变更。本发明旨在解释为包括落入权利要求书或其等价内容范围内的所有这类修改和变更。

Claims (20)

1.一种呼吸指示器，包括：
可探测部分，其布置为与在沿成像扫描器的扫描器轴的不同位置处采集到的图像交叉，并且作为由所述成像扫描器在不同时间在沿所述扫描器轴的不同位置处采集到的图像中的指示器特征而可探测，其中，通过指示器位置查找器确定所述指示器特征在选定的采集图像中的位置，所确定的所述指示器特征的位置用于为所述选定的采集图像分配呼吸相位，
其中，所述可探测部分是细长的。
2.如权利要求1所述的呼吸指示器，还包括：
间隔部分，其用于将所述可探测部分与所述成像对象分隔开。
3.如权利要求2所述的呼吸指示器，其中，所述间隔部分与所述可探测部分相比在所述图像中的可见性较低或无可见性。
4.如权利要求1所述的呼吸指示器，还包括下述中的一个：
细长间隔部分，其用于将所述细长可探测部分与所述成像对象分隔开，以及
多个间隔部分，其沿所述细长可探测部分分隔开或分布，并将所述细长可探测部分与所述成像对象分隔开。
5.如权利要求1所述的呼吸指示器，其中，所述细长可探测部分由包括木材、塑料、高密度泡沫、水以及放射性物质中的一种或多种的材料制成。
6.如权利要求1所述的呼吸指示器，其中，所述细长可探测部分包括：
多个可探测部分，其沿所述扫描器轴分隔开并响应于所述成像对象的所述呼吸而独立运动。
7.如权利要求1所述的呼吸指示器，其中，所述细长可探测部分包括细长杆。
8.如权利要求1所述的呼吸指示器，其中，所述可探测部分用于与成像对象的呼吸相耦合，以使所述可探测部分随所述呼吸而运动。
9.如权利要求8所述的呼吸指示器，还包括：
轮廓部分，其与所述成像对象的一部分接触，并具有配置成与所述成像对象的所述接触部分一致的轮廓。
10.如权利要求1所述的呼吸指示器，其中，所述可探测部分是细长的，并且所述呼吸指示器还包括：
所述细长可探测部分的末端的枢轴连接，其连接到支撑所述成像对象的成像对象支架；以及
对象连接，其与所述枢轴连接分隔开，所述对象连接用于连接所述细长可探测部分与所述成像对象，以使所述细长可探测部分响应于所述成像对象的呼吸而以所述枢轴连接为轴转动。
11.一种用于组织由成像扫描器在不同时间在沿扫描器轴的不同位置处采集到的图像的设备，所述设备包括：
呼吸指示器，其包括用于与成像对象的呼吸相耦合的细长可探测部分，以使所述细长可探测部分随所述呼吸而运动，所述细长可探测部分布置为与在不同时间在沿所述扫描器轴的不同位置处采集到的所述图像交叉，并作为所述图像中的指示器特征而可探测；
指示器位置查找器，其配置成用于确定所述指示器特征在所述图像中的位置；以及
分类器，其配置成基于所确定的所述指示器特征的位置为所述图像分配呼吸相位。
12.如权利要求11所述的设备，其中，所述成像扫描器为计算机断层扫描器，所述成像对象为布置为使得所述采集图像为二维或薄的三维轴向切片图像的人体成像对象。
13.如权利要求11所述的设备，还包括：
其中，所述分类器还配置成基于所述确定的指示器特征位置按照呼吸相位对所述图像进行分类。
14.如权利要求11所述的设备，其中，所述指示器位置查找器包括：
指示器分割器，其分割每个采集图像以描绘出所述指示器特征；以及
质心定位器，其定位所述描绘的指示器特征的质心。
15.如权利要求11所述的设备，其中，所述呼吸指示器的所述细长可探测部分延伸通过所述对象的成像区域的全部长度，以使指示器特征在由所述成像扫描器在不同时间在沿所述扫描器轴的不同位置处采集到的每幅图像中出现。
16.一种用于组织在不同时间使用呼吸指示器采集到的图像的方法，所述呼吸指示器布置为作为所述采集图像中的指示器特征而可探测，所述方法包括：
确定所述指示器特征在选定采集图像中的位置；
基于所述指示器特征的所述确定位置为所述选定采集图像分配呼吸相位；以及
重复所述确定和分配操作，从而为在不同时间采集到的各所述图像分配呼吸相位。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述呼吸指示器包括细长可探测部分，所述方法还包括：
将所述细长可探测部分布置为平行于扫描轴，以使所述细长可探测部分与在沿所述扫描轴的不同位置处采集到的图像交叉。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：
合并在不同时间在沿所述扫描轴的不同位置处采集到的且具有分配的基本相同呼吸相位的图像，以形成所述呼吸相位的体积图像表示。
19.如权利要求16所述的方法，还包括：
合并在不同时间采集到的且具有分配的不同呼吸相位的图像以形成随时间变化的呼吸序列。
20.如权利要求16所述的方法，其中，所述确定步骤包括：
分割所述选定图像以描绘出所述指示器特征；以及
定位所述描绘出的指示器特征的质心。
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