CN103126705A

CN103126705A - 确定切片呼吸相位和构建ct三维图像的方法、装置和设备

Info

Publication number: CN103126705A
Application number: CN2011104054505A
Authority: CN
Inventors: 刘平; 董加勤; 晏雄伟
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2031-11-30

Abstract

本发明涉及确定切片呼吸相位和构建CT三维图像的方法、装置和设备。该方法包括：将标记物通过固定部件固定在待扫描患者的身体上方，其中所述固定部件附着在患者的身上以便使得所述标记物随着患者的呼吸运动而一起运动；在CT设备的每个床位处，在一段时间内对患者以及所述标记物进行多次扫描以形成多个切片图像，其中所述标记物的图像被包括在所形成的每个切片图像中；以及根据所述标记物在切片图像中的位置来确定每个床位的所述多个切片图像中的每个切片图像的呼吸相位。通过本发明，将A4D CT和D4D CT的优点结合在了一起。

Description

确定切片呼吸相位和构建CT三维图像的方法、装置和设备

技术领域

本发明涉及CT(Computerized tomography，计算机断层扫描)领域，具体地涉及确定CT切片的呼吸相位和构建CT三维图像的方法、标记装置和CT设备。

背景技术

为了消除或者减少患者的呼吸运动引起的伪影对胸腹部脏器CT扫描的影响，达到准确诊断和治疗的目的，提出了四维CT(4D CT)的概念。

先进的4D CT(A4D)已被广泛用于呼吸运动的移除，但是仍然需要诸如RPM(Real-time Position Management，实时位置管理)设备(包括复杂的硬件和软件)的外部设备来监测患者的呼吸运动。A4DCT的一半过程为：在图像采集时利用与CT设备相连接的呼吸监控系统来监测患者的呼吸运动，同步采集CT图像和呼吸信号，在采集的每层CT图像上均“烙上”在呼吸周期中所处的时间信息(即呼吸相位)，然后按呼吸相位分别对所有CT图像进行分组和三维重建，其中各呼吸相位的三维图像构成一个随时间变化的三维图像序列，即4D CT。

现有的A4D CT系统主要采用肺活量计来测量患者的呼吸量，用红外摄像装置来测量患者体表随呼吸起伏的高度差，或者用压力传感器等测量患者呼吸导致的压力差，将这些测量信号转换为呼吸周期信号。采集CT图像的方式大多采用电影模式(即CINE模式)，在每个扫描床位处在某个持续时间期间连续进行CT图像采集，在一个床位完成一次CINE模式扫描之后，CT床行进至下一个扫描床位，重复同样的CINE模式扫描，反复进行，直到覆盖整个需要扫描的范围为止。

上述A4D CT重建方法要求在图像采集过程中，呼吸监测设备必须与CT机进行数据通信，并且要求呼吸信号与CT图像采集同步，并且，由于患者体表监测信号与体内脏器运动不同步，加上呼吸运动重复性较差，因此，有相当多的患者不能顺利进行4D CT重建。可以看出，现有的A4D CT技术成本高且效率低。

近来，一些无设备4D CT(D4D CT)方法被发布，最具代表性的一个是Ruijiang Li的论文“4D CT sorting based on patient internalanatomy(PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY，54(2009)4821-4833)”。Li等人在该文中提议了一种基于D4D CT的拣选方法，通过引用将该论文整体合并于此。Li等人引入了四个内部解剖学特征，即身体面积、肺部面积、空气含量和肺部密度，并且使用又称为空间相关性的量度来选择在每个床位位置的最优内部特征以及基于所选最优内部特征来生成呼吸曲线以进行4D CT拣选。该方法不需要外部呼吸监测设备来同步地记录呼吸运动，在降低成本的同时能够在医疗设备中实现。

有关4D CT的一些现有技术也可以参见美国专利申请20090225957、20100202673、20070286331等。

发明内容

本发明的发明人使用了大量的临床案例来检验D4D CT技术。通过辛苦的劳动，发明人发现了存在于D4D CT技术中的两个主要的问题：相位偏移及个案依赖性。

相位偏移是指所计算出的运动规律沿着纵向身体方向是变化的。D4D CT算法在单个位置处离散地提取运动曲线并使用它来绘制仅用于该单个位置的呼吸相位，其它纵向位置具有用以绘制呼吸相位的不同运动曲线(参见图1)。但是，在构建CT三维图像时好的拣选需要一个均匀的基线运动规律，而不是在不同纵向位置上有不同的规则。A4D在这方面要好得多(参见图2)。

个体依赖性是指用于估计运动的内部特征与个体患者是高度关联在一起的。这存在两个主要原因：第一个原因是不同的患者具有不同的身体类型、呼吸习惯、民族和性别，甚至不同的病理状态，所有这些都导致内部特征的不同含义或数值；另一个原因是内部特征是通过图像处理而被提取出的，对于多个特征来说，需要分析多个复杂的图像内容，而在处理不同的患者或图像时是难以保持不变的性能的。由于上述原因，导致内部特征的抽取及其最终数值受个体差异的影响而变化，这增大了呼吸特征值的不稳定性，降低了内部特征方法的可重复性。

因此，需要能够克服上述缺陷中的一个或多个的CT技术。

根据本发明的一方面，提供一种确定CT切片图像的呼吸相位的方法，包括：

将标记物通过固定部件固定在待扫描患者的身体上方，其中所述固定部件附着在患者的身上以便使得所述标记物随着患者的呼吸运动而一起运动；

在CT设备的每个床位处，在一段时间内对患者以及所述标记物进行多次扫描以形成多个切片图像，其中所述标记物的图像被包括在所形成的每个切片图像中；以及

根据所述标记物在切片图像中的位置来确定每个床位的所述多个切片图像中的每个切片图像的呼吸相位。

在本发明的一个实施例中，根据所述标记物在切片图像中的位置来确定所述多个切片图像中的每个切片图像的呼吸相位的步骤包括针对每个床位的所述多个切片图像进行以下处理：

识别所述标记物在所述多个切片图像中的位置；

根据所述位置的数据得到所述标记物在所述一段时间内随着患者的呼吸运动的运动轨迹曲线；

根据所述运动轨迹曲线来确定与所述标记物在该床位的每个切片图像中的位置相对应的呼吸相位，作为该切片图像的呼吸相位。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

在对患者进行扫描以形成所述多个切片图像之前，在CT设备的一个床位处对患者身上的所述标记物进行预扫描，以得到标记物的多个切片图像；

根据所述标记物在通过所述预扫描得到的所述多个切片图像中的位置确定所述标记物的预扫描运动轨迹曲线；以及

根据所述预扫描运动轨迹曲线计算出患者的呼吸周期。

在本发明的一个实施例中，将所述一段时间设定为等于或大于患者的所述呼吸周期。

在本发明的一个实施例中，将所述一段时间设定为小于患者的所述呼吸周期。

在本发明的一个实施例中，所述标记物的长度延伸到患者之外的范围，并且其中所述预扫描是通过在所述患者之外的范围仅对所述标记物进行扫描来进行的。

在本发明的一个实施例中，所述扫描是CINE模式的扫描。

在本发明的一个实施例中，所述扫描是螺旋式扫描。

根据本发明的另一方面，提供一种用于构建CT三维图像的方法，包括：

利用上述确定CT切片图像的呼吸相位的方法来确定在每个床位处得到的多个切片图像的呼吸相位；以及

拣选出具有相同呼吸相位的切片图像来构建CT三维图像。

根据本发明的又一方面，提供一种用于CT设备的标记装置，包括标记物和固定部件，其中在扫描过程中，所述标记物通过所述固定部件固定在病床上的待扫描患者的身体上方，并且所述固定部件附着在患者的身上，以便使得所述标记物随着患者的呼吸运动而一起运动。

在本发明的一个实施例中，所述标记物的尺寸被配置为标记物沿着扫描轴方向的长度覆盖患者的待扫描范围。

在本发明的一个实施例中，所述标记物在垂直于扫描轴的方向上所截取的横截面是平行于患者身体平面的线状。

在本发明的一个实施例中，所述标记物以平行于患者身体平面的方式被固定在患者的身体上方。

在本发明的一个实施例中，所述标记物是由非金属的刚性材料制成的。

在本发明的一个实施例中，所述标记物是由塑料制成的。

在本发明的一个实施例中，所述标记物是直尺状物。

在本发明的一个实施例中，所述固定部件是块状物。

在本发明的一个实施例中，所述固定部件通过自身的重力或经由连接部件附着在患者身体上。

在本发明的一个实施例中，所述标记物与所述固定部件通过粘合剂结合在一起。

在本发明的一个实施例中，所述固定部件包括：

套管，其上部与所述标记物连接在一起；

基座，其在扫描过程中附着在患者的身体上，并且与所述套管的下部连接在一起，从而使得所述标记物经由所述基座和套管能够随着患者的呼吸运动而一起运动。

限制部件，其位于所述标记物与所述基座之间且具有开口孔以使套管穿过其中，其中在扫描过程中所述限制部件被固定为限制套管相对于患者在平行于患者身体平面的方向上的运动。

在本发明的一个实施例中，所述限制部件为横跨患者身体平面的桥部件，所述桥部件的两端被固定以使得所述桥部件限制套管相对于患者在平行于患者身体平面的方向上的运动。

根据本发明的再一方面，提供一种CT设备，其包括上面所述的标记装置。

附图说明

为了更透彻地理解本公开的内容，下面参考结合附图所进行的下列描述，在附图中：

图1是D4D CT的示意图，其中在不同位置的不同运动规律导致相位偏移；

图2是A4D CT的示意图，其中RPM块提供统一的运动规律，从而导致良好的拣选；

图3是根据本发明的RD4D CT的一个实施例的示意图；

图4是示意性地示出根据本发明的一个实施例的提取呼吸运动信号的示例的示意图；

图5A-5D示意性地示出根据本发明的RD4D CT技术得到的标记物位置数据的若干示例；

图6示意性地示出本发明的RD4D CT技术的一个优点；

图7示意性地示出根据本发明的一个实施例的标记装置的示例；

图8示意性地示出根据本发明的一个实施例的标记装置的另一示例；以及

图9A-9B示意性地示出通过A4D CT、D4D CT和通过根据本发明的RD4D CT所得到的两组CT三维图像的z向截面视图。

具体实施方式

本发明通过在CT图像中引入标记物图像作为拣选操作的统一基线，消除了D4D CT技术的相位偏移和/或个体依赖性的缺点，在无需外部设备的情况下能够达到与A4D CT技术等效的CT三维图像质量。在本文中将本发明的这种技术称为RD4D(Ruler-marked D4D，标尺标记的D4D)CT技术。应当理解的是，这里的“标尺”并不一定是一般意义上的长度测量工具，而只是代表可在CT图像中表征呼吸运动的尺状标记物。还应当理解的是，标记物可以是除尺状之外的其它适当形状，只要其能够精确地表征呼吸运动即可。

下面将详细描述本发明的具体实施例，但本发明并不限于下述具体实施例。

图3示出根据本发明的RD4D CT的一个实施例的示意图。如图3中所示，躺在病床(未示出)上的患者1的身体上方固定有标记物2。标记物2是通过固定部件3固定在患者身体上方的。固定部件3附着到患者1的身上。优选地，固定部件3附着到患者1的可以灵敏地捕捉到呼吸运动的位置，诸如患者的胸部、腹部等。优选地，标记物2以平行于患者1的身体平面的方式被固定在患者1的身体上方。这样，固定部件3可以将患者1的呼吸运动传递给标记物2，使得标记物2随着患者1的呼吸运动而一起运动。标记物2的沿着CT设备的扫描轴方向的长度覆盖患者的待扫描范围。在一个实施例中，标记物2在垂直于扫描轴的方向上所截取的横截面形状是平行于患者1的身体平面的线状。在本实施例中，标记物2为直尺状。应当理解的是，标记物2的形状可以是其它任何适当的形状，只要其可以在CT图像中精确地表征呼吸运动的状态即可。在一个优选实施例中，标记物2由硬塑料制成，其质量很轻，以便更好地跟随患者1的呼吸运动。也可以由其它材料来制成标记物2，以使得其可以跟随患者1的呼吸运动且可以通过CT扫描被成像在CT图像中。应当理解的是，优选以非金属的刚性材料来制成标记物2，以避免在CT图像中留下伪影。标记物2与固定部件3可以通过粘合剂或其它机械部件连接在一起，或者可以将标记物2与固定部件3一体地形成，以使得标记物2在扫描期间不会滑动或摆动，从而良好地随着患者1的呼吸运动做上下运动。固定部件3可以通过诸如绑带的结合部件被绑在患者1的身上，或者可以通过自身的重力作用附着在患者身上。当然，固定部件3也可以通过其它适当的方式被附着在患者身上以将患者1的呼吸运动传递给标记物2。一般地，固定部件3可以由除金属之外的其它具有一定硬度的材料制成，例如塑料、木头等。

将标记物放置好之后，开始扫描过程。在本实施例中，以CINE(电影)扫描为例来进行说明。在CT设备的每个床位处，在一段时间内对患者1以及所述标记物2进行多次扫描以形成多个切片图像。标记物2的图像与患者1的图像一起被包括在所形成的每个切片图像中。在图3的下半部分图中示出了扫描得到的其中一张切片图像。如图所示，标记物的横截面图像(在图中以白色短线示出)被包括在切片图像中，位于患者1的身体图像的上方。

由于标记物2的形状是确定的，且已知其大概的上下运动范围，因此可以容易地识别和跟踪标记物2的图像，并且根据标记物2在切片图像中的位置来确定每个切片图像的呼吸相位。下面详细地描述怎样确定每个切片图像的呼吸相位。

参考图4，在图中倒三角形所指示的扫描床位处在一段时间内对患者1和标记物2进行多次扫描以得到多张切片图像(在图4中只示出了其中的两张)。如上所述，在每个切片图像中都包括标记物的截面图像以及患者身体的图像，其中标记物图像在切片图像中的位置随着扫描时间的变化而变化。利用图像处理技术识别每个切片图像中标记物图像的位置。

在一个实施例中，通过亚像素算法来识别切片图像中的标记物位置，其精度可达0.01像素。对于DFOV(Display Field Of Visual，显示视场)为50cm的CT图像，标记物2由于呼吸运动而产生的1mm的运动对应于切片图像中标记物位置的大约1个像素高度的变化，因此，通过亚像素算法足以检测标记物的任何细微运动。使用亚像素算法识别标记物图像的位置的一个实施例包括以下步骤：步骤1，利用图像梯度变化对切片图像进行检测，并使用以下信息来定位初始区域中的标记物位置：标记物周围是空气(因为标记物是被置于患者身体上方的)并且其Y轴坐标具有确定的范围(即标记物是在患者身体上方沿着Y轴做上下运动的，其运动幅度有估计的确定范围)；步骤2，通过标记物的确定形状进行图案识别；步骤3，在精确的标记物区域中进行亚像素重心(gravity)计算，使得标记物的位置精确到0.01像素。重心指的是对临近坐标(整数单位的)位置的几个像素根据像素灰度值(或其它期望的值)进行加权(即越接近期望的准确值，权值最高)求得的一个重心位置坐标。该位置坐标由于是经过加权平均处理得到的，所以可以突破整数位置单元，实现更精细的具体细微位置表现(即小数单位的位置表示，可精细到0.01像素)。有关亚像素算法的详细内容可以参照其它现有文献，例如吉林大学的贺秋伟所著的博士论文“基于计算机视觉的微小尺寸精密检测理论与技术研究”的第五章“亚像素定位”，在此不再赘述。

每个切片图像中标记物的位置数据与相应的扫描时间(即进行扫描以形成该张切片图像的时间)组成一个数据对。通过识别在该扫描床位处所得到的多张切片图像，可以得到多个由标记物位置与相应扫描时间组成的数据对。通过插值、拟合等熟知的技术，可以由这些数据得出在该床位处进行扫描期间标记物由于患者1的呼吸运动随着时间的运动轨迹曲线，即患者1的呼吸运动信号，如图4中的类似的正弦波曲线所示意性地示出的。

在实际情况中，很多时候得到的标记物位置数据并不是很理想，例如采样太稀疏(如图5A所示)、存在多个波峰或波谷(如图5B所示)、周期不规则(如图5C所示)、采样持续时间太短以致没有遍布整个周期(如图5D所示)，等等。虽然存在这些不理想的情况，但是，通过大家熟知的运动曲线评估技术，仍然可以很容易地得到比较符合实际呼吸运动的曲线。

通过利用现有的周期分析技术对标记物的运动轨迹曲线进行分析，可以确定出运动轨迹曲线上的具体点对应于呼吸周期的哪个阶段，从而确定出与该点相对应的切片图像的呼吸相位。例如，假设在图4中的该扫描床位处扫描得到了5个切片图像，这5个切片图像分别对应于运动轨迹曲线上A、B、C、D和E这5个点。通过周期分析可知，这五个点分别处于呼吸周期的20％、35％、50％、70％和90％阶段，即，如果将患者的一呼一吸(或一吸一呼)看作一个完整的标准呼吸周期，则A点处于完成了呼吸周期的20％的状态，B点处于完成了呼吸周期的35％的状态，......。如果将整个呼吸周期划分成100个呼吸相位的话，则与A点相对应的切片图像的呼吸相位为20，与B、C、D点相对应的切片图像的呼吸相位分别为35、50、70和90。这样就确定出了在该扫描床位处所得到的每个切片图像的呼吸相位(即在扫描患者以形成该切片图像时患者所处于的呼吸状态)。当然上面的20、35、70和90只是呼吸相位的表示方法的一个示例。应当理解的是，可以用其它任何适当的方法来表示呼吸相位。

对在其它每个扫描床位处所得到的切片图像组重复上述处理，从而得到每个切片图像的呼吸相位。在确定了切片图像的呼吸相位后，可以对切片图像进行拣选以构建CT三维图像。即，拣选出具有相同呼吸相位的在不同扫描床位处得到的切片图像，从而构建出对应于该呼吸相位的CT三维图像。

在上面的实施例中，以CINE扫描为例进行了说明。在CINE模式下，扫描之前一般需要输入诸如扫描持续时间的参数。为了容易地得出呼吸运动的曲线，优选地将该扫描持续时间设定为等于或大于患者的呼吸周期时间。当然，也可以将扫描持续时间设定为小于呼吸周期时间，这样扫描得出的标记物位置数据将如图5D所示的那样无法遍布整个呼吸周期，但如上所述通过后期处理仍然可以得到完整的呼吸运动曲线。在提取出标记物运动信号之后，可以使用呼吸曲线估计技术来细化该信号。因为标记物运动信号是离散的采样序列点，在时间上可能非常稀疏，因此通过估计技术来进一步精确地确定一些关键数据，例如呼吸运动曲线的精确峰值、波谷和周期。该估计技术的另一设计是将多个呼吸模式考虑进去，根据不同的情况采用不同的策略。因此，即使所提取的运动信号不够一个呼吸周期，也可以实现估计。

呼吸周期时间可以通过预扫描过程来确定出。预扫描是指在对患者和标记物进行真正的扫描诊断之前，先在CT设备的一个床位处对患者身上的标记物进行预扫描以得到标记物的多个切片图像，然后如上面所述的那样由这多个切片图像得出标记物的运动轨迹曲线，即患者的呼吸运动信号。通过对该曲线进行周期分析，就可以得出该患者的准确的呼吸周期时间。

在一个优选实施例中，标记物的长度被设计为能够延伸到病床上患者身体之外的范围。这样，在预扫描时可以在患者身体之外的范围中选取一个扫描床位，从而仅对标记物进行扫描、而无需扫描患者。通过这种方式，可以减少对患者的辐射剂量。

应当理解的是，虽然以CINE模式扫描为例对本发明进行了说明，但应当理解的是，本发明也适用于螺旋式扫描。

通过以上描述可以看出，在确定在多个扫描床位(即患者身体位置)处得到的切片图像的呼吸相位时，使用从切片图像中提取出的标记物运动轨迹曲线作为统一的标准，从而通过在CT设备中引入该标记物统一了在分析每个扫描床位处得到的切片图像时所使用的规则(运动规律)。在不同的扫描床位处，通过标记物位置提取出的运动信号都以标记物的运动来表示，因此通过将标记物引入CT设备，使得不同的身体位置处使用标记物的相同运动规律。这使得不同扫描床位的切片图像具有相同的基线(如图6所示)，从而避免了相位偏移。

另一方面，D4D CT的个体依赖性的问题也被解决。这是由于两个原因，一个原因是标记物的运动信号提取与患者的解剖学状态无关，因此D4D CT的不稳定性不再影响本发明的RD4D CT。第二个原因是RD4D CT中用于跟踪标记物的图像处理方法比D4D CT中用于分析复杂的解剖学结构的方法要容易得多并稳定得多。因此，根据本发明的RD4D CT技术确保高可靠性和一致性。

本发明的RD4D CT技术的重要的一点是将包括标记物及固定部件的标记装置引入到了CT设备中，并将标记物的图像包含到CT切片图像中。如上所述，标记物可以是长度在扫描轴方向上覆盖患者的扫描范围的尺状物，其可以通过粘合剂或其它机械部件与固定部件相结合。固定部件有多种实施方式。图7示出了根据本发明的一个实施例的标记装置的示例。在该实施例中，标记装置7包括直尺状标记物2以及块状的固定部件3。块状的固定部件3与RPM块相似。在该实施例中，固定部件3可以通过自身的重力或者经由绑带或其它连接机构附着到患者身上。如上所述，固定部件3可以由除金属之外的其它具有一定硬度的材料制成，例如塑料、木头等。

图8示出了标记装置7的另一示例。在该示例中，固定部件3包括：套管31、基座32以及用作限制部件的桥构件33。套管31穿过桥构件33中央部分的孔34以使得上部与标记物2连接在一起且下部与基座32连接在一起，并且套管31可以在孔34中进行上下运动。在扫描时，基座32附着在患者1身上，桥构件33横跨患者1的身体且其两端固定在患者1身旁(例如固定在患者身体两侧的桌子上)，这样，患者1的呼吸运动经由基座32和套管31被传递给标记物2，使得标记物2可以随着患者1的呼吸运动而进行上下运动。由于套管31穿过桥构件33的直径与套管31的直径稍大的孔34连接到标记物2，该孔34限制了套管31相对于患者1在平行于患者身体平面的方向上的运动，从而也限制了标记物2在该方向上的运动。这使得标记物2能够更精确地模拟患者1的呼吸运动。同样，在本实施例中由套管31、基座32和桥构件33组成的固定部件可以由除金属之外的其它具有一定硬度的材料制成，例如塑料、木头等。

图9A-9B示出通过A4D CT、D4D CT和通过根据本发明的RD4DCT所得到的两组CT三维图像的z向截面视图。从图中可以看出，通过D4D CT所得到的CT三维图像由于相位偏移和/或个体依赖性的问题而具有伪影，而通过根据本发明的RD4D CT所得到的CT三维图像消除了伪影，与通过A4D CT所得到的CT三维图像的质量基本上相同。

通过对本发明实施例的上述说明可以看出，本发明通过位于患者身体上方、跟随患者呼吸运动的标记物将患者的呼吸运动信号(对应于标记物位置)包含到了CT切片图像中，从而可以从这些切片图像中提取出呼吸运动信号。这样，本发明巧妙地使用CT设备自己的图像功能来代替诸如A4D CT中的RPM设备的外部呼吸运动检查设备，并使用CT设备本身作为敏锐的呼吸运动检查设备，从而简化了操作，提高了操作效率，降低了成本，同时可以得到与A4D CT技术基本相同的CT三维图像质量。

根据本发明的RD4D CT技术消除了D4D CT技术的相位偏移和个体依赖性问题。而且，根据本发明的RD4D CT技术比A4D CT技术的可靠性更高，这是因为，A4D CT的外部RPM信号可能具有噪声或者可能丢失或时间失配，但是RD4D CT的信号被包含在图像中，从不会丢失或失配。根据本发明的RD4D CT技术也比D4D CT技术的稳定性更好。在D4D CT技术中，内部特征可能是模糊的、具有个体患者依赖性且难以足够精确地提取，而RD4D CT技术的标记物是确定的并且易于稳定地跟踪，而且其与患者的解剖学状态无关，因此是个体无关的。另外，RD4D CT技术的计算比较简单，其计算量小于D4D CT技术的1/10。因此，可以说，本发明的RD4D CT技术将A4D CT和D4DCT的优点组合在了一起，并克服了它们各自的缺点。

在本公开中，本发明人创造性地设计了标记物，使其成为独特且新颖的图像特征，并且该特征高度一致，是统一的运动基线。本发明的标记物标记方法将标记物图像包含到正常的CT图像中，并且然后从这些正常的图像提取出运动信息，使用CT设备本身作为敏锐的呼吸运动检查设备。本发明还利用精确的算法来辅助该新的特征以实现良好的4D拣选，诸如亚像素标记物定位算法和呼吸曲线估计算法。所有这些都是新颖、独特的。发现A4D CT和D4D CT的缺点是不容易的，这需要大量的实验工作，仅仅理论的或论文学习并不足够。成功地构思出该新的解决方案是基于充足的实验和持续的深度思考。

虽然上述已经结合附图描述了本实用新型的具体实施例，但是本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型进行各种改变、修改和等效替代。这些改变、修改和等效替代都意为落入随附的权利要求所限定的精神和范围之内。

Claims

1.一种确定CT切片图像的呼吸相位的方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中根据所述标记物在切片图像中的位置来确定所述多个切片图像中的每个切片图像的呼吸相位的步骤包括针对每个床位的所述多个切片图像进行以下处理：

识别所述标记物在所述多个切片图像中的位置；

3.如权利要求1所述的方法，还包括：

根据所述预扫描运动轨迹曲线计算出患者的呼吸周期。

4.如权利要求3所述的方法，其中将所述一段时间设定为等于或大于患者的所述呼吸周期。

5.如权利要求3所述的方法，其中将所述一段时间设定为小于患者的所述呼吸周期。

6.如权利要求3所述的方法，其中所述标记物的长度延伸到患者之外的范围，并且其中所述预扫描是通过在所述患者之外的范围仅对所述标记物进行扫描来进行的。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述扫描是CINE模式的扫描。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述扫描是螺旋式扫描。

9.一种用于构建CT三维图像的方法，包括：

利用如权利要求1-8中任一项所述的确定CT切片图像的呼吸相位的方法来确定在每个床位处得到的多个切片图像的呼吸相位；以及

拣选出具有相同呼吸相位的切片图像来构建CT三维图像。

10.一种用于CT设备的标记装置，包括标记物和固定部件，其中在扫描过程中，所述标记物通过所述固定部件固定在病床上的待扫描患者的身体上方，并且所述固定部件附着在患者的身上，以便使得所述标记物随着患者的呼吸运动而一起运动。

11.如权利要求10所述的标记装置，其中所述标记物的尺寸被配置为标记物沿着扫描轴方向的长度覆盖患者的待扫描范围。

12.如权利要求10所述的标记装置，其中所述标记物在垂直于扫描轴的方向上所截取的横截面是平行于患者身体平面的线状。

13.如权利要求10所述的标记装置，其中所述标记物以平行于患者身体平面的方式被固定在患者的身体上方。

14.如权利要求10所述的标记装置，其中所述标记物是由非金属的刚性材料制成的。

15.如权利要求10所述的标记装置，其中所述标记物是由塑料制成的。

16.如权利要求10所述的标记装置，其中所述标记物是直尺状物。

17.如权利要求10所述的标记装置，其中所述固定部件是块状物。

18.如权利要求10所述的标记装置，其中所述固定部件通过自身的重力或经由连接部件附着在患者身体上。

19.如权利要求10所述的标记装置，其中所述标记物与所述固定部件通过粘合剂结合在一起。

20.如权利要求10所述的标记装置，其中所述固定部件包括：

套管，其上部与所述标记物连接在一起；

21.如权利要求20所述的标记装置，其中所述限制部件为横跨患者身体平面的桥部件，所述桥部件的两端被固定以使得所述桥部件限制套管相对于患者在平行于患者身体平面的方向上的运动。

22.一种CT设备，其包括如权利要求10-21中任一项所述的标记装置。