CN103584876A - 用于x射线图像的自动质量控制 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种定位片的拍摄方法、一种计算机程序以及一种用于拍摄X射线图像的系统。本发明基于自动控制患者(5)的定位片的质量的思路,所述定位片通过包括X射线发射器(8)以及X射线探测器(9)的CT设备(7)拍摄。为此,选择患者的身体部位,拍摄选择的身体部位的第一定位片片段,并且在所述第一定位片片段中自动查找在患者(5)的身体内或身体上的界标。待拍摄的身体部位的选择和然后在第一定位片片段中对界标的查找使得可以实现以对第一定位片片段的自动评估形式的自动质量控制,由此避免了进一步使用不完整的或错误的定位片,特别是用于计算对于诊断的CT拍摄的射线剂量(14)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于X射线图像的拍摄方法、一种计算机程序以及一种用于拍摄X射线图像的系统。
背景技术
计算机断层造影是主要为了医学诊断而采用的成像方法。在CT中,X射线发射器以及X射线探测器一起围绕检查对象旋转。在X射线发射器和X射线探测器的每个位置下,至少拍摄一次。各个拍摄分别是检查对象的投影。在拍摄系列结束时这样处理投影,使得形成三维图像。典型地,检查对象是患者的特定身体区域。待检查的区域必须在拍摄开始之前被限定,以便使得患者通过多个投影拍摄而遭受的射线负担保持尽可能小。然后主要使待检查的区域而不是其他身体部位受到CT设备的X射线。为了规划诊断的CT拍摄,建立所谓的定位片(Topogramm)。定位片是以借助CT设备的X射线投影形式的X射线图像,所述X射线投影用于简单的概览拍摄。基于该定位片,确定精确的拍摄区域以及射线剂量。重要的是,定位片完全反映待检查的区域,由此可以精确规划拍摄系列。此外应当避免定位片的重复拍摄,例如由于定位片的前面的不可用的拍摄。因为定位片的每个拍摄伴随着患者的射线负担。
从DE 10 2006 051 147 A1公知一种用于拍摄和建立定位片的方法,包括以下步骤:将患者定位于卧榻上,在使用弹性焦点(Springfokus)的情况下周期地辐射第一或第二X射线,其中第一和/或第二焦点位置和/或平行和/或方位角地关于系统轴周期性地被遍历或获悉,并且通过借助探测器采集通过患者的身体传输的X射线来记录定位片数据组。在此将患者的至少一个相关的子区域在管-探测器-单元之间沿着系统轴移动,其中管-探测器-单元关于系统轴保持静态,即,在相同的方位角。方法还包括基于定位片数据组建立定位片。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,实现一种X射线图像、特别是定位片的拍摄方法,其包括X射线图像的自动质量控制。
以下关于要求保护的系统以及关于要求保护的方法描述所述技术问题的按照本发明的解决方案。在此提到的特征、优点或替换实施方式同样也可以转用到另外要求保护的内容以及反之。换言之,(例如针对系统的)产品权利要求也可以利用关于方法所描述的或要求保护的特征来扩展。方法的相应的功能性特征在此通过相应的产品模块来构造。以下以特定类型的X射线图像,即,定位片的拍摄为例来解释本发明。
本发明基于自动控制定位片的质量的思路。为此选择患者的身体部位,拍摄选择的身体部位的第一定位片片段,并且在第一定位片片段中自动查找在患者的身体内或身体上的界标。要拍摄的身体部位的选择和然后在第一定位片片段中对界标的查找使得可以实现以对第一定位片片段的自动评估形式的自动质量控制,由此避免了进一步使用不完整的或错误的定位片,特别是用于计算对于诊断的CT拍摄的射线剂量。
按照另一个实施方式,本发明包括根据选择的患者身体部位对第一定位片片段的自动长度计算,由此避免拍摄太长或太短的定位片片段。
在另一个实施方式中,本发明包括第一定位片片段的手动的长度输入,由此可以考虑患者的特别的身体特征,以避免太长或太短的定位片片段。
在另一个实施方式中,本发明包括根据照相机图像中选择的身体部位的位置计算用于拍摄第一定位片片段的患者卧榻的开始位置,其中将患者预先定位在患者卧榻上,位置固定地安装的数字照相机拍摄位于患者卧榻上的患者的照相机图像并且识别照相机图像中患者的身体部位。由此,为了拍摄第一定位片片段,将患者卧榻的开始位置的确定自动化并精确化。
在另一个实施方式中,本发明包括根据沿着拍摄方向固定在患者卧榻上的激活的电开关的位置计算用于拍摄第一定位片片段的患者卧榻的开始位置,其中将患者预先定位在患者卧榻上,并且电开关在患者卧榻的、选择的患者身体部位所位于的区域中被激活。由此,为了拍摄第一定位片片段,将患者卧榻的开始位置的确定自动化和精确化。
在另一个实施方式中,本发明包括根据第一定位片片段的评估拍摄至少一个第二定位片片段,由此可以这样补充不完整的第一定位片片段,使得其与第二定位片片段一起产生完整的定位片。
在另一个实施方式中,本发明包括根据第一定位片片段的实际长度对第二定位片片段的自动长度计算,由此避免太长或太短的第二定位片片段。
在另一个实施方式中,本发明包括根据自动计算的或手动输入的定位片片段长度,在拍摄定位片片段期间调整患者卧榻的速度。
在另一个实施方式中,本发明包括在拍摄第二定位片片段期间,沿着与在拍摄第一定位片片段期间不同的拍摄方向移动患者卧榻。由此可以将太短的第一定位片片段特别简单地通过第二定位片片段补充为完整的定位片。
在另一个实施方式中,本发明包括基于至少一个定位片片段计算对于患者的利用CT设备的断层造影拍摄的射线剂量,由此在考虑到断层造影拍摄的所需质量的情况下优化了断层造影拍摄的射线剂量对患者带来的负担。
在另一个实施方式中,本发明包括建立以DICOM格式的单个文件以及在输出单元上显示在单个文件中编码的图像,其中单个文件包含了第一以及第二定位片片段的信息。由此更简单地处理两个共同所属的定位片片段的信息内容。
在另一个实施方式中,本发明包括一种在计算机的内部存储器中可以调用的、用于执行相应于前面提到的实施方式之一的用于拍摄定位片的方法的计算机程序产品,由此可以可靠地和快速地执行方法的各个步骤。
在另一个实施方式中,本发明包括一种计算机可读媒介,在所述计算机可读媒介上可执行地存储了前面提到的计算机程序产品,由此可以特别容易地在不同的CT设备上执行该方法。
本发明的另一个实施方式包括一种用于拍摄定位片的系统,包括以下单元:
-选择单元,构造为用于选择患者的身体部位,
-CT设备的拍摄单元,构造为用于拍摄选择的身体部位的X射线图像片段,
-查找单元,构造为用于自动查找X射线图像片段中患者的身体中或身体上的界标,
-评估单元,构造为用于自动评估X射线图像片段。
此外该系统还包括患者卧榻,具有沿着患者卧榻的纵轴固定的电开关,其中,激活的开关用于为拍摄定位片片段而计算患者卧榻的开始位置。
附图说明
以下借助在附图中示出的实施例详细描述并解释本发明。其中,
图1示出用于拍摄定位片的扩展的系统,
图2示出用于拍摄定位片的系统,和
图3示出用于拍摄定位片的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出用于拍摄定位片的扩展的系统。定位片是以X射线投影形式的X射线图像,其应当使得可以计算精确的检查区域以及对于诊断的CT拍摄的X射线的射线剂量。在定位片中主要测量通过位于射线路程中的身体部位对X射线的吸收。在定位片的拍摄中,患者5位于患者卧榻6上,所述患者卧榻与卧榻基座16这样相连,使得其支撑具有患者5的患者卧榻6。患者卧榻6将患者5沿着拍摄方向17移动通过CT设备7的机架19的开口18。在该移动期间,建立患者5的身体部位的投影拍摄。在拍摄定位片时,X射线发射器8和X射线源9不是一起围绕CT设备7的开口18移动,这与用于建立三维图像的诊断的CT拍摄期间不同。拍摄的定位片可以直接在输出单元13上显示。
CT设备7具有拍摄单元35,包括X射线发射器8,其典型地是X射线管,以及包括X射线探测器9,其典型地是行或平板探测器。但是X射线探测器9也可以构造为闪烁计数器或CCD照相机。X射线发射器8和X射线探测器9这样布置在机架19上,使得其相对布置并且X射线发射器8的X射线20对于X射线探测器9来说是可以被探测的。机架19使得X射线发射器8和X射线探测器9可以一起围绕开口18旋转,并且由此拍摄不同的位置的X射线投影。
CT设备7的拍摄为了处理和/或显示而被发送到数据处理单元15。数据处理单元15典型地是计算机。此外数据处理单元15构造为具有计算单元22。此外数据处理单元15可以将计算机程序产品加载到其内部存储器中,该计算机程序产品被设计用于执行在图3中描述的用于拍摄定位片的方法。典型地,计算机程序产品借助计算机可读媒介21被加载到数据处理单元15的内部存储器中。计算机可读媒介21例如也可以是DVD、USB棒、硬盘或软盘。数据处理单元15与输出单元13以及与输入单元4相连。输出单元13例如是一个(或多个)LCD、等离子体或OLED显示器。输入单元4例如是键盘、鼠标、所谓的触摸屏或用于语音输入的麦克风。
图2示出了用于拍摄定位片的系统,具有以下单元:
-拍摄单元35,包括X射线发射器8和X射线探测器9,构造为用于拍摄选择的身体部位的X射线图像片段1,
-选择单元32,构造为用于选择患者5的身体部位24,
-查找单元33,构造为用于自动在定位片片段中查找患者5的身体中或身体上的界标2,
-评估单元34,构造为用于自动评估定位片片段。
用于拍摄定位片的系统被构造为,其可以执行在图3中描述的方法步骤。选择单元32、查找单元33和评估单元34被合并,并且按照计算单元22的形式构造;这些单元既可以按照硬件也可以按照软件的形式构造。接口30使得计算单元22可以与拍摄单元35通信。计算单元22以及其各个单元也可以与其他接口30相连,以便能够与其他单元(例如输入单元4或输出单元13)通信。接口30是一般公知的硬件或软件接口,例如是硬件接口PCI总线、USB或火线接口标准(Firewire)。
图3示出了用于拍摄定位片的方法的流程图,包括以下步骤:
-选择患者5的身体部位24:
在拍摄定位片或第一定位片片段之前,CT设备7的用户在显示器13上借助在数据处理单元15上执行的程序的图形用户界面选择拍摄模式。该拍摄模式例如采集那些应当在诊断的CT拍摄中(并因此也在定位片中)成像的身体部位,诸如头、髋或膝。此外拍摄模式也可以采集诊断的问题,也就是例如是应当检查具有造影剂的血管还是骨结构。各个标准的查询诸如身体部位或诊断问题既可以单个地也可以一起进行,例如通过选择拍摄模式“骨折(Fraktur)的头部”。通过选择身体部位也可以暗示待查找的界标,例如拍摄模式“骨折的头部”隐含了对界标“头部”的查找。界标典型地是患者5的器官或身体部位,例如头、肝脏或脚踝。
-确定第一定位片片段的长度26:
拍摄模式还可以包含标准“手动”和“自动”。在手动的拍摄模式中手动地输入定位片的长度,例如“1024mm”。定位片的长度理解为拍摄区域沿着拍摄方向17的长度。手动输入也可以借助图形用户界面和输入单元4(例如通过鼠标点击),按照从预先给出的定位片长度中进行选择的形式来进行。在自动的拍摄模式中相反不需要输入定位片的长度,因为根据拍摄模式来计算定位片的长度,例如在计算机单元22选择模式“骨折的头部”时,平均的头部长度是已知的。
-确定患者卧榻6的开始位置29:
在拍摄定位片或第一定位片片段之前将患者5首先在患者卧榻6上预先定位,例如通过操作人员的指令或患者卧榻6上的标记。然后必须将患者卧榻6正确地关于机架19定位。患者卧榻6借助照相机图像来定位,其中照相机图像由固定在CT设备7所位于的房间的天花板上或机架19上的数字照相机31拍摄。在该照相机图像中借助计算单元22识别患者5。在此,患者5一方面作为对象被识别(通过分割和模式识别),从而在照相机图像中可以定位其身体部位。因为数字照相机31的位置和取向以及其视野是已知的,所以可以简单计算患者5的特定身体部位相对于机架19的位置。也就是如果事先选择拍摄模式“骨折的头部”,则患者卧榻6自动地这样移动,使得患者5的头位于机架19的开口18中。根据照相机图像甚至可以采集头的长度,并且由此自动调节定位片的长度。
此外还可以通过与按照患者5的脸部的事先拍摄的照片的形式的参考数据的比较以及通过用于脸部识别的算法将患者5识别为个体的人。这防止弄错患者。(失败的)患者5识别同样在输出单元13上显示。
患者卧榻6也可以通过利用在患者卧榻6上固定的电子开关27调节拍摄区域来移动到正确的出发位置。电子开关27按照几个毫米的间隔以按钮板(Knopfleiste)的形式沿着拍摄方向17位于患者卧榻6的上部。为了定位患者5,例如通过按下而激活的开关给出了(相对于卧榻的)拍摄区域。开关27也可以构造为连续的按压敏感的边框和/或通过与按压不同的动作激活,例如仅通过轻轻触摸。激活的开关的光信号可以使得拍摄区域可视化,其中光源(例如LED光源)直接安装在开关旁边或者直接与开关相连。CT设备7的操作人员在该情况下必须自己识别待检查的身体部位,并且激活在患者卧榻6的、相应的身体部位所位于的位置的开关27。
-拍摄第一定位片片段1:
在拍摄定位片片段期间,患者卧榻6将患者5移动通过机架19的开口18。在此自动调节患者卧榻6的速度。开始时,患者卧榻6以预先给定的标准速度移动。大约在定位片片段的拍摄结束时,降低患者卧榻6的速度。在定位片片段的长度的例如80%之后,将卧榻速度降低到初始的标准速度的20%。因为在输出单元13上实时输出并且一行一行地建立定位片片段,所以当通过定位片片段采集了期望的拍摄区域时,降低的卧榻速度使得操作人员可以精确中断定位片片段的拍摄。例如可以预先给定1024mm的定位片长度,从而患者卧榻6的速度在819mm之后降低。当在900mm之后满足了期望的拍摄区域(例如胸廓、腹部和头部)时,可以中断定位片。通过降低的患者卧榻6的速度,在确定拍摄区域时的安全性更大。由此克服了定位片的不愿意的手动提前中断。要避免提前中断,因为否则的话或者必须重复定位片,其中通常相同的身体部位重复地遭受射线负担,或者在没有完整的定位片的情况下对于诊断的CT拍摄进行辐射剂量的计算14。在第二种情况下危险大,使得患者5遭受太高的射线剂量,或者使得施加太小的射线剂量,结果导致诊断的CT拍摄的质量差。
-自动查找患者5的身体中或身体上的界标2:
为了能够对于诊断的CT拍摄确定精确的拍摄区域,必须查找患者的身体中或身体上的界标。因为拍摄区域和由此患者卧榻6的位置对于诊断的CT拍摄相对于这些界标被确定。各个待查找的界标在拍摄定位片之前由操作人员借助输入单元4输入,例如间接地通过给出输出模式“骨折的头部”或“肾”。也可以给出与预先给出的标准界标的偏差,例如当患者5仅具有一个肾时。为了查找界标2,将在拍摄定位片期间获得的投影数据传输到数据处理单元15,其利用然后的模式识别执行定位片的分割。这样的模式识别可以通过算法进行,该算法训练为,以诸如头、脚或肝脏的界标形式(在X射线投影的显示中)识别重要结构的带宽。界标2的查找也可以实时地在拍摄定位片片段期间进行。
-自动评估第一定位片片段3:
在查找患者5的身体上或身体中的界标2之后进行第一定位片片段的评估3,特别是根据对于界标的查找结果。也就是该评估取决于,在定位片片段中没有、部分或完全找到界标。此外在输出单元13上显示定位片片段的评估。如果例如成功找到了所查找的界标,则可以在输出单元13上淡入消息“定位片成功”。
此外第一定位片片段的评估3也可以取决于识别的界标的继续的分类。例如用于查找界标2的算法不仅可以查找界标“头部”,而且也可以查找“具有骨折的头部”。进一步的分类也可以考虑在造影剂检查中可见的疾病特征或者身体上的损害。通过所选择的拍摄模式预先给定,是否在查找界标2时进行这样的进一步分类。如果拍摄模式的内容是“骨折的头部”,则对界标2的查找不仅包括对“头部”的查找,而且包括对“具有骨折的头部”的查找。第一定位片片段的评估3导致例如以下输出:“定位片成功。找到头部。没有找到骨折。”
该评估使得可以自动地、也就是由具有计算单元22的数据处理单元15关于用于拍摄定位片的方法的其他流程做出决定。自动的决定主要在自动的拍摄模式中是有意义的。如果界标2的查找实时进行,则也可以实时评估各自的定位片片段。也就是如果找到了所查找的界标,则决定是,立即中断定位片。由此定位片片段的拍摄长度取决于定位片片段的评估。
-第二定位片片段的自动的长度计算25:
第二定位片片段的拍摄长度既可以通过预先给出的值或者通过对界标2的成功查找实时确定。所预先给出的值既可以是由操作人员在拍摄第一定位片片段1之后输入的值,也可以是计算的值。例如初始由操作人员输入的定位片长度对于肝脏的拍摄为256mm。如果第一定位片片段在150mm之后中断,因为识别到,从肝脏的中心出发已经拍摄了肝脏的上半部分,则程序可以将患者5移动到对于第一定位片片段的开始点,并且在与第一定位片片段相反的拍摄方向17上拍摄106mm长度的第二定位片片段。第二定位片片段也可以在拍摄期间实时地在输出单元13上显示。
-拍摄第二定位片片段10:
如果通过计算单元22和/或操作人员将第一定位片片段评估为不足够的,特别是因为第一定位片片段太短,也就是仅不完整地拍摄了界标,则拍摄第二定位片片段。在第一和第二定位片片段的拍摄之间,患者5不太运动并且保持卧于患者卧榻6上。第二定位片片段10的拍摄对患者5的没有通过第一定位片片段采集的身体区域成像。在此,第一和第二定位片片段典型地对患者5的直接相邻的身体区域成像。例如第一定位片片段采集肝脏的一半,而第二定位片片段对肝脏的另一半成像。患者卧榻6在拍摄第二定位片片段10时,可以在对其拍摄第一定位片片段1移动的相反拍摄方向17上移动。例如第一定位片片段可以在从尾侧至头侧的拍摄方向17上,而第二定位片片段在从头侧至尾侧的拍摄方向17上被建立。这样的决定还可以是,不拍摄其他的定位片片段,因为已经找到了所查找的界标。但是决定还可以是拍摄另一个定位片片段,因为没有成功找到界标。需要通过操作人员确认自动做出的决定。在另一个实施方式中,不需要通过操作人员确认自动做出的决定。于是拍摄系统关于定位片的拍摄全自动操作。
如果拍摄了第二定位片片段,则进行界标2的重新查找以及然后对整个定位片的评估。如前面所述,在拍摄第二定位片片段之后对界标2的查找也可以包含对所找到的界标的进一步分类。对整个定位片的评估基本上与对第一定位片片段的评估一样运行。通常情况下不需要多于一个的第二定位片片段用来找到所查找的界标和由此通过定位片采集患者5的待检查的身体部位。然而原则上可以考虑,也拍摄第三(或第四等)定位片片段,其中在第一和第二定位片片段之间以及在所有随后的定位片片段之间的决定机制基本上是相同的。
-建立按照DICOM格式的文件11:
在拍摄第二定位片片段10之后建立按照DICOM格式的单个文件,其由为第一和第二定位片片段提供的两个DICOM文件组合。在此特别重要的是,正确地建立新的DICOM文件的头文件,并且其包含累加的定位片长度、射线剂量和拍摄时间。
-显示图像12:
最后在输出单元13上显示在单个文件中编码的图像23。图像23也就是组合的定位片,其可以用于进一步规划检查。替换地,也可以通过将第一以及第二定位片片段直接写入到该DICOM文件中建立DICOM文件。在该情况中,整个定位片的图像23可以实时地在第二定位片片段的拍摄期间在输出单元13上显示。
-计算射线剂量14:
检查的进一步规划的一个重要的组成部分是,根据对于拍摄的身体部位的不同的子区域通过定位片测量的X射线吸收系数,计算对于诊断的CT拍摄的射线剂量14。
尽管通过优选实施例详细示出和描述了本发明,但是本发明不受公开的例子限制,并且专业人员可以从中导出其他变形,而不脱离本发明的保护范围。特别地,方法步骤可以按照不同于给出的顺序进行。
Claims (15)
1.一种用于拍摄X射线图像、特别是定位片的方法,其中,所述方法包括以下步骤:
-选择患者(5)的身体部位(24),
-拍摄选择的身体部位的第一X射线图像片段(1),
-在所述第一X射线图像片段中自动查找在患者(5)的身体内或身体上的界标(2),
-自动地评估所述第一X射线图像片段(3)。
2.根据权利要求1所述的方法,包括所述第一X射线图像的长度的确定(26),包括以下步骤:
-根据患者(5)的选择的身体部位进行所述第一X射线图像片段的自动长度计算。
3.根据权利要求1或2所述的方法,包括第一X射线图像的长度的确定(26),包括以下步骤:
-进行所述第一X射线图像片段的手动的长度输入。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,包括患者卧榻(6)的开始位置的确定(29),包括以下步骤:
-将患者(5)预先定位在患者卧榻(6)上,
-利用位置固定地安装的数字照相机(31)拍摄位于患者卧榻(6)上的患者(5)的照相机图像,
-在所述照相机图像中识别患者(5)的身体部位,
-在所述照相机图像中进行患者(5)的身体部位的位置确定,
-根据所述照相机图像中选择的身体部位的位置,计算用于拍摄第一X射线图像片段(1)的、患者卧榻(6)的开始位置。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,包括患者卧榻(6)的开始位置的确定(29),包括以下步骤:
-将患者(5)预先定位在患者卧榻(6)上,
-在患者卧榻(6)的、选择的患者(5)的身体部位所位于的区域中,激活沿着拍摄方向(17)固定在患者卧榻(6)上的电的开关(27),
-根据电的开关(27)的位置,计算用于拍摄第一X射线图像片段(1)的、患者卧榻(6)的开始位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,包括
-根据第一X射线图像片段的评估(3)拍摄至少一个第二X射线图像片段(10)。
7.根据权利要求6所述的方法,包括
-根据第一X射线图像片段的实际长度进行第二X射线图像片段的自动长度计算(25)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中,根据自动计算的或手动输入的X射线图像片段长度,在拍摄X射线图像片段期间调整患者卧榻(6)的速度。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法,其中,所述患者卧榻(6)在拍摄第一X射线图像片段(1)期间沿着与在拍摄第二X射线图像片段(10)期间不同的拍摄方向(17)移动所述患者(5)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,包括
-基于至少一个X射线图像片段,计算对于利用CT设备(7)对患者(5)的断层造影拍摄的射线剂量(14)。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法,包括
-建立以DICOM格式(11)的单个文件,
-在输出单元(13)上显示在所述单个文件中编码的图像(23),
其中所述单个文件包含了第一以及第二X射线图像片段的信息。
12.一种在计算机(15)的内部存储器中可以调用的、用于执行按照权利要求1至11中任一项所述的用于拍摄X射线图像的方法的计算机程序产品。
13.一种计算机可读媒介(21),在所述计算机可读媒介上可执行地存储了根据权利要求12所述的计算机程序产品。
14.一种用于拍摄X射线图像、特别是定位片的系统,包括以下单元:
-选择单元(32),构造为用于选择患者(5)的身体部位(24),
-CT设备(7)的拍摄单元(35),构造为用于拍摄选择的身体部位的X射线图像片段(1),
-查找单元(33),构造为用于在X射线图像片段中自动查找患者(5)的身体中或身体上的界标(2),
-评估单元(34),构造为用于自动评估X射线图像片段(3)。
15.根据权利要求14所述的系统,包括患者卧榻(6),具有沿着患者卧榻(6)的纵轴固定的电的开关(27),其中可激活的开关(27)用于计算对于拍摄X射线图像片段(1)的、患者卧榻(6)的开始位置。
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