CN112384145B

CN112384145B - 四维ct扫描的系统和方法

Info

Publication number: CN112384145B
Application number: CN201980044795.7A
Authority: CN
Inventors: 孙步梁; 章卫; J·墨子
Original assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Current assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2039-08-27
Also published as: CN116942192A; WO2021035511A1; US20210386392A1; CN112384145A

Abstract

提供了一种用于四维CT扫描的系统和方法。该方法可以包括确定对象的第一区域和第二区域(502)。其中，所述对象的运动可以在所述第二区域内发生。该方法可以进一步包括基于与第一扫描相对应的第一操作参数在所述对象的第一区域执行第一扫描来生成第一图像集，以及基于与第二扫描相对应的第二操作参数在所述对象的第二区域执行第二扫描来生成第二图像集。该方法还可以包括获取与所述对象的运动相对应的运动信息(508)以及基于所述第一图像集、所述运动信息和所述第二图像集来确定最终图像集(514)。

Description

四维CT扫描的系统和方法

技术领域

本申请总体上涉及成像技术，特别涉及一种在对象的区域进行可以减少时间和/或对象接受的辐射剂量的四维(4D)扫描的系统和方法。

背景技术

成像技术已被广泛用于临床检查和医学诊断。成像设备可以对检测对象的感兴趣区域(region of interest，ROI)执行一个或多个扫描。例如，ROI可以包括胸部、腹部、头部、手臂、腿等部位中的一部分，或其组合。在某些情况下，周期性运动可能发生在检测对象的ROI中，例如心脏运动，呼吸运动，动脉搏动等。结果，目标区域(例如，包括肿瘤)的位置和/或体积可能由于周期性运动而周期性地改变。可以在ROI上执行4D扫描以识别与周期性运动的不同阶段相对应的目标区域的位置和/或体积。在某些情况下，ROI可能包括多个区域，例如对象的头部、颈部、胸部和腹部。传统的成像设备，例如CT扫描仪，由于CT扫描仪管的热容限制等因素，可能无法长时间连续进行4D扫描。另外，检测对象可能在4D扫描期间接受相对较高的辐射剂量。因此，期望提供一种使用更少的时间和/或更少的辐射剂量对检测对象进行4D扫描的系统和方法。

发明内容

根据本申请的一方面，提供了一种方法。该方法可以在至少一台设备上实施，每台设备具有至少一个处理器和存储设备。该方法可以包括确定对象的第一区域和第二区域。对象的运动可以在第二区域内发生。该方法可以进一步包括通过基于与第一扫描相对应的第一操作参数在对象的第一区域上执行第一扫描来生成第一图像集，并且通过基于与第二扫描相对应的第二操作参数来生成第二图像集，该第二扫描在对象的第二区域上执行。该方法还可以包括：获取与对象的运动相对应的运动信息；以及基于所述第一图像集，所述运动信息和所述第二图像集来确定最终图像集。

在一些实施例中，第一扫描可以是螺旋计算机断层扫描，第二扫描可以是四维计算机断层扫描。

在一些实施例中，第一操作参数可以包括对应于第一扫描的第一螺距，第二操作参数可以包括对应于第二扫描的第二螺距。

在一些实施例中，第一螺距可以大于第二螺距。

在一些实施例中，该方法可以进一步包括基于对象的运动来确定第二操作参数。

在一些实施例中，确定对象的第一区域和第二区域可以包括基于对象的定位像确定第一区域或第二区域中的至少一个。

在一些实施例中，对象的运动可以是生理运动。

在一些实施例中，获取与对象的运动相对应的运动信息可以包括：通过在第二扫描期间监视生理运动的传感器来确定运动信息。

在一些实施例中，获取与对象的运动相对应的运动信息可以包括基于第二图像集确定运动信息。

在一些实施例中，运动信息可以包括描述对象随时间变化的运动曲线。

在一些实施例中，可以在单个扫描中执行第一扫描和第二扫描。

在一些实施例中，第一扫描和第二扫描可以作为单独的扫描来执行。

在一些实施例中，获取与对象的运动相对应的运动信息可以包括：获取仅与对象的第二区域的运动相对应的运动信息。

在一些实施例中，运动信息可以不包括与在对象的第一区域中发生的运动有关的信息。

根据本申请的另一方面，提供了一种系统。该系统可以包括：至少一个存储有至少一组指令的存储介质；以及至少一个被配置为与至少一个存储介质通信的处理器。当执行指令时，可以指示至少一个处理器以使系统确定对象的第一区域和第二区域，并通过基于与第一扫描对应的第一操作参数在对象的第一区域执行第一扫描来生成第一图像集。对象的运动可以在第二区域内发生。所述至少一个处理器还可被指示为通过基于与第二扫描相对应的第二操作参数在所述对象的第二区域上执行所述第二扫描来使所述系统生成第二图像集。所述至少一个处理器还可被指示为使所述系统获取与所述对象的运动相对应的运动信息，并基于所述第一图像集，所述运动信息和所述第二图像集来确定最终图像集。

根据本申请的另一方面，提供了另一种系统。该系统可以包括区域确定模块，其被配置为确定对象的第一区域和第二区域。对象的运动可以在第二区域内发生。该系统可以进一步包括图像重建模块，该图像重建模块被配置为通过基于与第一扫描相对应的第一操作参数在对象的第一区域上执行第一扫描来生成第一图像集。图像重建模块还可被配置为通过基于与第二扫描相对应的第二操作参数在对象的第二区域上执行第二扫描来生成第二图像集。该系统可以进一步包括获取模块，被配置为获取与对象的运动相对应的运动信息。该系统可以进一步包括最终图像确定模块，其被配置为基于第一图像集，运动信息和第二图像集来确定最终图像集。

根据本申请的又一方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质。非暂时性计算机可读存储介质可以包括至少一组指令。当由计算机设备的至少一个处理器执行时，所述至少一组指令可以指示所述至少一个处理器确定对象的第一区域和第二区域，并且通过基于与第一扫描相对应的第一操作参数在对象的第一区域上执行第一扫描来生成第一图像集。对象的运动可以在第二区域内发生。所述至少一组指令还可以指示所述至少一个处理器通过基于与第二扫描相对应的第二操作参数在对象的第二区域上执行第二扫描来生成第二图像集。所述至少一组指令还可以指示所述至少一个处理器获取与所述对象的运动相对应的运动信息，并基于所述第一图像集，所述运动信息和所述第二图像集来确定最终图像集。

本申请的一部分附加特性可以在以下描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的研究或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本申请的特征可以通过对以下描述的具体实施例的各个方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

本申请将通过示例性实施例进行进一步描述。这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。附图未按比例绘制。这些实施例是非限制性的示例性实施例，在这些实施例中，各图中相同的编号表示相似的结构，其中：

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性成像系统的示意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的示例性计算设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图；

图3是根据本申请的一些实施例所示的示例性终端设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图；

图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理设备的框图。

图5是根据本申请的一些实施例所示的用于基于对象的第一扫描和第二扫描来确定最终图像集的示例性过程的流程图；

图6是根据本申请的一些实施例所示的对象的示例性第一区域和示例性第二区域的示意图；

图7是根据本申请的一些实施例所示的与对象的第二区域相关联的示例性图像子集的示意图；以及

图8是根据本申请的一些实施例所示的示例性辐射场的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。然而，本领域技术人员应该明白，可以在没有这些细节的情况下实施本申请。在其它情况下，为了避免不必要地使本申请的各方面变得晦涩难懂，已经在较高的层次上描述了众所周知的方法、过程、系统、组件和/或电路。对于本领域的普通技术人员来讲，显然可以对所披露的实施例作出各种改变，并且在不偏离本申请的原则和范围的情况下，本申请中所定义的普遍原则可以适用于其他实施例和应用场景。因此，本申请不限于所示的实施例，而是符合与申请专利范围一致的最广泛范围。

本申请中所使用的术语仅出于描述特定示例实施例的目的，而非限制性的。如本申请使用的单数形式“一”、“一个”及“该”同样可以包括复数形式，除非上下文明确提示例外情形。还应当理解，如在本申请说明书中使用的术语“包括”、“包含”仅提示存在所述特征、整数、步骤、操作、组件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或以上其它特征、整数、步骤、操作、组件、部件和/或其组合的情况。

可以理解的是，本申请使用的术语“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“区块”是用于按升序区分不同级别的不同构件、元件、部件、部分或组件的方法。但是，如果这些术语达到相同的目的，则可能会被其他表达方式所取代。

通常，这里使用的词语“模块”、“单元”或“块”是指体现在硬件或固件中的逻辑，或者是软件指令的集合。这里描述的模块、单元或块可以实现为软件和/或硬件，并且可以存储在任何类型的非暂时性计算机可读存储介质或其他存储设备中。在一些实施例中，可以编译软件模块/单元/块并将其链接到可执行程序中。应当理解，软件模块可以从其他模块/单元/块或从它们自身调用，和/或可以响应检测到的事件或中断来调用。可以在计算机可读存储介质上提供被配置为在计算设备(例如，如图2所示的处理器210)上执行的软件模块/单元/块，所述计算机可读存储介质例如为光盘，数字视频盘，闪存驱动器，磁盘或任何其他有形介质，或者作为数字下载(并且可以以压缩或可安装的格式存储，需要在执行之前进行安装，解压缩或解密)。这里的软件代码可以被部分的或全部的储存在执行操作的计算设备的存储设备中，并应用在计算设备的操作之中。软件指令可以嵌入在诸如EPROM的固件中。还应当理解，硬件模块/单元/块可以包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器，和/或可以包括可编程单元，例如可编程门阵列或处理器。这里描述的模块/单元/块或计算设备功能可以实现为软件模块/单元/块，但是可以用硬件或固件表示。通常，这里描述的模块/单元/块指的是逻辑模块/单元/块，其可以与其他模块/单元/块组合或者分成子模块/子单元/子块，尽管它们是物理组织或存储器件。该描述可适用于系统、引擎或其一部分。

可以理解的是，除非上下文另有明确说明，当单元、引擎、模块或块被称为在另一单元、引擎、模块或块“上”、“连接”或“耦合至”另一单元、引擎、模块或块时，其可以直接在其它单元、引擎、模块或块上，与其连接或耦合或与之通信，或者可能存在中间单元、引擎、模块或块。在本申请中，术语“和/或”可包括任何一个或以上相关所列条目或其组合。

根据以下对附图的描述，本申请的这些和其它的特征、特点以及相关结构元件的功能和操作方法，以及部件组合和制造经济性，可以变得更加显而易见，这些附图都构成本申请说明书的一部分。然而，应当理解的是，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围。应当理解的是，附图并不是按比例绘制的。

如本申请所使用的，可以使用与图像的一部分相对应的身体部位的名称来指代图像的一部分。例如，肝脏可以指真实的肝脏或图像中肝脏的表示。从图像分割器官或组织可以表示从图像分割代表器官或组织的图像的一部分。

本申请提供了成像系统及其组件。在一些实施例中，成像系统可以包括单模态成像系统和/或多模态成像系统。单模态成像系统可以包括例如X射线成像系统，计算机断层扫描(CT)系统，磁共振成像(MRI)系统，超声检查系统，正电子发射断层扫描(PET)系统或类似的成像系统，或其任意组合。多模态成像系统可以包括例如X射线成像-磁共振成像(X射线-MRI)系统，正电子发射断层摄影-X射线成像(PET-X射线)系统，单光子发射计算机断层扫描磁共振成像(SPECT-MRI)系统，正电子发射计算机断层扫描磁共振成像(PET-CT)系统，数字减影血管造影磁共振成像(DSA-MRI)系统等。应当注意，以下描述的成像系统仅是出于说明的目的而提供，并非旨在限制本申请的范围。

本申请提供了对检测对象进行四维(4D)扫描的机制(可包括方法、系统、计算机可读存储介质等)，可以使得扫描时间和/或检测对象接受的辐射剂量减少。具体地，成像设备可以对对象的感兴趣区域(ROI)执行扫描。ROI可以包括第一区域和第二区域。周期性运动(例如，心脏运动，呼吸运动)可发生在对象的第二区域内。考虑到在所述第二区域发生的周期性运动，所述成像设备可基于不同的扫描或操作参数对所述对象的第一区域执行第一次扫描和对所述对象的第二区域执行第二次扫描。例如，第一扫描可以是三维(3D)扫描，第二扫描可以是4D扫描。在一些实施例中，第一扫描和第二扫描可以均为螺旋扫描。与第一扫描相关联的操作参数可以包括第一螺距。与第二扫描相关联的操作参数可以包括第二螺距。第一螺距可以大于第二螺距。对第一区域的扫描，由于对第二区域发生的周期性运动影响很小或没有影响，可能比对第二区域的扫描快。通过仅在部分ROI区域进行4D扫描，可以缩短扫描时间，如果扫描涉及到辐射，则可减少扫描过程中对检测对象的辐射剂量。可以基于与第一扫描相关联的第一组扫描数据来确定第一图像集。可以基于与第二扫描相关联的第二组扫描数据来确定第二图像集。例如，可以使用一个或多个传感器在第二扫描期间获取与对象的运动相关的运动信息(例如，运动曲线)。可以基于第一图像集，第二图像集和运动信息来确定最终图像集。例如，可以将第二图像集中的一个或多个第二图像分配给对象的运动的不同阶段。来自第一图像集的第一图像可以与来自第二图像集的第二图像融合或拼接，以在最终图像集中生成最终图像。可以将最终图像分配给与第二图像相对应的对象的运动阶段。

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性成像系统100的示意图。如图所示，成像系统100可以包括成像设备110，网络120，一个或多个终端130，处理设备140和存储设备150。在一些实施例中，成像设备110，一个或多个终端130，处理设备140和/或存储设备150可以经由无线连接、有线连接或其组合(例如，网络120)彼此连接和/或彼此通信。成像系统100的组件之间的连接可以是可变的。仅作为示例，成像设备110可以通过网络120连接到处理设备140，如图1所示。作为另一示例，成像设备110可以直接连接到处理设备140。作为另一示例，存储设备150可以通过网络120连接到处理设备140，如图1所示，或者直接连接到处理设备140。作为又一示例，终端130可以通过网络120连接到处理设备140，如图1所示，或者可以直接连接到处理设备140。

成像设备110可以通过扫描布置在成像设备110的扫描台上的对象(例如，患者)来生成或提供图像数据。在一些实施例中，成像设备110可以包括单模态扫描仪和/或多模态扫描仪。单模态扫描仪可以包括例如计算机断层扫描(CT)扫描仪。多模态扫描仪可以包括单光子发射计算机断层扫描计算机断层扫描(SPECT-CT)扫描仪，正电子发射计算机断层扫描-计算机断层扫描(PET-CT)扫描仪，计算机断层扫描-超声波(CT-US)扫描仪，数字减影血管造影计算机断层扫描(DSA-CT)扫描仪等或其组合。在一些实施例中，图像数据可以包括投影数据，与对象有关的图像等。投影数据可以是成像设备110通过扫描对象而生成的原始数据，或者是通过在与对象有关的图像上进行正向投影而生成的数据。在一些实施例中，对象可以包括身体、物质、物体等，或其组合。在一些实施例中，对象可以包括身体的特定部分，例如头部、胸部、腹部等，或其组合。在一些实施例中，对象可以包括感兴趣的特定器官或区域，例如食道、气管、支气管、胃、胆囊、小肠、结肠、膀胱、输尿管、子宫、输卵管等。

在一些实施例中，成像设备110可以包括机架111、检测器112、检测区域113、病床114和辐射源115。机架111可以支撑检测器112和辐射源115。可以将对象放置在病床114上以进行扫描。辐射源115可以将放射线发射到对象。辐射可以包括粒子射线，光子射线等或它们的组合。在一些实施例中，辐射可以包括多个辐射粒子(例如，中子、质子、电子、μ介子、重离子)，多个辐射光子(例如，X射线、γ射线、紫外线、激光)等或其组合。检测器112可以检测从检测区域113发射的辐射和/或辐射事件(例如，伽马光子)。在一些实施例中，检测器112可以包括多个检测器单元。所述检测器单元可以包括闪烁检测器(例如，碘化铯检测器)或气体检测器。检测器单元可以是单行检测器或多行检测器。

在一些实施例中，系统100可以进一步包括可以促进对象的扫描的一个或多个其他设备，例如用于检测在对象的区域内发生的周期性运动的运动信息的传感器。周期性运动可以是周期性发生的生理运动，例如心脏运动、呼吸运动、动脉搏动、胃肠运动等，或其任意组合。例如，用于监视呼吸运动的传感器可以包括照相机，胸带和/或腹部带。仅作为示例，可以将光学标记物放置在发生周期性运动的对象的区域(例如，胸部和/或腹部)上，照相机可以拍摄光学标记物的一个或多个图像，以获取与对象的运动区域有关的信息。作为另一示例，用于监视心脏运动的传感器可以包括一个或多个电极，用于监视与对象相关联的心电信号。

网络120可以包括可以促进成像系统100的信息和/或数据的交换的任何合适的网络。在一些实施例中，成像系统100的一个或多个组件(例如，成像设备110，处理设备140，存储设备150，一个或多个终端130)可以经由网络120与一个或多个成像系统100的其他组件传输信息和/或数据。例如，处理设备140可以经由网络120从成像设备110获取图像数据。作为另一示例，处理设备140可以经由网络120从终端130获取用户指令。网络120可以是或包括公共网络(例如，互联网)，专用网络(例如，局域网(LAN))，有线网络，无线网络(例如，802.11网络，Wi-Fi网络)，帧中继网络，虚拟专用网(VPN)，卫星网络，电话网络，路由器，集线器，交换机，服务器计算机和/或其任意组合。例如，网络120可以包括电缆网络，有线网络，光纤网络，电信网络，内联网，无线局域网(WLAN)，城域网(MAN)，公共电话交换网络(PSTN)，Bluetooth^TM网络，ZigBee^TM网络，近场通信(NFC)网络等，或其任意组合。在一些实施例中，网络120可以包括一个或以上网络接入点。例如，网络120可以包括诸如基站和/或互联网交换点之类的有线和/或无线网络接入点，通过它们可以将成像系统100的一个或多个组件连接到网络120以交换数据和/或信息。

终端130可以连接到成像设备110，处理设备140和/或存储设备150和/或与之通信。例如，终端130可以从处理设备140获取处理后的图像。作为另一示例，终端130可以获取经由成像设备110获取的图像数据，并将图像数据发送到处理设备140以进行处理。在一些实施例中，一个或多个终端130可以包括移动设备131、平板计算机132、膝上型计算机133等，或其任意组合。例如，移动设备131可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备、膝上型计算机、平板计算机、台式计算机等，或其任意组合。在一些实施例中，一个或多个终端130可以包括输入设备、输出设备等。输入设备可以包括字母、数字和其他按键，这些按键可以通过键盘、触摸屏(例如，带有触觉或触觉反馈)、语音输入、眼睛跟踪输入、大脑监控系统或任何其他类似的输入机制输入。通过输入设备接收的输入信息可以经由例如总线发送到处理设备140，以进行进一步处理。其他类型的输入设备可以包括光标控制设备，例如鼠标，轨迹球或光标方向键等。输出设备可以包括显示器、扬声器、打印机等或其组合。在一些实施例中，一个或多个终端130可以是处理设备140的一部分。

处理设备140可以处理从成像设备110、存储设备150、终端130或成像系统100的其他组件获取的数据和/或信息。例如，处理设备140可以基于由成像设备110生成的投影数据来重建图像。作为另一个示例，处理设备140可以确定成像设备110扫描的目标区域(例如，患者体内的区域)的位置。作为又一个示例，处理设备140可以合成在第一区域上与第一扫描相关联的图像和在第二区域上与第二扫描相关联的图像来生成一个或多个最终图像。在一些实施例中，处理设备140可以是单个服务器或服务器组。服务器组可以是集中式或分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以在成像系统100本地或远离成像系统100。例如，处理设备140可以经由网络120访问来自成像设备110、存储设备150和/或终端130的信息和/或数据。作为另一示例，处理设备140可以直接连接到成像设备110、一个或多个终端130和/或存储设备150以访问信息和/或数据。在一些实施例中，处理设备140可以在云平台上实现。例如，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、云间云、多云等，或其组合。在一些实施例中，处理设备140可以由具有图2描述的一个或多个组件的计算设备200来实现。

存储设备150可以存储数据、指令和/或任何其他信息。在一些实施例中，存储设备150可以存储从成像设备110、处理设备140和/或终端130获取的数据。在一些实施例中，存储设备150可以存储数据和/或处理设备140可以执行或用来执行本申请中描述的示例性方法的指令。在一些实施例中，存储设备150可包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写内存、只读内存(ROM)等或其任意组合。示例性大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、内存卡、压缩盘、磁带等。示例性易失性读写内存可以包括随机存取内存(RAM)。示例性RAM可包括动态随机存取内存(DRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取内存(DDRSDRAM)、静态随机存取内存(SRAM)、晶闸管随机存取内存(T-RAM)和零电容随机存取内存(Z-RAM)等。示例性ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)和数字多功能盘ROM等。在一些实施例中，存储设备150可以在如本申请中其他地方所描述的云平台上实现。

在一些实施例中，存储设备150可以连接到网络120，以与成像系统100的一个或多个其他组件(例如，处理设备140，一个或多个终端130)通信。成像系统100的一个或多个组件可以经由网络120访问存储在存储设备150中的数据或指令。在一些实施例中，存储设备150可以是处理设备140的一部分。

以上描述仅为示例性地，并不用于限制本申请的范围。对于本领域技术人员而言，许多替代方案、修改和变化将是显而易见的。本申请描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特性可以以各种方式组合以获得另外的和/或替代的示例性实施例。例如，存储设备150可以是包括云计算平台的数据存储，诸如公共云、私有云、社区云和混合云等。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。

图2是根据本申请的一些实施例所示的可以在其上实现处理设备140的示例性计算设备200的示例性硬件和/或软件组件的示意图。如图2所示，计算设备200可以包括处理器210、存储器220、输入/输出端口(I/O)230和通信端口240。

处理器210可以根据本申请描述的技术执行计算机指令(例如，程序代码)并执行处理设备140的功能。计算机指令可以包括例如例程、程序、对象、组件、数据结构、过程、模块和功能，其可以执行本申请描述的特定功能。例如，处理器210可以处理从成像设备110、终端130、存储设备150和/或成像系统100的任何其他组件获取的图像数据。在一些实施例中，处理器210可以包括一个或多个硬件处理器，例如微控制器、微处理器、精简指令计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、专用指令处理器(ASIP)、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、高级RISC机器(ARM)、可编程逻辑设备(PLD)、能够执行一个或多个功能的任何电路或处理器等，或其任意组合。

仅仅为了说明，在计算设备200中仅描述了一个处理器。然而，应注意，本申请中的计算设备200还可以包括多个处理器，因此，如本申请中所述的由一个处理器执行的操作和/或方法操作也可以由多个处理器联合或分别执行。例如，如果在本申请中，计算设备200的处理器同时执行操作A和操作B，则应当理解，操作A和操作B也可以由计算设备200中的两个或更多个不同的处理器联合或分别执行(例如，第一处理器执行操作A，第二处理器执行操作B，或者第一处理器和第二处理器共同执行操作A和B)。

存储器220可以存储从成像设备110、终端130、存储设备150和/或成像系统100的任何其他组件获取的数据/信息。在一些实施例中，存储装置器220可以包括大容量存储装置、可移动存储装置、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等或其任意组合。例如，大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。可移动存储设备可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、zip磁盘、磁带等。易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。RAM可以包括动态RAM(DRAM)、双倍速率同步动态RAM(DDRSDRAM)、静态RAM(SRAM)、晶闸管RAM(T-RAM)和零电容器RAM(Z-RAM)等。ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)和数字多功能盘ROM等。在一些实施例中，存储器220可以存储一个或多个程序和/或指令以执行本申请中描述的示例性方法。例如，存储器220可以存储用于处理设备140的程序，该程序用于确定对象的目标区域(例如，患者的目标部分)的位置。

输入/输出端口(I/O)230可以输入和/或输出信号、数据、信息等。在一些实施例中，输入/输出端口(I/O)230可以使用户能够与处理设备140交互。在一些实施例中，输入/输出端口(I/O)230可以包括输入设备和输出设备。输入设备的示例可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风等，或其组合。输出设备的示例可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影仪等或其组合。显示设备的示例可以包括液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示器、曲面屏幕、电视设备、阴极射线管(CRT)、触摸屏屏幕等，或其组合。

通信端口240可以连接到网络(例如，网络120)以促进数据通信。通信端口240可以在处理设备140和成像设备110、终端130和/或存储设备150之间建立连接。该连接可以是有线连接、无线连接、可以实现数据发送和/或接收的任何其他通信连接，和/或这些连接的任意组合。有线连接可以包括例如电缆、光缆、电话线等，或其任意组合。无线连接可以包括例如Bluetooth^TM链路、Wi-Fi^TM链路、WiMax^TM链路、WLAN链路、ZigBee^TM链路、移动网络链路(例如3G、4G、5G)等，或其组合。在一些实施例中，通信端口240可以是和/或包括标准化通信端口，例如RS232、RS485等。在一些实施例中，通信端口240可以是专门设计的通信端口。例如，可以根据数字成像和医学通信(DICOM)协议来设计通信端口240。

图3是根据本申请的一些实施例所示的可以在其上实现终端130的示例性终端设备300的示例性硬件和/或软件组件的示意图。如图3所示，终端设备300可以包括通信平台310、显示器320、图像处理单元(GPU)330、中央处理单元(CPU)340、I/O350、内存360和存储器390。在一些实施例中，终端设备300中还可以包括任何其他适当的组件，包括但不限于系统总线或控制器(未示出)。在一些实施例中，可将移动操作系统370(例如，iOS^TM，Android^TM，WindowsPhone^TM)和一个或多个应用380从存储器390加载到内存360中，以便由CPU340执行。应用程序380可以包括浏览器或任何其他合适的移动应用程序，用于从处理设备140接收和渲染与图像处理有关的信息或其他信息。用户与信息流的交互可以通过I/O350实现，并通过网络120提供给处理设备140和/或成像系统100的其他组件。

为了实施本申请描述的各种模块、单元及其功能，计算机硬件平台可用作本申请中描述的一个或以上组件的硬件平台。具有用户接口元素的计算机可用于实施个人计算机(PC)或任何其他类型的工作站或终端设备。若计算机被适当的程序化，计算机亦可用作服务器。

图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理设备140的框图。如图4所示，处理设备140可以包括获取模块410、区域确定模块420、图像重建模块430、最终图像确定模块440和发送模块450。上述模块可以是处理设备140的全部或一部分的硬件电路。上述模块也可以被实现为由处理设备140读取和执行的应用或指令。此外，上述模块可以是硬件电路和应用程序/指令的任意组合。例如，当处理设备140正在执行应用程序/指令时，上述模块可以是处理设备140的一部分。

获取模块410可以获取与成像系统100有关的数据和/或从成像系统100获取数据。在一些实施例中，获取模块410可以获取对象的定位像。该定位像可以通过对对象的预扫描来生成。定位像可以用于确定将由成像设备(例如，图1中的成像设备110)扫描的感兴趣区域(ROI)，递送至ROI等的辐射剂量，或其组合。ROI可以包括第一区域和第二区域。在一些实施例中，在第一区域上的第一扫描期间，在第一区域内可能很少或没有运动发生。在一些实施例中，上述运动(例如，周期性运动)可以发生在第二区域内。在本申请中，周期性运动可以指周期性地发生在对象的一个或多个身体部位的运动(例如，生理运动)。例如，第二区域可以包括胸部的至少一部分和/或腹部的至少一部分，并且上述周期性运动可以包括心脏运动、呼吸运动等。具体地，第二区域可以包括但不限于对象的心脏、肺、肋骨、胃、肠等，或其一部分，或其任意组合。在一些实施例中，获取模块410可以获取与第一扫描相关的第一组扫描数据和与第二扫描相关的第二组扫描数据。在一些实施例中，获取模块410可以获取与对象的运动相对应的运动信息。在一些实施例中，传感器可以被配置为检测与心脏运动或呼吸运动相对应的运动信息(即，监视运动)。在一些实施例中，获取模块410可以获取用于将心脏运动或呼吸运动描绘为时间函数的运动曲线。例如，运动曲线可以是用于描绘心脏运动的心电图。心电图可以是电压与时间的关系图，并且可以示出一个或多个心动周期。作为另一示例，运动曲线可以是呼吸曲线(将在图7中描述)。

区域确定模块420可以确定对象的第一区域和第二区域。例如，区域确定模块420可以自动确定定位像中的一个或多个第一区域和/或一个或多个第二区域。仅作为示例，处理设备140可以使用图像分割技术来分割定位像中的一个或多个第一区域和/或一个或多个第二区域。例如，处理设备140可以将定位像分割成与对象的一个或多个器官(和/或不同类型的组织)相对应的一个或多个部分，例如头部、心脏、肺等。处理设备140可以进一步基于分别包括要扫描的一个或多个器官的一个或多个分割部分来确定第一区域和第二区域。示例性图像分割技术可以包括基于阈值的分割技术、基于直方图的技术、使用训练的分割模型的技术等。在一些实施例中，用户可以手动确定定位像中的一个或多个第一区域和/或一个或多个第二区域。

图像重建模块430可以重建一个或多个图像。在一些实施例中，图像重建模块430可以基于第一组扫描数据来生成第一图像集，以及基于第二组扫描数据来生成第二图像集。第一图像集和第二图像集都可以包括一个或多个重构图像。例如，一个或多个重构图像可以包括一个或多个二维(2D)图像。图像重建模块430可使用迭代算法、滤波反投影(FBP)算法、Radon变换算法、直接傅里叶算法等或其任意组合来重建一个或多个2D图像。作为另一示例，一个或多个重构图像可以包括一个或多个3D图像。图像重建模块430可以使用多平面重建(MPR)算法、最大强度投影(MIP)算法、表面阴影显示(SSD)算法、体积渲染(VR)算法等，或其任意组合，来重建一个或多个3D图像。在一些实施例中，可以对第二图像集中的多个重建图像中的每一个进行标记，以便可以将运动信息分配给多个重建图像中的每一个。例如，多个重建图像中的每一个都可以通过与获取与重建图像对应的扫描数据相关联的病床位置和/或时间点(例如，一段时间的中间时间点)进行标记。

最终图像确定模块440可以确定包括一个或多个最终图像的最终图像集。一个或多个最终图像中的每一个可以包括一个或多个第一区域和一个或多个第二区域。最终图像确定模块440可以基于第一图像集，运动信息和第二图像集来确定最终图像集。在一些实施例中，最终图像确定模块440可以基于由监测对象的运动的传感器测量的数据来确定与心脏运动和/或呼吸运动相对应的运动信息。在一些实施例中，最终图像确定模块440可以确定用于将心脏运动或呼吸运动描绘为时间函数的运动曲线。例如，可以基于运动曲线(例如，运动的大小)将运动分为十个阶段，包括0％相位，10％相位，20％相位，30％相位，40％相位。相位，50％相位，60％相位，70％相位，80％相位和90％相位。在一些实施例中，最终图像确定模块440可以将扫描数据划分为与对象的运动的不同阶段(或相位)相对应的扫描数据的多个子集。在一些实施例中，最终图像确定模块440可以将从第二组扫描数据重建的图像(也称为第二图像)分配给运动周期的各个阶段，例如，基于标记的病床位置和/或获取与图像相对应的扫描数据相关的时间点。

例如，最终图像确定模块440可以通过将来自第一图像集的第一图像(例如3D图像)与第二图像集的不同图像子集中的一个或多个第二图像(例如3D图像)融合或拼接，来生成一个或多个最终图像。每个最终图像可以包括第一区域和第二区域。可以将一个或多个最终图像分配给与对象的一个或多个第二图像相对应的运动的一个或多个阶段。仅作为示例，用于生成一个或多个最终图像的成像拼接算法可以包括特征检测过程、特征匹配过程、图像对准过程和合成过程等。

传输模块450可以将信息和/或指令发送到成像系统100的一个或多个组件。在一些实施例中，传输模块450可以将最终图像集中的一个或多个最终图像传输到存储设备(例如，存储设备150)以进行存储。在一些实施例中，传输模块450可以将最终图像集中的一个或多个最终图像发送到终端设备(例如，用户终端130)。用户(例如，医生)可以经由用户终端(例如，用户终端130)观看一个或多个最终图像。例如，用户可以一一观看一个或多个最终图像。作为另一示例，用户可以向用户终端发送指令以使用户终端在屏幕上顺序显示一个或多个最终图像中的每一个，这些图像可能看起来类似于显示第二区域内移动的动画。

应当注意的是，以上描述仅出于说明的目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。在一些实施例中，以上提到的任何模块可以被分成两个或更多个单元。例如，图像重建模块430可以被划分为两个单元，其中一个可以被配置为基于第一组扫描数据重建一个或多个第一图像，并基于第二组扫描数据重建一个或多个第二图像，以及另一个可以被配置为对第二图像和第一图像进行拼接或融合以生成最终图像。在一些实施例中，处理设备140可以包括一个或多个附加模块。例如，处理设备140可以进一步包括控制模块，该控制模块被配置为生成针对成像系统100中的一个或多个组件的控制信号。

图5是根据本申请的一些实施例所示的用于基于对象的第一扫描和第二扫描来确定最终图像集的示例性过程的流程图。流程500的至少一部分可以在如图2所示的计算设备200上或在如图3所示的终端设备300上实现。在一些实施例中，流程500的一个或多个操作可以在成像系统100中实现，如图1所示。在一些实施例中，流程500中的一个或多个操作可以以指令的形式存储在存储设备(例如，存储设备150和/或存储器220)中，并且由成像设备110调用和/或执行。(例如，处理设备140或计算设备200的处理器210)。在一些实施例中，指令可以以电流或电信号的形式传输。在一些实施例中，流程500中的一部分操作可以由处理设备140执行，流程500中的一部分操作可以由成像设备110执行。成像装置110可以在对象上执行CT扫描、PET扫描、SPECT扫描、MRI扫描等或其组合，这在本申请的范围内。

在步骤502中，用户(例如，操作员)或处理设备140(例如，区域确定模块420)可以确定对象的第一区域和第二区域。在一些实施例中，对象可以包括人、动物、机械部件等或其组合。在一些实施例中，对象可以包括身体的特定部分。成像设备(例如，图1中的成像设备110)要扫描的感兴趣区域(ROI)可以包括第一区域和第二区域。在一些实施例中，在第一区域上的第一扫描期间，在第一区域内可能很少或不发生移动。在本申请实施例中，如果该对象的区域保持静止，则可以认为该区域在成像过程(例如，扫描)期间几乎没有或没有运动，或该区域内的任何移动对扫描几乎没有影响(例如，移动太慢和/或移动幅度太小而无法影响成像过程)，又或者对象的另一个区域的循环运动对该对象的区域的成像影响很小甚至没有影响。例如，该运动可以包括生理运动，例如呼吸运动、心脏运动、动脉搏动、胃肠运动等，或其任意组合。第一区域可以包括但不限于对象的头部、颈部、肩膀、手、手臂、骨盆、腿、脚等，或其一部分或它们的任意组合。在一些实施例中，前述运动(例如，周期性运动)可以发生在第二区域内。在本申请实施例中，周期性运动可以指周期性地发生的对象的一个或多个身体部位的运动。例如，第二区域可以包括胸部的至少一部分和/或腹部的至少一部分，前述周期性运动可以包括心脏运动、呼吸运动等。具体地，第二区域可以包括但不限于对象的心脏、肺、肋骨、胃、肠等，或其一部分，或其任意组合。

在一些实施例中，处理设备140可以获取对象的定位像(也称为“侦察图像”)。定位像可以包括一个或多个第一区域和/或一个或多个第二区域。所述定位像可以基于所述对象的预扫描而获得。定位像可以用于确定第一区域和/或第二区域的位置和大小。例如，预扫描可以是CT扫描、PET-CT扫描、MRI扫描等。在一些实施例中，对对象执行的预扫描和随后的扫描(例如，第一扫描和/或第二扫描)可以是相同类型的(例如，CT扫描)。在一些实施例中，预扫描和随后的扫描可以是不同类型的。可以确定在其上执行预扫描的对象的区域，使得定位像包括第一区域和第二区域。在一些实施例中，定位像可以是2D图像。在一些实施例中，可以通过一个预扫描来获得包括一个或多个第一区域和一个或多个第二区域的定位像。在一些实施例中，可以基于对包括第一区域的对象的至少一部分执行的第一预扫描来获得与第一区域相对应的第一定位像，可以基于对包括第二区域的对象的至少一部分执行的第二预扫描来获得与第二区域相对应的第二定位像。

在一些实施例中，处理设备140可以自动确定定位像中的一个或多个第一区域和/或一个或多个第二区域。仅作为示例，处理设备140可以使用图像分割技术来分割定位像中的一个或多个第一区域和/或一个或多个第二区域。例如，图像分割技术可以包括基于阈值的分割技术、基于直方图的技术、使用训练的分割模型的技术等。在一些实施例中，如果预扫描的类型与后续扫描的类型不同，则处理设备140可以调整从定位像分割的第一区域和第二区域，使得第一区域和第二区域适合于随后的扫描。在一些实施例中，用户可以手动确定定位像中的一个或多个第一区域和/或一个或多个第二区域。例如，用户可以通过终端设备(例如，用户终端130)查看定位像，并标记一个或多个第一区域和/或一个或多个第二区域。

在步骤504中，成像设备110可以基于一个或多个第一操作参数在对象的第一区域上执行第一扫描。在一些实施例中，第一扫描可以是三维(3D)扫描。仅作为示例，第一扫描可以是CT扫描。例如，3D扫描可以包括螺旋CT扫描或非螺旋CT扫描。具体地，螺旋CT扫描可以包括单层螺旋CT扫描或多层螺旋CT扫描。在螺旋CT扫描期间，在机架围绕对象旋转的同时，病床114可以连续地移动(例如，沿着病床114的纵向)。对应于第一区域的螺旋CT扫描的一个或多个第一操作参数可以包括但不限于管电压、管电流、剂量、扫描视场(SFOV)、病床114的移动速度、机架111的旋转速度、节距、切片的厚度等或其任意组合。俯仰可以与病床114在机架旋转一圈中行进的距离相关联。在本申请实施例中，与第一扫描相对应的间距也被称为第一间距。非螺旋CT扫描可以包括使用平行束的CT扫描、使用锥形束的CT扫描、使用扇形束的CT扫描等。对应于在第一区域上的非螺旋CT扫描的一个或多个第一操作参数可以包括但不限于管电压、管电流、剂量、扫描视场(SFOV)、机架111的旋转速度、切片的厚度等或其任意组合。在一些实施例中，非螺旋CT扫描可以包括电影扫描。在电影扫描期间，成像设备110可以在病床位置连续扫描对象的ROI(例如，第一区域)一定时间段(也称为电影持续时间)。然后，辐射源可以停止发射辐射束，并且病床可以被移动(例如，预定距离)到下一个病床位置。成像设备110可以在下一个病床位置连续扫描相同时间的ROI。在本申请实施例中，对应于第一扫描的电影持续时间可以被称为第一电影持续时间。通过对所述第一区域执行所述第一扫描，可以生成第一组扫描数据。

在步骤506中，成像设备110可以基于一个或多个第二操作参数在对象的第二区域上执行第二扫描。在一些实施例中，第二扫描可以是四维(4D)扫描。例如，4D扫描可以包括螺旋扫描或电影扫描。通过在不同病床位置上对第二区域的相关数据进行过采样，可以进行4D扫描。因此，与第二区域有关的数据可以跨越运动周期的一部分(例如呼吸周期、心动周期)、整个运动周期或多个运动周期。

在一些实施例中，第一扫描和第二扫描可以在一次扫描中执行。即，第一扫描和第二扫描可以被认为是同一扫描的不同阶段(或部分或子扫描)。仅作为示例，在根据一个或多个第一操作参数在第一区域上执行第一扫描之后，可以将一个或多个第一操作参数改变为一个或多个第二操作参数。然后，可以根据一个或多个第二操作参数对第二区域执行第二扫描。在一些实施例中，均构成同一扫描不同组成部分的第一扫描和第二扫描的操作参数的至少一部分可以是不同的。在一些实施例中，第一扫描和第二扫描可以作为单独的扫描被分别执行。在第一扫描和第二扫描期间，对象(例如，儿童、婴儿或动物)可能难以保持固定的姿势，并感到不舒服。在对第一区域执行第一扫描之后，第二扫描开始之前可能会有一个时间间隔。在一些实施方案中，对象(例如，儿童、婴儿)可以在该时间间隔期间休息。在该时间间隔之后，可以在重新放置对象之后在第二区域上执行第二扫描。在一些实施例中，第一扫描和第二扫描被作为单独的扫描执行，第一区域可以与第二区域部分重叠。在一些实施例中，第一区域和第二区域的重叠区域的成像数据可以促进一个或多个图像处理操作，包括：例如，将第一区域的图像(例如，定位像)与第二区域的图像(例如，定位像)配准，将第一区域的图像(例如，重建图像)与第二区域的图像(例如，重建图像)融合等，或其组合。在一些实施例中，第一扫描和第二扫描可以在单次扫描中执行，并且第一区域不必与第二区域重叠，从而可以减少施加至对象或其一部分的辐射剂量。

在一些实施例中，一个或多个第一操作参数中的至少一个可以与对应的第二操作参数不同。例如，第一螺距可以大于第二螺距，和/或第一电影持续时间可以短于第二电影持续时间。在一些实施例中，可以基于对象的运动来确定第二螺距。例如，可以基于对象的第二区域中的运动的运动周期的持续时间来确定第二螺距。因此，扫描每个病床位置的第二区域的时间周期可能比扫描每个病床位置的第一区域的时间周期长。在一些实施例中，可以基于第二区域内的运动周期的持续时间来确定第二螺距和/或第二电影持续时间。仅作为示例，第二电影持续时间可以被设置为呼吸周期的平均持续时间加上额外的一秒，以说明呼吸周期的变化。呼吸周期的平均持续时间可以是默认值(例如，多个患者的平均呼吸持续时间)。另外，呼吸周期的平均持续时间可以与对象(例如，特定患者)相关联。例如，当对象自由呼吸时，可以通过传感器检测对象的呼吸运动的多个周期。呼吸周期的平均持续时间可以基于传感器检测到的多个周期来确定。在一些实施例中，第二区域的运动可以是非周期性的。监测对象的运动的技术可以在本申请的其他地方找到。例如，参见步骤508相关的描述。关于第二螺距的确定的更多描述可以在例如图8及其描述中找到。通过在第二区域上执行第二扫描可以生成第二组扫描数据。

在步骤508中，处理设备140(例如，获取模块410)可以获取与第二扫描期间的对象的运动相对应的运动信息。在一些实施例中，处理设备140可以获得与仅对象的第二区域的运动相对应的运动信息。在一些实施例中，在对象的第一区域可能发生轻微运动(例如细胞运动、分子运动)，而在操作508中获得的运动信息可能排除与发生在第一区域的轻微运动相关的信息。在一些实施例中，传感器可以被配置为检测与周期性发生的生理运动相对应的运动信息(即，监视运动)，诸如心脏运动、呼吸运动、动脉搏动和胃肠运动。心脏运动可能包括心肌的松弛和收缩，这可能导致心跳和心脏心室容积的周期性变化。例如，传感器可以通过监测与对象有关的心电图信号来监测心脏运动。这种传感器可包括但不限于一个或多个电极。一个或多个电极可以放置在对象的皮肤上并且可以记录一段时间内对象的心脏的电活动。呼吸运动可包括呼吸肌肉的松弛和收缩，这导致吸气和呼气，以及胸腔的周期性变化。监视呼吸运动的传感器可以包括光学传感器(例如，照相机)、应变仪、肺活量计等、或其任意组合。举例而言，当对象躺在病床114上时，光学传感器可以获取一个或多个图像以检测放置在胸部和/或腹部上的光学标记。作为另一示例，可以将应变仪(例如，胸带和/或腹部带)放置在对象的胸部和/或腹部上，以便监测患者的胸部和/或腹部的位置变化。在一些实施例中，传感器可以在第二扫描期间监视运动信息，使得运动信息可以与对应于第二扫描的扫描数据(也称为第二组扫描数据)同步。在一些实施例中，可以在步骤512之后执行步骤508。具体地，可以从与第二扫描相对应的重建图像中确定运动信息(例如，通过锥形束CT扫描仪)。例如，可以基于从重建图像中识别出的胸部前表面的变化来确定呼吸运动的运动信息。在这种情况下，可以省略用于检测与第二扫描期间的被摄体的运动相对应的运动信息的传感器。

在一些实施例中，监测对象的运动的传感器所测量的数据可以传输到处理装置140(例如，区域确定模块420)，处理装置140可以确定与心脏运动和/或呼吸运动相对应的运动信息。在一些实施例中，移动信息可以由外部设备确定，并且可以由处理设备140(例如，获取模块410)获得。在一些实施例中，可以生成运动曲线以将心脏运动或呼吸运动描绘为时间的函数。例如，该运动曲线可以是用于描绘心脏运动的心电图。心电图可以是电压与时间的关系图，并且可以示出一个或多个心动周期。作为另一示例，运动曲线可以是呼吸曲线(将在图7中描述)。

在步骤510中，处理设备140(例如，获取模块410)可以获取与第一扫描相关联的第一组扫描数据和与第二扫描相关联的第二组扫描数据。例如，第一组扫描数据和第二组扫描数据可以分别是第一区域和第二区域的初步投影数据。在一些实施例中，处理设备140可以从成像设备110获取第一组扫描数据和/或第二组扫描数据。在一些实施例中，处理设备140可以从存储器(例如，存储设备150)获取第一组扫描数据和/或第二组扫描数据。在一些实施例中，可以对第一组扫描数据和/或第二组扫描数据进行预处理。预处理可以消除或减少一些物理因素(例如，检测器增益、光束硬化)对初步投影值的影响。例如，预处理可以包括空气校正、串扰校正、离焦校正、射束硬化校正等，或其任意组合。

在步骤512中，处理设备140(例如，图像重建模块430)可以基于第一组扫描数据生成第一图像集，以及基于第二组扫描数据生成第二图像集。第一图像集和第二图像集都可以包括一个或多个重构图像。例如，一个或多个重构图像可包括使用迭代算法、滤波反投影(FBP)算法、Radon变换算法、直接傅里叶算法等重构的一个或多个二维(2D)图像，或其任意组合。作为另一示例，一个或多个重构图像可以包括使用多平面重构(MPR)算法、最大强度投影(MIP)算法、表面阴影显示(SSD)算法、体积渲染(VR)算法或类似算法，或其任意组合重构的一个或多个3D图像。在一些实施例中，可以对第二图像集中的多个重建图像中的每一个进行标记，以便可以将运动信息分配给多个重建图像中的每一个。例如，多个重建图像中的每一个可以由与对应于重建图像的扫描数据的获取相关联的病床位置和/或时间点(例如，一段时间的中间时间点)标记。

在步骤514中，处理设备140(例如，最终图像确定模块440)可以基于第一图像集，运动信息和第二图像集来确定最终图像集。在一些实施例中，可以基于运动信息将第二图像集划分为多个图像子集。例如，可以根据运动曲线(例如，运动的大小)将运动分为十个阶段，包括0％相位、10％相位、20％相位、30％相位、40％相位、50％相位、60％相位、70％相位、80％相位和90％相位。仅作为示例，对于呼吸循环，0％阶段可以对应于运动幅度为零(例如，刚刚开始吸气)的阶段。运动的幅度可以从0％相位逐渐增加到50％相位。50％相位可以对应于在呼吸周期中运动幅度达到最大值的阶段(例如，呼气刚刚开始)。运动的幅度可以从50％阶段到呼吸周期结束逐渐减小。对应于90％相位的运动幅度可能是一个接近于零的相对较小的值。或者，上述运动也可以分为四个阶段，包括0％相位、25％相位、50％相位、75％相位等。作为又一个示例，可以基于对象的心脏的心电图将心脏运动划分为P波阶段、QRS复合波阶段和T波阶段。P波阶段可以代表心房的去极化，QRS复合阶段可以代表心室的去极化，而T波阶段可以代表心室的去极化。在一些实施例中，处理设备140可以通过将第二图像集中的一个或多个图像分配给运动的各个阶段之一来生成多个图像子集，例如，基于标记的病床位置和/或与获取与图像相对应的扫描数据相关的时间点。每个图像子集可以对应于运动的一个阶段(或相位)。在一些实施例中，在步骤510中，第二组扫描数据可以被划分为对应于对象运动的不同阶段的扫描数据的多个子集。通过基于扫描数据的多个子集重建一幅或多幅图像，可以在步骤512中生成多个图像子集。

在一些实施例中，最终图像集可以包括一个或多个最终图像。处理设备140可以通过将来自第一图像集的第一图像(例如3D图像)与第二图像集的不同图像子集中的一个或多个第二图像(例如3D图像)拼接或融合来生成一个或多个最终图像。一个或多个最终图像中的每个最终图像可以包括第一区域和第二区域。可以将一个或多个最终图像分配给与一个或多个第二图像相对应的对象的运动的一个或多个阶段。仅作为示例，用于生成一个或多个最终图像的成像拼接算法可以包括特征检测过程、特征匹配过程、图像对准过程和合成过程等。特征检测过程可以被配置为提取第一图像和第二图像中的特征，其可以反映第一图像和第二图像之间的对应关系。例如，可以使用加速鲁棒特征(SURF)描述符、尺度不变特征变换(SIFT)特征描述符等来执行特征检测过程。可以执行特征匹配过程以匹配要融合的图像中的相似特征，从而可以在图像对准过程中对准要缝合的图像。可以执行合成过程以将对准的图像合成为最终图像。与在第一和第二区域上执行4D扫描的传统方法相比，在第一区域上执行常规3D扫描并在第二区域上执行4D扫描可以减少对ROI进行扫描所需的时间，并减少对象接收的辐射剂量。

在一些实施例中，一个或多个最终图像可以被发送到存储设备150以进行存储。在一些实施例中，一个或多个最终图像可以用于诊断目的。用户(例如，医生)可以经由用户终端(例如，用户终端130)观看一个或多个最终图像。例如，用户可以一一观看一个或多个最终图像。作为另一示例，用户可以向用户终端发送指令，以便在屏幕上顺序地显示一个或多个最终图像，这些图像可能看起来类似于显示第二个区域内移动的动画。在一些实施例中，一个或多个最终图像可以用于计划4D放射治疗。可以基于由一个或多个最终图像指示的目标区域(例如，第二区域中的肿瘤)的运动来确定与4D放射治疗有关的多个参数，以生成4D放射治疗的计划。在一些实施例中，用于4D放射治疗的计划可以包括用于在放射治疗中递送放射剂量的三维空间信息和时间信息、操作参数、放射源、机架的控制参数等，有助于实现计划的辐射传输。控制参数的确定可以使发送给对象的辐射光线适应于由对象在第二区域内的移动引起的目标区域的位置和/或大小的变化。在4D放射治疗中，可以调节放射线以适应目标区域的运动，从而使目标区域可以接收更精确的辐射剂量，并且可以减少朝着目标区域周围的组织或器官的不必要的辐射。例如，4D放射治疗可以是门控放射治疗。仅当目标区域处于与某个运动阶段相对应的位置时(例如，刚开始吸入的0％阶段)，才可以进行放射治疗。

应当注意，关于流程500的以上描述仅是出于说明的目的而提供的，并且无意于限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。在一些实施例中，可以省略一个或多个操作和/或可以添加一个或多个附加操作。举例来说，过程500可进一步包含将对象(例如，患者)定位在病床114上以执行预扫描，基于与预扫描相关联的数据产生对象的定位像等。

图6是根据本申请的一些实施例所示的对象的示例性第一区域和示例性第二区域的示意图。如图6所示，对象可以是躺在病床114上的患者(例如，以俯卧的姿势)。用户或处理设备140可以基于对象的一个或多个定位像来确定第一区域610、第二区域620和第三区域630。心脏运动和/或呼吸运动可发生在对象的第二区域620内。在第一区域610和第三区域630内可能很少或没有运动发生。在一些实施例中，可以将第三区域630视为另一第一区域。为了获得包括第一区域610、第三区域630和第二区域620的最终图像，成像装置110可以对第一区域610、第三区域630和第二区域620中的每一个执行扫描。第一区域610可以包括对象的头部、颈部、肩膀等或其一部分。第二区域620可以包括胸部和/或上腹部。第二区域620内可发生运动(例如呼吸运动、心脏运动)。第三区域630可包括小腹、骨盆、腿等或其一部分。在一些实施例中，成像设备110可以连续地对第一区域610、第二区域620和第三区域630进行单次扫描(例如，在第一区域、第二区域和第三区域的扫描之间没有时间间隔和/或重新定位对象)。扫描可以包括三个阶段，即，第一区域610上的第一扫描(例如3D螺旋扫描)，第二区域上的第二扫描(例如4D螺旋扫描)和第三区域上的第三扫描(例如，3D螺旋扫描)。上述第一扫描、第二扫描和第三扫描的至少一部分操作参数可能不同，例如上述螺距。在一些实施例中，成像设备110可以以任何顺序在第一区域610、第二区域620和第三区域630上执行三个扫描。

对于螺旋扫描，病床114移动，同时机架111围绕被检体旋转，这使得放射线穿过对象的不同位置。辐射线穿过的所有不同位置可能看起来像一个螺旋带(例如，第一螺旋带640、第二螺旋带650和第三螺旋带660，分别对应于第一区域610、第二区域620、第三区域630)。对应于螺旋扫描的一个或多个操作可以包括螺距。在一些实施例中，对应于第二扫描的第二螺距可以短于对应于第一扫描的螺距和对应于第三区域630的螺距。如图6所示，第二螺旋带650的一部分可以与第二螺旋带650的另一部分重叠。与第二区域620有关的扫描数据可以跨越运动的周期的一部分(例如，呼吸周期、心动周期)、运动的整个周期或运动的多个周期。因此，与第一区域610和第三区域630相比，可以在对象的第二区域620中的各个位置处获取更多的扫描数据。

应当注意，关于流程600的以上描述仅是出于说明的目的而提供的，并且无意于限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。例如，第一扫描可以是电影扫描，而第二扫描可以是4D电影扫描。

图7是根据本申请的一些实施例所示的与对象的第二区域相关联的示例性图像子集的示意图。如图7所示，可以将呼吸运动的运动信息分配给图5中的步骤512和步骤514中描述的第二图像集的多个图像子集720。仅作为示例，可以使用呼吸曲线来描绘对象的呼吸运动随时间的变化。由于成像系统100可以记录扫描期间(例如，螺旋扫描，也称为螺旋扫描)在不同时间点的病床位置(也称为“床体位置”)，因此，呼吸曲线可以被变换以生成描绘对象根据病床位置的呼吸运动的呼吸曲线。处理设备140可根据与所述一幅或多幅图像对应的扫描数据的采集相关联的所述标记沙发位置和/或时间点，将所述第二图像集中的一幅或多幅图像与呼吸曲线的每个阶段关联起来。仅作为示例，当处理设备140向成像设备110发送“开始螺旋”信号时，辐射源可以开始向第二区域发射辐射射线。图像子集720-1可以对应于螺旋扫描开始的第一病床位置。图像子集720-2、720-3、720-4和720-5可以对应于呼吸周期710的不同阶段。具体地，图像子集720-2可以对应于0％相位，其表示先前的呼气刚刚结束，并且吸气刚刚开始。图像子集720-3可以对应于25％相位，其是吸入的中间阶段。图像子集720-4可以对应于50％相位，其指示吸气刚刚结束，并且呼气刚刚开始。图像子集720-5可以对应于75％阶段，其是呼气的中间阶段。图像子集720-6可以对应于呼吸循环710的结束和/或另一个呼吸循环的开始(在图7中未完全示出)。图像子集720-7可以对应于螺旋扫描被停止的最后病床位置。

应当注意，关于过程600的以上描述仅是出于说明的目的而提供的，并且无意于限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。例如，运动曲线可以用于描绘心脏运动而不是呼吸运动。作为另一个示例，第二扫描可以是电影扫描。

图8是根据本申请的一些实施例所示的示例性辐射场的示意图。放射性扫描源810可以朝着ROI(例如，第一区域或第二区域)发射辐射线。辐射线可以穿过ROI并且可以被探测器面板820接收。探测器面板820可以包括多个探测器元件。辐射线穿过的空间可以称为辐射场830。Z_coverage可以表示探测器面板820在等中心平面处沿机架111的旋转轴的等效宽度。Z_min可以表示在ROI的上表面处的探测器面板的等效宽度。辐射线可以从ROI的上表面进入ROI。源到等中心距(SID)可以是辐射源与等中心840之间的距离。视场(FOV)可以是在重建图像中所表示的扫描ROI的最大直径。在一些实施例中，可以基于机架111的旋转速度，病床114的移动速度以及沿着机架111的旋转轴的探测器面板820的等效宽度来确定用于螺旋扫描的间距(即Z_coverage)。例如，可以根据以下等式(1)来确定螺距：

其中，v_z代表病床114的移动速度，T_R代表机架111的旋转持续时间。在一些实施例中，用于4D螺旋扫描的螺距可以满足条件。例如，条件可以包括：在ROI(例如，第二区域)上的扫描(例如，第二扫描)的持续时间应该与运动周期的持续时间相同或更长，从而有足够的扫描数据可以获取用于重构与运动周期的不同阶段相对应的图像。在一些实施例中，螺距可以小于或等于与条件相关联的参数。与该条件相关联的参数可以与机架111的旋转速度、对象(例如、患者)的运动周期的持续时间、FOV、SID等或它们的任意组合相关联。例如，可以根据以下等式(2)来确定螺距的取值范围。

其中，T_B代表对象的呼吸周期(又称为“呼吸”周期)的持续时间。仅作为示例，对于典型的64阵列CT扫描仪，假设FOV为250毫米(mm)，SID为570mm，Z_coverage为30mm，并且T_R为0.5秒，T_B为4秒，根据等式(2)确定的螺距最大值为0.0936，病床114的移动速度可以确定为7.488mm/s。因此，为了在包括整个大脑和整个脊髓的ROI上连续地执行4D螺旋扫描，扫描长度可以是1000mm，并且完成4D螺旋扫描所需的时间可以是大约178s。普通的CT扫描器可能无法在如此长的时间内连续执行螺旋扫描。另外，对象的辐射剂量可能相对较高。根据本申请的一些实施例(例如，结合图5进行描述)，成像设备110可以在没有呼吸运动发生的第一区域上执行第一扫描(例如，正常的3D螺旋扫描)。例如，第一区域可以包括对象的头部、颈部、肩膀和小腹。对于第一扫描，假设螺距为1，则完成第一扫描所需的时间可能为11s。根据本申请的一些实施例，成像设备110可以在发生呼吸运动的第二区域(例如，包括肺和上腹部的区域)上执行第二扫描(例如，4D螺旋扫描)。肺区域和上腹部区域的扫描长度可以是大约350mm。完成第二个区域的第二扫描可能需要大约62.3s。因此，对整个ROI(例如，包括整个大脑和整个脊髓)执行第一次扫描和第二次扫描所需的总时间可能是73.3s，这大大低于在整个大脑和整个脊髓上执行4D螺旋扫描所需的总时间(即约178秒)。另外，由于减少了对ROI执行扫描所需的时间，因此也可以显着减少对象接受的放射剂量。

应当注意，关于流程600的以上描述仅是出于说明的目的而提供的，并且无意于限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于阅读此申请后的本领域的普通技术人员来说，上述发明披露仅作为示例，并不构成对本申请的限制。虽然此处并未明确说明，但本领域的普通技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。例如“一个实施例”、“一实施例”、和“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特性。因此，应当强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或以上提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或以上实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域的普通技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的过程、机器、产品或物质的组合，或对其任何新的和有用的改进。因此，本申请的各方面可以完全以硬件，完全以软件(包括固件，驻留软件，微代码等)来实现，或者以软件和硬件组合来实现，在此可以将它们全部统称为“模块”，“单元”，“组件”，“设备”或“系统”。此外，此外，本申请的各方面可以采取计算机程序产品的形式包含在具有计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读媒体中。

计算机可读信号介质可以包含一个内含有计算机程序代码的传播数据信号，例如，在基带上或作为载波的一部分。此类传播信号可以有多种形式，包括电磁形式、光形式等或任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读存储介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通信、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序代码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF等，或任何上述介质的组合。

执行本申请各方面操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任意组合编写，包括面向对象编程语言，如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、c++、c#、VB.NET、Python或类似语言，传统的过程式编程语言，如“C”编程语言、VisualBasic、Fortran2003、Perl、COBOL2002、PHP、ABAP、动态编程语言如Python、Ruby和Groovy或其他编程语言。该程序代码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户计算机，或者可以与外部计算机建立连接(例如，通过使用网络服务提供商的网络)或在云计算环境中或作为服务提供，例如，软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其它名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，尽管上述各种组件的实现可以体现在硬件设备中，但也可以实现为纯软件解决方案，例如，在现有服务器或移动设备上的安装。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或以上发明实施例的理解，前文对本申请的实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。然而，本申请的该方法不应被解释为反映所声称的待扫描对象物质需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

Claims

1.一种在至少一台机器上实现的方法，每台机器均具有至少一个处理器和一个存储设备，所述方法包括：

确定对象的第一区域和第二区域，其中，所述对象的运动在所述第二区域内发生；

基于与第一扫描相对应的第一操作参数，在所述对象的第一区域执行第一扫描来生成第一图像集，所述第一扫描是三维扫描；

基于与第二扫描相对应的第二操作参数，在所述对象的第二区域执行第二扫描来生成第二图像集，所述第二扫描是四维扫描；

获取与所述对象的运动相对应的运动信息；以及，

基于所述第一图像集，所述运动信息和所述第二图像集确定最终图像集。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一扫描是螺旋计算机断层扫描，并且所述第二扫描是四维计算机断层扫描。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一操作参数包括与所述第一扫描相对应的第一螺距，所述第二操作参数包括与所述第二扫描相对应的第二螺距。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一螺距大于所述第二螺距。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

基于所述对象的运动，确定所述第二操作参数。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定对象的第一区域和第二区域包括：

基于所述对象的定位像，确定所述第一区域和所述第二区域中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对象的运动是生理运动。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述获取与所述对象的运动相对应的运动信息包括：

通过传感器在所述第二扫描期间监控所述生理运动来确定所述运动信息。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取与所述对象的运动相对应的运动信息包括：

基于所述第二图像集确定所述运动信息。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运动信息包括描述所述对象随时间变化的运动曲线。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一扫描和所述第二扫描在一次扫描中执行。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一扫描和所述第二扫描作为单独的扫描执行。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取与所述对象的运动相对应的运动信息包括：

获取仅与所述对象的第二区域的运动相对应的运动信息。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运动信息不包括与在所述对象的第一区域中发生的运动有关的信息。

15.一种系统，包括：

至少一个存储介质，其存储有至少一组指令；以及

至少一个处理器，被配置为与所述至少一个存储介质通信，其中，当执行所述至少一组指令时，所述至少一个处理器被指示为使所述系统：

基于与第一扫描相对应的第一操作参数，在所述对象的第一区域进行第一扫描来生成第一图像集，所述第一扫描是三维扫描；

获取与所述对象的运动相对应的运动信息；以及，

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述第一扫描包括螺旋计算机断层扫描，并且所述第二扫描包括四维计算机断层扫描。

17.根据权利要求15或16所述的系统，其中，所述第一操作参数包括与所述第一扫描相对应的第一螺距，所述第二操作参数包括与所述第二扫描相对应的第二螺距。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述第一螺距大于所述第二螺距。

19.根据权利要求15所述的系统，其中，所述至少一个处理器进一步被指示为使所述系统：

基于所述对象的运动，确定所述第二操作参数。

20.根据权利要求15所述的系统，其中，为确定对象的第一区域和第二区域，所述至少一个处理器进一步被指示为使所述系统：

21.根据权利要求15所述的系统，其中，所述对象的运动是生理运动。

22.根据权利要求21所述的系统，其中，为获取与所述对象的运动相对应的运动信息，所述至少一个处理器还被指示为使所述系统：

通过传感器监控所述第二扫描期间的生理运动来确定所述运动信息。

23.根据权利要求15所述的系统，其中，为获取与所述对象的运动相对应的运动信息，所述至少一个处理器进一步被指示为使所述系统：

基于所述第二图像集确定所述运动信息。

24.根据权利要求15所述的系统，其中，所述运动信息包括描述所述对象随时间变化的运动曲线。

25.根据权利要求15所述的系统，其中，所述第一扫描和所述第二扫描在一次扫描中执行。

26.根据权利要求15所述的系统，其中，所述第一扫描和所述第二扫描作为单独的扫描执行。

27.根据权利要求15所述的系统，其中，为获取与所述对象的运动相对应的运动信息，所述至少一个处理器进一步被指示为使所述系统：

获取仅与所述对象的第二区域的运动相对应的运动信息。

28.根据权利要求15所述的系统，其中，所述运动信息不包括与发生在所述对象的第一区域中的运动有关的信息。

29.一种系统，包括：

区域确定模块，用于确定对象的第一区域和第二区域，其中，所述对象的运动发生在所述第二区域内；

图像重建模块，用于基于与第一扫描相对应的第一操作参数在所述对象的第一区域进行第一扫描来生成第一图像集，所述第一扫描是三维扫描；以及

基于与第二扫描相对应的第二操作参数在所述对象的第二区域执行第二扫描来生成第二图像集，所述第二扫描是四维扫描；

获取模块，用于获取与所述对象的运动相对应的运动信息；以及

最终图像确定模块，用于根据所述第一图像集，所述运动信息和所述第二图像集确定最终图像集。

30.一种非暂时性计算机可读存储介质，包括至少一组指令，其中，当由计算机设备的至少一个处理器执行时，所述至少一组指令将所述至少一个处理器指示为：

基于与第一扫描相对应的第一操作参数在所述对象的第一区域执行第一扫描来生成第一图像集，所述第一扫描是三维扫描；

获取与所述对象的运动相对应的运动信息；以及，