CN113384822A - 一种有限角度成像方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种有限角度成像方法。该方法可以包括获取对象的参考图像。该方法可以包括从参考图像中识别对象的目标器官和目标器官的一个或以上邻近器官之间的一个以上临界边界。该方法还可以包括基于一个或以上临界边界确定对象的成像角度范围。该法可以进一步包括指示成像设备基于成像角度范围对对象进行扫描。该对象在扫描中处于息状态。

Description

一种有限角度成像方法和系统
交叉引用
本申请要求于2020年6月29日提交的申请号为16/914,551的美国申请的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本申请涉及成像技术领域，特别涉及到一种有限角度成像方法和系统。
背景技术
医学成像被广泛用于疾病诊断和/或治疗。可以通过成像设备扫描对象(例如患者)以获取用于分析的对象的图像数据。例如，在患者(例如，癌症患者)接受放射(Radiotherapy，RT)治疗前和/或期间，一个或以上成像设备，例如，计算机断层扫描(Computer Tomography，CT)设备、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)设备)，可以用于对患者的目标区域(例如，肿瘤)进行扫描。所得的扫描图像可以被用于生成或调整患者的放射治疗计划。
发明内容
本申请的一个方面涉及一种有限角度成像方法。所述方法可以包括获取对象的参考图像。所述方法可以包括从所述参考图像中识别所述对象的目标器官和所述目标器官的一个或以上邻近器官之间的一个或以上临界边界。所述方法可以包括基于所述一个或以上临界边界，确定所述对象的成像角度范围。所述方法可以进一步包括指示成像设备基于所述成像角度范围对所述对象进行扫描。所述对象在所述扫描中可以处于屏息状态。
在一些实施例中，所述从所述参考图像中识别所述对象的目标器官和所述目标器官的一个或以上邻近器官之间的一个或以上临界边界可以包括将所述参考图像转换为二进制图像；从所述二进制图像中识别所述目标器官和所述一个或以上邻近器官的表面；以及基于所述表面的至少两个表面切线，确定所述一个或以上临界边界。
在一些实施例中，所述基于所述一个或以上临界边界，确定所述对象的成像角度范围可以包括确定所述一个或以上临界边界的至少两个目标切线以及基于所述至少两个目标切线和所述成像设备的扫描弧范围，确定所述对象的所述成像角度范围。
在一些实施例中，所述确定所述一个或以上临界边界的至少两个目标切线可以包括确定所述一个或以上临界边界的至少两个候选切线；对于所述至少两个候选切线中的每一个，确定所述候选切线的权重；以及基于所述至少两个候选切线的所述权重，从所述至少两个候选切线中选择所述至少两个目标切线。
在一些实施例中，所述对于所述至少两个候选切线中的每一个，确定所述候选切线的权重可以包括基于所述一个或以上临界边界中目标部分处的剂量梯度，确定所述候选切线的所述权重，其中所述候选切线是所述目标部分的切线；或基于所述目标部分处目标器官和一个或以上邻近器官之间的邻近度，确定所述候选切线的所述权重。
在一些实施例中，所述基于所述至少两个目标切线和所述成像设备的扫描弧范围，确定所述对象的所述成像角度范围可以包括确定所述至少两个目标切线中的第一边缘切线和第二边缘切线；确定所述第一边缘切线和所述第二边缘切线之间的角度范围是否小于所述扫描弧范围；以及基于所述第一边缘切线和所述第二边缘切线之间的所述角度范围是否小于所述扫描弧范围的确定结果，确定所述成像角度范围。
在一些实施例中，所述确定结果可以包括所述角度范围小于所述扫描弧范围。所述基于所述确定结果确定所述成像角度范围可以包括基于所述第一边缘切线，所述第二边缘切线，以及所述扫描弧范围，确定所述对象的所述成像角度范围。
在一些实施例中，所述确定结果可以包括所述角度范围大于所述扫描弧范围。所述基于所述确定结果确定所述成像角度范围可以包括基于所述角度范围和所述扫描弧范围，将所述角度范围划分为第一角度范围和至少一个第二角度范围，所述第一角度范围和所述扫描弧范围相同；以及对于所述至少一个第二角度范围中的每一个，确定所述第二角度范围的等效角度范围。
在一些实施例中，所述对于所述至少一个第二角度范围中的每一个，确定所述第二角度范围的等效角度范围可以包括确定所述第二角度范围的至少两个候选角度范围；对于所述至少两个候选角度范围中的每一个，确定所述候选角度范围内的射线和所述第二角度范围内的射线之间的相似度；基于与所述至少两个候选角度范围对应的所述相似度，从所述至少两个候选角度范围中选择所述等效角度范围。
本申请的另一个方面涉及一种有限角度成像系统。所述系统可以包括获取模块、识别模块、确定模块和控制模块。所述获取模块可以用于获取对象的参考图像。所述识别模块可以用于从所述参考图像中识别所述对象的目标器官和所述目标器官的一个或以上邻近器官之间的一个或以上临界边界。所述确定模块可以用于基于所述一个或以上临界边界，确定所述对象的成像角度范围。所述控制模块可以用于指示成像设备基于所述成像角度范围对所述对象进行扫描。所述对象在所述扫描中可以处于屏息状态。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步描述，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性放射治疗系统示意图；
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移动设备的硬件和/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模块图；
图5是根据本申请的一些实施例所示的有限角度成像的示例性流程图；
图6是根据本申请的一些实施例所示的确定目标器官的成像角度范围的示例性流程图；
图7是根据本申请的一些实施例所示的确定目标器官的成像角度范围的示例性流程图；
图8是根据本申请的一些实施例所示的患者胸腔的示例性参考图像的示意图；
图9A和9B是根据本申请的一些实施例所示的患者胸腔的示例性目标图像的示意图。
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。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
参照附图并考虑以下描述，本申请的这些和其他特征以及相关的结构元件以及制造的部件和经济的结合的操作和功能的方法可以变得更加明显，且都构成本申请的一部分。然而，应当明确地理解，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不意图限制本申请的范围。应当理解的是，附图不是按比例的。
本申请中的术语“图像”用于地指代图像数据(例如，扫描数据、投影数据)和/或各种形式的图像，包括二维(2D)图像、三维(3D)图像、四维(4D)图像等。本申请中的术语“像素”和“体素”可互换使用以指代图像的元素。本申请中的术语“解剖结构”可以指的是气体(例如，空气)、液体(例如，水)、固体(例如，石)、细胞、组织、组织、对象的器官等，或其任意组合，其可以显示在图像(例如，第二图像或第一图像等)中，并且真实存在于对象的身体中或上。本申请中的术语“范围”、“位置”和“区域”可以指图像中所示的解剖结构的位置或对象身体中或上存在的解剖结构的实际位置，这是因为图像可以指示对象身体中或上存在的某种解剖结构的实际位置。
本申请提供了用于非侵入性成像和/或治疗的系统和原件，例如用于疾病诊断、治疗或研究目的。在一些实施例中，该系统可以包括放射治疗系统、计算机断层摄影(CT)系统、发射计算断层摄影(Emission Computed Tomography，ECT)系统、X射线摄影系统、磁共振成像(MRI)系统等，或其任意组合。出于说明目的，本申请描述了放射治疗方法和系统。
医疗程序，例如，医学成像、放射治疗等，通常涉及运动管理。例如，可以在放射治疗中使用运动管理技术，以确保在目标结构(例如，肿瘤)和/或一种或多种危及器官(Organs-At-Risk，OARs)运动的情况下，传输到患者(或动物，或其他对象)的辐射尽可能地匹配计划的剂量分布。危及器官包括可能被辐射损害的任何组织。在放射治疗中使用的示例性运动管理技术可以包括图像引导放射治疗(Image Guide Radiation Therapy，IGRT)技术、屏息技术等，或其任意组合。
例如，目标结构和/或危及器官在计划阶段的位置和在治疗阶段的位置可能会不同，因此可以使用图像引导放射治疗技术在治疗阶段前或期间调整患者的位置以确保目标结构和/或危及器官被放射治疗区域对准。治疗计划可能需要调整以使其符合治疗阶段的目标结构。在图像引导放射治疗的成像过程中，目标结构和/或危及器官的运动可能导致目标结构和/或危及器官的不同角度的投影之间的不一致，这会影响最终图像的质量(例如，导致最终图像中存在运动伪影)。
为了减少或消除目标结构和/或危及器官的运动的影响，放射治疗设备的成像组件可以相对于目标结构和/或危及器官的运动非常快速旋转。然而，诸如锥形束计算机断层摄影(Cone Beam Computed Tomography，CBCT)设备等成像组件通常围绕患者缓慢旋转(特别是在成像组件随放射治疗设备的机架旋转的情况下)，其旋转速度通常小于组织运动速率。例如，成像组件的最大旋转速度可以限于，例如，每秒7°。完成对患者的完整的360°扫描，成像组件可能需要50秒，在此期间患者大约需要进行10次呼吸。每次呼吸中，患者的一个或以上内部器官可能会移动，这可能导致最终图像中患者的内部区域模糊。为解决图像引导放射治疗的成像过程中由呼吸运动引起的此类问题，可以在成像过程中监测患者的呼吸运动，并将患者的呼吸周期分成至少两个时间段(或称为呼吸阶段)。在至少两个时间段中的每一个中获得的投影数据可以被单独重建以实现“4D CBCT成像”。例如，可以基于在至少两个时间段中获得的至少两组投影数据来重建4D CBCT图像，其包含CBCT时间序列图像。然而，在每次重建中，连续角度之间的角度增量可能是粗略确定的。例如，当成像组件旋转360°时，患者可能呼吸大约10次。如果患者的呼吸周期被分成6个时间段，且每间隔1°获得投影数据，则在一个时间段中的每次重建的角度间隔可以是6°(即，对应于一个时间段的CBCT图像可以根据在6°间隔内获得的投影数据重建)。这可能导致4D CBCT图像中存在不可接受的图像伪影。
为了减少或消除患者的呼吸运动对成像的影响，通常要求患者在扫描期间屏息，而不是试图重建4D CBCT图像。例如，可能要求患者在一段时间内屏息，例如20秒、30秒。然而，由于患者的屏息能力有限，或者在成像组件上可用的投影范围有限，或者需要减少成像辐射(例如，在单侧乳房治疗中对侧乳房的影像学检查时)，可能需要在有限角度范围内对患者进行成像。有限角度范围是指其角度范围可以小于阈值(例如360°)的范围。传统技术中，有限角度范围可以是任意角度范围，或成像组件的默认设置，或者由成像组件的用户(例如，医生、放射科医师)手动设置。另外，相同的有限角度范围会被用于扫描不同患者和/或患者的不同器官。
为了解决传统有限角度成像技术的上述问题，本申请的一方面提供了一种确定有限角度成像的成像角度范围的方法和系统。该方法和系统可以获得对象(例如，患者胸腔)的参考图像(例如，CT图像、MRI图像、正电子发射断层扫描(Positron EmissionTomography，PET)图像)。根据参考图像，该方法和系统可以识别对象的目标器官(例如，胰腺)与目标器官的一个或以上邻近器官(例如，十二指肠)之间的一个或以上临界边界。该方法和系统还可以基于一个或以上临界边界确定对象的成像角度范围。进一步，该方法和系统可以指示成像设备(例如，CT设备、MRI设备)基于成像角度范围对对象进行扫描。对象在扫描期间可以处于屏息状态。通过考虑沿垂直于临界边界的射线获得的临界边界的平行射线角度投影，可以容易地选择成像角度范围的值。平行射线角度投影不会显示关于临界边界的位置的信息或在临界边界处的图像强度变化。然而，沿平行于临界边界的射线获得的平行射线角度投影可以精确地确定临界边界的位置和在临界边界处的图像强度变化。知道临界边界的位置对于准确地进行治疗至关重要，选择成像角度范围以最佳地区分(在某些情况下量化)临界边界是有好处的。在屏息期间，因为可以将成像角度范围限制一定范围内，在从断层扫描重建角度来看该范围是完整的，所以选择成像角度范围，以产生关于临界边界的最相关信息是有益的。
根据本申请的一些实施例，可以基于一个或以上临界边界来确定成像角度范围。例如，可以利用特定的加权方案来最佳地确定一个或以上临界边界的至少两个目标切线。然后可以基于至少两个目标切线选择成像角度范围。确定的成像角度范围可以保护目标器官的邻近器官免于受到不必要的成像辐射和/或改善对象的成像质量(例如，通过提高目标器官和其邻近器官之间的临界边界的清晰度)。在一些实施例中，可以使用在对象的扫描期间采集的扫描数据来生成对象的治疗图像。治疗图像可用于指导治疗阶段的实施。例如，可以基于治疗图像确定对象的治疗位置和/或基于治疗图像调整对象的治疗计划。在由本申请的方法和系统生成的治疗图像中，目标结构和危及器官之间的临界边界可以具有更高的清晰度和更详细的信息，这可以提高治疗定位和治疗实施的准确性。
图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性放射治疗系统100示意图。放射治疗系统100可以包括放射治疗设备110、网络120、一个或以上终端130、处理设备140和存储设备150。在一些实施例中，放射治疗系统100的两个或以上组件可以通过无线连接(例如，网络120)、有线连接或其任意组合来彼此连接和/或彼此通信。放射治疗系统100的组件之间的连接可以是可变的。仅作为示例，放射治疗设备110可以通过网络120或直接连接到处理设备140。又例如，存储设备150可以通过网络120或直接连接到处理设备140。
放射治疗设备110可以用于对对象实施放射治疗。例如，治疗设备可以将一个或以上辐射束传输到对象的治疗区域(例如，肿瘤)，以缓和对象的症状。辐射束可以包括至少两个辐射子束。对象可包括任何生物对象(例如，人、动物、植物或其一部分)和/或非生物对象(例如，模体)。例如，对象可包括身体的特定目标部分，例如对象的头部、胸部、腹部等，或其任意组合。在一些实施例中，治疗设备可以是保形放射治疗设备，图像引导放射治疗设备、强度调制放射治疗(Intensity-Modulated Radiation Therapy，IMRT)设备、强度调制电弧疗法(Intensity-Modulated Arc Therapy，IMAT)设备、发射引导放射治疗(EmissionGuided Radiation Therapy，EGRT)设备等。
在一些实施例中，放射治疗设备110可以是图像引导放射治疗设备，用于获取与对象有关的图像数据并对对象进行放射治疗。例如，如图1所示，放射治疗设备110可以包括成像组件113、治疗组件116、扫描床114等。成像组件113可以用于在放射治疗期间前、放射治疗期间和/或放射治疗后获取对象的图像。在一些实施例中，成像组件113可以包括计算机断层摄影(CT)设备(例如，锥形束计算机断层摄影(CBCT)设备，扇形束计算机断层摄影(FanBeam Computed Tomography，FBCT)设备)、磁共振成像(MRI)设备、超声波成像设备、透视成像设备、单光子发射计算断层摄影(Single-Photon Emission Computed Tomography，SPECT)设备、正电子发射断层扫描(PET)设备、X射线成像设备等，或其任意组合。
在一些实施例中，成像组件113可以包括成像辐射源115、探测器112、机架111等。成像辐射源115和探测器112可以安装在机架111上。成像辐射源115可以向对象发射放射线。探测器112可以检测从成像组件113的成像区域发射的辐射(例如，X射线光子、伽马射线光子)。在一些实施例中，探测器112可以包括一个或以上探测器单元。探测器单元可包括闪烁探测器(例如，碘化铯探测器、硫氧化钆探测器)、气体探测器等。探测器单元可以包括单行探测器和/或多行探测器。
治疗组件116可以用于对对象进行放射治疗。治疗组件116可包括治疗辐射源117、机架118和准直器119。治疗辐射源117可以用于向对象发射治疗辐射。在一些实施例中，治疗辐射源117可以包括线性加速器(Linear Accelerator，LINAC)。准直器119可以用于控制由治疗辐射源117生成的治疗辐射的形状。
在一些实施例中，成像组件113与治疗组件116可以间隔一定距离。在一些实施例中，成像组件113的机架111的旋转轴和治疗组件116的机架118可以是相同的或不同的。对象可以在扫描床114上的不同位置进行成像和治疗。在一些实施例中，成像辐射源115和治疗辐射源117可以集成为一个辐射源以对对象进行成像和/或治疗。在一些实施例中，成像组件113和治疗组件116可以共用相同的机架。例如，治疗辐射源117可以安装在成像组件113的机架111上。对象可以在扫描床114上进行治疗和/或成像。
扫描床114可以用于支撑待治疗和/或成像的对象。在一些实施例中，扫描床114可以沿着坐标系160的Y轴方向在治疗组件116和成像组件113之间移动。在一些实施例中，扫描床114可以用于沿不同的方向旋转和/或平移以将对象移动到期望的位置(例如，成像组件113下方用于成像的成像位置，治疗组件116下方用于治疗的治疗位置等)。
网络120可以包括能够促进放射治疗系统100中的信息和/或数据交换的任何合适的网络。在一些实施例中，放射治疗系统100的一个或以上组件(例如，放射治疗设备110、终端130、处理设备140、存储设备150等)可以通过网络120与放射治疗系统100的一个或以上其他组件交换信息和/或数据。例如，处理设备140可以经由网络120从放射治疗设备110获得图像数据。又例如，处理设备140可以通过网络120从终端130获得用户(例如，医生、放射科医师)指令。网络120可以或包括公共网络(例如，互联网)、专用网络(例如，局部区域网络(Local Area Network，LAN))、有线网络、无线网络(例如，802.11网络、Wi-Fi网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(Virtual Private Network，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可以包括有线网络、无线网络、光纤网络、电信网络、内联网、无线局部区域网络(Wireless Local Area Network，WLAN)、城域网(Metropolitan Area Network，MAN)、公共电话交换网络(Public TelephoneSwitched Network，PSTN)、蓝牙TM网络、ZigBeeTM网络、近场通信(Near FieldCommunication，NFC)网络等或其任意组合。在一些实施例中，网络120可以包括至少一个网络接入点。例如，网络120可以包括有线和/或无线网络接入点，例如基站和/或互联网交换点，放射治疗系统100中的至少一个组件可以通过接入点连接到网络120以交换数据和/或信息。
终端130可以实现用户和放射治疗系统100之间的用户交互。在一些实施例中，终端130可以与放射治疗设备110、处理设备140和/或存储设备150连接和/或通信。例如，终端130可以显示从处理设备140获得的对象的治疗图像。在一些实施例中，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。在一些实施例中，移动设备131可以包括智能家居设备、可穿戴设备、移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等，或其任意组合。仅作为示例，终端130可以包括如图3所示的移动设备。在一些实施例中，智能家居设备可以包括智能照明设备、智能电器控制设备、智能监控设备、智能电视、智能摄像机、对讲机等，或其任意组合。在一些实施例中，可穿戴设备可包括手镯、鞋类、眼镜、头盔、手表、衣服、背包、智能配饰等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备可以包括移动电话、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、游戏设、导航设备、POS(Point ofSale)设备、笔记本电脑、平板电脑、台式机等，或其任意组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼罩、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼罩等，或其任意组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括Google GlassTM、Oculus RiftTM、HololensTM、Gear VRTM等。在一些实施例中，终端130可以是处理设备140的一部分。
处理设备140可以处理从放射治疗设备110、终端130和/或存储设备150获得的信息。例如，处理设备140可以从放射治疗系统100的一个或以上组件(例如，放射治疗设备110(例如，成像组件113)、终端130、存储设备150)中获得对象的参考图像。根据参考图像，处理设备140可以识别对象的目标器官和目标器官的一个或以上邻近器官之间的一个或以上临界边界。进一步，处理设备140可以基于一个或以上临界边界确定对象的成像角度范围，并指示成像设备(例如，成像组件113)基于成像角度范围扫描对象。
在一些实施例中，处理设备140可以是单一服务器或服务器组。服务器组可以集中式的或分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以是本地或远程的。例如，处理设备140可以经由网络120访问存储在放射治疗设备110、终端130和/或存储设备150中的信息。又例如，处理设备140可以直接连接到放射治疗设备110、终端130和/或存储设备150以访问存储的信息。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，或其任意组合。在一些实施例中，处理设备140可以由如图2所示的具有一个或以上组件的计算设备200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可以存储从放射治疗设备110、终端130和/或处理设备140获得的数据。例如，存储设备150可以存储对象的参考图像、扫描数据、治疗图像和/或计划图像。在一些实施例中，存储设备150可以存储处理设备140可以执行或用于执行本申请中描述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)等，或其任意组合。示例性的大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态磁盘等。示例性可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、压缩盘、磁带等。示例性易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)。示例性RAM可以包括动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Date Rate Synchronous Dynamic RAM，DDRSDRAM)、静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、晶闸管随机存取存储器(Thyristor RAM，T-RAM)和零电容随机存取存储器(Zero-Capacitor RAM，Z-RAM)等。示例性只读存储器可以包括掩模型只读存储器(Erasable Programmable ROM，MROM)、可编程只读存储器(ProgrammableROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable ROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，EEPROM)、光盘只读存储器(Digital Versatile Disk ROM，CD-ROM)和数字多功能磁盘只读存储器ROM等。在一些实施例中，存储设备150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，或其任意组合。
在一些实施例中，存储设备150可以经由网络120与放射治疗系统100的一个或以上其他组件(例如，放射治疗设备110、处理设备140、终端130)通信。放射治疗系统100的一个或以上组件可以经由网络120访问存储在存储设备150中的数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150可以直接连接到放射治疗系统100的一个或以上其他组件(例如，放射治疗设备110、处理设备140、终端130)。在一些实施例中，存储设备150可以是处理设备140的一部分。
出于说明目的，图1中提供了坐标系160。坐标系160可以是包括X轴、Y轴和Z轴的笛卡尔系统。图1中所示的X轴和Y轴可以是水平的，Z轴可以是垂直的。如图所示，从面向放射治疗设备110的前部的方向看时，沿着X轴的正X方向可以是从扫描床114的左侧到右侧的方向；图1中所示的沿着Y轴的正Y方向可以是从扫描床114的末端到头部的方向；图1中所示的沿着Z轴的正Z方向可以是从放射治疗设备110的底部到顶部的方向。
应该注意的是，上述关于放射治疗系统100的描述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，在本申请内容的指导下，可做出多种变化和修改。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，放射治疗系统100可以包括一个或以上附加组件和/或放射治疗系统100的一个或以上组件可以省略。例如，放射治疗设备110中的治疗组件116可以省略。在一些实施例中，放射治疗系统100的组件可以在两个或以上子组件上实现。放射治疗系统100的两个或以上组件可以集成为单个组件。例如，放射治疗设备110中的治疗组件116可以集成到成像组件113中。
在一些实施例中，这里公开的有限角度成像方法可以在成像系统上实现，该成像系统可以包括成像设备(例如，与成像组件113相同或类似的设备)、网络120、存储设备150、处理设备140、终端130等，或其任意组合。出于说明目的，下文中将描述有限角度成像方法在放射治疗系统100上的实现方式，这并非限制性的。
图2是根据本申请的一些实施例所示的示例性计算设备200的硬件和/或软件组件的示意图。计算设备200可用于实现如本申请所述的放射治疗系统100的任何组件。例如，处理设备140和/或终端130可以分别通过其硬件、软件程序、固件或其任意组合在计算设备200上实现。尽管为方便起见仅示出了一个计算设备，但是，本申请所述的与放射治疗系统100有关的计算机功能可以在多个类似平台上以分布式方式实现，以分散处理负荷。如图2所示，计算设备200可以包括处理器210、存储装置220、输入/输出(I/O)230和通信端口240。
处理器210可以执行计算机指令(例如，程序代码)，并根据本申请描述的方法执行处理设备140的功能。计算机指令可以包括例如执行本申请描述的特定功能的常规方法、程序、对象、组件、数据结构、过程、模块和功能。例如，处理器210可以处理从放射治疗设备110、终端130、存储设备150和/或放射治疗系统100的任何其他组件获得的图像数据。在一些实施例中，处理器210可以包括至少一个硬件处理器，诸如微控制器、微处理器、精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer，RISC)、特定应用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，ASIC)、特定应用指令集处理器(Application-SpecificInstruction-Set Processor，ASIP)、中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、图形处理单元(Graphics Processing Unit，GPU)、物理处理单元(Physics ProcessingUnit，PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、高阶RISC机器(Advanced RISCMachine，ARM)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)、能够执行至少一个功能的任何电路或处理器或类似物，或其任意组合。
仅为了说明的目的，在计算设备200中仅描述了一个处理器。然而，应该注意的是，本申请中的计算设备200还可以包括多个处理器，由此本申请中描述的由一个处理器执行的操作和/或方法步骤也可以由多个处理器联合地或单独地执行。例如，如果在本申请中，计算设备200的处理器执行操作A和操作B，则应该理解，操作A和操作B也可以由计算设备200中的多个不同的处理器共同地或单独地执行(例如，第一处理器执行操作A并且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)。
存储装置220可以存储从放射治疗系统100的一个或以上组件获得的数据。在一些实施例中，存储装置220可以包括大容量存储设备、可移动存储设备、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等，或其任意组合。在一些实施例中，存储装置220可以存储一个或以上程序和/或指令以执行本申请中描述的示例性方法。例如，存储装置220可以存储可供处理设备140执行的程序以确定对象的目标器官的成像角度范围。又例如，存储装置220可以存储可供处理设备140执行的程序以指示成像设备基于成像角度范围扫描对象。
输入/输出(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(I/O)230可以使用户与处理设备140进行交互。在一些实施例中，输入/输出(I/O)230可以包括输入设备和输出设备。输入设备可以包括通过键盘、触摸屏(例如，具有触觉或触觉反馈)、语音、眼睛跟踪、大脑监测系统或任何其他类似的输入机制输入的字母数字或其他键盘。通过输入设备接收的输入信息可以通过如总线传输到处理设备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装置，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(例如，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、基于发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)的显示器、平板显示器、弯曲显示器、电视设备、阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)、触摸屏)、扬声器、打印机等，或其任意组合。
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和放射治疗设备110、终端130和/或存储设备150之间建立连接。连接可以包括有线连接、无线连接。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BluetoothTM链路、Wi-FiTM链路、WiMaxTM链路、WLAN链路、ZigBee链路、移动网络链路(例如，3G、4G、5G等)等或其任意组合。在一些实施例中，通信端口240可以是和/或包括标准化的通信端口，诸如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，通信端口240可以根据数字成像和医学通信(Digital Imaging andCommunications in Medicine，DICOM)协议来设计。
图3是根据本申请的一些实施例所示的示例性移动设备300的硬件和/或软件组件的示意图。在一些实施例中，一个或以上终端130和/或处理设备140分别可以分别在移动设备300上实现。
如图3所示，移动设备300可以包括通信平台310、显示器320、图形处理单元(GPU)330、中央处理单元(CPU)340、输入/输出(I/O)350、内存360和存储器390。在一些实施例中，任何其他合适的组件，包括但不限于系统总线或控制器(未示出)，也可包括在移动设备300内。在一些实施例中，移动操作系统370(例如，iOSTM、AndroidTM、WindowsPhoneTM)和一个或以上应用程序380可以从存储器390加载到内存360中，以便由中央处理单元340执行。应用程序380可以包括用于接收和呈现与放射治疗系统100相关的信息的浏览器或任何其他合适的移动应用。包含信息流的用户交互可以通过输入/输出(I/O)350实现，并经由网络120提供给放射治疗系统100的处理设备140和/或其他组件。
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的模块图。如图4所示，处理设备140可以包括获取模块410、识别模块420、确定模块430和控制模块440。
获取模块410可以用于获得对象的参考图像。参考图像可以包括对象的图像，该图像可以使用成像设备获得。关于对象的参考图像的获得的更多描述可以在本申请的其他地方找到，例如，参见图5中的操作510及其相关描述。
识别模块420可以用于从参考图像中识别对象的目标器官和目标器官的一个或以上邻近器官之间的一个或以上临界边界。仅作为示例，识别模块420可以将参考图像转换为二进制图像，二进制图像中的每个像素(或体素)具有两种颜色(例如黑色和白色)中的一种。进一步，识别模块420可以从二进制图像中识别目标器官和一个或以上邻近器官的表面。仅作为示例，识别模块420可以从二进制图像中识别目标器官和一个或以上邻近器官的各自的表面(例如，2D表面、3D表面)，并在二进制图像中突出显示这些表面对应的像素或体素。根据这些表面的至少两个表面切线，识别模块420可以确定一个或以上临界边界。关于一个或以上临界边界的识别的更多描述可以在本申请的其他地方找到，例如，参见图5中的操作520及其相关描述。
确定模块430可以用于基于一个或以上临界边界确定对象的成像角度范围。在一些实施例中，确定模块430可以确定一个或以上临界边界的至少两个目标切线，并基于至少两个目标切线确定对象的成像角度范围。在一些实施例中，对象的成像角度范围可以进一步基于成像设备的扫描弧范围确定。关于成像角度范围的确定的更多描述可以在本申请的其他地方找到，例如，参见图5中的操作530、图6及其相关描述。
控制模块440可以用于指示成像设备基于成像角度范围对对象进行扫描。该对象在扫描期间可以处于屏息状态。在一些实施例中，控制模块440可以基于在对象的扫描中采集的扫描数据重建目标图像(例如，CT图像或MR图像)。控制模块440可以基于在对象的扫描期间采集的扫描数据生成治疗图像。治疗图像可以被用于指导对象的治疗的实施。例如，控制模块440可以基于治疗图像和对象的计划图像确定对象的治疗位置。又例如，控制模块440可以基于治疗图像和对象的计划图像调整对象的治疗计划。关于指示成像设备扫描对象的更多描述可以在本申请的其他地方找到，例如，参见图5中的操作540及其相关描述。
应该注意的是，上述对处理设备140的描述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本申请的原理的情况下，可以对上述方法和系统的应用形式和细节做出各种变化和修改。在一些实施例中，处理设备140可以包括一个或以上其他模块和/或上述一个或以上模块可以省略。例如，处理设备140还可以包括传输模块，用于将信号(例如，电信号、电磁信号)发送到放射治疗系统100的一个或以上组件(例如，放射治疗设备110、终端130、存储设备150)。又例如，处理设备140可以包括用于存储与有限角度成像相关的信息和/或数据(例如，参考图像、一个或以上临界边界、成像角度范围)的存储模块(未示出)。可附加地或可替代地，可以将两个或以上模块集成为一个模块，和/或一个模块可以被分成两个或以上单元。例如，识别模块420和确定模块430可以结合为一个模块，该模块可以识别一个或以上临界边界并确定对象的成像角度范围。然而，这些变化和修改也在本申请的范围内。
图5是根据本申请的一些实施例所示的有限角度成像的示例性流程图。在一些实施例中，过程500可以由放射治疗系统100执行。例如，过程500可以实现为存储在存储设备(例如，存储设备150、存储装置220和/或存储器390)中的一组指令(例如，应用程序)。在一些实施例中，处理设备140(例如，计算设备200的处理器210、移动设备300的中央处理单元340和/或图4中所示的一个或以上模块)可以执行该组指令以及被该组治疗引导以执行过程500。
如本申请的其他地方所述，在对象的成像过程期间(例如，对象的图像引导放射治疗成像过程)，受对象的生理运动(例如，呼吸或心脏、或蠕动、或基线漂移运动)等的影响，对象的一个或以上器官可能移动，这可能影响成像过程中所得图像的成像质量。为了减少或消除对象的呼吸运动的影响，对象通常被要求在扫描期间屏息。在某些情况下(例如，由于对象的屏息能力有限，或者成像设备可用的投影范围有限，或者需要减少成像辐射)，对象的成像过程可能是有限角度成像过程。在有限角度成像过程中，扫描数据(例如，投影数据)可以在有限的角度范围内获得。例如，在有限角度的CBCT成像过程中，辐射源可以在小于360°(或小于半CBCT扫描所需的范围)的有限投影角度范围(或机架角度范围)内扫描对象(例如，通过发射辐射到对象)，或辐射源旋转完整地360°但仅在有限投影角度范围内扫描对象。又例如，在有限角度的径向MR成像过程(极扫描)中，可以获得在小于180°的有限投影角度范围内的角度投影信号(或称为径向线)。
在扫描对象之前，过程500可以被执行以确定有限角度成像过程的合适角度范围。
在510中，处理设备140(例如，获取模块410)可以获得对象的参考图像。
对象可以包括生物学对象(例如，人、动物)、非生物学对象等，或其任意组合。例如，对象可以包括患者。又例如，对象可以包括如患者的胸腔、乳腺、和/或腹部等特定部位。
参考图像可以包括对象的图像，该图像可以使用成像设备(例如，与操作540所述的用于扫描对象的成像设备相同或不同的成像设备)获得。在获取参考图像期间，对象可以处于呼吸状态或屏息状态。参考图像可以包括表示对象的目标器官和目标器官的一个或以上邻近器官的图像。术语“器官”和“组织”可互换使用并指代对象的部位。目标器官可包括一种或多种需要观察和/或治疗的器官。例如，目标器官可包括对象的包括至少部分恶性组织(例如，肿瘤、癌症器官或放射治疗的非癌症靶标)的区域。例如，目标器官可以是需要通过放射治疗的肿瘤、具有肿瘤的器官、具有肿瘤的组织，或其任意组合。目标器官的邻近器官可包括与目标器官接触或邻近目标器官的器官。仅作为示例，如果一个器官和目标器官之间的距离低于阈值距离，则该器官可以被视为目标器官的邻近器官。阈值距离可以包括图像域中的像素距离(例如，1个像素、2个像素、5个像素等)和/或物理空间中的实际距离(例如，0.1cm、0.2cm、0.3cm等)。阈值距离可以是放射治疗系统100的默认设置，或由用户手动设置，或者由处理设备140根据实际需要调整。
在一些实施例中，参考图像可以包括二维(2D)图像、三维(3D)图像等，或其任意组合。参考图像可以包括CT图像(例如，CBCT图像、FBCT图像)、MR图像、PET图像、X射线图像、透视图像、超声波图像、放射治疗放射图像、SPECT图像等，或其任意组合。
在一些实施例中，对象的参考图像可以事先生成并存储在存储设备(例如，存储设备150、存储装置220、外部存储设备)中。例如，成像设备(例如，放射治疗设备110的成像组件113)可用于对对象进行扫描以生成对象的参考图像。进一步，成像设备可以将所生成的参考图像传输到存储设备以进行存储。处理设备140可以从存储设备获得参考图像。在一些实施例中，处理设备140可以指示成像设备扫描对象以获取参考图像，并从成像设备获得对象的参考图像。
在一些实施例中，对象的有限角度成像过程可以在放射治疗期间(例如，在对象的某个治疗阶段)进行。参考图像可以是在放射治疗的计划阶段生成的计划图像(或计划图像的一部分)。例如，在对象进行放射治疗之前(例如，治疗开始前的数天或数周)，可以使用成像设备获取对象的计划图像。可以根据计划图像生成治疗计划。处理设备140可以从存储计划图像的存储设备获取计划图像或计划图像的一部分(例如，计划图像的切片图像)作为参考图像。
在520中，处理设备140(例如，识别模块420)可以从参考图像中识别对象的目标器官和目标器官的一个或以上邻近器官之间的一个或以上临界边界。
目标器官和目标器官的邻近器官之间的临界边界是指参考图像中分离目标器官的表示和邻近器官的线。例如，当目标器官和目标器官的邻近器官彼此接触时，目标器官和邻近器官之间的临界边界可以是描绘目标器官和邻近器官之间的接触区域的至少一部分的线。又例如，当目标器官和目标器官的邻近器官间隔一定距离时，目标器官和邻近器官之间的临界边界可以是位于目标器官和邻近器官之间的间隙中的线(例如，中线)。
在一些实施例中，可以在对象的治疗期间或之前执行有限角度成像过程。目标器官可以是治疗的目标，例如肿瘤。邻近器官可以包括目标器官附近的一个或多个危及器官。目标器官和危及器官之间的一个或以上临界边界可以从参考图像中识别。仅作为示例，一个或以上临界边界可以包括胰腺和十二指肠之间的临界边界、前列腺和半囊泡之间的临界边界、前列腺和直肠之间的临界边界、乳房和心脏之间的临界边界、腮腺和鼻咽癌之间的临界边界等，或其任意组合。
在一些实施例中，一个或以上临界边界可以被手动地，半自动地或自动地识别。在手动识别方法中，可以根据用户的指令从参考图像中识别一个或以上临界边界。例如，通过图3所示的终端130或移动设备300上用户接口，用户可以在参考图像中标注一个或以上临界边界。
在半自动识别方法中，可以通过计算设备(例如，图2中所示的计算设备200)在用户干预下从参考图像识别一个或以上临界边界。例如，计算机可以基于识别算法并结合用户提供的信息执行边界识别。该半自动识别方法中用户提供的干预可以包括提供与识别算法有关的参数，提供与目标器官和目标器官的一个或以上邻近器官相关的位置参数，调整或确认由计算设备执行的初步边界识别结果，提供指示计算设备重复或重做边界识别的指令等。
在自动识别方法中，可以通过计算设备(例如，如图2中所示的计算设备200)在无用户干预下自动地从参考图像识别一个或以上临界边界。例如，可以通过图像分析(例如，根据图像分割算法、特征识别算法等，或其任意组合)自动地从参考图像识别一个或以上临界边界。
仅作为示例，处理设备140可以将参考图像转换为二进制图像，二进制图像中每个像素(或体素)具有两种颜色(例如黑色和白色)中的一种。进一步，处理设备140可以从二进制图像中识别目标器官和一个或以上邻近器官的表面。仅作为示例，处理设备140可以从二进制图像中识别目标器官和一个或以上邻近器官各自的表面(例如，2D表面、3D表面)，并在二进制图像中突出显示与这些表面对应的像素或体素。根据这些表面中的至少两个表面切线，处理设备140可以确定一个或以上临界边界。
例如，对于每个目标器官和该目标器官的一个或以上邻近器官，处理设备140可以确定该器官的至少两个表面切线的方向。对于特定的邻近器官，处理设备140可以进一步根据特征识别算法基于目标器官的表面切线的方向和特定的邻近器官的表面切线的方向来确定目标器官和特定的邻近器官之间的临界边界。以霍夫变换算法(Hough TransformAlgorithm)作为示例性特征识别算法，处理设备140可以利用第一累加器累加目标器官的表面切线的方向。处理设备140可以利用第二累加器累加特定的邻近器官的表面切线的方向。霍夫变换算法中使用的累加器可以是用于检测线的存在的二维数组。第一累加器生成的累积结果和由第二累加器生成的累积结果之间的重叠部分可以说明目标器官和特定的邻近器官之间的临界边界的位置。
在530中，处理设备140(例如，确定模块430)可以基于一个或以上临界边界确定对象的成像角度范围。
在一些实施例中，成像设备可以根据成像角度范围扫描对象(细节在操作540中描述)。对象的成像角度范围是指扫描对象被扫描(即，操作540)期间，成像设备的扫描角度范围，在该扫描角度范围中会采集扫描数据。关于成像角度范围的更多描述可以在本申请的其他地方找到，例如，参见操作540及其相关描述。
在一些实施例中，处理设备140可以确定一个或以上临界边界的至少两个目标切线，并基于所述至少两个目标切线确定对象的成像角度范围。在一些实施例中，可以进一步基于成像设备的扫描弧范围确定对象的成像角度范围。关于成像角度范围的确定的更多描述可以在本申请的其他地方找到，例如，参见图7及其相关描述。
在540中，处理设备140(例如，控制模块440)可以指示成像设备基于成像角度范围扫描对象，该对象在扫描期间处于屏息状态。
在一些实施例中，在整个扫描期间，对象保持屏息状态。或者，对象可以在扫描期间的一部分处于屏息状态，在扫描期间的剩余部分处于呼吸状态。例如，对象需要进行至少两次屏息，在相邻的屏息之间的一段时间内被允许进行呼吸。成像设备可以是CT设备、MRI设备或如本申请其他地方(例如，图1及其相关描述)描述的其他成像设备。
例如，可以对对象执行CBCT扫描或断层合成(Tomosynthesis)扫描，以在至少两个第一投影角度下获取对象的投影数据，例如在第一投影角度下获取的至少两个投影图像。在CBCT扫描或断层合成扫描期间，第一投影角度的范围可以被当作对象的成像角度范围。通过在基于一个或以上临界边界确定的成像角度范围内扫描对象，目标器官可以被扫描，同时可以保护目标器官的邻近器官以免承受不必要的成像辐射。另外，基于数据分析选择成像角度范围，而不是任意或手动确定，可以提高对象上执行的扫描的成像质量，例如，提高目标器官和其邻近器官之间的临界边界的清晰度。仅作为示例，对于短CBCT扫描，视图是在180°加上锥角的最小圆弧下获取的，与减小成像角度范围相比，选择特定的成像角度范围可以增加目标器官与其远离成像等中心点的邻近器官之间的临界边界的空间采样，且使临界边界可以更好地被可视化。具体地，成像角度范围的选择可以增加目标器官和其邻近器官之间的临界边界的采样频率(即，降低采样间隔角度)，这可以提高临界边界的空间分辨率。又例如，有限角度CBCT扫描(例如，断层合成)通常使用有限成像角度来可视化临界边界(例如，包括高频信息的临界边界)。可以通过执行操作530描述的方法来选择有限成像角度以最佳地分辨临界边界。
又例如，成像设备可以是MRI设备，MRI设备可以根据成像角度范围对对象执行MR扫描(例如，径向MR扫描)。在径向MR扫描(或称为极性MR扫描)期间，可以控制梯度场以获得在至少两个第二投影角度的角投影信号(或称为径向线)。角度投影信号可以类似于在上文所述的CBCT扫描或断层合成扫描中获取的投影图像(例如，平行束x射线投影图像)。角度投影信号可用于填充傅里叶空间(即，k空间)，并且可以对角度投影信号执行逆傅里叶变换以重建对象的MR图像。在径向MR扫描期间，第二投影角度的范围可以被当作对象的成像角度范围。在一些实施例中，对象可以在径向MR扫描期间屏息。在屏息式径向MR扫描期间，每个投影的获取可能要花费一些时间，因此有限数量的角度投影信号可以被获得。根据本申请的实施例的方法和系统可用于选择角度投影信号的第二投影角度(即，径向MR扫描的成像角度范围)，从而可以实现更有的k空间径向采样，以在所得的MR图像中清楚地可视化一个或以上临界边界。例如，第二投影角度可以与一个或以上临界边界对齐。可附加地或可替代地，一个或以上第二投影角度可以平行于一个或以上临界边界的最佳采样切线(例如，如图7所描述的至少两个目标切线)。仅作为示例，径向MRI扫描可用于增强患者髋部的图像中的一个或以上临界边界。在一些实施例中，MR扫描可以是在治疗期间执行的分次内MR(Intrafractional MR)扫描。例如，可以使用VIEWRAY的MRIDIAN、医科达(ELEKTA)的UNITY执行分次内MR。
在一些实施例中，处理设备140可以基于在对象的扫描中采集的扫描数据重建目标图像(例如，CT图像或MR图像)。在一些实施例中，可以在治疗阶段开始前(例如，治疗阶段开始前分钟或几小时)或治疗期间扫描对象。处理设备140可以基于在对象的扫描中采集的扫描数据生成治疗图像。治疗图像可以被用于指导实施对对象的治疗。例如，处理设备140可以基于对象的治疗图像和计划图像确定对象的治疗位置。治疗位置是指对象接受治疗的位置。又例如，处理设备140可以基于对象的治疗图像和计划图像调整对象的治疗计划。
通常，在放射治疗之前(例如，数天或数周前)，对象的计划图像(例如，CT图像)可以使用成像设备(例如，与获取治疗图像的成像设备相同的成像设备或其他成像设备)获取。这里所使用的计划图像是指在治疗计划阶段获取的图像。在一些实施例中，可以根据计划图像制定对象的治疗计划。治疗计划可以描述如何进行对象的放射治疗。治疗计划可以包括信息，例如，在持续特定时间内(例如，几天)的整个治疗过程中，在每个治疗阶段如何将一个或以上辐射束递送到对象的目标器官。例如，治疗计划可以提供总剂量(例如，0.1Gy、10Gy、50Gy、100Gy等)和目标器官中的剂量分布。在一些实施例中，在计划阶段可以通过有限角度成像来获取计划图像。有限角度成像的角度范围可以是放射治疗系统100的默认设置，或者由用户(例如，医生、放射科医师)手动设置，或者基于本申请中的过程500来确定。或者，在计划阶段可以通过完全角度成像(例如，360°扫描)来获取计划图像。
治疗计划可以在长达若干天(例如2至5周)的治疗周期内分几个治疗阶段期间实施。然而，在治疗期间，可能会发生摆位误差，且对象可能发生解剖变化(例如，体重减轻、肿瘤的生长、收缩或消失、新肿瘤的出现等)。在计划阶段和治疗期间之间，某些器官的大小和/或位置可能会发生变化。因此，在每个特定治疗阶段，为了确保对象的准确定位，可以扫描对象生成治疗图像。可以通过比较计划图像和治疗图像来识别对象的解剖改变。在一些实施例中，可以在计划阶段通过有限角度成像获取计划图像。可以将治疗图像与原始计划图像进行比较。或者，可以在计划阶段通过完全角度成像获取计划图像。处理设备140可以基于计划图像生成合成的有限角度图像，并将治疗图像与合成的有限角度图像进行比较。
在一些实施例中，可以基于计划图像和治疗图像之间的比较结果确定在当前治疗阶段中对象的治疗位置。可附加地或可替代地，如果比较结果表明对象存在可见或不可忽略的解剖改变(例如，肿瘤的消失、新肿瘤的出现、肿瘤的尺寸变化高于阈值)，可以基于计划图像和治疗图像之间的比较结果调整对象的治疗计划。关于治疗图像的更多描述可以在本申请中的其他地方找到，例如，参见图9及其相关描述。
在一些实施例中，系统可包括呼吸传感器和/或呼吸控制器。仅作为示例，呼吸传感器可包括带、呼吸电感体积描记器、无源或有源光学系统、毫米波系统、雷达系统、肺活量计、成像系统等。呼吸传感器可以用于在扫描期间控制对象的屏息状态。例如，应当理解，当来自不同成像角度范围的投影数据被组合时，希望屏息状态是类似的。这可以通过呼吸传感器验证。在一些实施例中，呼吸传感器可以由音频或视觉反馈系统引导。仅作为示例，呼吸传感器可以包括机械呼吸系统(例如，医科达(ELEKTA)主动呼吸协调器)。呼吸传感器可以用于在扫描期间检测对象的屏息状态。
应该注意的是，以上关于过程500的描述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，在本申请内容的指导下，可做出多种变化和修改。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，过程500可以包括一个或以上附加操作和/或省略上述一个或以上操作来完成。例如，过程500可以包括附加的传输操作，以将所生成的治疗图像发送到终端设备(例如，医生的终端130)进行展示。又例如，过程500可以包括附加的存储操作以在本申请的其他地方公开的存储设备(例如，存储设备150)中存储与有限角度成像相关的信息和/或数据(例如，参考图像、一个或以上临界边界、成像角度范围)。
图6是根据本申请的一些实施例所示的确定目标器官的成像角度范围的示例性流程图。在一些实施例中，过程600可以由放射治疗系统100执行。例如，过程600可以由存储在存储设备(例如，存储设备150、存储装置220和/或存储器390)中的一组指令(例如，应用程序)实现。在一些实施例中，处理设备140(例如，计算设备200的处理器210、移动设备300的中央处理单元340和/或图4中所示的一个或以上模块)可以执行该组指令，并被该组指令引导以执行过程600。在一些实施例中，过程600的一个或以上操作可以被执行以实现图5所描述的操作530的至少一部分。
在610中，处理设备140(例如，确定模块430)可以确定一个或以上临界边界的至少两个目标切线。
一个或以上临界边界的切线数目是无限的。临界边界的目标切线是指从一个或以上临界边界的切线中选出来、用于确定成像角度范围的切线。在一些实施例中，一个或以上临界边界的目标切线可以具有比一个或以上临界边界的其他切线更高的权重(表示其重要性)。切线的权重可以由用户手动设置、或根据实际需要通过处理设备140调整、或放射治疗系统100的默认设置。
仅作为示例，切线可以是一个或以上临界边界的特定目标部分处的切线。例如，切线可以为目标器官和目标器官的特定邻近器官之间的临界边界上的某个点的切线。可以基于该目标部分处的目标器官和一个或以上邻近器官之间的邻近度，确定临界边界的该目标部分处的切线的权重。目标器官和特定邻近器官之间的邻近度可以通过诸如目标器官和特定邻近器官之间的最短距离(例如，图像域中的像素距离或物理空间的实际距离)确定。在一些实施例中，邻近度越高，切线的权重越高。例如，目标器官和第一邻近器官之间的临界边界的切线可以具有比目标器官和第二邻近器官之间的临界边界的切线更高的权重，其中第一邻近器官靠近目标器官，第二邻近器官远离目标器官。又例如，目标器官和第三邻近器官之间的临界边界的切线可以具有比目标器官和第四邻近器官之间的临界边界的切线更高的权重，其中目标器官和第三邻近器官之间的距离小于距离阈值，目标器官和第四邻近器官之间的距离大于距离阈值。在一些实施例中，目标器官和特定邻近器官之间的临界边界的切线的权重可以因目标器官和特定邻近器官之间的邻近度不同而不同。在一些实施例中，目标器官和特定邻近器官之间的邻近度可以进行分组，可以基于邻近度分组情况对目标器官和特定邻近器官之间的临界边界的切线的权重进行分配。在一些实施例中，在同一邻近度分组中，目标器官和特定邻近器官之间的临界边界的切线的权重可以是相同的。
可附加地或可替代地，可以基于临界边界中目标部分处的剂量梯度确定该目标部分处的切线的权重。目标部分处的剂量梯度可以显示在该处的辐射剂量和其在特定方向的附近位置(例如，距离特定目标部分有一定距离的位置)处的辐射剂量之间的差异。剂量梯度可以在治疗计划阶段确定，例如，在对象的治疗计划中被定义。在一些实施例中，特定目标部分处的剂量梯度越高，切线的权重越高。例如，位于高剂量梯度区域的切线(例如，目标器官和危及器官之间的临界边界)可以具有比位于低剂量梯度区域的切线(例如，两个危及器官之间的临界边界)更高的权重。仅作为示例，如果目标器官是胰腺，其邻近器官是十二指肠(危及器官)，则胰腺和十二指肠之间的临界边界的剂量梯度可能很高(例如高于阈值梯度)。胰腺和十二指肠之间的临界边界的切线可能具有较高的权重。又例如，位于剂量梯度高于阈值的区域的切线可以具有比位于剂量梯度低于阈值的区域的切线更高的权重。在一些实施例中，不同区域的切线的权重可以因不同区域的不同剂量梯度而不同。在一些实施例中，切线的权重可以基于切线所在的目标部分处的剂量梯度的方向来确定。
在一些实施例中，处理设备140可以确定一个或以上临界边界的至少两个候选切线。例如，处理设备140可以确定一个或以上临界边界的一定数量的候选切线。处理设备140还可以从候选切线中选择目标切线。例如，处理设备140可以从至少两个候选切线随机选择至少两个目标切线。
在一些实施例中，对于至少两个候选切线中的每一个，处理设备140可以确定候选切线的权重。可以基于在临界边界的目标部分处的剂量梯度和/或该目标部分处目标器官和一个或以上邻近器官之间的邻近度来确定该目标部分处的候选切线的权重。进一步，处理设备140可以基于至少两个候选切线的权重，从至少两个候选切线中选择至少两个目标切线。例如，处理设备140可以从至少两个候选切线中选择权重高于阈值权重的两个或以上候选切线作为至少两个目标切线。阈值权重可以是放射治疗系统100的默认设置，或由用户手动设置，或根据实际需要由放射治疗系统100调整。又例如，处理设备140可以从至少两个候选切线中选择具有最高权重的N个候选切线作为至少两个目标切线。N可以是任何大于1的正整数。
通过选择目标切线，基于目标切线确定的成像角度范围可以更准确，这可以提高所生成的目标图像的成像质量。例如，可以基于目标器官和一个或以上邻近器官之间的邻近度来确定目标切线，使得在基于在成像角度范围内的扫描获取的目标图像中，邻近器官之间的临界边界具有更高的清晰度和/或更详细的信息。又例如，可以基于剂量梯度确定目标切线，使得在目标图像中，可以更清楚地呈现具有高剂量梯度的区域，特别是在剂量梯度的方向上的细节。
在620中，处理设备140(例如，确定模块430)可以基于至少两个目标切线和成像设备的扫描弧范围确定对象的成像角度范围。
本申请中所用的成像设备的扫描弧范围是指在对象的扫描(例如，操作540描述的扫描)期间成像设备的最大可用扫描角度范围。在一些实施例中，扫描弧范围可以事先确定并存储在存储设备(例如，存储设备150、存储装置220、外部存储设备)中。例如，在扫描对象之前，用户(例如，医生、放射科医师)可以通过分析对象的情况(例如，患病器官的位置、呼吸能力)手动地确定扫描弧范围。此外，用户可以通过终端130或移动设备300上的用户界面输入扫描弧范围，并将扫描弧范围存储到存储设备中。处理设备140可以从存储设备获得扫描弧范围。
可替代地，处理设备140可以基于成像设备的一个或以上参数和/或对象的情况自动确定扫描弧范围。例如，由于设备条件有限，成像设备只能在有限投影范围内扫描对象，扫描弧范围可以是有限投影范围。又例如，处理设备140可以基于是否需要减少在成像期间施加到对象的成像辐射来确定扫描弧范围。如果需要减少成像辐射(例如，可能需要保护一个或多个邻近器官(例如对侧乳房)免受成像辐射的影响)，则处理设备140可以基于，例如一个或多个邻近器官的位置确定扫描弧范围。又例如，处理设备140可以基于成像设备的旋转速度和对象的屏息能力(例如，屏息时间)来确定扫描弧范围。仅作为示例，处理设备140可以确定成像设备的旋转速度(例如，7°/s)和对象的屏息时间(例如，20s)的乘积(例如，7°/s*20s＝140°)作为成像设备的扫描弧范围(例如，140°)。
在获得或确定成像设备的扫描弧范围之后，处理设备140可以基于目标切线和成像设备的扫描弧范围确定对象的成像角度范围。在一些实施例中，处理设备140可以执行处理图7所示的过程700的一个或以上操作以基于目标切线和成像设备的扫描弧范围确定对象的成像角度范围。
在710中，处理设备140(例如，确定模块430)可以确定至少两个目标切线中的第一边缘切线和第二边缘切线。第一边缘切线和第二边缘切线可以是一对目标切线，第一边缘切线和第二边缘切线之间的角度在至少两个目标切线中的所有可能的目标切线对中是最大的。
在一些实施例中，处理设备140可以确定至少两个目标切线中的每一个和参考方向之间的角度，并且基于目标切线的角度确定第一边缘切线和第二边缘切线。参考方向可以是任何方向。仅作为示例，处理设备140可以确定与参考图像的垂直方向作为参考方向。又例如，处理设备140可以将垂直于对象的冠状平面的方向确定为参考方向。对于至少两个目标切线中的每一个，处理设备140可以确定目标切线和垂直方向之间的角度。处理设备140可以在确指定的目标切线中将相对于垂直方向具有最小角度的目标切线指定为第一边缘切线，相对于垂直方向具有最大角度的目标切线作为第二边缘切线，或指定具有最大角度的目标切线作为第一边缘切线，具有最小角度的目标切线作为第二边缘切线。关于第一和第二边缘切线的确定的更多描述可以在本申请的其他地方找到，例如，参见图8及其相关描述。
在720中，处理设备140(例如，确定模块430)可以确定第一边缘切线和第二边缘切线之间的角度范围是否低于扫描弧范围。根据第一边缘切线和第二边缘切线之间的角度范围是否低于扫描弧范围的确定结果，处理设备140可以确定对象的成像角度范围。
例如，确定结果可以包括第一边缘切线和第二边缘切线之间的角度范围低于扫描弧范围。当角度范围低于扫描弧范围时，过程700可以进行到操作730。在730中，处理设备140(例如，确定模块430)可以基于第一边缘切线、第二边缘切线和扫描弧范围来确定对象的成像角度范围。例如，处理设备140可以基于第一边缘切线相对于参考方向的角度和第二边缘切线相对于参考方向的角度确定第一边缘切线和第二边缘切线之间的中线。根据中线和扫描弧范围，处理设备140可以确定成像角度范围的起始角度和结束角度。关于当角度范围低于扫描弧范围时成像角度范围的确定的更多描述可以在本申请的其他地方找到，例如，参见图8及其相关描述。
又例如，确定结果可以包括第一边缘切线和第二边缘切线之间的角度范围高于扫描弧范围。当角度范围高于扫描弧范围时，过程700可以进行到操作740和750。在740中，处理设备140(例如，确定模块430)可以基于第一和第二边缘切线之间角度范围和扫描弧范围将角度范围分成第一角度范围和至少一个第二角度范围。第一角度范围可以等于扫描弧范围。例如，假设角度范围为40°至70°，扫描弧范围为40°至60°，处理设备140可以将角度范围为40°至70°分成第一个角度范围40°至60°(等于扫描弧范围)，以及第二角度范围为60°至70°。如上所述，在一些实施例中，可以基于对象的屏息能力来确定扫描弧范围。在扫描期间，对象在第一角度范围内(即，扫描弧范围)屏息，然后在第一角度范围之后呼吸。
在750中，对于至少一个第二角度范围中的每一个，处理设备140可以确定第二角度范围的等效角度范围。
如本申请所述，如果可以使用特定角度范围来获取与第二角度范围基本相同或类似的对象扫描数据，则可以将该特定角度范围视为第二角度范围的等效角度范围。仅作为示例，在X射线成像中，可以使用角度范围A的第一扫描和角度范围(180°+A)的第二扫描来以相反的视角扫描对象并获取基本相同或相似对象扫描数据。角度范围(180°+A)可以被视为角度范围A的等效角度范围。
在一些实施例中，对于第二角度范围，处理设备140可以通过将第二角度范围增加180°来确定相反角度范围，并将相反角度范围指定为第二角度范围的等效角度范围。例如，第二角度范围60°至70°的等效角度范围可以等于240°至250°。在一些实施例中，处理设备140可以确定第二角度范围的至少两个候选角度范围，并从至少两个候选角度范围中选择等效角度范围。仅作为示例，处理设备140可以确定第二角度范围的相反角度范围。然后，处理设备140可以指定相反角度范围和/或与相反角度范围接近的一个或以上角度范围作为第二角度范围的至少两个候选角度范围。例如，第二角度范围60°至70°的候选角度范围可包括240°至250°、241°至251°、239°至249°、240°至252°、238°至250°等，或其任意组合。在一些实施例中，候选角度范围可以由用户手动设置，或根据实际需要由处理设备140调整，或是放射治疗系统100的默认设置。
可以随机、手动或根据一定选择规则从至少两个候选角度范围中选择等效角度范围。仅作为示例，对于至少两个候选角度范围中的每一个，处理设备140可以确定候选角度范围内的第一射线和第二角度范围内的第二射线之间的相似度。候选角度范围内的第一射线和第二角度范围内的第二射线之间的相似度可以显示候选角度范围和第二角度范围之间的相似度。候选角度范围内的第一射线与第二角度范围内的第二射线之间的相似度越高，候选角度范围和第二角度范围之间的相似度越高。例如，处理设备140可以基于成像设备的系统几何(例如，辐射源与成像设备探测器之间的距离)来模拟候选角度范围内的至少两个第一射线和第二角度范围内的至少两个第二射线。每个第二射线可以对应于第一射线中的一个，并且对应的第一射线和第二射线对可以具有相同或相似的方向。在一些实施例中，处理设备140可以使用重构算法，例如傅立叶重构算法，在候选角度范围和第二角度范围内映射相似方向的射线。例如，根据CBCT的傅里叶重构算法，可以将锥形束射线重构到平行射线。可以通过使用傅立叶重构算法的逆操作转换平行射线来确定平行射线的相似方向射线。关于傅立叶重构算法的更多描述可以在，例如，题为“锥行束CT的傅里叶重构算法(AFourier Rebinning Algorithm for Cone Beam CT)”的论文中找到，该论文发表在医学成像2008：医学成像物理，6913:691323(Medical Imaging 2008:Physics of MedicalImaging,6913:691323)，其内容通过引用并入本申请。
处理设备140可以确定第一射线和第二射线的每个对应对之间的点积。处理设备140还可以基于至少两个第一射线和第二射线的点积的总和确定第一射线和第二射线之间的相似度。两条射线之间的点积是指代表两条射线的向量之间的点积。点积的总和越高，第一和第二射线之间的相似度越高。在一些实施例中，处理设备140可以利用，例如，Pearson相关系数、Euclidean距离相似性、余弦相似度、Hausdorff距离等一个或以上其他相似性算法来确定第一和第二射线之间的相似度。
此外，对于第二角度范围，处理设备140可以基于对应至少两个候选角度范围的相似度在至少两个候选角度中选择第二角度范围的等效角度范围。例如，处理设备140可以选择具有最大相似度的候选角度范围作为第二角度范围的等效角度范围。处理设备140还可以指定第一角度范围和与每个第二角度范围对应的和等效角度范围作为对象的成像角度范围。
在一些实施例中，可以根据对象的成像角度范围通过成像设备对对象执行有限角度成像。以对象的CBCT扫描为例，成像设备的机架在扫描期间可以围绕对象旋转，当机架的机架角度在第一角度范围和至少一个第二角度范围的等效角度范围内，成像设备的辐射源可以向对象发射X射线。例如，第一角度范围可以是40°至60°，等效角度范围可以是240°至250°。当机架角度在40°至60°的范围内时，辐射源可以发射X射线，当机架角度在60°至240°的范围内时，停止发射X射线，当时机架角度在240°至250°的范围内时，再次发射X射线。当机架角度在40°至60°的范围内时，可以要求对象屏息，当机架角度在240°至250°的范围内时，可以要求对象再次屏息，当机架角度在60°至240°的范围时，对象可以呼吸。可以将在有限角度成像中采集的扫描数据(或投影数据)重建为对象的目标图像。通过根据上述相似度量选择每个第二角度范围的等效角度范围，可以以更精确的方式确定对象的成像角度范围，这可以提高目标器官和目标器官的邻近器官之间的一个或以上临界边界的可视化程度(例如，清晰度)。
应该注意的是，以上关于过程600的描述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，在本申请内容的指导下，可做出多种变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。
图8是根据本申请的一些实施例所示的患者胸腔的示例性参考图像800的示意图。参考图像800是示出患者胸腔的横截面的CT图像。例如，目标器官可以是胸腔中的胰腺，目标器官的邻近器官可以是十二指肠，胰腺和十二指肠之间的临界边界可以确为定图8所示临界边界801。
为了说明目的，下面描述基于参考图像800确定患者的成像角度范围的示例性过程。例如，如图8所示，处理设备140可以通过执行图6所描述的操作610确定临界边界801的至少两个目标切线810、820和830。处理设备140可以确定目标切线中的第一边缘切线和第二边缘切线。目标切线810和830之间的角度可以大于目标切线810和820之间的角度以及目标切线820和830之间的角度。相应地，目标切线810和830可以分别被指定为第一边缘切线和第二边缘切线。图8中所示的目标切线810和参考方向0°之间的角度可以是20.5°，目标切线820和参考方向之间的角度可以是87.4°，目标切线830和参考方向之间的角度可以是130.7°。通过比较目标切线810、820和830的角度，可以确定具有20.5°的最小角度的目标切线810是第一边缘切线，具有130.7°的最大角度的目标切线830是第二个边缘切线。
假设用于对患者胸腔成像的成像设备的扫描弧范围是140°，第一边缘切线810和第二边缘切线830之间的角度范围(130.7°-20.5°＝110.2°)比扫描弧范围小。处理设备140可以确定第一边缘切线810和第二边缘切线830之间的中线802。中线相对于参考方向的角度可以等于(20.5°+130.7°)/2，即75.6°。此外，处理设备140可以确定成像角度范围的起始角度等于(75.6°-140°)/2，即5.6°，成像角度范围的结束角度等于(75.6°+140°)/2，即145.6°。对象的成像角度范围为5.6°至145.6°。
图9A和9B是根据本申请的一些实施例所示的患者胸腔的示例性目标图像的示意图。如图9A所示的目标图像900A是基于在胸腔的第一扫描期间采集的扫描数据生成的。第一扫描在5.6°至145.6°内的成像角度范围被执行，该成像角度范围是通过执行图8所描述的确定成像角度范围的过程来确定的。如图9B所示的目标图像900B是基于在胸腔的第二扫描期间采集的扫描数据生成的。第二扫描在95.6°至234.6°内的成像角度范围被执行，该成像角度范围是随机选择的。与目标图像900B相比，目标图像900A具有更高的图像质量。例如，在目标图像900A中，胰腺和十二指肠之间的边界(表示为A)更清晰。另外，目标图像900A包括比目标图像900B更多的细节(表示为B)。这表明，这里公开的确定成像角度范围的方法和系统可以提高患者的成像质量。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域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。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“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、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本申请中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”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工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或以上计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储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讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编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、或类似介质，或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编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。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(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、或其他名称的使用，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，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
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。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。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。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种有限角度成像方法，其特征在于，所述方法包括：
获取对象的参考图像；
从所述参考图像中识别所述对象的目标器官和所述目标器官的一个或以上邻近器官之间的一个或以上临界边界；
基于所述一个或以上临界边界，确定所述对象的成像角度范围；以及
指示成像设备基于所述成像角度范围对所述对象进行扫描，所述对象在所述扫描中处于屏息状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述参考图像中识别所述对象的目标器官和所述目标器官的一个或以上邻近器官之间的一个或以上临界边界包括：
将所述参考图像转换为二进制图像；
从所述二进制图像中识别所述目标器官和所述一个或以上邻近器官的表面；以及
基于所述表面的至少两个表面切线，确定所述一个或以上临界边界。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述一个或以上临界边界，确定所述对象的成像角度范围包括：
确定所述一个或以上临界边界的至少两个目标切线；以及
基于所述至少两个目标切线和所述成像设备的扫描弧范围，确定所述对象的所述成像角度范围。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述一个或以上临界边界的至少两个目标切线包括：
确定所述一个或以上临界边界的至少两个候选切线；
对于所述至少两个候选切线中的每一个，确定所述候选切线的权重；以及
基于所述至少两个候选切线的所述权重，从所述至少两个候选切线中选择所述至少两个目标切线。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对于所述至少两个候选切线中的每一个，确定所述候选切线的权重包括：
基于所述一个或以上临界边界中目标部分处的剂量梯度，确定所述候选切线的所述权重，其中所述候选切线是所述目标部分的切线；或
基于所述目标部分处目标器官和一个或以上邻近器官之间的邻近度，确定所述候选切线的所述权重。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述至少两个目标切线和所述成像设备的扫描弧范围，确定所述对象的所述成像角度范围包括：
确定所述至少两个目标切线中的第一边缘切线和第二边缘切线；
确定所述第一边缘切线和所述第二边缘切线之间的角度范围是否小于所述扫描弧范围；以及
基于所述第一边缘切线和所述第二边缘切线之间的所述角度范围是否小于所述扫描弧范围的确定结果，确定所述成像角度范围。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述确定结果包括所述角度范围小于所述扫描弧范围，以及
所述基于所述确定结果确定所述成像角度范围包括基于所述第一边缘切线，所述第二边缘切线，以及所述扫描弧范围，确定所述对象的所述成像角度范围。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述确定结果包括所述角度范围大于所述扫描弧范围，以及
所述基于所述确定结果确定所述成像角度范围包括：
基于所述角度范围和所述扫描弧范围，将所述角度范围划分为第一角度范围和至少一个第二角度范围，所述第一角度范围和所述扫描弧范围相同；以及
对于所述至少一个第二角度范围中的每一个，确定所述第二角度范围的等效角度范围。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对于所述至少一个第二角度范围中的每一个，所述确定所述第二角度范围的等效角度范围包括：
确定所述第二角度范围的至少两个候选角度范围；
对于所述至少两个候选角度范围中的每一个，确定所述候选角度范围内的射线和所述第二角度范围内的射线之间的相似度；
基于与所述至少两个候选角度范围对应的所述相似度，从所述至少两个候选角度范围中选择所述等效角度范围。
10.一种有限角度成像系统，其特征在于，所述系统包括：
获取模块，用于获取对象的参考图像；
识别模块，用于从所述参考图像中识别所述对象的目标器官和所述目标器官的一个或以上邻近器官之间的一个或以上临界边界；
确定模块，用于基于所述一个或以上临界边界，确定所述对象的成像角度范围；以及
控制模块，用于指示成像设备基于所述成像角度范围对所述对象进行扫描，所述对象在所述扫描中处于屏息状态。
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