本發(fā)明涉及CT(Computerizedtomography，計(jì)算機(jī)斷層掃描)領(lǐng)域，具體地涉及確定標(biāo)記物位置和患者呼吸曲線的方法及裝置。

背景技術(shù)：
在自由呼吸CT掃描期間，患者的呼吸運(yùn)動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致胸腔和上腹部的3D圖像中腫瘤的目標(biāo)輪廓的顯著失真。為了消除或者減少患者的呼吸運(yùn)動(dòng)引起的偽影對(duì)胸腹部臟器CT掃描的影響，達(dá)到準(zhǔn)確診斷和治療的目的，提出了四維CT(4DCT)的概念。4DCT技術(shù)已廣泛應(yīng)用于胸腹部癌癥放射療法的治療模擬。4DCT可以通過在每個(gè)床位(Z方向)處過采樣CT切片、然后把全部的圖像(切片)揀選到對(duì)應(yīng)不同呼吸狀態(tài)的多個(gè)CT容積中來實(shí)現(xiàn)。每個(gè)CT系列(容積)是特定呼吸狀態(tài)的3D圖像，每個(gè)3D圖像是由選自不同床位的層疊切片(每個(gè)床位處一個(gè)切片)形成的。對(duì)于4DCT來說，確定精確的患者呼吸曲線至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明人提出了實(shí)時(shí)呼吸運(yùn)動(dòng)曲線測(cè)量解決方案。根據(jù)本發(fā)明，利用CT掃描儀的X射線產(chǎn)生和檢測(cè)性能，監(jiān)視系統(tǒng)無需外部傳感器裝置就可以從患者細(xì)微的呼吸運(yùn)動(dòng)中提取出實(shí)時(shí)呼吸信號(hào)。作為典型的應(yīng)用，本發(fā)明的系統(tǒng)可在無設(shè)備4D(D4D)電影掃描之前在非常低的X射線輻射劑量的情況下實(shí)時(shí)地測(cè)量、顯示和分析患者的呼吸模式。在本發(fā)明中，可以將合適的外部標(biāo)記物放置在患者胸部上面來輔助檢測(cè)患者的呼吸運(yùn)動(dòng)以確定呼吸曲線。在檢測(cè)時(shí)，需要少量(盡管非常少)的X射線劑量。由于X射線劑量的量與所接收數(shù)據(jù)的信噪(S/N)比成正比，因此在X射線劑量與檢測(cè)可靠性之間存在折衷。本發(fā)明提供確定標(biāo)記物位置和患者呼吸曲線的方法及裝置，其可以提高低X射線劑量情況下呼吸運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于確定標(biāo)記物的位置的方法，其中所述標(biāo)記物在CT掃描時(shí)放置在患者的身上并隨著患者的呼吸運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，所述方法包括：從身上放置有標(biāo)記物的患者的定位圖像獲取標(biāo)記物的粗略位置，并根據(jù)所述粗略位置確定標(biāo)記物位置的搜索范圍；對(duì)從CT設(shè)備的探測(cè)器陣列連續(xù)地采集的身上放置有標(biāo)記物的患者的多組投影數(shù)據(jù)求和以得到投影數(shù)據(jù)和；從所述投影數(shù)據(jù)和判斷落在所述搜索范圍內(nèi)的可能標(biāo)記物位置；以及針對(duì)每個(gè)可能標(biāo)記物位置：確定所述多組投影數(shù)據(jù)中每組投影數(shù)據(jù)的與該可能標(biāo)記物位置相應(yīng)的精確位置；如果所述多組投影數(shù)據(jù)的所述相應(yīng)的精確位置之間具有一致性，則將該可能標(biāo)記物位置判斷為與所述多組投影數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的真正的標(biāo)記物位置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在連續(xù)地采集所述多組投影數(shù)據(jù)期間，所述CT設(shè)備的球管角固定在78度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述標(biāo)記物被選擇為具有易于識(shí)別的形狀，以及/或者具有區(qū)別于軟組織的X射線衰減系數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)所述粗略位置大于第一預(yù)定閾值時(shí)，增大所述CT設(shè)備的球管電流值。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在連續(xù)地采集所述多組投影數(shù)據(jù)期間，在采集的同時(shí)移動(dòng)所述患者所位于的CT設(shè)備的床架。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述定位圖像是利用CT設(shè)備以90度的球管角獲得的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，從定位圖像獲取標(biāo)記物的粗略位置包括：從定位圖像估計(jì)標(biāo)記物通過CT設(shè)備的X射線被投影到的探測(cè)器通道數(shù)作為標(biāo)記物的粗略位置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)所述粗略位置確定標(biāo)記物位置的搜索范圍包括：根據(jù)所估計(jì)的標(biāo)記物被投影到的探測(cè)器通道數(shù)，確定在整個(gè)呼吸周期期間所述標(biāo)記物可能被投影到的探測(cè)器通道數(shù)范圍作為標(biāo)記物位置的搜索范圍。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述多組投影數(shù)據(jù)是以足夠高的速度連續(xù)地采集而獲得的，所述足夠高的速度使得在采集所述多組投影數(shù)據(jù)期間，隨著患者的呼吸運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的標(biāo)記物保持在基本不變的位置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述多組投影數(shù)據(jù)中的每組投影數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)對(duì)的集合，所述數(shù)據(jù)對(duì)包括探測(cè)器陣列中每個(gè)探測(cè)器通道的探測(cè)器通道數(shù)以及表示投影到該探測(cè)器通道上的X射線的衰減程度的衰減數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)所述多組投影數(shù)據(jù)求和以得到投影數(shù)據(jù)和包括：對(duì)于每個(gè)探測(cè)器通道數(shù)，將所述多組投影數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)于該探測(cè)器通道數(shù)的衰減數(shù)據(jù)加在一起，作為對(duì)應(yīng)于該探測(cè)器通道數(shù)的新衰減數(shù)據(jù)，從而形成作為探測(cè)器通道數(shù)及與其對(duì)應(yīng)的新衰減數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)對(duì)的集合的投影數(shù)據(jù)和。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，從所述投影數(shù)據(jù)和判斷落在所述搜索范圍內(nèi)的可能標(biāo)記物位置包括：確定落在所述搜索范圍內(nèi)的所述新衰減數(shù)據(jù)出現(xiàn)峰值時(shí)所對(duì)應(yīng)的探測(cè)器通道數(shù)并將其作為可能標(biāo)記物位置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，確定落在所述搜索范圍內(nèi)的所述新衰減數(shù)據(jù)出現(xiàn)峰值時(shí)所對(duì)應(yīng)的探測(cè)器通道數(shù)包括：確定所述搜索范圍內(nèi)大于第二預(yù)定閾值的所述新衰減數(shù)據(jù)的峰值并確定這些峰值對(duì)應(yīng)的探測(cè)器通道數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二預(yù)定閾值為所述搜索范圍內(nèi)新衰減數(shù)據(jù)的最大值的60％。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，確定所述多組投影數(shù)據(jù)中每組投影數(shù)據(jù)的與該可能標(biāo)記物位置相應(yīng)的精確位置包括：確定每組投影數(shù)據(jù)中與該可能標(biāo)記物位置大致相對(duì)應(yīng)的衰減數(shù)據(jù)的峰值，并將該衰減數(shù)據(jù)的峰值所對(duì)應(yīng)的探測(cè)器通道數(shù)作為所述精確位置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述多組投影數(shù)據(jù)的所述相應(yīng)的精確位置之間具有一致性包括：所述多組投影數(shù)據(jù)的所述相應(yīng)的精確位置中最大的精確位置與最小的精確位置之間的差值小于第三預(yù)定閾值。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第三預(yù)定閾值為1。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述多組投影數(shù)據(jù)的所述相應(yīng)的精確位置之間具有一致性包括：所述多組投影數(shù)據(jù)的所述相應(yīng)的精確位置中的大部分精確位置基本相等。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在對(duì)于所述多組投影數(shù)據(jù)存在多個(gè)可能標(biāo)記物位置的情況，按照可能標(biāo)記物位置的值從大到小的順序依次判斷所述多個(gè)可能標(biāo)記物位置是否為真正的標(biāo)記物位置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在將所述多個(gè)可能標(biāo)記物位置中的一個(gè)判斷為真正的標(biāo)記物位置后，不再對(duì)所述多個(gè)可能標(biāo)記物位置中剩余的可能標(biāo)記物位置進(jìn)行判斷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如果所有的可能標(biāo)記物位置都不是真正的標(biāo)記物位置，則中止所述方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如果所有的可能標(biāo)記物位置都不是真正的標(biāo)記物位置，則通知放射醫(yī)師。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，從身上放置有標(biāo)記物的患者的定位圖像獲取標(biāo)記物的粗略位置包括：從在90度球管角的情況下獲得的定位圖像獲取所述粗略位置，以及將所述粗略位置變換成78度球管角的情況下的粗略位置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種確定患者的呼吸曲線的方法，包括：利用上面所述的方法確定遍布患者的呼吸周期的多個(gè)離散時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記物位置；以及根據(jù)所述多個(gè)離散時(shí)刻及所確定出的對(duì)應(yīng)的標(biāo)記物位置擬合出患者的呼吸曲線。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種確定患者的呼吸曲線的方法，包括：利用上面所述的方法確定患者的呼吸周期的初始時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的初始標(biāo)記物位置；對(duì)于呼吸周期中除初始時(shí)刻之外的其它多個(gè)離散時(shí)刻中的每個(gè)離散時(shí)刻，根據(jù)緊挨在該離散時(shí)刻之前的對(duì)應(yīng)標(biāo)記物位置確定該離散時(shí)刻的對(duì)應(yīng)標(biāo)記物位置；以及根據(jù)呼吸周期的初始時(shí)刻及所述其它多個(gè)離散時(shí)刻以及所確定出的對(duì)應(yīng)標(biāo)記物位置擬合出患者的呼吸曲線。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)緊挨在該離散時(shí)刻之前的對(duì)應(yīng)標(biāo)記物位置確定該離散時(shí)刻的對(duì)應(yīng)標(biāo)記物位置包括：在以緊挨在該離散時(shí)刻之前的對(duì)應(yīng)標(biāo)記物位置為中心的一定范圍內(nèi)搜索衰減數(shù)據(jù)的峰值，并將該峰值所對(duì)應(yīng)的探測(cè)器通道數(shù)作為該離散時(shí)刻的對(duì)應(yīng)標(biāo)記物位置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于確定標(biāo)記物的位置的裝置，其中所述標(biāo)記物在CT掃描時(shí)放置在患者的身上并隨著患者的呼吸運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，所述裝置包括：從身上放置有標(biāo)記物的患者的定位圖像獲取標(biāo)記物的粗略位置并根據(jù)所述粗略位置確定標(biāo)記物位置的搜索范圍的單元；對(duì)從CT設(shè)備的探測(cè)器陣列連續(xù)地采集的身上放置有標(biāo)記物的患者的多組投影數(shù)據(jù)求和以得到投影數(shù)據(jù)和的單元；從所述投影數(shù)據(jù)和判斷落在所述搜索范圍內(nèi)的可能標(biāo)記物位置的單元；以及針對(duì)每個(gè)可能標(biāo)記物位置：確定所述多組投影數(shù)據(jù)中每組投影數(shù)據(jù)的與該可能標(biāo)記物位置相應(yīng)的精確位置的單元；以及如果所述多組投影數(shù)據(jù)的所述相應(yīng)的精確位置之間具有一致性、則將該可能標(biāo)記物位置判斷為與所述多組投影數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的真正的標(biāo)記物位置的單元。附圖說明為了更透徹地理解本公開的內(nèi)容，下面參考結(jié)合附圖所進(jìn)行的下列描述，在附圖中：圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的確定標(biāo)記物位置的方法的示意圖；圖2是示出身體上放置有標(biāo)記物的患者的CT掃描圖像的視圖；圖3A-3C是示出三組投影數(shù)據(jù)的示例的示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的90度定位圖像的視圖。圖5A-5B圖5A-5B分別示出球管角為90度(圖5A)和78度(圖5B)時(shí)患者身上的標(biāo)記物(在圖5A和5B中以笑臉圖形來表示)被投影到不同探測(cè)器通道處的情況；圖5C示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的兩種不同的球管角情況下標(biāo)記物被投影到的探測(cè)器通道數(shù)之間的變換關(guān)系；圖6示出了從探測(cè)器陣列采集到的一組原始投影數(shù)據(jù)；圖7示出了將10組原始投影數(shù)據(jù)求和而得到的投影數(shù)據(jù)；以及圖8A-8B分別示出了可能標(biāo)記物位置C1和C2各自的10個(gè)精確位置之間的一致性情況。具體實(shí)施方式對(duì)于使用CT掃描儀的集成呼吸曲線測(cè)量，本發(fā)明提出5個(gè)創(chuàng)造性的改進(jìn)手段來提高超低劑量下的檢測(cè)可靠性。這些創(chuàng)新的特征覆蓋了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，包括標(biāo)記物選擇、監(jiān)視掃描硬件設(shè)置和數(shù)據(jù)處理算法設(shè)計(jì)，充分利用了現(xiàn)有的CT系統(tǒng)。并且，這些改進(jìn)措施有效地將當(dāng)前的CT掃描儀在無需額外硬件的情況下轉(zhuǎn)換成精確但可靠的呼吸監(jiān)視器。下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于下述具體實(shí)施例。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的確定呼吸曲線的方法的實(shí)施例的基本步驟的示意圖。如圖1中所示，首先利用CT設(shè)備對(duì)患者的呼吸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，其中在患者身上放置標(biāo)記物。該標(biāo)記物隨著患者的呼吸運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，因此標(biāo)記物的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確指示了患者的呼吸運(yùn)動(dòng)。然后，對(duì)利用CT設(shè)備采集的身上放置有標(biāo)記物的患者的投影數(shù)據(jù)或投影圖進(jìn)行分析，以確定與采集時(shí)刻相對(duì)應(yīng)的標(biāo)記物的位置。然后，根據(jù)與各個(gè)時(shí)刻相對(duì)應(yīng)的標(biāo)記物的位置，作出呼吸運(yùn)動(dòng)的曲線圖。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的幾個(gè)改進(jìn)措施。1、標(biāo)記物的選擇為了準(zhǔn)確地測(cè)量患者的呼吸運(yùn)動(dòng)，需要選擇合適的標(biāo)記物。一般地，可以選擇塊狀標(biāo)記物，但是也可以使用具有各種形狀和尺寸的其它類型的標(biāo)記物。選擇標(biāo)記物的一個(gè)基本原則是所選的標(biāo)記物應(yīng)當(dāng)具有易于識(shí)別的形狀，或具有區(qū)別于軟組織的X射線衰減系數(shù)，或者最好兩者都具備。這是因?yàn)?，?biāo)記物與患者解剖結(jié)構(gòu)之間的區(qū)別越大，檢測(cè)就會(huì)越可靠。在市場(chǎng)上存在完全符合這一標(biāo)準(zhǔn)的若干種皮膚標(biāo)記物。它們?nèi)菀撰@得、易于使用并產(chǎn)生幾乎沒有偽影的可辨識(shí)的X射線投影信號(hào)(參見圖2)，這使得這些市售標(biāo)記物成為本發(fā)明中的一次性外部標(biāo)記物的良好候選。在下文中，介紹了其它四個(gè)改進(jìn)之處，其中僅僅為了說明的目的而使用了0.8mm的市售線狀皮膚標(biāo)記物。但應(yīng)當(dāng)理解的是，使用其它類型的合適標(biāo)記物同樣可以取得一樣的效果。2、78度的靜態(tài)球管角由于標(biāo)記物在整個(gè)呼吸周期期間在上下方向上精確地復(fù)制患者胸部的運(yùn)動(dòng)，因此通過使CT掃描儀的X射線發(fā)生器和X射線球管處于靜態(tài)位置，可以從使用CT掃描儀的X射線檢測(cè)器所捕獲的投影圖中實(shí)時(shí)地提取出呼吸運(yùn)動(dòng)曲線。由于標(biāo)記物具有區(qū)別于軟組織的X射線衰減系數(shù)，因此在表征X射線的衰減程度的投影數(shù)據(jù)中，與標(biāo)記物被X射線投影到的探測(cè)器通道相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)表現(xiàn)為峰值。在下文中，將其稱為標(biāo)記物峰值。利用市售線狀標(biāo)記物，可以在投影圖中觀察到清晰的標(biāo)記物峰值，其位置用來表示患者的實(shí)時(shí)呼吸狀態(tài)。一般地，標(biāo)記物峰值的位置用CT設(shè)備的探測(cè)器陣列的探測(cè)器通道數(shù)來表示。在實(shí)際的臨床應(yīng)用中，由于使患者身體位于圖像中心是常規(guī)操作，因此通常標(biāo)記物峰值位于探測(cè)器通道數(shù)444之上。在一些極端情況下(雖然不是很經(jīng)常)，對(duì)于身體尺寸非常大的患者來說，可能標(biāo)記物峰值出現(xiàn)在非常高的探測(cè)器通道數(shù)(例如大于探測(cè)器通道數(shù)700)處或者甚至超出50cm寬的SFOV(scanfieldofview，掃描視場(chǎng))。從許多實(shí)驗(yàn)和分析中，發(fā)現(xiàn)成功的呼吸運(yùn)動(dòng)檢測(cè)依賴于良好的信噪比和標(biāo)記物與患者身體之間的最小重疊。為了減小對(duì)患者的輻射劑量，在CT設(shè)備中一般使用蝴蝶結(jié)濾波器。該濾波器對(duì)投影數(shù)據(jù)的信噪比有很大影響。圖3A-C示意性地示出了蝴蝶結(jié)濾波器對(duì)投影數(shù)據(jù)的信噪比的影響。在圖3A-C中，橫坐標(biāo)表示CT設(shè)備的探測(cè)器陣列的探測(cè)器通道數(shù)，縱坐標(biāo)表示從各個(gè)探測(cè)器通道采集的表示X射線穿過被掃描物(患者/體模、標(biāo)記物等)后的衰減程度的投影數(shù)據(jù)。在該實(shí)施例中，探測(cè)器陣列具有900個(gè)探測(cè)器通道，探測(cè)器陣列的中心為通道數(shù)為450的探測(cè)器通道。圖3A-C的標(biāo)記物峰值分別位于通道數(shù)796、通道數(shù)735、通道數(shù)676處。由圖3可以看出，標(biāo)記物峰值的位置越靠近探測(cè)器陣列的中心，標(biāo)記物峰值就越清晰，即信噪比就越好。由于CT設(shè)備的蝴蝶結(jié)濾波器的X射線阻擋效應(yīng)，在標(biāo)記物被投影到具有較高探測(cè)器通道數(shù)(例如大于800)的探測(cè)器通道處的情況下無法以低劑量識(shí)別標(biāo)記物峰值(如圖3A所示)。除了由于蝴蝶結(jié)過濾器導(dǎo)致的低信噪比，被掃描物與標(biāo)記物之間的過度重疊進(jìn)一步使得該問題更嚴(yán)重。即使可以通過增大球管電流值來恢復(fù)標(biāo)記物峰值的可見性，但伴隨信噪比增大出現(xiàn)的X射線劑量的增大也是不期望的。使球管固定在不同的球管角(90度以外的)可以部分地解決該問題。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，如果球管角被固定在78度而不是90度，那么在大多數(shù)情況下，可以預(yù)期較少的標(biāo)記物-身體重疊。較小的球管角將減少標(biāo)記物與身體之間的重疊，但同時(shí)會(huì)使得標(biāo)記物峰值移動(dòng)得更遠(yuǎn)離探測(cè)器的中心通道。因此，為了選擇最佳球管角，在標(biāo)記物-身體重疊問題與信噪比問題之間存在折衷。本發(fā)明的發(fā)明人在經(jīng)過理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，選擇78度的靜態(tài)球管角作為這兩個(gè)問題的平衡解決方案，并且可以期望與90度的球管角相比提供更好的檢測(cè)可靠性。3、用于從投影數(shù)據(jù)提取呼吸曲線的智能方法為了提高超低計(jì)量劑量下的檢測(cè)可靠性，本發(fā)明的發(fā)明人設(shè)計(jì)了智能方法來識(shí)別埋藏在噪聲背景中的標(biāo)記物峰值。在一個(gè)實(shí)施例中，被掃描的患者平躺在CT掃描儀的床架上，在患者胸部上方放置有線狀標(biāo)記物。該標(biāo)記物的長(zhǎng)度方向與患者的身體長(zhǎng)度方向平行。在對(duì)患者正式進(jìn)行掃描之前，一般會(huì)先對(duì)患者拍攝定位圖像(scoutimage)。通常會(huì)利用CT設(shè)備以90度的球管角拍攝一張定位圖像。圖4示出了這樣的一張定位圖像，其中用體模代替了患者進(jìn)行掃描。如圖4所示，圖中的橫坐標(biāo)表示CT設(shè)備的探測(cè)器陣列的探測(cè)器通道數(shù)，縱坐標(biāo)表示定位圖掃描過程中CT掃描床在Z向上移動(dòng)的區(qū)間范圍。根據(jù)如圖4所示的定位圖像，可以粗略地估計(jì)出在定位圖像中線性標(biāo)記物的位置所對(duì)應(yīng)的探測(cè)器通道數(shù)，將其稱為標(biāo)記物的粗略位置。如上所述，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在確定患者的呼吸曲線時(shí)，將CT設(shè)備的球管角固定在78度，而不是90度，以便獲得標(biāo)記物與患者身體之間的最小重疊。在這種情況下，需要將從90度的定位圖像獲得的標(biāo)記物粗略位置換算成在78度的情況下的粗略位置。對(duì)于同一臺(tái)CT設(shè)備，在患者及標(biāo)記物給定的情況下，患者及標(biāo)記物在90度球管角的情況下被投影到的探測(cè)器通道數(shù)與在78度球管角的情況下被投影到的探測(cè)器通道數(shù)之間存在固定的關(guān)系。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)CT設(shè)備內(nèi)部部件(例如探測(cè)器陣列、球管等)之間的幾何關(guān)系，可以用公式表示出該關(guān)系。或者通過多次實(shí)驗(yàn)，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出表示該關(guān)系的曲線。圖5A-5B示意性地示出了球管角為90度(圖5A)和78度(圖5B)時(shí)患者身上的標(biāo)記物(在圖5A和5B中以笑臉圖形來表示)被投影到不同探測(cè)器通道處的情況。圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的根據(jù)CT設(shè)備的內(nèi)部部件之間的幾何關(guān)系而得出的兩種不同的球管角情況下標(biāo)記物被投影到的探測(cè)器通道數(shù)之間的變換關(guān)系，其中橫坐標(biāo)“通道A”表示球管角為90度的情況下標(biāo)記物被投影到的探測(cè)器通道數(shù)，縱坐標(biāo)“通道B”表示球管角為78度的情況下標(biāo)記物被投影到的探測(cè)器通道數(shù)。如圖5C所示，在本實(shí)施例中，通道A和通道B之間的關(guān)系為“B＝1.0459A-14.282”，其中的R2是線性回歸各點(diǎn)的線性相關(guān)程度，R2越接近1，越線性相關(guān)。根據(jù)上述關(guān)系，可以將從90度的定位圖像得到的標(biāo)記物粗略位置換算成78度球管角情況下標(biāo)記物的粗略位置。當(dāng)然，如果在利用CT設(shè)備檢測(cè)患者的呼吸運(yùn)動(dòng)的過程中球管被固定在90度，則無需進(jìn)行上述變換。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解的是，也可以直接拍攝球管角為78度的定位圖像，從而可以直接從該定位圖像得出78度球管角情況下的標(biāo)記物粗略位置。定位圖像通常是在患者保持在完全吸氣的狀態(tài)下拍攝的。在患者的自由呼吸周期期間，標(biāo)記物不是固定在該位置，而是會(huì)上下浮動(dòng)一定的范圍。假設(shè)標(biāo)記物的粗略位置為通道Y處，則在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過臨床統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)可知，在患者的自由呼吸周期期間，標(biāo)記物的位置通常在Y-40通道至Y+10通道的范圍內(nèi)波動(dòng)。因此，在獲得標(biāo)記物的上述粗略位置Y后，為了獲得在患者的自由呼吸周期期間標(biāo)記物的各個(gè)位置，對(duì)于從探測(cè)器陣列采集的投影數(shù)據(jù)，可以在Y-40通道至Y+10通道的范圍內(nèi)搜索表征標(biāo)記物投影的標(biāo)記物峰值，然后將該標(biāo)記物峰值所對(duì)應(yīng)的探測(cè)器通道數(shù)作為標(biāo)記物的位置(即標(biāo)記物被X射線投影到探測(cè)器陣列上的位置，該位置同樣表征被掃描患者的呼吸運(yùn)動(dòng))?？梢岳斫獾氖?，Y-40通道至Y+10通道的搜索范圍僅僅是一個(gè)示例，在實(shí)際應(yīng)用中，用戶可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或?qū)嶋H需要而選擇其它的搜索范圍。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)過估計(jì)、換算之后得到的標(biāo)記物的粗略位置為探測(cè)器通道792，從而將標(biāo)記物的搜索范圍確定為探測(cè)器通道752到802。在超低劑量的X射線的情況下，在從CT設(shè)備的探測(cè)器陣列采集到的投影數(shù)據(jù)中，標(biāo)記物的峰值通常被掩埋在噪聲數(shù)據(jù)中而難以辨別，如圖6所示。在圖6中，P1和P2為運(yùn)用下文所述的本發(fā)明的方法而識(shí)別出來的可能的標(biāo)記物峰值，它們被淹沒在噪聲之間，很容易與噪聲峰值混淆。由于目標(biāo)標(biāo)記物峰值可能被噪聲峰值圍繞，因此基于單個(gè)投影圖進(jìn)行任何調(diào)整都是不安全的。尤其是在低劑量情況下，當(dāng)標(biāo)記物峰值的位置遠(yuǎn)離探測(cè)器陣列的中心時(shí)，標(biāo)記物峰值的幅度可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于周圍的噪聲峰值。因此僅僅基于峰值幅度信息來進(jìn)行標(biāo)記物峰值搜索是不可靠的。由于隨機(jī)的噪聲峰值不會(huì)重復(fù)地出現(xiàn)在同一地方，因此標(biāo)記物峰值區(qū)別于隨機(jī)噪聲峰值的內(nèi)在差異是連續(xù)投影數(shù)據(jù)之間的位置一致性水平。因此，在本發(fā)明中，使用以高速(例如984Hz)采樣出的10個(gè)連續(xù)投影圖(即連續(xù)10次從探測(cè)器陣列采集到的10組投影數(shù)據(jù)V1-V10)來計(jì)算精確的標(biāo)記物峰值位置。每組投影數(shù)據(jù)V1-V10是探測(cè)器通道數(shù)及其對(duì)應(yīng)的采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)對(duì)的集合，所采集的數(shù)據(jù)為表示投影到對(duì)應(yīng)探測(cè)器通道上的X射線的衰減程度的衰減數(shù)據(jù)。這10個(gè)投影圖被以足夠高的速度采集，該足夠高的速度使得在采集這10組投影數(shù)據(jù)期間，隨著患者的呼吸運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的標(biāo)記物保持在基本不變的位置。本發(fā)明的發(fā)明人設(shè)計(jì)了一個(gè)2步驟處理來將真實(shí)的標(biāo)記物峰值從所有類型的背景信號(hào)和噪聲中區(qū)分出來。首先，計(jì)算這10組投影數(shù)據(jù)的和(Vsum)，即，對(duì)于每個(gè)探測(cè)器通道，將這10組投影數(shù)據(jù)中與該探測(cè)器通道相對(duì)應(yīng)的衰減數(shù)據(jù)相加，作為與該探測(cè)器通道相對(duì)應(yīng)的新的衰減數(shù)據(jù)，從而形成作為探測(cè)器通道數(shù)及與其對(duì)應(yīng)的新衰減數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)對(duì)的集合的投影數(shù)據(jù)和。這樣可以放大標(biāo)記物峰值幅度，而那些隨機(jī)噪聲在求和過程中將被平均，如圖7所示。與圖6相比，圖7中的兩個(gè)可能的標(biāo)記物峰值P1和P2更明顯了。當(dāng)然，在圖7中還存在除這兩個(gè)峰值之外的其它峰值，但這些峰值大部分位于上面所確定的搜索范圍探測(cè)器通道752到802之外。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將投影數(shù)據(jù)和中位于搜索范圍內(nèi)的峰值識(shí)別為可能的標(biāo)記物峰值。在另一實(shí)施例中，將投影數(shù)據(jù)和中位于搜索范圍內(nèi)的大于預(yù)定閾值的峰值識(shí)別為可能的標(biāo)記物峰值。該預(yù)定閾值可以通過統(tǒng)計(jì)分析或其它方法來獲得。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將該預(yù)定閾值選擇為搜索范圍內(nèi)求和后的投影數(shù)據(jù)幅度的最大值的60％。在圖7的示例中，通過上述方法識(shí)別出兩個(gè)可能的標(biāo)記物峰值P1和P2。確定這兩個(gè)可能的標(biāo)記物峰值分別對(duì)應(yīng)的探測(cè)器通道數(shù)C1和C2，作為可能標(biāo)記物位置。應(yīng)當(dāng)理解的是，通過上述方法識(shí)別出的可能標(biāo)記物峰值可能多于或少于兩個(gè)。在這些可能標(biāo)記物峰值中，只有一個(gè)是真實(shí)的標(biāo)記物峰值。通過下面的處理步驟可以將該真實(shí)的標(biāo)記物峰值挑選出來。接下來，對(duì)于每個(gè)可能標(biāo)記物位置C1和C2，判斷其是否為真正的標(biāo)記物位置。由圖7可知，通道數(shù)C1＞C2。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，按照通道數(shù)從大到小的順序依次判斷多個(gè)可能標(biāo)記物位置是否是真正的標(biāo)記物位置。這是因?yàn)?，與噪聲峰值相比，標(biāo)記物峰值總是位于遠(yuǎn)離檢測(cè)器中心的位置。下面，先對(duì)C1進(jìn)行判斷，再對(duì)C2進(jìn)行判斷。對(duì)于可能標(biāo)記物位置C1，確定每組投影數(shù)據(jù)(V1-V10)中與該通道數(shù)C1相對(duì)應(yīng)的精確的探測(cè)器通道數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，先確定每組投影數(shù)據(jù)的與C1大致對(duì)應(yīng)的衰減數(shù)據(jù)峰值，然后確定該衰減數(shù)據(jù)峰值所精確對(duì)應(yīng)的探測(cè)器通道數(shù)來作為該組投影數(shù)據(jù)的精確標(biāo)記物位置。這樣，針對(duì)C1確定出10個(gè)精確位置C11-C110。然后，判斷這10個(gè)精確位置之間是否具有一致性。例如，判斷C11-C110中的最大值與最小值之間的差是否小于預(yù)定閾值，如果小于預(yù)定閾值，則判斷為具有一致性，否則判斷為不具有一致性。該預(yù)定閾值可以通過統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)或其它合適的方式而獲得。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將該預(yù)定閾值選擇為1。如圖8A所示，這10個(gè)精確位置C11-C110中的最大值為794.8，最小值為794，它們之間的差為0.8＜1，則判斷為這10個(gè)精確位置之間存在一致性。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如果這10個(gè)精確位置中的大部分精確位置(例如多于一半的精確位置)基本相等，則判斷為具有一致性。如圖8A所示，10個(gè)精確位置中有9個(gè)基本相等，則這10個(gè)精確位置之間具有一致性。如果精確位置C11-C110之間具有一致性，則意味著它們相對(duì)應(yīng)的峰值在采集期間位于幾乎相同的位置，不具有隨機(jī)性。因此，在這種情況下將C1判斷為是真正的標(biāo)記物位置。否則，將其判斷為不是真正的標(biāo)記物位置。上面描述了對(duì)可能標(biāo)記物位置C1的判斷過程。對(duì)于另一可能標(biāo)記物位置C2，進(jìn)行同樣的判斷過程。如圖8B所示，與C2對(duì)應(yīng)的10個(gè)精確位置C21-C210之間不具有精確性，因此，將C2判斷為不是真正的標(biāo)記物位置。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，如果C1被判斷為是真正的標(biāo)記物位置，則該方法中止，不再對(duì)剩下的可能標(biāo)記物位置(C2)進(jìn)行判斷。對(duì)于標(biāo)記物峰值與噪聲峰值混合在一起的投影圖而言，上面所述的簡(jiǎn)單方法尤其有用。該方法的上述步驟一般僅僅花費(fèi)10ms，因此對(duì)整個(gè)算法的實(shí)時(shí)性能有非常小的影響。另外，發(fā)明人還設(shè)計(jì)了故障保證機(jī)制。萬一所有的可能標(biāo)記物位置都無法滿足一致性要求，這意味著上述智能方法無法識(shí)別出標(biāo)記物峰值，則可以在早期階段自動(dòng)地中斷檢測(cè)的進(jìn)一步執(zhí)行?？梢援a(chǎn)生警告消息以將該失敗通知給醫(yī)生，醫(yī)生可以選擇重新調(diào)整標(biāo)記物或在重復(fù)監(jiān)視階段之前消除可能的干擾。在確定患者的呼吸曲線時(shí)，可以利用上述方法確定遍布患者的呼吸周期的多個(gè)離散時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記物位置，并根據(jù)這多個(gè)離散時(shí)刻及所確定出的對(duì)應(yīng)的標(biāo)記物位置擬合出患者的呼吸曲線。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，也可以先利用上述方法確定出患者的呼吸周期的初始時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的初始標(biāo)記物位置，然后，對(duì)于呼吸周期中除初始時(shí)刻之外的其它多個(gè)離散時(shí)刻中的每個(gè)離散時(shí)刻，根據(jù)緊挨在該離散時(shí)刻之前的對(duì)應(yīng)標(biāo)記物位置確定該離散時(shí)刻的對(duì)應(yīng)標(biāo)記物位置。然后，根據(jù)呼吸周期的初始時(shí)刻及其它離散時(shí)刻以及所確定出的對(duì)應(yīng)標(biāo)記物位置擬合出患者的呼吸曲線。其中，在以緊挨在該離散時(shí)刻之前的對(duì)應(yīng)標(biāo)記物位置為中心的一定范圍內(nèi)搜索衰減數(shù)據(jù)的峰值，并將該峰值所對(duì)應(yīng)的探測(cè)器通道數(shù)作為該離散時(shí)刻的對(duì)應(yīng)標(biāo)記物位置。例如，將上一時(shí)刻確定的標(biāo)記物位置C分別加、減1通道作為所述一定范圍。上面所述的確定標(biāo)記物的位置的方法可以以軟件的形式來實(shí)現(xiàn)，也可以以硬件或固件或者它們與軟件的組合的形式來實(shí)現(xiàn)。例如，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于確定標(biāo)記物的位置的裝置，其中所述標(biāo)記物在CT掃描時(shí)放置在患者的身上并隨著患者的呼吸運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，所述裝置包括：從身上放置有標(biāo)記物的患者的定位圖像獲取標(biāo)記物的粗略位置并根據(jù)所述粗略位置確定標(biāo)記物位置的搜索范圍的單元；對(duì)從CT設(shè)備的探測(cè)器陣列連續(xù)地采集的身上放置有標(biāo)記物的患者的多組投影數(shù)據(jù)求和以得到投影數(shù)據(jù)和的單元；從所述投影數(shù)據(jù)和判斷落在所述搜索范圍內(nèi)的可能標(biāo)記物位置的單元；以及針對(duì)每個(gè)可能標(biāo)記物位置：確定所述多組投影數(shù)據(jù)中每組投影數(shù)據(jù)的與該可能標(biāo)記物位置相應(yīng)的精確位置的單元；以及如果所述多組投影數(shù)據(jù)的所述相應(yīng)的精確位置之間具有一致性、則將該可能標(biāo)記物位置判斷為與所述多組投影數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的真正的標(biāo)記物位置的單元。4、用于掃描的智能球管電流值控制為了確保掃描的可靠性，也可以對(duì)掃描實(shí)現(xiàn)智能球管電流值控制。例如，由于從定位圖像可以知道標(biāo)記物在Y方向上的位置(即標(biāo)記物粗略位置，也就是標(biāo)記物在探測(cè)器陣列上被投影到的探測(cè)器通道數(shù))，因此可以在從定位圖像獲得的標(biāo)記物粗略位置高于預(yù)設(shè)閾值(例如通道700)時(shí)增大球管電流值。一般地，這僅在患者的身體尺寸大于正常尺寸時(shí)才發(fā)生。5、床架的移動(dòng)單個(gè)呼吸監(jiān)視掃描會(huì)占用延長(zhǎng)的時(shí)間，例如，1分鐘之長(zhǎng)。即使總的X射線劑量是可忽略的，但是由于所有的劑量集中在相同的地方，因此對(duì)于被輻射的患者身體部位來說，單位面積的輻射量可能非常高。本發(fā)明的發(fā)明人采用了一種巧妙的手段來避免單位面積的高輻射量。在使用線狀或塊狀標(biāo)記物的情況下，可以在1分鐘的呼吸監(jiān)視掃描期間通過緩慢地移動(dòng)床架來減小單位面積的輻射量。例如，如果床架以0.5mm/秒的速度移動(dòng)，則在1分鐘的呼吸監(jiān)視掃描之后床架僅產(chǎn)生3cm的位移。只要標(biāo)記物的長(zhǎng)度長(zhǎng)于3cm，這種簡(jiǎn)單的床架移動(dòng)就有助于降低單位面積的輻射量。上面所述的5種手段是簡(jiǎn)單易行的，并且通過它們中的一種或多種，可以有效地提高超低劑量X射線輻射情況下檢測(cè)患者呼吸運(yùn)動(dòng)的可靠性。雖然上述已經(jīng)結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改變、修改和等效替代。這些改變、修改和等效替代都意為落入隨附的權(quán)利要求所限定的精神和范圍之內(nèi)。