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CT切片的呼吸相位和構(gòu)建CT三維圖像的方法、標(biāo)記裝置和CT設(shè)備。

背景技術(shù)：
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。先進(jìn)的4DCT(A4D)已被廣泛用于呼吸運(yùn)動(dòng)的移除，但是仍然需要諸如RPM(Real-timePositionManagement，實(shí)時(shí)位置管理)設(shè)備(包括復(fù)雜的硬件和軟件)的外部設(shè)備來(lái)監(jiān)測(cè)患者的呼吸運(yùn)動(dòng)。A4DCT的一半過(guò)程為：在圖像采集時(shí)利用與CT設(shè)備相連接的呼吸監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)患者的呼吸運(yùn)動(dòng)，同步采集CT圖像和呼吸信號(hào)，在采集的每層CT圖像上均“烙上”在呼吸周期中所處的時(shí)間信息(即呼吸相位)，然后按呼吸相位分別對(duì)所有CT圖像進(jìn)行分組和三維重建，其中各呼吸相位的三維圖像構(gòu)成一個(gè)隨時(shí)間變化的三維圖像序列，即4DCT?，F(xiàn)有的A4DCT系統(tǒng)主要采用肺活量計(jì)來(lái)測(cè)量患者的呼吸量，用紅外攝像裝置來(lái)測(cè)量患者體表隨呼吸起伏的高度差，或者用壓力傳感器等測(cè)量患者呼吸導(dǎo)致的壓力差，將這些測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為呼吸周期信號(hào)。采集CT圖像的方式大多采用電影模式(即CINE模式)，在每個(gè)掃描床位處在某個(gè)持續(xù)時(shí)間期間連續(xù)進(jìn)行CT圖像采集，在一個(gè)床位完成一次CINE模式掃描之后，CT床行進(jìn)至下一個(gè)掃描床位，重復(fù)同樣的CINE模式掃描，反復(fù)進(jìn)行，直到覆蓋整個(gè)需要掃描的范圍為止。上述A4DCT重建方法要求在圖像采集過(guò)程中，呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備必須與CT機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并且要求呼吸信號(hào)與CT圖像采集同步，并且，由于患者體表監(jiān)測(cè)信號(hào)與體內(nèi)臟器運(yùn)動(dòng)不同步，加上呼吸運(yùn)動(dòng)重復(fù)性較差，因此，有相當(dāng)多的患者不能順利進(jìn)行4DCT重建?？梢钥闯?， 現(xiàn)有的A4DCT技術(shù)成本高且效率低。近來(lái)，一些無(wú)設(shè)備4DCT(D4DCT)方法被發(fā)布，最具代表性的一個(gè)是RuijiangLi的論文“4DCTsortingbasedonpatientinternalanatomy(PHYSICSINMEDICINEANDBIOLOGY，54(2009)4821-4833)”。Li等人在該文中提議了一種基于D4DCT的揀選方法，通過(guò)引用將該論文整體合并于此。Li等人引入了四個(gè)內(nèi)部解剖學(xué)特征，即身體面積、肺部面積、空氣含量和肺部密度，并且使用又稱(chēng)為空間相關(guān)性的量度來(lái)選擇在每個(gè)床位位置的最優(yōu)內(nèi)部特征以及基于所選最優(yōu)內(nèi)部特征來(lái)生成呼吸曲線以進(jìn)行4DCT揀選。該方法不需要外部呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備來(lái)同步地記錄呼吸運(yùn)動(dòng)，在降低成本的同時(shí)能夠在醫(yī)療設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。有關(guān)4DCT的一些現(xiàn)有技術(shù)也可以參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)20090225957、20100202673、20070286331等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明人使用了大量的臨床案例來(lái)檢驗(yàn)D4DCT技術(shù)。通過(guò)辛苦的勞動(dòng)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了存在于D4DCT技術(shù)中的兩個(gè)主要的問(wèn)題：相位偏移及個(gè)案依賴(lài)性。相位偏移是指所計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)規(guī)律沿著縱向身體方向是變化的。D4DCT算法在單個(gè)位置處離散地提取運(yùn)動(dòng)曲線并使用它來(lái)繪制僅用于該單個(gè)位置的呼吸相位，其它縱向位置具有用以繪制呼吸相位的不同運(yùn)動(dòng)曲線(參見(jiàn)圖1)。但是，在構(gòu)建CT三維圖像時(shí)好的揀選需要一個(gè)均勻的基線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而不是在不同縱向位置上有不同的規(guī)則。A4D在這方面要好得多(參見(jiàn)圖2)。個(gè)體依賴(lài)性是指用于估計(jì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部特征與個(gè)體患者是高度關(guān)聯(lián)在一起的。這存在兩個(gè)主要原因：第一個(gè)原因是不同的患者具有不同的身體類(lèi)型、呼吸習(xí)慣、民族和性別，甚至不同的病理狀態(tài)，所有這些都導(dǎo)致內(nèi)部特征的不同含義或數(shù)值；另一個(gè)原因是內(nèi)部特征是通過(guò)圖像處理而被提取出的，對(duì)于多個(gè)特征來(lái)說(shuō)，需要分析多個(gè)復(fù)雜的圖像內(nèi)容，而在處理不同的患者或圖像時(shí)是難以保持不變的性能的。由于上述原因，導(dǎo)致內(nèi)部特征的抽取及其最終數(shù)值受個(gè)體差異的影響而 變化，這增大了呼吸特征值的不穩(wěn)定性，降低了內(nèi)部特征方法的可重復(fù)性。因此，需要能夠克服上述缺陷中的一個(gè)或多個(gè)的CT技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種確定CT切片圖像的呼吸相位的方法，包括：將標(biāo)記物通過(guò)固定部件固定在待掃描患者的身體上方，其中所述固定部件附著在患者的身上以便使得所述標(biāo)記物隨著患者的呼吸運(yùn)動(dòng)而一起運(yùn)動(dòng)；在CT設(shè)備的每個(gè)床位處，在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)患者以及所述標(biāo)記物進(jìn)行多次掃描以形成多個(gè)切片圖像，其中所述標(biāo)記物的圖像被包括在所形成的每個(gè)切片圖像中；以及根據(jù)所述標(biāo)記物在切片圖像中的位置來(lái)確定每個(gè)床位的所述多個(gè)切片圖像中的每個(gè)切片圖像的呼吸相位。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述標(biāo)記物在切片圖像中的位置來(lái)確定所述多個(gè)切片圖像中的每個(gè)切片圖像的呼吸相位的步驟包括針對(duì)每個(gè)床位的所述多個(gè)切片圖像進(jìn)行以下處理：識(shí)別所述標(biāo)記物在所述多個(gè)切片圖像中的位置；根據(jù)所述位置的數(shù)據(jù)得到所述標(biāo)記物在所述一段時(shí)間內(nèi)隨著患者的呼吸運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線；根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)軌跡曲線來(lái)確定與所述標(biāo)記物在該床位的每個(gè)切片圖像中的位置相對(duì)應(yīng)的呼吸相位，作為該切片圖像的呼吸相位。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括：在對(duì)患者進(jìn)行掃描以形成所述多個(gè)切片圖像之前，在CT設(shè)備的一個(gè)床位處對(duì)患者身上的所述標(biāo)記物進(jìn)行預(yù)掃描，以得到標(biāo)記物的多個(gè)切片圖像；根據(jù)所述標(biāo)記物在通過(guò)所述預(yù)掃描得到的所述多個(gè)切片圖像中的位置確定所述標(biāo)記物的預(yù)掃描運(yùn)動(dòng)軌跡曲線；以及根據(jù)所述預(yù)掃描運(yùn)動(dòng)軌跡曲線計(jì)算出患者的呼吸周期。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將所述一段時(shí)間設(shè)定為等于或大于患 者的所述呼吸周期。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將所述一段時(shí)間設(shè)定為小于患者的所述呼吸周期。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述標(biāo)記物的長(zhǎng)度延伸到患者之外的范圍，并且其中所述預(yù)掃描是通過(guò)在所述患者之外的范圍僅對(duì)所述標(biāo)記物進(jìn)行掃描來(lái)進(jìn)行的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述掃描是CINE模式的掃描。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述掃描是螺旋式掃描。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于構(gòu)建CT三維圖像的方法，包括：利用上述確定CT切片圖像的呼吸相位的方法來(lái)確定在每個(gè)床位處得到的多個(gè)切片圖像的呼吸相位；以及揀選出具有相同呼吸相位的切片圖像來(lái)構(gòu)建CT三維圖像。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用于CT設(shè)備的標(biāo)記裝置，包括標(biāo)記物和固定部件，其中在掃描過(guò)程中，所述標(biāo)記物通過(guò)所述固定部件固定在病床上的待掃描患者的身體上方，并且所述固定部件附著在患者的身上，以便使得所述標(biāo)記物隨著患者的呼吸運(yùn)動(dòng)而一起運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述標(biāo)記物的尺寸被配置為標(biāo)記物沿著掃描軸方向的長(zhǎng)度覆蓋患者的待掃描范圍。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述標(biāo)記物在垂直于掃描軸的方向上所截取的橫截面是平行于患者身體平面的線狀。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述標(biāo)記物以平行于患者身體平面的方式被固定在患者的身體上方。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述標(biāo)記物是由非金屬的剛性材料制成的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述標(biāo)記物是由塑料制成的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述標(biāo)記物是直尺狀物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述固定部件是塊狀物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述固定部件通過(guò)自身的重力或經(jīng)由 連接部件附著在患者身體上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述標(biāo)記物與所述固定部件通過(guò)粘合劑結(jié)合在一起。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述固定部件包括：套管，其上部與所述標(biāo)記物連接在一起；基座，其在掃描過(guò)程中附著在患者的身體上，并且與所述套管的下部連接在一起，從而使得所述標(biāo)記物經(jīng)由所述基座和套管能夠隨著患者的呼吸運(yùn)動(dòng)而一起運(yùn)動(dòng)。限制部件，其位于所述標(biāo)記物與所述基座之間且具有開(kāi)口孔以使套管穿過(guò)其中，其中在掃描過(guò)程中所述限制部件被固定為限制套管相對(duì)于患者在平行于患者身體平面的方向上的運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述限制部件為橫跨患者身體平面的橋部件，所述橋部件的兩端被固定以使得所述橋部件限制套管相對(duì)于患者在平行于患者身體平面的方向上的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種CT設(shè)備，其包括上面所述的標(biāo)記裝置。附圖說(shuō)明為了更透徹地理解本公開(kāi)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D4DCT的示意圖，其中在不同位置的不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律導(dǎo)致相位偏移；圖2是A4DCT的示意圖，其中RPM塊提供統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而導(dǎo)致良好的揀選；圖3是根據(jù)本發(fā)明的RD4DCT的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖4是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的提取呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)的示例的示意圖；圖5A-5D示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的RD4DCT技術(shù)得到的標(biāo)記物位置數(shù)據(jù)的若干示例；圖6示意性地示出本發(fā)明的RD4DCT技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)；圖7示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)記裝置的示例；圖8示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)記裝置的另一示例；以及圖9A-9B示意性地示出通過(guò)A4DCT、D4DCT和通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的RD4DCT所得到的兩組CT三維圖像的z向截面視圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明通過(guò)在CT圖像中引入標(biāo)記物圖像作為揀選操作的統(tǒng)一基線，消除了D4DCT技術(shù)的相位偏移和/或個(gè)體依賴(lài)性的缺點(diǎn)，在無(wú)需外部設(shè)備的情況下能夠達(dá)到與A4DCT技術(shù)等效的CT三維圖像質(zhì)量。在本文中將本發(fā)明的這種技術(shù)稱(chēng)為RD4D(Ruler-markedD4D，標(biāo)尺標(biāo)記的D4D)CT技術(shù)。應(yīng)當(dāng)理解的是，這里的“標(biāo)尺”并不一定是一般意義上的長(zhǎng)度測(cè)量工具，而只是代表可在CT圖像中表征呼吸運(yùn)動(dòng)的尺狀標(biāo)記物。還應(yīng)當(dāng)理解的是，標(biāo)記物可以是除尺狀之外的其它適當(dāng)形狀，只要其能夠精確地表征呼吸運(yùn)動(dòng)即可。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3示出根據(jù)本發(fā)明的RD4DCT的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖3中所示，躺在病床(未示出)上的患者1的身體上方固定有標(biāo)記物2。標(biāo)記物2是通過(guò)固定部件3固定在患者身體上方的。固定部件3附著到患者1的身上。優(yōu)選地，固定部件3附著到患者1的可以靈敏地捕捉到呼吸運(yùn)動(dòng)的位置，諸如患者的胸部、腹部等。優(yōu)選地，標(biāo)記物2以平行于患者1的身體平面的方式被固定在患者1的身體上方。這樣，固定部件3可以將患者1的呼吸運(yùn)動(dòng)傳遞給標(biāo)記物2，使得標(biāo)記物2隨著患者1的呼吸運(yùn)動(dòng)而一起運(yùn)動(dòng)。標(biāo)記物2的沿著CT設(shè)備的掃描軸方向的長(zhǎng)度覆蓋患者的待掃描范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)記物2在垂直于掃描軸的方向上所截取的橫截面形狀是平行于患者1的身體平面的線狀。在本實(shí)施例中，標(biāo)記物2為直尺狀。應(yīng)當(dāng)理解的是，標(biāo)記物2的形狀可以是其它任何適當(dāng)?shù)男螤睿灰淇梢栽贑T圖像中精確地表征呼吸運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)即可。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，標(biāo)記物2由硬塑 料制成，其質(zhì)量很輕，以便更好地跟隨患者1的呼吸運(yùn)動(dòng)。也可以由其它材料來(lái)制成標(biāo)記物2，以使得其可以跟隨患者1的呼吸運(yùn)動(dòng)且可以通過(guò)CT掃描被成像在CT圖像中。應(yīng)當(dāng)理解的是，優(yōu)選以非金屬的剛性材料來(lái)制成標(biāo)記物2，以避免在CT圖像中留下偽影。標(biāo)記物2與固定部件3可以通過(guò)粘合劑或其它機(jī)械部件連接在一起，或者可以將標(biāo)記物2與固定部件3一體地形成，以使得標(biāo)記物2在掃描期間不會(huì)滑動(dòng)或擺動(dòng)，從而良好地隨著患者1的呼吸運(yùn)動(dòng)做上下運(yùn)動(dòng)。固定部件3可以通過(guò)諸如綁帶的結(jié)合部件被綁在患者1的身上，或者可以通過(guò)自身的重力作用附著在患者身上。當(dāng)然，固定部件3也可以通過(guò)其它適當(dāng)?shù)姆绞奖桓街诨颊呱砩弦詫⒒颊?的呼吸運(yùn)動(dòng)傳遞給標(biāo)記物2。一般地，固定部件3可以由除金屬之外的其它具有一定硬度的材料制成，例如塑料、木頭等。將標(biāo)記物放置好之后，開(kāi)始掃描過(guò)程。在本實(shí)施例中，以CINE(電影)掃描為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。在CT設(shè)備的每個(gè)床位處，在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)患者1以及所述標(biāo)記物2進(jìn)行多次掃描以形成多個(gè)切片圖像。標(biāo)記物2的圖像與患者1的圖像一起被包括在所形成的每個(gè)切片圖像中。在圖3的下半部分圖中示出了掃描得到的其中一張切片圖像。如圖所示，標(biāo)記物的橫截面圖像(在圖中以白色短線示出)被包括在切片圖像中，位于患者1的身體圖像的上方。由于標(biāo)記物2的形狀是確定的，且已知其大概的上下運(yùn)動(dòng)范圍，因此可以容易地識(shí)別和跟蹤標(biāo)記物2的圖像，并且根據(jù)標(biāo)記物2在切片圖像中的位置來(lái)確定每個(gè)切片圖像的呼吸相位。下面詳細(xì)地描述怎樣確定每個(gè)切片圖像的呼吸相位。參考圖4，在圖中倒三角形所指示的掃描床位處在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)患者1和標(biāo)記物2進(jìn)行多次掃描以得到多張切片圖像(在圖4中只示出了其中的兩張)。如上所述，在每個(gè)切片圖像中都包括標(biāo)記物的截面圖像以及患者身體的圖像，其中標(biāo)記物圖像在切片圖像中的位置隨著掃描時(shí)間的變化而變化。利用圖像處理技術(shù)識(shí)別每個(gè)切片圖像中標(biāo)記物圖像的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)亞像素算法來(lái)識(shí)別切片圖像中的標(biāo)記物位置，其精度可達(dá)0.01像素。對(duì)于DFOV(DisplayFieldOfVisual，顯示視場(chǎng))為50cm的CT圖像，標(biāo)記物2由于呼吸運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的1mm的運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)于切片圖像中標(biāo)記物位置的大約1個(gè)像素高度的變化，因此，通過(guò)亞像素算法足以檢測(cè)標(biāo)記物的任何細(xì)微運(yùn)動(dòng)。使用亞像素算法識(shí)別標(biāo)記物圖像的位置的一個(gè)實(shí)施例包括以下步驟：步驟1，利用圖像梯度變化對(duì)切片圖像進(jìn)行檢測(cè)，并使用以下信息來(lái)定位初始區(qū)域中的標(biāo)記物位置：標(biāo)記物周?chē)强諝?因?yàn)闃?biāo)記物是被置于患者身體上方的)并且其Y軸坐標(biāo)具有確定的范圍(即標(biāo)記物是在患者身體上方沿著Y軸做上下運(yùn)動(dòng)的，其運(yùn)動(dòng)幅度有估計(jì)的確定范圍)；步驟2，通過(guò)標(biāo)記物的確定形狀進(jìn)行圖案識(shí)別；步驟3，在精確的標(biāo)記物區(qū)域中進(jìn)行亞像素重心(gravity)計(jì)算，使得標(biāo)記物的位置精確到0.01像素。重心指的是對(duì)臨近坐標(biāo)(整數(shù)單位的)位置的幾個(gè)像素根據(jù)像素灰度值(或其它期望的值)進(jìn)行加權(quán)(即越接近期望的準(zhǔn)確值，權(quán)值最高)求得的一個(gè)重心位置坐標(biāo)。該位置坐標(biāo)由于是經(jīng)過(guò)加權(quán)平均處理得到的，所以可以突破整數(shù)位置單元，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的具體細(xì)微位置表現(xiàn)(即小數(shù)單位的位置表示，可精細(xì)到0.01像素)。有關(guān)亞像素算法的詳細(xì)內(nèi)容可以參照其它現(xiàn)有文獻(xiàn)，例如吉林大學(xué)的賀秋偉所著的博士論文“基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的微小尺寸精密檢測(cè)理論與技術(shù)研究”的第五章“亞像素定位”，在此不再贅述。每個(gè)切片圖像中標(biāo)記物的位置數(shù)據(jù)與相應(yīng)的掃描時(shí)間(即進(jìn)行掃描以形成該張切片圖像的時(shí)間)組成一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)。通過(guò)識(shí)別在該掃描床位處所得到的多張切片圖像，可以得到多個(gè)由標(biāo)記物位置與相應(yīng)掃描時(shí)間組成的數(shù)據(jù)對(duì)。通過(guò)插值、擬合等熟知的技術(shù)，可以由這些數(shù)據(jù)得出在該床位處進(jìn)行掃描期間標(biāo)記物由于患者1的呼吸運(yùn)動(dòng)隨著時(shí)間的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線，即患者1的呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)，如圖4中的類(lèi)似的正弦波曲線所示意性地示出的。在實(shí)際情況中，很多時(shí)候得到的標(biāo)記物位置數(shù)據(jù)并不是很理想，例如采樣太稀疏(如圖5A所示)、存在多個(gè)波峰或波谷(如圖5B 所示)、周期不規(guī)則(如圖5C所示)、采樣持續(xù)時(shí)間太短以致沒(méi)有遍布整個(gè)周期(如圖5D所示)，等等。雖然存在這些不理想的情況，但是，通過(guò)大家熟知的運(yùn)動(dòng)曲線評(píng)估技術(shù)，仍然可以很容易地得到比較符合實(shí)際呼吸運(yùn)動(dòng)的曲線。通過(guò)利用現(xiàn)有的周期分析技術(shù)對(duì)標(biāo)記物的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線進(jìn)行分析，可以確定出運(yùn)動(dòng)軌跡曲線上的具體點(diǎn)對(duì)應(yīng)于呼吸周期的哪個(gè)階段，從而確定出與該點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的切片圖像的呼吸相位。例如，假設(shè)在圖4中的該掃描床位處掃描得到了5個(gè)切片圖像，這5個(gè)切片圖像分別對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)軌跡曲線上A、B、C、D和E這5個(gè)點(diǎn)。通過(guò)周期分析可知，這五個(gè)點(diǎn)分別處于呼吸周期的20％、35％、50％、70％和90％階段，即，如果將患者的一呼一吸(或一吸一呼)看作一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)呼吸周期，則A點(diǎn)處于完成了呼吸周期的20％的狀態(tài)，B點(diǎn)處于完成了呼吸周期的35％的狀態(tài)，......。如果將整個(gè)呼吸周期劃分成100個(gè)呼吸相位的話，則與A點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的切片圖像的呼吸相位為20，與B、C、D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的切片圖像的呼吸相位分別為35、50、70和90。這樣就確定出了在該掃描床位處所得到的每個(gè)切片圖像的呼吸相位(即在掃描患者以形成該切片圖像時(shí)患者所處于的呼吸狀態(tài))。當(dāng)然上面的20、35、70和90只是呼吸相位的表示方法的一個(gè)示例。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以用其它任何適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)表示呼吸相位。對(duì)在其它每個(gè)掃描床位處所得到的切片圖像組重復(fù)上述處理，從而得到每個(gè)切片圖像的呼吸相位。在確定了切片圖像的呼吸相位后，可以對(duì)切片圖像進(jìn)行揀選以構(gòu)建CT三維圖像。即，揀選出具有相同呼吸相位的在不同掃描床位處得到的切片圖像，從而構(gòu)建出對(duì)應(yīng)于該呼吸相位的CT三維圖像。在上面的實(shí)施例中，以CINE掃描為例進(jìn)行了說(shuō)明。在CINE模式下，掃描之前一般需要輸入諸如掃描持續(xù)時(shí)間的參數(shù)。為了容易地得出呼吸運(yùn)動(dòng)的曲線，優(yōu)選地將該掃描持續(xù)時(shí)間設(shè)定為等于或大于患者的呼吸周期時(shí)間。當(dāng)然，也可以將掃描持續(xù)時(shí)間設(shè)定為小于呼吸周期時(shí)間，這樣掃描得出的標(biāo)記物位置數(shù)據(jù)將如圖5D所示的那樣無(wú)法遍布 整個(gè)呼吸周期，但如上所述通過(guò)后期處理仍然可以得到完整的呼吸運(yùn)動(dòng)曲線。在提取出標(biāo)記物運(yùn)動(dòng)信號(hào)之后，可以使用呼吸曲線估計(jì)技術(shù)來(lái)細(xì)化該信號(hào)。因?yàn)闃?biāo)記物運(yùn)動(dòng)信號(hào)是離散的采樣序列點(diǎn)，在時(shí)間上可能非常稀疏，因此通過(guò)估計(jì)技術(shù)來(lái)進(jìn)一步精確地確定一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，例如呼吸運(yùn)動(dòng)曲線的精確峰值、波谷和周期。該估計(jì)技術(shù)的另一設(shè)計(jì)是將多個(gè)呼吸模式考慮進(jìn)去，根據(jù)不同的情況采用不同的策略。因此，即使所提取的運(yùn)動(dòng)信號(hào)不夠一個(gè)呼吸周期，也可以實(shí)現(xiàn)估計(jì)。呼吸周期時(shí)間可以通過(guò)預(yù)掃描過(guò)程來(lái)確定出。預(yù)掃描是指在對(duì)患者和標(biāo)記物進(jìn)行真正的掃描診斷之前，先在CT設(shè)備的一個(gè)床位處對(duì)患者身上的標(biāo)記物進(jìn)行預(yù)掃描以得到標(biāo)記物的多個(gè)切片圖像，然后如上面所述的那樣由這多個(gè)切片圖像得出標(biāo)記物的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線，即患者的呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)。通過(guò)對(duì)該曲線進(jìn)行周期分析，就可以得出該患者的準(zhǔn)確的呼吸周期時(shí)間。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，標(biāo)記物的長(zhǎng)度被設(shè)計(jì)為能夠延伸到病床上患者身體之外的范圍。這樣，在預(yù)掃描時(shí)可以在患者身體之外的范圍中選取一個(gè)掃描床位，從而僅對(duì)標(biāo)記物進(jìn)行掃描、而無(wú)需掃描患者。通過(guò)這種方式，可以減少對(duì)患者的輻射劑量。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然以CINE模式掃描為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明也適用于螺旋式掃描。通過(guò)以上描述可以看出，在確定在多個(gè)掃描床位(即患者身體位置)處得到的切片圖像的呼吸相位時(shí)，使用從切片圖像中提取出的標(biāo)記物運(yùn)動(dòng)軌跡曲線作為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而通過(guò)在CT設(shè)備中引入該標(biāo)記物統(tǒng)一了在分析每個(gè)掃描床位處得到的切片圖像時(shí)所使用的規(guī)則(運(yùn)動(dòng)規(guī)律)。在不同的掃描床位處，通過(guò)標(biāo)記物位置提取出的運(yùn)動(dòng)信號(hào)都以標(biāo)記物的運(yùn)動(dòng)來(lái)表示，因此通過(guò)將標(biāo)記物引入CT設(shè)備，使得不同的身體位置處使用標(biāo)記物的相同運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這使得不同掃描床位的切片圖像具有相同的基線(如圖6所示)，從而避免了相位偏移。另一方面，D4DCT的個(gè)體依賴(lài)性的問(wèn)題也被解決。這是由于兩個(gè)原因，一個(gè)原因是標(biāo)記物的運(yùn)動(dòng)信號(hào)提取與患者的解剖學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)， 因此D4DCT的不穩(wěn)定性不再影響本發(fā)明的RD4DCT。第二個(gè)原因是RD4DCT中用于跟蹤標(biāo)記物的圖像處理方法比D4DCT中用于分析復(fù)雜的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的方法要容易得多并穩(wěn)定得多。因此，根據(jù)本發(fā)明的RD4DCT技術(shù)確保高可靠性和一致性。本發(fā)明的RD4DCT技術(shù)的重要的一點(diǎn)是將包括標(biāo)記物及固定部件的標(biāo)記裝置引入到了CT設(shè)備中，并將標(biāo)記物的圖像包含到CT切片圖像中。如上所述，標(biāo)記物可以是長(zhǎng)度在掃描軸方向上覆蓋患者的掃描范圍的尺狀物，其可以通過(guò)粘合劑或其它機(jī)械部件與固定部件相結(jié)合。固定部件有多種實(shí)施方式。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)記裝置的示例。在該實(shí)施例中，標(biāo)記裝置7包括直尺狀標(biāo)記物2以及塊狀的固定部件3。塊狀的固定部件3與RPM塊相似。在該實(shí)施例中，固定部件3可以通過(guò)自身的重力或者經(jīng)由綁帶或其它連接機(jī)構(gòu)附著到患者身上。如上所述，固定部件3可以由除金屬之外的其它具有一定硬度的材料制成，例如塑料、木頭等。圖8示出了標(biāo)記裝置7的另一示例。在該示例中，固定部件3包括：套管31、基座32以及用作限制部件的橋構(gòu)件33。套管31穿過(guò)橋構(gòu)件33中央部分的孔34以使得上部與標(biāo)記物2連接在一起且下部與基座32連接在一起，并且套管31可以在孔34中進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。在掃描時(shí)，基座32附著在患者1身上，橋構(gòu)件33橫跨患者1的身體且其兩端固定在患者1身旁(例如固定在患者身體兩側(cè)的桌子上)，這樣，患者1的呼吸運(yùn)動(dòng)經(jīng)由基座32和套管31被傳遞給標(biāo)記物2，使得標(biāo)記物2可以隨著患者1的呼吸運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。由于套管31穿過(guò)橋構(gòu)件33的直徑與套管31的直徑稍大的孔34連接到標(biāo)記物2，該孔34限制了套管31相對(duì)于患者1在平行于患者身體平面的方向上的運(yùn)動(dòng)，從而也限制了標(biāo)記物2在該方向上的運(yùn)動(dòng)。這使得標(biāo)記物2能夠更精確地模擬患者1的呼吸運(yùn)動(dòng)。同樣，在本實(shí)施例中由套管31、基座32和橋構(gòu)件33組成的固定部件可以由除金屬之外的其它具有一定硬度的材料制成，例如塑料、木頭等。圖9A-9B示出通過(guò)A4DCT、D4DCT和通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的RD4D CT所得到的兩組CT三維圖像的z向截面視圖。從圖中可以看出，通過(guò)D4DCT所得到的CT三維圖像由于相位偏移和/或個(gè)體依賴(lài)性的問(wèn)題而具有偽影，而通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的RD4DCT所得到的CT三維圖像消除了偽影，與通過(guò)A4DCT所得到的CT三維圖像的質(zhì)量基本上相同。通過(guò)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的上述說(shuō)明可以看出，本發(fā)明通過(guò)位于患者身體上方、跟隨患者呼吸運(yùn)動(dòng)的標(biāo)記物將患者的呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)(對(duì)應(yīng)于標(biāo)記物位置)包含到了CT切片圖像中，從而可以從這些切片圖像中提取出呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)。這樣，本發(fā)明巧妙地使用CT設(shè)備自己的圖像功能來(lái)代替諸如A4DCT中的RPM設(shè)備的外部呼吸運(yùn)動(dòng)檢查設(shè)備，并使用CT設(shè)備本身作為敏銳的呼吸運(yùn)動(dòng)檢查設(shè)備，從而簡(jiǎn)化了操作，提高了操作效率，降低了成本，同時(shí)可以得到與A4DCT技術(shù)基本相同的CT三維圖像質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的RD4DCT技術(shù)消除了D4DCT技術(shù)的相位偏移和個(gè)體依賴(lài)性問(wèn)題。而且，根據(jù)本發(fā)明的RD4DCT技術(shù)比A4DCT技術(shù)的可靠性更高，這是因?yàn)?，A4DCT的外部RPM信號(hào)可能具有噪聲或者可能丟失或時(shí)間失配，但是RD4DCT的信號(hào)被包含在圖像中，從不會(huì)丟失或失配。根據(jù)本發(fā)明的RD4DCT技術(shù)也比D4DCT技術(shù)的穩(wěn)定性更好。在D4DCT技術(shù)中，內(nèi)部特征可能是模糊的、具有個(gè)體患者依賴(lài)性且難以足夠精確地提取，而RD4DCT技術(shù)的標(biāo)記物是確定的并且易于穩(wěn)定地跟蹤，而且其與患者的解剖學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，因此是個(gè)體無(wú)關(guān)的。另外，RD4DCT技術(shù)的計(jì)算比較簡(jiǎn)單，其計(jì)算量小于D4DCT技術(shù)的1/10。因此，可以說(shuō)，本發(fā)明的RD4DCT技術(shù)將A4DCT和D4DCT的優(yōu)點(diǎn)組合在了一起，并克服了它們各自的缺點(diǎn)。在本公開(kāi)中，本發(fā)明人創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了標(biāo)記物，使其成為獨(dú)特且新穎的圖像特征，并且該特征高度一致，是統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)基線。本發(fā)明的標(biāo)記物標(biāo)記方法將標(biāo)記物圖像包含到正常的CT圖像中，并且然后從這些正常的圖像提取出運(yùn)動(dòng)信息，使用CT設(shè)備本身作為敏銳的呼吸運(yùn)動(dòng)檢查設(shè)備。本發(fā)明還利用精確的算法來(lái)輔助該新的特征以實(shí)現(xiàn)良好 的4D揀選，諸如亞像素標(biāo)記物定位算法和呼吸曲線估計(jì)算法。所有這些都是新穎、獨(dú)特的。發(fā)現(xiàn)A4DCT和D4DCT的缺點(diǎn)是不容易的，這需要大量的實(shí)驗(yàn)工作，僅僅理論的或論文學(xué)習(xí)并不足夠。成功地構(gòu)思出該新的解決方案是基于充足的實(shí)驗(yàn)和持續(xù)的深度思考。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)。