[发明专利]确定标记物位置和患者呼吸曲线的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及CT(Computerized tomography，计算机断层扫描)领域，具体地涉及确定标记物位置和患者呼吸曲线的方法及装置。

背景技术

在自由呼吸CT扫描期间，患者的呼吸运动可能会导致胸腔和上腹部的3D图像中肿瘤的目标轮廓的显著失真。为了消除或者减少患者的呼吸运动引起的伪影对胸腹部脏器CT扫描的影响，达到准确诊断和治疗的目的，提出了四维CT(4D CT)的概念。4D CT技术已广泛应用于胸腹部癌症放射疗法的治疗模拟。4D CT可以通过在每个床位(Z方向)处过采样CT切片、然后把全部的图像(切片)拣选到对应不同呼吸状态的多个CT容积中来实现。每个CT系列(容积)是特定呼吸状态的3D图像，每个3D图像是由选自不同床位的层叠切片(每个床位处一个切片)形成的。

对于4D CT来说，确定精确的患者呼吸曲线至关重要。

发明内容

本发明的发明人提出了实时呼吸运动曲线测量解决方案。根据本发明，利用CT扫描仪的X射线产生和检测性能，监视系统无需外部传感器装置就可以从患者细微的呼吸运动中提取出实时呼吸信号。作为典型的应用，本发明的系统可在无设备4D(D4D)电影扫描之前在非常低的X射线辐射剂量的情况下实时地测量、显示和分析患者的呼吸模式。在本发明中，可以将合适的外部标记物放置在患者胸部上面来辅助检测患者的呼吸运动以确定呼吸曲线。

在检测时，需要少量(尽管非常少)的X射线剂量。由于X射线剂量的量与所接收数据的信噪(S/N)比成正比，因此在X射线剂量与检测可靠性之间存在折衷。

本发明提供确定标记物位置和患者呼吸曲线的方法及装置，其可以提高低X射线剂量情况下呼吸运动检测的准确性和可靠性。

根据本发明的一方面，提供一种用于确定标记物的位置的方法，其中所述标记物在CT扫描时放置在患者的身上并随着患者的呼吸运动而运动，所述方法包括：

从身上放置有标记物的患者的定位图像获取标记物的粗略位置，并根据所述粗略位置确定标记物位置的搜索范围；

对从CT设备的探测器阵列连续地采集的身上放置有标记物的患者的多组投影数据求和以得到投影数据和；

从所述投影数据和判断落在所述搜索范围内的可能标记物位置；以及

针对每个可能标记物位置：

确定所述多组投影数据中每组投影数据的与该可能标记物位置相应的精确位置；

如果所述多组投影数据的所述相应的精确位置之间具有一致性，则将该可能标记物位置判断为与所述多组投影数据相对应的真正的标记物位置。

根据本发明的一个实施例，在连续地采集所述多组投影数据期间，所述CT设备的球管角固定在78度。

根据本发明的一个实施例，所述标记物被选择为具有易于识别的形状，以及/或者具有区别于软组织的X射线衰减系数。

根据本发明的一个实施例，当所述粗略位置大于第一预定阈值时，增大所述CT设备的球管电流值。

根据本发明的一个实施例，在连续地采集所述多组投影数据期间，在采集的同时移动所述患者所位于的CT设备的床架。

根据本发明的一个实施例，所述定位图像是利用CT设备以90度的球管角获得的。

根据本发明的一个实施例，从定位图像获取标记物的粗略位置包括：从定位图像估计标记物通过CT设备的X射线被投影到的探测器通道数作为标记物的粗略位置。

根据本发明的一个实施例，根据所述粗略位置确定标记物位置的搜索范围包括：根据所估计的标记物被投影到的探测器通道数，确定在整个呼吸周期期间所述标记物可能被投影到的探测器通道数范围作为标记物位置的搜索范围。

根据本发明的一个实施例，所述多组投影数据是以足够高的速度连续地采集而获得的，所述足够高的速度使得在采集所述多组投影数据期间，随着患者的呼吸运动而运动的标记物保持在基本不变的位置。

根据本发明的一个实施例，所述多组投影数据中的每组投影数据是数据对的集合，所述数据对包括探测器阵列中每个探测器通道的探测器通道数以及表示投影到该探测器通道上的X射线的衰减程度的衰减数据。

根据本发明的一个实施例，对所述多组投影数据求和以得到投影数据和包括：对于每个探测器通道数，将所述多组投影数据中对应于该探测器通道数的衰减数据加在一起，作为对应于该探测器通道数的新衰减数据，从而形成作为探测器通道数及与其对应的新衰减数据的数据对的集合的投影数据和。