CN101485594A - 用于规划对检查对象的组合检查的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于规划利用两个成像模态对检查对象进行组合检查的方法,其中在检查对象的至少两个区域中实施测量,所述方法包括如下的方法步骤:规划第一模态的至少一个测量方案(101,103,105,107,109),该第一模态包括至少一个在第一区域中的测量(103a-109b)和至少一个在第二区域中的测量(103a-109b);规划第二模态的至少一个测量方案,该第二模态包括至少一个在第一区域中的测量;以及通过如下地安排测量自动建立组合的测量流程:在考虑在测量之间实施的对模态的准备的条件下,该测量流程的实施占用尽可能少的时间。通过自动建立实际测量流程使得可以按照简单的方式对多个区域规划单个模态的测量方案。因此,在测量规划中诊断问题可以居首位。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于实施利用两个成像模态的组合检查的方法,以及一种用于实施组合检查的方法。
背景技术
近来,在医学成像中所谓的“混合模态”越来越具有意义,例如PET-CT、SPECT-CT、PET-MR和SPECT-MR。在此,缩写的含义如下:
PET:正电子发射断层成像
CT:计算机断层成像
SPECT:单光子发射计算断层成像
MR:磁共振断层成像
在这些组合中,具有优势的是,一种具有高位置分辨率的模态(特别是MR或CT)与一种具有高灵敏度的模态(特别是SPECT或PET)的结合。下面参考组合的PET-MR***。不过,可以将本发明一般地转移到混合模态的所有形式上或者有关的测量方法上。
MR***一般地由控制计算机、测量***和图像计算机组成。在控制计算机上运行测量程序,通过该测量程序根据用于拍摄MR图像的所计划的测量流程对测量***进行控制。在此,测量程序一般地由多个程序步骤以及必要时的测量间歇组成,在这些测量间歇中操作人员例如可以进行对患者支架的修正或者可以给予患者造影剂。为每个程序步骤分配一个测量方案,该测量方案控制测量***用于测量的物理参数。
PET充分利用了正电子辐射器和正电子湮灭的特殊的属性,用来定量地确定器官或者细胞区域的功能。在此,在检查之前给予患者利用放射核素标记的对应的放射药物。放射核素在衰变中发出正电子,该正电子在短距离之后与电子相互作用,由此出现所谓的湮灭。在此,形成了两个按照相反方向(错开180°)飞开的伽马量子。这些伽马量子由两个相对的PET检测器模块在特定的时间窗口内采集(相合测量),由此将湮灭的位置确定在这两个检测器模块之间的连线上的一个位置。
为了进行探测,在PET中的检测器模块一般地必须覆盖机架弧长的大部分。检测器模块被划分为数毫米边长的检测器元件。每个检测器元件在检测到一个伽马量子时产生一个事件标志,该事件标志给出了时间以及探测位置、即对应的检测器元件。该信息被传输至快速逻辑并且被比较。如果两个事件在一个时间上的最大间隔上同时发生,则在两个相应的探测器元件之间的连线上发生伽马衰变过程。利用断层成像算法、即所谓的反投影来进行PET图像的重建。
由于在混合模态中联合的模态关于测量规划的不同要求,通过操作人员对最佳的测量流程进行规划是一种要求高的任务。对于利用混合模态获取的数据组的最佳诊断分析来说,对检查的合适准备和执行已经是必不可少的。
现存的方法利用了两种模态的顺序的记录。由此,在获取规划中也形成了连续的顺序。例如,依次地规划CT测量和PET测量。
不过,对于两个模态的同时获取(例如其在混合模态PET-MR中可能的那样)来说,值得期待的是一种既提高了操作友好性又优化了结果数据的质量的可能性。
在MR检查中已经采用了借助于其可以检查身体的较大区域的技术,方法是将患者卧榻连同位于其上的患者移动通过磁铁,其中在不同的卧榻位置执行检查。由此,可以对大于***可用的检查空间的身体区域进行检查。
在此,通过测量多个所谓的层来检查大于供使用的图像场(Bildfeld)的身体区域。在此,将该身体区域分解为单个的片段,并且对于每个片段在相应的卧榻位置的条件下执行测量,该测量例如可以包含多个子测量。通过在不同的身体区域上的检查例如可以记录整个身体,其中,这点是在不同的层(卧榻位置或者成像区域)中进行的。在每个层的条件下所拍摄的图像分别具有各自的测量参数,例如回波时间、重复时间、层厚度、层数量、体素大小、层取向,等等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,提供一种用于规划组合的检查的方法,该方法在不损失操作友好性和结果数据质量的条件下允许同时获取两个模态。
上述技术问题通过一种用于规划利用两个成像模态对检查对象进行组合检查的方法来解决。
该用于规划利用两个成像模态对检查对象进行组合检查的方法,允许在检查对象的至少两个区域中进行测量,并且包括如下的方法步骤:
-规划第一模态的至少一个测量方案,该第一模态包括至少一个在第一区域中的测量和至少一个在第二区域中的测量,
-规划第二模态的至少一个测量方案,该第二模态包括至少一个在第一区域中的测量,以及
-通过如下地安排测量自动建立组合的测量流程:在考虑在测量之间实施的对模态的准备的条件下,该测量流程的实施占用尽可能少的时间。
通过自动化地建立组合的测量流程允许单个地规划各自模态的测量方案。与在一轮中手动地规划组合的测量流程并且其中按照时间上有意义的顺序单个地规划不同模态的单个测量的替换可能性相反,对相互独立的第一和第二模态的测量方案的完整规划提供了极大的简化。这样,模态的操作人员不必关心在测量流程中单个测量在时间上的安排。因此,在测量规划中诊断问题可以居首位。特别是,在组合的测量流程的自动建立中具有优势的是,在测量流程的相同时间实施两个模态的可以平行实施的测量。这点使得在测量流程的随后执行中可以节省时间。
在本发明的一种优选的实施方式中,在对测量的安排中,分别将具有相同待检查的区域的测量编成组,并且将这些组在流程中依次安排。这点在测量流程的实施中节省了时间,因为由此最小化了模态的准备(例如,患者卧榻的行驶)。对在其它区域中进行的测量的特别的准备,要求更高的准备开销。
在本发明的一种优选的实施方式中,如下地安排测量:两个模态的能够并行实施的测量在测量流程中的相同时间被实施。这点在测量流程的实施中同样节省了时间,因为在此可以自动地同时实施能够并行实施的测量。
在本发明的一种优选的实施方式中,组合的测量流程的建立包括如下的方法步骤:
-将模态的测量方案分解为单个的测量,
-将测量的待检查的区域进行比较,
-识别两个模态的能够并行实施的测量,以及
-将能够并行实施的测量在测量流程中相应地同时安排。
通过将模态的关联规划的测量方案分解为单个的测量以及将各个待检查的区域进行比较,使得可以识别能够并行实施的测量。随后将这些测量在测量流程中对应地安排。这点提供了一种有效的方法,其允许在测量流程中同时实施能够并行实施的测量,并且由此节省了测量时间。
在本发明的另一种优选的实施方式中,对并行实施的测量的识别包括下列方法步骤:
-确定两个模态的检查空间的相对位置,
-确定不同模态的测量,其中待检查区域的相对位置等于所确定的检查空间的相对位置。
该识别要并行实施的测量的实施方式,考虑了混合模态的不同结构。这样,一方面可以不同心地设置两个模态的检查空间。这点例如在公知的PET-CT设备中是这样。在此,可以同时实施其中待检查区域的相对位置对应于检查空间的相对位置的测量。在这种情况下,可以同时实施PET检测和CT检查。在另一种情况下(例如在PET-MR设备中),混合模态的PET部件和MR部件的检查空间具有同心的检查空间。而检查空间的大小则可以是不同的。在这种情况下,可以平行地实施相同的身体区域的测量,这点出于时间节省的原因是优选的。
在一种优选的方法中,其中,所述模态出现在组合的诊断装置中,并且可以将检查对象的待检查区域通过患者卧榻的行驶置于检查空间中,如下地建立组合的测量流程:使得在该测量流程期间患者卧榻的移动次数最小化。该方法的这种实施提高了对于患者的舒适性并且减小了测量时间,因为患者卧榻的移动次数被保持为尽可能小。
如果没有待实施的测量是能够并行实施的,则在本发明的一种替换的实施方式中,在建立组合的测量流程时仅仅安排患者卧榻的移动的最小次数。在这种情况下如下设置测量:使得患者卧榻的移动次数最小化。
附图说明
本发明的其它优点和实施方式由下面结合附图对实施例的描述给出。附图中:
图1示出了PET-MR组合设备的示意图,
图2示出了本发明的实施方式的示意流程图,
图3示出了所规划的测量的示意图,以及
图4示出了测量流程的示意图。
具体实施方式
本发明的实施例可以优选地在组合的PET-MR设备上应用。组合的PET-MR设备的优点是,可以同心地既获得MR数据又获得PET数据。这点使得可以利用第一模态(PET)的数据在感兴趣区域中精确地定义检查空间,并且在其它模态(例如磁共振)中使用这些信息。尽管可以从外部PET设备向MR设备传输感兴趣区域的空间信息,但是需要用于配准数据的较高开销。一般地,可以在PET数据组上所选择的感兴趣区域上确定所有能够利用磁共振或者其它成像方法确定的数据。例如,替代光谱数据,也可以在感兴趣区域中借助于磁共振检查确定fMRI数据、扩散数据、T1和T2加权图像或者定量参数。同样,可以使用计算机断层造影的方法(例如,灌注测量、多重能量成像)和X射线。
不过作为补充,也可以通过使用多个所谓的示踪剂来在PET数据组中显示不同的生物学特性,并且从而进一步地优化感兴趣区域和由此确定的空间,或者一次性地选择多个不同的检查空间,这些不同的检查空间在随后的检查中被分析。
类似地,本发明的实施例也可以在具有非同心的检查空间的混合模态上应用,例如公知的PET-CT***。
图1示出了用于重叠的MR和PET图像显示的已知装置1。装置1由已知的MR管2构成。MR管2定义了垂直于图1的图面延伸的纵向z。
如在图1中示出的那样,在MR管2的内部同轴地设置了多个围绕纵向z成对相对地安排的PET检测单元3。PET检测单元3优选地由APD光电二极管阵列5构成,包括由LSO晶体4组成的前接的阵列以及放大电路(AMP)6。不过,本发明并不限于包括APD光电二极管阵列5以及由LSO晶体4组成的前接的阵列的PET检测单元3,而是为了检测也可以同样采用其它类型的光电二极管、晶体和装置。
通过计算机7完成用于重叠的MR和PE图像显示的图像处理。
MR管2沿着其纵向z定义了圆柱形的第一图像场。多个PET检测单元3沿着纵向z定义了圆柱形的第二图像场。按照本发明,PET检测单元3的第二图像场与MR管2的第一图像场基本上重合。这点是通过沿着纵向z对应地调整PET检测单元3的安排密度来实现的。
为了规划检查,一般地首先优选通过具有低分辨率的MR方法建立对象的概略拍摄。该概略拍摄也被称为“查探(Scout)”。
在该概略拍摄的基础上,此时执行对于实际的MR和PET测量的规划。对于MR和PET测量的规划分别在已经建立的概略拍摄的基础上进行。
除了别的之外,规划包括一般地公知的建立MR和PET测量所要求的参数,例如,图像场FoV(Field of view,视场)、层厚和层距、测量空间、MR序列的加权(T1,T2),等等。
为了实施MR和PET测量的同时规划,通过计算机7提供合适的用户接口,该用户接口为MR和PET测量定义了公共的坐标系。在***的该用户接口内进行测量的规划。
也可以在联合在一起的模态的图像上进行MR和PET测量的规划,例如,不仅在MR数据的基础上、而且在PET数据或者融合的数据的基础上进行。在这种情况下,必须通过MR方法建立另一个概略拍摄。
分别将同时实施的测量的测量场(FoV)同时显示在相同的规划图像上,并且可以共同地或者单独地例如图形地改变/调整这些测量场。可以用户控制地切换显示,例如作为仅仅MR测量、仅仅PET测量的指示或者组合的显示。为此,也可以直接图形地调整PET重建空间,例如与MR检查空间匹配。
对于在较大的测量区域上进行的检查、例如全身拍摄,可以显示所有的层或者完整的检查空间,即使划分为多个测量步骤。由此,可以按照简单的方式进行对模态的各自测量方案的规划。
在实施一个和两个模态的测量和/或图像重建的期间,使用者可以按照优选的方式已经进行其它的规划。一旦出现两个模态中至少一个的重建的数据,则可以将该数据用于对随后测量过程的规划。在此,总是为使用者显示有关测量过程(或者重建)的后续步骤。
由此,按照优选的方式,既提高了对于使用者的操作舒适度、又提升了结果数据的质量,因为可以将两个模态的测量完好地相互反映。
图2中示出了本发明的优选的实施方式的示意流程图。在方法步骤S1中,通过操作人员按照一个步骤规划第一模态的测量方案。该测量方案可以由多个在患者的不同身体区域(层)中的测量组成。在随后的步骤S3中,通过操作人员规划第二模态的测量方案。该测量方案同样是按照一个步骤进行的并且可以包括在患者的不同身体区域上的不同测量。除了别的之外,该统一的规划提供了如下的优点:可以按照简单的方式将一个层的一次性设置的测量参数用于该模态的其余层,而不需要操作人员为此操作。
在方法步骤S5中,将所规划的测量方案分解为单个的测量,以便可以随后将它们重新安排成组合的测量流程。在第四方法步骤S7中,选择测量中的一个。在第五方法步骤S9中选择第二测量,将该第二测量在方法步骤S11中与在方法步骤S7中所选择的测量进行比较。该比较确定,两个测量就其检查区域以及两个模态的检查空间而言是否可以同时实施。如果是,则在方法步骤S13中将第一和第二测量标记为可以并行地实施的。如果不是,则在方法步骤S15中将第一测量和第二测量标记为不可并行实施的。在方法步骤S17中检验,是否已经成对地比较了所有的测量。如果还没有,则在方法步骤S19中选择一对还没有比较的测量。随后,按照方法步骤S11继续。如果在方法步骤S11中已经成对地比较了所有的测量,则在方法步骤S21中建立一个测量流程,在该测量流程中分别同时地实施在方法步骤S13中被标记的测量。
所描述的实施例描述了对于在具有两个组合的模态的混合模态上的应用情形。原则上,可以将该实施例扩展到任意数目的组合的模态。同样,不必要同心地进行两个模态的获取。可以将两个模态一个接一个地安排,正如例如在PET-CT设备中已知的那样,并且对不同区域的获取应该同步地进行。
在所描述的情况下(以及在同心地构造的PET-MR设备的情况下),单个的测量步骤不必要持续相同的时间。例如,可以在一个单个的MR获取期间实施多个PET获取,或者反过来。在建立组合的测量流程中要注意的是:为了节省时间,并行地处理不同模态的尽可能多的获取。
图3中示意地示出了测量方案的示例性序列。其包括了使用不同的模态的多个测量方案101至109。例如,测量方案101是查探,其中确定了对于其随后测量的重要参数。测量方案103仅仅采用PET模态。测量方案105至109是在患者上进行的不同MR检查。在此,可以处理不同的诊断问题。例如,测量方案105可以提供概略图像以及用于PET数据的校正的衰减值。在测量方案107中利用造影剂进行处理,而在测量方案109中使用“短反转恢复(Short Inversion Recovery)”序列。每个测量方案101至109可以包括不同的待检查区域,其中测量参数分别相同地设置。例如,在测量方案103中可以按照多个步骤检查患者的整个上身。同样的情况适用于测量方案105至109。
因此,测量方案103由四个测量103a至103d组成,后者分别在采用相同的测量参数的条件下测量患者的不同区域。一般地,在一个测量方案中的测量的数目是不受限制的。测量方案105由测量105a至105d组成,而测量方案107仅仅由测量107a至107c组成。测量方案109包括两个测量109a和109b。
在对完整的测量方案的规划中,对于患者的多个区域接受相同的参数,而不需要操作者记住此前所采用的测量方案的参数或者重新采集这些参数。在测量方案103的内部除了PET获取之外可以额外地设置MR获取,以便确定用于PET信号的校正所需要的衰减校正系数。有可能的是,在每个测量方案101至109中利用各自的测量检查患者的同一个身体区域。不过,并不一定要求这点。例如,同样可以借助于PET测量在测量方案103中执行全身或者部分身体检查,并且这点在测量方案105中同样如此。而在测量方案107和109中也可以仅仅检查所选择的区域、例如上身或者腿部。通过这种规划,可以单独和灵活地在患者的不同区域上规划不同的测量方案。通过所描述的方法流程,有可能可以在一个单一工作步骤中规划一个在多个区域上要实施的测量方案。由此,该测量方案的测量参数在所有测量中尽可能地相同。特定于一个身体区域的参数(例如患者卧榻的位置)例外。
在本发明的另一个优选的实施例中,在所规划的测量方案的内部、例如PET测量方案103的内部,给出关于患者的待测量的区域的预定值。在建立组合的测量流程中注意到:只有在当前的卧榻位置上已经执行了一个模态的所有测量,才在测量流程中进行患者卧榻的位置的改变。不过,只要第二模态的测量还没有完成,则推迟卧榻移动,这同样影响到对下一个区域的测量的开始。
图4示意性地示出了测量流程,该测量流程是利用本发明的一个优选的实施例从图3的测量方案中产生的。通过该方法将测量方案101至109的单个测量的顺序重新进行了安排,并且相对于患者卧榻的位置以及测量执行的最大并行性进行了优化。测量流程从位于开始处的测量方案101开始。在测量流程随后的部分A中综合了所有的可以在患者卧榻的一个特殊位置(例如头部)上实施的测量。具体地,涉及到测量103a至109a。测量103a(PET测量)和105a(MR测量)是可以并行地实施的,因此在图4中标记成阴影。它们在测量流程的实施中被并行地实施。测量107a和109a由于通过测量105a对MR模态的占用而不能同时地与测量105a实施,而是在测量105a的结束后被依次地实施。
只有在患者卧榻的该位置上的所有测量都被实施,才改变该位置并且开始测量流程的部分C的测量。在该位置上仅仅实施测量103c至107c,其中,103c和105c又是可以并行地实施的。此时,重新移动患者卧榻并且开始测量流程的部分B,该部分与部分A同等地构造并且包括测量103b至109b。最后,在患者卧榻的第四位置上考虑测量103d和105d的条件下,实施测量流程的部分D。在采用所规定的测量流程中,仅仅将患者卧榻定位四次,每次分别对于测量方案的四个部分中的一个定位。如果采用按照在图3中的测量的顺序的测量流程,则必须将患者卧榻移动13次。
图4的测量流程的另一个优点在于,可以修改随后的测量。这点例如可以通过改变影响随后测量的测量参数来实现。例如,可以在测量流程的部分A期间改变随后测量103b至103d的PET测量参数,而不影响测量103a。这样,也可以在该测量期间到达当前的优化。此后,随后的测量按照改变后的参数进行。
为了建立测量流程,将测量方案103至109分解为其单个测量103a至109b(参见图2中的方法步骤S5)。在识别出可以并行地实施的测量(图2中的方法步骤S11至S19)之后,重新安排测量103a至109b并且由此建立测量流程(图2中的方法步骤S21)。为此,将测量103a安排在测量流程的开始处测量方案101之后,而将测量方案103的其它测量103b至103d安排在末尾。测量105a在与测量103a的相同的位置上进行,因此在测量流程中被保留在测量103a之后。因为它们可以被同时地实施,所以在测量流程中对应地标出这点。测量105b至105d也被安排在测量流程的末尾。对测量方案107和109的测量107a至109b进行同样的操作。如果将患者的一个区域的所有测量103a至109a都对应地进行了安排,则类似地处理测量103b至109b。按照这种方式,将单个测量103a至109b对应于其检查区域进行了安排。
为了对区域进行优化,还可以重新安排测量流程的部分,从而如在图4的例子中那样,部分C出现在部分B之前。
作为替换,也可以不是集体地而是一个接一个地进行对测量105至107的分解以及确定可并行的实施性。例如,首先分解测量方案103并且将测量103b至103d如上面所描述的那样安排在测量流程的末尾。随后,将测量方案105分解为其测量105a至105d,将区域与测量103a至103d进行比较,并且将测量105b至105d安排在测量流程的末尾。一个接一个地对测量方案107和109进行相同的操作,直到将所有测量103a至109b都按照待检查的区域进行了安排。对于可并行的实施性的确定以及标记,例如可以在对测量103a至109b的安排的结束时集体地进行,或者在对对应的区域的安排之后进行。
在所描述的实施例中,分别存在如下的可能性:在已经开始执行测量流程的另一个测量的期间,还可以改变仍待实施的测量。这点带来了时间节省,因为不必在开始测量之前结束详细的规划。
所描述的实施例包含示例性地不同选择的测量方案。可以在本发明的实施中采用任意的测量方法来代替在这里所给出的测量方案。
Claims (14)
1.一种用于规划利用两个成像模态对检查对象进行组合检查的方法,其中在检查对象的至少两个区域中实施测量,所述方法包括如下的方法步骤:
-规划第一模态的至少一个测量方案(101,103,105,107,109),该第一模态包括至少一个在第一区域中的测量(103a-109b)和至少一个在第二区域中的测量(103a-109b),
-规划第二模态的至少一个测量方案(101,103,105,107,109),该第二模态包括至少一个在第一区域中的测量(103a-109b),以及
-通过如下地安排测量(103a-109b)自动建立组合的测量流程:在考虑在测量(103a-109b)之间要实施的对模态的准备的条件下,该测量流程的实施占用尽可能少的时间。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,在对测量(103a-109b)的安排中,分别将具有相同待检查的区域的测量(103a-109b)编成组,并且将这些组在流程中依次安排。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,如下地安排测量(103a-109b):两个模态的能够并行实施的测量(103a-109b)在测量流程中的相同时间被实施。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,所述建立组合的测量流程包括如下的方法步骤:
-将模态的测量顺序(101,103,105,107,109)分解为单个的测量(103a-109b),
-将测量(103a-109b)的待检查的区域进行比较,
-识别两个模态的能够并行实施的测量(103a-109b),
-将能够并行实施的测量(103a-109b)在测量流程中相应地同时安排。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述识别要并行实施的测量(103a-109b)包括下列方法步骤:
-确定两个模态的检查空间的相对位置,
-确定不同模态的测量(103a-109b),其中待检查区域的相对位置等于所确定的检查空间的相对位置。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述建立组合的测量流程包括如下的方法步骤:
-将第一模态的至少一个测量方案(101,103,105,107,109)的第一测量(103a-109b)设置在所述测量流程的开始,
-将第一测量方案的其它测量(103a-109b)安排在所述测量流程的末尾,
-识别第二模态的具有与第一模态的第一测量(103a-109b)相同的待检查区域的测量(103a-109b),
-将所识别的测量(103a-109b)***到第一测量(103a-109b)之后,
-将第二测量方案的其余测量(103a-109b)安排在所述测量流程的末尾,
-对于位于第二模态的被识别的测量(103a-109b)之后的其它测量(103a-109b)重复前面的五个方法步骤,直到将所有测量(103a-109b)都按照其待检查的区域排列。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述模态出现在组合的诊断装置中,并且可以将检查对象的区域通过患者卧榻的行驶置于检查空间中,以及如下建立组合的测量流程:使得在该测量流程期间患者卧榻的移动次数最小化。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,在所述测量流程中如下在时间上安排测量(103a-109b)以及患者卧榻的移动:只有当所有在患者卧榻的此前所取得的位置上待实施的测量(103a-109b)都已经结束,才进行患者卧榻的移动。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述模态具有同心的检查空间。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述模态能够同时执行测量(103a-109b)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中,可以预先给定区域的检查的顺序。
12.一种用于实施利用两个成像模态对检查对象进行组合检查的方法,包括根据权利要求1至11中任一项所述的用于规划检查的方法,其中,在执行第一个测量期间建立所述测量流程,并且在执行第一测量之后执行该测量流程。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,在执行组合的测量流程期间还可以改变对待实施的测量(103a-109b)的规划。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,在执行组合的测量流程期间可以进行对每个单个测量(103a-109b)的重复。
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