量过程将辐射 靶标定位在CT图像和真实世界中。在其他实现方式中，可以使用更多或更少的基准点。例 如，在一些实现方式中，可以使用一个、两个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、等等 基准点。
[0055] 在一些实现方式中，基准点可直接固定至治疗床。在一些实现方式中，基准点可直 接固定至患者。在一些实现方式中，基准点可集成在治疗床内。在一些实现方式中，框架（图 中示出）可以布置在患者的至少部分上并且基准点可以固定至框架。在一些实现方式中，基 准点可以是患者上或内部的解剖学标志。例如，该系统可以识别个人解剖学的结构元件，诸 如牙齿、骨骼等，并将这些结构元件指定为基准点。在一些实现方式中，基准点可以是固定 至治疗床、至患者、至框架等的前述例如解剖学结构和/或结构元件中的任意两个或多个的 组合。
[0056] 基准点可具有任意合适形状;然而，它们区别于患者上或内及治疗床上或内的其 他结构。例如，基准点在形状上可以是球形的、立方体的、或多面体的。在一些示例中，基准 点例如刚性地固定至治疗床，以使得基准点响应于患者或治疗床的运动而不运动。基准点 的布置可以基于辐射靶标的位置、待进行治疗的类型、待获取图像的类型等。成像系统14获 取患者和基准点的图像。这些图像用于定位患者进行治疗。
[0057]如上所提到的，在一些实现方式中，机器人臂16将治疗床13从成像位置18移动到 治疗位置19。这里，治疗床上的患者（图1中未示出）至少在该示例实现方式中使用质子疗法 来治疗。至少部分地基于由成像系统14获取的图像来确定待施加治疗的位置。关于这点，在 示例实现方式中，（i)患者处于治疗床上时，成像系统获取基准点和辐射靶标的图像；（ii) 在获取图像后，机器人臂朝向治疗位置移动治疗床；以及(iii)计算机系统执行包括如下的 操作:在治疗床运动后确定基准点的真实世界位置，将基准点的位置与图像中基准点的位 置对齐，基于基准点的位置和基于图像确定辐射靶标相对于治疗系统的位置，以及控制机 器人臂的运动以使得治疗床(并因此辐射靶标)移动进入治疗位置内，治疗位置例如可以是 质子治疗系统的等中心点。在一些实现方式中，治疗规划阶段期间可识别的辐射靶标的等 中心点定位在质子治疗系统的等中心点处。
[0058]在一些实现方式中，第二成像系统与图1的治疗系统(例如，部分地或通信地)相关 联。第二成像系统可配置为获取治疗空间内的图像，并且不需要能够获取患者内部结构的 图像，尽管第二成像系统在一些情形中可配置为获取患者内部结构的图像。第二成像系统 可以单独地使用，或与计算系统配合，以探测治疗空间内基准点的真实世界位置。探测基准 点相对于限定治疗空间的3D空间内一个或多个参考点的位置。例如，在3D坐标系内限定治 疗空间，并且基准点的位置可由该坐标系内的合适坐标来确定。因此，在一些实现方式中， 探测基准点相对于参考坐标系的位置。
[0059] 图3示出了可以作为成像系统14的便携式CT扫描仪21的示例。在该示例中，便携式 CT扫描仪21是来自NeuroLogica公司的BodyTom?，扫描仪;然而，在其他实现方式中，可 使用便携式或非便携式的不同类型的成像设备。在其他实现方式中，成像设备可以安装在 质子治疗系统上或附近而不是CT扫描仪上或附近。成像设备可包括照相机等，其用于确定 真实世界坐标系的基准点，并与计算机系统（图3中未示出）通信以确定基准点在坐标系中 的位置。计算机系统可包括一个或多个处理设备，它们的示例如下文所述，可与治疗系统的 全部或部分组件交换通信，所述组件包括CT扫描仪、质子治疗系统、第二成像系统、用于治 疗床的运动机构，等。
[0060] 基准点也可以布置在局部3D坐标系内。该局部3D坐标系的位置和方位存储在计算 机存储器内。在治疗床(并因此患者）的运动期间，该局部坐标系与治疗空间3D坐标系对齐。
[0061] 参照图4,示出用于获取治疗系统内的立体定向图像以及用于使用那些图像来定 位患者进行治疗的示例过程。同样参照图5,在该示例实现方式中，患者（未示出）置于（31) 治疗床13上，并且将基准点布置、并直接固定至治疗床上待治疗患者部位的附近(例如，辐 射靶标附近）。基准点与辐射靶标的接近度可基于靶标的尺寸、待执行治疗的类型、以及其 他因素而变化。基准点的定位通常在治疗空间内执行，其包括成像系统14和质子治疗系统 15(例如参见图1)。如上所说明的，基准点可以置于任何位置，或者解剖结构可用作为基准 点。
[0062]在图2和5的示例中，基准点20可使用固定至治疗床的结构直接固定至治疗床。参 照图6,治疗床13通过机器人臂16运动至成像位置18。在该示例中，成像位置包括CT扫描仪 21的开口 28。在患者置于治疗床上时，成像系统14获取(33)基准点和辐射靶标(例如，肿瘤） 的一幅或多幅图像。图像在治疗空间内获取，治疗空间例如是由质子治疗系统15执行治疗 的相同房间。所获取的图像存储在存储器内，存储器可以在成像系统14上、在与治疗系统相 关联的计算机系统(未示出）上、或其他位置。
[0063] 在该示例中，图像实际上是3D的，从而使得单独地或组合地，图像提供关于基准点 的位置和3D空间内辐射靶标的位置的信息。该信息还可以指示基准点和辐射靶标的相对位 置，以及各个基准点之间以及各个基准点和辐射靶标之间的角度和距离。在一些示例实现 方式中，该信息如下的获得(34):通过确定图像中的基准点和辐射靶标，以及基于基准点的 位置（以及，在一些情形中，基于基准点的尺寸和/或形状），通过分析图像以确定基准点的 位置和辐射靶标的尺寸和位置。该信息可以存储在存储器内，存储器可以在成像系统14上、 在与治疗系统相关联的计算机系统(未示出）上、或其他位置。
[0064] 在一些实现方式中，治疗床可以从成像位置朝向治疗位置19运动(35)。例如，治疗 床可从靠近成像系统的位置朝向靠近质子治疗系统的位置移动。然而，治疗床还不在治疗 位置中，这是因为辐射靶标的位置对于控制治疗床定位的计算机系统还不是已知的。而是， 治疗床移动至第二成像系统能够探测基准点的位置中。在一些实现方式中，在成像位置，治 疗床已经处于第二成像系统能够探测基准点的位置中；因此，运动(35)可以不是必须的。在 任意情形中，治疗床，特别是包含基准点的治疗床的部分，移动至或保持在第二成像系统 (其用于探测真实世界(3D坐标)空间内的基准点的位置)中成像设备的视野内。
[0065] 在图中所示出的示例实现方式中，照相机(未示出）用于确定(36)真实世界治疗空 间中基准点的位置。照相机可包括至少能够获取基准点图像的一个或多个合适的成像设 备。这可以在治疗床处于照相机视场内时通过获取基准点的图像来实现。所产生的图像可 以被分析以确定治疗空间内基准点的位置。例如，治疗空间可以是3D坐标系(例如，XYZ笛卡 尔坐标系）的一部分或限定3D坐标系。治疗空间可以在计算机系统内建模，其中治疗系统的 各个部分处于合适的坐标处。通过照相机获取的基准点的图像可以被分析以确定基准点在 3D坐标系中实际定位的位置。例如，可以存储治疗室3D坐标空间内的基准点的坐标。该信息 可以存储在存储器内，存储器可以在第二成像系统14上、在与治疗系统相关联的计算机系 统(未示出）上、或其他位置。
[0066] 3D坐标系中的基准点的实际位置与CT图像中的基准点的位置对齐(37)。更加具体 而言，来自CT图像的基准点置于3D坐标系中实际基准点的位置处，而来自CT图像的其他结 构置于3D坐标系中相对于基准点的合适位置处。这可以例如在治疗空间的虚拟模拟(例如， 绘制）中实现。例如，基准点的实际位置可以在模拟中进行识别，并且来自CT图像的基准点 连同来自CT图像的其他结构可以置于模拟中的合适点处。通过将来自CT图像的基准点和其 他结构置于3D坐标中，能够在3D坐标系中、并因此在治疗系统的真实世界空间中定位这些 结构。另外，在治疗规划期间建立的局部3D坐标系与真实世界空间的3D坐标系对齐，进而促 进真实世界空间内基准点位置的探测。
[0067]更加具体而言，真实世界空间中基准点的位置(例如，3D坐标系）是已知的，并且来 自CT图像的基准点和包括辐射靶标的结构映射到模拟中的3D坐标系统。作为映射的一部 分，来自CT图像的基准点与真实世界(3D坐标)空间中的基准点的位置对齐。此外，CT图像中 辐射靶标相对于基准点的位置是已知的。例如，辐射靶标相对于每个基准点的距离和角度 是已知的。根据该信息，能够基于真实世界(3D坐标)空间中的基准点的位置而确定真实世 界(3D坐标)空间中的辐射靶标的位置。具体而言，真实世界(3D坐标)空间中辐射靶标的位 置与基准点之间的距离和角度与CT图像中辐射靶标与基准点之间的距离和角度相同。因 此，使用来自CT图像的信息，以及真实世界空间中基准点的位置，能够确定真实世界空间中 辐射靶标的位置。因此，确定辐射靶标相对于治疗系统的位置包括:根据CT图像确定CT图像 中辐射靶标相对于基准点位置的位置;确定基准点相对于CT图像外部的3D坐标空间中的参 照点（例如，相对于参考坐标系）的位置；以及基于基准点相对于参照点（例如，相对于参考 坐标系）的位置以及根据CT图像的辐射靶标的位置来确定辐射靶标相对于治疗系统的位 置。如本文使用的，该位置可以包括或可以不包括基准点和/或靶标的方位。在该情境中，方 位包括但不限于空间中的角度位置。
[0068] 如上文提到的，在一些实现方式中，所使用的基准点的数量使得计算机系统能够 使用三角测量来确定辐射靶标的位置。然而，可以使用任何合适的过程或多个过程以确定 辐射靶标的位置。此外，CT图像模拟了辐射靶标的形状。辐射靶标的形状可以是规则的（例 如，基本球形的）或不规则的。基准点还可用于通过确定真实世界(3D坐标)空间中辐射靶标 的表面的位置来确定辐射靶标的形状。更加具体而言，不同基准点和辐射靶标表面之间的 距离和角度可以从CT图像获得，并且该信息可以上面所述的方式用于确定真实世界(例如， 3D坐标)空间中辐射靶标的表面的位置。该信息可以提供至控制质子治疗系统的计算机系 统，从而控制质子束施加至辐射靶标。
[0069] 关于这点，一些质子治疗系统扫描跨过辐射靶标的深度方向横截面的质子束。辐 射靶标的形状，以及它在真实世界空间中的位置，用于确定待施加质子束在横向和纵向方 向上的位置。一些质子治疗系统穿过辐射靶标上散射质子束。在那些系统中，辐射靶标的形 状，以及它在真实世界空间中的位置，也用于确定待施加的散射质子束的位置。
[0070] 参照图7,在知道真实世界空间中辐射靶标的位置以后，能够移动(38)治疗床以使 得辐射靶标处于合适治疗位置。在一些实现方式中，治疗位置是质子治疗系统15的等中心 点。该等中心点的位置可以在真实世界(3D坐标)空间中预先限定。因此，为了移动治疗床， 计算机系统确定辐射靶标(或靶标上的点）的当前位置和等中心点之间的不同之处，并控制 运动机构以及因此控制机器人臂16,从而使得治疗床将辐射靶标移动至治疗位置。此外，作 为运动的一部分，在治疗规划期间建立的局部3D坐标系与真实世界空间的3D坐标系对齐， 进而建立靶标的合适定向。
[0071] 在一些实现方式中，可通过控制治疗系统的计算机系统自动地且单独地控制运 动。在一些实现方式中，运动可以例如由技术人员手动地触发，并随后由计算机系统自动地 或交互地来控制。
[0072] -旦治疗床以及因此患者中的辐射靶标处于治疗位置，可进行治疗（39)。在该示 例实现方式中，治疗包括使用质子治疗系统15以质子辐射患者。在其他实现方式中，可以使 用不同类型的粒子治疗系统。在其他实现方式中，可使用不同于粒子治疗系统的系统或非 射线治疗系统来执行治疗。
[0073] 在一些实现方式中，可以在治疗期间基于辐射靶标的位置移动治疗床。在其他实 现方式中，在治疗期间不可移动治疗床。关于这点，在一些实现方式中，在不同时间点获取 图像，并且基于所获取的图像控制治疗。例如，辐射靶标的位置可以在患者呼吸时(例如，响 应患者胸腔的运动)变化。可以探测到患者的呼吸节律，并且可以控制治疗，从而仅在特定 时刻，例如在呼吸之间，提供质子治疗。
[0074] 在一些实现方式中，辐射靶标的位置和方位会需要进一步的系统调节。例如，在一 些实现方式中，可以具有六个自由度，通过其可以控制治疗床并因此控制患者的位置。这六 个自由度通常表示为前/后运动、上/下运动、左/右运动（即，在三个垂直轴上的平移）结合 绕三个垂直轴的旋转，称作偏航、俯仰、和滚转。患者床以该方式运动例如在患者运动发生 时是有利的。例如，在探测到患者运动时，或在辐射靶标不处于预期位置时，可以相应地调 节患者床。
[0075] 在一些实现方式中，第二成像系统可定期地获取患者的图像。这些图像可以与先 前图像对比以确定患者是否运动。在探测到运动时，对诸如上述那些的患者床做出调节。这 样，该系统可追踪患者运动并做出合适调节。例如，该系统可确定辐射靶标的方位，并对患 者床做出适当旋转和/或平移调节以使得粒子束撞击辐射靶标的正确区域。在另一示例中， 该系统可以确定基准点随时间已经运动（例如，通过对比在不同时刻获取的图像），然后对 患者床做出适当调节以使得辐射靶标处于合适位置进行治疗一一在该示例中，是系统等中 心点。
[0076] 下面描述的是在诸如质子治疗系统15的系统中使用的粒子加速器的一个示例。该 示例的粒子治疗系统包括粒子加速器-在该示例中为同步回旋加速器_安装在台架上。如下 面更详细说明的，台架使加速器能够围绕患者位置进行旋转。在一些实施方式中，台架是钢 制的，并具有安装在位于患者的相对侧上的两个相应轴承上以进行旋转的两条腿。粒子加 速器由钢桁架支撑，该钢桁架足够长以跨越患者所躺的治疗区，并且两端连接到台架的旋 转腿上。由于台架围绕患者旋转，粒子加速器也旋转。
[0077] 在一个示例实现方式中，粒子加速器(例如，同步回旋加速器)包