束轮廓测量系统的制作方法

本发明的实现涉及束轮廓测量(bpm)系统。

背景技术：

直线加速器(linac)用于向靶(例如，患者体内的肿瘤)发射放射束以进行放射处置。在第一次使用linac(例如，用于临床使用等)之前，linac被调试(例如，接受测试)。周期性地(例如，一年一次)对linac进行质量保证(qa)。调试和qa可以帮助避免否则将导致不良处置结果的剂量测定和患者处置错误。

对于调试和qa存在许多挑战，包括精度需求、测试方法的多样性、数据验证、标准缺乏和时间约束。调试和qa束数据可以被视为参考，并且稍后由处置计划系统使用。这样，所收集的数据应当具有最高质量，以避免剂量测定和患者处置错误。美国医学物理学家协会治疗物理委员会的工作组106(tg-106)已经给出用于恰当测量从linac发射的放射束的束数据集的指南。在一些实现中，linac调试和qa束数据要符合tg-106指南。

linac的调试和qa可以由linac的系统制造商、购买站点所有者(例如，医院的院内物理学家)或第三方公司进行。传统上，调试和qa不仅涉及linac，而且还涉及剂量测量系统(例如，体模)。linac系统具有内部剂量测量系统，其中该内部剂量测量系统被校准以测量由linac发射的放射束的剂量。为了校准、验证和调试的目的，除了内部剂量测量系统之外，还提供外部剂量测量系统(参考系统)。外部剂量测量系统包括体模，其中该体模包括位于容纳液体、固体或气体的储存器内的剂量计(例如，离子室、线性二极管等)。本发明参考容纳液体的储存器，但是应当理解，可以使用固体或气体(例如，作为人类模拟)。剂量计可以移动到储存器内的液体、固体或气体中的不同位置，并且可以用于对从linac发射的放射束进行测量。外部测量系统没有集成在内部测量系统内或耦接至内部测量系统，因此调试和qa包括多个手动步骤，这些步骤使得测量在时间和劳力上花费过多。

传统上，linac调试和qa是需要对传统体模进行精确定位并将linac定位在多个(例如，多于一百个)位置的长时间手动过程。传统体模使剂量计在储存器中的液体、固体或气体内沿着一个或多个轴移动。传统上，对于调试和qa，linac由linac控制器定位，并且体模的剂量计由未耦接至linac控制器的传统体模系统(例如，硬件和软件)定位。传统体模系统仅控制剂量计的位置，并从剂量计接收从linac发射的放射束的测量。由于在传统系统中linac和体模必须在可以进行测量之前单独移动到正确的位置，因此可能导致漫长的设置时间(例如，多达几小时)。传统设置操作包括以下操作中的一个或多个：将linac移动到适当位置；将储存器的原点与linac的等中心点对准；将水体模定向为使移动部分最小化(例如，使用用于使剂量计沿着臂移动的x方向而不是使用用于使整个臂移动的y方向)；通过手控盒(handpendant)来提供粗略定位；通过精细的x移动和y移动以及体模旋转来提供最终的微小调整；将储存器与束轴调平和对准；在切换剂量计之后重置等中心点和原点中至少之一；等等。

传统体模系统可以控制剂量计的位置，并在测量放射束期间移动剂量计。由于传统体模系统不能定位linac且在测量放射束期间不能移动linac，因此传统系统限于诸如百分深度剂量(pdd)和偏心率(ocr)测量等的测量(例如，在发射放射束并且进行放射束的测量的同时移动剂量计)。在一个实现中，传统系统可以通过相对于体模手动地添加或移除液体、固体或气体来进行组织体模比(tpr)测量。在另一实现中，传统系统可以通过将附件(例如，“笼”附件)紧固到linac来进行tpr测量，其中该附件保持剂量计。linac被定位成使得附件的至少一部分和剂量计在储存器内的液体、固体或气体中。手动移动linac，这也移动了附件和剂量计，使得剂量计在储存器内的液体、固体或气体中的不同深度处。

由于linac和传统体模单独定位、并且linac在进行测量期间保持静止，因此存在传统系统不能进行的多个测量。

附图说明

在附图的各图中，本发明通过示例而非限制的方式示出。

图1示出根据本发明的实现的具有bpm控制器和bpm体模的bpm系统的组件。

图2a～e示出根据本发明的实现的bpm体模的图。

图3a～b示出根据本发明的实现的、在进行束轮廓化时可以使用的系统。

图4a示出根据本发明的实现的用于测量使用耦接至bpm控制器的linac所发射的放射束的束轮廓的方法的流程图。

图4b示出根据本发明的实现的用于测量使用耦接至bpm控制器的linac所发射的放射束的束轮廓的方法的流程图。

图5a～d示出根据本发明的实现的利用bpm系统来进行偏心比(ocr)测量。

图6a～c示出根据本发明的实现的利用bpm系统来进行百分深度剂量(pdd)测量。

图7a～b示出根据本发明的实现的利用bpm系统来进行组织体模比(tpr)测量或组织最大剂量比(tmr)测量。

图8a～c示出根据本发明的实现的利用bpm系统来进行对角束测量。

图9a～c示出根据本发明的实现的利用bpm系统来进行旋转扫描测量。

图10a～b示出根据本发明的实现的利用bpm系统来进行矩形扫描测量。

图11示出根据本发明的实现的利用bpm系统来进行螺旋扫描测量。

图12示出根据本发明的实现的、在进行放射处置时可以使用的系统。

图13示出根据本发明的实现的基于机架的强度调制放射治疗系统。

图14示出根据本发明的实现的断层治疗放射治疗系统。

具体实施方式

这里描述了bpm系统和使用方法，其中在一些实现中，该bpm系统和使用方法通过使用bpm控制器控制bpm体模和linac这两者(例如，bpm控制器可操作地耦接至bpm体模和linac)，来解决以上和其它缺陷。bpm控制器经由硬件和软件(例如，用以控制和监视相应装置的应用软件)来集成内部剂量测量系统和外部剂量测量系统。bpm控制器可以对剂量计和linac进行定位，在移动期间使用linac发射放射束的同时进行linac和剂量计中至少之一的移动，并在移动期间从剂量计接收放射束的测量。这里公开的bpm系统的实现的优点可以包括通过使用bpm控制器对剂量计和linac这两者进行定位来减少设置时间(例如，与传统bpm体模系统相比，这里公开的bpm系统可以具有约10分钟的设置时间)。其它优点还可以包括例如通过在发射放射束的同时移动linac和剂量计中至少之一并进行测量，来进行这里公开的bpm系统的附加测量(例如，与传统bpm体模系统相比)。其它优点包括大大减少了操作者所需的知识和技能，并产生更一致的结果。

图1示出根据本发明的实现的具有bpm控制器110和bpm体模120的bpm系统100的组件。bpm控制器110耦接至bpm体模120和linac130。linac130被安装在机器人臂140上(例如，linac130是基于机器人的)。机器人臂140使linac130沿着水平、垂直、对角、螺旋、矩形、圆周等方向中的一个或多个方向移动。linac130被定位成向bpm体模120发射放射束150。

在可选实现中，这里描述的方法可以与其它类型的体模、其它类型的linac以及其它类型的bpm系统一起使用。在一个实现中，bpm系统100耦接至无框架机器人放射外科手术系统(例如，)。在另一实现中，bpm系统100耦接至基于机架的linac处置系统，其中，例如，linac130耦接至图13的基于机架的系统1300的机架1303。可选地，bpm系统100可以与其它类型的放射处置系统(例如，如图14所示的断层治疗系统)一起使用。

图2a～e示出根据本发明的实现的bpm体模120的图。根据本发明的各实现，图2a是bpm体模120的正面图，图2b是侧面图，图2c是俯视图，图2d是正面立体图，以及图2e是背面立体图。bpm体模120包括储存器210、剂量计220和定位装置230。

在使用linac130发射放射束150并通过剂量计220进行测量期间，储存器210包括液体(例如，水)、固体或气体(例如，用作人类模拟)。储存器210包括底壁、前壁、后壁、第一侧壁和第二侧壁。储存器210的上表面敞开(例如，没有上壁)。在一个实现中，储存器210可以具有约370毫米(mm)的第二高度212(储存器210的底壁的外表面到储存器210的上表面)、约370mm的第二深度214(储存器210的前壁的外表面到储存器210的后壁的外表面)、以及约320mm的第一宽度216(储存器210的第一侧壁的外表面到储存器210的第二侧壁的外表面)。在另一实现中，储存器210可以具有10”x10”x10”或更小的外部尺寸。在一个实现中，储存器210具有约300mm的第二高度212。

剂量计220是电离室(离子室)、线性二极管、检测器、二极管检测器等中的一个或多个。在一个实现中，bpm体模120包括仅在垂直方向上可移动的剂量计220。图2a～b和d～e显示剂量计220的第一位置222和第二位置224(例如，两个可能位置)。在一个实现中，第一位置222可以是剂量计220相对于储存器210的最大高度，并且第二位置224可以是剂量计220相对于储存器210的最小高度。剂量计220位于从最大高度(例如，第一位置222)到最小高度(例如，第二位置224)的任何位置。在发射放射束150并进行测量期间，储存器210填充有液体、固体或气体，使得剂量计220完全浸没在液体、固体或气体中。在发射放射束150并进行测量期间，剂量计220是静止的，或者在垂直方向上正移动(参见图5a～11)。在一个实现中，剂量计220可以具有从储存器210的前表面到剂量计220的中心的约160mm的第三深度229(参见图2c)。

定位装置230用于使剂量计在垂直方向上移动。定位装置230包括机动化滑架、驱动轴、马达、带、驱动轴等中的一个或多个。定位装置230包括耦接至轨道234的滑架232，其中该轨道234耦接至马达236。在一个实现中，马达236耦接至带，其中该带使滑架232沿着轨道234在垂直方向上移动。在另一实现中，马达耦接至驱动轴，其中该驱动轴使滑架232沿着轨道234在垂直方向上移动。滑架232固定剂量计220。滑架232和轨道234位于储存器210的内部，而马达236位于储存器210的外部(例如，上方)。马达236使滑架232沿着轨道234移动(例如，从而使剂量计220移动)。在一个实现中，定位装置230用于将剂量计220从储存器210中的液体、固体或气体的上表面下方的约15mm移动至约200mm。在一个实现中，定位装置230使剂量计220仅沿一个纵轴移动，这与使剂量计220沿多于一个轴移动的定位装置相比，该定位装置230对储存器210中的液体、固体或气体产生较少的干扰(例如，水波动、液体或固体或气体表面移动)。

在一个实现中，bpm体模120可以具有从储存器210的底壁的外表面到定位装置230的上表面的约401mm的第一高度231(参见图2a)以及从储存器210的前壁的外表面到定位装置230的后表面(例如，马达236的后表面；参见图2c)的约430mm的第一深度238。第一位置222中的滑架232可以具有从第一位置222中的滑架232的顶部到储存器210的上表面的约30mm的第三高度(参见图2a)。第二位置224中的滑架232可以具有从第二位置224中的滑架232的顶部到第一位置222中的滑架232的顶部的约200mm的第四高度(参见图2a)。

图3a～b示出根据本发明的实现的在进行束轮廓化时使用的系统。

参考图3a，处理装置300与bpm控制器110相耦接。bpm操作软件在处理装置300上运行以控制bpm控制器110。bpm控制器110耦接至bpm体模120和linac130(参见图1)。bpm体模120包括定位装置230和剂量计220(参见图2a～e)。具体地，bpm控制器110耦接至linac130、定位装置230和剂量计220(参见图2a～e)。bpm控制器110可操作地耦接至bpm体模120和linac130，其中bpm控制器110将剂量计220定位在第一位置，将linac130定位在第二位置，进行linac130从第二位置到第三位置的第一移动，在第一移动期间使用linac130发射放射束150，并且在第一移动期间从剂量计220接收放射束150的离子测量。

处理器300、bpm控制器110和linac130中的一个或多个耦接至一个或多个环境传感器320。bpm控制器110或处理器300从一个或多个环境传感器320接收一个或多个环境压力和温度测量。bpm控制器110或处理器300考虑到一个或多个环境压力和温度测量来调整从剂量计220接收到的放射束150的离子测量。bpm控制器110或处理器300从一个或多个环境传感器320接收linac130相对于bpm系统的一个或多个位置测量(例如，linac130和bpm控制器110之间、linac130和处理装置300之间、linac130和bpm体模120之间、linac130和定位装置230之间、linac130和剂量计220之间等的距离)。linac130的定位考虑到一个或多个位置测量。bpm控制器110可以考虑到来自一个或多个环境传感器320的位置测量来进行bpm体模120和linac130的设置。

环境传感器320可以包括以下传感器中的一个或多个：压力传感器；温度传感器；大气温度传感器；gps-压力-温度传感器；用于测量压力和温度(例如，提供温度和压力)、各组件的相对存在(例如，linac130和bpm控制器110之间、linac130和处理装置300之间、linac130和bpm体模120之间、linac130和定位装置230之间、linac130和剂量计220之间等的距离)、组件的调平信息(例如，linac130是否是水平的，bpm体模120是否是水平的，剂量计220是否是水平的，定位装置230是否是水平的，等等)、第一组件相对于第二组件的调平信息(例如，linac130的表面是否平行于bpm体模120的表面，等等)的传感器；等等。环境传感器320可以耦接至微控制器，其中该微控制器耦接至与处理装置300、bpm控制器110或linac130耦接的接口。数字信号可以具有+/-1百帕(hpa)(毫巴(mbar))的绝对压力精度和0.5摄氏度(c)的温度，并且可以具有0.02％的误差厘戈瑞(cgy)估计。

参考图3b，处理装置300与bpm控制器110、环境传感器320和静电计310相耦接。bpm操作软件在处理装置300上运行以控制bpm控制器110和静电计310。

静电计310与bpm体模120的剂量计220相耦接。静电计310放大剂量计220所检测到的电离量。静电计310提供用于外部装置控制的硬件接口(例如，以太网接口、rs-232c接口等)、以及用于指定可用于设置装置、控制装置和监视测量的命令集(例如，软件)的协议。在一个实现中，软件应用程序编程接口(api)可以实现协议的命令集中的一个或多个命令。静电计310的高电压感测(正或负)可以自动改变(例如，非手动切换)，使得需要改变高电压感测的活动(例如，tg-51)可以完全自动化。静电计310可以允许(例如，根据tg-51的要求)改变静电计310的电压幅度和电压符号(例如，设置静电计高电压，包括其感测)。

bpm控制器110耦接至bpm体模120的定位装置230以及linac130。在一个实现中，bpm控制器110耦接至linac控制器320，其中该linac控制器320与linac130相耦接。linac控制器320控制linac130的位置、使用linac130的放射束150的发射、linac130的移动等中的一个或多个。bpm控制器110经由linac控制器320来控制linac130。bpm控制器110可操作地耦接至bpm体模120和linac130，其中bpm控制器110将剂量计220定位在第一位置，将linac130定位在第二位置，进行linac130从第二位置到第三位置的第一移动，在第一移动期间使用linac130发射放射束150，并且在第一移动期间从剂量计220接收放射束150的离子测量。bpm控制器110经由处理装置300和静电计310来接收离子测量。

在一个实现中，处理装置300可以对包括ocr、pdd、tpr、tmr、对角束、旋转扫描、矩形扫描、螺旋扫描、工作组51(tg-51)、工作组135(tg-135)等中的一个或多个的不同测量进行完全软件控制(非手动进行)的数据收集。在不同的准直器尺寸和类型耦接至linac130的情况下，处理装置300可以进行不同的测量。处理装置300可以将机器人臂140、linac130、剂量计220、定位装置230和环境传感器320的控制集成到单个处理中，以使放射束150的数据收集自动化。处理装置300可以提供bpm体模120(例如，剂量计220和定位装置230)和linac系统(例如，机器人臂140和linac130)之间的通信。数据收集可以是封装剂量测量活动(例如，由现场物理学家进行、由linac制造商进行，等等)的自动剂量测量。

在一个实现中，bpm操作软件包括用以测量剂量的图形用户界面(gui)、用以校准剂量的第一命令行实用程序、以及用以测量剂量一致性的第二命令行实用程序。gui可以是用以操作linac130的软件应用的扩展。gui可以包括对静电计310和环境传感器320的支持。可以使用环境传感器320，或者可以手动输入温度和压力值。在初始化gui时，适当地设置静电计310。在正递送放射束150时，gui显示放射束150的内部测量剂量和放射束150的外部(参考)测量剂量(例如，在由耦接至剂量计220的静电计310测量时的剂量)。gui还显示内部剂量测量和参考剂量测量之间的绝对和相对差(误差)。

第一命令行实用程序运行10、30、50、100和200个标称监视单元(mu)(如剂量计220所测量的从linac130输出的机器度量)并且测量静电计310报告的内容。一旦测量完成，第一命令行实用程序计算各剂量通道的模型参数(例如，增益)并将模型参数存储在相应的数据文件中。第一命令行实用程序自动地(例如，不是手动地)进行剂量的校准。

第二命令行实用程序在预递送条件改变时测试剂量一致性。剂量测量取决于linac130在测量开始前的状态。例如，测量可以取决于是否激活了高电压(例如，高电压和放射束150)。测量还取决于发射第一放射束和发射第二放射束之间的时间段长度。第二命令行实用程序可以判断linac130、内部剂量测量系统(耦接至linac130的成像系统)或外部(参考)剂量测量系统(bpm系统100)是否发生故障。测试过程可以包括：验证linac130是否被校准并且设备是否被正确地设置，以束之间无延迟的方式运行20个放射束(每个100cgy)的序列，在高电压关闭和放射束关闭的情况下等待两小时，以束之间无延迟的方式运行20个放射束(每个100cgy)的序列，在高电压接通且束关闭的情况下等待两小时，以束之间无延迟的方式运行20个放射束(每个100cgy)的序列，并且在高电压接通且束接通的情况下等待两小时。测试过程运行20个放射束的四个序列，并且具有三个2小时的延迟。每个延迟具有与高电压和放射束有关的不同条件，并且在相应延迟之后的各个测量可能具有不同的绝对误差(cgy)，因此延迟期间的条件可能影响测量。

图4a示出根据本发明的实现的用于测量使用耦接至bpm控制器110的linac130所发射的放射束150的束轮廓的方法400的流程图。关于在linac130向bpm体模120递送放射时测量束轮廓，描述了方法400。然而，应当理解，方法400也可以用于确定由发射放射线的其它系统(特别是其中发射放射线的其它系统可以耦接至bpm控制器110)递送至bpm体模120的放射线。方法400可以由包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，在处理装置上运行以进行硬件仿真的指令)或其组合的处理逻辑进行。

在块405，处理逻辑使用可操作地耦接至bpm体模120和linac130的bpm控制器110来将bpm体模120的剂量计220定位在第一位置。处理逻辑使用定位装置230(参见图2a～e)来定位剂量计220。处理逻辑使马达236将滑架232和剂量计220移动至第一位置。

在块410，处理逻辑使用bpm控制器110来将linac130定位在第二位置。处理逻辑使用机器人臂140(参见图1)或linac控制器320(参见图3b)来定位linac130。

在块415，处理逻辑使用bpm控制器110来进行linac130从第二位置到第三位置的第一移动。第二位置到第三位置可以在水平方向(参见图5a～c)、在垂直方向(参见图7a～b)、在水平对角线方向(参见图8a)、在水平旋转方向(参见图9a)、在水平矩形方向(参见图10a)、或者在水平螺旋方向(参见图11)。第二位置和第三位置可以是同一位置(linac在发射期间是静止的；参见图6a～b)。

在块420，处理逻辑在(例如，块415的)第一移动期间从linac130发射放射束150。在发射放射束150期间，剂量计220可以是静止的，或者可以在垂直方向上移动。

在块425，处理逻辑在(例如，块420的)发射期间经由剂量计220来进行放射束150的离子测量。在一个实现中，处理逻辑可以耦接至一个或多个传感器(例如，压力传感器、温度传感器、用于温度和压力测量的传感器等)，其中这一个或多个传感器可以集成到linac130或bpm系统100、或者可以是独立的。处理逻辑可以考虑到离子测量(块425)以及一个或多个压力和温度测量来确定放射束150的调整后离子测量。

在一个实现中，进行第一移动(块415)可以包括使linac130沿水平方向移动，其中剂量计220在发射(块420)期间是静止的(参见图5)。

在一个实现中，第二位置和第三位置是同一位置(例如，linac130是静止的)，方法400还可以包括使用bpm控制器110来进行剂量计220沿垂直方向从第一位置到第四位置的第二移动，并且从linac130发射(块420)放射束150是在第二移动期间(参见图6)。

在一个实现中，进行第一移动(块415)可以包括使linac沿垂直方向移动，方法400还可以包括处理逻辑使用bpm控制器110来进行剂量计220沿垂直方向从第一位置到第四位置的第二移动，其中从linac130发射(块420)放射束150是在第一移动和第二移动期间，第一移动和第二移动是同时的且基本上相等的，并且bpm体模120包括发射(块420)期间静止的储存器210(参见图7)。

在一个实现中，进行第一移动(块415)可以包括使linac130沿一个或多个水平对角线方向移动，其中剂量计220在发射(块420)期间是静止的，发射(例如，发光)形成照射野，进行离子测量(块425)包括将照射野的多个角度的多个偏心率(ocr)测量与圆形形状的放射野进行比较(例如，包括两者的比较)(参见图8)。

在一个实现中，进行第一移动(块415)可以包括使linac130沿圆周方向移动，其中剂量计220在发射(块420)期间是静止的，发射形成照射野，并且进行离子测量(块425)包括将照射野的第一边缘与圆形形状的放射野的第二边缘进行比较(例如，包括两者的比较)(参见图9)。

在一个实现中，进行第一移动(块415)可以使linac130沿矩形方向移动，其中剂量计220在发射(块420)期间是静止的，发射形成照射野，并且离子测量是矩形的照射野的边缘(参见图10)。

在一个实现中，进行第一移动(块415)可以包括使linac130沿螺旋方向移动，其中剂量计220在发射(块420)期间是静止的(参见图11)。

应当注意，上述操作仅仅是测量所发射的放射束150的束轮廓的一种方法，并且在可选实现中，图4a的某些操作可以是可选的、或者采取更简单的形式。

图4b示出根据本发明的实现的用于测量使用耦接至bpm控制器110的linac130所发射的放射束150的束轮廓的方法430的流程图。关于在linac130向bpm体模120递送放射时测量束轮廓，描述了方法430。然而，应当理解，方法430也可以用于确定由发射放射线的其它系统(特别是其中发射放射线的其它系统可以耦接至bpm控制器110)递送至bpm体模120的放射线。方法430可以由包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(例如，在处理装置上运行以进行硬件仿真的指令)或其组合的处理逻辑进行。在一个实现中，方法430由图3a或3b的处理装置300上运行的bpm操作软件进行。

在块435，处理逻辑向bpm控制器110发送用以将linac130定位在第二位置(例如，测量位置)的第一命令。bpm控制器110向linac控制器320(例如，机器人控制器)发送用以将linac130定位在第二位置的第一命令。响应于linac控制器320接收到第一命令，linac130被定位在第二位置。

在块440，处理逻辑从bpm控制器110接收将linac130移动到第二位置的第一指示。该第一指示是由bpm控制器110从linac控制器320接收到的。

在块445，处理逻辑向bpm控制器110发送用以将bpm体模120的剂量计220(例如，离子室)定位在第一位置(例如，测量位置)的第二命令。bpm控制器110向bpm体模120(例如，定位装置230)发送用以将剂量计220定位在第一位置的第二命令。响应于bpm体模120接收到第二命令，剂量计220被定位在第一位置。

在块450，处理逻辑从bpm控制器110接收将剂量计220移动到第一位置的第二指示。该第二指示是由bpm控制器110从bpm体模120接收到的。

在块455，处理逻辑从耦接至剂量计220的静电计310接收剂量计220所确定的电离值。电离值是经由剂量计220在使用bpm控制器110进行linac130从第二位置到第三位置的第一移动期间从linac130发射放射束150的过程中进行的离子测量。

在块460，处理逻辑生成包括电离值的图。在一个实现中，电离值可以进一步考虑温度测量和压力测量中至少之一。温度测量和压力测量中至少之一可以由处理逻辑从一个或多个传感器(例如，压力传感器、温度传感器、用于温度和压力测量的传感器等)接收到，其中这一个或多个传感器可以集成到linac130或bpm系统100或者可以是独立的。

应当注意，上述操作仅仅是测量所发射的放射束150的束轮廓的一种方法，并且在可选实现中，图4b的某些操作可以是可选的、或者采取更简单的形式。

图5a～11示出根据本发明的实现的使用bpm系统100来进行各种束轮廓测量。在一些实现中，linac调试和qa束数据通过图5a～11的束轮廓测量中的一个或多个来获得。图5a～11的束轮廓测量可以根据工作组51(美国医学物理学家协会(aapm)的放射治疗委员会的tg-51；用于高能光子和电子束的临床参考剂量测定的协议)、技术报告系列号398(由国际原子能机构(ieaa)、世界卫生组织(who)、泛美卫生组织(paho)和欧洲放射治疗和肿瘤学会(estro)赞助的trs-398；外部束放射治疗中的吸收剂量确定；针对基于水的吸收剂量标准的剂量测定的国际操作规范)、(用于恰当测量从linac发射的放射束150的束数据集合的aapm的治疗物理委员会的)tg-106等中的一个或多个。这里公开的实现不限于仅与tg-51、trs-398和tg-106指南一起使用。

图5a～d示出根据本发明的实现的利用bpm系统100来进行偏心率(ocr)测量。

图5a是在linac130进行第一移动并且剂量计220静止(例如，在从储存器210中的液体、固体或气体表面到剂量计220的15mm、50mm、100mm、200mm、250mm、300mm等的深度中的一个深度处)期间linac130向bpm体模120发射放射束150的侧面图，图5b是正面图，以及图5c是仰视图。

bpm控制器110将剂量计220定位在第一位置并且将linac130定位在第二位置，进行linac130从第二位置到第三位置的第一移动，在第一移动期间从linac130发射放射束150，并且在发射期间经由剂量计来进行放射束150的离子测量。在进行ocr测量时(图5a～d)，剂量计220在第一移动期间保持静止，并且第一移动是一个或多个水平移动。第一移动包括使linac130沿第一水平方向510(例如，基本上垂直于储存器210的正面和背面、基本上平行于储存器210的第一侧面和第二侧面)移动和沿第二水平方向520(例如，基本上垂直于储存器210的第一侧面和第二侧面、基本上平行于储存器210的正面和背面)移动中的一个或多个。

图5d是根据本发明的实现的一个或多个ocr测量的束轮廓图530。扫描方向是第一水平方向510和第二水平方向520中的一个或多个。相对百分比是剂量计220所检测到的放射量与linac130所发射的放射量的比。束轮廓图530是钟形曲线。在一个实现中，束轮廓图530在剂量计220和linac130之间的0mm偏移处可以具有约100％的相对百分比(例如，使用linac130发射的放射束150直接与剂量计220平齐)。束轮廓图530在20mm偏移处可以具有约90％的相对百分比、在30mm偏移处可以具有约70％的相对百分比、在40mm偏移处可以具有约5％的相对百分比，等等(例如，偏移是使用linac130发射的放射束150的中心与剂量计220的中心之间的距离)。

图6a～c示出根据本发明的实现的利用bpm系统100来进行百分深度剂量(pdd)测量。pdd测量是某一深度处的放射束150的第一吸收剂量与(例如，最大剂量的)固定参考深度处的放射束150的第二吸收剂量的比。pdd测量是通过深度“d”处的剂量除以最大深度“dmax”(例如，与最大剂量相对应的参考深度)处的剂量而计算出的。固定的源到表面距离(ssd)可以用于pdd测量。在利用bpm系统100进行pdd测量期间，储存器210的位置和储存器210中的液体、固体或气体的量保持恒定。

图6a和图6b是在linac130静止(例如，linac130进行从第二位置到第三位置的第一移动，其中第二位置和第三位置是同一位置)并且剂量计220进行第二移动期间linac130向bpm体模120发射放射束150的侧面图和正面图。

bpm控制器110将剂量计220定位在第一位置并且将linac130定位在第二位置，进行剂量计220从第一位置到第四位置的第二移动，在第二移动期间从linac130发射放射束150，并且在发射期间经由剂量计220来进行放射束150的离子测量。在进行pdd测量时(图6a～c)，linac130在第二移动期间保持静止(例如，进行从第二位置到第三位置的第一移动，其中第二位置和第三位置是同一位置)，并且第二移动是垂直移动610。在进行pdd测量时，储存器210也可以保持静止。

图6c是根据本发明的实现的一个或多个pdd测量的束轮廓图620。扫描方向是垂直移动610。相对百分比是剂量计220所检测到的放射量与linac130所发射的放射量的比。在一个实现中，当剂量计220相对于剂量计220的最大高度具有约0mm的偏移(例如，剂量计220在第一位置222，参见图2a～b和2d～e)时，束轮廓图620可以具有约55％的相对百分比。束轮廓图620在15mm偏移处可以具有约100％的相对百分比、在50mm处可以具有约82％的相对百分比、在100mm处可以具有约60％的相对百分比、在150mm处可以具有约42％的相对百分比、在200mm处可以具有约30％的相对百分比，等等。

图7a～b示出根据本发明的实现的利用bpm系统100来进行组织体模比(tpr)测量或组织最大剂量比(tmr)测量。通过使源到检测器的距离(例如，从linac130到剂量计220的距离)保持恒定并且改变剂量计220在bpm体模120中的深度来测量tpr或tmr。tpr(例如，tpr20/10)是在体模中的给定点处的放射束150的第一吸收剂量与在固定参考深度(例如5cm、10cm)的相同点处的放射束150的第二吸收剂量的比。tmr是具有与放射束150的最大剂量相对应的参考深度的tpr。tpr和tmr是以恒定的表面到轴距离(sad)测量的。在进行tpr或tmr测量期间，储存器210的位置和储存器210中的液体、固体或气体的量保持恒定。剂量计220由定位装置230而不是由linac130移动(例如，剂量计220不容纳在紧固到linac的附件(“鸟笼附件”)中)。

图7a和图7b是在linac130进行第一移动并且剂量计220进行第二移动期间linac130向bpm体模120发射放射束150的侧面图和正面图。

bpm控制器110将剂量计220定位在第一位置并且将linac130定位在第二位置，进行linac130从第二位置到第三位置的第一移动，进行剂量计220从第一位置到第四位置的第二移动，在第一移动和第二移动期间从linac130发射放射束150，并且在发射期间经由剂量计来进行放射束150的离子测量。在进行pdd测量时(图7a～b)，第一移动是在第一垂直方向710上，第二移动是在第二垂直方向720上，第一移动和第二移动是同时的且基本上相等的(例如，第一移动和第二移动以基本上相同的时间和基本上相同的速度通过基本上相同的距离)，并且储存器210在发射期间是静止的。

图8a～c示出根据本发明的实现的利用bpm系统100来进行对角线扫描测量。

图8a是在linac130进行第一移动并且剂量计220静止期间linac130向bpm体模120发射放射束150的仰视图。

bpm控制器110将剂量计220定位在第一位置并且将linac130定位在第二位置，进行linac130从第二位置到第三位置的第一移动，在第一移动期间从linac130发射放射束150，并且在发射期间经由剂量计来进行放射束150的离子测量。在进行对角线扫描测量时(图8a)，剂量计220在第一移动期间保持静止，并且第一移动是一个或多个水平对角线移动。第一移动包括linac130沿一个或多个水平对角线方向(例如，第一对角线方向810a、第二对角线方向810b等(以下为对角线方向810))移动。在一个实现中，通过进行对角线扫描测量，可以验证十二边形(例如，在linac130上使用iris准直器时)的照射野的多个角度的ocr，并且可以将十二边形的照射野的某一角度的ocr与圆形形状的放射野进行比较。

图8b示出包括不同角度的对角线扫描的十二边形的放射野。十二边形的放射野包括第一角度820a的对角线扫描和第二角度820b的对角线扫描等。

图8c示出包括不同角度的对角线扫描的圆形形状(例如，圆)的放射野。圆形形状的放射野包括第一角度820a的对角线扫描和第二角度820b的对角线扫描等。

将图8b中的十二边形的照射野的一个或多个角度的ocr测量与图8c的圆形形状的放射野进行比较，以确定由linac130发射的放射束150的适形性。

图9a～c示出根据本发明的实现的利用bpm系统100来进行旋转扫描测量。

图9a是在linac130进行第一移动并且剂量计220静止期间linac130向bpm体模120发射放射束150的仰视图。

bpm控制器110将剂量计220定位在第一位置并且将linac130定位在第二位置，进行linac130从第二位置到第三位置的第一移动，在第一移动期间从linac130发射放射束150，并且在发射期间经由剂量计来进行放射束150的离子测量。在进行旋转扫描测量时(图9a)，剂量计220在第一移动期间保持静止，并且第一移动在水平面中基本上是圆的。第一移动包括linac130沿水平圆周方向(例如，圆周方向910)移动。在一个实现中，通过进行旋转扫描测量，可以验证十二边形(例如，在linac130上使用iris准直器时)的照射野的边缘，并且可以将十二边形的照射野的边缘与圆形形状的放射野的边缘进行比较。

图9b示出包括旋转扫描920的十二边形的放射野。图9c示出包括旋转扫描920的圆形形状(例如，圆)的放射野。将图9b中的十二边形的照射野的边缘与图9c的圆形形状的边缘进行比较，以确定由linac130发射的放射束150的适形性。

图10a～b示出根据本发明的实现的利用bpm系统100来进行矩形扫描测量。

图10a是在linac130进行第一移动并且剂量计220静止期间linac130向bpm体模120发射放射束150的仰视图。

bpm控制器110将剂量计220定位在第一位置并且将linac130定位在第二位置，进行linac130从第二位置到第三位置的第一移动，在第一移动期间从linac130发射放射束150，并且在发射期间经由剂量计来进行放射束150的离子测量。在进行矩形扫描测量时(图10a)，剂量计220在第一移动期间保持静止，并且第一移动在水平面中基本上是矩形。第一移动可以包括linac130沿水平矩形方向(例如，矩形方向1010)移动。

图10b示出包括矩形扫描1020(例如，放射野的边缘的扫描等)的矩形的放射野(例如，通过发射放射束150形成)。在一个实现中，通过进行矩形扫描测量，可以验证矩形(例如，在linac130上使用多叶准直器(mlc)时)的照射野的边缘。

图11示出根据本发明的实现的利用bpm系统100来进行螺旋扫描测量。

图11是在linac130进行第一移动并且剂量计220静止期间linac130向bpm体模120发射放射束150的仰视图。

bpm控制器110将剂量计220定位在第一位置并且将linac130定位在第二位置，进行linac130从第二位置到第三位置的第一移动，在第一移动期间从linac130发射放射束150，并且在发射期间经由剂量计来进行放射束150的离子测量。在进行矩形扫描测量时(图11)，剂量计220在第一移动期间保持静止，并且第一移动在水平面内基本上是螺旋形(例如，螺线等)。第一移动可以包括linac130沿水平螺旋方向(例如，螺旋方向1110)移动。

图12示出根据本发明的实现的在进行放射处置时可以使用的系统。这些系统可以用于进行例如上述的方法。如下所述和图12中所示，系统1200可以包括bpm系统100和处置递送系统1215。

bpm系统100包括用以生成和修改束轮廓测量的处理装置1240。在一个实现中，处理装置可以与图3a或图3b的处理装置300相同。处理装置1240可以表示一个或多个通用处理器(例如，微处理器)、诸如数字信号处理器(dsp)等的专用处理器或诸如控制器或现场可编程门阵列(fpga)等的其它类型的装置。处理装置1240可被配置为执行用于进行这里所讨论的束轮廓测量生成操作的指令。

bpm系统100还可以包括系统存储器1235，其中该系统存储器1235可以包括通过总线1286耦接至处理装置1240的用于存储处理装置1240所要执行的信息和指令的随机存取存储器(ram)或其它动态存储装置。系统存储器1235还可以用于在处理装置1240执行指令期间存储临时变量或其它中间信息。系统存储器1235还可以包括耦接至总线1286的用于存储处理装置1240所用的静态信息和指令的只读存储器(rom)或其它静态存储装置中至少之一。

bpm系统100还可以包括存储装置1245，其表示耦接至总线1286的用于存储信息和指令的一个或多个存储装置(例如，磁盘驱动器或光盘驱动器)。存储装置1245可以用于存储用于进行这里所讨论的束轮廓测量步骤的指令。

处理装置1240还可以耦接至用于向用户显示信息(例如，图5d的束轮廓图530、图6c的束轮廓图620等)的诸如阴极射线管(crt)或液晶显示器(lcd)等的显示装置1250。诸如键盘等的输入装置1255可以耦接至处理装置1240，以将信息或命令选择中至少之一通信至处理装置1240。一个或多个其它用户输入装置(例如，鼠标、追踪球或光标方向键)也可以用于通信方向信息，以选择处理装置1240所用的命令并控制显示器1250上的光标移动。处理装置1240可以通过总线1286或其它类型的控制和通信接口而耦接至系统存储器1235、存储装置1245、显示装置1250和输入装置1255。

在一个实现中，输入装置1255可以从用户接收输入以进行一个或多个束轮廓测量(例如，用于调试、qa等)。处理装置1240可以向bpm控制器110发送命令以进行一个或多个束轮廓测量。bpm控制器110可以将剂量计220定位在第一位置，将linac130定位在第二位置，进行linac130从第二位置到第三位置的第一移动，并且在第一移动期间使用linac130来发射放射束150。处理装置1240可以在第一移动期间(例如，经由bpm控制器110(参见图3a)、经由静电计310(参见图3b)，等等)从放射束150的剂量计220接收离子测量。处理装置1240可以根据离子测量(例如，图5d的束轮廓图530、图6c的束轮廓图620等)生成信息以经由显示装置1250显示该信息。

bpm系统100可以与诸如处置递送系统1215等的处置递送系统共享其数据库(例如，存储装置1245中所存储的数据)，使得在处置递送之前不必从处置计划系统进行导出。bpm系统100可以经由数据链路1290链接到处置递送系统1215，其中在一个实现中，数据链路1290可以是直连链路、lan链路或wan链路。

在一个实现中，处置递送系统1215包括用以向靶体积(例如，患者、bpm体模120等)施加规定放射剂量的一个或多个治疗或外科手术放射源1260(例如，linac130)。处置递送系统1215还可以包括用以进行诸如锥形束ct等的计算机断层成像(ct)的成像系统1265，并且成像系统1265所生成的图像可以是二维(2d)或三维(3d)的。

处置递送系统1215还可以包括用以控制放射源1260、接收和处理来自bpm系统100的数据、以及控制诸如处置床1275等的患者支撑装置的处理装置1270。处理装置1270可以包括一个或多个通用处理器(例如，微处理器)、诸如数字信号处理器(dsp)等的专用处理器或诸如控制器或现场可编程门阵列(fpga)等的其它类型的装置。处理装置1270可被配置为执行用以定位linac130的指令。

处置递送系统1215还包括耦接至处理装置的用于存储处理装置所要执行的信息和指令的系统存储器，诸如随机存取存储器(ram)或其它动态存储装置等。系统存储器还可以用于在处理装置1270或处理装置1240执行指令(例如，从bpm系统100接收到的指令)期间存储临时变量或其它中间信息。系统存储器还可以包括用于存储处理装置所用的静态信息和指令的只读存储器(rom)或其它静态存储装置中的一个或多个。

处置递送系统1215还包括存储装置，其表示用于存储信息和指令(例如，从bpm系统100接收到的指令)的一个或多个存储装置(例如，磁盘驱动器或光盘驱动器)。处理装置1270可以通过总线1292或其它类型的控制和通信接口而耦接至放射源1260和处置床1275。

处理装置1270可以实现用以管理诊断x射线成像的定时以维持靶与放射源1260所递送的放射处置束的对准的方法。

在一个实现中，处置递送系统1215包括经由总线1292与处理装置1270连接的输入装置1278和显示器1277。显示器1277可以示出用于识别靶移动速率(例如，处置下的靶体积的移动速率)的趋势数据。显示器1277还可以示出患者的当前放射暴露和患者的预计放射暴露。输入装置1278可以使得临床医生能够在处置期间调整处置递送计划的参数。

应当注意，在数据链路1286和1290被实现为lan或wan连接的情况下，bpm系统100和处置递送系统1215中至少之一可以处于分散的位置，使得这些系统可以彼此物理地远离。可选地，bpm系统100和处置递送系统1215中至少之一可以彼此集成在一个或多个系统中。

图13示出根据本发明的实现的基于机架的强度调制放射治疗(imrt)系统1300。在一个实现中，linac130被安装在机架1303上。在基于机架的系统1300中，具有头部组件1301的放射源(例如，linac130)以在与患者的轴向切片相对应的平面中旋转的方式安装在机架1303上。然后，从旋转的圆形平面上的多个位置递送放射线。在imrt中，bpm控制器110可以将linac130定位在第二位置，并且通过经由基于机架的系统1300的机架1303和头部组件1301移动linac130来进行linac130的第一移动。所得到的系统生成任意形状的处置束，其中这些处置束在等中心点处彼此相交以将剂量分布递送到靶位置。在一个实现中，基于机架的系统1300可以是基于c形臂的系统。

图14示出根据本发明的实现的断层治疗放射治疗系统1400。断层治疗是一种放射治疗，其使用窄的强度调制笔形束(即，放射束150)来将放射线递送到靶区域(例如，肿瘤、患者、bpm体模120等)。断层治疗放射治疗系统1400包括安装到环形机架1420的linac130。环形机架1420具有圆环形状，并且靶区域(例如，bpm体模120、患者等)移动通过环形机架1420的圆环形状的孔。中心轴穿过孔的中心。在一个实现中，由安装到环形机架1420的linac130生成放射束150，其中环形机架1420围绕中心轴旋转以从各个角度向bpm体模120递送放射束150。在递送放射束150期间，bpm体模120位于处置床1440(例如，可调节台)上，并且bpm体模120同时移动通过环形机架1420的孔，从而在不使linac130或剂量计220水平移动的情况下允许放射束150相对于剂量计220水平移动。例如，为了进行图5a～d的ocr测量，linac130保持静止，并且处置床1440使bpm体模120沿水平方向移动。

在一些实现中，linac130可以以类似悬臂的方式安装到c形臂机架，其中c形臂机架使linac130围绕穿过环形机架1420的等中心点的轴旋转。在其它实现中，linac130可以被安装到具有多个(例如，5个或更多个)自由度的机器人臂，以将linac130围绕环形机架1420定位，从而照射由处置床1440水平移动的bpm体模120中的剂量计220。

从前面的描述中显而易见的是，本发明的各方面可以至少部分地以软件实现。也就是说，该技术可以在响应于处理装置300或1240(参见图3a～b和12)的、例如执行存储器中所包含的指令的序列的计算机系统或其它数据处理系统中执行。在各种实现中，硬件电路可以与软件指令组合使用以实现本发明。因此，技术不限于硬件电路和软件的任何特定组合或数据处理系统所执行的指令的任何特定源。另外，在整个说明书中，各种功能和操作可被描述为由软件代码执行或引起以简化描述。然而，本领域技术人员将认识到这种表达的含义为这些功能是由于处理装置300或1240执行代码而得到的。

可以使用机器可读介质来存储软件和数据，其中这些软件和数据在由通用或专用数据处理系统执行时使该系统进行本发明的各种方法。该可执行软件和数据可以存储在各种地方，包括例如系统存储器以及能够存储软件程序和数据至少之一的存储器或任何其它装置。因此，机器可读介质包括以机器(例如，计算机、网络装置、个人数字助理、制造工具、具有一个或多个处理器的集合的任何装置等)可访问的形式提供(即，存储)信息的任何机构。例如，机器可读介质包括可记录/不可记录介质，诸如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、磁盘存储介质、光存储介质、闪速存储器装置等。机器可读介质可以是非暂时性计算机可读存储介质。

除非从前面的讨论中明显可见，除非特别说明，否则应当理解，诸如“接收”、“定位”、“进行”、“发射”或“使”等的术语可以是指计算机系统或类似电子计算装置的动作和处理，其中该计算机系统或类似电子计算装置操纵表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(例如，电子)量的数据并将该数据变换为类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或者其它这类信息存储器或显示装置内的物理量的其它数据。可以使用计算机软件来实现这里所描述的方法的实现。如果用符合公认标准的编程语言编写，则可以编译被设计为实现这些方法的指令的序列，以在各种硬件平台上执行并且与各种操作系统相配合。另外，不参考任何特定编程语言来描述本发明的实现。应当理解，可以使用各种编程语言来实现本发明的实现。

应当注意，这里描述的方法和设备不限于仅用于医学诊断成像和处置。在可选实现中，这里的方法和设备可用于医疗技术领域之外的应用，例如工业成像和材料的非破坏性测试。在这样的应用中，例如，“处置”一般可以是指由处置计划系统控制的操作的实现，诸如束(例如，放射束、声束等)的应用，并且“靶”可以是指非解剖对象或区域。

在前面的说明书中，已经参考具体典型实现描述了本发明。然而，显而易见的是，在不脱离所附权利要求书中所阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应被视为说明性意义而非限制性意义。