用于在治疗会话期间获取重建图像的系统和方法

专利名称：用于在治疗会话期间获取重建图像的系统和方法
技术领域：
本申请主要涉及医疗成像，尤其涉及在治疗期间执行成像过程的系统和方法。
背景技术：
放射线已被用于成像和治疗肿瘤组织。在放射疗法中，高能波束被从外部源向病人施加。该外部源可以是旋转的(与弧形疗法的情况一祥)，它会产生进入病人体内到达目标位置的准直放射波束。放射剂量及剂量放置必须受到精确地控制，以确保肿块接收足够辐射，以及确保对周围健康组织的损害被最小化。在放射治疗过程中，有时可能会执行多个治疗会话。在每ー个治疗会话中，放射源都可以被置于ー个或多个规定的机架角度，以由此从某些规定角度来向目标组织递送放射波束。作为从多个不同角度向目标组织递送放射线的結果，足够的放射剂量可被递送至目标组织，以由此在保护周围健康组织的同时治疗目标组织。在一些情况下，在执行放射治疗会话之前可以获取目标区域图像，以便核实目标区域的形状和位置。在执行了治疗会话之后，目标区域的图像可被再次获取，以便核实在治疗会话期间正确递送了放射剂量。本主题申请的发明人确定，期望具有一种用于在治疗会话期间获取重建图像的有效技术。

发明内容
根据ー些实施例，ー种医疗系统包括被配置成在治疗会话期间递送治疗放射线的治疗放射源，被配置成在治疗会话期间获取图像数据的成像系统，以及处理器，被配置成确定波束中断以及在波束中断期间自动操作成像系统来获取图像数据。根据ー些实施例，医疗系统包括治疗放射源，被配置成在治疗会话期间发生的波束中断中自动获取图像数据的成像系统，以及处理器，被配置成在在治疗会话期间，在波束中断结束之后自动操作治疗放射源来递送治疗放射线。根据ー些实施例，ー种医疗系统包括被配置成在治疗会话期间递送治疗放射线的治疗放射源，被配置成在治疗会话期间获取图像数据的成像系统，以及被配置成在治疗会话期间使用至少ー些图像数据来重建图像的处理器。根据ー些实施例，一种成像方法包括在治疗会话期间获取图像数据，以及在治疗会话期间使用至少ー些图像数据来重建图像。根据ー些实施例，ー种医疗系统包括用于在治疗会话期间递送治疗放射线的装置，用于在治疗会话期间获取图像数据的装置，以及用于在治疗会话期间使用至少ー些图像数据来重建图像的装置。在治疗会话期间获取的图像可以在治疗会话期间和/或之后使
ο通过阅读后续的实施例详述，其他以及进一歩的方面和特征将是明晰的，其中该描述_在例示而不是限制本发明。


附图例示关于实施例的设计和运用，其中相似的元素是用共同的附图标记指代的。这些附图不一定按比例绘制。为了更好地了解如何获取上述及其他优点和目标，在这里对附图中例示的实施例进行了更详细的描述。这些附图描述的只是典型实施例，由此不应被认为是对其范围进行限制。图IA例示根据ー些实施例的放射系统；图IB例示根据ー些实施例的放射系统；图2例示根据ー些实施例在治疗会话期间执行成像过程的方法；图3A-3D例示治疗会话中的有计划的波束中断的概念；图4A例示在治疗会话期间使用有计划的波束中断来获取图像数据的技术；图4B例示在治疗会话期间使用有计划的波束中断以及强制波束中断来获取图像数据的技术；图4C例示在治疗会话中的治疗波束递送期间获取图像数据的技术；图5例示根据ー些实施例在治疗会话期间获取重建图像的技术；图6例示根据ー些实施例在治疗会话期间获取重建的CBCT图像的技术；图7A和图7B例示根据ー些实施例的成像系统；图8例示根据其他实施例的成像系统；图9例示根据ー些实施例的包含位置监视系统的放射系统；图10例示根据ー些实施例在治疗过程期间执行成像过程的方法；图11例示根据ー些实施例的包含成像系统的治疗系统的框图；以及图12是可以用来实施这里描述的实施例的计算机系统架构的框图。
具体实施例方式以下会參考附图来描述不同的实施例。应该指出，这些附图并没有按比例绘制，并且在附图中，相似结构或功能的部件是用相同附图标记表示的。此外还应该指出，这些附图的目的只是为了便于描述实施例。他们并没有详尽描述本发明或者限制本发明的范围。此外，所例示的实施例未必具有所显示的所有方面或优点。结合特定实施例描述的方面和优点也未必局限于该实施例，即便没有例示，所述方面或优点也可以在其他任何实施例中实现。图IA例示根据ー些实施例的放射系统10，其中该系统包括用于在治疗会话期间获取ー个或多个图像的成像系统30。系统10包括机架12、用于支撑病人16的病人支撑器 14以及用于控制机架12的操作的控制系统18。该系统10还包括在将病人16支撑在支撑器14上时向病人16发射放射波束沈的放射源20，以及用于控制放射波束沈的递送的准直仪系统28。例如，在一些实施例中，准直仪系统观可以包括用于改变波束沈的形状的多个叶片。在其他实施例中，准直仪系统观可以是可旋转的(例如相对于波束26的轴线)。 在不同的实施例，放射源20可以被配置成产生圆锥形波束、扇形波束或其他类型的放射波束，例如扫描波束。在所例示的实施例中，放射源20是用于提供治疗能量的治疗放射源。在所例示的实施例中，放射源20与机架12耦合且位于机架12限定的钻孔内。
如图所示，系统10还具有被配置成在治疗会话期间获取图像数据的成像系统30。 该成像系统30包括X射线源32以及位干与X射线源32相対的工作位置的成像器34。X 射线源32被配置成递送诊断放射线，其中该放射线的能量范围适于对病人16的至少一部分进行成像。在使用期间，X射线源32向病人16递送放射波束，并且脱离病人16的放射线会被成像器34接收。成像器34响应于接收到的放射线来产生图像数据。在一些实施例中，成像器34可以包括用于将放射线转换成光子的闪烁材料层，以及用于将光子转换成电信号的电路层。在其他实施例中，成像器34可以包括介于两个电极层之间的转换层，其中该转换层被配置成响应于成像器34接收的放射线来产生电子空穴对。在一些情况下，成像器34可以用平板来实现。所述成像器34与处理器M相耦合，并且被配置成将图像数据传送至处理器M以进行处理(例如在治疗会话期间重建图像数据)。作为替换，成像器34也可以将图像数据传送到另ー处理器而不是处理器M以进行处理。本说明书中使用的术语 “处理器”可以是指一个或多个处理単元，其中每ー个处理单元都可以用处理设备实施。由此，术语“处理器”既可以是指ー个处理器，也可以是指ー个以上的处理器，其中包括多处理器系统以及处于多个系统中的一个或多个处理器。在所例示的实施例中，成像系统30的X 射线源32和成像器34安装到相同的机架12，并且在该机架还安装了放射源20。由此，机架12的旋转会导致X射线源32以及放射源20 —起旋转。在其他实施例中，X射线源32 和成像器34可以安装在与机架12不同的第二机架上。在这种情况下，X射线源32和成像器34的运动与放射源34无关。应该指出，在其他实施例中，图IA所示的任何组件都可以被认为是成像系统30的一部分。在所例示的实施例中，控制系统18包括与控制器40耦合的处理器M，例如计算机处理器。该控制系统18还可以包括用于显示数据的监视器56以及用于输入数据的输入设备58，例如键盘或鼠标。在所例示的实施例中，机架12是可以围绕病人16旋转的，并且在治疗期间，所述机架12会围绕病人16旋转(与弧形疗法一祥)。在其他实施例中，机架 12在治疗期间不会围绕病人16旋转。在这种情况下，机架12可以是固定的，并且病人支撑器14是可旋转和/或可平移的(例如相对于ー个或多个轴线)。放射源20、准直仪系统 28以及机架12 (如果机架12是可旋转的)的操作受控于控制器40，其中所述控制器向放射源20和准直仪系统观提供功率和定时信号，并且基于从处理器M接收的信号来控制机架12的旋转速度和位置。虽然控制器40被显示成是与机架12和处理器M分离的组件， 但在替换实施例中，控制器40可以是机架12或处理器M的一部分。应该指出，系统10并不局限于上述配置，在其他实施例中，系统10可以具有其他配置。例如，在其他实施例中，系统10可以具有不同的形状。此外，在其他实施例中，除了作为治疗放射源之外，放射源20还可以是用于提供诊断能量的诊断放射源。在这种情况下，系统10将会包括位干与源20相対的工作位置的成像器，例如成像器100(例如支撑器 14的下方)(图1B)。在其他实施例中，如果系统10包括适当成像器(例如被配置成响应于治疗放射线能量来产生图像信号的成像器)，那么可以使用治疗源来进行成像。在ー些实施例中，治疗能量通常是160千电子伏(keV)或更大的能量，并且更为典型的是1兆电子伏(MeV)或更大，而诊断能量则通常是低于高能量范围的能量，并且更为典型的是低于 160keV。在其他实施例中，治疗能量和诊断能量可以具有其他能级，并且分別是指那些用于治疗和诊断目的的能量。在一些实施例中，放射源20能够产生处于大约IOkeV与大约20MeVCN 102549586 A
之间任何范围中的多个光子能级的X射线辐射。在其他实施例中，系统10的放射源20可以具有不同的运动范围和/或自由度。举例来说，在其他实施例中，放射源20可以围绕病人16进行完整的360°范围的旋转(例如一次或多次旋转)，或者可以局部进行小于360°的范围的旋转。此外，在其他实施例中，放射源是可以相对于病人16平移的。在其他实施例中，源20可以借助臂部与机架12耦合， 在这种情况下，源20位于机架12的钻孔外部。在这种情况下，准直仪可以可选地被配置成在一个或多个轴线上傾斜。虽然上述实施例是參考递送χ射线形式的治疗放射线的处理来描述的，但在其他实施例中，这里描述的系统和技术也可用于其他类型的治疗能量。例如，在其他实施例中， 放射源20可以是递送质子以治疗病人的质子源(在这种情况下，放射系统10是质子系统)，用于递送电子的电子源或者是用于递送其他类型的粒子以治疗病人的其他类型的粒子源。在进ー步的实施例中，放射源20可以提供钴或伽马辐射。相应地，这里描述的系统和方法的实施例可以在其他类型的治疗中使用，例如质子治疗，其中所述治疗可被认为是 ー种放射治疗。此外还应该指出，术语“准直仪”并不局限于具有用于阻拦放射线的叶片的设备，而是可以指代具有一个或多个钳ロ或钳ロ部件(jaw block)的设备。因此，准直仪的位置可以是指准直仪叶片的位置、准直仪钳ロ的位置或者准直仪本身相对于某个坐标系统的全局位置(例如准直仪相对于机架或相对于放射机等的位置)。在其他实施例中，所使用的可以是扫描波束技木，例如电子波束或其他类型的粒子波束，而不是准直仪。图2例示根据ー些实施例在治疗会话期间获取图像的方法200。本说明书中使用的术语“治疗会话”指的是ー个治疗病人的过程。该过程可以在某个时段内执行，例如一天、 若干小时、若干分钟或其他持续时间。在一些实施例中，在治疗会话期间，病人会待在治疗室中和/或保持处于病人支撑器上(例如支撑器14)。方法200是參考图1的系统10描述的。然而应该指出，在其他实施例中，方法200可以用其他系统来执行。首先，在治疗会话期间，通过操作系统10来递送治疗放射线(步骤202)。在ー些实施例中，该处理可以通过获取治疗计划以及使用系统10执行所述治疗计划来完成。例如， 处理器M可以接收治疗计划，例如以电子文件的形式。接收到的治疗计划可以包括完整的治疗计划、治疗计划的一部分(例如ー个或多个參数)或者从所述计划中得到的信息。在其他实施例中，获取治疗计划的行为可以由处理器M通过从诸如存储器的介质中检索治疗计划来执行。在所例示的实施例中，响应于处理器M处理治疗计划，放射系统10被操作而向病人16的目标区域递送放射线。该处理可以通过处理器M产生用于操作放射源20、准直仪观、机架12、病人支撑器14或者前述各项的任何組合的一个或多个控制信号来完成。 放射系统10可以旋转放射源20、移动准直仪叶片、移动病人支撑器14或者执行前述各项的任何組合。在一些实施例中，通过执行移动准直仪叶片的处理，波束沈的形状可被调整，以使波束26与目标区域的形状相对应(例如与之相符)。在其他实施例中，执行准直仪叶片的移动来调整波束26的形状，以使目标区域的一部分相比于该目标区域的另一部分接收到更多放射线，这与強度调控放射疗法(IMRT)是ー样的。回到图2，接下来，处理器M确定治疗波束中断(步骤204)。本说明书中使用的术语“波束中断”指的是未递送治疗放射线的状态。此外，本说明书中使用的术语“治疗波束中断”或“计划波束中断”指的是有计划的波束中断，例如引入到治疗计划中的波束中断。在所例示的实施例中，处理器M被配置成通过处理规定何时递送或不递送放射线的治疗计划来确定治疗波束中断。图4A例示可以从治疗计划中得到的治疗波束脉冲表400的一个示例。如图所示，治疗波束脉冲402代表在治疗计划中规定的在某个机架角度递送的治疗波束。任何不包含治疗波束脉冲的区域(例如治疗波束脉冲之间的区域404或者治疗波束脉冲组之间的区域406)均可代表治疗波束中断。在这里描述的任何实施例中，一个或多个治疗波束中断可以作为治疗计划的一部分保存在介质中。当处理器M确定在治疗会话期间存在治疗波束中断吋，处理器M会传送ー个或多个控制信号来停止递送治疗波束26。此外，处理器M还会传送一个或多个控制信号来操作成像系统30，以使源32在波束中断期间递送诊断放射线以获取图像数据，以及从成像器 34中读出图像数据(步骤206)。如图4A所示，图像脉冲表410和图像获取表412与治疗波束脉冲表400是校准的。图像脉冲表410代表成像系统30何时递送诊断放射线。获取表412代表何时从成像器34中读出图像数据。如图所示，成像源32递送成像放射线以及从成像器34中收集图像数据都在治疗波束中断期间发生。在一些实施例中，在图像数据获取时段期间，处理器M可以通过操作机架12和/ 或准直仪28来使系统10准备好递送下一个治疗波束。例如，处理器M可以传送促使机架 12从第一机架角度旋转至第二机架角度的控制信号。在这种情况下，治疗波束中断在第一与第二机架角度之间发生，并且当机架12从第一机架角度旋转到第二机架角度吋，通过操作成像系统30，可以在该波束中断的ー个或多个部分中获取图像数据。当治疗源20到达第 ニ机架角度时(与治疗波束中断结束相对应)，处理器M会停止成像系统30的操作。然后，处理器M会操作治疗源20来递送治疗波束，以便依照治疗计划来继续治疗病人16。在治疗会话期间递送治疗放射线(步骤20 、确定治疗波束中断(步骤204)以及递送诊断放射线以获取图像数据(步骤206)的动作被重复(如箭头207所示)，直至得到足以重建图像的图像数据。图3A-3D例示以上的概念。图3A显示治疗源20依照治疗计划递送治疗放射线来治疗病人16。治疗源20被配置成从位置Pl旋转到位置P2，并且在此期间将递送治疗放射线。在所例示的实施例中，成像源32和治疗源20耦合到相同机架12，因此，成像源32的旋转会导致成像源32旋转。由此，当治疗源20从Pl旋转到P2吋，成像源32也会从Sl旋转到S2。由于处理器M被配置成促使成像系统30仅仅在治疗波束中断期间递送诊断放射线，因此，在成像源32从Sl移动到S2时不递送诊断放射线。如图加所示，治疗计划规定治疗源20从机架位置P2移动到位置P3，并且在此期间不递送治疗放射线。例如，在治疗源20从P2移动到P3期间，操作准直仪观以改变其配置而进行下一次治疗波束递送。当治疗源20从P2旋转到P3吋，成像源32也从位置S2旋转到位置S3。在成像源32从S2移动到S3时发生的治疗波束中断期间，处理器M可以对成像系统30进行操作，以便在一个或多个机架角度产生图像数据。在一些实施例中，处理器M被配置成检测治疗波束递送结束(例如波束中断开始)，并且在波束中断开始之后自动操作成像源32以获取图像数据。在所例示的示例中，治疗计划还规定将治疗放射线从机架位置P3递送到位置P4。 因此，当治疗源20到达位置P3吋，处理器M停止成像系统30的操作，并且对治疗源20进行操作来将治疗放射线从位置P3递送到P4 (图3C)。在一些实施例中，处理器M被配置成检测波束中断结束，并且在波束中断结束之后自动操作治疗源20来递送治疗放射线。当治疗源20从位置P3旋转到P4吋，成像源会相应地从位置S3旋转到S4。然而，在所例示的示例中，由于处理器M被配置成促使成像源仅仅在治疗波束中断期间递送诊断放射线，因此，成像源在位置S3与S4之间不递送诊断放射线。如图3D所示，治疗计划规定治疗源20从机架位置P4移动到位置P5，并且在此期间不递送治疗放射线。例如，在治疗源20从P4移动到P5期间，操作准直仪观以改变其位置而进行下一次治疗波束递送。当治疗源20从P4旋转到P5吋，成像源32从位置S4旋转到位置S5。在成像源32从S4移动到S5时发生的治疗波束中断期间，处理器M可以对成像系统30进行操作，以便在一个或多个机架角度产生附加图像数据。当已获取足以重建图像的图像数据时，处理器M在治疗会话期间使用该图像数据来重建图像(步骤208)。例如，可以是如下情况在成像源32从位置S2旋转到S3时获取的图像数据不足以重建图像。然而，在获取了从机架位置S4到位置S5的附加图像数据吋，处理器M可以确定图像数据总量足以重建图像。在这种情况下，处理器M (或另ー处理器)会使用已获取的至少ー些图像数据来确定图像。在所例示的实施例中，重建图像是层析X射线摄影合成图像。如本说明书中所使用的，术语“层析X射线摄影合成图像”指的是在背投技术中使用多个投影图像创建的图像，其中所述投影图像(输入图像)的数量少于CT图像重建所需要的集合，和/或与在CT 成像过程中使用的限制相比，源和检测器的轨线受限较小。为了这个定义的目的，术语“投影图像”涵盖了 X射线传输投影图像以及从粒子放射中产生的投影图像。此外，在一些实施例中，为了这个定义的目的，CT图像重建所需要的图像集合被认为包含在机架旋转范围中产生的图像(例如300个或更多)，其中所述范围是180°加上扇形波束角度。在一些实施例中，用于构造层析X射线摄影合成图像的投影图像是在某个角度范围中获取的，其中所述范围的值处于1°与某个角度范围值X之间，并且所述角度范围值X要小于CT成像的完整投集合影所需要的角度(例如，所述X是180°加上扇形角度)，其中在该范围中产生的投影图像的数量是介于1-1000之间的值(例如2)。在其他实施例中，用于构造层析X射线摄影合成图像的投影图像是在某个角度范围获取的，并且所述角度范围的值介于5°与 45°之间，其中在该范围中产生的投影图像的数量是介于5-100之间的值。在其他实施例中，重建图像可以是CT图像，例如容积CT图像，或者是容积CT图像的子集，例如CT图像的 ニ维切片。诸如CBCT重建算法和层析X射线摄影合成重建算法的使用图像数据来重建图像的技术在本领域是众所周知的，并因此不再对其进行详细描述。在一些实施例中，处理器M被配置成使用已在最近规定的机架角度范围中获取的图像数据来重建图像。例如，规定的机架角度范围可以是20°，在这种情况下，处理器被配置成一旦获取了足够投影就重建图像，例如在机架旋转20°之后。然后，治疗和图像获取处理可以继续，例如机架旋转另一 10° (现在，机架已移动了 30° )，并且处理器会使用最后20°的机架范围中最近收集的图像数据来重建另ー个图像，依此类推(图幻。这样，我们可以获取用于每ー个大小为10°的机架旋转的图像集合(包含在20°的机架旋转范围内产生的图像数据)。如图5所示，重建了四个图像，其中每ー个图像都是使用在20°的机架旋转内产生的数据形成的。这些图像彼此由10°的机架旋转分离。在其他实施例中，每一个图像的机架范围可以不同于20°。此外，在其他实施例中，重建图像彼此可以是用不同于10°的值分离的。在另ー个示例中，处理器可以被配置成一旦获取了足够投影就重建锥形波束 CT(CBCT)图像，例如在200°之后。然后，治疗和图像获取处理可以继续，例如在机架旋转另ー 100° (现在，机架已移动了 300° )，并且处理器会使用在最后200°的机架范围中最近收集的图像数据来重建另ー个图像，依此类推(图6)。这样，我们可以收集用于每ー个 100°的机架旋转的图像集合(包括在200°的机架旋转范围内产生的图像数据)。在治疗会话期间获取的一个或多个重建图像可被用于多种用途。在一些实施例中，一个或多个重建图像可以允许操作者或软件(例如图像分析工具)在治疗过程中监视治疗区的位置和/或精确度。此外，如果操作者或软件检测目标位置不同于计划位置或者未处于计划位置的规定容限内，那么该重建图像还可以允许系统10中断治疗过程。在ー些情况下，处理器M可以基于ー个或多个重建图像来自动校正目标区位置。在其他情况下， 处理器M还可以被配置成至少部分基于ー个或多个重建图像来自动修改治疗计划。例如， 处理器M可以被配置成基于来自一个或多个重建图像的信息来校正目标区位置、辐射场大小、辐射场形状和/或辐射剂量。在一些情况下，处理器M可以将ー个或多个重建图像与一个或多个參考图像相比较，并且基于这种比较来修改治疗计划。在进ー步的实施例中， 处理器M可以在计算机屏幕上显示ー个或多个重建图像(例如连同计划图像一起)，由此允许操作者在治疗会话期间改变治疗计划，而不是自动修改治疗计划。在其他实施例中，处理器M可以被配置成基于来自一个或多个重建图像的信息来停止治疗波束。例如，如果重建图像表明目标区处于规定容限以外，那么处理器M可以产生用于停止治疗波束的信号。 在这里描述的任一实施例中，一个或多个重建图像可被保存在介质中，由此可以在以后对其进行检索，例如用于处理、分析等等。如以上实施例所示，由于重建图像是在治疗会话期间获取的，因此，在治疗病人16 时，该重建图像可以精确表示病人16的内脏的当前状况和组态。此外，由于重建图像(例如层析X射线摄影合成图像或CT图像)可以提供关于内脏的细节描绘，因此，在治疗会话期间，医师和/或处理器可以在执行治疗时更好地访问病人16的状況。此外，如以上实施例所示，处于计划波束中断期间的波束休止时间(先前被认为是无用的)被用于获取图像数据。由此，波束休止的时间没有被完全浪费，而是在治疗会话过程中被有利使用(即，获取关于病人16的状态的信息)。在其他实施例中，作为在ー个或多个治疗波束中断期间获取图像数据的处理的补充或替换，系统10可以被配置成在一个或多个强制波束中断期间获取图像数据。如本说明书中所使用的，术语“強制波束中断”指的是为了获取图像数据而特別施加的波束中断。图 4B示出了这个概念。特別地，图4B例示可以从治疗计划中得到的治疗波束脉冲表400的一个示例。如图所示，治疗波束脉冲402代表在治疗计划中规定的在某个机架角度递送的治疗波束。图像脉冲表410和图像获取表412与治疗波束脉冲表400是校准的。如图所示， 治疗计划提供了允许在某些机架移动期间获取图像数据的某些治疗波束中断406a-406d。 然而可以确定，治疗波束中断406a、406c、406d需要被强制执行。在这种情况下，波束保持系统可以提供強制波束中断450a、450b、450c，以便强制执行可以获取图像的时段和/或机架角度。在一些期望在治疗会话期间强制执行治疗波束中断或者治疗波束中断的一部分的实施例中，该处理是非常期望的。例如，在一些情况下，在治疗会话之前(例如在治疗计划期间)或者在治疗会话期间，原始治疗计划有可能需要修改，以便使強制波束中断的效应 (effect)最小化。在这种情况下，尽管修改了治疗计划，但是一个或多个强制波束中断仍旧会允许在某个或某些期望机架位置获取图像数据，而不会负面影响期望的剂量分配。在这里描述的任何实施例中，所述ー个或多个强制波束中断可以作为治疗计划的一部分存储在介质中。此外，在一些情况下，在治疗波束中断之间有可能需要一个或多个附加波束中断， 以便可以在某个或某些机架角度获取图像数据。在这种情况下，可以施加允许在治疗波束中断之间获取图像数据的强制波束中断。用于施加一个或多个强制波束中断的技术可以是不同的。在一些实施例中，一个或多个强制波束中断可以均勻地施加在两个治疗波束中断之间，以便实现期望的波束中断分布。例如，假设期望在每ー个30°的机架旋转具有至少ー 个波束中断(即，规定的图像获取速率是在每个30°的机架角度进行至少一次)，并且假设在治疗计划中存在两个间隔100°的治疗波束中断(例如，存在始于机架角度20°并且结束于机架角度120°的治疗波束持续时间)。在这种示例中，在机架角度45°、70°、95°分别可以施加三个强制波束中断EB1、EB2、EB3，从而产生间隔均勻且不大于所规定的图像获取速率(即本示例中的30° )的波束中断。在其他实施例中，強制波束中断未必是均勻间隔的。例如，三个强制波束中断EB1、EB2、EB3可以分别是在机架角度45°、75°、105°施加的。在一些实施例中，可以在治疗会话之前执行确定ー个或多个强制波束中断。在这种情况下，在治疗会话开始之前对所述治疗计划进行分析，以确定是否需要施加一个或多个附加波束中断，从而获取期望数量的投影数据和/或期望的投影数据分布。ー个或多个強制波束中断可以作为治疗计划的一部分而被接受，在这种情况下，所述ー个或多个强制波束中断变成相应的ー个或多个计划波束中断。在一些情况下，在确定了一个或多个强制波束中断之后，由于所述一个或多个强制波束中断的效应而导致的治疗剂量分布可被评估，并且所述治疗计划可被进ー步优化。例如，可以是如下情况由于添加了強制波束中断， 在特定机架范围中可以递送较少的治疗放射线。在这种情况下，治疗计划可被修改，以便递送足够的治疗放射线来补偿剂量损失。在其他实施例中，可以通过例如由处理器M在治疗会话期间实时执行确定ー个或多个强制波束中断。例如，在治疗会话期间，处理器M可以追踪机架12自从递送最后成像放射线或者最后图像被读出起经历的旋转总量。如果所追踪的机架旋转超出了规定阈值，则处理器M通过产生停止递送治疗波束的信号来实时施加強制波束中断，并且操作成像系统30来获取图像数据。在其他实施例中，作为机架旋转的补充或替换，可以基于其他判据执行施加強制波束中断。例如，在其他实施例中，处理器M可以追踪自从最后成像放射线被递送或者自从最后图像读出起经过的时段。如果所追踪的时段超出规定阈值，则处理器M被产生停止递送治疗波束的信号来实时施加強制波束中断，并且操作成像系统30 来获取图像数据。提供一个或多个强制波束中断是有利的。这是因为在ー些状况中，为了获取具有期望图像质量的重建图像，需要一定数量的图像投影。所述ー个或多个强制波束中断允许在指定机架范围内获取期望数量的图像数据，从而确保重建图像具有期望图像质量。在一些实施例中，为了使成像系统(例如其強制波束中断)对治疗递送的影响最小化，系统10可以被配置成初始只在计划波束中断期间尝试获取图像投影。在这种情况下，在确定计划波束中断不足以获取用于图像重建目的的期望数量的图像数据时，系统10会使用ー个或多个强制波束中断。在以上实施例中，获取图像数据是在一个或多个波束中断期间执行的。在其他实施例中，图像数据可以是与递送治疗放射线同时获取的。例如，如图4C所示，成像源32可以在递送治疗放射线期间递送成像放射线。这样做的优点在于允许成像系统30在治疗会话的ー个或多个部分中获取图像数据，并且不会将图像数据的获取局限于ー个或多个波束中断期间。在以上实施例中，方法200是參考在ー个方向上旋转的治疗源20来描述的。然而， 在其他实施例中，例如，与弧形疗法中一祥，治疗源20可以来回旋转。在这种情况下，当机架12在两个方向上移动时，处理器M可以操作成像系统30来获取图像数据。在进ー步的实施例中，治疗源20可以不沿着圆形路径移动。例如，在其他实施例中，治疗源20可以沿着直线路径、椭圆路径或螺旋线径移动。在这其中的任ー情况下，治疗源20可以沿着该路径在ー个方向上移动，或者可以沿着该路径来回移动。在以上实施例中，治疗源20和成像源32耦合到相同机架，使得治疗源20的移动与成像源32的相应移动耦合。在其他实施例中，治疗源20和成像源32可以彼此独立移动。 例如，治疗源20可以耦合到机架12的第一个环，而成像源32可以耦合到机架12的第二个环。每ー个环都可以处于彼此平行(或者不平行)的相应平面。在执行方法200期间，成像源32可以与治疗源20独立移动。由于成像源30产生图像数据的机架位置不受治疗源 20的位置的影响，因此，该特征是期望的。因此，成像源32可以在治疗会话期间移动到任何期望位置，以便获取图像数据。然而，在所示出的实施例中，产生诊断放射线的定时仍受一个或多个波束中断控制。在其他实施例中，治疗源20和成像源32可以在互不平行的各自平面上独立移动， 而不是让所述治疗源20和成像源32在相互平行的各自平面上独立移动。图7A例示机器人臂系统700，其中该系统包括承载成像源32的第一臂部702，以及携帯成像器34的第二臂部704。在使用过程中，第一和第二臂部702、704可以旋转，以便围绕等中心710来转动成像源32和成像器34。图7B示出将成像源32和成像器34旋转至与图7A中的位置不同的另ー个位置的机器人臂系统700。在该图中，所例示的机器人臂系统700是从治疗源向下看的(从波束的眼观视图)。因此，在所例示的实施例中，成像源32和成像器34的旋转平面与治疗源20的旋转平面是垂直。然而，在其他实施例中，成像源32和成像器34的旋转平面未必垂直于治疗源20的旋转平面，并且可以与之形成其他角度。此外，在这里描述的任一实施例中，机器人臂系统700可以是被配置成在三个自由度(例如，沿着相应的X、Y 和Z轴)中平移的设备(例如定位系统或成像系统30)的一部分，使得旋转点可以与治疗机器的等中心校准。图8例示可以用于根据方法200在治疗会话期间收集图像数据的另ー个成像系统 30。在所例示的实施例中，成像源32和成像器34被配置成经由线性滑动器机制900进行相对于等中心710的平移。此外，在所例示的实施例中，成像系统30还可以包括用于调整成像波束的准直仪902，以便将期望波束场大小指引到成像器34的期望位置。在一些情况下，成像源32还可以被配置成旋转(如箭头910所表示)，以便将成像波束瞄向期望方向。在其他实施例中，如果源32和成像器341移动范围很小，那么不必将成像源32配置成旋转，并且成像光束的瞄准可以用准直仪902来完成。在该图中，所例示的系统30是从治疗源向下看的(从波束的眼观视图)。因此，在所例示的实施例中，成像源32和成像器34的移动处于与治疗源的旋转平面垂直的平面内。然而，在其他实施例中，成像源32和成像器 34的移动平面未必垂直于治疗源20的移动平面，并且可以与之形成其他角度。此外，在这里描述的任一实施例中，系统30可以被配置成在三个自由度中(例如沿着相应的X、Y和Z 轴)平移，使得成像系统30的工作位置可以与治疗机器的等中心校准。在使用过程中，成像源32和成像器34在相反的方向上相对于等中心710平移，以便产生针对病人16的至少一部分的数据。在该图中，成像系统30是用处于第一工作位置以产生第一组图像数据以及处于第二工作位置以产生第二组图像数据的成像源32和成像器34示出的。在一些实施例中，在获取图像数据时可以停止源32和成像器34的移动。在其他实施例中，在获取图像数据时，源32和成像器34可以被配置成是移动的。根据这里描述的方法200，图像数据的产生是在ー个或多个波束中断期间执行的。所述图像数据可以用于在治疗会话期间重建ー个或多个图像。上述实施例适合在治疗期间获取相对稳定的身体部位的ー个或多个重建图像。在其他实施例中，所述方法200还可用于在治疗期间获取移动的身体部位的一个或多个重建图像。在这种情况下，在治疗会话期间获取一个或多个图像可以对诸如呼吸运动的病人16 的生理机能运动加以考虑。例如，在这里描述的任一实施例中，位置感测设备可以监视病人 16的呼吸运动，并且所述图像是在方法200中通过使用在相同相位(phase)或振幅或者在相同相位或振幅范围以内产生的图像数据重建的。图9例示根据ー些实施例的病人位置感测系统900。病人位置感测系统900包括光学设备902和标记块904。在所例示的实施例中，光学设备902是相机(CCD)，例如CCD相机，但是它也可以是能够感测对象(例如，确定空间中的相对和/或绝对运动)的其他类型的光学或射频(RF)传感器。光学设备902可以安装到天花板、放射系统10、病人支撑器14或支架(未显示)。标记块904包括多个标记906，这些标记被定位成使得其中至少ー些标记是能被光学设备902看到/感测的。所述标记906可以使用反射物体实现。在使用RF技术的定位的情况下，射频应答器可被放置在病人身上或植入病人体内。在所例示的实施例中，光学设备与处理器M相耦合，所述处理器对来自光学设备902的信号进行分析。作为替换，光学设备902可以与用于处理从光学设备902接收的图像信号的另ー个处理器耦合，或者与其他类型的设备(例如基于RF的传感器)耦合。在使用过程中，标记块904可以放在病人16的胸部，并且允许或指示病人16进行呼吸。当病人16呼吸吋，标记块904会相应地上下移动。在病人16呼吸的同吋，光学设备 902查看标记块904，并且向处理器M传送图像信号。处理器M对图像信号进行分析，以便识别标记906并且确定其位置。从标记906的位置中，所述处理器M确定标记部件904 的位置。結果，当病人16呼吸吋，处理器M可以确定标记块904的位置，其中所述位置与病人16的呼吸振幅或相位相对应。在所例示的实施例中，处理器M可以将所确定的标记块904的位置与呼吸周期的某个相位相关联。如本说明书中所使用的，术语“相位”指的是与生理周期(例如呼吸周期) 的完整的度相关联的变量。例如，如果确定块904处于位置(或者具有振幅)2. ^m，那么处理器M可以确定病人16处于吸气相位结束。例如，如果确定所述块904处于位置(或者具有振幅)0. 4cm,那么处理器M可以确定病人16处于呼气相位结束。在一些实施例中，呼吸周期的相位可被表述成是具有范围介于0°与360°之间的值的变量，其中0°代表呼吸周期开始，360°则代表呼吸周期结束。在其他实施例中，可以使用ー个或多个其他类型的标记，而不使用标记块904。例如，在其他实施例中，ー个或多个外部标记可以在不使用块的情况下直接与病人16耦合。 在其他实施例中，病人16身上的ー个或多个界标可以充当ー个或多个标记。在其他实施例中，位置和/或移动可以由光学表面轮廓勾画(contouring)系统(例如，使用激光或结构光等等)监视。在进ー步的实施例中，可以使用ー个或多个内部标记。所述ー个或多个内部标记可以是植入病人16体内的ー个或多个设备。作为替换，病人16内部的ー个或多个界标可以充当ー个或多个内部标记。如果使用一个或多个标记，则不需要光学设备902。而是，另一个成像设备可被用于实时查看ー个或多个内部标记，例如荧光镜X射线设备、MRI 设备或射频设备等等。然后，所查看的ー个或多个内部标记可用于将ー个或多个标记位置与生理运动相位相关联。图10例示根据ー些实施例在治疗会话期间获取图像的方法1000。方法1000与方法200是相同的，除了它考虑病人的移动。在一些实施例中，当在一个或多个波束中断期间使用系统10产生图像数据时，处理器M被配置成确定产生图像数据的生理周期相位，并且将所确定的相位与图像数据相关联，由此基于所确定的相位来将图像数据分箱(binning) (图10中的步骤207)。在这种情况下，当处理器M在步骤208中重建图像吋，处理器M仅选择在相同相位或者相同的规定相位范围内产生的图像数据。例如，如果图像数据D1、D4、 D6、D8(在不同的相应机架角度产生)全都是在25°到30°的规定相位范围中产生的，那么处理器M将会使用这些图像数据来重新构造用于所规定的相位范围的图像。所规定的相位范围的数量可被任意设置成任何数量。例如，在一些情况下，所使用的可以是四个规定的相位范围，即从0°到90°的相位范围1，从90°到180°的相位范围2，从180°到270° 的相位范围3，以及从270°到390°的相位范围4。在另ー个示例中，相位范围的数量可以是10个或更多个。在所例示的实施例中，处理器M可以重建用于所规定的不同相位范围的不同图像。所述重建图像可以存储在介质中和/或可以按顺序显示，以便形成显示器官在生理周期期间如何移动的视频。在治疗会话期间获取的关于ー个或多个相应相位的ー个或多个重建图像可以用于多种用途。在一些实施例中，一个或多个重建图像可以允许操作者或软件(例如图像分折工具)在治疗过程中监视治疗区位置和/或精确度。此外，如果操作者或软件检测到目标位置不同于计划位置或者没有处于计划位置的规定容限内，那么该重建图像还可以允许系统10中断治疗过程。在一些情况下，处理器M还可以基于ー个或多个重建图像来自动校正目标区位置。在其他情况下，处理器M还可以被配置成至少部分基于ー个或多个重建图像来自动修改治疗计划。例如，处理器M可以被配置成基于来自一个或多个重建图像的信息来校正目标区位置、辐射场大小、辐射场形状和/或辐射剂量。在进ー步的实施例中， 处理器M可以在计算机屏幕上显示ー个或多个重建图像(例如连同计划图像一起)，由此允许操作者在治疗会话期间改变治疗计划，而不是自动修改治疗计划。在其他实施例中，处理器M可以被配置成基于来自一个或多个重建图像以及一个或多个相应相位的信息来停CN 102549586 A
止治疗波束。例如，如果重建图像表明目标区处于规定容限以外，那么处理器M可以产生一个用于停止治疗波束的信号。在这里描述的任一实施例中，ー个或多个重建图像可被存储在介质中，以便在以后对其进行检索，例如用于处理、分析等等。在这里描述的任一实施例中，成像系统30的操作可以基于来自位置感测系统900 的输入。例如，在一些情况下，处理器M可以确定在治疗会话期间期望获取关于某个特定相位的某些图像数据。在这种情况下，位置感测系统900持续监视病人16的呼吸，并且将与病人16的呼吸运动相关联的信号传送至处理器M。在病人16呼吸吋，处理器M持续确定病人16的呼吸相位。当处理器M确定期望获取图像数据的特定相位临近或者已经到达吋，处理器M则实施強制波束中断，以便获取关于该相位的图像数据。这可以在到达(或接近于到达)期望相位吋，通过处理器M传送用于停止递送治疗波束的ー个或多个信号来完成。然后，成像系统30将被用于获取图像数据。在放射线递送期间，病人的移动可能显著影响该过程的结果。例如，在放射治疗过程中，病人的移动会影响病人体内的剂量分布。一种用于控制该现象的方法是使用封闭治疗。在封闭治疗中，只有当病人处于为放射线递送规定的位置或相位(例如呼吸相位)吋， 治疗放射线才会被递送。例如，在治疗计划中可以规定只有当病人在某个时段中相对稳定(例如在病人处于充分吸气或呼气位置吋)且没有不必要的重要器官会在对病人体内目标进行放射时接收到放射线的情况下，放射线才会被递送。在这里描述的任一实施例中，处理器M都可以被配置成接收关于病人16的呼吸相位或位置的信息，并且通过操作放射系统10来以与病人16的呼吸同步的方式向病人16递送治疗放射线。例如，处理器M可以产生ー个或多个信号，以便以与病人16的呼吸同步的方式来移动放射源20、移动准直仪叶片、旋转和/或回转准直仪(例如，围绕ー个或多个轴线)、扫描不同的区域(例如，通过在保持机架角度的同时改变波束方向)、移动病人支撑器14或者上述各项的任何組合。呼吸监视系统900和处理器M会在递送治疗放射线时追踪病人16的呼吸行为。应该指出，用于监视病人16的呼吸的设备并不局限于所描述的监视系统900，在其他实施例中，也可以使用其他监视系统或者监视系统组合。例如，在其他实施例中，本领域已知的应变仪、使用超声波的ー个或多个距离传感器、RF检测/測量装置或其他装置均可用于监视病人16的生理移动。在一些实施例中，在操作成像系统30获取图像数据的同吋，系统10中用于递送治疗放射线的部分并没有被完全去激活。例如，辐射源20可被操作以停止递送放射线，但是放射系统10的其他组件有可能保持激活，使得放射系统10处于准备好递送附加治疗放射线的状态。这是非常有利的，因为其允许在成像系统30完成在特定波束中断期间获取图像数据时立即递送治疗放射线，而不必经历放射系统10的治疗组件在完全去激活的情况下执行的启动和初始化所造成的长空闲时间。在一些实施例中，在使用成像系统30产生图像数据的同吋，系统10处于能在检测到一个或多个期望状况时自动递送附加放射线的状态。例如，在一些实施例中，用于递送附加放射线的期望状况可以是波束中断结束，在这种情况下，在到达波束中断结束时，系统10 向病人16自动递送附加放射线。在另ー个示例中，病人的位置或生理相位可被监视(例如， 使用监视设备900)。在这种情况下，当病人处于期望生理相位(例如，呼吸相位)或者期望位置(例如，呼吸位置)吋，系统10自动递送附加治疗放射线。在一些实施例中，处理器M可以被配置成从监视设备900接收关于病人的位置或生理相位的信息。在使用过程中， 当处理器M检测到成像系统30已经获取了图像数据时(例如，波束中断结束)，并且当处理器M确定已经到达期望的病人位置或生理相位吋，处理器M产生促使系统10递送附加放射线的信号。在一些实施例中，系统10包括按钮(例如，安全钮扣)，其中在没有按下该按钮时，系统10被禁止递送放射线。在这种情况下，当治疗源20没有递送放射线时，系统 10可以被配置成通过使用户按下所述按钮来自动递送附加治疗放射线，从而在检测到(例如，由处理器514)用于递送附加放射线的ー个或多个期望状况时，例如在检测到波束中断结束、病人到达期望位置或生理相位等吋，系统10可以自动递送附加治疗放射线，而不必等待来自用户的附加输入。在其他情况下，系统10未必包含安全按钮，并且通过将处理器 54配置成产生信号来使系统10在检测到一个或多个期望状况时递送附加放射线，可以将所述系统10配置成自动递送附加治疗放射线。如上所述，在一些实施例中，成像放射线可以通过成像源30在递送治疗放射线期间进行递送。在这种情况下，当获取图像数据时，期望减小或者最小化并非来源于成像源32 的治疗放射线的效应。有吋，即便对于在ー个或多个波束中断期间递送成像放射线的实施例而言，期望移除来自波束中断前递送的治疗波束的散射放射和/或来自治疗源20的辐射漏泄(例如，在准直仪观的叶片之间泄漏的放射线)所导致的非期望效应。不同的技术可被用于减小或者最小化并非来源于成像源32的放射线 (例如，治疗放射线)的效应。在一些实施例中，可以使用X射线散射抑制格栅 (scatter-rejection-grid)。所述χ射线散射抑制格栅被配置成吸收并非来自成像源32的方向的放射线。在一些实施例中，χ射线散射抑制格栅可以是聚光滤线栅(focused grid), 在所述聚光滤线栅中，格栅薄片(grid lamellas)是成角度的，使得它们正指向成像源的焦点。在其他实施例中，χ线散射抑制格栅可以包括未聚焦的平行格柵。所述χ射线散射抑制格栅在本领域中是已知的，并由此不再对其进行更详细的描述。在一些情况下，作为光敏光电ニ极管的像素在小电压下会处于阻断方向，因此，它们充当可以用光线充电的电容器(与非晶硅成像器的情况一祥)。在其他实施例中，成像器像素可被冲洗成具有指定的成像器像素值。例如，在一些实施例中，光脉冲可用于周期性地或者在图像获取处理之间(例如，恰好在递送成像放射线之前)从背面照亮图像传感器，使得成像器像素被周期性地设置成不依赖于先前放射等级的指定状态。在其他实施例中，电流可以通过像素而被向前驱动，由此将所有像素设置成指定状态。在其他实施例中，成像剂量被増大，克服源于治疗源20的放射线所导致的较高背景噪声。所述放射线有可能来自放射泄漏，来自在系统10中的任何地方散射的治疗放射线 (与准直仪观或病人支撑器14等相似)，来自从病人16本身散射的治疗放射线，或者沿着波束路径的某个位置的治疗放射线所引入的次级放射。在一些实施例中，通过使用较高电压或电流来提供成像(例如，kV)波束脉冲，可以增大成像剂量。在其他实施例中，所述成像剂量可以通过提供较长的成像波束脉冲来増大。在进ー步的实施例中，成像剂量可以通过使用较高的电压或电流以及使用较长的波束脉冲来増大。在其他实施例中，由于治疗波束散射、杂散和放射线泄漏所导致的信号可被减去。 例如，在一些实施例中，放射线泄漏和/或放射线散射所导致的信号会被作为背景读出。然后，当成像源32以后产生图像信号时，该背景信号被从图像信号中减去。
在其他实施例中，成像器14可被置于ー个最优位置，以便最小化或者至少减小散射和/或放射线漏泄所导致的非期望效应。有吋，进ー步远离诸如治疗区的散射源的检测器位置对治疗波束的杂散以及散射放射效应的敏感度较低。因此，在一些实施例中，检测器可被放置的尽可能远离散射源。在其他实施例中，使用图像处理来移除或者至少减小散射、杂散、泄漏放射以及波束脉冲的效应。例如，如果成像系统30在治疗波束发生时获取图像，那么合成的图像可以包括与治疗波束脉冲相对应的亮线。在一些情况下，处理器M可以被配置成检测图像中的这种效应并将其改正。例如，处理器M可以被配置成擦除该线条，以及使用通过取相邻像素平均值获取的像素来替换该线条。在其他实施例中，在治疗计划期间可以确定预期的散射和/或泄漏行为(例如，从仿真处理中预先计算和/或从测量到的信息中计算)。在这种情况下，实际的散射和/或泄漏可以基于预期的散射和/或泄漏而被补偿。例如，在治疗计划期间可以确定，在治疗波束发生吋，在某个机架角度获取图像数据会导致某个预期量的散射放射线。在这种情况下，在实际治疗会话期间，如果图像数据是在治疗波束发生的同时在相同机架角度获取的，那么处理器M会从实际信号中自动减去预先确定(通过仿真和/ 或计算等来确定)的预期量。在其他实施例中，图像获取处理可以与放射治疗脉冲同步。在一些情况下，系统10 可以被配置成在治疗波束脉冲之后的规定时间读出定义(define)数量的成像器34的像素线。例如，如果读出一条像素线的处理耗费30微秒，并且治疗波束脉冲之间的时间是2. 5 毫秒，那么系统10可以被配置成读取75条线，等待下一个治疗波束脉冲，然后读取接下来的75条线等等。该技术提供了更好定义的成像器34的行为，并且会防止在治疗波束脉冲期间读出图像信号。此外，这种技术允许以更稳定和可预测的方式来校正或补偿因为要执行的治疗波束而导致的非期望效应。应该指出，在其他实施例中，以上技术(X射线散射抑制格柵、将成像器像素设置成指定状态、提高成像剂量、减去因为治疗波束散射、杂散和泄漏放射线导致的信号、将成像器放在最优位置、用于移除散射和放射线泄漏效应的图像处理，以及将图像获取与放射治疗脉冲同歩)是可以組合的。在这里描述的任一实施例中，成像源32都可以与治疗源20集成。这可以使用双能源来完成(例如參考图IB所描述的)，其中一个能量用于产生治疗波束，而另ー个能量则用于产生诊断波束。由于这种配置允许获取朝着治疗源20的方向(或者接近于治疗源 20的方向-例如加减5° )的波束眼观图像，所以该配置是期望的。作为替换，成像源32 和治疗源20可被放在彼此邻近的位置，例如并排放置。由于这种配置允许在不重建体积 (volumetric)图像的情况下产生波束眼观视图中的图像，所以该配置是非常有利的。此外， 合成(resulting)图像直接是与治疗视图对应的，这是因为该图像是在与治疗波束轴线大致垂直的平面中产生的。因此，合成图像可用于多种用途，这其中包括但不局限于确定和/ 或核实目标组织的位置、形状和方位，确定和/或核实重要器官的位置、形状和方位，获取剂量信息等等。此外，由于不需要重建三维图像，因此可以相对较快地获取合成的波束眼观图像(例如，至少要比重建三维图像所需要的时间快)。应该指出，获取波束眼观图像的行为可以在治疗会话期间的任何时间执行。例如，在一些实施例中，波束的眼观图像可以在方法200期间的任何时间获取，例如在递送治疗波束之前(在步骤202之前)获取，在递送治疗波束之后(在步骤202之后)获取，在执行方法200的治疗会话期间周期性获取等等。在其他实施例中，获取波束眼观图像的行为可以在任何治疗会话期间执行，这其中包括不包含方法200的治疗会话。在这里描述的任一实施例中，波束眼观图像可以是从所捕获的图像数据(投影) 而不是波束眼观视图中重建。这样做允许在没有处于波束眼观方向的成像系统的情况下从治疗波束的方向来监视治疗目标(例如，在没有紧挨着治疗源的成像源的情况下，和/或在没有与治疗源相対的成像器的情况下)。在一些情况下，波束的眼观图像可被显示在屏幕中，以便允许操作者从治疗波束的方向查看目标区域的图像。此外，从波束眼观视图中重建图像还允许在多叶片准直仪扫描或调整治疗放射线波束的同时监视治疗目标。所述重建波束眼观图像可以在治疗会话之前、在治疗会话期间(例如，在方法200中的任何时间)或者在治疗会话之后执行。图11例示显示根据ー些实施例的系统10的不同组件的框图。特別地，该图例示用于在治疗会话期间获取重建图像的不同组件之间的同歩。如图所示，系统10包括治疗波束递送系统1102，该系统包括治疗波束源1104、包含X射线管1108的成像源1106以及包含成像器1112的图像获取系统1110。在一些情况下，成像源1106可被认为是图像获取系统1110的一部分。系统10还包括治疗计划1120，其中所述治疗计划的信息被用于操作波束递送系统1102、成像源1106以及图像获取系统1110。例如，治疗计划1120可以规定使用波束递送系统1102递送治疗波束的条件。此外，治疗计划1120还可以规定使用成像源1106递送成像波束的条件，以及使用图像获取系统1110获取(例如，产生和/或读出)图像信号的条件。系统10还包括图像重建器1140 (例如，CBCT或层析X射线摄影合成图像重建器)， 其中所述图像重建器被配置成处理来自图像获取系统1110的投影图像数据，以便在治疗会话期间获取ー个或多个重建图像。该治疗计划1120可以规定某个用于操作图像构造器 1140的条件。例如，治疗计划1120可以规定图像重建器1140在某个规定的机架角度重建图像，何时获取了某个规定量的图像数据和/或多长时间重建一次图像。在显示器1170中可以显示ー个或多个重建图像，以使医师或操作者可以目视和/ 或研究所述ー个或多个图像。在一些实施例中，所述ー个或多个重建图像还可以由分析所述ー个或多个图像的图像分析模块1150来处理。分析结果可以供反馈模块1160使用，其中所述反馈模块可以基于分析结果来修改治疗计划1120和/或图中任何组件的控制。在一些实施例中，图像分析模块1150可以被配置成将ー个或多个重建图像与ー个或多个參考图像1152相比较。在这种情况下，反馈模块1160的操作可以基于所述比较結果。例如， 反馈模块1160可以基于比较结果来修改治疗计划1120和/或图中任何组件的控制。在一些实施例中，系统1110可以可选地包括用于在治疗会话期间监视病人16的位置的运动/位置感测系统1130。此外，系统1110还包括用于将成像源或接收者放在期望成像位置的成像系统移动机制1132。在一些情况下，该成像位置可以是预先确定并作为治疗计划1120的一部分存储。系统1130可以被配置成向治疗源1104(或治疗波束递送系统1102)传送关于病人的位置/运动的信息，然后，所述治疗源会基于该信息来选通治疗波束递送。在一些实施例中，如果成像系统还包括准直仪1109，那么系统1130还可以基于病人16的位置/运动和/或成像组件(例如源、成像器等等)相对于病人16的位置的位置 /移动来操作准直仪1109。如图所示，系统10还包括图像同步模块1122。该图像同步模块1122被配置成处理治疗计划1120，并且基于来自治疗计划1120的信息来控制系统10的不同元件(例如波束递送系统1102、成像源1106、图像获取系统1110等等)，以使治疗期间的图像数据获取与治疗放射线递送相协调。例如，如果从治疗计划1120中确定存在波束中断，那么成像同步模块1122会向波束递送系统1102传送信号以停止递送治疗波束，并且还会操作成像源 1106和图像获取系统1110来获取图像数据。在一些实施例中，成像同步模块1122还基于治疗计划来控制图像重建器1140。例如，治疗计划1120可以规定图像重建器1140在某个规定的机架角度重建图像，何时获取某个规定量的图像数据和/或多长时间重建一次图像。在这种情况下，成像同步模块1122会相应地向重建器1140传送ー个信号，以便执行治疗计划1120规定的成像任务。在一些实施例中，成像同步模块1122还接收来自波束递送系统1102的信息，并且基于该信息来控制其他组件。例如，波束递送系统1102可以向成像同步模块1122传送信号，以便指示已递送的治疗波束脉冲的数量。在一些情况下，治疗计划1120可以规定如果治疗波束脉冲数量超出某个数量，和/或如果在某个规定时段中没有任何图像获取，那么成像同步模块1122可以实施強制波束中断来获取图像数据。在一些实施例中，成像同步模块1122还可以从系统1130接收关于病人16的位置 /运动的信息。模块1122可以使用这种信息来控制系统10的不同组件。例如，模块1122 可以控制波束递送系统1102以选通治疗波束递送。该模块1122还可以控制成像源1106 以及图像获取系统1110，从而获取生理周期的所规定的相位的图像数据。此外，模块1122 还可以控制图像重建器1140，以便使用与相同相位或相同相位范围相对应的图像数据来重建所述相位或相位范围的图像。应该指出，图11中示出的任何组件都可以与另一组件结合，并且任一組件都可以划分成子组件。此外，在其他实施例中，系统10未必具有所显示的所有组件，并且在系统10 中未必包含任何组件。计算机系统架构图12是例示可以基于其来实施本发明实施例的计算机系统1200的一个实施例的框图。计算机系统1200包括总线1202或用于传递信息的其他通信机制，以及用于处理信息且与总线1202耦合的处理器1204。处理器1204可以是图1的处理器M或者用于执行这里描述的不同功能的另ー处理器的示例。在一些情况下，计算机系统1200可以用于实现处理器M。计算机系统1200还包括用于存储信息和供处理器1204执行的指令且与总线 1202相耦合的主存储器1206，例如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储器。在运行处理器1204执行的指令期间，主存储器1206还可用于存储临时变量或其他中间信息。计算机系统1200还包括用于存储静态信息和处理器1204的指令且与总线1202相耦合的只读存储器(ROM) 1208或其他静态存储设备。此外，还提供了诸如磁盘或光盘的数据存储设备并将其与总线1202相耦合，以便存储信息和指令。计算机系统1200可以经由总线1202耦合至诸如阴极射线管(CRT)或平板的显示器1212，以便向用户显示信息。包括字母数字和其他按键的输入设备1214与总线1202耦合，以便向处理器1204传递信息和命令选择。另ー种用户输入设备是用于向处理器1204 传递方向信息和命令选择并且用于控制显示器1212上的光标移动的光标控制器1216，例如鼠标、轨迹球或光标方向键。该输入设备通常具有允许设备规定平面中的位置且处于两个轴线、即第一轴线(例如，χ)和第二轴线(例如，y)的两个自由度。计算机系统1200可被用于根据这里描述的实施例来执行不同的功能(例如，计算)。根据ー个实施例，这种使用是由计算机系统1200响应于处理器1204运行包含在主存储器1206中的ー个或多个指令的ー个或多个序列来提供的。所述指令可被从诸如存储设备1210的另ー计算机可读介质读入主存储器1206。运行主存储器1206中包含的指令序列，可以促使处理器1204执行这里描述的处理步骤。此外还可以使用多处理布置中的ー个或多个处理器来运行主存储器1206中包含的指令序列。在替换实施例中，硬布线电路可以用于替换软件指令或与之结合使用，以便实施本发明。由此，本发明的实施例并不局限于硬件电路和软件的任何特定組合。这里使用的术语“计算机可读介质”指的是任何參与到向处理器1204提供运行指令中的介质。这种介质可以采用多种形式，这其中包括但不局限于非易失性媒介、易失性媒介以及传输媒介。例如，非易失性媒介包括光盘或磁盘，例如存储设备1210。易失性媒介包括动态存储器，例如主存储器1206。传输媒介包括同轴电缆、铜线和光纤，这其中包括包含了总线1202的线路。此外，传输媒介还可以采用声波或光波形式，例如在无线电波或红外线数据通信期间产生的声波或光波。例如，计算机可读媒介的常见形式包括软盘、软磁盘、硬盘、磁带或其他任何磁介质、CD-ROM、其他任何光学介质、穿孔卡片、纸质磁带、其他任何具有孔洞图案的物理介质、 RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPR0M、其他任何存储芯片或盒式磁带、下文描述的载波或者其他任何可被计算机读取的介质。不同形式的计算机可读媒介可以涉及向处理器1204运送供其运行的ー个或多个指令的ー个或多个序列。例如，这些指令最初可以是载在远端计算机的磁盘上。远端计算机可以将指令加载到其动态存储器中，并且使用调制解调器通过电话线发送这些指令。处于计算机系统1200本地的调制解调器可以在电话线上接收数据，并且使用红外线发射机来将数据转换成红外信号。与总线1202相耦合的红外探測器可以接收在红外信号中运送的数据，并且将所述数据置于总线1202。总线1202将数据运送到主存储器1206，处理器 1204从所述主存储器1206中检索和运行指令。在由处理器1204运行之前或之后，主存储器1206接收的指令可以可选地存储在存储设备1210上。计算机系统1200还包括与总线1202耦合的通信接ロ 1218。该通信接ロ 1218提供与连接到本地网络1222的网络链路1220相耦合的双向数据通信。例如，通信接ロ 1218 可以是综合服务数字网(ISDN)卡或调制解调器，以便提供与相应类型的电话线相连的数据通信连接。另举一例，通信接ロ 1218可以是提供与兼容的LAN相连的数据通信连接的局域网(LAN)卡。此外，同样可以实施无线链路。在任何这种实施方式中，通信接ロ 1218都会发送和接收运送代表不同类型信息的数据流的电、磁或光信号。网络链路1220通常通过ー个或多个网络来向其他设备提供数据通信。例如，网络链路1220可以提供一个通过本地网络1222到主计算机12 或设备1226的连接，例如，所述设备可以是放射波束源或者可操作地与放射波束源耦合的开关。在网络链路1220上传送的数据流可以包括电、磁或光信号。通过不同网络的信号以及处于网络链路1220之上且通过通信接ロ 1218的信号传送往返于计算机系统1200的数据，这些信号是用于传送信息的例示形式的载波。计算机系统1200可以通过一个或多个网络、网络链路1220以及通信接ロ 1218来发送消息和接收数据，包括程序代码。 虽然已显示和描述了特定实施例，但是应该理解，这些实施例的目的并不是限制本发明，而是对本领域技术人员来说显然在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可以进行不同的变化和修改。例如，本说明书中使用的术语“图像”未必局限于显示图像，而是可以指代并未显示以供查看的图像数据，例如存储在介质中的图像数据。因此，说明书和附图应该被认为是例示性而不具有限制意义。因此，说明书和附图应被认为是说明性而不是限制性的。本发明旨在覆盖可能包含在如权利要求限定的本发明的精神和范围内的替换、修改和等价物。
权利要求
1.一种医疗系统，包括治疗放射源，被配置成在治疗会话期间递送治疗放射线； 成像系统，被配置成在治疗会话期间获取图像数据；以及处理器，被配置成确定波束中断，以及在波束中断期间自动操作成像系统以获取图像数据。
2.根据权利要求1所述的医疗系统，其中处理器被配置成使用至少一些图像数据来确定图像，其中该图像具有与治疗放射源的轴线垂直的图像平面。
3.根据权利要求1所述的医疗系统，其中波束中断包括治疗波束中断。
4.根据权利要求1所述的医疗系统，其中波束中断包括强制波束中断。
5.根据权利要求4所述的医疗系统，其中处理器被配置成通过以下处理来确定强制波束中断确定自从最后图像数据获取起经过的时段； 将该时段与规定的阈值相比较；以及至少部分基于所述比较来确定强制波束中断。
6.根据权利要求4所述的医疗系统，其中处理器被配置成通过以下处理来确定强制波束中断确定机架自从最后图像数据获取起经历的机架角度； 将所述机架角度与规定的阈值相比较；以及至少部分基于所述比较来确定强制波束中断。
7.根据权利要求1所述的医疗系统，其中处理器被配置成促使成像系统在附加波束中断期间获取附加图像数据，其中波束中断和附加波束中断包括多个治疗波束中断、多个强制波束中断，或者一个波束中断以及一个强制波束中断。
8.根据权利要求1所述的医疗系统，其中成像系统具有能够相对于治疗放射源移动的诊断放射源。
9.根据权利要求1所述的医疗系统，其中治疗放射源的操作与成像系统的操作同步。
10.根据权利要求1所述的医疗系统，其中处理器被配置成在治疗会话期间使用至少一些图像数据来重新构造图像。
11.根据权利要求10所述的医疗系统，其中至少一些图像数据包括在规定时间或规定的机架角度范围内获取的最近图像数据。
12.根据权利要求10所述的医疗系统，其中重新构造的图像包括与治疗放射源的位置相对应的波束眼观图像。
13.根据权利要求12所述的医疗系统，其中用于波束眼观图像的至少一些图像数据包括投影图像数据，其中所述投影图像数据都不是在治疗放射源的方向上获取的。
14.一种医疗系统，包括 治疗放射源；成像系统，被配置成在治疗会话期间发生的波束中断中自动获取图像数据；以及处理器，被配置成在治疗会话期间，在波束中断结束之后自动操作治疗放射源来递送治疗放射线。
15.根据权利要求14所述的医疗系统，其中处理器被配置成使用至少一些图像数据来确定图像，其中该图像具有与治疗放射源的轴线垂直的图像平面。
16.根据权利要求14所述的医疗系统，其中波束中断包括治疗波束中断。
17.根据权利要求14所述的医疗系统，其中波束中断包括强制波束中断。
18.根据权利要求17所述的医疗系统，其中处理器被配置成通过以下处理来确定强制波束中断确定自从最后图像数据捕获起经过的时段； 将该时段与规定的阈值相比较；以及至少部分基于所述比较来确定强制波束中断。
19.根据权利要求17所述的医疗系统，其中成像系统被配置成通过以下处理来确定强制波束中断确定机架自从最后图像数据获取起经历的机架角度； 将所述机架角度与规定的阈值相比较；以及至少部分基于所述比较来确定强制波束中断。
20.根据权利要求14所述的医疗系统，其中处理器被配置成促使成像系统在附加波束中断期间获取附加图像数据，其中波束中断和附加波束中断包括多个治疗波束中断、多个强制波束中断，或者一个波束中断以及一个强制波束中断。
21.根据权利要求14所述的医疗系统，其中成像系统具有能够相对于治疗放射源移动的诊断放射源。
22.根据权利要求14所述的医疗系统，其中治疗放射源的操作与成像系统的操作同止少ο
23.根据权利要求14所述的医疗系统，其中处理器被配置成在治疗会话期间使用至少一些图像数据来重新构造图像。
24.根据权利要求23所述的医疗系统，其中至少一些图像数据包括在规定时间或规定的机架角度范围内获取的最近图像数据。
25.根据权利要求23所述的医疗系统，其中重新构造的图像包括与治疗放射源的位置相对应的波束眼观图像。
26.根据权利要求25所述的医疗系统，其中用于波束眼观图像的至少一些图像数据包括投影图像数据，其中所述投影图像数据都不是在治疗放射源的方向上获取的。
全文摘要
本公开涉及用于在治疗会话期间获取重建图像的系统和方法。一种医疗系统，包括被配置成在治疗会话期间递送治疗放射线的治疗放射源，被配置成在治疗会话期间获取图像数据的成像系统，以及处理器，被配置成确定波束中断以及在波束中断期间自动操作成像系统来获取图像数据。一种医疗系统，包括治疗放射源，被配置成在治疗会话期间发生的波束中断中自动获取图像数据的成像系统，以及处理器，被配置成在在治疗会话期间波束中断结束之后自动操作治疗放射源来递送治疗放射线。
文档编号G06F19/00GK102549586SQ201080044629
公开日2012年7月4日 申请日期2010年10月1日 优先权日2009年10月2日
发明者D·莫夫, P·孔茨, R·W·菲利贝蒂 申请人:瓦润医药系统国际股份公司