CN103830848A - 用于门控放射治疗的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明为用于门控放射治疗的方法和系统，其提供了一种用于门控放射治疗系统的方法，包括：进行4D-CT扫描以获得CT图像；对CT图像进行处理以提取特征信号，其中特征信号关联于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信号与门控放射治疗的外部信号具有相关关系；及基于特征信号与外部信号的相关关系来控制门控放射治疗的放射线束。通过本发明，门控放射治疗不仅能够使用A4D-CT的扫描结果也能够使用D4D-CT的扫描结果，并且门控放射治疗的成本能够被降低，和/或放射治疗的效率能够被提高。

Description

用于门控放射治疗的方法和系统
技术领域
本发明涉及放射治疗，尤其是涉及用于门控放射治疗的方法和系统。
背景技术
随着医疗技术的发展，放射治疗在疾病治疗中的应用越来越广泛。对于放射治疗而言，治疗的成功与否取决于对病变组织描绘的准确性。其中一个主要的问题是诸如病人呼吸引起的目标运动会导致传统自由呼吸计算机断层(CT)扫描中的显著伪影。为了克服该问题，四维计算机断层(4D-CT)技术被运用以描绘运动的目标或为目标运动建模。
通过在每个床位处进行过采样CT数据并将扫描图像检选(sorting)到对应于不同呼吸相位的多个CT体来实现4D-CT。当前较常研究的有两种4D-CT，一种是基于外部装置的4D-CT(A4D-CT)，而另一种则是无装置4D-CT(D4D-CT)。A4D-CT使用由CT扫描仪外的外部仪器记录的外部信号来进行检选。D4D-CT则基于病人内部身体构造进行检选，其呼吸信号从CT图像特征中提取。
在现有技术中存在大量关于4D-CT扫描及检选的介绍，例如，Ruijiang Li等人在“4D CT sorting based on patient internal anatomy”（Phys. Med. Biol. 54 (2009) 4821-4833）一文中提出了一种基于四个内部解剖学特征的D4D-CT检选方法。其它关于4D-CT的介绍还可参见美国专利申请US10/599,084、US12/290,200、US12/754,824等。这些现有技术的内容通过引用而结合到本申请中。
另外，在与本申请具有相同发明人的另一尚未公开的中国专利申请(申请号：201110358351.6；发明名称“D4D-CT成像方法、设备和系统”)中，还公开了使用肺扩展与收缩运动矢量、肺腔与身体面积比例来生成呼吸曲线及其相应的CT图像(即，CT切片)检选。该申请的全部内容也通过引用而结合到本专利申请中。
在放射治疗中，还要求精确地将预定剂量的辐射投放到病变体(例如，癌)并且最小化投放到病变体周围的正常组织的辐射剂量。目前的研究已经能够在一定程序上实现以上要求，但是由于病人的呼吸会造成病变体的运动，所以在辐射精确性和辐射剂量方面还是会经常发生错误。
通常，使用门控放射治疗能够避免放射治疗中涉及辐射精确性和辐射剂量的问题。在门控放射治疗中，在病人处于呼吸周期中的特定相位时，病变体位于放射线束被投放的治疗区域，并且只有在该特定相位时才发射放射线束。在病人呼吸处于其它相位时，由于病变体发生了运动，放射线束无法被准确投放到病变体，所以不需要投放放射线束。
呼吸门控放射治疗通常涉及两种方式。在第一种方式中，内部代理器官(surrogate organ)被用于检测病变体的运动。其中，使用实时成像系统，如X射线成像系统来提供用于指示病变体运动的标记体的位置信息。在第二种方式中，使用了外部代理。其中，各种外部代理，如绑在病人身体上的应变计、气囊、实时位置管理RPM模块等被使用。
在现有技术中也存在大量关于门控放射治疗的介绍，例如，参见PCT专利申请PCT/US2007/017443。该现有技术的内容通过引用也结合到本申请中。
使用外部门控系统的一个优点是，其是非侵入性的。然而，由于外部门控系统需要使用外部代理所提供的外部信号，而只有在A4D-CT扫描中才提供外部信号，所以现有技术中只存在将A4D-CT扫描结果用于门控放射治疗的应用。另外，在门控放射治疗所需的A4D-CT扫描中必须要安装外部装置，所以也存在成本高、使用不方便等问题。
现有技术的门控放射治疗中还存在着一些其它方面的不足。因此，期望存在改进的方案以对现有技术中的一个或多个方面进行提高。例如，使得门控放射治疗不仅能够使用A4D-CT的扫描结果也能够使用D4D-CT的扫描结果，减低门控放射治疗的成本，和/或提高门控放射治疗的效率。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的一个或多个问题，尤其是，旨在于使得门控放射治疗能够使用A4D-CT和D4D-CT的扫描结果，降低门控放射治疗的成本，和/或提高门控放射治疗的效率。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于门控放射治疗系统的方法，包括：进行4D-CT扫描以获得CT图像；对CT图像进行处理以提取特征信号，特征信号关联于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信号与门控放射治疗的外部信号具有相关关系；及基于特征信号与外部信号的相关关系来控制用于门控放射治疗的放射线束。
根据一个实施例，基于特征信号与外部信号的相关关系来控制放射线束包括：对CT图像进行检选以获得4D-CT图像；根据4D-CT图像和特征信号来设置门控放射治疗系统；测量门控放射治疗的当前外部信号以确定当前呼吸相位；及基于当前呼吸相位和特征信号与外部信号的相关关系来控制放射线束。
根据一个实施例，根据4D-CT图像和特征信号来设置门控放射治疗系统包括：根据4D-CT图像能够使得在特征信号表示的特定呼吸相位发射射线束时只对病人体内的病变体进行辐射，这是因为通过4D-CT图像能够确定病变体在特定相位时的确切位置。
根据一个实施例，基于当前呼吸相位来控制放射线束包括：在当前呼吸相位与特定呼吸相位相同时或当前呼吸相位邻近特定呼吸相位时，在当前呼吸相位发射放射线束。
根据一个实施例，门控放射治疗的外部信号是由实时位置管理RPM模块所提供的实时位置管理RPM信号。
根据一个实施例，特征信号表示病人的体表运动。
根据一个实施例，体表运动包括：4D-CT扫描的特定床位处的选定区域中的体表高度。
根据一个实施例，体表高度包括：选定区域中的病人体表高度的最大高度值、平均高度值等。
根据一个实施例，在进行4D-CT扫描时，将标记体固定在病人身体上；根据所获得4D-CT图像来确定标记体与病变体的相对位置；根据所确定的相对位置，在病变体正上方的身体表面上固定病变标志；及在进行放射治疗时，在病变标志处设置RPM模块。
根据一个实施例，特征信号与门控放射治疗的外部信号具有的相关关系包括：特征信号与外部信号相匹配等。
根据一个实施例，特征信号被用于对CT图像进行检选以获得D4D-CT图像。
根据一个实施例，特征信号基于如下参数之一或其组合而获得：空气含量、肺部面积、肺部密度、身体面积等、肺扩展与收缩运动矢量、肺腔与身体面积比例，等。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于门控放射治疗的系统，包括：4D-CT扫描部件，用于进行4D-CT扫描以获得CT图像；特征信号提取部件，用于对CT图像进行处理以提取特征信号，特征信号关联于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信号与门控放射治疗的外部信号具有相关关系；及射线控制部件，用于基于特征信号与外部信号的相关关系来控制门控放射治疗的放射线束。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于放射治疗系统的方法，包括：进行4D医疗扫描以获得图像；对图像进行处理以提取特征信号，特征信号关联于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信号与放射治疗的外部信号具有相关关系；及基于特征信号与外部信号的相关关系来控制放射治疗的放射线束。
本发明的改进方案能够解决现有技术中存在的一个或多个问题。通过本发明，使得门控放射治疗不仅能够使用A4D-CT的扫描结果也能够使用D4D-CT的扫描结果，并且减低了门控放射治疗的成本，和/或提高了门控放射治疗的效率。
附图说明
通过以下结合附图对本发明具体实施方式的描述，可以进一步理解本发明的优点、特点和特征。附图包括：
图1示出了4D-CT检选重建的过程；
图2示出了根据本发明一个实施例的用于门控放射治疗系统的方法的流程框图；
图3示出了非门控放射治疗与根据本发明一个实施例的门控放射治疗之间的比较；
图4示出了根据本发明一个实施例的利用体表运动来得到特征信号；
图5示出了根据本发明一个实施例的在病人身体上设置RPM模块；
图6示出了根据本发明一个实施例的设置RPM模块的可操作区域；
图7示出了根据本发明一个实施例的RPM模块位于病变体正上方时的特征信号与RPM信号的匹配情况；
图8示出了根据本发明一个实施例的RPM模块位于操作区域中但并不处于病变体正上方时的特征信号与RPM信号的匹配情况；
图9示出了根据本发明一个实施例的用于门控放射治疗的系统。
具体实施方式
下面将参照附图更加完整地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。但是，本发明可按照其它不同的形式实现，并且不应该被理解为限制于这些具体阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本发明的公开变得更彻底和完整，从而将本发明的构思完全传递给本领域技术人员。在全文中，相同或相似的数字表示同一装置或单元。
为了消除或者减少呼吸运动伪影对胸腹部脏器CT扫描的影响，并反映胸腹部肿瘤随时间变化的规律，达到准确诊断和治疗的目的，提出了四维CT的概念，将时间因数纳入CT扫描图像的三维重建中，可形成动态的四维CT图像。
以基于外部装置的A4D-CT为例，在CT机上实现胸腹部A4D-CT的一般过程是：在图像采集时利用与CT机相连接的呼吸监控系统来检测患者的呼吸，同步采集CT图像和呼吸信号，在采集的每层CT图像上均“烙上”在呼吸周期中所处的时间信息（即相位），然后按相位分别对所有CT图像出现进行分组和三维重建，其中各相位的三维图像构成一个随时间变化的三维图像序列，即4D-CT。4D-CT系统主要采用肺活量计来测患者的呼吸量，用红外摄像装置来测量患者体表随呼吸起伏的高度差，或者用压力传感器等测量患者呼吸导致的压力差，将这些测量信号转换为呼吸信号。采集CT图像的方式大多采用电影模式（即CINE模式），在每个扫描床位处按某个持续时间连续进行CT图像采集，在一个床位完成一次CINE模式扫描之后，CT床行进至下一个扫描床位，重复同样的CINE模式扫描，反复进行，直到覆盖整个需要扫描的范围为止。
上述A4D-CT重建方法要求在图像采集过程中，呼吸检测装置必须与CT机进行数据通信，并且要求呼吸信号与CT图像采集同步。并且，由于患者体表监测信号与体内脏器运动不同步，加上呼吸运动重复性较差，因此，经检选重建的CT图像往往不是很准确，例如，常常发生沿Z轴方向的失配等。
D4D-CT扫描能够在一定程度上避免A4D-CT扫描的缺点。
图1简略地示出了4D-CT检选重建的过程。图1中，在CINE扫描过程中，总共存在N个床位，在每个床位的病人呼吸的不同呼吸相位处进行M次采样。将N个不同床位在相同相位处的采样取出就能够形成一个新序列。如果在一个周期内共考虑P个相位，则能够形成P个新序列，其中每个新序列都对应于扫描对象在一个呼吸相位处的3D-CT图像。采样的总时间通常大于扫描对象的一个呼吸周期，所以一般存在如下：M＞=P。当然在特殊情况下，也可以是M< P。
相应地，在经过4D-CT（A4D-CT或D4D-CT）扫描之后，形成的CINE图像被挑选和分成多个相位组。该多个相位组分别对应于被扫描对象的多个呼吸相位。多个相位组中的每个都分别对应于扫描对象在一个呼吸相位处的3D-CT图像。以上形成新序列或相位组的过程被称为“检选”。
呼吸周期信号、检选等是D4D-CT成像中所熟知的，在此不再进一步展开。
图2示出了根据本发明一个实施例的用于门控放射治疗系统的方法。在该方法中，首先进行4D-CT扫描以获得CT图像(即，CT切片)；然后，对CT图像进行处理以提取特征信号；最后，基于特征信号与外部信号的相关关系来控制门控放射治疗的放射线束。
特征信号关联于病人呼吸周期中的不同呼吸相位。与呼吸信号类似的，特征信号表示的是，呼吸周期中的不同呼吸相位时的所选特征的特征值大小。因此，通过测量所选特征的当前特征值，基于特征信号曲线就能够确定病人处于呼吸周期中的哪个相位。另外，特征信号与门控放射治疗的外部信号具有相关关系，其中外部信号在门控放射治疗中可以用于控制门控相位，即，根据外部信号的相位来对放射线束的发射与否进行控制。
这里的相关关系包括但不限于：特征信号与门控放射治疗所用的外部信号存在着对应关联，例如，两者完全相同、近似相同，或者特征信号与外部信号的呼吸信号是一致或近似一致的(如，幅度不相同但波形形状相同或近似相同)，或者基于外部信号的相位能够确定特征信号的相位或相反，等。能够理解的是，这里特征信号的提取可以发生在CT图像的检选之前，也可以发生在CT图像的检选之后。
另外，由于在门控治疗阶段可能会使用不同的外部信号类型，因此可以针对于不同的外部信号来选取最适合的内部图像特征以生成特征信号。例如，在外部信号是由围绕身体的呼吸绑带提供时，采用身体面积特征获得的特征信号就能够较好地相关于(甚至相同于)该外部信号。
然而，可以理解的是，即使是对于并非基于最适合的内部特征而生成的特征信号而言，只要其与门控放射治疗的外部信号具有相关关系，则也能够被用于门控放射治疗。
图3示出了非门控放射治疗与根据本发明一个实施例的门控放射治疗之间的比较。在图3的左侧所示的是非门控放射治疗，其中放射治疗针对的是病变体的整个运动区域。如图所示的，在非门控放射治疗中，病变体周围较大面积的正常组织会受到辐射。相反，如图3的右侧所示的，在门控放射治疗中，能够精确地将辐射投放到病变体，并且能够最小化病变体周围受到辐射的正常组织面积。
根据本发明的一个实施例，基于特征信号与外部信号的相关关系来控制放射线束包括：对CT图像进行检选以获得4D-CT图像；根据所获得的4D-CT图像来设置门控放射治疗系统；测量门控放射治疗的当前外部信号以确定当前呼吸相位；及基于当前呼吸相位和特征信号与外部信号的相关关系来控制放射线束。根据一个实施例，基于所获得的4D-CT图像来设置门控放射治疗系统还包括：根据所获得的4D-CT图像和特征信号来设置门控放射治疗系统。对CT图像进行检选所用的呼吸信号可以是该特征信号，也可以不同于该特征信号。
能够理解的是，也可以采用与以上不一致的方式来实现基于特征信号与外部信号的相关关系而控制放射线束。本发明对现有技术的创造性贡献体现在多个方面，其中一个方面的贡献表现为：使得在门控放射治疗中也能够使用D4D-CT的扫描结果。其中，利用从CT图像本身中提取的内部特征信号替换了原本只能从外部装置获得的外部信号。因此，虽然本申请公开了创造性的控制放射线束的方式，但是用于现有技术的门控放射治疗的其它方面也同样适用于本发明，包括：仅在4D-CT扫描阶段将外部信号替换为本发明的特征信号，而保持现有门控放射治疗中的其它方面不改变。
根据本发明的一个实施例，根据4D-CT图像和特征信号来设置门控放射治疗系统包括：使得在特征信号所表示的特定呼吸相位或其相邻相位发射射线束时只对病人的病变位置进行辐射，这是因为通过4D-CT图像能够确定病变体在特定相位时的确切位置。在控制放射线束时，需要根据特征信号与外部信号的相关关系来确定当前呼吸相位是否与该特定呼吸相位相同或邻近于该特定呼吸相位。在病人处于呼吸周期的特定呼吸相位时，其身体内的病变体位置处于固定位置。使该固定位置落在治疗区(即，辐射到达的区域)，并且只在病变体到达该固定位置的特定呼吸相位(或其邻近相位)时才发射放射线束，而在其它呼吸相位则不发射放射线束。由于辐射到达的区域能够被设置地尽可能与病变体的大小一致，所以能够最小化病变体周围受到辐射的正常组织的面积。在门控放射治疗中，根据4D-CT图像和特征信号(呼吸信号)来设置门控放射治疗系统以实现以上目的的各种具体手段本身是熟知的，在此不再赘述。
需要注意的是，当前呼吸相位邻近特定呼吸相位是指，当前呼吸相位与特定呼吸相位相差N个相位以内，N可以根据实际应用的要求而取适当整数，如1、2、3、4、5、6…
根据本发明的一个实施例，在治疗阶段中，在测量当前外部信号及确定外部信号所表示的当前呼吸相位后，如果基于特征信号与外部信号的相关关系确定当前呼吸相位与特征信号所表示的病变体位于治疗区时的特定呼吸相位相同(或邻近)时，则使射线束在当前相位被发射，而该射线束则正好能够投射到当前处于治疗区的病变体。
在门控放射治疗阶段，可以采用不同的外部装置所提供的外部信号，包括但不限于：实时位置管理RPM模块所提供的实时位置管理RPM信号、肺活量计提供的呼吸量信号、红外摄像装置提供的病人体表随呼吸起伏的高度差信号或者压力传感器等提供的病人呼吸导致的压力差信号等。
根据本发明的一个实施例，门控放射治疗阶段使用的外部信号是由RPM模块所提供的RPM信号，其中RPM信号用于控制门控相位。相应地，特征信号(或呼吸信号)能够基于从4D-CT扫描所获得的CT图像中提取的如下参数之一，包括但不限于：空气含量、肺部面积、肺部密度、身体面积、肺扩展与收缩运动矢量、肺腔与身体面积比例等。
或者，为了使得所提取的特征信号能够更好地相关于治疗阶段使用的RPM信号，也可以使特征信号基于两个或多个以上提及的参数。并且，在获得了特征信号后，该特征信号就能够被用于门控治疗阶段。基于空气含量、肺部面积、肺部密度、身体面积、肺扩展与收缩运动矢量、肺腔与身体面积比例或其组合来提取呼吸信号(或特征信号)的方法是已知的，在此不再展开。
可以理解的是，所采用的参数不限于以上所提及的。实际上，只要据此得到的特征信号能够相关于RPM信号，则其它参数或组合也能够被用于本发明。
然而，虽然通过以上参数获得的特征信号能够被用于RPM信号作为外部信号时的门控放射治疗，但是这些特征信号往往与RPM信号存在相移，所以无法精确地对发射放射线束的相位进行确定。
因此，根据本发明的一个实施例，提供了基于病人体表运动的特征信号。尤其是，利用了4D-CT扫描的特定床位(例如，病变体所处的扫描床位)处的选定区域中的体表高度。通过这种方式所得到的特征信号能够比其它方式更好地匹配(或相同)于RPM信号。并且，由于利用体表高度得到的特征信号能够很好地匹配于RPM信号，所以其能够在D4D-CT扫描(或A4D-CT扫描)和门控放射治疗之间创造性地建立起桥梁。即使是D4D-CT扫描后检选所采用的呼吸信号与门控放射治疗的外部信号存在较大相移，也能够精确地确定要发射放射线束的相位。
图4示出了根据本发明一个实施例的利用体表运动来得到特征信号的方法，其中示出的是平行于CT系统中的X-Z平面的一个切片。切片中浅色前景和黑色背景的边界表示病人体表轮廓。在该方法中，首先，为该特定床位确定一个矩形区域(如，针对于该特定床位处的多张CT切片而计算出)；然后，为该特定床位中的每个CT切片计算落入该矩形区域中的体表高度。由此，就能够得到特征信号(或呼吸信号)，其表示呼吸相位与体表高度的对应关系。矩形区域能够确保始终采用与RPM模块运动规律相似的相同区域来捕捉人体表面的上下运动。能够理解的是，该矩形区域中的体表高度包括但不限于：该区域中的病人体表高度的最大值、平均值等。
根据本发明的一个实施例，选定的矩形区域沿X轴的中心线可以与病人身体在X轴上的中心线重合，而矩形区域沿Y轴的中心线通过身体在Y轴上的最高位置。对于每张CT切片而言，矩形区域的形状、大小和位置都可以是固定的。这能够保证始终使用相同区域来捕捉人体表面的上下运动，从而提取出与RPM运动规律一致的特征信号。
图4示意性地表示出了特定矩形区域，但是这并不对本发明形成限制。实际上，在能够使得特征信号相关于(如，相同或近似相同于)RPM信号的情况下，所选定矩形区域的大小、形状、位置等都能够被改变，甚至也可以选择其它形状(例如，菱形、圆形等)的区域。
图5示出了根据本发明一个实施例的在病人身体上设置RPM模块的方法，包括：在扫描室进行4D-CT扫描时，将标记体501固定在病人身体上；在获得4D-CT图像后，确定标记体501与身体内病变体503的相对位置；再根据所确定的相对位置，在病变位置正上方的身体表面上固定病变标志；最后，在治疗室进行放射治疗时，在病变标志处设置RPM模块502。图5中RPM模块502下方小圆形表示的是病变标志。标记体501在病人身体上固定的位置可以是估计的病变体503正上方位置，并且该估计位置可以与实际位置存在偏差。以上方法使得治疗时RPM模块能够准确地放置在病变体的身体正上方。
根据本发明的一个实施例，在RPM模块并非设置在病变体正上方(或两者不在同一床位)时，特征信号也能够较好地匹配RPM信号。
图6示出了可设置RPM模块的可操作区域。其中，RPM模块602设置在病变体603的正上方。图6中的虚线区域示出了可以设置RPM模块的可操作区域。在一个实施例中，可操作区域能够偏离病变体至少9个床位。
图7示出了RPM模块702位于病变体703正上方时，特征信号与RPM信号的匹配情况。可以看出，在RPM模块位于病变体702正上方时，特征信号能够很好地匹配于RPM信号。
图8示出了RPM模块802位于操作区域中但并不处于病变体正上方时，特征信号与RPM信号的匹配情况。可以看出，位于操作区域中但并不处于病变体正上方时，特征信号也能够较好地匹配于RPM信号。
根据本发明的一个实施例，除了在治疗阶段作为外部特征信号的替代外，特征信号(例如，基于体表运动、空气含量、肺部面积、肺部密度和身体面积或其组合而提取的呼吸信号)在4D-CD扫描阶段还可以被用于D4D-CT图像的检选过程。
图9示出了根据本发明一个实施例的用于门控放射治疗的系统，包括：4D-CT扫描部件，用于进行4D-CT扫描以获得CT图像；特征信号提取部件，用于对CT图像进行处理以提取特征信号，其中特征信号关联于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信号与门控放射治疗的外部信号具有相关关系；及射线控制部件，用于基于特征信号与外部信号的相关关系来控制门控放射治疗的放射线束。
根据一个实施例的系统，射线控制部件被配置为：对CT图像进行检选以获得4D-CT图像；根据所获得的4D-CT图像和特征信号来设置门控放射治疗的系统；测量门控放射治疗的当前外部信号以确定当前呼吸相位；及基于当前呼吸相位和特征信号与外部信号的相关关系来控制放射线束。
根据一个实施例的系统，根据4D-CT图像和特征信号来设置门控放射治疗的系统包括：根据4D-CT图像，使得在特征信号表示的特定呼吸相位或其相邻相位发射射线束时只对病人的病变位置进行辐射。
根据一个实施例的系统，基于当前呼吸相位来控制放射线束包括：在当前呼吸相位与特定呼吸相位相同时或当前呼吸相位邻近特定呼吸相位时，在当前呼吸相位发射放射线束。根据一个实施例的系统，门控放射治疗的外部信号是由实时位置管理RPM模块所提供的实时位置管理RPM信号。
根据一个实施例的系统，特征信号表示病人的体表运动。
根据一个实施例的系统，体表运动包括：4D-CT扫描的特定床位处的选定区域中的体表高度。
根据一个实施例的系统，体表高度表示为选定区域中的最大高度值、平均高度值等。
根据一个实施例的系统，在进行4D-CT扫描时，将标记体固定在病人身体上；在获得4D-CT图像后，确定标记体与病变位置的相对位置；根据所确定的相对位置，在病变位置正上方的身体表面上固定病变标志；及在进行放射治疗时，在病变标志处设置RPM模块。
根据一个实施例的系统，特征信号与门控放射治疗的外部信号具有的相关关系包括：特征信号与外部信号相匹配。
根据一个实施例，特征信号被用于对CT图像进行检选以获得D4D-CT图像。
根据一个实施例的系统，特征信号基于如下参数或其组合而获得：空气含量、肺部面积、肺部密度、身体面积、肺扩展与收缩运动矢量、肺腔与身体面积比例等。
本领域技术人员可以理解，除了CT之外，本发明的用于放射治疗系统的方法还能够用于其它类型的放射治疗系统，包括但不限于：核磁共振系统、线性加速器(LINAC)系统等。相应地，本申请也公开了通用的用于放射治疗系统的方法，包括：进行4D医疗扫描以获得图像；对图像进行处理以提取特征信号，其中特征信号关联于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且特征信号与放射治疗的外部信号具有相关关系；最后，基于特征信号与外部信号的相关关系来控制放射治疗的放射线束。
根据一个实施例的用于放射治疗系统的方法，基于特征信号与外部信号的相关关系来控制放射线束包括：对图像进行检选以获得4D图像；根据所获得的4D图像和特征信号来设置放射治疗系统；测量放射治疗的当前外部信号以确定当前呼吸相位；及基于当前呼吸相位和特征信号与外部信号的相关关系来控制放射线束。
根据一个实施例的用于放射治疗系统的方法，设置放射治疗系统包括：使得在特征信号表示的特定呼吸相位或其相邻相位发射射线束时只对病人的病变体进行辐射。
根据一个实施例的用于放射治疗系统的方法，基于当前呼吸相位来控制放射线束包括：在当前呼吸相位与特定呼吸相位相同时或当前呼吸相位邻近特定呼吸相位时，在当前呼吸相位发射放射线束。
根据一个实施例的用于放射治疗系统的方法，门控放射治疗的外部信号是由实时位置管理RPM模块所提供的实时位置管理RPM信号。
根据一个实施例的用于放射治疗系统的方法，特征信号表示医疗扫描的特定床位处的选定区域中的病人体表高度。
根据一个实施例的用于放射治疗系统的方法，在进行4D医疗扫描时，将标记体固定在病人身体上；在获得4D图像后，确定标记体与病变体的相对位置；根据所确定的相对位置，在病变体正上方的身体表面上固定病变标志；及在进行放射治疗时，在病变标志处设置RPM模块。
通过本发明的用于放射治疗系统的方法，能够减低了放射治疗的成本并提高了放射治疗的效率。
本领域技术人员能够理解，本发明能够以本领域中各种熟知的方式来实现，包括但不限于：硬件、固件、计算机程序、逻辑器件等。
借助上面给出的说明以及相应的附图，已经对本发明的较佳实施例做了详细的揭示。另外，尽管在描述中采用了一些特定的术语，但它们仅是示例性的。本领域技术人员将领会，还可以对本发明进行各种修改、等同替换、变化等。例如将上述实施例中的一个步骤或模块分为两个或更多个步骤或模块来实现，或者相反，将上述实施例中的两个或更多个步骤或模块或装置的功能放在一个步骤或模块中来实现。只要这些变换没有背离本发明的精神，则都应落入本申请要求的保护范围内。本发明的保护范围由所附的权利要求书来限定。

Claims (32)

1.一种用于门控放射治疗系统的方法，包括：
进行4D-CT扫描以获得CT图像；
对所述CT图像进行处理以提取特征信号，其中所述特征信号关联于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且所述特征信号与门控放射治疗的外部信号具有相关关系；及
基于所述特征信号与所述外部信号的所述相关关系来控制门控放射治疗的放射线束。
2.如权利要求1所述的方法，其中，基于所述特征信号与所述外部信号的相关关系来控制放射线束包括:
对CT图像进行检选以获得4D-CT图像；
根据4D-CT图像和所述特征信号来设置所述门控放射治疗系统；
测量门控放射治疗的当前外部信号以确定当前呼吸相位；及
基于所述当前呼吸相位和所述特征信号与外部信号的相关关系来控制放射线束。
3.如权利要求2所述的方法，其中，根据4D-CT图像和所述特征信号来设置门控放射治疗系统包括：使得在所述特征信号表示的特定呼吸相位发射射线束时只对病人体内的病变体进行辐射。
4.如权利要求3所述的方法，其中，基于所述当前呼吸相位和所述相关关系来控制放射线束包括：在所述当前呼吸相位与所述特定呼吸相位相同时或所述当前呼吸相位邻近所述特定呼吸相位时，在所述当前呼吸相位发射放射线束。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述门控放射治疗的外部信号是由实时位置管理RPM模块所提供的实时位置管理RPM信号。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述特征信号表示病人的体表运动。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述体表运动包括：4D-CT扫描的特定床位处的选定区域中的病人体表高度。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述病人体表高度表示为所述选定区域中的病人体表的最大高度值或平均高度值。
9.如权利要求5-8中任一项所述的方法，其中，
在进行4D-CT扫描时，将标记体固定在病人身体上；
在获得4D-CT图像后，确定所述标记体与病变体的相对位置；
根据所确定的相对位置，在病变体正上方的身体表面上固定病变标志；及
在进行放射治疗时，在病变标志处设置所述RPM模块。
10.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述特征信号与门控放射治疗的外部信号具有的相关关系包括：所述特征信号与所述外部信号相匹配。
11.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述特征信号能够被用于对所述CT图像进行检选以获得D4D-CT图像。
12.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述特征信号基于如下参数之一或其组合而获得：空气含量、肺部面积、肺部密度、身体面积、肺扩展与收缩运动矢量、肺腔与身体面积比例。
13.一种用于门控放射治疗的系统，包括：
4D-CT扫描部件，用于进行4D-CT扫描以获得CT图像；
特征信号提取部件，用于对所述CT图像进行处理以提取特征信号，其中所述特征信号关联于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且所述特征信号与门控放射治疗的外部信号具有相关关系；及
射线控制部件，用于基于所述特征信号与所述外部信号的所述相关关系来控制门控放射治疗的放射线束。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述射线控制部件被配置为:
对CT图像进行检选以获得4D-CT图像；
根据所获得的4D-CT图像和所述特征信号来设置所述门控放射治疗的系统；
测量门控放射治疗的当前外部信号以确定当前呼吸相位；及
基于所述当前呼吸相位和所述特征信号与外部信号的相关关系来控制放射线束。
15.如权利要求14所述的系统，其中，根据所获得的4D-CT图像和所述特征信号来设置门控放射治疗的系统包括：使得在所述特征信号表示的特定呼吸相位发射射线束时只对病人的病变体进行辐射。
16.如权利要求15所述的系统，其中，基于所述当前呼吸相位和所述相关关系来控制放射线束包括：在所述当前呼吸相位与所述特定呼吸相位相同时或所述当前呼吸相位邻近所述特定呼吸相位时，在所述当前呼吸相位发射放射线束。
17.如权利要求16所述的系统，其中，所述门控放射治疗的外部信号是由实时位置管理RPM模块所提供的实时位置管理RPM信号。
18.如权利要求17所述的系统，其中，所述特征信号表示病人的体表运动。
19.如权利要求18所述的系统，其中，所述体表运动包括：4D-CT扫描的特定床位处的选定区域中的体表高度。
20.如权利要求19所述的系统，其中，所述体表高度表示为所述选定区域中的最大高度值或平均高度值。
21.如权利要求17-20中任一项所述的系统，其中，
在进行4D-CT扫描时，将标记体固定在病人身体上；
在获得4D-CT图像后，确定所述标记体与病变体的相对位置；
根据所确定的相对位置，在病变体正上方的身体表面上固定病变标志；及
在进行放射治疗时，在病变标志处设置所述RPM模块。
22.如权利要求13-20中任一项所述的系统，其中，所述特征信号与门控放射治疗的外部信号具有的相关关系包括：所述特征信号与所述外部信号相匹配。
23.如权利要求13-20中任一项所述的系统，其中，所述特征信号被用于对所述CT图像进行检选以获得D4D-CT图像。
24.如权利要求13-20中任一项所述的系统，其中，所述特征信号基于如下参数之一或其组合而获得：空气含量、肺部面积、肺部密度、身体面积、肺扩展与收缩运动矢量、肺腔与身体面积比例。
25.一种用于放射治疗系统的方法，包括：
进行4D医疗扫描以获得图像；
对所述图像进行处理以提取特征信号，其中所述特征信号关联于病人呼吸周期中的不同呼吸相位，并且所述特征信号与放射治疗的外部信号具有相关关系；及
基于所述特征信号与所述外部信号的所述相关关系来控制所述放射治疗的放射线束。
26.如权利要求25所述的方法，其中，基于所述特征信号与所述外部信号的相关关系来控制放射线束包括:
对所述图像进行检选以获得4D图像；
根据所述4D图像和所述特征信号来设置所述放射治疗系统；
测量放射治疗的当前外部信号以确定当前呼吸相位；及
基于所述当前呼吸相位和所述特征信号与外部信号的相关关系来控制放射线束。
27.如权利要求26所述的方法，其中，根据所述4D图像和所述特征信号来设置所述放射治疗系统包括：使得在所述特征信号表示的特定呼吸相位发射射线束时只对病人的病变体进行辐射。
28.如权利要求27所述的方法，其中，基于所述当前呼吸相位来控制放射线束包括：在所述当前呼吸相位与所述特定呼吸相位相同时或所述当前呼吸相位邻近所述特定呼吸相位时，在所述当前呼吸相位发射放射线束。
29.如权利要求28所述的方法，其中，所述门控放射治疗的外部信号是由实时位置管理RPM模块所提供的实时位置管理RPM信号。
30.如权利要求29所述的方法，其中，所述特征信号表示医疗扫描的特定床位处的选定区域中的病人体表高度。
31.如权利要求29-30中任一项所述的方法，其中，
在进行4D医疗扫描时，将标记体固定在病人身体上；
在获得4D-图像后，确定所述标记体与病变体的相对位置；
根据所确定的相对位置，在病变体正上方的身体表面上固定病变标志；及
在进行放射治疗时，在病变标志处设置所述RPM模块。
32.如权利要求29-30中任一项所述的方法，其中，所述放射治疗系统包括：CT放射治疗系统、MRI放射治疗系统和线性加速器。
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