CN104258507A - 一种基于呼吸监测的4d伽玛刀计划的实施方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施方法及系统，其利用4D伽玛刀治疗计划子系统生成相应患者的4D伽玛刀治疗计划并发送至治疗控制子系统；通过呼吸监测子系统采集并存储患者呼吸信号；呼吸预测子系统建立患者的呼吸预测参考信号参数库并对当前患者实际治疗过程中的下一时刻的呼吸时相进行预测，并结合治疗控制子系统及4D伽玛刀治疗计划，控制放射治疗子系统调用对应的伽玛刀射野参数进行动作；通过放射治疗子系统按照治疗控制子系统控制命令调用对应的伽玛刀射野参数进行放射治疗并实时记录治疗数据。本发明不仅可高效实现4D伽玛刀计划设计；而且治疗过程中患者不用进行憋气，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，具体的说是涉及一种基于呼吸监测的4D(four-dimensional)伽玛刀计划的实施方法及系统。
背景技术
伽玛刀又称立体定向伽玛射线放射治疗系统，是一种融合现代计算机技术、立体定向技术和外科技术于一体的治疗性设备，它将钴-60发出的伽玛射线几何聚焦，集中射于病灶，一次性、致死性的摧毁靶点内的组织，而射线经过人体正常组织几乎无伤害，并且剂量锐减，因此其治疗照射范围与正常组织界限非常明显，边缘如刀割一样，人们形象的称之为“伽玛刀”。
4D放疗就是四维放疗，是IGRT(image-guided radiotherapy，IGRT)技术的一种实现方式，专家们将其定义为在影像定位、计划设计和治疗实施阶段均明确考虑解剖结构随时间变化的放疗技术。它由四维影像定位、四维计划设计和四维治疗实施三部分组成。目前对于4D放疗的研究和应用主要集中在以电子直线加速器为治疗机的精确放疗领域。
现有的用于加速器的4D放疗计划，也只是进行4D靶区勾画，计划设计是针对4D图像中的某一个时相进行的，治疗时让患者在计划设计时所用的时相进行憋气，该种实现方式只能用于呼吸自主控制状态良好且愿意配合的患者，其适用范围较窄，而且由于患者憋气时间有限，每次治疗时会严重拖长患者的治疗时间。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种新型的4D放疗治疗实施实现方法，本发明不仅可高效实现4D伽玛刀计划设计；而且治疗过程中患者不用进行憋气，适用范围广。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：
一种基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：利用4D伽玛刀治疗计划子系统生成相应患者的4D伽玛刀治疗计划并发送至治疗控制子系统；
S11：首先将4D CT输出的且已划分为各个时相的4D图像导入到4D伽玛刀治疗计划子系统中，这里的时相是指呼吸时相；
S12：针对上述4D图像对待治疗患者的4D图像进行靶区及危及器官的勾画；
S13：根据各时相中靶区和危及器官的分布，各自进行计划设计及剂量计算；
S14：评价上述S13中所有时相的合成剂量分布，若对所有时相的合成剂量分布不满意，则重新进行计划优化，直至合成剂量分布满足临床要求；
S15：若所有时相的合成剂量分布满足临床要求，则完成4D伽玛刀治疗计划并输出；
S2：通过呼吸监测子系统采集并存储患者呼吸信号并将该患者呼吸信号输入到呼吸预测子系统中，呼吸预测子系统通过对采集的患者治疗前的呼吸信号(对预进行4D治疗的患者，都要进行呼吸训练，当患者基本能做到每个呼吸周期基本平稳后，才对患者实施治疗)，建立患者的呼吸预测参考信号参数库；同时，患者每次治疗后，可把治疗中记录的呼吸信号更新到呼吸预测子系统中，用于更新该患者的呼吸预测参考信号参数库；
S3：患者实际治疗过程中，呼吸预测子系统利用呼吸监测子系统反馈的实际采集到的患者呼吸信号以及呼吸预测参考信号参数库，对当前患者实际治疗过程中的下一时刻的呼吸时相进行预测，并结合治疗控制子系统及4D伽玛刀治疗计划，控制放射治疗子系统调用对应的伽玛刀射野参数进行动作；
S31：在治疗之前，对患者进行呼吸训练，当患者基本能做到每个呼吸周期基本平稳后，采集患者的呼吸信号，对得到的患者呼吸信号由呼吸预测子系统存储，并建立该患者的呼吸预测参考信号参数库；
S32：在治疗过程中，同样利用呼吸监测子系统对患者呼吸信号进行采集，得到患者实际治疗中的呼吸信号，调用呼吸预测子系统内的呼吸预测参考信号参数库预测与患者当前时刻对应的下一时刻的呼吸时相；
S33：按照4D伽玛刀治疗计划中的治疗参数，得到S32中预测的患者下一时刻的呼吸时相对应的治疗参数后，输出控制命令至放射治疗子系统，使其调用对应的伽玛刀射野参数进行动作；
S4：通过放射治疗子系统按照治疗控制子系统控制命令调用对应的伽玛刀射野参数进行放射治疗并实时记录治疗数据。
本实施方法还包括S5：把放射治疗子系统记录的治疗数据以及呼吸监测子系统记录的实际治疗中的呼吸信号，反馈至4D伽玛刀治疗计划子系统，得出各时刻照射野与实际呼吸时相的匹配关系，计算出每个射野中各时相的贡献剂量，可得出患者本次治疗的实际剂量分布，通过与原始计划的剂量分布对比，若差异超出一定阈值，则调整该患者后续的治疗计划。调整该患者后续治疗计划时，方法一，不重新扫描4D图像：执行步骤S13，但在该步骤中，需要先导入已完成治疗的实际剂量，并且总分次数减去已治疗的分次数后，再进行计划设计；方法二，重新扫描4D图像：执行步骤S11、S12、S13，但在步骤S13中需要先导入已完成治疗分次的实际剂量，同时，总分次数减去已导入实际剂量的分次数，在此基础上设计4D放疗计划。
本发明还要提供一种基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施系统，其特征在于：
包括4D伽玛刀治疗计划子系统，用于生成相应患者的4D伽玛刀治疗计划并发送至治疗控制子系统；
呼吸监测子系统，用于采集并存储患者呼吸信号并将该患者呼吸信号(指患者呼吸的幅度相位随时间变化的曲线)输入到呼吸预测子系统中；
呼吸预测子系统，通过对采集的患者治疗前的呼吸信号(对预先进行4D治疗的患者，都要进行呼吸训练，当患者基本能做到每个呼吸周期基本平稳后，才对患者实施治疗)，通过对呼吸信号的分析处理，得到各个时相之间的呼吸状态及变化特征，建立患者的呼吸预测参考信号参数库；该系统接收呼吸监测子系统反馈的患者呼吸信号，通过与呼吸预测参考信号参数库中的呼吸信号进行匹配分析，可对当前患者实际治疗过程中下一时刻的呼吸时相进行预测。同时，患者每次治疗后，可把治疗中记录的呼吸信号更新到呼吸预测子系统中，用于更新该患者的呼吸预测参考信号参数库；
治疗控制子系统，按照呼吸预测子系统预测的患者下一时刻的呼吸时相，结合4D伽玛刀治疗计划中的治疗参数，输出控制命令至放射治疗子系统，使其调用对应时相的伽玛刀射野参数进行动作；
以及放射治疗子系统，用于按照治疗控制子系统控制命令调用对应的伽玛刀射野参数进行放射治疗过程并实时记录治疗数据。
所述的4D伽玛刀治疗计划子系统包括：
4D图像输入模块，用于将4D CT输出的且已划分为各个时相的4D图像导入到4D伽玛刀治疗计划子系统中；
人体建模模块，用于按照上述4D图像对待治疗的4D图像进行靶区及危及器官勾画；
计划设计模块，根据各时相中靶区和危及器官的分布，各自进行伽玛刀射野参数设计及剂量计算；
剂量评价模块，对所有时相合成的剂量分布进行评价，若对所有时相的合成剂量分布不满意，则重新进行计划优化，直至合成剂量分布满足临床要求；
计划输出模块，若所有时相的合成剂量分布满足临床要求，则完成4D伽玛刀治疗计划并输出；
所述的呼吸监测子系统包括：
患者呼吸采集及存储模块，用于采集并存储患者呼吸信号并将该患者呼吸信号输入到呼吸预测子系统；
所述的呼吸预测子系统包括：
呼吸预测参考信号参数库模块，通过对采集的患者治疗前的呼吸信号(对预进行4D治疗的患者，都要进行呼吸训练，当患者基本能做到每个呼吸周期基本平稳后，才对患者实施治疗)，建立患者的呼吸预测参考信号参数库；同时，患者每次治疗后，可把治疗中记录的呼吸信号更新到呼吸预测子系统中，用于更新该患者的呼吸预测参考信号参数库；
呼吸时相预测模块，利用呼吸监测子系统反馈的实际采集到的患者呼吸信号以及该患者的呼吸预测参考信号参数库，对当前患者实际治疗过程中的下一时刻的呼吸时相进行预测；
所述的治疗控制子系统包括：
命令输出模块，用于按照4D伽玛刀治疗计划中的治疗参数，得到呼吸时相预测模块中预测的患者下一时刻的呼吸时相对应的治疗参数后，输出控制命令至放射治疗子系统，使其调用对应的伽玛刀射野参数进行动作。
所述治疗控制子系统还包括信息反馈子模块，用于把放射治疗子系统记录的治疗数据以及呼吸监测子系统记录的治疗中的呼吸信号数据，反馈至4D伽玛刀治疗计划子系统，得出各时刻照射野与实际呼吸时相的匹配关系，计算出每个射野中各时相的贡献剂量，得到本次治疗过程中实际的剂量分布情况，并便于调整该患者后续的治疗计划。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明不仅可高效实现4D伽玛刀计划设计，治疗过程中患者不用进行憋气，适用范围广；而且本发明利用呼吸时相预测方法对伽玛刀射野参数做出实时调整，有效避免了治疗过程中因患者呼吸运动造成的靶区和危及器官位置偏移，而导致的治疗效果不理想等问题。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图；
图2为本发明所述方法的实例流程示意图；
图3为本发明所述系统结构框架图；
图4本发明所述系统组成示意图。
图中：1、立体定向伽玛射线放射治疗子系统，2、呼吸监测装置，3、呼吸预测子系统，4、治疗控制子系统，5、4D伽玛刀治疗计划子系统。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
目前4D伽玛刀计划设置，是通过对4D图像中的某一个时相进行的，治疗时让患者在计划设计时所用的时相进行憋气，该种实现方式只能用于呼吸自主控制状态良好且愿意配合的患者，适用范围较窄，而且由于患者憋气时间有限，每次治疗时会严重拖长患者的治疗时间。
基于上述问题，如图1、图2所示，设计了一种基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：利用4D伽玛刀治疗计划子系统生成相应患者的4D伽玛刀治疗计划(该计划主要包括对应各个呼吸时相的治疗参数，如各个呼吸时相对应的射野参数、治疗时间等)并发送至治疗控制子系统；
S11：首先将4D CT输出的且已划分为各个时相的4D图像导入到4D伽玛刀治疗计划子系统中；
S12：针对上述4D图像对待治疗患者的4D图像进行靶区及危及器官的勾画；
S13：根据各时相中靶区和危及器官的分布，各自进行计划设计(即设计各时相的射野参数)及剂量计算。对4D伽玛刀治疗计划进行计划优化，可手工进行各时相的正向计划优化，也可设置好各时相靶区及危及器官的约束条件后进行逆向计划优化，该逆向计划优化可一步到位完成所有时相计划的优化；也可分两步进行：先对某一时相进行优化，大致确定靶点内伽玛刀准直器组合设计后，在此基础上对其他所有时相进行计划优化；
S14：评价上述S12中所有时相的合成剂量分布，若对所有时相的合成剂量分布不满意，则重新进行计划优化，直至合成剂量分布满足临床要求；
S15：若所有时相的合成剂量分布满足临床要求，则完成4D伽玛刀治疗计划并输出；
S2：通过呼吸监测子系统采集并存储患者呼吸信号并将该患者呼吸信号输入到呼吸预测子系统中，呼吸预测子系统通过对采集的患者治疗前的呼吸信号(对预进行4D治疗的患者，都要进行呼吸训练，当患者基本能做到每个呼吸周期基本平稳后，才对患者实施治疗)，通过对呼吸信号的分析处理，得到各个时相之间的呼吸状态及变化特征，建立患者的呼吸预测参考信号参数库；同时，患者每次治疗后，可把治疗中记录的呼吸信号更新到呼吸预测子系统中，用于更新该患者的呼吸预测参考信号参数库。
S3：患者实际治疗过程中，呼吸预测子系统利用呼吸监测子系统反馈的实际采集到的患者呼吸信号以及呼吸预测参考信号参数库，对当前患者实际治疗过程中的下一时刻的呼吸时相进行预测，并结合治疗控制子系统及4D伽玛刀治疗计划，控制放射治疗子系统调用对应的伽玛刀射野参数进行动作；
S31：在治疗之前，对患者进行呼吸训练，当患者基本能做到每个呼吸周期基本平稳后，采集患者的呼吸信号，对得到的患者呼吸信号由呼吸预测子系统存储，并建立该患者的呼吸预测参考信号参数库；
S32：在治疗过程中，同样利用呼吸监测子系统对患者呼吸信号进行采集，得到患者实际治疗中的呼吸信号，调用呼吸预测子系统内的呼吸预测参考信号参数库预测与患者当前时刻对应的下一时刻的呼吸时相；
S33：按照4D伽玛刀治疗计划中的治疗参数，得到S32中预测到患者下一时刻的呼吸时相对应的治疗参数后，输出控制命令至放射治疗子系统，使其调用对应的伽玛刀射野参数进行动作；即在患者治疗过程中，本子系统预测的患者下一时刻可能的呼吸时相后自动调用下一个待执行中计划中对应呼吸时相的准直器参数或者在患者治疗过程中，预测的患者下一时刻可能的呼吸时相，确定放射治疗子系统启动出束治疗的时间；
S4：通过放射治疗子系统按照治疗控制子系统控制命令调用对应的伽玛刀射野参数进行放射治疗过程并实时记录治疗数据。
鉴于伽玛刀治疗有单分次治疗，也有多分次治疗。针对多分次治疗，从第一次分次治疗开始，每次治疗结束后都会将本次治疗的实际呼吸监测及治疗数据反馈4D治疗计划进行调整，直至最后一次分次治疗。
因此本实施方法，S1—S4为第一次分次治疗过程，为继续实施后续分次治疗，则还包括S5：把放射治疗子系统记录的治疗数据(如治疗过程中实际的出束时间等治疗数据)以及呼吸监测子系统记录的治疗中的呼吸信号数据(如治疗过程中实际的患者呼吸曲线和时相变化等数据)，反馈至4D伽玛刀治疗计划子系统，可得到本次治疗过程中实际的剂量分布情况，便于调整该患者后续的治疗计划。如：根据记录的治疗过程中，伽玛刀系统---放射治疗子系统记录的各射野实际治疗参数，结合患者治疗过程中实际的呼吸曲线，可准确计算出每个射野中各时相的贡献剂量，从而，可以准确得出实际治疗过程中本次治疗中患者接受的实际剂量分布。
本实施方法若不需要调整原定治疗计划，则直接继续执行下次的分次治疗；若需要调整原定治疗计划，对治疗计划进行更新，则处方剂量减去本次治疗的实际剂量分布后，重复步骤S1-S5，持续反馈调整，直至最后一次分次治疗。
如图3所示，本发明还要提供一种基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施系统，其特征在于：
包括4D伽玛刀治疗计划子系统，用于生成相应患者的4D伽玛刀治疗计划并发送至治疗控制子系统；
呼吸监测子系统，用于采集并存储患者呼吸信号并将该患者呼吸信号(指患者呼吸的幅度相位随时间变化的曲线)输入到呼吸预测子系统中；
呼吸预测子系统，通过对采集的患者治疗前的呼吸信号(对预进行4D治疗的患者，都要进行呼吸训练，当患者基本能做到每个呼吸周期基本平稳后，才对患者实施治疗)，建立患者的呼吸预测参考信号参数库；该系统接收呼吸监测子系统反馈的患者呼吸信号，通过与呼吸预测参考信号参数库中的呼吸信号进行匹配分析，可对当前患者实际治疗过程中下一时刻的呼吸时相进行预测。同时，患者每次治疗后，可把治疗中记录的呼吸信号更新到呼吸预测子系统中，用于更新该患者的呼吸预测参考信号参数库；
治疗控制子系统，按照呼吸预测子系统预测的患者下一时刻的呼吸时相，结合4D伽玛刀治疗计划中的治疗参数，输出控制命令至放射治疗子系统，使其调用对应时相的伽玛刀射野参数进行动作；
以及放射治疗子系统，用于按照治疗控制子系统控制命令调用对应的伽玛刀射野参数进行放射治疗过程并实时记录治疗数据。
所述的4D伽玛刀治疗计划子系统包括：
4D图像输入模块，用于将4D CT输出的且已划分为各个时相的4D图像导入到4D伽玛刀治疗计划子系统中；
人体建模模块，用于按照上述4D图像对待治疗的4D图像进行靶区及危及器官勾画；
计划设计模块，根据各时相中靶区和危及器官的分布，各自进行伽玛刀射野参数设计及剂量计算；
剂量评价模块，对所有时相合成的剂量分布进行评价，若对所有时相的合成剂量分布不满意，则重新进行计划优化，直至合成剂量分布满足临床要求；
计划输出模块，若对所有时相的合成剂量分布满意，则完成4D伽玛刀治疗计划并输出；
所述的呼吸监测子系统包括：
患者呼吸采集及存储模块，用于采集并存储患者呼吸信号并将该患者呼吸信号输入到呼吸预测子系统；
所述的呼吸预测子系统包括：
呼吸预测参考信号参数库模块，通过对采集的患者治疗前的呼吸信号(对预进行4D治疗的患者，都要进行呼吸训练，当患者基本能做到每个呼吸周期基本平稳后，才对患者实施治疗)，建立患者的呼吸预测参考信号参数库；同时，患者每次治疗后，可把治疗中记录的呼吸信号更新到呼吸预测子系统中，用于更新该患者的呼吸预测参考信号参数库；
呼吸时相预测模块，利用呼吸监测子系统反馈的实际采集到的患者呼吸信号以及该患者的呼吸预测参考信号参数库，对当前患者实际治疗过程中的下一时刻的呼吸时相进行预测；
所述的治疗控制子系统包括：
命令输出模块，用于按照4D伽玛刀治疗计划中的治疗参数，得到呼吸时相预测模块中预测的患者下一时刻的呼吸时相对应的治疗参数后，输出控制命令至放射治疗子系统，使其调用对应的伽玛刀射野参数进行动作。
所述治疗控制子系统还包括信息反馈子模块，用于把放射治疗子系统记录的治疗数据以及呼吸监测子系统记录的治疗中的呼吸信号数据，反馈至4D伽玛刀治疗计划子系统，得到本次治疗过程中实际的剂量分布情况，并便于调整该患者后续的治疗计划。
如图4为基于本思想的一个实际实施样图，本例的实施方案主要由4D伽玛刀治疗计划子系统5、呼吸监测装置2、呼吸预测子系统3、治疗控制子系统4、立体定向伽玛射线放射治疗子系统1。
其中：
4D伽玛刀治疗计划子系统5设计4D治疗计划并根据治疗控制系统反馈的实施治疗数据进行后续4D治疗计划的调整；
呼吸监测装置2监控患者的呼吸情况，向呼吸预测子系统输出患者的呼吸曲线等监测信息；
呼吸预测子系统3创建呼吸预测参考信号参数库并预测患者呼吸时相；
治疗控制子系统4接收呼吸预测子系统预测的呼吸时相信息，并根据治疗计划和患者呼吸时相变化控制准直器的选择和开启出束治疗的时间；
立体定向伽玛射线放射治疗子系统1，用于按照治疗控制子系统控制命令调用对应的伽玛刀射野参数进行放射治疗过程并实时记录治疗数据
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：利用4D伽玛刀治疗计划子系统生成相应患者的4D伽玛刀治疗计划并发送至治疗控制子系统；
S2：通过呼吸监测子系统采集并存储患者呼吸信号并将该患者呼吸信号输入到呼吸预测子系统中，呼吸预测子系统通过对采集的患者治疗前的呼吸信号，建立患者的呼吸预测参考信号参数库；同时，患者每次治疗后，可把治疗中记录的呼吸信号更新到呼吸预测子系统中，用于更新该患者的呼吸预测参考信号参数库；
S3：患者实际治疗过程中，呼吸预测子系统利用呼吸监测子系统反馈的实际采集到的患者呼吸信号以及呼吸预测参考信号参数库，对当前患者实际治疗过程中的下一时刻的呼吸时相进行预测，并结合治疗控制子系统及4D伽玛刀治疗计划，控制放射治疗子系统调用对应的伽玛刀射野参数进行动作；
S4：通过放射治疗子系统按照治疗控制子系统控制命令调用对应的伽玛刀射野参数进行放射治疗并实时记录治疗数据；
S5：把放射治疗子系统记录的治疗数据以及呼吸监测子系统记录的实际治疗中的呼吸信号，反馈至4D伽玛刀治疗计划子系统，得出各时刻照射野与实际呼吸时相的匹配关系，计算出每个射野中各时相的贡献剂量，可得出患者本次治疗的实际剂量分布，通过与原始计划的剂量分布对比，若差异超出一定阈值，则调整该患者后续的治疗计划。
2.根据权利要求1所述的基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施方法，其特征在于：所述的S1包括：
S11：首先将4D CT输出的且已划分为各个时相的4D图像导入到4D伽玛刀治疗计划子系统中；
S12：针对上述4D图像对待治疗患者的4D图像进行靶区及危及器官的勾画；
S13：根据各时相中靶区和危及器官的分布，各自进行计划设计及剂量计算；
S14：评价上述S13中所有时相的合成剂量分布，若对所有时相的合成剂量分布不满意，则重新进行计划优化，直至合成剂量分布满足临床要求；
S15：若所有时相的合成剂量分布满足临床要求，则完成4D伽玛刀治疗计划并输出。
3.根据权利要求1所述的基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施方法，其特征在于：所述的S3包括
S31：在治疗之前，对患者进行呼吸训练，当患者基本能做到每个呼吸周期基本平稳后，采集患者的呼吸信号，对得到的患者呼吸信号由呼吸预测子系统存储，并建立该患者的呼吸预测参考信号参数库；
S32：在治疗过程中，同样利用呼吸监测子系统对患者呼吸信号进行采集，得到患者实际治疗中的呼吸信号，调用呼吸预测子系统内的呼吸预测参考信号参数库预测与患者当前时刻对应的下一时刻的呼吸时相；
S33：按照4D伽玛刀治疗计划中的治疗参数，得到S32中预测的患者下一时刻的呼吸时相对应的治疗参数后，输出控制命令至放射治疗子系统，使其调用对应的伽玛刀射野参数进行动作。
4.根据权利要求1所述的基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施方法，其特征在于：所述的本实施方法还包括S5：把放射治疗子系统记录的治疗数据以及呼吸监测子系统记录的实际治疗中的呼吸信号，反馈至4D伽玛刀治疗计划子系统，可得出患者本次治疗的实际剂量分布，通过与原始计划的剂量分布对比，若差异超出一定阈值，则调整该患者后续的治疗计划。
5.一种基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施系统，其特征在于：
包括4D伽玛刀治疗计划子系统，用于生成相应患者的4D伽玛刀治疗计划并发送至治疗控制子系统；
呼吸监测子系统，用于采集并存储患者呼吸信号并将该患者呼吸信号输入到呼吸预测子系统中；
呼吸预测子系统，通过对采集的患者治疗前的呼吸信号，通过对呼吸信号的分析处理，得到各个时相之间的呼吸状态及变化特征，建立患者的呼吸预测参考信号参数库；该系统接收呼吸监测子系统反馈的患者呼吸信号，通过与呼吸预测参考信号参数库中的呼吸信号进行匹配分析，可对当前患者实际治疗过程中下一时刻的呼吸时相进行预测。同时，患者每次治疗后，可把治疗中记录的呼吸信号更新到呼吸预测子系统中，用于更新该患者的呼吸预测参考信号参数库；
治疗控制子系统，按照呼吸预测子系统预测的患者下一时刻的呼吸时相，结合4D伽玛刀治疗计划中的治疗参数，输出控制命令至放射治疗子系统，使其调用对应时相的伽玛刀射野参数进行动作；
以及放射治疗子系统，用于按照治疗控制子系统控制命令调用对应的伽玛刀射野参数进行放射治疗过程并实时记录治疗数据。
6.根据权利要求5所述的基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施系统，其特征在于：所述的4D伽玛刀治疗计划子系统包括：
4D图像输入模块，用于将4D CT输出的且已划分为各个时相的4D图像导入到4D伽玛刀治疗计划子系统中；
人体建模模块，用于按照上述4D图像对待治疗的4D图像进行靶区及危及器官勾画；
计划设计模块，根据各时相中靶区和危及器官的分布，各自进行伽玛刀射野参数设计及剂量计算；
剂量评价模块，对所有时相合成的剂量分布进行评价，若对所有时相的合成剂量分布不满意，则重新进行计划优化，直至合成剂量分布满足临床要求；
计划输出模块，若所有时相的合成剂量分布满足临床要求，则完成4D伽玛刀治疗计划并输出。
7.根据权利要求5所述的基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施系统，其特征在于：所述的呼吸监测子系统包括：
患者呼吸采集及存储模块，用于采集并存储患者呼吸信号并将该患者呼吸信号输入到呼吸预测子系统。
8.根据权利要求5所述的基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施系统，其特征在于：所述的呼吸预测子系统包括：
呼吸预测参考信号参数库模块，通过对采集的患者治疗前的呼吸信号，建立患者的呼吸预测参考信号参数库；同时，患者每次治疗后，可把治疗中记录的呼吸信号更新到呼吸预测子系统中，用于更新该患者的呼吸预测参考信号参数库；
呼吸时相预测模块，利用呼吸监测子系统反馈的实际采集到的患者呼吸信号以及该患者的呼吸预测参考信号参数库，对当前患者实际治疗过程中的下一时刻的呼吸时相进行预测。
9.根据权利要求5所述的基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施系统，其特征在于：所述的治疗控制子系统包括：
命令输出模块，用于按照4D伽玛刀治疗计划中的治疗参数，得到呼吸时相预测模块中预测的患者下一时刻的呼吸时相对应的治疗参数后，输出控制命令至放射治疗子系统，使其调用对应的伽玛刀射野参数进行动作。
10.根据权利要求9所述的基于呼吸监测的4D伽玛刀计划的实施系统，其特征在于：所述治疗控制子系统还包括信息反馈子模块，用于把放射治疗子系统记录的治疗数据以及呼吸监测子系统记录的治疗中的呼吸信号数据，反馈至4D伽玛刀治疗计划子系统，得出各时刻照射野与实际呼吸时相的匹配关系，计算出每个射野中各时相的贡献剂量，得到本次治疗过程中实际的剂量分布情况，并便于调整该患者后续的治疗计划。
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