CN107106867B - 磁共振投影成像 - Google Patents

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Abstract

本文描述了用于核磁共振(MR)投影成像的设备和技术。这样的投影成像可以用于控制对受检者的放射治疗递送，例如包括接收参考成像信息，使用通过核磁共振(MR)成像获取的成像信息生成二维(2D)投影图像，2D投影图像对应于指定的投影方向，所述指定的投影方向包括穿过成像受检者的至少一部分的路径，确定所生成的2D投影图像与参考成像信息之间的变化，以及至少部分地使用所确定的在所获取的2D投影图像与参考成像信息之间的变化来控制放射治疗的递送。

Description

磁共振投影成像
优先权要求
本专利申请要求Lachaine等人于2014年12月10日提交的题目为“MAGNETICRESONANCE PROJECTION IMAGING”(“磁共振投影成像”)的序列号为62/090,115的美国临时专利申请(代理人案号第4186.006PRV号)的优先权的利益，该申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
放射治疗或“放射疗法”可用于治疗哺乳动物(例如人和动物)组织中的癌症或其它疾病。一种这样的放射疗法技术称为“伽马刀”，通过“伽马刀”，使用以较高强度和高精度汇聚到靶区(例如肿瘤)处的大量较低强度的γ射线照射患者。在另一个示例中，使用直线加速器(“linac”)提供放射疗法，由此靶区被高能粒子(例如电子、质子、离子、高能光子等)照射。准确地控制放射束的放置和剂量以向靶区提供规定剂量的放射。通常还控制放射束以减少或最小化对诸如可被称为“危及器官”(OAR)的周围健康组织的损害。放射可以被称为“处方的”，因为通常医生为要递送到诸如肿瘤的靶区开了预定义的放射剂量。
通常，准直束形式的电离放射从外部放射源指向患者。放射束的调制可以由一个或更多衰减器或准直器(例如，多叶准直器)提供。可以通过准直来调节放射束的强度和形状，通过使投射的射束与靶组织的轮廓相符来避免对与靶组织相邻的健康组织(例如，OAR)的损害。
治疗计划过程可以包括使用患者的三维图像来识别靶区(例如，肿瘤)，并且从而识别肿瘤附近的关键器官。治疗计划的创建可能是一个耗时的过程，其中，计划者试图遵守各种治疗目的或约束(例如，剂量体积直方图(DVH)目的或其它约束))，诸如考虑各个约束的重要性(例如，权重)，以产生临床可接受的治疗计划。这个任务可能是由于各种危及器官(OAR)而复杂化的耗时的试错过程，因为随着OAR数量增大(例如，对头颈部治疗约为十三处)，该过程的复杂性也增大。远离肿瘤的OAR可以更容易地免于放射，但靠近靶肿瘤或与靶肿瘤重叠的OAR可能更难以在治疗期间免于放射暴露。
通常，对于每个患者，可以以“离线”的方式产生初始治疗计划。治疗计划可以在放射治疗被递送之前诸如使用一种或更多种医学成像技术很好地改进。成像信息可以包括例如来自X射线、计算机断层摄影(CT)、核磁共振(MR)、正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)或超声的图像。例如医师的医护人员可以使用指示患者解剖结构的三维成像信息来识别一个或更多靶肿瘤连通在肿瘤附近的危及器官。医护人员可以使用手动技术勾画待接受处方的放射剂量的靶肿瘤，并且医护人员可以类似地勾画附近的有受到放射治疗的损害的风险的诸如器官的组织。
可替选地或另外地，可以使用自动化工具(例如，由瑞典的医科达有限公司提供的ABAS)来辅助识别或勾画靶肿瘤和危及器官。然后可以使用基于临床和剂量测定目标和约束(例如，对肿瘤和危险器官的最大、最小和平均放射剂量)的优化技术来创建放疗疗法治疗计划(“治疗计划”)。
治疗计划过程可以包括使用患者的三维图像来识别靶区(例如，肿瘤)，并且从而识别肿瘤附近的关键器官。创建治疗计划可能是一个耗时的过程，其中，计划者试图遵守各种治疗目的或约束(例如，剂量体积直方图(DVH)目标))，考虑它们各自的重要性(例如，权重)，以产生临床可接受的治疗计划。这个任务可能是由于各种危及器官(OAR)而复杂化的耗时的试错过程，因为随着OAR数量增大(例如，对于头颈部治疗达到十三处)，该过程的复杂性也增大。远离肿瘤的OAR可以更容易地免于放射，而靠近靶肿瘤或与靶肿瘤重叠的OAR难以免于放射。
然后可以通过定位患者并递送处方的放射治疗来在后来执行治疗计划。放疗治疗计划可以包括剂量“分次”，由此在预定时间段提供放射治疗递送的序列(例如，45个分次剂量或一些其它总数的分次剂量)，例如每次治疗递送包括总处方剂量的指定分数。在治疗期间，相对于治疗射束的患者的位置或靶区的位置很重要，因为这种定位部分决定了是照射了靶区还是健康组织。
发明内容
在一种方法中，核磁共振(MR)成像可以与放射治疗系统组合，从而提供成像信息以适应性调整或指导放射治疗。这种组合系统的示例通常可以称为“MRI-linac”，包括MR成像系统，连同作为用于放射治疗的能量源的直线加速器。在说明性示例中，可以在即将要开始递送指定的放射治疗分次剂量之前执行图像采集。这种成像可以提供有助于识别靶区的位置或识别靶区的运动的信息。这种同时期的成像可以被统称为“实时”的，但是通常在图像的采集和放射治疗的递送之间存在延迟或延时。
另外，发明人已经认识到在使用3D MR成像来计划或适应性调整放射治疗中存在问题。例如，当靶区受到呼吸或其它运动的影响时，因为成像持续时间(“成像时间”)通常足够长从而受到这种运动的影响，所以成像体积区域的图像重建可能受到不利影响。此外，因为靶区可能在3D MR图像采集和之后的放射治疗递送之间显著地变形或移动，所以采集延迟或长的采集持续时间可能有问题。
在一种方法中，例如当靶区运动是周期性的时，例如在放射治疗之前可以使用四维MR成像技术。例如，图像采集可以与生理周期同步，例如通过感测替代物信息。替代物的示例包括使用呼吸带或由MR成像指示的一维(1D)导航回波所感测到的信号。可以使用指示生理周期或与这样的周期相关的替代物的相位或幅值的信息将例如所获取的成像切片的MR成像元素划分到箱(bin)中。然而，这种方法也可能有局限性。例如，通常可用的基于切片的4D成像技术(例如非投影MR成像)不包括使用例如隔膜位置的解剖学界标以将获取的3D图像关于生理周期进行划分或装箱。作为替代，通常可用的4D成像技术依序地获取图像，并且所获取的图像包含解剖结构的不同部位，并且各个图像间缺乏共同的解剖特征。相比之下，投影成像方法可以包括选择或产生如下的投影图像：其具有在各个图像中共同的解剖特征，从而可以使用共同特征来促进分箱(binning)。即使在每个投影图像中存在特征的不同透视图(例如，特征的不同视图)，用于分箱的这种特征跟踪仍然可以用于投影成像方法。以这种方式，与通常可用的4D MR成像技术不同，不需要替代物(例如外部替代物)。
通常使用的4D MR成像方案还包括相对长的采集时间，并且可能是时间上禁止的，例如在每个放射治疗分次治疗之前要进行更新成像的应用中。此外，4D MR成像技术可以不一定代表或预测在随后的放射治疗的递送期间成像受检者的解剖状态。例如，在获取4D MR成像信息的时间和之后的放射治疗的递送的时间之间可能发生生理周期的基线漂移、变形或频率或相位的变化。
在另一种方法中，指示成像受检者的靶区或其它部分的分次内运动的成像信息可以包括对仅成像受检者的一部分的成像，而不需要全体积成像，例如通过获取二维(2D)成像切片，例如沿着不同方向通过靶区(例如包括采集正交切片的序列)。这样的切片可用于帮助定位靶区或其它解剖结构，通常用于递送放射治疗。可以部分地使用图像分割或图像配准技术中的一个或更多来辅助这种定位。然而，这种方法也可能有局限性。例如，用于获取2D切片的MR成像脉冲序列可能不同于用于获取治疗前分次间体积3D或4D“参考”成像的那些MR成像脉冲序列。该不同的脉冲序列可以使2D切片和较早获取的体积参考图像之间的配准具有挑战性。另一个局限性是，例如在在治疗期间存在有多个危及器官(OAR)的情况下，或者如果通过获取成像信息来进行追溯剂量计算的示例中，切片外信息丢失。使用2D成像切片的还一个局限是，可能难以将切片与靶运动对准，特别是如果运动在生理周期之间变化，例如在呼吸周期之间变化。例如肿瘤的小靶部可能变形或可能从特定的获取的成像切片完全消失。
本发明人已经认识到了上述局限性的解决方案。这样的解决方案可以包括使用MR投影成像方法。这样的投影成像方法可以在分次内使用。可替代地或另外地，MR投影成像可以以类似的方式用于待用于治疗计划的模拟成像，或在分次间执行以在治疗递送之前移动患者或适应性调整治疗计划的治疗前(例如，“参考”)成像使用。将MR投影成像用于模拟成像、治疗前参考成像、以及之后的分次内成像可提供配准或其它处理的一致性和容易性。MR投影成像还可以以与射束方向视图(BEV)射野成像或X射线技术更紧密相关但是在成像期间不使成像受检者暴露于电离放射的方式提供成像信息。与例如全3D体积MR成像的其它方法相比，获取2D MR投影图像可以显著降低成像采集延迟，并且可以使用例如断层摄影或傅里叶域(k空间)技术来聚合2D投影图像，以便提供体积成像信息。来自所获取的2D MR投影图像的信息或者来自由2D MR投影图像构建的3D或4D成像的信息可以与参考成像信息进行比较，从而定位靶区或解剖界标，或者预测之后的靶区位置。以这种方式，可以使用指示靶区的信息来适应性调整放射治疗。
根据各种示例，本文描述的装置和技术可以用于使用投影成像技术来控制对受检者的放射治疗递送。例如，可以接收参考成像，例如包括相对于放疗治疗计划较早获取的成像信息。可以使用通过核磁共振(MR)成像获得的成像信息来生成二维(2D)投影图像，该2D投影图像对应于指定投影方向，所述指定投影方向包括穿过成像受检者的至少一部分的路径。可以确定生成的2D投影图像与参考成像信息之间的变化。可以使用所获取的2D投影图像和参考成像信息之间的确定的变化，至少部分地(例如，以自适应方式)控制放射治疗的递送。
本发明人还已经认识到，可以使用投影成像技术来获取参考成像信息，例如用于将后来获得的投影图像与较早获取的成像信息进行空间配准。根据各种示例，本文描述的装置和技术可以用于生成四维(4D)或其它成像信息，例如在放射治疗之前获取参考图像(例如，参考成像)或后来(例如在即将进行放射治疗的递送之前或期间(例如，分次内成像))中的一种或更多种期间。生成4D成像信息可以包括生成两个或更多二维(2D)图像，该2D图像包括代表不同投影角度的投影图像，其中，使用通过核磁共振(MR)成像获得的成像信息来生成2D图像。可以至少部分地使用指示对应于特定2D图像的生理周期内的时域位置的信息来将该特定2D图像分配给箱。可以使用分箱的2D图像来构建三维(3D)图像。可以聚合3D图像的组，从而提供4D成像信息。
本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。而不是旨在提供本发明的排他或详尽的说明。具体实施方式被包含以提供有关本专利申请的进一步信息。
附图说明
图1A大体上示出了放射治疗系统的示例，其可以包括配置为提供治疗射束的放射治疗输出部。
图1B大体上示出了包括组合放射治疗系统和核磁共振(MR)成像系统的系统的示例的局部剖视图。
图2大体上示出了准直器配置的示例，例如可以部分地用于成形或准直放射治疗射束。
图3大体上示出了放射治疗系统的示例，例如可以包括放射治疗装置和成像采集装置。
图4大体上示出了可用于成像采集、图像分割、靶预测、治疗控制或治疗调节中的一个或更多种的系统的示例。
图5大体上示出了例如可以包括具有成像输入部的放射治疗控制器、放射治疗发生器和放射治疗输出部的系统的示例。
图6大体上示出了例如可以包括使用MR成像来激发成像受检者的区域的方法的技术，所述区域限定成像切片并且通过切片获得与一维投影线相对应的像素值。
图7A大体上示出了例如可以包括使用二维(2D)MR成像激发序列来激发成像受检者的区域的方法的技术。
图7B大体上示出了另一种例如可以包括使用二维(2D)MR成像激发序列来激发成像受检者的区域的方法的技术。
图8A和图8B大体上示出了例如可以包括生成表示不同投影角度的二维(2D)MR投影图像以及使用这样的2D投影图像来构建三维(3D)图像的方法的技术。
图9大体上示出了例如可以包括使用MR成像生成二维(2D)投影图像并确定所生成的2D投影图像与参考成像信息之间的变化的方法的技术。
图10A大体上示出关于一个或更多投影方向的放射治疗射束取向的空间布置，例如可以包括取向成彼此正交的两个投影方向。
图10B大体上示出了MR成像投影方向的空间布置，例如对应于跨围绕例如放射疗法治疗等中心的指定区域的弧或圆的投影角。
图10C大体上示出了MR成像投影方向的空间布置，例如关于放射治疗射束方向以指定角度取向。
图10D大体上示出了MR成像投影方向的空间布置，例如可以指定为以类似于立体X射线成像的方式提供MR投影图像。
在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相同附图标记可以表示类似组件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出本文档中讨论的各种实施例。
具体实施方式
图1A大体上示出了放射治疗系统102的示例，其可以包括配置为提供治疗射束108的放射治疗输出部104。放射治疗输出部104可以包括一个或更多衰减器或准直器，例如图2的说明性示例中所描述的多叶准直器(MLC)。返回参考图1A，患者可以位于例如平台116(例如，台或椅)上的区域112中，以根据放射疗法治疗计划接收处方的放射治疗剂量。
放射治疗输出部104可以位于台架106或其它机械支撑件上，以便围绕轴(“A”)旋转治疗输出部104。平台116或放射治疗输出部104中的一个或更多可以可移动到其它位置，例如可沿横向方向(“T”)或侧向方向(“L”)移动。其它自由度是可以的，例如围绕一个或更多其它轴线的旋转，例如围绕横向轴线的旋转(表示为“R”)。
图1A所示的坐标系(包括轴线A、轴线T和轴线L)可以具有位于等中心110处的原点。等中心可以定义为放射治疗射束108与坐标轴的原点相交的位置，从而将处方的放射剂量递送到患者身上或患者体内的位置。例如，等中心110可以定义为对于由台架106围绕轴线A定位的放射治疗输出部104的各种旋转位置而言放射治疗射束108都与患者相交的位置。
在一个示例中，检测器114可以位于治疗射束108的场内，例如可以包括平板检测器(例如，直接检测器或基于闪烁的检测器)。检测器114可以与放射治疗输出部104相对地安装在台架106上，以便在台架106旋转时保持与治疗射束108对准。以这种方式，检测器114可以用于监测治疗射束108，或者检测器114可以用于成像，例如通过区域112的射束108的投影的射野成像。区域112可以限定平面，并且区域112中的治疗射束108的投影可以称为区域112的“射束方向视图”。
在一个说明性示例中，平台116、治疗输出部104或台架106中的一个或更多可以自动定位，并且治疗输出部104可以根据具体治疗递送实例的指定剂量来建立治疗射束108。可以例如使用台架106、平台116或治疗输出部104的一个或更多不同取向或位置根据放疗治疗计划来指定一系列治疗递送。治疗递送可以依序地发生，但是可以在患者身上或患者体内的例如在等中心110处的期望的靶区中相交。因此，可以将开具处方的放射治疗的累积剂量递送到靶区，同时减少或避免对靶区附近的组织(例如一个或更多危及器官)的损害。
如与本文中其它示例相关地提到的，放射治疗系统102可以包括或可以联接至成像采集系统，以便提供核磁共振(MR)成像或X射线成像中的一种或多个，例如可以包括计算机断层摄影(CT)成像。在一个示例中，可以使用MR成像信息或其它成像信息来生成等同于CT成像的成像信息或可视化，而不需要实际的CT成像。这样的成像可以称为“伪CT”成像。
图1B大体上示出了包括组合放射治疗系统102和核磁共振(MR)成像系统130的系统的示例的局部剖视图。MR成像系统130可以布置成限定围绕轴线(“A”)的“孔”，并且放射治疗系统可以包括放射治疗输出部104，以便沿着轴线A提供指向该孔内的等中心110的放射治疗射束108。放射治疗输出部104可以包括准直器124，以便对放射治疗射束108进行控制或成形中的一个或更多种，从而将射束108指向患者体内的靶区。患者可以由平台支撑，例如由可沿着轴向方向A、侧向方向L或横向方向T中的一个或更多而定位的平台支撑。放射治疗系统102的一个或更多部分可以安装在台架106上，以便使放射治疗输出部104围绕轴线A旋转。
图1A和图1B大体上示出了包括其中治疗输出部可以围绕中心轴线(例如，轴线“A”)旋转的配置的示例。可以使用其它放射治疗输出部配置。例如，放射治疗输出部可以安装在例如具有多个自由度的机器人臂或操纵器上。在又一示例中，治疗输出部可以是固定的，例如位于与患者侧向分离的区域中，并且支撑患者的平台可以用来将放射治疗等中心与患者内的指定靶区对准。
图2大体上示出了多叶准直器(MLC)配置132的示例，例如可以部分地用于成形或准直放射治疗射束。在图2中，叶片132A至132J可以自动定位以限定近似于肿瘤140横截面或投影的孔径。根据放射治疗计划，在孔径之外的区域中，叶片132A至132J可以由指定用于衰减或阻挡放射束的材料制成。例如，叶片132A至132J可以包括例如包括钨在内的金属板，其中板的纵轴线平行于射束方向而取向，并且具有正交于射束方向而取向的端部(如图2的图示的平面所示)。
可以在放射治疗过程中自适应地调节MLC 132的“状态”，从而例如与使用静态准直器配置相比或与使用专门使用“离线”治疗计划技术而确定的MLC 132配置相比，构建了更好地近似肿瘤140或其它靶区的形状或位置的治疗射束。包括使用MLC 132产生对肿瘤或肿瘤内的特定区域的指定放射剂量分布的放射治疗技术可以称为强度调制放射治疗(IMRT)。如与本文其它示例有关地描述的，可以执行成像以定位靶区或者从放射治疗射束的观察点(point-of-view)确定或预测靶区的透视图以自适应地引导治疗。
图3大体上示出了放射治疗系统300的示例，例如可以包括放射治疗装置330和成像采集装置。放射治疗系统300可以包括训练模块312、预测模块314、训练数据库322、测试数据库324、放射治疗装置330和图像采集装置350。放射治疗系统300还可以连接到治疗计划系统(TPS)342和可提供患者信息的肿瘤信息系统(OIS)344。此外，放射治疗系统300可以包括显示装置和用户界面。
图4大体上示出了可用于成像采集、图像分割、靶预测、治疗控制或治疗调节中的一个或更多的系统400的示例。根据一些实施例，系统400可以是与所公开的实施例一致的能够识别、分析、保持、生成或提供大量数据的一个或更多高性能计算装置。系统400可以是单独的，或者它可以是子系统的一部分，子系统又可以是更大系统的一部分。例如，系统400可以表示位于远程并通过例如因特网或例如局域网(LAN)或广域网(WAN)的专用网络的网络进行通信的分布式高性能服务器。在一些实施例中，系统400可以包括嵌入式系统、成像扫描仪(例如，核磁共振(MR)扫描仪或例如计算机断层摄影(CT)扫描仪的其它扫描仪)、和/或与一个或更多位于远程的高性能计算装置通信的触摸屏显示装置。
在一个实施例中，系统400可以包括一个或更多处理器414、一个或更多存储器410以及一个或更多通信接口415。处理器414可以是处理器电路，包括例如微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等的一个或更多通用处理装置。更具体地，处理器414可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现其它指令集的处理器、或实现指令集的组合的处理器。
处理器414还可以是一个或更多专用处理装置，例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、片上系统(SOC)等。如本领域技术人员将领会的，在一些实施例中，处理器装置414可以是专用处理器而不是通用处理器。处理器414可以包括一个或更多已知的处理装置，例如由IntelTM制造的PentiumTM或XeonTM系列的微处理器、由AMDTM制造的TurionTM系列的微处理器、或由例如OracleTM的其它供应商制造的任何各种处理器(例如，SPARCTM架构处理器)。处理器414还可以包括由NvidiaTM制造的图形处理单元。公开的实施例不限于与所公开的实施例一致的以其他方式被配置为满足识别、分析、保持、生成和/或提供大量成像数据或任何其它类型的数据的计算需求的任何类型的(一个或数个)处理器。
存储器410可以包括配置为存储由处理器414使用以执行与所公开的实施例相关的功能的计算机可执行指令的一个或更多存储装置。例如，存储器410可以存储用于治疗计划软件411、操作系统软件412和训练/预测软件413的计算机可执行软件指令。处理器414可以通信地联接至存储器/存储装置410，并且处理器414可以配置为执行存储在其上的计算机可执行指令，以执行根据所公开的实施例的一个或更多操作。例如，处理器414可以执行训练/预测软件413以实现训练模块312和预测模块314的功能。此外，处理器装置414可以执行可与训练/预测软件413交互的治疗计划软件411(诸如，例如，诸如由医科达提供的
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所公开的实施例不限于单独的程序或配置为执行专用任务的计算机。例如，存储器410可以包括执行系统400的功能的单个程序或多个程序(例如，治疗计划软件411和/或训练/预测软件413)。此外，处理器414可以执行距系统400位于远程的一个或更多程序，例如存储在数据库420中的程序，这样的远程程序可以包括肿瘤信息系统软件或治疗计划软件。存储器410还可以以系统可用来执行与所公开的实施例一致的操作的任何格式来存储图像数据或任何其它类型的数据/信息。
通信接口415可以是配置为允许由系统400接收和/或发送数据的一个或更多装置。通信接口415可以包括允许系统400与其它机器和装置通信的一个或更多数字和/或模拟通信装置，例如系统400的位于远程的组件、数据库420或医院数据库430。例如，处理器414可以通过通信接口415与(一个或数个)数据库420或(一个或数个)医院数据库430通信地连接。例如，通信接口415可以是例如因特网、或例如LAN或WAN的专用网络的计算机网络。可替选地，通信接口415可以是允许处理器414向(一个或数个)数据库420、430发送数据或者从(一个或数个)数据库420、430接收数据的卫星通信链路或任何形式的数字或模拟通信链路。
(一个或数个)数据库420和(一个或数个)医院数据库430可以包括存储信息并通过系统400访问和管理的一个或更多存储器装置。作为示例，(一个或数个)数据库420、(一个或数个)医院数据库530或两者都可以包括例如OracleTM数据库、SybaseTM数据库或其它数据库的关系型数据库，并且可以包括例如Hadoop序列文件、HBase、Cassandra或其它的非关系型数据库。数据库或其它文件例如可以包括诸如用于训练或提供参考图像、MR特征向量、MR投影成像信息、CT值、降维特征向量、(一个或数个)伪CT预测模型、(一个或数个)伪CT值、伪CT图像、DICOM数据等的与成像受检者相关联的来自MR扫描或CT扫描的一个或更多原始数据。然而，所公开的实施例的系统和方法不限于单独的数据库。在一个方案中，系统400可以包括(一个或数个)数据库420或(一个或数个)医院数据库430。可替选地，(一个或数个)数据库420和/或(一个或数个)医院数据库430可以距系统400远程定位。(一个或数个)数据库420和(一个或数个)医院数据库430可以包括计算组件(例如，数据库管理系统、数据库服务器等)，所述计算组件配置为接收和处理针对存储在(一个或数个)数据库420或(一个或数个)医院数据库的存储器装置中的数据的请求并且提供来自(一个或数个)数据库420或(一个或数个)医院数据库430的数据。
系统400可以通过网络(未示出)与其它装置和系统400的组件进行通信。网络可以是提供通信、交换信息或促进信息的交换并实现通过网络(未示出)在其他装置和/或系统400的组件之间发送和接收信息的任何类型的网络(包括基础设施在内)。在其它实施例中，系统400的一个或更多组件可以通过例如系统400与(一个或数个)数据库420和(一个或数个)医院数据库430之间的链路(例如，硬连线链路、无线链路、或卫星链路或其它通信链路)的(一个或数个)专用通信链路直接通信。
为了便于描述，本文已经定义了系统400的功能构建模块的配置和边界。只要适当地执行指定的功能及其关系，就可以定义其他可替代的边界。基于本文所包含的教导，替代方案(包括本文所述的那些的等同形式、扩展形式、变化形式、偏差形式等在内)对相关领域的技术人员而言将是显而易见的。
图5大体上示出了系统500的示例，例如可以包括具有成像输入部560的放射治疗控制器系统554、放射治疗发生器556和放射治疗输出部504。治疗发生器556可以包括例如直线加速器的加速器或另一放射源，并且治疗输出部504可以联接至治疗发生器556以处理由治疗发生器556提供的能量光子束或粒子束。例如，治疗输出部504可以包括或可以联接至输出致动器566以旋转或平移治疗输出部504中的一种或多种从而提供具有指向期望的靶区的放射治疗射束。治疗输出部504可以包括准直器564，例如上文关于图2所述的多叶准直器。返回参考图5，治疗控制器系统554可以配置为使用如本文其它示例中所述的自适应放射治疗技术来控制治疗发生器556、治疗输出部504或患者位置致动器516(例如包括椅或台的可移动平台)中的一个或更多。
治疗控制器系统554可以例如使用传感器输入562联接至一个或更多传感器。例如，患者传感器558可以向治疗控制器系统提供生理信息，例如指示呼吸运动(例如，使用体积描记传感器或呼吸带)、患者心脏机械或电活动、外周循环活动、患者位置或患者运动中的一个或更多的信息。这样的信息可以提供与待由治疗输出部504靶向的一个或更多器官或其它区域的运动相关的“替代物”。这样的信息可以根据从传感器558获取的信息所指示的生理周期的确定的相位或幅值范围中的一个或更多而用于控制治疗(例如用于治疗门控)，或者辅助“分箱”所获取的成像信息。
成像输入部560可以联接至成像系统550(作为说明性示例，例如可以包括计算机断层摄影成像系统或核磁共振(MR)成像系统)。可替代地或另外地，治疗控制器系统554可以从例如集中式成像数据库或成像服务器的成像数据存储部552接收成像信息。治疗控制器系统554或成像系统550中的一个或更多可以包括与图4所示的系统400相关地示出和描述的元件。
通常可用的放射治疗设备可用于使用X射线成像技术来获取投影图像。例如，直线加速器(linac)系统可以使用兆伏(MV)治疗射束本身与射野成像装置(例如图1A中所示的)组合的一个或更多或使用一个或更多分离的千伏(kV)X射线源来获取X射线投影图像。在示例中，kV X射线源可以安装在台架上，例如取向为相对于治疗射束取向成90度角。在另一个示例中，两个独立的X射线源/成像器对可以定位成提供立体X射线成像。使用X射线成像获取的投影图像表示来自成像源的发散X射线路径，所述成像源可以称为“点源”或焦点。
可以在递送放射治疗之前，例如在特定的放射治疗分次治疗之前获取X射线计算机断层摄影(CT)图像。例如，锥形束CT(CBCT)成像技术可以用于在台架安装的X射线源围绕成像受检者的旋转期间以各种投影角度获取投影图像。可以从这种锥形束投影重建三维(3D)图像。对于表现出显著运动(例如呼吸运动)的成像受检者，3D CBCT图像可能会模糊，因为各个投影可能在呼吸周期或其它生理周期中的不同点捕获患者的快照。为了减少运动模糊，可以使用四维(4D)CBCT成像，例如通过根据与获取投影图像的时间对应的生理周期的相位或幅值对投影进行分箱。
另外，本发明人已经认识到，可以类似地获取和处理核磁共振(MR)成像投影，例如与基于X射线的成像方法相比，降低成像受检者对电离放射的暴露并提供增强的软组织对比度。另外，本发明人还认识到MR投影图像不会由于散射的放射而退化，并且投影成像方向不受物理约束的限制，物理约束例如必须相对于治疗射束取向成90度。可以使用MR投影成像来获取包含在激发的成像区域的深度范围内的所有信息的单个成像透视图(例如，2D投影图像)，而不是使用仅捕获在深度方向上的一部分信息的相对薄的2D MR成像切片。MR投影成像确实存在限制，例如所获取的2D投影图像中的信息不位于与投影成像平面正交的深度方向上，并且围绕靶区的结构可能看起来部分地掩蔽它。
例如使用1D投影线的MR投影成像
图6大体上示出了例如可以包括在602使用MR成像来激发成像受检者的区域的方法的技术600。例如，可以使用二维(2D)激发序列。在604，可以对成像受检者施加读出梯度，并且可以获取通过2D激发区域的一维(1D)投影线(例如，“射线”)。在606，可以选择另一个投影线轴线，并且在602再次激发2D区域，并且在604对应于更新的投影线轴线施加读出梯度。参考606的插图，可以以发散方式或平行方式建立投影线。例如，如果使用发散的投影线取向，则在平面670A中限定的所得到的投影图像可以提供类似于由发散X射线成像技术产生的投影图像或类似于射野成像期间由放射治疗输出射束产生的投影图像的投影表示。例如，以这种方式，可以使用MR投影成像来模拟X射线成像，但是具有增强的对比度并且不具有不期望的散射。
在使用1D投影线的发散的MR投影成像的示例中，可以指定1D投影线在例如对应于放射治疗射束源的位置或对应于X射线成像源通常将驻留的位置的位置650处会聚。在建立在平面670A中的所得2D投影图像中限定的信息的比例和空间分辨率可以由源位置650和选择的成像平面670A位置之间的距离来确定。例如，第一投影线取向660A可以与投影成像平面670A正交，并且可以使用对应的获取的1D投影线在位置680A建立像素值。沿着第一投影线获取的所有信息通常并入并压缩成像素值，从而失去在沿着投影线的方向上的深度选择性。
与投影成像平面670A正交的线取向660A通常可以称为投影“方向”或“角度”，尽管在发散的示例中，其它投影线取向不平行。第二投影线取向662A可类似地在位置682A建立第二像素值，并且第三投影线取向664A可以类似地在位置684A建立第三像素值。在重建的图像中，像素位置680A、682B和684B至少部分地由平面670A位置和源位置650之间的指定间隔来确定。为了在平面670A中在侧向上实现更高的空间分辨率，可以以总的2D投影图像获取持续时间为代价获取更大数量的分离的1D投影线方向，因为特定获取的1D投影被聚合以在平面670A中创建完整的2D投影。
在平行的1D投影线示例中，例如在606，可以建立第一投影线取向660B，以在限定在平面670B中的所得投影图像中的位置680B提供第一像素值。其它平行线662B和664B可用于为投影图像中的对应位置682B和684B提供信息。作为实际考虑，如果仅使用平行的1D投影线来构建特定的2D投影图像，图7A或图7B的技术可以提供与图6的示例相比的提高的效率，因为可以通过抑制切片选择梯度或者通过使用大的切片厚度(相对于关注的深度范围)而不需要特定的1D投影线的激发和读出就直接重建2D投影图像。
与投影图像像素与限定“射束方向视图”的平面之间一一对应的发散方法相比，平行投影可以提供简化的几何形状或者来自多个投影的更容易的断层摄影重建的一种或更多种便利。相比之下，由于采集的锥形射束投影图像的发散，基于X射线的CBCT断层摄影重建通常仅为近似的。在发散或平行的1D投影线示例中，投影线的间距或取向不必是统一的，而是可以取决于各种因素来指定。例如，可以通过增加预测的运动方向上的投影线的空间频率来增强在投影图像的视野内的靶的预测的运动方向上且平行于投影图像平面的方向上的空间分辨率。类似地，可以通过使用一组更稀疏的发散的投影线来提供更短的总采集。
例如使用不需要切片选择梯度的2D激发或使用包含关注的深度的大切片深度的 MR投影成像
图7A大体上示出了例如可以包括在702使用二维(2D)MR成像激发序列来激发成像受检者的区域的方法的技术700A。图7B大体上示出了例如还可以包括在702使用二维(2D)MR成像激发序列激发成像受检者的区域的方法的另一技术700B。
在图7A的示例中，可以通过在不需要使用切片选择梯度(例如，可以抑制或省略切片选择梯度脉冲序列)的情况下使用2D成像序列，在704A获得2D MR投影图像，从而使得在激发区域内的所有深度处获取在深度方向上(例如，在投影成像方向上并垂直于所得投影图像的平面)的信息。这种方法不需要1D投影线的激发和梯度读出，并且因此，在需要平行1D投影线的情况下的1D投影方法相比，可以减少图像采集持续时间。
在图7B的示例中，可以通过使用2D成像序列在704B获取2D MR投影图像，该2D成像序列使用限定了在深度上足够大以包含关注深度的区域的切片的切片选择梯度，例如对应于在与投影角度平行的维度上的放射治疗靶范围一部分或整体。随着切片厚度的增加，切片的深度尺寸包括越来越多的先前在深度上在场外的信息的解剖学贡献。这样的深度信息压缩到在所得到的2D投影图像中的单个点或像素位置。与1D投影方法相比，图7B的技术700B类似地提供了减小的图像采集持续时间，并且可以称为“非常厚的切片”投影方法。
也可以在表示与成像信息的空间傅里叶变换相对应的坐标空间的“k空间”中获取MR成像数据。例如，可以通过变化图像梯度在k空间中自然地收集MR成像数据；x、y和z梯度的特定组合大体对应于k空间中的单个点。通过循序地填充k空间中的点，然后可以将傅里叶逆变换应用于k空间表示以生成图像。k空间中的2D平面对应于图像空间中的2D投影。因此，也可以通过如下来获得2D投影：获取位于k空间中的平面中的k空间点，并且在k空间中的平面(k空间切片)上生成2D傅立叶逆变换，以获得图像空间中的2D投影。
使用例如与生理周期相关的MR投影成像的三维(3D)和四维(4D)成像
图8A大体上示出了例如可以包括生成例如表示不同投影角度的二维(2D)MR投影图像并使用这样的2D投影图像来构建三维(3D)图像的方法的技术800A。在图8B中示意性地示出了对应的技术800B。
在802A，例如可以使用例如图6(通过聚合1D投影线)中所示的或者如图7A或图7B中所示的在本文其它地方提到的一种或更多技术来生成一系列2D MR投影图像。参考图8B，在802B，可以以不同的投影角度获取2D投影图像P1、P2、P3...、PN。例如，可以指定投影角以捕获围绕成像受检者的投影方向。然后可以执行断层摄影重建以获取3D图像。随着投影方向围绕患者旋转，例如类似于包括CT或CBCT重建在内的X射线技术的断层摄影重建技术可以用于创建新的3D图像，或者用新的信息更新先前的3D图像。
然而，运动可能在重建的3D图像中引起模糊。因此，在图8A中，在804A，可以使用指示生理周期(例如呼吸)内的时域位置的信息将特定获取的2D投影图像分配给箱。可以使用从替代物、外部标记、或内部标记或特征中的一个或更多中获得的信息来实现这种分箱。例如，为了获取指示呼吸周期的信息，可以使用呼吸带来提供替代信号，或者可以在所获取的成像信息中跟踪隔膜运动。
参考图8B，在804B，f(t)可以表示代表例如呼吸的生理周期的一部分的信号的图。例如对应于沿f(t)的部分(例如，范围Δt)，可以建立各种箱，例如相位箱φ1、φ2、φ3、...、φn。获取的2D投影图像可以例如通过确定特定采集图像落在f(t)的哪个部分而分配给箱φ1、φ2、φ3、...、φn。基于相位的箱的使用仅仅是示例性的，并且可以类似地使用幅值箱，例如对应于沿f(t)的幅值范围(例如，范围Δf)。
参考图8A，在806A，可以使用对应于不同投影角度的分箱的一系列2D投影图像来构建3D图像。在图8B的情境中，在806B，3D图像I1、I2、13、...、In可以对应于箱φ1、φ2、φ3、...、φn中的各个。参考图8A，在808A，可以通过聚合在806A构建的3D图像来构建4D成像信息。在图8B的情境中，系列3D图像可以提供在整个生理周期中的受检者的成像区域的4D表示。由例如呼吸的生理周期引起的运动通常可以是高度周期性的和可再生的。
用于放射治疗控制的MR投影成像
图9大体上示出了例如可以包括使用MR成像生成二维(2D)投影图像并确定生成的2D投影图像与参考成像信息之间的变化的方法的技术。在902，可以接收参考成像信息。例如，图8A或图8B的技术800A或800B可以用于例如在治疗前获取参考成像信息。在另一个示例中，也可以生成特定的3D参考图像，而不需要生成其它3D图像或将所获取的3D图像聚合到4D成像信息中。例如，如果在呼吸周期的特定相位或幅值期间要递送呼吸门控治疗，无论是在治疗前计划期间还是在分次内，可以对应于关注的呼吸周期的一部分来构建一个或更多3D图像。
在904，可以使用本文其它地方所示和描述的技术来生成2D投影图像(例如，使用具有大切片选择梯度或无切片选择梯度的2D MR成像序列，或通过聚合所获取的对应于多个1D投影线的信息)。在906，可以确定生成的2D投影图像与参考成像信息之间的变化。在908，可以至少部分地使用指示确定的变化的信息来控制放射治疗的递送。
作为说明性示例，所确定的变化可以提供指示靶区、解剖特征或界标的更新位置，或者该靶区、解剖特征或界标的运动中的一个或更多的信息。在示例中，在904产生的2D MR投影图像可以包括靶运动或从放射治疗“射束方向视图”(BEV)平面的观点来看可以与靶运动相关联。存在各种方式可以从2D MR投影图像中提取BEV平面中的靶运动。
在一种方法中，可以例如以类似于用于X射线投影图像和参考CT或CBCT图像之间的配准的技术的方式，在2D MR投影图像和3D MR成像信息之间执行2D/3D配准。这种方法可以用于例如识别在2D投影图像和变换的3D MR成像信息之间提供匹配的一个或更多转换，并且所识别的转换可以用作图9的在906和908的情境中的“变化”以例如通过重新定位治疗射束输出或患者中的一个或更多，或通过修改治疗射束孔径来控制递送。可以定义匹配的质量，例如使用一个或更多度量，例如可以包括确定归一化的互相关信息或互信息。旋转和变形可以以简易性和计算效率为代价包括在配准技术中。
在另一方法中，可以执行维度降低，从而将2D/3D配准问题转换为2D/2D配准问题。在一种方法中，可以以类似于基于X射线的放射治疗成像中的数字重建放射线照片(DRR)的方式从3D参考MR成像信息中提取参考投影。可以使用分割，从而识别靶或周围结构(例如OAR)，尽管还有一个放射治疗靶或OAR可能被位于投影方向的路径中的结构掩盖。一旦靶或其它结构已经被分割，就可以识别靶或其它结构的运动。这样的运动也可以用来预测靶的未来位置。
尝试配准或以其它方式将后来获取的MR投影图像与参考3D或4D MR成像信息相比较时可能存在挑战。后来获取的MR投影图像可能具有与参考成像信息不同的图像质量，特别是在不使用投影成像的情况下获取参考成像信息时。在比较具有相似图像质量或特性的图像上，配准技术通常更有效。此外，本发明人认识到，可以使用例如使用旋转投影集的MR投影成像来获取参考成像信息(例如在图9中的902所接收到的)。
如与图8A和图8B相关地提到的，这样的MR投影可例如使用断层摄影重建技术来重建3D MR图像。以这种方式，参考3D MR图像将具有与后来获取的MR投影图像相似的图像质量。在示例中，可以将后来获取的MR投影图像与所获取的参考MR投影图像直接比较，而不需要使用3D或4D参考成像信息。
如上所述，如果投影方向围绕成像受检者旋转，则可以以类似于4D-CBCT的方式编译4D MR参考成像信息，因为特定投影通常将包含成像受检者的解剖结构的不同视图。这样的解剖结构可以包括例如显示隔膜位置的界标或者待由放射线靶向的区域。然后可以使用常见的解剖学界标来将投影分箱以形成4D MRI序列，而不是使用独立的替代物。
可以使用MR投影成像技术来控制获取3D或4D成像信息的采集持续时间。例如，可以通过获取更有限数量的断层摄影投影并使用例如压缩感知或先验图像压缩感知(PICCS)的稀疏断层摄影重建技术来显著地缩短采集持续时间。例如也可以通过使用包括具有不同灵敏度分布的多个发射或接收线圈中的一个或更多的并行成像策略来改善采集持续时间。
在本文所描述的示例中，MR投影不需要包括在沿投影方向的深度维度上包含患者整体的投影轮廓。例如，特定MR投影图像可以使用在深度维度上包含关注区域的整体的有限切片厚度。缩减深度维度的范围可以有助于减少关注区域由于在深度维度上覆盖解剖结构或在解剖结构之下所导致的遮蔽(例如，阴影)，但是以降低或消除提供完整断层摄影重建的能力为代价。
例如相对于放射治疗射束取向的MR投影成像空间布置
图10A大体上示出了放射治疗射束取向1090关于一个或更多投影方向的空间布置，例如可以包括彼此正交取向的两个投影方向。在最简单的方法中，可以使用在第一角位置θA与治疗射束取向1090相符的投影线取向1060A来获取MR投影图像。如在与其它示例相关地提到的，投影成像平面1070A可以包括使用平行投影(例如，诸如对应于线1064A和1062A)或者使用在位置1050会聚的发散投影线取向获取的信息。MR投影图像可以获取沿着投影线的信息以包含关注区域1012，例如包括治疗等中心1010。以这种方式，投影成像平面1070A可以提供类似于射束方向视图(BEV)或射野图像的成像表示。
图10A中所示的结构可以是静态的，或者射束取向和投影线取向可以围绕患者一起旋转(如在提供射野成像的台架安装的治疗射束输出部的示例中)。与BEV对准的MR投影成像的取向通常是有用的方向，因为治疗射束的孔径通常成形为在与投影成像平面1070A平行的平面中提供指定的轮廓。在没有来自其它方向的成像的情况下，可能不能在深度方向(例如，Y方向)上明确地确定靶的运动或成像特征，但是如果可得到指示靶运动的面内信息，则存在用于估计这种运动的方法。否则，可以获取具有其它投影方向的额外投影。
在示例中，可以获取垂直于BEV平面的一个或更多MR投影，例如在各种不同的时间。这样的正交图像可以帮助获得在沿着第一投影线取向1060A的深度方向(例如，Y方向)上缺失的信息。例如，如图10A所示，第二投影线取向1060B可以用在正交角位置θB处，限定与第一投影成像平面1070A正交的投影成像平面1070B。再次，可以建立平行或发散的投影线，例如图10A所示的平行线1064B和1062B。
以降低与BEV平行的投影的采集频率为代价，在平行于BEV平面和垂直于BEV平面的投影之间交替或以其它方式定序可提供完整的深度信息。图10A中所示的正交构造可以模拟台架安装的基于X射线的立体成像。作为说明性示例，不需要对于每个BEV投影采集交替地获取垂直投影。例如，正交投影取向可以用于仅偶尔获取以建立或更新BEV中的靶运动和深度方向上的运动之间的相关性。
图10B大体上示出了例如对应于跨围绕指定区域的弧或圆的投影角位置θA、θB、θC的MR成像投影方向1060A、1060B和1060C的空间布置，所述指定区域例如为放疗治疗等中心1010。各个投影方向1060A、1060B和1060C可以提供特定的投影成像平面取向1070A、1070B和1070C。对于旋转放射疗法治疗递送，当例如放射治疗源安装在台架上时，BEV自然围绕患者旋转。获取的投影图像可以有一个以上的目的。例如，如上所述，从放射治疗射束源的观点，特定BEV投影图像可以提供指示放射治疗靶位置或形状的信息。此外，如果获取一系列投影图像，则可以重建3D断层摄影MR图像。图10B所示的MR投影取向不限于放射治疗射束源旋转的例子。例如，对于涉及一个或更多静态治疗领域的放射治疗，可以例如以交替方式或根据另一个指定成像序列从数个BEV投影分别地获取MR投影的旋转。
图10C大体上示出了MR成像投影方向1060D的空间布置，例如相对于放射治疗射束方向以特定角度α取向。放射治疗射束1090可以从源位置1050发散，并且平面1092可以限定BEV。与其它示例比较，可以指定MR成像投影方向1060D来捕获与BEV投影稍微不同的成像透视图，从而获得对应于从当前BEV偏离的时域上前进的BEV的成像信息。这种时域上前进的MR投影成像可以包括角度α，该角度α被指定以考虑与MR投影成像获取、放射治疗递送方案的校正、或响应于获取的MR的投影成像对放射治疗递送方案的更新中的一个或更多相关联的时间滞后。如在其它示例中，可以使用平行或发散的MR投影成像方案，并且还如在其它示例中，随着放射治疗射束围绕患者旋转，投影线取向1060D可以相对于放射治疗射束取向旋转。
作为说明性示例，可以使用关于已知滞后持续时间或射束定位台架的角速度中的一个或更多的信息确定前进角α。预测技术可以应用至从“前进BEV平面”1070D获取的信息，从而预测在治疗输出射束位置赶上与前进BEV平面1070D的对准时将发生的最有可能的靶位置。预测技术的示例可以包括核密度估计、基于小波的技术或相关性向量机(RVM)技术中的一种或更多种。预测问题的维数可以从三维减小到二维，因为投影运动可能限于前进BEV平面1070D透视图，而不是必须预测在三维坐标空间中的靶运动。
图10D大体上示出了MR成像投影方向1060E和1060F的空间布置，例如可以被指定以类似于立体X射线成像的方式提供在投影平面1070E和1070F上的MR投影图像。在图10D的示例中，不必在BEV方向上获取投影图像，但是仍然可以使用例如模拟室内安装立体X射线成像技术的固定取向来获取。作为说明性示例，可以获取前后方向上和侧向方向的交替MR投影，从而帮助定位放射治疗靶或其它解剖特征。在示例中，可以使用例如固定取向和对应于台架位置的旋转取向的组合MR投影方向。作为说明性示例，可以例如以交替的方式获取三个或更多投影，包括：取向为与BEV相符的投影；前后投影；和侧向投影。可以选择每个投影以包括穿过成像受检者的指定区域(例如治疗等中心1010)的路径。这样的投影并非每个都需要以相同的成像速率获取。
各种说明和示例
示例1可以包括或使用主题(例如设备、方法、用于执行动作的装置、或包括指令的装置可读介质，当由装置执行时，所述指令可以引起装置执行动作)，例如可以包括用于产生代表受检者的生理周期的四维(4D)成像信息的方法，所述方法包括：生成两个或更多二维(2D)图像，2D图像包括表示不同投影角度的投影图像，并且2D图像是使用通过核磁共振(MR)成像获得的成像信息而生成的；至少部分地使用指示对应于特定2D图像的在生理周期内的时域位置的信息，来将所述特定2D图像分配给箱；使用分箱的2D图像构建三维(3D)图像；以及构建4D成像信息，包括聚合3D图像。
在示例2中，示例1的主题可选地包括：生理周期包括呼吸周期；以及获得两个或更多2D图像，包括在跨多个呼吸周期的持续时间内获得代表不同投影角度的2D图像。
在示例3中，示例1至2中的任何一个或更多的主题可选地包括：生成两个或更多2D投影图像，包括将所获取的一维(1D)投影线聚合到特定2D图像中，1D投影线取向为在空间上彼此平行。
在示例4中，示例1至3中的任何一个或更多的主题可选地包括：生成两个或更多2D投影图像，包括将所获取的一维(1D)投影线聚合到特定2D图像中，1D投影线取向为在空间上彼此发散。
在示例5中，示例1至4中的任何一个或更多的主题可选地包括：生成两个或更多2D投影图像，包括在不需要切片选择梯度的情况下获取垂直于投影角的2D MR成像切片。
在示例6中，示例1至5中的任何一个或更多的主题可选地包括：生成两个或更多2D投影图像，包括使用切片选择梯度来获取与投影角度垂直的2D MR成像切片，该切片选择梯度限定深度足够大以在与投影角度平行的维度上包含放射治疗靶范围的整体的切片。
在示例7中，示例1至6中的任何一个或更多的主题可选地包括跨绕指定中心轴线旋转的弧的投影角度。
在示例8中，示例1至7中的任何一个或更多的主题可选地包括确定对应于特定2D图像的生理周期的一部分的相位；以及使用指示所确定的相位的信息将所述特定2D图像分配给箱。
在示例9中，示例1至8中的任何一个或更多的主题可选地包括确定对应于特定2D图像的生理周期的一部分的幅值；以及使用指示所确定的幅值的信息将所述特定2D图像分配给箱。
在示例10中，示例1至9中的任何一个或更多的主题可选地包括使用从特定2D图像提取的特征确定与所述特定2D图像相对应的生理周期的部分的相位或幅值中的一个或更多。
在示例11中，示例10的主题可选地包括与成像受检者的隔膜对应的提取特征。
在示例12中，示例1至11中的任何一个或更多的主题可选地包括使用所获取的成像信息的降维来将特定2D图像分配给箱。
在示例13中，示例1至12中的任何一个或更多的主题可选地包括使用特定2D图像的傅里叶变换来将特定2D图像分配给箱。
在示例14中，示例1至13中的任何一个或更多的主题可选地包括使用断层摄影图像重建技术从获取的2D投影图像构建3D图像。
在示例15中，示例1至14中的任何一个或更多的主题可选地包括：从所获取的2D投影图像构建3D图像，包括使用在傅立叶空间中表示的变换后的成像信息来执行3D图像构建。
在示例16中，示例1至15中的任何一个或更多的主题可选地包括：从所获取的2D投影图像构建3D图像包括使用滤波反投影技术执行3D图像构建。
在示例17中，示例1至16中的任何一个或更多的主题可选地包括：从所获取的2D投影图像构建3D图像，包括使用压缩感知技术执行3D图像构建。
在示例18中，示例1至17中的任何一个或更多的主题可选地包括：从所获取的2D投影图像构建3D图像，包括使用费尔德曼-戴维斯-克莱斯(Feldman-Davis-Kress)构建来执行3D图像构建。
在示例19中，示例1至18中的任何一个或更多的主题可选地包括：从所获取的2D投影图像构建3D图像，包括使用迭代方法执行3D图像构建。
在示例20中，示例1至19中的任何一个或更多的主题可选地包括提供用于产生或适应性调整放疗治疗计划的4D成像信息。
在示例21中，示例1至20中的任何一个或更多的主题可选地包括在递送放射治疗分次治疗之前使用4D成像信息来分配或确定患者的位置。
示例22可以包括或可以可选地与示例1至示例21中的一个或任何组合的主题相组合以包括主题(例如设备、方法、用于执行动作的装置、或包括指令的机器可读介质，当由机器执行该指令时，所述指令可以引起机器执行动作)，例如可以包括使用投影成像来控制对受检者的放射治疗递送的方法，该方法包括：接收参考成像信息；使用通过核磁共振(MR)成像获取的成像信息生成二维(2D)投影图像，所述2D投影图像对应于所指定的投影方向，指定投影方向包括穿过成像受检者的至少一部分的路径；确定所生成的2D投影图像与参考成像信息之间的变化；至少部分地使用所确定的在获取的2D投影图像和参考成像信息之间的变化来控制放射治疗的递送。
在示例23中，示例22的主题可选地包括：生成2D投影图像，包括聚合所获取的一维(1D)投影线。
在示例24中，示例23的主题可选地包括：所指定的投影方向是至少部分被指定的，以提供由穿过放疗治疗等中心的相应路径限定的1D投影线。
在示例25中，示例23至24中的任何一个或更多的主题可选地包括：1D投影线取向为在空间上相互发散。
在示例26中，示例23至25中的任何一个或更多的主题可选地包括：对应于特定1D投影线的方向被指定以在与放射治疗射束输出部的可用位置相对应的位置会聚。
在示例27中，示例22至26中的任何一个或更多的主题可选地包括：产生2D投影图像，包括在不需要获取切片选择梯度的情况下获取垂直于投影角度的2D MR成像切片。
在示例28中，示例22至27中的任何一个或更多的主题可选地包括：生成2D投影图像，包括使用切片选择梯度来获取与投影角度垂直的2D MR成像切片，所述切片选择梯度限定深度足够大以在与投影角度平行的维度上包含放射治疗靶范围的整体的切片。
在示例29中，示例22至28中的任何一个或更多的主题可选地包括：所指定的投影方向对应于当前或将来的放射治疗射束方向。
在示例30中，示例22至29中的任何一个或更多的主题可选地包括：所指定的投影方向与当前或将来的放射治疗射束方向正交。
在示例31中，示例22至30中的任何一个或更多的主题可选地包括：在不需要放射治疗射束方向的情况下建立所指定的投影方向。
在示例32中，示例22至31中的任何一个或更多的主题可选地包括：参考图像包括使用较早获取的成像信息生成的第二2D投影图像。
在示例33中，示例32的主题可选地包括：使用从较早获取的成像信息组合而成的四维(4D)成像信息来生成第二2D投影图像。
在示例34中，示例22至33中的任何一个或更多的主题可选地包括：参考图像包括与较早获取的成像信息相对应的三维(3D)成像信息。
在示例35中，示例22至34中任何一个或更多的主题可选地包括：参考图像包括由较早获取的成像信息组合而成的4D成像信息。
在示例36中，示例22至35中的任何一个或更多的主题可选地包括：参考图像包括从4D成像信息的一部分提取的3D图像，4D成像信息是由较早获取的成像信息组合而成的。
在示例37中，示例36的主题可选地包括：4D成像信息的所选部分包括生理周期的指定部分。
在示例38中，示例22至37中任何一个或更多的主题可选地包括：确定变化包括使用通过核磁共振(MR)成像获取的成像信息生成的一系列的两个或更多2D投影图像。
在示例39中，示例22至38中的任何一个或更多的主题可选地包括：确定变化包括将所述2D投影图像的至少一部分与参考图像配准。
在示例40中，示例22至39中任何一个或更多的主题可选地包括：确定变化包括从2D投影图像提取特征。
在示例41中，示例22至40中的任何一个或更多的主题可选地包括：确定变化包括分割2D投影图像的一部分。
在示例42中，示例41的主题可选地包括：2D投影图像的分割部分包括放射治疗靶的透视图。
在示例43中，示例22至42中任何一个或更多的主题可选地包括：确定变化包括在所确定的从两个或更多2D投影图像分割的放射治疗靶的透视图之间进行三角测量。
在示例44中，示例22至43中任何一个或更多的主题可选地包括：使用所确定的变化和预测模型来预测放射治疗靶的位置。
在示例45中，示例44的主题可选地包括：预测模型包括使用指示靶运动的信息以及所确定的至少一个2D投影图像和参考图像之间的变化，所述指示靶运动的信息至少部分地使用从一系列获取的2D投影图像提取的放射治疗靶的透视图而建立。
示例46可以包括或可以可选地与示例1至45的一个或任何组合的主题相结合以包括：主题(例如设备、方法、用于执行动作的装置、或包括指令的机器可读介质，当由机器执行该指令时，所述指令可以引起机器执行动作)，例如可以包括成像系统，包括：至少一个处理器电路和处理器可读存储介质，处理器可读存储介质包括指令，当由处理器电路执行该指令时，引起处理器电路产生代表受检者的生理周期的四维(4D)成像信息，包括：生成两个或更多二维(2D)图像，所述2D图像包括代表不同投影角度的投影图像，并且所述2D图像是使用通过核磁共振(MR)成像获取的成像信息而产生的；至少部分地使用指示对应于特定2D图像的生理周期内的时域位置的信息来将特定2D图像分配给箱；使用分箱的2D图像构建三维(3D)图像；以及构建4D成像信息，包括聚合3D图像。
示例47可以包括或可以可选地与示例1至46的一个或任何组合的主题相结合以包括：主题(例如设备、方法、用于执行动作的装置、或包括指令的机器可读介质，当由机器执行该指令时，所述指令可以引起机器执行动作)，例如可以包括放疗治疗系统，包括：治疗发生器；和治疗输出部；联接至放射治疗发生器和放射治疗输出部的治疗控制器系统，放射治疗控制器系统包括成像输入部，成像输入部配置为接收参考成像信息，治疗控制器系统配置为：使用通过核磁共振(MR)成像获取的成像信息生成二维(2D)投影图像，所述2D投影图像对应于指定的投影方向，指定的投影方向包括穿过成像受检者的至少一部分的路径；确定生成的2D投影图像与参考成像信息之间的变化；并且至少部分地使用确定的所获得的2D投影图像和参考成像信息之间的变化来控制在放射治疗输出部的放射治疗的递送。
本文件中描述的每个非限制性示例可以独立地存在，或者可以以各种排列或组合与一个或更多其它示例结合。
上述详细描述包括对于构成具体实施方式的一部分的附图的参考。附图通过说明的方式示出了可以实施本发明的具体实施例。这些实施例在本文中也称为“示例”。这样的示例可以包括除了所示出或所描述的元件之外的元件。然而，本发明人还设想了仅提供所示出或所描述的那些元件的示例。此外，或者关于本文中示出或描述的特定示例(或其一个或更多方案)，或者关于本文中示出或描述的其它示例(或其一个或更多方案)，本发明人还设想了使用所示出或所描述的那些元件(或其一个或更多方案)的任何组合或组合的示例。
如果本文献与通过引用并入的任何文献之间的用法不一致，则由本文件中的用法为准。
在本文献中，使用了术语“a”或“an”，如专利文件中常用的，其包括一个或多于一个，独立于“至少一个”或“一个或更多”的任何其它实例或用途。在本文献中，术语“或”用于表示非排他性的“或”，除非另有说明，否则“A或B”包括“有A没有B”、“有B没有A”、以及“A和B”。在本文献中，术语“包括”和“其中(in which)”用作各个术语“包括”和“其中(wherein)”的通俗易懂的等效。此外，在下列权利要求中，术语“包括”是开放式的，即，包括除了在权利要求中的这样的术语之后列出的那些元件之外的元件的系统、装置、物品、构成、公式或过程仍被视为落入该权利要求的范围。此外，在下面的权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并不意图对其对象施加数值要求。
本文描述的方法示例至少部分地可以是机器或计算机实现的。一些示例可以包括编码有指令的计算机可读介质或机器可读介质，该指令可经操作以配置电子装置来执行如上述示例中所描述的方法。这些方法的实现可以包括例如微代码、汇编语言代码、更高级语言代码等的代码。这样的代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。这种代码可以形成计算机程序产品的一部分。此外，在一个示例中，例如在运行期间或在其它时间，代码可以有形地存储在一个或更多易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上。这些有形的计算机可读介质的示例可以包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，压缩光盘和数字视频盘)、磁带、存储卡或存储棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。提供摘要以允许读者快速确定技术公开的实质。提交时应该理解是：它不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简化本公开。这不应解释为一种使不要求保护的公开的特征对于任一权利要求都是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于公开的特定实施例的全部特征。因此，以下权利要求书作为示例或实施例并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且认为这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

Claims (10)

1.一种控制自适应放射治疗递送系统的控制装置，所述控制装置包括接收参考成像信息的成像输入部，所述控制装置被配置成：
使用通过核磁共振成像获取的成像信息生成二维投影图像，所述二维投影图像对应于指定的投影方向，所述指定的投影方向包括穿过成像受检者的至少一部分的路径；
确定所生成的二维投影图像与参考成像信息之间的变化，所述参考成像信息是使用核磁共振投影成像获取的；以及
至少部分地使用所确定的在所获取的二维投影图像与所述参考成像信息之间的变化来生成用于放射治疗的递送的更新的治疗方案。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述控制装置还被配置成聚合所获取的一维投影线以生成所述二维投影图像。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述控制装置还被配置成在不需要切片选择梯度的情况下获取垂直于投影角的二维核磁共振成像切片以生成所述二维投影图像。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述控制装置还被配置成使用切片选择梯度获取垂直于投影角的二维核磁共振成像切片以生成所述二维投影图像，所述切片选择梯度限定深度足够大以在与投影角平行的维度上包含放射治疗靶范围的整体的切片。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述参考成像信息包括从四维成像信息的一部分提取的三维图像，所述四维成像信息由较早获取的成像信息组合而成。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其中所述四维成像信息表示生理周期，并且为了生成所述四维成像信息，所述控制装置还被配置成：
使用通过核磁共振成像获得的成像信息来生成两个或更多代表不同投影角度的二维投影图像；
至少部分地使用指示对应于特定二维投影图像的所述生理周期内的时域位置的信息来将该特定二维投影图像分配给箱；
使用分箱的二维投影图像来构建三维图像；以及
构建所述四维成像信息，包括聚合所述三维图像。
7.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述控制装置还被配置成使用一系列的两个或更多二维投影图像以确定所述变化，所述一系列的两个或更多二维投影图像是使用通过核磁共振成像获得的成像信息而生成的。
8.根据权利要求1到7中的任何一项所述的控制装置，其中所述控制装置还被配置成使用所确定的变化和预测模型来预测放射治疗靶的位置。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其中所述预测模型包括使用指示靶运动的信息以及所确定的在至少一个二维投影图像和参考图像之间的变化，所述指示靶运动的信息至少部分地使用从一系列获取的二维投影图像提取的所述放射治疗靶的透视图而建立。
10.一种放疗治疗系统，包括：
放射治疗发生器；和
放射治疗输出部；
放射治疗控制器系统，其联接至所述放射治疗发生器和所述放射治疗输出部，所述放射治疗控制器系统包括成像输入部，所述成像输入部配置为接收参考成像信息，所述参考成像信息是使用核磁共振投影成像获取的，所述放射治疗控制器系统配置为：
使用通过核磁共振成像获取的成像信息生成二维投影图像，所述二维投影图像对应于指定的投影方向，所述指定的投影方向包括穿过成像受检者的至少一部分的路径；
确定所生成的二维投影图像与参考成像信息之间的变化；以及
至少部分地使用所确定的在所获取的二维投影图像与所述参考成像信息之间的变化来控制放射治疗在放射治疗输出部的递送。
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