CN107315923A - 一种调整医疗设备的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于调整医疗设备的方法。该方法包括获取医疗设备的组件的初始轨迹。组件的初始轨迹包括至少两个初始位置。对于至少两个初始位置中的每一个初始位置，该方法还包括根据组件的初始轨迹确定物体和组件之间是否可能发生碰撞。如果确定可能发生碰撞，该方法还包括更新该组件的初始轨迹以确定该组件的更新轨迹从而避免可能发生的碰撞。

Description

一种调整医疗设备的系统和方法
技术领域
本发明涉及医疗设备，尤其是涉及一种自动调整医疗设备的几何状态的系统及方法。
背景技术
在医疗设备的扫描中，例如，锥形束CT(CBCT)，原位扫描是有效且精确的。然而，医疗设备的组件和患者之间可能会发生阻止原位扫描的碰撞。因此，在原位扫描时，应避免组件与患者之间的碰撞。
发明内容
针对医疗设备的组件和患者之间可能存在碰撞的问题，本发明的目的在于设计一种自动调节医疗设备几何状态的系统和方法，避免现有技术在原位扫描时，医疗设备的组件与患者之间的碰撞。
为达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
一种调整医疗设备的系统，其特征在于，包括：存储设备，用于存储一组指令集；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器与所述存储设备通信，其中，在执行所述指令集时，所述至少一个处理器被配置为使得所述系统：获取医疗设备中的组件的初始轨迹，其中所述组件的所述初始轨迹包括至少两个初始位置；以及对于所述至少两个初始位置中的每一个初始位置，根据所述组件的所述初始轨迹确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，以及当确定所述物体和所述组件之间可能发生碰撞时，更新所述组件的所述初始轨迹以确定所述组件的更新轨迹从而避免可能发生的碰撞。
在本发明中，为确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：在所述组件的运动过程中确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞。
在本发明中，为确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：在所述组件运动之前或所述组件运动之后，确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞。
在本发明中，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：确定与所述组件的更新轨迹相关的至少一个参数，所述参数包括速度、运动方向、位置或加速度中的至少一个。
在本发明中，为更新所述组件的初始轨迹以确定所述组件的更新轨迹，所述至少一个处理器被配置为使得所述系统：更新所述组件在所述初始轨迹中的至少一个初始位置或更新所述组件在所述初始轨迹中的初始倾斜角。
在本发明中，所述初始轨迹是从至少两个现有轨迹中选择出来的或者是默认轨迹。
在本发明中，所述更新轨迹是通过机器学习技术确定的。
在本发明中，所述更新轨迹是根据所述物体的至少一个特征，通过选择至少两个现有轨迹中的一个来确定的。
本发明还公开了一种调整锥形束计算机断层扫描CBCT设备的系统，其特征在于，包括：存储设备，用于存储一组指令集；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器和所述存储设备通信，其中，在执行所述指令集时，所述至少一个处理器被配置为使得所述系统：获取CBCT设备中的组件的初始轨迹，所述组件包括探测器或扫描源，其中，所述组件的所述初始轨迹包括多个初始位置；以及对于所述多个初始位置中的每一个初始位置，根据所述组件的所述初始轨迹确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，以及当确定所述物体和所述组件之间可能发生碰撞时，更新所述组件的所述初始轨迹以确定所述组件的更新轨迹从而避免可能发生的碰撞。
在本发明中，为确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：在所述组件的运动过程中，确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞。
在本发明中，为确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：在所述组件运动之前或所述组件运动之后，确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞。
本发明还公开了一种调整放射治疗RT设备的系统，包括：存储设备，用于存储一组指令集；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器与所述的存储设备通信，其中，在执行所述指令集时，所述至少一个处理器被配置为使得所述系统：获取RT设备中组件的初始轨迹，所述组件包括治疗头或电子射野影像装置EPID，其中，所述组件的所述初始轨迹包括多个初始位置；以及对于所述多个初始位置中的每一个初始位置，根据所述组件的所述初始轨迹确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，以及当确定物体和所述组件之间可能发生碰撞时，更新所述组件的所述初始轨迹以确定所述组件的更新轨迹从而避免可能发生的碰撞。
在本发明中，为确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：在所述治疗头运动过程中，确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞。
在本发明中，为确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：在所述治疗头的运动之前或所述治疗头的运动之后，确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞。
在本发明中，所述治疗头包括壳体、靶、初级准直器、钨门和多叶光栅，所述多叶光栅配置在治疗头壳体的内部，为更新所述治疗头的所述初始轨迹，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：至少更新所述壳体的初始轨迹。
在本发明中，所述治疗头包括壳体、靶、初级准直器、钨门和多叶光栅，所述多叶光栅配置在治疗头壳体的外部，为确定是否有可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：确定物体和所述多叶光栅之间是否可能发生碰撞。
在本发明中，为更新所述治疗头的所述初始轨迹，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：至少更新所述多叶光栅的初始轨迹并调整由所述多叶光栅定义的射野。
本发明还公开了一种调整医疗设备的方法，包括：获取医疗设备中的组件的初始轨迹，其中，所述组件的所述初始轨迹包括多个初始位置；以及对于所述多个初始位置中的每一个初始位置，根据所述组件的所述初始轨迹确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，以及当确定物体和所述组件之间可能发生碰撞时，更新所述组件的所述初始轨迹以确定组件的更新轨迹从而避免可能发生的碰撞。
本发明还公开了一种非暂时性的计算机可读介质，其特征在于：包含计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令集，所述指令集被配置为使得所述计算机系统：获取医疗设备中的组件的初始轨迹，其中，所述组件的所述初始轨迹包括多个初始位置；以及对于所述多个初始位置中的每一个初始位置，根据所述组件的所述初始轨迹确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，以及当确定物体和所述组件之间可能发生碰撞时，更新所述组件的所述初始轨迹以确定所述组件的更新轨迹从而避免可能发生的碰撞。
与现有技术相比，本发明一方面可以保证原位扫描，另一方面还可以进行任意角度的扫描，从而使得扫描信息更加完整、对称，从而可以避免出现伪影，提高图像质量。
以下描述的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在各图中，相同标号表示相同部件。
在下面的详细说明中，通过举例说明了许多具体细节，以便对有关的发明有透彻的了解。然而，对于本领域技术人员来说，本发明可以在没有这些细节的情况下进行实践，这一点应该是显而易见的。在其他情况下，众所周知的方法、过程、系统、组件和/或电路在相对高级的情况下没有详细描述，以避免不必要地模糊本发明的一些方面。对本领域技术人员来说，显然可以对所披露的实施例进行各种修改。另外，在不偏离本发明的原则和范围的情况下，本发明中所定义的普遍原则可以适用于其他实施例和应用场景。因此，本发明并不限于所披露的实施例，而应被给予与权利要求一致的最宽泛的范围。
此处使用的术语仅用于描述特定的示例性实施例，而不具有限定性。如本发明和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组。
在这里“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“块”可以理解为是用来以升序排列的方法区分不同部件、元件、部件、截面或装配。然而，如果他们达到相同的目的，该术语可能被其他表达式取代。
通常，这里所使用的“模块”、“单元”或“块”一词指的是硬件或固件中所体现的逻辑，或指软件指令集。本发明中所描述的模块、单元或块可以作为软件和/或硬件被实现，并且可以存储在任何类型的非临时计算机可读介质或其它存储设备中。在一些实施例中，可以将软件模块/单元/块编译并链接到可执行程序中。可以理解的是，软件模块可以从其他模块/单元/块或自身调用，并且/ 或可以响应检测到的事件或中断调用。在计算设备(例如，如图3所示的中央处理器220)上执行的软件模块/单元/模块可以在计算机可读介质，如光盘、数字视频光盘、闪存驱动器、磁盘或其他任何有形媒介上提供，或作为数字下载 (可最初存储在压缩或安装的格式，需要安装、解压或解密之前执行)。这样的软件代码可以部分或全部地存储在计算机的存储设备中，被计算机执行。软件指令可以嵌入在固件中，如可擦可编程只读存储器。将进一步理解的是，硬件模块/单元/块可以包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器，和/或可以包括可编程单元，例如可编程门阵列或处理器。本发明中所描述的模块/单元/块或计算设备功能可以作为软件模块/单元/块被实现，但可以用硬件或固件来表示。一般来说，这里所描述的模块/单元/块指的是与其他模块/单元/块相结合的逻辑模块/单元/块，或者尽管它们的物理结构或存储被划分为子模块/子单元/子块。所述描述可适用于系统、引擎或其部分。
可以理解的是，当单元、引擎、模块或块被称为“在”、“连接到”或“耦合到”另一个单元、引擎、模块或块时，它可以直接在、连接到、耦合到或者与其他单元、引擎、模块、或块、或中间可能是存在的单元、引擎、模块或块通信，除非上下文另有明确指示。如本发明所用，术语“和/或”包括至少一个相关的所列元素的所有组合。
在考虑了作为本发明一部分的附图的描述内容后，本发明的特征和特点以及操作方法、结构的相关元素的功能、各部分的组合、制造的经济性变得显而易见。然而，应该理解的是，附图是不按比例的，并且以上附图是示意性的，不对本发明的范围加以限制。
在此提供用于调整医疗设备的几何状态和/或根据经调整的几何状态获得图像数据的系统和方法。在一些实施例中，所述的医疗设备可以包括计算机断层扫描(CT)设备、锥形束CT(CBCT)设备、发射计算机断层扫描(ECT)设备、磁共振成像(MRI)、放疗(RT)设备等中的一种或多种组合。
下面的描述有助于更好地理解CT图像重建方法和/或系统。本发明中使用的术语“图像”可指2D图像、3D图像、4D图像和/或任何相关图像数据(例如， CT数据、与CT数据相对应的投影数据)。这并不是为了限制本发明的范围。对于本领域普通技术人员来讲，CT图像重建中的处理和/或应用程序也可适用于上述描述的其他模式的成像系统。
此外，本发明所述的系统和方法主要是关于避免医疗设备的组件与患者之间的碰撞的描述。在一些实施例中，该系统和方法可以确定医疗设备的组件与患者之间是否有可能发生碰撞。在一些实施例中，该系统和方法可以根据对可能发生碰撞的判断，进一步调整医疗设备的几何状态。调整医疗设备的几何状态包括更新医疗设备的组件的轨迹。
附图说明
图1和图2是根据本发明提供的一种医疗设备应用场景图；
图3是根据本发明提供的一种计算设备示意图；
图4是根据本发明提供的一种可实现终端的示例性的移动设备的硬件和/或软件组件示意图；
图5是根据本发明提供的一种示例性的处理设备的框图；
图6是根据本发明提供的一种图像重建处理的示例性流程图；
图7是根据本发明提供的一种更新组件轨迹的示例性流程图；
图8是根据本发明提供的一种CBCT初始几何状态的示意图；
图9是根据本发明提供的一种更新的CBCT几何状态示意图；
图10是根据本发明提供的一种CBCT示意图；
图11至图14是根据本发明提供的一种放射治疗设备的至少一个组件的位置更新示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步描述。
图1和图2是根据本发明的一些实施例的所示的示例性的医疗系统100的示意图。在一些实施例中，医疗系统100可以包括医疗设备110、网络120、至少一个终端130、处理设备140和存储器150。
在一些实施例中，医疗设备110可以包括CBCT设备110-1。CBCT设备110-1 可以包括机架111、探测器112、工作台114和扫描源115。机架111可以支持探测器112和扫描源115。物体可以放在工作台114上进行扫描。扫描源115可以向物体发射锥形光束的X射线。探测器112可以检测衰减的X射线。衰减后的X射线可以被处理并转换成图像数据。
在一些实施例中，医疗设备110可以包括放疗(RT)设备110-2。RT设备110-2 可以包括机架116、工作台117、治疗头118、电子射野影像装置(EPID)119。治疗头118可以包括靶(例如，图11中所示的靶901)、初级光栅(例如，图 11中所示的初级光栅902)、钨门(例如，图11中所示的钨门903)、多叶光栅 (MLC)(例如，图11中所示的MLC 904)和壳体(例如，图11中所示的壳体 905)。所述壳体用于覆盖至少一个组件。具体而言，MLC可以在壳体内部或外部。例如，MLC 904可以在壳体905内部，如图12至图14所示。再比如，MLC 904 可以在壳体905的外部，如图11所示。加速粒子可以撞击靶901以产生辐射。所述辐射可以包括光子束、电子束、质子束等。所述辐射通过初级光栅902、钨门903和多叶光栅904后可以形成理想的光束。所述理想的光束可定向投射到物体上以实施治疗计划。
在一些实施例中，医疗设备110可以包括组合的CBCT设备和RT设备(又称为CBCT-RT设备110-3)。CBCT-RT设备110-3可以包括机架120、工作台121、治疗头122、探测器123、扫描源124、EPID125等。在一些实施例中，CBCT-RT 设备110-3可以不包括EPID。CBCT-RT设备110-3可以依次或同时执行扫描和治疗。
网络120可以包括能够促进医疗系统100的信息和/或数据交换的任何合适的网络。在一些实施例中，医疗系统100的至少一个组件(例如，医疗设备110、终端130、处理设备140、存储器150)可经由网络120与医疗系统100的至少一个其它组件通信。例如，处理设备140可以经由网络120从医疗设备110获取图像数据。作为另一个例子，处理设备140可以经由网络120从终端130获得用户指令。网络120可以和/或包括公共网络(如互联网)、私人的网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)))、有线网络(如以太网)、无线网络(例如， 802.11的网络、Wi-Fi网络、蜂窝网络(例如，长期演进(LTE)网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(VPN)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、服务器等其任意组合。仅仅作为示例，网络120可以包括有线网络、有线网络、光纤网络、电信网络、局域网、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN)、公用电话交换网(PSTN)、蓝牙网络、ZigBee网络、近场通信(NFC)网络等或其任意组合。在一些实施例中，网络120可以包括至少一个网络接入点。例如，网络120可以包括有线和/或无线网络接入点，例如基站和/或因特网交换点。通过该网络交换点，医疗系统100的至少一个组件可以连接到网络120以交换数据和/或信息。
终端130可以包括移动设备131、平板计算机132、膝上型计算机133等中的一种或者多种组合。在一些实施例中，移动设备131可以包括智能家居设备、可穿戴设备、移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等中的一种或者多种组合。在一些实施例中，智能家居设备可以包括智能照明设备、智能电器的控制设备、智能监控设备、智能电视、智能摄像机、对讲机等中的一种或者多种组合。在一些实施例中，可穿戴设备可以包括手镯、鞋袜、眼镜、头盔、手表、服装、背包、智能配件等中的一种或者多种组合。在一些实施例中，移动设备可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS) 设备、膝上型计算机、平板计算机、台式机等中的一种或者多种组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实补丁、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实补丁等中的一种或者多种组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括Google Glass、Oculus Rift、Hololens、Gear VR。在一些实施例中，终端130可以是处理设备140的一部分。
处理设备140可以检测医疗设备110的组件和物体之间是否有可能发生碰撞。根据组件和物体之间可能发生的碰撞，处理设备140可以调整医疗设备110 的几何状态。例如，处理设备140可以更新组件的轨迹。更具体地说，处理设备140可以更新组件的位置、组件的倾斜角等中的一种或者多种。在一些实施例中，处理设备140可以确定组件的更新轨迹。例如，处理设备140可以基于机器学习技术确定更新轨迹。更具体地，处理设备140可以基于物体的至少一个特征来选择至少两个现有轨迹中的一个作为组件的更新轨迹。
在一些实施例中，处理设备140可以是单个服务器或服务器组。服务器组可以是集中式的，也可以是分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以是本地或远离医疗系统100中的其他组件。处理设备140可以经由网络120获取存储在医疗设备110、终端130和/或存储器150中的医疗设备110的组件的轨迹。或者，处理设备140可以直接连接到医疗设备110、终端130和/或存储器150 以获取存储的轨迹。在一些实施例中，处理设备140可以在云平台上实现执行上述处理。例如，处理设备140可以在云平台上检测医疗设备110的组件与物体之间是否发生碰撞，调整医疗设备110的几何状态，执行轨迹规划等中的一种或者多种。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、跨云、多云等中的一种或者多种。在一些实施例中，如图3所示，处理设备140可以由具有至少一个组件的计算设备200来实现。
存储器150可以存储数据、指令和/或任何其他信息。在一些实施例中，存储器150可以存储从终端130和/或处理设备140获得的数据。在一些实施例中，存储器150可以存储处理设备140执行或用于实现本发明中所描述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储器150可包括大容量存储器、可移除存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等一种或者多种的组合。示例性的大容量存储可以包括磁盘、光盘、固态硬盘等。示例性的移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、压缩磁盘、磁带等。示例性的挥发性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。示例性的RAM可以包括动态随机存储器(DRAM)、双数据率同步动态RAM(DDR SDRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、可控硅RAM(T-RAM)和零电容RAM(Z-RAM)等。示例性的ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程的只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器 (EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM) 和数字通用光盘只读存储器等。在一些实施例中，存储器150可以在云平台上实现。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、跨云、多云等一种或者多种的组合。
在一些实施例中，存储器150可以连接到网络120以与医疗系统100中的至少一个其他组件(例如，处理设备140、终端130)通信。医疗系统100的至少一个组件可以经由网络120获取存储在存储器150中的数据或指令。在一些实施例中，存储器150可以直接连接到医疗系统100或与医疗系统100的至少一个其他组件(例如，处理设备140、终端130)连接或通信。在一些实施例中，存储器150可以是处理设备140的一部分。
图3是根据本发明的一些实施例所示的可实现医疗系统100的示例性计算设备200示意图。
计算设备200可以是通用计算机或专用计算机。两者都可用于实现本发明的医疗系统。计算设备200可用于实现本发明所述的服务的任何组件。例如，医疗系统100的处理设备140可以通过其硬件、软件程序、固件或其组合在计算设备200上实现。虽然为了方便起见仅示出一台这样的计算机，但与本发明所述的医疗系统100相关的计算机功能可以在分布式平台上以分布式方式实现以分配处理负载。
计算设备200，例如，可以包括通讯端口250，该通讯端口250可以与能实现数据通信的网络(例如，网络120)相连。计算设备200还可以包括中央处理器(CPU)220用于执行程序指令。该CPU220可以是、至少一个形式的处理器。示例性的计算机平台可以包括内部通信总线210、不同形式的程序存储器和数据存储器，例如磁盘270、只读存储器(ROM)230或随机存取存储器(RAM)240，能够通过计算机处理和/或发送各种数据文件。示例性的计算机平台还可以包括存储在ROM 230、RAM 240和/或其他类型的非临时存储介质中的由CPU220执行的程序指令。本发明的方法和/或过程可以作为程序指令来实现。计算设备200 还包括输入/输出I/O 260，支持计算机和计算设备的其他组件之间的输入/输出。计算设备200还可以通过网络通信接收程序和数据。
仅用于说明，在计算设备200中仅描述了一个CPU和/或处理器。然而，应该指出的是，计算设备200在本发明还可包括至少两个CPU和/或处理器。因此在本发明中描述的由一个CPU和/或处理器执行操作和/或方法，也可以由至少两个CPU和/或处理器共同或分别进行。例如，所述计算设备的200中的所述CPU 和/或处理器可以执行步骤A和B。作为另一个例子，步骤A和B也可以由计算设备200中两个不同的CPU和/或处理器共同或分别地执行(例如，第一处理器执行步骤A，第二处理器执行步骤B；或第一和第二处理器共同执行步骤A和B)。
图4是根据本发明的一些实施例所示的可实现终端130的移动设备300的示例性的硬件和/或软件组件示意图。如图4所示，移动设备300可以包括通信模块310、显示器320、图形处理单元(GPU)330、中央处理单元(CPU)340、输入/输出I/O 350、内存360和存储器390。在一些实施例中，任何其他合适的组件，包括但不限于系统总线或控制器(未示出)，也可以包括在移动设备300 中。在一些实施例中，移动操作系统(如iOS 370、Android、WindowsPhone) 和至少一个应用程序380可以从存储器390导入内存360中以被CPU340执行。应用程序380可以包括浏览器或任何其他移动应用程序。所述移动应用程序适合从处理设备140接收和呈现与图像处理或其他信息相关的信息。与信息流的用户交互可以通过I/O 350实现，并且经由网络120提供给处理设备140和/或医疗系统100的其他组件。
为了实现本发明所描述的各种模块、单元及其功能，可以将计算机硬件平台用作本发明中所述的至少一个元件的硬件平台。具有用户界面元素的计算机可用于实现个人计算机(PC)或任何其他类型的工作站或终端设备。如果适当编程，计算机也可以充当服务器。
图5是根据本发明的一些实施例所示的示例性的处理设备140的框图。所述处理设备140可包括获取模块410、碰撞检测模块420、轨迹更新模块430、轨迹规划模块440和重建模块450。处理设备140可以在各种组件(例如，如图3 所示的计算设备200的CPU 220)上实现。
获取模块410可以获取组件的初始轨迹。在一些实施例中，可以基于医疗设备110的初始几何状态获取初始轨迹。在一些实施例中，初始轨迹可以从至少两个现有轨迹中选择。所述至少两个现有的轨迹可以根据机器学习技术来确定。或者，现有的至少两个轨迹可以是组件之前移动的轨迹集合(例如，前30天)。在一些实施例中，初始轨迹可以是医疗设备110的组件的默认轨迹。
碰撞检测模块420可以确定是否有可能发生碰撞。碰撞可能发生在不同的对象之间。例如，对于CBCT设备，碰撞可能发生在CBCT设备的组件(例如，扫描源、探测器)和物体(例如，患者、工作台、地面、天花板)之间。对于RT 设备，碰撞可能发生在RT设备的组件(例如，治疗头、EPID)和物体(例如，患者、工作台、地面、天花板)之间。对于CBCT-RT设备，碰撞可能发生在CBCT-RT 的组件(例如，扫描源、探测器、EPID或治疗头)和物体(例如，患者、工作台、地面、天花板)之间。在一些实施例中，碰撞检测模块420可以使用动态碰撞检测技术(例如，层次包围盒技术、空间分解技术)，利用至少一个接近传感器或者其组合来进行碰撞检测。
轨迹更新模块430可以更新组件的初始轨迹并确定更新轨迹。在一些实施例中，轨迹更新模块430可以使用机器学习技术更新初始轨迹。在一些实施例中，轨迹更新模块430可以通过增加组件和物体(例如，患者、工作台)之间的距离来更新初始轨迹。在一些实施例中，轨迹更新模块430可以通过更新初始位置上组件的初始倾斜角来更新初始轨迹。
轨迹规划模块440可以确定与组件的初始(或更新)轨迹相关联的至少一个参数。组件的初始(或更新)轨迹可以包括至少两个特定位置。所述至少一个参数可以确保所述组件可以从一个特定位置移动到下一个特定位置。轨迹规划模块440可确定与特定位置相关联的至少一个参数。具体而言，这些参数可包括速度、加速度和/或移动方向。
重建模块450可以基于图像数据来重建图像。图像数据可以根据初始和/或更新轨迹获取。在一些实施例中，重建模块450可以进行尺度变换并根据尺度变换结果生成至少两个虚拟投影图像。在一些实施例中，重建模块450可以根据至少两个虚拟投影图像来重建图像。
在一些实施例中，图5中所示的至少一个模块可在图1和图2中所示的示例性系统的至少一部分中实现。例如，碰撞检测模块420、轨迹更新模块430和轨迹规划模块440可以集成到控制台(未示出)。通过控制台，用户可以确定碰撞是否可能发生。如果碰撞有可能发生，则更新组件的轨迹，并根据组件的更新轨迹确定至少一个参数等。在一些实施例中，控制台的功能可以通过处理设备 140和/或终端130来实现。
图6是根据本发明的一些实施例所示的用于调整医疗设备的几何状态的示例性过程500的流程图。在一些实施例中，过程500可由医疗系统100的处理设备140执行或实施。
在510中，获取模块410可以获取组件的初始轨迹。如果医疗设备是CBCT 设备，组件可以包括探测器(例如，探测器112)和/或扫描源(例如，扫描源 115)。扫描源115可以是X射线源。如果医疗设备是RT设备，组件可以包括治疗头(例如，治疗头118)和/或电子射野影像系统(EPID)(例如，EPID 119)。如果医疗设备是CBCT-RT设备，组件可以包括探测器(例如，探测器123)、扫描源(例如，扫描源124)、治疗头(例如，治疗头122)和/或EPID(例如，EPID 125)。初始轨迹可以基于医疗设备110的初始几何状态来获取。例如，初始轨迹可以是组件位于初始几何状态时的默认轨迹。初始几何状态可以根据医疗设备110的初始设置来确定。作为另一个例子，初始轨迹可以是一个历史轨迹(例如，最后一次使用的轨迹)，这可以与默认轨迹相同或不同。
在一些实施例中，初始轨迹可以是圆、半圆、任何类型的不完整的圆或其他曲线形状。仅仅通过举例的方式，图8中所示的是CBCT设备中扫描源115的初始轨迹701和探测器112的初始轨迹705。扫描源115的初始轨迹701可以是圆。探测器112的初始轨迹705也可以是圆。在一些实施例中，组件的初始轨迹(例如，扫描源115、探测器112)可以包括组件的至少两个初始位置。所述至少两个初始位置可以均匀或不均匀地分布在初始轨迹上。例如，图8中所示的初始轨迹701可以包括扫描源115的至少两个初始位置，例如，第一初始位置702、第二初始位置703、第三初始位置704。扫描源115的至少两个初始位置可以均匀地分布在初始轨迹701上。作为另一示例，图8中所示的初始轨迹705可以包括探测器112的至少两个初始位置，例如，第一初始位置706、第二初始位置 707、第三初始位置708。探测器112的至少两个初始位置可以均匀地分布在初始轨迹705上。探测器112的每个初始位置可以对应于扫描源115的一个初始位置。例如，第一初始位置706可以对应于第一初始位置702。作为另一示例，第二初始位置707可以对应于第二初始位置703。作为另一示例，第三初始位置 708可以对应于第三初始位置704。在图8中，扫描源115的初始位置、相对应的探测器112的初始位置和等中心709可以排列在一条直线上。仅供说明方便，假设探测器112在第一初始位置706时与患者或工作台114不会发生碰撞，但探测器112在第二初始位置707或第三初始位置708时有可能和患者或工作台 114发生碰撞。当碰撞检测模块420确定探测器112和患者或者工作台114在第二初始位置707或者第三初始位置708有可能发生碰撞时，轨迹更新模块430可更新探测器112的轨迹以避免发生碰撞。例如，图9中所示的轨迹更新模块 430可以增加(或者引导医疗设备去增加)探测器112和等中心709之间(或者探测器112和患者或者工作台114之间)的距离。因此，如图9中所示，探测器112可从第二初始位置移向位置711(更新位置)以及从第三初始位置708移向位置712(更新位置)以避免可能发生的碰撞。
在一些实施例中，组件可以旋转一圈来扫描和/或治疗待检查的目标物体。在一些实施例中，组件在每一个初始位置上可以有一个相对于初始轨迹的切线方向的初始倾斜角。所述初始倾斜角可以在0度到90度之间。
在520中，碰撞检测模块420可以确定是否有可能发生碰撞。碰撞可以发生在不同的对象，例如，组件(例如，扫描光源、探测器、治疗头、EPID)和物体(例如，患者、桌子、地面、天花板)之间。例如，对于CBCT设备110-1，碰撞可能发生在患者和探测器112之间、患者和扫描源115之间、扫描源115 和工作台114之间和/或在探测器112和工作台114之间。作为另一个示例，对于RT设备110-2，碰撞可能发生在患者和治疗头118之间、患者和EPID 119之间、工作台117和EPID 119之间和/或工作台117和治疗头118之间。作为另一个示例，对于CBCT-RT设备110-3，碰撞可能发生在上述CBCT设备110-1和 RT设备110-2的至少一种情境中。
治疗头可以包括多叶光栅。该多叶光栅可以在治疗头的壳体的内部或者外部。如果多叶光栅在壳体的内部(例如，图12至图14所示)，碰撞可能发生在物体(例如，患者、工作台)和壳体之间。另外，如果多叶光栅在治疗头的外部(例如，图11所示)，碰撞可能发生在物体(例如，患者工作台)和多叶光栅之间。
在一些实施例中，碰撞检测可以在目标物体的扫描和/或治疗过程中进行。例如，对于CBCT设备(例如，CBCT设备110-1)，当CBCT设备扫描目标物体来确定目标物体的图像时，碰撞检测模块420可以确定CBCT设备的组件(例如，扫描源115、探测器112)在运动过程中其轨迹的每一个位置上和物体(例如，患者、工作台114、地面、天花板)之间是否有可能发生碰撞。如果碰撞检测模块420确定组件和物体之间可能发生碰撞，轨迹更新模块430可以实时更新CBCT 设备的组件的轨迹。对于放疗(RT)的设备(例如，RT设备110-2)，当RT设备治疗目标物体时，碰撞检测模块420可以确定RT设备的组件(例如，治疗头 118、EPID 119)在运动过程中其轨迹的每一个位置上和物体(例如，患者、工作台117、地面、天花板)之间是否有可能发生碰撞。如果碰撞检测模块420确定组件和物体之间可能发生碰撞，轨迹更新模块430可实时更新RT设备的组件的轨迹。对于CBCT-RT设备(例如，CBCT-RT设备110-3)，当CBCT-RT设备扫描和/或治疗目标物体时，碰撞检测模块420可以确定CBCT-RT设备的组件(例如，治疗头122、探测器123、扫描源124、EPID 125)和物体(例如，患者、工作台121、地面、天花板)之间是否有可能发生碰撞。如果碰撞检测模块420 确定组件和物体之间可能发生碰撞，轨迹更新模块430可以更新CBCT-RT设备的组件的轨迹以避免CBCT-RT设备的组件在运动过程中发生碰撞。
在一些实施例中，碰撞检测可以在目标物体的扫描和/或治疗之前进行。例如，对于CBCT设备(例如，CBCT设备110-1)，在CBCT设备扫描目标物体之前，碰撞检测模块420可以确定CBCT设备的组件(例如，扫描源115、探测器112) 和物体(例如，患者、工作台114、地面、天花板)之间是否有可能发生碰撞。如果碰撞检测模块420确定组件和物体之间可能发生碰撞，轨迹更新模块430 可更新CBCT设备的组件的轨迹以避免在CBCT设备扫描目标物体之前发生碰撞。当CBCT设备开始扫描目标物体时，可能会与物体发生碰撞的CBCT设备的组件可以按照更新的轨迹进行运动来获取图像数据以确定目标物体的图像。对于放疗(RT)的设备(例如，RT设备110-2)，在RT设备治疗目标物体之前，碰撞检测模块420可以确定RT设备的组件(例如，治疗头118、EPID 119)和物体 (例如，患者、工作台117、地面、天花板)之间是否有可能发生碰撞。如果碰撞检测模块420确定组件和物体之间可能发生碰撞，轨迹更新模块430可更新 RT设备的组件的轨迹以避免在RT设备治疗目标物体之前发生碰撞。当RT设备开始治疗目标物体时，可能会与物体发生碰撞的RT设备的组件可以按照更新的轨迹进行运动来对目标物体进行治疗。对于CBCT-RT设备(例如，CBCT-RT设备 110-3)，在CBCT-RT设备扫描和/或治疗目标物体之前，碰撞检测模块420可以确定CBCT-RT设备的组件(例如，治疗头122、探测器123、扫描源124、EPID 125) 和物体(例如，患者、工作台121、地面、天花板)之间是否有可能发生碰撞。如果碰撞检测模块420确定组件和物体之间可能发生碰撞，轨迹更新模块430 可更新CBCT-RT设备的组件的轨迹以避免CBCT-RT设备的组件在扫描和/或者治疗目标物体之前发生碰撞。当CBCT-RT设备开始扫描和/或者治疗目标物体时，可能会与物体发生碰撞的CBCT-RT设备的组件可以按照更新的轨迹进行运动来扫描或者治疗目标物体。
在一些实施例中，碰撞检测可以在扫描和/或治疗目标物体之后进行。例如，扫描和/或治疗第一个目标物体之后，碰撞检测模块420可以确定医疗设备(例如，CBCT设备、RT设备或CBCT-RT设备)和物体(例如，第二个目标对象、工作台、地面、天花板)之间是否可能发生碰撞。碰撞检测模块420可以获得所述物体的至少一个特征(例如性别、身高、腰围、大小等)和所述物体的目标区域。此外，碰撞检测模块420可基于所述至少一个特征和所述目标区域确定医疗设备的组件和物体之间是否有可能发生碰撞。
在一些实施例中，碰撞检测模块420可以使用动态碰撞检测技术执行碰撞检测。所述动态碰撞检测技术包括，例如，层次包围盒技术或空间分解技术。碰撞检测模块420可以在扫描和/或治疗目标物体过程中，在扫描和/或治疗目标物体之前或在扫描和/或治疗目标物体之后使用动态碰撞检测技术。例如，碰撞检测模块420可以使用分层包围盒技术确定是否可能发生碰撞。碰撞检测模块 420可以确定对象(例如，扫描源、工作台、探测器、治疗头、患者、地面、天花板)的体积和/或位置。碰撞检测模块420可以根据所述对象的体积和/或位置分配给所述对象一个相应的包围盒。包围盒可以是规则形状(例如长方体、球体、圆柱体、椭球形)或不规则形状。碰撞检测模块420可进一步确定包围盒之间是否发生碰撞。当确定包围盒之间可能发生碰撞时，碰撞检测模块420 可以确定不同对象之间可能发生碰撞。另一方面，当确定包围盒之间不可能发生碰撞时，碰撞检测模块420可以确定不同对象之间不可能发生碰撞，在这种情况下，组件可以按照初始轨迹上的初始位置进行运动。对于层次包围盒技术的可以参见，例如，James T.等人发表的Transactions on Visualizationand Computer Graphics,，4(1):21-36(1998)。
在一些实施例中，可以基于至少一个接近传感器来执行碰撞检测。所述至少一个接近传感器可检测与组件位置有关的信号并将该信号发送到碰撞检测模块 420。碰撞检测模块420可以在扫描和/或治疗目标物体过程中，在扫描和/或治疗目标物体之前或在扫描和/或治疗目标物体之后，根据对应的信号来确定是否有可能发生碰撞。接近传感器可以安装在对象，包括组件(例如，扫描源、探测器、治疗头、EPID)和/或物体(例如，患者、工作台、地面、天花板)上。所述至少一个接近传感器可以检测不同对象之间的距离，例如，检测医疗设备 (例如，CBCT设备110-1、RT设备110-2、CBCT-RT设备110-3)的组件(例如，扫描源、探测器、治疗头、EPID)和物体(如，患者、工作台、地面、天花板) 之间的距离。接近传感器可包括电容性接近传感器、涡流接近传感器、霍尔效应接近传感器、多普勒效应接近传感器等。
碰撞检测模块420可以根据两个对象之间的距离和阈值确定是两个对象之间是否有可能发生碰撞。碰撞检测模块420可以将所述距离与所述阈值进行比较。如果碰撞检测模块420确定所述距离小于所述阈值，则碰撞检测模块420可以确定在两个对象之间可能发生碰撞。过程500可以进行到530以更新组件的初始轨迹。另一方面，如果碰撞检测模块420确定所述距离不小于所述阈值，碰撞检测模块420可以确定两个对象之间不可能发生碰撞，则过程500可以继续执行步骤540直接进行轨迹规划。所述阈值可以包括默认值、由碰撞检测模块 420自动设置的数值、或由用户手动设置的数值或由医疗系统100自适应调整的数值。所述阈值可以是0到20厘米之间的任何合适的值。在一些实施例中，所述阈值可从0到10厘米或10.1厘米到20厘米。在一些实施例中，所述阈值可以在从0到5厘米或从5厘米到10厘米的范围内。在一些实施例中，所述阈值可以是1厘米、2厘米、3厘米、4厘米等。
在530中，轨迹更新模块430可以更新组件的初始轨迹并确定更新轨迹。为便于说明，图9表示的是探测器112的更新的轨迹710。所述更新的轨迹710可以包括探测器112的至少两个更新位置，例如更新位置711、更新位置712。在一些实施例中，轨迹更新模块430可以使用机器学习技术更新初始轨迹。例如，轨迹更新模块430可以基于机器学习技术生成组件的至少两个轨迹。轨迹更新模块430可以进一步获取对象的至少一个特征(例如，组件、主体)，并且基于所述对象的至少一个特征选择至少两个轨迹中的一个作为更新的轨迹。在另一个实施例中，轨迹更新模块430可以获取存储在存储设备(例如，存储器150) 中的组件的至少两个现有轨迹(例如，组件的历史轨迹)，每个轨迹对应于对象 (例如，组件、物体)的至少一个特征。轨迹更新模块430可以根据物体的至少一个特征使用机器学习技术选择至少两个轨迹中的一个作为更新轨迹。对于物体是患者的情况，所述至少一个特征可以包括性别、身高、腰围、大小等。
在一些实施例中，轨迹更新模块430可以通过增加物体(例如，患者、工作台)和可能与物体发生碰撞的组件之间的距离来更新初始轨迹。例如，在CBCT 扫描过程中，轨迹更新模块430可以增加探测器112、患者或工作台114之间的距离和/或扫描源115与患者或工作台114之间的距离。为便于说明，图9中表示的更新轨迹710可通过增加探测器112和等中心709之间的距离产生，例如，通过调整初始位置707到更新位置711，调整初始位置708到更新位置712。作为另一示例，在RT设备的放疗过程中，轨迹更新模块430可以增加治疗头118和患者(或工作台117)之间的距离，或者增加EPID 119和患者(或工作台117) 之间的距离。
轨迹更新模块430可以通过更新组件的初始轨迹中的组件的初始位置来增加组件与物体之间的距离。例如，对于CBCT设备，轨迹更新模块430可以更新与物体可能发生碰撞的CBCT设备的组件(例如，探测器112和/或扫描源115)的初始位置。对CBCT设备的组件的更新可以沿着由扫描源115、等中心和探测器112定义的直线方向(径向)、沿探测器112和/或扫描源115的初始轨迹的切线方向、沿水平方向、沿垂直方向等或其任意组合。作为另一示例，对于RT设备，轨迹更新模块430可以更新与物体可能发生碰撞的RT设备的组件(例如，治疗头118和/或EPID 119)的初始位置。对RT设备的组件的初始位置的更新可以沿着由EPID119、等中心与治疗头118定义的直线方向(径向)、沿治疗头和/ 或EPID的初始轨迹的切线方向、沿水平方向、沿垂直方向等-或其任意组合。对于CBCT-RT设备，轨迹更新模块430可以更新与物体可能发生碰撞的CBCT-RT 设备的组件(例如，治疗头122、探测器123、扫描源124、EPID125)的初始位置。对CBCT-RT设备的组件的初始位置的更新可以沿着径向方向、沿着组件的初始轨迹的切线方向、沿水平方向、沿垂直方向等或其任意组合。水平方向可以是与地面平行的方向。垂直方向可以是垂直于地面的方向。
可选地或另外，轨迹更新模块430还可以通过更新组件在每一个初始位置时相对于初始轨迹的切线方向的初始倾斜角来更新初始轨迹。例如，对于CBCT设备，轨迹更新模块430可以调整与物体可能发生碰撞的CBCT设备的组件(例如，探测器112和/或扫描源115)的倾斜角。作为另一示例，对于RT设备，轨迹更新模块430可以调整与物体可能发生碰撞的RT设备的组件(例如，治疗头118 和/或EPID 119)的倾斜角。例如，对于RT设备，如果碰撞可能发生在EPID 119 和工作台117之间，则轨迹更新模块430可以更新的EPID 119初始轨迹。轨迹更新模块430可以首先增加EPID 119和工作台117之间的距离。当EPID 119 和工作台117之间的距离达到某一阈值，仍有可能发生碰撞，则轨迹更新模块 430可以调整EPID 119的倾斜角。对于CBCT-RT设备，轨迹更新模块430可以调整与物体可能发生碰撞的CBCT-RT设备的组件(例如，治疗头122、探测器123、扫描源124、EPID 125)的倾斜角。在一些实施例中，轨迹更新模块430 可以通过执行如图7所描述的至少一个操作来更新初始轨迹。
在540中，轨迹规划模块440可以确定与组件的实际轨迹相关联的至少一个参数。实际轨迹可能是初始轨迹或更新轨迹。另外，如果组件最初沿着初始轨迹运动，但是后来为了避免由碰撞检测模块420确定的可能发生的碰撞，调整为沿着更新轨迹运动，实际轨迹可能是一部分的初始轨迹和一部分的更新轨迹的组合。
在一些实施例中，如果碰撞检测模块420确定碰撞是不可能发生的，实际的轨迹可能是最初的轨迹，而轨迹规划模块440可使用与初始轨迹相关的初始参数，或重新确定与组件的初始轨迹相关联的至少一个参数。如果碰撞检测模块 420确定可能发生碰撞，则实际轨迹可以是更新的轨迹，并且轨迹规划模块440 可以确定与组件的更新轨迹相关联的至少一个参数。所确定的至少一个参数可以包括与所述组件的实际轨迹的至少两个位置相关联的速度、运动方向、加速度等。
在一些实施例中，过程500可进一步包括步骤550和步骤560。在550中，获取模块410可以沿着实际轨迹(初始轨迹或更新轨迹)获取图像数据。获取模块410可以获取组件的实际轨迹，并根据实际轨迹获取扫描的图像数据。在组件沿着实际轨迹的运动中，扫描源115可以向待检查的物体(例如，患者或其他待检查的物体)发射锥形射线(例如X射线)。探测器112可以检测通过物体的衰减射线(例如，衰减的X射线)。衰减射线可转换为扫描的图像数据。
在560中，重建模块450可以基于图像数据重建图像。在一些实施例中，更新的轨迹可以通过探测器112从初始位置到相应的更新位置的更新来生成。如图8和图9所示，探测器112可以从位置707(初始位置)到位置711(更新的位置)以避免碰撞。当探测器112从初始位置移动到相应的更新位置时，重建模块450可基于图像数据和尺度变换进一步确定对应于更新位置的初始位置中的虚拟投影图像。
图10是根据本发明的一些实施例所示的医疗设备示例图。医疗设备可以包括CBCT设备、RT设备或CBCT-RT设备。为便于说明，以CBCT设备为例。S点代表扫描源115，O点代表等中心。点D1表示在初始位置的探测器112的中心，点D2表示在更新位置的探测器112的中心。线段CE代表在初始位置的探测器 112(CE的长度代表探测器112的长度)。线段HI表示在更新位置的探测器112 (HI的长度代表探测器112的长度)。线段HI与线段CE平行。等中心指的是医疗设备的110的机架111的旋转中心，例如，所述扫描源115的旋转中心以及探测器112的旋转中心。在一些实施例中，患者的感兴趣区域的中心可以与等中心对齐。患者的感兴趣区域是指要扫描的区域。由点S、点C、点A、点D1、点B和点E构成的几何，在这里被称为几何SCAD1BE(也被称为初始几何状态)。由点S、点F、点H、点D2、点I和点G构成的几何状态，在这里被称为几何SFHD2IG (也被称为更新的几何状态)。
在一些实施例中，等中心、扫描源115和探测器的112中心可以排列在一条直线上。在一些实施例中，等中心、扫描源115和探测器的112中心可以不在一条直线上。
如图10所示，等中心、扫描源115和探测器的112中心排列在一条直线上，线段CE平行于线段FG。应该注意的是，关于医疗设备几何状态的描述仅仅是一个例子，并不意欲限制。
当探测器112的位置位于线段CE(CE的长度代表探测器112的长度)上时，探测器112可检测与线段CE相对应的衰减射线。所述探测器112位置从线段CE 更新到线段HI之后，探测器112检测到的衰减射线被形状S-H-I所限制。因此，在初始位置(即线段CE)产生一个虚拟投影图像，探测器112可以提供相应的线段AB所对应的射线信息，而不能提供CA和BE所对应的射线信息。另外，可以对初始位置上的虚拟投影图像进行缩放。例如，如果SD1的长度是第一数值， L1，如140厘米，SD2的长度是第二数值，L2，如145厘米，探测器112的长度 (即CE和/或高的长度)是第三数值，L3，如40厘米，虚拟投影图像可缩放L3 *L1/L2，如40×140/145。
在一些实施例中，重建模块450可以基于线段AB所对应的射线信息插值获取线段CA所对应的射线信息和线段BE所对应的射线信息。虚拟投影图像可基于线段AB所对应的射线信息以及插值获取的线段CA和线段BE对应的射线信息确定。在一些实施例中，重建模块450可以根据如上所述获取的至少两个虚拟投影图像来重建图像。重建后的图像可以是三维图像。
应当指出的是上述说明只是为了说明的目的而提供的，并不用于限制本发明的范围。对于具有本领域普通技能的人来讲，可以在本发明的指导下进行多种变更或修改。然而，这些变化和修改并不背离本发明的范围。
在一些实施例中，过程500中的步骤520和步骤530可以根据图7所示的医疗设备的组件的轨迹更新的示例性过程来执行。在一些实施例中，过程600可由医疗系统100的处理设备140执行或实施。
在605中，碰撞检测模块420可确定医疗设备110的组件与物体之间是否可能发生碰撞。如果碰撞检测模块420确定医疗设备110的某个组件和某个物体之间可能发生碰撞，则过程600可以进行至步骤610。另一方面，如果检测模块 420确定在医疗设备110的组件和物体之间不可能发生碰撞，则过程600可以结束。物体可以包括患者、器官、组织、模体、工作台、地面、天花板等。对于 CBCT设备110-1，组件可能包括探测器112、扫描源115等。对于RT设备110-2，其组件可以包括治疗头118、EPID 119等。对于CBCT-RT设备110-3，其组件可以包括治疗头122、探测器123、扫描源124、EPID 125。治疗头118或治疗头 122可包括壳体905、靶901、初级光栅902、钨门903、多叶光栅(MLC)904。在一些实施例中，MLC 904可以是在治疗头外部，如图11的所示。在一些实施例中，MLC 904可以在治疗头内部如图12到图14所示。当MLC 904配置在治疗头外部(即治疗头壳体905的外部)，碰撞检测模块420可以确定MLC 904与物体(例如，患者或工作台)是否发生碰撞。当MLC 904位于治疗头内部时，碰撞检测模块420可以确定治疗头的壳体905与物体(例如，患者或工作台)是否发生碰撞。
在一些实施例中，碰撞检测模块420可以确定在医疗设备110的成像和/或治疗过程中是否可能发生碰撞，例如，在医疗设备110的组件的运动过程中是否发生碰撞。在一些实施例中，碰撞检测模块420可以确定在医疗设备110的成像和/或治疗之前是否可能发生碰撞。在一些实施例中，碰撞检测模块420可以确定在医疗设备110的成像和/或治疗之后是否可能发生碰撞。
在610中，轨迹更新模块430可以初始化组件和等中心之间的距离(例如，等中心709)和组件的倾斜角。距离可以被标记为D以及倾斜角可被标记为A.
在615中，轨迹更新模块430可设置距离的迭代次数N1为“0”。
在620中，轨迹更新模块430可以更新组件和等中心709之间的距离。组件和等中心709之间的距离可以通过增加距离增量(由i表示)来更新，即D1＝D1+i。距离增量可由，例如，轨迹更新模块430自动设置或者由用户手动设置。距离增量的值可以是任何从0到5厘米或大于5厘米范围内合适的值。在一些实施例中，距离增量可以是从0.1厘米到1厘米、从1.1厘米到2厘米、从2.1厘米到3厘米、3.1厘米到4厘米、4.1厘米到5厘米的一个值。相应的，迭代次数N1，通过增加“1”来得到更新，即，N1＝N1+1。
在一些实施例中，轨迹更新模块430可以通过更新组件的初始轨迹中的组件的初始位置来更新距离。对于CBCT设备，轨迹更新模块430可沿任何方向更新探测器112的初始位置和/或扫描源115，例如，沿着扫描源115，等中心和探测器112(径向)定义的直线方向、沿探测器112和/或扫描源115的初始轨迹的切线方向、沿水平方向或垂直方向。
对于RT设备，轨迹更新模块430可以更新对应于治疗头和/或EPID的初始轨迹中治疗头和/或EPID的初始位置。对于CBCT-RT设备，轨迹更新模块430 可以更新对应扫描源、探测器、治疗头、和/或EPID的组件初始轨迹中的初始位置。对于RT设备和/或CBCT-RT设备，设备的治疗头可以包括多叶光栅。在一些实施例中，MLC 904可以配置在治疗头(例如，治疗头118、治疗头122) 壳体905的外部，如图11所示。在图11中，靶901、初级光栅902和钨门903配置在壳体905的内部，而MLC 904配置在壳体905外部。参照图11的左侧，如果物体和治疗头之间可能发生碰撞，则碰撞可能发生在物体和MLC 904之间。因此，轨迹更新模块430可以在MLC 904的初始轨迹中更新MLC 904的初始位置。参考图11，对比图11的左侧与图11的右侧，只有MLC 904的位置更新，而壳体905和壳体905内部的组件保持初始位置。在一些实施例中，当MLC在壳体外部时，壳体和MLC都有可能与物体发生碰撞，因此，MLC的位置和壳体的位置都需要更新以避免碰撞。
在一些实施例中，MLC 904可以配置在治疗头(例如，治疗头118、治疗头 122)壳体905的内部，如图12到图14所示。在图12到图14中，靶901、初级光栅902、钨门903和所述MLC904配置在壳体905的内部。
如果物体和治疗头之间可能发生碰撞，则碰撞很有可能发生在物体和壳体 905之间。因此，轨迹更新模块430可以更新壳体905的初始位置，而壳体905 内部的组件(例如，靶901、初级光栅902、钨门903和MLC 904)的位置可以更新也可以不更新。例如，当壳体905和MLC之间的空间足够大时以至于仅仅移动壳体就可以避免壳体905和物体之间的碰撞，轨迹更新模块更新430可以只更新壳体905的初始轨迹中某个初始位置而不更新壳体905内部组件(例如，靶901、初级光栅902、钨门903和MLC 904)的位置，如图12所示。作为另一示例子，轨迹更新模块430可以更新壳体905的初始轨迹中某个初始位置，并更新壳体905内部的组件(例如，靶901、初级光栅902、钨门903和MLC 904) 中至少一个组件的位置。例如，参考图13，靶901的位置保持不变，轨迹更新模块430可以更新壳体905、初级光栅902、钨门903和MLC 904在对应的壳体 905的初始轨迹、初级光栅902的初始轨迹、钨门903的初始轨迹和MLC 904的初始轨迹中的初始位置。初级光栅902、钨门903和MLC 904中任意两个之间的相对位置可以改变或不改变。图13表示了壳体905、初级光栅902、钨门903 和MLC 904的位置更新。应当指出的是，这只是示例性的，并不是为了限制本发明。在一些实施例中，轨迹更新模块430可以只更新壳体905和MLC 904的位置。在一些实施例中，轨迹更新模块430可以只更新壳体905、MLC 904和钨门903的位置。
在一些实施例中，轨迹更新模块430可更新壳体905、靶901、初级光栅902、钨门903和MLC 904的初始位置，如图14所示。靶901、初级光栅902、钨门 903和MLC 904的之间的相对位置可以改变或者不改变。需要注意的是，如果初级光栅902、钨门903和MLC 904的位置发生变化(如图13和14所示)，由初级光栅902、钨门903或MLC 904定义的孔径也需要相应按比例改变使得按之前的治疗方案实施治疗。例如，轨迹更新模块430可以改变由MLC 904定义的射野。
在625中，轨迹更新模块430可以确定更新的距离是否大于第一阈值(由thr1 表示)。第一阈值，thr1，可以基于组件离该组件可到达的等中心的最远位置来确定。在一些实施例中，所述组件离等中心的最远位置可根据组件的物理结构确定。在一些实施例中，所述组件离等中心的最远位置可由用户手动确定。在 625中，轨迹更新模块430也可以确定距离的更新迭代次数，N1，是否大于第二阈值(由thr2表示)。在一些实施例中，第二阈值可以是预定值，例如，5、10,、 15、20。在一些实施例中，第二阈值可由轨迹更新模块430确定。
若确定更新后的距离D1不大于第一阈值并且距离的更新迭代次数N1不大于第二阈值，过程600可进行到步骤630。在630中，碰撞检测模块420可以确定碰撞是否仍然可能发生。如果碰撞检测模块420确定仍可能发生碰撞，过程600 可以回到步骤620以更新组件和等中心之间的距离。例如，过程600可以通过增加一个距离增量来更新组件和等中心之间距离。因此，距离的迭代次数加1。为了便于描述该过程，在620中，在不同的迭代中的距离增量用相同的“i”表示，应该注意，在一些实施例中，在每次迭代中增加的距离增量可以是相同的。在一些实施例中，在每次迭代中增加的距离增量可以是不同的。然后，流程600 可以执行步骤625和步骤630中的操作。另一方面，如果碰撞检测模块420确定碰撞不可能发生，则过程600可以在665结束。
若确定更新后的距离D1大于第一阈值或距离的更新迭代次数N1大于第二阈值，过程600可执行到步骤635。在635中，轨迹更新模块430可将组件和等中心709之间的距离设置为第一阈值。在635中，轨迹更新模块430还可以进一步将倾斜角迭代次数N2设置为“0”。
在640中，碰撞检测模块420可以确定碰撞是否仍然可能发生。如果碰撞检测模块420确定不可能发生碰撞，则过程600可以在665结束。另一方面，如果碰撞检测模块420确定仍有可能发生碰撞，则过程600可执行到步骤645。
在645中，轨迹更新模块430可确定组件更新的倾斜角。所述倾斜角是指组件的角度相对于在组件所在位置上轨迹的切线的倾斜角。倾斜角可以通过增加倾斜角增量(由j表示)来更新，即A＝A+j。倾斜角增量j可以由，例如，轨迹更新模块430自动设置或用户手动设置。在一些实施例中，倾斜角增量的值可以是从0到90度范围的任何合适值。在一些实施例中，所述倾斜角增量可以是从0.1度到10度、从10.1度到20度、从20.1度到30度、从30.1度到40 度、从40.1度到50度、从50.1度到60度、从60.1度到70度、从70.1度80 度、从80.1度到90度中的任意值。因此，可以通过将倾斜角的迭代次数增加“1”来更新倾斜角的迭代次数，即，N2＝N2+1。
在650中，轨迹更新模块430可以确定更新的倾斜角是否大于第三阈值(用 thr3表示)。第三阈值可以基于组件的最大倾斜角来确定。在一些实施例中，组件的最大倾斜角可以根据组件的物理结构来确定。可选地或另外，组件的最大倾斜角可以由用户手动确定。例如，第三阈值可以被设定为90度。在650中，轨迹更新模块430还可以确定倾斜角的更新迭代次数N2是否大于第四阈值(用 thr4表示)。在一些实施例中，第四阈值可以是预定值，例如5、10、15或20。在一些实施例中，第四阈值可以由轨迹更新模块430自动确定。
如果确定更新的倾斜角不大于第三阈值，并且倾斜角的更新迭代次数不大于第四阈值，过程600可以进行到步骤655，并确定碰撞是否仍然可能发生。如果碰撞检测模块420确定仍有可能发生碰撞，则过程600可循环回到步骤645以更新组件的倾斜角。例如，过程600可以通过增加倾斜角增量来更新组件的倾斜角。相应地，对于倾斜角的迭代次数可以加“1”。为了方便描述过程，在645 中，不同的迭代中的倾斜角增量是由相同的“j”表示，应该指出的是，在一些实施例中，在每次迭代中倾斜角增量的增加可以是相同的。在一些实施例中，在每次迭代中倾斜角增量的增加可以不同。过程600可以执行步骤650和步骤 655中的操作。另一方面，如果碰撞检测模块420确定碰撞可能不发生，则过程 600在步骤665结束。
如果确定更新的倾斜角大于第三阈值和/或倾斜角的更新迭代次数大于第四阈值，过程600可跳到步骤660。在660中，轨迹更新模块430可以将倾斜角设置为第三阈值。然后过程600进行至步骤665并结束。
应当指出，上述说明只是为了说明的目的，并不是为了限制本发明的范围。对于本领域普通技能的人来讲，可以在本发明的指导下进行多种变化或修改。然而，这些变化和修改并不背离本发明的范围。例如，在635中，轨迹更新模块430可以不将组件和等中心之间的距离设置为第一阈值。轨迹更新模块430 可将组件和等中心的距离设置为初始距离。作为另一示例，在660中，轨迹更新模块430可以不将组件的倾斜角设置为第三阈值。轨迹更新模块430可以将倾斜角设置为组件的初始倾斜角。在一些实施例中，轨迹更新模块430首先调整组件的倾斜角，然后再调整组件和等中心之间的距离。在一些实施例中，轨迹更新模块430可同时调整组件的倾斜角以及组件和等中心之间的距离。在一些实施例中，步骤610和步骤615可在步骤605之前执行。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本发明的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可以对本发明进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本发明中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属本发明示范实施例的精神和范围。
同时，本发明使用了特定词语来描述本发明的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本发明的至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本发明的至少一个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域技术人员可以理解，本发明的各方面可以通过若干具有可以专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本发明的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可以被称为“单元”、“模块”或“系统”。此外，本发明的各方面可以表现为位于至少一个计算机可读媒体中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
计算机可读信号介质可以包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可以有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读媒体，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或装置以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤缆线、RF、或类似介质、或任何上述介质的组合。
本发明各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序设计语言编写，包括面向对象程序设计语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、 JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化程序设计语言如C 程序设计语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态程序设计语言如Python、Ruby和Groovy，或其他程序设计语言等。该程序设计编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如区域网络(LAN)或广域网路(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，本发明所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本发明流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本发明实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件装置实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动装置上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本发明披露的表述，从而帮助对至少一个发明实施例的理解，前文对本发明实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本发明对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
在一些实施例中，可以理解数字表达的数量或属性在某些情况下被修改为“大约”，“近似”或“大幅”用来描述和要求说明书中的特定实施案例。例如，“约”、“近似”或“大幅”可能表明它所代表的数值的±20％变化，除非另有说明。因此，在一些实施例中，所述书面说明和所附权利要求中所述的数值参数是近似的，其根据具体实施例所期望的属性而变化。在一些实施例中，数值参数应根据已报告有效数字的数目和应用普通舍入技术来解释。尽管设定了应用程序的一些实施例的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实例中所描述的数值作为实际情况精确地报告。
每一项专利，专利申请，专利申请的出版物和其他资料，如文章、书籍、规范、出版物、文件、物品，和/或类似，本文在此引用的全文包含在此引用，除与该文件相关联的任何起诉档案历史记录外，任何对与本文件相关联的现在或者以后的权要的最大范围有限制作用的任何一种。举例来说，如果描述和定义之间有任何不一致或冲突，和/或使用的一个术语，与任何注册材料，与现有的文件，相关的描述、定义、和/或术语在本文档的使用为准。
最后，应当理解的是，此处公开的实施案例说明了应此发明实施例的原则。可以使用的其他修改可以在发明范围内。因此，通过示例，但不限于限制，可以根据本文的指导使用本发明实施例的替代配置。因此，本发明的实施例不限于如图所示和描述。

Claims (19)

1.一种调整医疗设备的系统，其特征在于，包括：
存储设备，用于存储一组指令集；以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器与所述存储设备通信，其中，在执行所述指令集时，所述至少一个处理器被配置为使得所述系统：
获取医疗设备中的组件的初始轨迹，其中，所述组件的所述初始轨迹包括至少两个初始位置；
对于所述至少两个初始位置中的每一个初始位置，
根据所述组件的所述初始轨迹确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞；以及
当确定所述物体和所述组件之间可能发生碰撞时，更新所述组件的所述初始轨迹以确定所述组件的更新轨迹从而避免可能发生的碰撞。
2.如权利要求1所述的调整医疗设备的系统，其特征在于，为确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：在所述组件的运动过程中确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞。
3.如权利要求1所述的调整医疗设备的系统，其特征在于，为确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：在所述组件运动之前或所述组件运动之后，确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞。
4.如权利要求1所述的调整医疗设备的系统，其特征在于，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：确定与所述组件的更新轨迹相关的至少一个参数，所述参数包括速度、运动方向、位置或加速度中的至少一个。
5.如权利要求1所述的调整医疗设备的系统，其特征在于，为更新所述组件的初始轨迹以确定所述组件的更新轨迹，所述至少一个处理器被配置为使得所述系统：更新所述组件在所述初始轨迹中的至少一个初始位置或更新所述组件在所述初始轨迹中的至少一个初始倾斜角。
6.如权利要求1所述的调整医疗设备的系统，其特征在于，所述初始轨迹是从至少两个现有轨迹中选择出来的或者是默认轨迹。
7.如权利要求1所述的调整医疗设备的系统，其特征在于，所述更新轨迹是通过机器学习技术确定的。
8.如权利要求7所述的调整医疗设备的系统，其特征在于，所述更新轨迹是根据所述物体的至少一个特征，通过选择至少两个现有轨迹中的一个来确定的。
9.一种调整锥形束计算机断层扫描CBCT设备的系统，其特征在于，包括：
存储设备，用于存储一组指令集；以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器和所述存储设备通信，其中，在执行所述指令集时，所述至少一个处理器被配置为使得所述系统：
获取CBCT设备中的组件的初始轨迹，所述组件包括探测器或扫描源，其中，所述组件的所述初始轨迹包括多个初始位置；
对于所述多个初始位置中的每一个初始位置，
根据所述组件的所述初始轨迹确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞；以及
当确定所述物体和所述组件之间可能发生碰撞时，更新所述组件的所述初始轨迹以确定所述组件的更新轨迹从而避免可能发生的碰撞。
10.如权利要求9所述的调整CBCT设备的系统，其特征在于，为确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：在所述组件的运动过程中，确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞。
11.如权利要求9所述的调整CBCT设备的系统，其特征在于，为确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：在所述组件运动之前或所述组件运动之后，确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞。
12.一种调整放射治疗RT设备的系统，其特征在于，包括：
存储设备，用于存储一组指令集；以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器与所述的存储设备通信，其中，在执行所述指令集时，所述至少一个处理器被配置为使得所述系统：
获取RT设备中组件的初始轨迹，所述组件包括治疗头或电子射野影像装置EPID，其中，所述组件的所述初始轨迹包括多个初始位置；
对于所述多个初始位置中的每一个初始位置，
根据所述组件的所述初始轨迹确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞；以及
当确定物体和所述组件之间可能发生碰撞时，更新所述组件的所述初始轨迹以确定所述组件的更新轨迹从而避免可能发生的碰撞。
13.如权利要求12所述的调整RT设备的系统，其特征在于，为确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：在所述治疗头的运动过程中，确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞。
14.如权利要求12所述的调整RT设备的系统，其特征在于，为确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：在所述治疗头的运动之前或所述治疗头的运动之后，确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞。
15.如权利要求12所述的调整RT设备的系统，其特征在于，所述治疗头包括壳体、靶、初级准直器、钨门和多叶光栅，所述多叶光栅配置在治疗头壳体的内部，为更新所述治疗头的所述初始轨迹，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：至少更新所述壳体的初始轨迹。
16.如权利要求12所述的调整RT设备的系统，其特征在于，所述治疗头包括壳体、靶、初级准直器、钨门和多叶光栅，所述多叶光栅配置在治疗头壳体的外部，为确定是否有可能发生碰撞，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：确定物体和所述多叶光栅之间是否可能发生碰撞。
17.如权利要求16所述的调整RT设备的系统，其特征在于，为更新所述治疗头的所述初始轨迹，所述至少一个处理器配置为使得所述系统：至少更新所述多叶光栅的初始轨迹并调整由所述多叶光栅定义的射野。
18.一种调整医疗设备的方法，其特征在于，包括：
获取医疗设备中的组件的初始轨迹，其中，所述组件的所述初始轨迹包括多个初始位置；
对于所述多个初始位置中的每一个初始位置，
根据所述组件的所述初始轨迹确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞；以及
当确定物体和所述组件之间可能发生碰撞时，更新所述组件的所述初始轨迹以确定组件的更新轨迹从而避免可能发生的碰撞。
19.一种非暂时性的计算机可读介质，其特征在于：包含计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令集，所述指令集被配置为使得所述计算机系统：
获取医疗设备中的组件的初始轨迹，其中，所述组件的所述初始轨迹包括多个初始位置；
对于所述多个初始位置中的每一个初始位置，
根据所述组件的所述初始轨迹确定物体和所述组件之间是否可能发生碰撞；以及
当确定物体和所述组件之间可能发生碰撞时，更新所述组件的所述初始轨迹以确定所述组件的更新轨迹从而避免可能发生的碰撞。
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