CN109876308B - 用于测量辐射输出率和监测射束能量的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于测量辐射输出率和监测射束能量的设备和方法。其中，放射治疗设备可以包括放射源、第一放射量测定器和第二放射量测定器。放射源可以被配置用于产生放射束。第一放射量测定器可以被配置为根据接收的放射束的至少一部分产生第一信号。第二放射量测定器可以被配置为根据接收的放射束的至少一部分产生第二信号。第一放射量测定器的量子效率可以低于第二放射量测定器的量子效率。

Description

用于测量辐射输出率和监测射束能量的设备和方法

优先权声明

本申请要求于2018年3月1日提交的美国申请No.15/909,969的优先权，其内容通过引用结合于此。

技术领域

本申请一般涉及放射治疗，更具体地，涉及用于在放射治疗或成像过程中测量辐射输出率和监测射束能量的设备和方法。

背景技术

几十年来，放射治疗已被广泛用于临床治疗。放射治疗通常需要成像过程。例如，图像引导放射治疗(IGRT)涉及通过扫描操作获取图像以引导放射治疗。成像过程还可以产生图像作为治疗记录。用于成像的辐射输出通常远低于用于治疗的辐射输出。相同的放射量测定器可以用于测量成像的辐射输出和用于治疗的辐射输出。这种放射量测定器可以设计成尽可能多地通过辐射，因此可以表现出低量子效率。结果，放射量测定器具有有限的用以测量成像操作的辐射输出的能力。对于成像的辐射输出，知道每个成像帧的辐射输出对于记录成像放射量和将图像强度归一化都是重要的。这对于计算机断层摄影尤其重要，其中，如果投影图像的每个图像是由可变和未知量的放射产生的，则可能导致严重的图像伪影。用于测量治疗/成像系统的辐射输出的常规放射性探测器本身具有有限的检测射束能量变化的能力。通过检测射束能量(质量)的变化并提供校准放射束能量谱特征的手段，可以使用第二放射性探测器来提高安全性。因此，可能需要开发用于更准确和更精确地测量辐射输出率和监测射束能量的设备和方法，以用于放射治疗或成像过程。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种放射治疗设备。放射治疗设备可以包括放射源、第一放射量测定器和第二放射量测定器。放射源可以被配置用于产生放射束。第一放射量测定器可以被配置为根据接收的放射束的至少一部分产生第一信号。第二放射量测定器可以被配置为根据接收的放射束的至少一部分产生第二信号。第一放射量测定器的量子效率可以低于第二放射量测定器的量子效率。

在一些实施例中，第二放射量测定器可以包括光学探测器和耦合到光学探测器的闪烁体。

在一些实施例中，光学探测器可以包括光电二极管。

在一些实施例中，闪烁体可以包括荧光体。

在一些实施例中，闪烁体可以包括硫氧化钆荧光体。

在一些实施例中，光学探测器可以包括光电倍增器，并且闪烁体可以包括碲化镉闪烁体。

在一些实施例中，光电倍增器可以包括硅光电倍增管。

在一些实施例中，放射治疗设备可以进一步包括准直器被配置为用于界定第一放射束或第二放射束的范围。第二放射量测定器可以位于放射源和准直器之间。

在一些实施例中，可以放置第二放射量测定器，以便不阻挡放射源和准直器之间的放射束可通过的区域。

在一些实施例中，第二放射量测定器可以放置在可移动部件上。

在一些实施例中，放射治疗设备还可以包括沿着射束路径远离第一放射量测定器定位的背散射板。第二放射量测定器可以位于背散射板上。

在一些实施例中，放射治疗设备还可以包括位于放射源和第一放射量测量器之间的旋转平台。第二放射量测定器可以位于旋转平台上。

在一些实施例中，由第二放射量测定器接收的放射束的至少一部分可以从放射束散射出来。

在一些实施例中，由第二放射量测定器接收的放射束的至少一部分可以从位于第一角度的放射束可通过的区域之外的块散射出来。

在一些实施例中，放射源可以进一步被配置用于在第一模式中产生第一放射束并在第二模式中产生第二放射束。第二放射束的能量水平低于所述第一放射束的能量水平。第一放射量测定器可以进一步被配置为在第一模式下接收第一放射束的至少一部分。第二放射量测定器可以进一步被配置为在第二模式下接收第二放射束的至少一部分。

在一些实施例中，第一模式可以是治疗模式。

在一些实施例中，第二模式可以是成像模式或者校准模式。

根据本申请的另一方面，提供了一种用于监测射束能量的方法。所述方法可以在具有至少一个处理器和非暂时性存储介质的计算设备上实现。所述方法可以包括接收由第一放射量测量器产生的第一信号。第一信号可以对应于第一放射束的第一辐射输出率。第一放射束可以在第一时间点由放射源产生。所述方法还可以包括接收由第二放射量测定器产生的第二信号。第二信号可以对应于第一放射束的第二辐射输出率或第一放射束的第一能谱中的至少一个。所述方法还可以包括接收由第一放射量测定器产生的第三信号。第三信号可以对应于第二放射束的第三辐射输出率。第二放射束可以在第二时间点由放射源产生。所述方法还可以包括接收由第二放射量测定器产生的第四信号。第四信号可以对应于第二放射束的第四辐射输出率或第二放射束的第二能谱中的至少一个。所述方法还可以包括基于第一信号、第二信号、第三信号或第四信号中的至少一个确定第一放射束的射束能量与第二放射束的射束能量之间是否存在差异。

在一些实施例中，第一放射量测定器的量子效率可低于第二放射量测定器的量子效率。

在一些实施例中，确定第一放射束的射束能量与第二放射束的射束能量之间是否存在差异可以进一步包括确定第一信号与第二信号之间的第一关系。所述方法还可以包括确定第三信号和第四信号之间的第二关系。所述方法还可以包括确定第一关系和第二关系之间是否存在差异。响应于确定第一关系与第二关系之间存在差异，所述方法可以包括确定第一放射束和第二放射束的射束能量存在差异。

在一些实施例中，确定第一放射束的射束能量与第二放射束的射束能量之间是否存在差异可以进一步包括基于第二信号确定第一能谱的最大能量。所述方法还可以包括基于第四信号确定第二能谱的最大能量。所述方法还可以包括确定第一能谱的最大能量与第二能谱的最大能量之间是否存在差异。响应于确定第一能谱的最大能量与第二能谱的最大能量之间存在差异，所述方法可以包括确定第一放射束的射束能量与第二放射束的射束能量之间存在差异。

根据本申请的又一方面，提供了一种用于监测射束能量的方法。所述方法可以在具有至少一个处理器和非暂时性存储介质的计算设备上实现。所述方法可以包括接收由第一放射量测量器产生的第一信号。第一信号可以对应于放射束的第一辐射输出率。所述方法还可以包括接收由第二放射量测定器产生的第二信号。第二信号可以对应于放射束的第二辐射输出率。所述方法还可以包括确定第一信号和第二信号之间的关系。

可以确定关系和参考值之间的差异。

本申请的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的研究或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本申请的特征可以通过对以下描述的具体实施例的各种方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

本申请将通过示例性实施例进行进一步描述。这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。附图未按比例绘制。这些实施例是非限制性的示例性实施例，在这些实施例中，各图中相同的编号表示相似的结构，其中：

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性诊疗系统的示意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的示例性计算设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图；

图3是根据本申请的一些实施例所示的示例性移动设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图；

图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理引擎的框图；

图5A至5D是根据本申请的一些实施例所示的诊疗设备的示例性治疗头的示意图；

图6A及图6B是根据本申请的一些实施例所示的第二放射量测定器的示例性位置的示意图；和

图7是根据本申请的一些实施例所示的用于测量辐射输出率和监测射束能量的示例性过程的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。然而，本领域技术人员应该明白，可以在没有这些细节的情况下实施本申请。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本申请的一些方面，本申请已经以相对高级别概略地描述了公知的方法、程序、系统、组件和/或电路。对于本领域的普通技术人员来讲，显然可以对所披露的实施例作出各种改变，并且在不偏离本申请的原则和范围的情况下，本申请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，本申请不限于所示的实施例，而是符合与申请专利范围一致的最广泛范围。

本申请中所使用的术语仅用于描述特定的示例性实施例，并不限制本申请的范围。如本申请使用的单数形式“一”、“一个”及“该”可以同样包括复数形式，除非上下文明确提示例外情形。还应当理解，如在本申请说明书中，术语“包括”、“包含”仅提示存在所述特征、整体、步骤、操作、组件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或以上其他特征、整体、步骤、操作、组件、部件和/或其组合的情况。

可以理解的是，这里使用的术语“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“块”是区分升级中不同级别的不同组件、元件、部件、部分或组件的一种方法。但是，如果这些术语达到同样的目的，则可能被其他表达式所取代。

通常，这里使用的词语“模块”、“单元”或“块”是指体现在硬件或固件中的逻辑，或者是软件指令的集合。这里描述的模块，单元或块可以实现为软件和/或硬件，并且可以存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或其他存储设备中。在一些实施例中，可以编译软件模块/单元/块并将其链接到可执行程序中。应当理解，软件模块可以从其他模块/单元/块或从它们自身调用，和/或可以响应检测到的事件或中断来调用。被配置为在计算设备上执行的软件模块/单元/块(例如，如图3所示的处理器210)可以在计算机可读介质上提供，例如光盘、数字视频光盘、闪存驱动器、磁盘或任何其他有形介质，或作为数字下载(并且最初可以以压缩或可安装的格式存储，在执行之前需要安装、解压缩或解密)。这里的软件代码可以被部分的或全部的储存在执行操作的计算设备的存储设备中，并应用在计算设备的操作之中。软件指令可以被植入在固件中，例如可擦可编程只读存储器(EPROM)。还应当理解，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。这里描述的模块/单元/块或计算设备功能可以实现为软件模块/单元/块，但是可以用硬件或固件表示。通常，这里描述的模块/单元/块指的是逻辑模块/单元/块，其可以与其他模块/单元/块组合或者分成子模块/子单元/子块，尽管它们的物理组织或存储。该描述可适用于系统，引擎或其一部分。

应当理解，当单元、发动机、模块或块被称为“接通”、“连接到”或“耦合到”另一个单元、发动机、模块或块时，除非上下文另有明确说明，否则它可以直接在其他单元、发动机、模块或块上，连接或耦合到或与其通信，或者可以存在中间单元、引擎、模块或块。在本申请中，术语“和/或”可包括任何一个或以上相关所列条目或其组合。

根据以下对附图的描述，本申请的这些和其他的特征、特点以及相关结构元件的功能和操作方法，以及部件组合和制造经济性，可以变得更加显而易见，这些附图都构成本申请说明书的一部分。然而，应当理解的是，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围。应当理解的是，附图并不是按比例绘制的。

本文提供了用于医学诊断和/或治疗的系统和组件。在一些实施例中，医疗系统可以包括诊断系统。诊断系统可以包括多模态成像系统。多模态成像系统可以包括，例如，计算机断层扫描-正电子发射断层扫描(CT-PET)系统、计算机断层扫描-正电子发射断层扫描-磁共振成像(CT-MRI)系统、X射线成像-磁共振成像(X射线-MRI)系统、正电子发射断层扫描-X射线成像(PET-X射线)系统、单光子发射计算机断层扫描-磁共振成像(SPECT-MRI)系统、数字减影血管造影-磁共振成像(DSA-MRI)系统等，或其组合。在一些实施例中，医疗系统可以包括诊疗系统。诊疗系统可以包括治疗计划系统(TPS)、IGRT系统等。仅作为示例，IGRT系统可以包括例如CT引导放射治疗系统、MRI引导放射治疗系统等。

本申请一般涉及放射治疗(RT)系统，特别涉及具有成像能力的RT系统。本文提供了用于测量辐射输出率和监测射束能量的机制(其可以包括方法、设备、系统、计算机可读介质等)。提供一种放射治疗设备，包括第一放射量测定器和第二放射量测定器。第一放射量测定器的量子效率可以低于第二放射量测定器。第一放射量测定器可以被配置用于检测放射束的辐射输出率，而第二放射量测定器可以被配置用于检测放射束的辐射输出率或能谱。第二放射量测定器可以定位成接收基本或散射辐射。例如，第二放射量测定器可以位于背散射板的边缘(许多RT系统包括沿着射束路径远离主放射监视器的背散射板，以屏蔽该监视器免受来自光束准直系统的背散射。)。第二放射量测定器可以包括光学探测器和连接到光学探测器的闪烁体，例如，光学耦合到硫氧化钆(Gd₂O₂S)荧光体的光电二极管、光学耦合到碲化镉闪烁体的光电倍增器。

还提供了一种用于测量辐射输出率和监测射束能量的方法。所述方法可以在处理器上实现。处理器可以接收第一放射量测定器产生的第一信号和第一放射量测定器产生的第三信号，其中，第一信号对应于在第一时间点产生的第一放射束的第一辐射输出率，并且第三信号对应于在第二时间点产生的第二放射束的第三辐射输出率。处理器可以接收第二放射量测定器产生的第二信号和第二放射量测定器产生的第四信号，其中第二信号对应于第一放射束的第二辐射输出率或第一放射束的第一能谱中的至少一个，并且第四信号对应于第二放射束的第四辐射输出率或第二放射束的第二能谱中的至少一个。在一些实施例中，处理器可以确定第一信号和第二信号之间的第一关系，并且确定第三信号和第四信号之间的第二关系。如果第一关系和第二关系之间存在差异，则处理器可以确定第一放射束和第二放射束的射束能量存在差异。在一些实施例中，处理器可以确定第一能谱的最大能量和第二能谱的最大能量。如果第一放射束的最大能量与第二放射束的最大能量之间存在差异，处理器可以确定第一放射束和第二放射束的射束能量存在差异。

下面描述的应当注意诊疗系统100仅用于说明目的，并非旨在限制本申请的范围。对于具有本领域普通技能的人，可以在本申请的指导下扣除一定量的变化、改变和/或修改。这些变化、改变和/或修改不脱离本申请的范围。

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性诊疗系统100的示意图。如图所示，诊疗系统100可以包括RT设备110、处理引擎120、存储器130、一个或以上终端140和网络150。在一些实施例中，RT设备110、处理引擎120、存储器130和/或终端140可以经由无线连接(例如，网络150)、有线连接或其组合彼此连接和/或通信。诊疗系统100中的组件之间的连接可以变化。仅作为示例，RT设备110可以通过网络150连接到处理引擎120，如图1所示。又例如，RT设备110可以直接连接到处理引擎120。作为另一示例，存储器130可以通过网络150连接到处理引擎120，如图1所示，或者直接连接到处理引擎120。作为又一示例，终端140可以通过网络150连接到处理引擎120，如图1所示，或者直接连接到处理引擎120。在一些实施例中，RT设备110可以是用于递送放射治疗的单模装置。在一些实施例中，RT设备110可以是多模态(例如，双模态)装置，以获取与对象中的至少一部分相关的医学图像并对对象中的至少一部分进行放射治疗。医学图像可以是计算机断层摄影(CT)图像、磁共振成像(MRI)图像、超声图像等，或其组合。在一些实施例中，医学图像可以是二维(2D)图像、三维(3D)图像、四维(4D)图像等，或其组合。对象可以是生物学的或非生物学的。例如，对象可以包括患者、人造物体等。又例如，对象可以包括患者的特定部分、器官和/或组织。例如，对象可以包括头部、颈部、胸部、心脏、胃、血管、软组织、肿瘤、结节等，或其组合。

在一些实施例中，RT设备110可包括成像设备112、治疗设备114和床116。成像设备112可以被配置用于提供用于确定对象的至少一部分(例如，解剖点)的医学图像。示例性成像设备可包括例如CT设备、锥形束CT设备、PET设备、体积CT设备、MRI设备等，或其组合。治疗设备114可以被配置用于根据医学图像和其他信息对对象的至少一部分执行放射治疗。示例性治疗设备可以包括线性加速器、X射线治疗设备等。在一些实施例中，成像设备112可以包括成像检测器118。成像检测器118可以被配置用于检测放射束的分布。在一些实施例中，成像检测器118可以连接到被配置的数据转换电路，用于将检测到的放射束的分布转换成图像数据(例如，投影数据)。床116可以被配置用于支撑和/或将对象的至少一部分转移到例如成像设备112和/或治疗设备114的扫描区域。例如，可以移动床116以将对象的至少一部分从成像设备112转移到治疗设备114。

在一些实施例中，成像设备112和治疗设备114可以彼此分开放置。在一些实施例中，成像设备112可以与治疗设备114耦合。成像设备112和治疗设备114可以共用相同的孔，其可以用于容纳待成像和/或治疗的对象。床116可以被配置用于将待成像和/或待治疗的对象转移到孔中的检测区域。床116可以包括被配置用于沿着各个方向移动床116的运动组件。例如，运动组件可以沿着床116的纵向方向延伸床116。又例如，运动组件可以沿垂直方向升高床116。

处理引擎120可以处理从RT设备110、存储器130和/或终端140获取的数据和/或信息。例如，处理引擎120可以基于由RT设备110(例如，成像设备112)收集的投影数据来重建与对象(例如，肿瘤)的至少一部分有关的图像。又如此，处理引擎120可以基于由成像设备112获取的图像中表示的对象(例如，肿瘤)的至少一部分来确定治疗计划。

在一些实施例中，处理引擎120可以是单个服务器或服务器组。服务器组可以是集中式的或分布式的。在一些实施例中，处理引擎120可以是本地的或远程的。例如，处理引擎120可以经由网络150从RT设备110、存储器130和/或终端140访问信息和/或数据。又例如，处理引擎120可以直接连接到RT设备110、终端140和/或存储器130以访问信息和/或数据。在一些实施例中，处理引擎120可以在云平台上实现。例如，该云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等，或其任意组合。在一些实施例中，处理引擎120可以由具有如结合图3所述的一个或以上组件的移动设备300实现。

存储器130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130可以存储从RT设备110、处理引擎120和/或终端140获取的数据。在一些实施例中，存储器130可以存储处理引擎120可以执行或用于执行本申请中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130可包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等，或其任意组合。示例性的大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态磁盘等。示例性可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、压缩盘、磁带等。示例性易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。示例性RAM可以包括动态随机存取存储器(DRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、晶闸管随机存取存储器(T-RAM)和零电容随机存取存储器(Z-RAM)等。示例性只读存储器可以包括掩模型只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(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)和数字多功能磁盘只读存储器等。在一些实施例中，存储器130可以在云平台上实现，如本申请中其他地方所述。

在一些实施例中，存储器130可以连接到网络150以与诊疗系统100中的一个或以上其他组件(例如，处理引擎120、终端140等)通信。诊疗系统100中的一个或以上组件可以经由网络150访问存储在存储器130中的数据或指令。在一些实施例中，存储器130可以是处理引擎120的一部分。

终端140可以连接到RT设备110、处理引擎120和/或存储器130和/或与其通信。例如，终端140可以从处理引擎120获取处理后的图像。又如例如，终端140可以获取经由RT设备110获取的图像数据，并且将图像数据发送到处理引擎120以进行处理。在一些实施例中，终端140可以包括移动设备140-1、平板计算机140-2、……、膝上型计算机140-N等，或其任何组合。例如，移动设备140-1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，或其任何组合。在一些实施例中，终端140可以包括输入设备、输出设备等。输入设备可以包括可以通过键盘输入的字母数字和其他键、触摸屏(例如，具有触觉或触觉反馈)、语音输入、眼动追踪输入、大脑监测系统等，或任何其他类似的输入机制。通过输入设备接收的输入信息可以经由例如总线发送到处理引擎120，以进行进一步处理。其他类型的输入设备可以包括光标控制设备，例如鼠标、轨迹球或光标方向键等。输出设备可以包括显示器、扬声器、打印机等，或其组合。在一些实施例中，终端140可以是处理引擎120的一部分。

网络150可以包括可以促进诊疗系统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，诊疗系统100的一个或以上组件(例如，RT设备110、处理引擎120、存储器130、终端140等)可以通过网络150与诊疗系统100的一个或以上其他组件通信信息和/或数据。例如，处理引擎120可以经由网络150从RT设备110获取图像数据。又例如，处理引擎120可以通过网络150从终端140获取用户指令。网络150可以是和/或包括公共网络(例如，因特网)、专用网络(例如，局部区域网络(LAN)、广域网(WAN)等)、有线网络(例如，以太网)、无线网络(例如，802.11网络、Wi-Fi网络等)、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、巫婆、服务器计算机等，和/或其任何组合。例如，网络150可以包括有线网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内联网、无线局部区域网络(WLAN)、城域网(MAN)、公共电话交换网络(PSTN)、蓝牙网络、紫蜂网络、近场通信(NFC)网络等，或其任何组合。在一些实施例中，网络150可以包括一个或以上网络接入点。例如，网络150可以包括有线和/或无线网络接入点，例如基站和/或互联网交换点，诊所系统100的一个或以上组件可以通过它们连接到网络150以交换数据和/或信息。

该描述旨在说明，而不是限制本申请的范围。许多替代、修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。本文描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特征可以以各种方式组合以获取另外的和/或替代的示例性实施例。例如，存储器130可以是包括云计算平台的数据存储器，例如公共云、私有云、社区和混合云等。但是，那些变化与修改不会脱离本申请的范围。

图2是根据本申请的一些实施例所示的示例性计算设备200的示例性硬件和/或软件组件的示意图，在所述计算设备200上可以实现处理引擎120。如图2所示，计算设备200可以包括处理器210、存储器220、输入/输出(I/O)230和通信端口240。

处理器210可以执行计算机指令(例如，程序代码)，并且根据本申请描述的技术执行处理引擎120的功能。所述计算机指令可以包括例如执行在此描述的特定功能的常规、程序、对象、组件、数据结构、过程、模块和功能。例如，处理器210可以处理从RT设备110、存储器130、终端140和/或诊疗系统100的任何其他组件获取的图像数据。在一些实施例中，处理器210可以包括一个或以上硬件处理器，诸如微控制器、微处理器、精简指令集计算机(RISC)、特定应用集成电路(ASIC)、特定应用指令集处理器(ASIP)、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、高阶RISC机器(ARM)、可编程逻辑设备(PLD)、能够执行一个或以上功能的任何电路或处理器等，或其任何组合。

仅仅为了说明，在计算设备200中仅描述了一个处理器。然而，应该注意的是，本申请中的计算设备200还可以包括多个处理器，由此，如本申请中所描述的一个处理器执行的操作和/或方法步骤也可以由多个处理器联合地或单独地执行。例如，如果在本申请中计算设备200的处理器执行操作A和操作B两者，则应该理解，操作A和操作B也可以由计算设备中的两个或以上不同的处理器共同地或单独地执行(例如，第一处理器执行操作A并且第二处理器执行操作B，或者第一处理器和第二处理器共同执行操作A和B)。

存储器220可以存储从RT设备110、存储器130、终端140和/或诊疗系统100的任何其他组件获取的数据/信息。在一些实施例中，存储器220可包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等，或其任意组合。例如，大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态硬盘等。可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、压缩盘和磁带等。易失性读取和写入存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。RAM可以包括动态存储器(DRAM)、双倍速率同步动态存储器(DDR SDRAM)、静态存储器(SRAM)、晶闸管存储器(T-RAM)和零电容存储器(Z-RAM)等。只读存储器可以包括掩模型只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(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)和数字多功能磁盘只读存储器等。在一些实施例中，存储器220可以存储一个或以上程序和/或指令以执行在本申请中描述的示例性方法。例如，存储器220可以存储用于处理引擎120的程序，用于确定目标翻转角调度。

I/O 230可以输入和/或输出信号、数据、信息等。在一些实施例中，I/O 230可以使用户与处理引擎120交互。在一些实施例中，I/O 230可以包括输入设备和输出设备。示例性的输入设备可以包括键盘、鼠标、触控屏幕、麦克风等，或其任何组合。示例性的输出设备可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影机等，或其任何组合。显示设备的示例可以包括液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示器、弯曲屏幕、电视设备、阴极射线管(CRT)、触控屏幕等，或其任何组合。

通信端口240可以连接到网络(例如，网络150)以促进数据通信。通信端口240可以在处理引擎120与RT设备110、存储器130和/或终端140之间建立连接。连接可以是有线连接、无线连接、可以启用数据传输和/或接收的任何其他通信连接，和/或这些连接的任何组合。有线连接可以包括例如电缆、光缆、电话线等或其任意组合。无线连接可以包括例如蓝牙^TM链路、Wi-Fi^TM链路、WiMax^TM链路、WLAN链路、紫蜂链路、移动网络链路(例如3G、4G、5G等)等，或其任何组合。在一些实施例中，通信端口240可以是和/或包括标准化通信端口，诸如RS232、RS485等。在一些实施例中，通信端口240可以是专门设计的通信端口。例如，通信端口240可以根据数字成像和医学通信协议(DICOM)来设计。

图3是根据本申请的一些实施例所示的可以在其上实现终端140的示例性移动设备300的示例性硬件和/或软件组件的示意图。如图3所示，移动设备300可以包括通信平台310、显示器320、图形处理单元(GPU)330、中央处理单元(CPU)340、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内。在一些实施例中，操作系统370(例如，

Windows

等)和一个或以上应用程序380可从存储器390下载至内存360以及由CPU 340执行。应用程序380可以包括浏览器或任何其他合适的移动应用程序，用于接收及呈现与图像处理相关的信息或处理引擎120中的其他信息。用户与信息流的交互可以通过I/O 350实现，并且通过网络150提供给处理引擎120和/或诊疗系统100的其他组件。

为了实施本申请描述的各种模块、单元及其功能，计算机硬件平台可用作本文中描述的一个或以上组件的硬件平台。具有用户接口组件的计算机可以用于实施个人计算机(PC)或任何其他类型的工作站或终端设备。若程控得当，计算机亦可以用作服务器。

图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理引擎120的框图。处理引擎120可包括采集模块410、处理模块420、控制模块430和存储模块440。模块可以是处理引擎120的至少一部分的硬件电路。这些模块也可以作为一个应用程序或一组由处理引擎120读取和执行的指令实现。此外，模块可以是硬件电路和应用/指令的任何组合。例如，当处理引擎执行应用程序/一组指令时，模块可以是处理引擎120的一部分。

采集模块410可以从诊疗系统100的一个或以上组件(例如，RT设备110、处理引擎120、存储器130和终端140)获取数据。在一些实施例中，采集模块410可以从存储器130获取治疗计划。在一些实施例中，采集模块410可以获取由RT设备110在接收到放射束时其第一放射量测量器或第二放射量测量器产生的信号。在一些实施例中，信号可以与辐射输出率和/或放射束的能谱相关。放射束可以包括在第一时间点产生的第一放射束和在第二时间点产生的第二放射束。第一放射束和第二放射束可以用于成像或治疗。例如，第一放射束可以在第一模式(例如，治疗模式)下产生，并且第二放射束可以在第二模式(例如，成像模式或校准模式等)下产生。在成像模式下产生的放射束可以以对象的至少一部分作为目标并可以用于在治疗之前、治疗期间或治疗之后产生医学图像。在治疗模式下产生的放射束可以用于朝向感兴趣区域(ROI)的治疗。

在一些实施例中，采集模块410可以获取由第一放射量测量器产生的第一信号和第三信号。第一信号可以对应于第一放射束的第一辐射输出率，并且第三信号可以对应于第二放射束的第三辐射输出率。采集模块410还可以获取由第二放射量测定器产生的第二信号和第四信号。第二信号可以对应于第一放射束的第二辐射输出率或第一放射束的第一能谱中的至少一个，第四信号对应于第二放射束的第四辐射输出率或第二放射束的第二能谱中的至少一个。在一些实施例中，采集模块410可以将所获取的数据发送到处理模块420。

处理模块420可以处理与诊疗系统100的一个或以上组件(例如，RT设备110、处理引擎120、存储器130和终端140)有关的数据。例如，处理模块420可以确定辐射输出率或确定射束能量是否有变化。例如，处理模块420可以确定在不同时间点产生的两个放射束的射束能量是否存在差异。处理模块420可以确定由第一放射量测定器产生的第一信号和由第二放射量测定器产生的第二信号之间的第一关系。第一信号和第二信号可以对应于在第一时间点产生的第一放射束。处理模块420可以确定由第一放射量测定器产生的第三信号和由第二放射量测定器产生的第四信号之间的第二关系。第三信号和第四信号可以对应于在第二时间点产生的第二放射束。如果第一关系和第二关系存在差异，则处理模块420可以确定第一放射束的射束能量与第二放射束之间存在差异。在一些实施例中，处理模块420可以基于康普顿散射光谱法确定散射辐射束的能谱(如将结合图7描述的)。处理模块420可以确定第一放射束的第一能谱和第二放射束的第二能谱的最大能量(例如，峰值能量)是否存在差异。如果第一能谱的最大能量与第二能谱的最大能量之间存在差异，处理模块420可以确定第一放射束的射束能量和第二放射束的射束能量发生变化。

控制模块430可以用于产生对诊疗系统100的一个或以上组件(例如，RT设备110、处理引擎120、存储器130和终端140)的控制信号。例如，控制模块430可以向RT设备110发送指令并启动成像过程或治疗过程。又例如，控制模块430可以发送指令以指示处理模块420确定射束能量是否有变化。在一些实施例中，指令可以由用户(例如，医生)经由终端140中的用户界面输入。

存储模块440可以用于存储与诊疗系统100的一个或以上组件(例如，RT设备110、处理引擎120、存储器130和终端140)有关的数据。例如，存储模块440可以存储由控制模块430确定的能谱。又例如，射束能量(如果有的话)的变化也可以由存储模块440存储以供将来分析。

应当注意上述处理引擎120的描述仅用于说明的目的，而不是用于限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。例如，处理引擎120还可以包括便于数据通信的通信模块。然而，这些变化和修改不会背离本申请的范围。

图5A至5D是根据本申请的一些实施例所示的放射治疗设备110的示例性治疗头500的示意图。治疗头500可包括放射源501、初级准直器502、第一放射量测定器504、背散射板505、次级准直器507和第二放射量测定器510。

放射源501可以包括粒子发生器、加速管和靶。粒子发生器可以被配置用于产生带电粒子，例如电子。加速管可以被配置用于加速带电粒子以获取高速粒子束。高速粒子束可以撞击靶以产生放射束512。例如，靶可以由钨制成。放射束512可以包括粒子束(例如，中子束、质子束、电子束等)、光子束(例如，X射线、γ射线)等，或其任何组合。在一些实施例中，放射束512可以是成像射束或治疗射束。在一些实施例中，成像光束的辐射输出率可以低于治疗光束的辐射输出率。

初级准直器502可以被配置为限定放射束512的范围并限定放射束可通过区域513的最大尺寸。如本文所用，放射束可通过区域513可以指在放射束512从次级准直器507发射出之后由放射束512穿过的区域，如图5A所示。在一些实施例中，初级准直器502可以包括由高衰减材料制成的块，并且可以定位在靠近放射源501的位置。例如，高衰减材料可以是铅、贫铀、钨等。放射束512的至少一部分可以被初级准直器502阻挡，因此放射束512可以由初级准直器502限定性状。

第一放射量测定器504可以配置为检测放射束512的辐射输出率。在一些实施例中，第一放射量测定器504根据接收的第一放射束的至少一部分，可以产生对应于第一放射束的辐射输出率的第一信号。第一放射束可以在第一时间点产生。在一些实施例中，可以在第一模式(例如，治疗模式)下的第一时间点产生第一放射束。在治疗模式下产生的第一放射束可以用于朝向对象的ROI进行治疗。第一放射量测定器504可以根据接收的第二放射束的至少一部分产生第三信号，所述第三信号对应于所述第二放射束的辐射输出率。第二放射束可以在第二时间点产生。在一些实施例中，可以在第二模式(例如，成像模式、校准模式等)下的第二时间点产生第二放射束。在成像模式下产生的第二放射束可以用于获取对象的ROI的图像。在校准模式下产生的第二放射束可用于校准目的。在一些实施例中，在第二模式中产生的第二放射束的能级可以低于在第一模式中产生的第一放射束的能级。在一些实施例中，在第一时间点处产生的第一放射束和在第二时间点产生的第二放射束可以在相同模式下产生。

在一些实施例中，第一放射量测定器504可以包括电离室。电离室可以设计成尽可能多地通过辐射，以便不显着降低放射束512的强度或引起放射束512的散射。因此，电离室可以表现出低量子效率。电离室可包括气体电离室、液体电离室、固体电离室等。在一些实施例中，电离室可以耦合到电荷放大器。在接收放射时，可以在连接到电离室的电路中产生电流。电荷放大器可以被配置用于产生与电流的积分值成比例的电压输出。基于电压输出的测量值和电压输出与电流之间的相关性可以确定电流。

许多RT系统包括沿着射束路径远离主放射量测定器504的背散射板(例如，背散射板505)。背散射板505可以被配置用于防止来自次级准直器507的背散射辐射到达第一放射量测量器504。这可以提高第一放射量测定器504的准确度。在一些实施例中，背散射板505可以设计成移入和移出放射束512。背散射板505可以定位于第一放射量测定器504和次级准直器507之间。

次级准直器507可以被配置用于对放射束512适形以符合待扫描和/或待治疗的感兴趣区域(ROI)的形状。ROI可以包括器官(例如，乳房、肺、肝等)、肿瘤、受损组织、钙化组织等，或其任何组合。在一些实施例中，第二准直器507可以包括至少两个钨门。至少两个钨门可以是用于使放射束512成形的块。在一些实施例中，二级准直器507可以包括多叶准直器(MLC)。MLC可以包括单独的叶片，其可以独立地移入和移出到放射束512的路径，以便阻挡放射束512的一部分。MLC可以提供放射束512的高度适形。

第二放射量测定器510可以被配置用于检测辐射输出率和/或放射束512的能谱。在一些实施例中，第一放射量测定器504和第二放射量测定器510输出的组合信息可以被配置为基于第一放射量测定器504和第二放射量测定器510的差异能量响应来检测射束能量的变化。可选地或另外地，第二放射量测定器510可以被配置用于基于如结合图7所述的康普顿散射光谱法监测第二放射束的射束能量。

在一些实施例中，第二放射量测定器510可以根据接收到的第一放射束的至少一部分产生对应于第一放射束的辐射输出率和/或能谱的第二信号。第二放射量测定器510可以根据接收到的第二放射束的至少一部分产生对应于第二放射束的辐射输出率的第四信号。在一些实施例中，第一放射束和第二放射束可以在相同模式或不同模式下产生。示例性模式可以包括治疗模式、成像模式、校准模式等。在一些实施例中，第二放射量测定器510的量子效率可以高于第一放射量测量器504的量子效率，尤其是在成像光束的能量范围内。仅作为示例，如果第一放射束(例如，治疗射束)具有6MeV的峰值能量，并且第二放射束(例如，成像射束)具有3.5MeV的峰值能量，具有较高的量子效率的第二放射量测定器用于测量第二放射束是有利的。

在一些实施例中，第二放射量测定器510可以包括光学探测器和连接到光学探测器的闪烁体。闪烁体可以被配置用于接收直接或散射的粒子辐射并发射光子。光学探测器可以检测由闪烁体发射的光子，或来自光子束的光子，并且通过光电效应再发射电子。在一些实施例中，可以使用诸如光纤的光导来允许光学探测器被放置在屏蔽辐射的位置和/或远离光束、光束散射和由光束产生的中子的位置。光学探测器可以连接到光导以允许光子到达光学探测器的敏感部分。在一些实施例中，光学探测器可以是光学半导体。例如，光学探测器可以包括光电二极管。光电二极管可以将光转换成电流用于测量。在一些实施例中，闪烁体可以是荧光体，例如硫氧化钆(Gd₂O₂S)荧光体或碘化铯(CsI)荧光体。在一些实施例中，光学探测器可以包括光电倍增器，并且闪烁体可以包括碲化镉闪烁体。光电倍增管可能对光高度敏感，并且可能使光产生的电流倍增。这种光学探测器可能能够测量入射在光学探测器上的各个光子/粒子的能量。在一些实施例中，可以使用一个以上的光学探测器。所述一个以上的光学探测器中的每一个可以耦合到呈现不同光谱响应的荧光体组件。因此，第二放射量测定器510可以表现出几个数量级的动态范围。例如，两个或以上光电二极管可以耦合到具有不同的荧光体厚度或对放射束512具有不同屏蔽的荧光体组件。在一些实施例中，当第二放射量测定器510的量子效率高于第一放射量测定器504时，第二放射量测定器510可以比第一放射量测定器504更敏感。例如，当第二放射量测定器504和第一放射量测定器504接收相同量的辐射输出时，第二放射量测定器510可以产生比第一放射量测定器504更高的电流。当成像光束显示出比治疗光束通常更低的能谱时尤其如此。

在一些实施例中，第二放射量测定器510可以定位成接收基本辐射，同时不阻挡放射束可通过的区域513的任何部分。如本文所用，“基本辐射”可以指直接来自放射源501的辐射而没有任何散射，即，在基本恒定的方向上以来自放射源的放射以基本直线射线的方式连续传播。例如，第二放射量测定器510可以位于初级准直器502和第一放射量测定器504之间，如图5A所示。又例如，第二放射量测定器510可以位于放射源501和初级准直器502之间。作为又一示例，第二放射量测定器510可以位于初级准直器502内。作为又一个例子，第二放射量测定器510可以定位在背散射板505上，所述背散射板505突出到放射束512中，如图5B中的示例性第二放射量测量器514所示。在一些实施例中，可以调节第二放射量测定器510的位置以允许第二放射量测量器510移入或移出放射束512以分别接收基本或散射辐射。对于具有相对高的辐射输出的第一放射束，即治疗射束，延长的曝光量可以减少第二放射量测量器510的寿命。如果第二放射量测定器510仅暴露于具有相对低辐射输出的第二放射束的直接辐射，即成像光束，则预计可以有更长的寿命。在一些实施例中，第二放射量测量器510可以位于可移动部件上，例如旋转平台、背散射板，或任何其他可移动支撑件。旋转平台可用于将部件切换为在放射束512内或在放射束512外。例如，如图5C所示，旋转平台可以是用于切换均整器503或散射箔508的旋转平台509。放射量测定器510可以位于旋转平台509的腔中，并且可以根据需要移入和移出放射束512。或者，如结合图6A及图6B所述，旋转平台可用于切换初级准直器502。在一些实施例中，可以存在至少两个初级准直器502，其可以为专门设计的初级准直器502，例如用于不同的射野尺寸。旋转平台可以切换至少两个初级准直器502的位置，以便在放射束512中定位适当的初级准直器。放射量测定器510可以位于旋转平台的腔中的至少两个初级准直器502中的一个准直器的壁内，例如，用于成像光束线的初级准直器502。在一些实施例中，放射量测定器510可以定位在背散射板505上。背散射板505可以移入和移出放射束512。旋转平台或背散射板505可以根据需要使第二放射量测定器510移动到放射束512以接收直接放射，或者将第二放射量测定器510移出放射束512以接收散射辐射。在一些实施例中，第二放射量测量器510可以放置在放射束512之外，以接收来自治疗射束和成像射束的散射辐射。例如，第二放射量测定器510可以位于没有旋转平台的初级准直器502内以接收散射辐射。又例如，一个或以上块可以位于放射束512中而不阻挡放射束可通过的区域513的任何部分。第二放射量测定器510可以放置在放射束512之外，并且从第一角度接收由一个或以上块散射的放射(如图5D中所示)。

在一些实施例中，治疗头500还可以包括均整器503。均整器503可以被配置用于使光子束的强度均匀。均整器503可以位于初级准直器502和第一放射量测量器504之间。在一些实施例中，如图5C所示，均整器503可以位于旋转平台509上。散射箔508也可以位于旋转平台509上。当粒子束(例如，电子束)撞击散射箔508时，粒子束可以扩散到更宽的区域并获取更均匀的注量。旋转平台509通过旋转可以将均整器503移出放射束512，并且将散射箔508放置在放射束512中。基于放射束512的放射类型可以确定均整器503和散射箔508之间的选择。例如，如果放射束512是光子束，则可以选择均整器503；如果放射束512是粒子束，则可以选择散射箔508。在一些实施例中，治疗头500可以在无均整器(FFF)模式下使用。FFF光束可以提供更高的剂量率，并且可以用于有限的小场尺寸，例如，在

和

机器中。

在一些实施例中，治疗头500还可以包括镜子506。镜子506可以被配置用于便于目视观察放射束可通过的区域513。镜子506可以放置在背散射板505和次级准直器507之间。在一些实施例中，镜子可以与放射束512的中心轴成45度。垂直于放射束512的中心轴的光束可以由镜子506反射至与放射束512相同的方向。然后，反射的光束可以由次级准直器507成形，因此从次级准直器507出来的反射光束可以具有与放射束512相同的形状。在一些实施例中，光束可以是有色的。用户(例如，医生)可以通过比较反射光束的形状和ROI的形状来比较放射束512和ROI的一致性。这可以是成像过程或放射治疗期间的验证步骤或安全保障步骤。在一些实施例中，反射的光束可以帮助将对象(例如，患者)定位在床上。

在一些实施例中，第二放射量测定器510可以通过使用基于康普顿散射光谱的方法来检测射束光谱。基于康普顿散射光谱的方法利用散射块来减少光子通量并防止脉冲堆积和放射量测定器饱和或损坏。如本文所用，“脉冲堆积”可以指通过放射量测定器将多个光子错误地计数为具有累积能量的一个光子的效果。例如，如图5D所示，块511可以位于初级准直器502和次级准直器507之间，而不阻挡放射束可通过的区域513的任何部分。第二放射量测定器510(如图5D中的示例性第二放射量测定器515所示)可以以第一角度接收从块511散射的放射束512的至少一部分。示例性的第一角度可以包括七十度、八十度、九十度等。用于块511的合适材料可以包括甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。在一些实施例中，可以放置多个块511以减少入射在第二放射量测量器510上的光子和/或粒子的量。在一些实施例中，用于第二放射量测定器510的光学探测器的合适材料可以包括高纯度锗(HPGe)。第二放射量测定器510可以耦合到长而窄的准直器以减少入射的散射辐射，使得对到达光学探测器的光子进行计数成为可能。第二放射量测定器510可以检测在不同时间点产生的散射辐射束的最大能量。处理引擎120可以通过比较在不同时间点产生的散射辐射束的最大能量来确定射束能量是否存在变化。例如，如果在第一时间点产生的散射辐射束的最大能量不同于在第二时间点产生的散射辐射束的最大能量，处理引擎120可以确定射束能量有变化。处理引擎120可以基于射束能量的变化、系统鲁棒性、系统误差等来评估。这对于提高系统安全性或用于校准是可以期望的。

图5A至5D中所示的应当注意示例及其上述描述仅出于说明的目的而提供，并非旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。例如，治疗头500可以包括一个或以上附加组件。又例如，一个或以上描述的部件可从处理头500中移除。然而，这些变化和修改不会背离本申请的范围。

图6A及图6B是根据本申请的一些实施例所示的第二放射量测定器的示例性位置的示意图。如图6A及图6B所示，610可以代表中心束轴和方向。620可以代表射束端口。当射束端口620打开时，可以经由射束端口620发射放射束512。630可以代表背散射板。传感器组件640可以被配置用于监测环境条件，例如温度和湿度。例如，传感器组件640可以包括温度传感器、湿度传感器等，或其任何组合。650可以代表用于成像光束线(IBL)的初级准直器，所述初级准直器位于旋转平台系统中。在一些实施例中，至少两个不同的初级准直器可以位于旋转平台系统中。例如，至少两个不同的初级准直器可以包括用于IBL的初级准直器和用于治疗射束线(TBL)的初级准直器。用于IBL的初级准直器可以定义相对大的区域的大小，并且用于TBL的初级准直器可以定义相对小的区域的大小。旋转平台系统可以根据需要进行调整以允许放射束512横穿需要的初级准直器。在一些实施例中，第二放射量测定器510可以定位成接收基本辐射，同时不阻挡放射束可通过的区域513的任何部分。在一些实施例中，第二放射量测定器510可以放置在放射束512之外，以接收来自第一放射束(即治疗射束)和第二放射束(即成像射束)的散射辐射。例如，如图6A及图6B所示，第二放射量测定器510可以位于光束端口620或传感器组件640的邻近处。在这样的位置，第二放射量测定器510可以测量来自治疗和图像光束的散射辐射。又例如，第二放射量测定器510可以位于用于IBL 650的初级准直器的一侧，所述初级准直器位于用于初级准直器502的旋转平台系统的腔中。因此，放射量测定器510可以测量IBL放射量。作为又一个例子，第二放射量测定器510可以位于背散射板630的前缘上。因此，可以通过移动背散射板630来调节第二放射量测定器510的位置。例如，当放射束512用于成像过程时，第二放射量测定器510可以伸入部分放射束512中，并且当放射束512用于治疗过程时，第二放射量测定器510可以保持在放射束512之外。结果，第二放射量测量器510可以接收治疗射束的散射辐射和成像射束的基本辐射。在一些实施例中，第二放射量测定器510可以接收用于检测辐射输出率和/或能谱的散射辐射。第二放射量测定器510也可以被配置用于监测治疗射束或成像射束的射束能量变化。

图7是根据本申请的一些实施例所示的用于测量辐射输出率和监测射束能量的示例性过程700的流程图。在一些实施例中，图7中所示的过程700的一个或以上操作可以在图1所示的诊疗系统100中实现。例如，图7中所示的过程700的至少一部分可以以指令的形式存储在存储器130中，并且由处理引擎120(例如，如图2所示的计算设备200的处理器210、如图3所示的移动设备300的GPU 330或CPU 340)调用和/或执行。

在702中，处理引擎120可以接收由第一放射量测定器产生的第一信号，所述第一信号对应于第一放射束的第一辐射输出率，其中第一放射束在第一时间点由放射源产生。

在704中，处理引擎120可以接收由第一放射量测定器产生的第三信号，所述第三信号对应于第二放射束的第三辐射输出率，其中第二放射束由放射源在第二时间点产生。

在706中，处理引擎120可以接收由第二放射量测定器产生的第二信号，所述第二信号对应于第一放射束的第二辐射输出率或第一放射束的第一能谱中的至少一个。

在708中，处理引擎120可以接收由第二放射量测定器产生的第四信号，所述第四信号对应于第二放射束的第四辐射输出率或第二放射束的第二能谱中的至少一个。

在一些实施例中，可以在相同模式或不同模式下产生在第一时间点处产生的第一放射束和在第二时间点产生的第二放射束。示例性模式可以包括治疗模式、成像模式、校准模式等。在一些实施例中，第一放射束和第二放射束可以是成像射束。成像射束可以以对象的至少一部分为目标并可以用于在治疗之前、治疗期间或治疗之后产生医学图像。对象可以是生物的或非生物的，例如患者、动物、人造体模等。对于成像的辐射输出而言，知道每个成像帧的辐射输出对于记录成像剂量和将图像强度归一化都是重要的。这对于锥形束CT扫描尤其重要，其中，如果投影图像中每个图像是由可变和未知量的辐射产生的，则可能导致严重的图像伪影。基于成像射束产生的医学图像可以提供ROI的诊断信息和/或ROI的位置信息。ROI可以包括器官(例如，乳房、肺、肝等)、肿瘤、受损组织、钙化组织等，或其任何组合。在一些实施例中，第一放射束和第二放射束可以是治疗射束。治疗射束可以用于杀死癌细胞，防止肿瘤复发或治疗其他适应症。知道治疗射束的辐射输出率对于确定递送给对象的剂量是重要的。在一些实施例中，第一放射束和第二放射束可以用在校准操作中。例如，可以执行校准操作以减少系统误差。监测射束能量还可以帮助评估系统鲁棒性并提高系统安全性。

在一些实施例中，成像射束的辐射输出率可以显着低于治疗射束的辐射输出率。在一些实施例中，第一放射量测定器504的量子效率可以低于第二放射量测定器510。因此，第一放射量测定器504可能更适合于测量具有相对高能量的放射束的辐射输出率(例如，治疗射束)。仅作为示例，第一放射量测定器504可以是气体电离室、液体电离室、固体电离室等。在一些实施例中，第一放射量测定器504可以主要接收直接来自放射源510而不是散射的基本辐射。在一些实施例中，第一放射束的至少一部分可以从第一放射束散射并由第一放射量测定器504接收。基于接收到的第一放射束的至少一部分，第一放射量测定器504可以产生第一信号。第一信号可以是，例如，对应于第一放射束的第一辐射输出率的电流。来自第一放射量测定器504的第三信号可以是，例如，对应于第二放射束的第三辐射输出率的电流。

在一些实施例中，第二放射量测定器510可以比如结合图5A所述的第一放射量测量器更敏感。例如，与第一放射量测定器504相比，第二放射量测定器510可以对相对低能量的放射束(例如，成像射束)具有更强的响应。因此，第二放射量测定器510可能更适合于检测成像射束的辐射输出率。类似地，来自第二放射量测定器510的第二信号可以是，例如，对应于在第一时间点产生的第一放射束的第二辐射输出率的电流。在一些实施例中，可以基于第二信号确定第一放射束的第一能谱。来自第二放射量测定器的第四信号可以是，例如，对应于第二放射束的第四辐射输出率的电流。在一些实施例中，可以基于第四信号确定第二能谱。第二放射量测定器510可以在分别接收第一放射束或第二放射束的至少一部分基本辐射或散射辐射时产生第二信号或第四信号。在一些实施例中，第二放射量测量器510可以包括耦合到闪烁体的光学探测器。例如，第二放射量测定器510可以包括耦合到荧光体的光电二极管、耦合到碲化镉闪烁体等的光电倍增管。在一些实施例中，第二放射量测量器510可以包括一个以上的光学探测器，每个光学探测器耦合到呈现不同光谱响应的荧光体组件。第二放射量测定器510可以表现出关于光谱响应的几个数量级的动态范围。因此，第二放射量测定器510可以检测成像射束和治疗射束的辐射输出率。在一些实施例中，第二放射量测量器510可以仅在放射束512中暴露以接收来自成像射束的基本辐射。在一些实施例中，第二放射量测量器510可以定位成接收成像射束和治疗射束的散射辐射。为了延长第二放射量测定器510的寿命，第二放射量测定器510可以主要接收散射辐射。

在一些实施例中，第二放射量测定器510可以基于康普顿散射光谱法测量第一放射束的第一能谱或第二放射束的第二能谱。放射束的能量可以是不均匀的，具有不同的强度和/或能量水平。使用均整器或散射箔可以有效使得在接收辐射剂量的物体内的某深度(例如，1-20cm)处射束强度分布更均匀。在一些实施例中，第二放射量测定器510可以以第一角度接收从一个或以上块散射的第二放射束或第一放射束的至少一部分。在一些实施例中，第二放射量测定器510可以耦合到准直器以减少入射在第二放射量测量器510上的光子。由于散射过程，能谱中可能发生变化。测量的能谱b可以进一步用于重建原始光谱x，基于以下等式(1)

其中x(E)表示具有能量E的原始光子数，b(E′)表示能量E′的测量光子，A(E′，E)表示如果能量为E的光子来源于放射源501则检测到能量E′光子的概率。等式(1)可以分解为下面的等式(2)

用矩阵表示法写成(3)

其中，N和M表示能量箱的数量。基于贝叶斯反卷积方法、矩阵求逆方法等可以确定

在710中，处理引擎120可以基于第一信号、第二信号、第三信号或第四信号中的至少一个确定第一放射束的射束能量与第二放射束的射束能量是否存在差异。

监测射束能量可能有助于评估系统鲁棒性/系统误差等。这对于质量保证或改善系统安全性也是可取的。在一些实施例中，如果在不同时间点产生的两个放射束的射束能量存在未知变化，则测量的辐射输出率可能是不准确的。在一些实施例中，处理引擎120可以确定由第一放射量测量器504检测到的第一信号与由第二放射量测量器510检测到的第二信号之间的第一关系。第一信号和第二信号都可以对应于第一放射束。处理引擎120可以确定由第一放射量测定器504检测到的第三信号与由第二放射量测定器510检测到的第四信号之间的第二关系。第三信号和第四信号都可以对应于第二放射束。例如，第一关系可以是第一信号与第二信号的比率，第二关系可以是第三信号与第四信号的比率。又例如，第一关系可以是第二信号与第一信号的比率，第二关系可以是第四信号与第三信号的比率。放射量测定器可以与校准因子相关，其中校准因子可以用于校准放射量测定器的输出以确定辐射输出率。校准因子可以取决于放射量测定器的差分光谱响应和射束光谱。对于具有恒定射束能量的特定射束，放射量测定器的校准输出可以理想地是线性的。如果第一放射束和第二放射束的射束能量不变，则第一关系和第二关系应保持不变。如果处理引擎120确定第一关系和/或第二关系的差异，则第一放射束和/或第二放射束的射束能量可能存在差异。例如，如果第二放射束的射束能量高于第一放射束，则第三辐射输出率与第四辐射输出率的比率可能低于第一辐射输出率与第二辐射输出率的比率。这可能至少部分是由于第二放射量测定器510与第一放射量测定器504相比对较低能量具有更强的响应。

在一些实施例中，处理引擎120可以将第一关系(或第二关系)与参考值进行比较。参考值可以与第一放射束(或第二放射束)的射束能量的配置水平(例如，2MV、6MV等)相关联。例如，参考值可以是在预先接收具有射束能量的配置等级的放射束时由第一放射量测定器504产生的信号与第二放射量测定器510产生的信号之间的关系。射束能量的等级可以准确地测量。如果参考值和第一关系之间存在差异，则处理引擎120可以确定射束能量存在变化。在一些实施例中，如果在参考值与由第一放射量测定器502和第二放射量测定器510产生的信号之间的关系之间的差异被频繁地检测到，处理引擎120可以确定存在与射束能量相关联的系统错误。

在一些实施例中，对于第一放射量测量器504，其测量低辐射输出率(例如，对于成像射束)的能力是有限的。第一放射束和第二放射束的辐射输出率可以是如此之低以至于第一放射量测定器504不能精确地测量辐射输出率。因此，在一些实施例中，基于由第二放射量测定器510测量的第一能谱和第二能谱，处理引擎120可以确定第一放射束和第二放射束的射束能量是否有变化。在一些实施例中，第二放射量测定器510可根据接收的来自第一放射束和第二放射束的基本辐射测量第一能谱和第二能谱。在一些实施例中，第二放射量测定器510可以通过使用如本申请前面所述的基于康普顿散射光谱的方法，根据接收来自第一放射束和第二放射束的散射辐射测量第一能谱和第二能谱。如结合图5D所述，第二放射量测定器510可以从一个或以上块511接收散射辐射。来自散射辐射的最大能量(例如，峰值射束能量)可用于检测射束能量的变化。处理引擎120可以比较第一束光谱和第二束光谱的最大能量。如果确定第一束光谱的最大能量与第二束光谱的最大能量之间的差异，则检测到第一放射束和第二放射束的射束能量的变化。

对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以在本申请中进行各种改变和修改。以这种方式，如果本申请的修改和变化在所附权利要求及其等同物的范围内，则本申请可旨在包括这些修改和变化。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于阅读此申请后的本领域的普通技术人员来说，上述发明披露仅作为示例，并不构成对本申请的限制。虽然此处并未明确说明，但本领域的普通技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。此外，本申请使用了特定术语来描述本申请的实施例。例如，术语“一个实施例”、“一实施例”及“一些实施例”意指与本申请的至少一个实施例相关的某一特征、结构或特性。因此，应当强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或以上提及的“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，本申请的一个或以上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，本领域的普通技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可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过程、机器、产品或物质的组合，或对其任何新的和有用的改良。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件实施、可以完全由软件(包括韧体、常驻软件、微代码等)实施、也可以由硬件和软件组合实施，上述硬件或软件均可以被称为“模块”、“单元”、“组件”、“设备”或“系统”。此外，本申请的各方面可以采取体现在一个或以上计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，其中计算机可读程序代码包含在其中。

计算机可读信号介质可能包含一个内含有计算机程序代码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。此类传播信号可以有多种形式，包括电磁形式、光形式等或任何合适的组合形式。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介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、设备或设备以实现通信、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代码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF等，或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或以上程序语言编写，包括面向主体编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序代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，比如局域网(LAN)或广域网(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，本申请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，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。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申请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设备实现，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设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或以上发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，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。然而，本申请的该方法不应被解释为反映所声称的待扫描对象物质需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。实际上，申请专利范围的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

Claims (21)

1.一种放射治疗设备，包括：

放射源，被配置为产生放射束；

第一放射量测定器，被配置为

根据接收的所述放射束的至少一部分产生第一信号；以及

第二放射量测定器，被配置为

根据接收的所述放射束的至少一部分产生第二信号；

其中，所述第一放射量测定器的量子效率低于所述第二放射量测定器的量子效率，所述第二放射量测定器的放置位置不阻挡放射束可通过的区域。

2.根据权利要求1所述的放射治疗设备，其特征在于，所述第二放射量测定器包括光学探测器和耦合到所述光学探测器的闪烁体。

3.根据权利要求2所述的放射治疗设备，其特征在于，所述光学探测器包括光电二极管。

4.根据权利要求2所述的放射治疗设备，其特征在于，所述闪烁体包括荧光体。

5.根据权利要求2所述的放射治疗设备，其特征在于，所述闪烁体包括硫氧化钆荧光体。

6.根据权利要求2所述的放射治疗设备，其特征在于，所述光学探测器包括光电倍增管，所述闪烁体包括碲化镉闪烁体。

7.根据权利要求6所述的放射治疗设备，其特征在于，所述光电倍增管包括硅光电倍增管。

8.根据权利要求1所述的放射治疗设备，其特征在于，所述放射治疗设备还包括准直器，所述准直器被配置为界定所述放射束的范围，并且所述第二放射量测定器位于所述放射源和所述准直器之间。

9.根据权利要求8所述的放射治疗设备，其特征在于，所述第二放射量测定器放置在可移动的部件上。

10.根据权利要求8所述的放射治疗设备，其特征在于，所述放射治疗设备还包括位于沿着所述射束路径远离所述第一放射量测定器的背散射板，以及所述第二放射量测定器位于所述背散射板上。

11.根据权利要求8所述的放射治疗设备，其特征在于，所述放射治疗设备还包括位于所述放射源和所述第一放射量测定器之间的旋转平台，以及所述第二放射量测定器位于所述旋转平台。

12.根据权利要求1所述的放射治疗设备，其特征在于，所述第二放射量测定器接收的所述放射束的至少一部分来自于所述放射束的散射。

13.根据权利要求12的放射治疗设备，其特征在于，所述第二放射量测定器接收的所述放射束的至少一部分由位于放射束可通过的区域之外的块从第一角度散射产生。

14.根据权利要求1所述的放射治疗设备，其特征在于，

放射源进一步被配置为在第一模式中产生第一放射束，在第二模式中产生第二放射束，所述第二放射束的能量水平低于所述第一放射束的能量水平；

第一放射量测定器进一步被配置为接收在所述第一模式下产生的所述第一放射束的至少一部分；

第二放射量测定器进一步被配置为接收在所述第二模式下产生的所述第二放射束的至少一部分。

15.根据权利要求14所述的放射治疗设备，其特征在于，所述第一模式是一种治疗模式。

16.根据权利要求14所述的放射治疗设备，其特征在于，所述第二模式是成像模式或校准模式。

17.一种用于监测射束能量的方法，所述方法包括：

接收由第一放射量测定器产生的第一信号，所述第一信号对应于第一放射束的第一辐射输出率，其中，所述第一放射束是由放射源在第一时间点产生的；

接收第二放射量测定器产生的第二信号，所述第二信号对应于所述第一放射束的第二辐射输出率或所述第一放射束的第一能谱中的至少一个；

接收所述第一放射量测定器产生的第三信号，所述第三信号对应于第二放射束的第三辐射输出率，其中，所述第二放射束由所述放射源在第二时间点产生；

接收所述第二放射量测定器产生的第四信号，所述第四信号对应于所述第二放射束的第四辐射输出率或所述第二放射束的第二能谱中的至少一个；以及

基于所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号或所述第四信号中的至少一个，确定所述第一放射束的射束能量与所述第二放射束的射束能量之间是否存在差异。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一放射量测定器的量子效率低于所述第二放射量测定器的量子效率。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，确定所述第一放射束的射束能量与所述第二放射束的射束能量之间是否存在差异，还包括：

确定所述第一信号与所述第二信号之间的第一关系；

确定所述第三信号与所述第四信号之间的第二关系；

确定所述第一关系与所述第二关系之间是否存在差异；

响应于所述确定所述第一关系与所述第二关系之间存在所述差异，

确定所述第一放射束和所述第二放射束的射束能量存在差异。

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，确定所述第一放射束的射束能量与所述第二放射束的射束能量之间是否存在差异，还包括：

基于所述第二信号，确定所述第一能谱的最大能量；

基于所述第四信号，确定所述第二能谱的最大能量；

确定所述第一能谱的最大能量与所述第二能谱的最大能量之间是否存在差异；以及

响应于所述确定所述第一能谱的最大能量与所述第二能谱的最大能量之间存在所述差异，

确定所述第一放射束的射束能量与所述第二放射束的射束能量之间存在所述差异。

21.一种用于监测射束能量的方法，所述方法包括：

接收由第一放射量测定器产生的第一信号，所述第一信号对应于放射束的第一辐射输出率；

接收由第二放射量测定器产生的第二信号，所述第二信号对应于所述放射束的第二辐射输出率；

确定所述第一信号与所述第二信号之间的关系；

确定所述关系和参考值之间的差异；

基于所述差异确定所述放射束的射束能量是否存在变化，其中，所述第一放射量测定器的量子效率低于所述第二放射量测定器的量子效率。

Images