CN109997146B - 肿瘤追踪方法及装置、放疗系统、存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种肿瘤追踪方法及装置、放疗系统、存储介质，属于放射治疗领域。该方法包括：获取第N时刻的肿瘤图像，根据第N时刻的肿瘤图像和第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N‑1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差对肿瘤进行追踪。本发明解决了肿瘤追踪的设备复杂度较高，设备成本较高的问题，有助于降低肿瘤追踪的设备复杂度和设备成本。本发明用于肿瘤追踪。

Description

肿瘤追踪方法及装置、放疗系统、存储介质
技术领域
本发明涉及放射治疗领域，特别涉及一种肿瘤追踪方法及装置、放疗系统、存储介质。
背景技术
放射治疗(简称放疗)是利用放射线治疗肿瘤的一种治疗方法。放疗可以让癌细胞凋亡或坏死，是治疗恶性肿瘤的主要手段之一。放疗的关键技术是在放疗过程中保持对肿瘤的精确定位。而在实际放疗的过程中，患者的不自主移动或患者器官的运动都会使肿瘤发生移动，影响放疗位置的准确性，因此，在放疗的过程中，通常需要进行肿瘤追踪以实现精确定位。
现有技术中，通常采用放射治疗设备(简称放疗设备)对肿瘤进行追踪。放疗设备包括旋转机架、治疗头、控制组件和两套成像系统，每套成像系统包括一个X射线球管和一个平板探测器，旋转机架为圆筒状结构，治疗头、X射线球管和平板探测器均设置在旋转机架上，且每套成像系统的X射线球管在旋转机架上的位置与平板探测器在旋转机架上的位置相对，两个X射线球管之间的圆弧对应的圆心角为90度，控制组件分别与旋转机架、治疗头、X射线球管和平板探测器连接。在进行肿瘤追踪的过程中，通过治疗床将患者定位在旋转机架内，控制组件控制旋转机架旋转，并控制两个X射线球管同时且定时向肿瘤发射X射线，每个X射线球管发射出的X射线穿过肿瘤到达相应的平板探测器，控制组件根据每个平板探测器接收到的X射线确定一个二维图像，得到两个二维图像，并根据两个二维图像确定肿瘤的三维位置，从而实现对肿瘤的追踪。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
相关技术在进行肿瘤追踪时，需要两套成像系统，对放疗设备的空间及线缆布置的要求很高，且平板探测器较为昂贵，因此，现有技术进行肿瘤追踪的设备复杂度较高，设备成本较高。
发明内容
本发明提供了一种肿瘤追踪方法及装置、放疗系统、存储介质，可以解决肿瘤追踪的设备复杂度较高，设备成本较高的问题。本发明的技术方案如下：
第一方面，提供一种肿瘤追踪方法，应用于放疗设备，所述放疗设备包括一肿瘤图像获取装置，所述肿瘤图像获取装置用于获取不同时刻的肿瘤图像，所述方法包括：
获取第N时刻的肿瘤图像，N＝2，3，4......M，M为正整数；
根据所述第N时刻的肿瘤图像和所述第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定所述第N时刻肿瘤的二维位置偏差；
根据所述第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差，所述第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差是根据所述第N-1时刻的肿瘤图像和所述第N-1时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像确定的二维位置偏差，所述第N时刻的肿瘤图像的获取位置与所述第N-1时刻的肿瘤图像的获取位置不同；
根据所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差，对所述肿瘤进行追踪。
第二方面，提供了一种肿瘤追踪装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取第N时刻的肿瘤图像，N＝2，3，4......M，M为正整数；
第一确定模块，用于根据所述第N时刻的肿瘤图像和所述第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定所述第N时刻肿瘤的二维位置偏差；
第二确定模块，用于根据所述第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差，所述第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差是根据所述第N-1时刻的肿瘤图像和所述第N-1时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像确定的二维位置偏差，所述第N时刻的肿瘤图像的获取位置与所述第N-1时刻的肿瘤图像的获取位置不同；
追踪模块，用于根据所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差，对所述肿瘤进行追踪。
第三方面，提供一种放疗系统，所述放疗系统包括：治疗装置、治疗开关、追踪开关、设置开关和第二方面所述的肿瘤追踪装置，
所述治疗开关与所述追踪开关并联连接，所述设置开关分别与所述治疗开关和所述追踪开关串联连接，所述治疗装置与所述治疗开关连接，所述肿瘤追踪装置与所述设置开关连接。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在计算机的处理组件上运行时，使得所述处理组件执行第一方面所述的肿瘤追踪方法。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明提供的肿瘤追踪方法及装置、放疗系统、存储介质，该方法包括：获取第N时刻的肿瘤图像，根据第N时刻的肿瘤图像和第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差对肿瘤进行追踪。由于仅采用肿瘤图像获取装置(也即是一套成像系统，该一套成像系统包括成像源和探测器)就能够实现肿瘤追踪，因此解决了肿瘤追踪的设备复杂度较高，设备成本较高的问题，有助于降低肿瘤追踪的设备复杂度和设备成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种放疗设备的应用场景图；
图2是本发明实施例提供的一种获取肿瘤图像的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种肿瘤追踪方法的方法流程图；
图4是本发明实施例提供的一种确定肿瘤的三维位置偏差的方法流程图；
图5是本发明实施例提供的一种根据肿瘤的三维位置偏差对肿瘤进行追踪的方法流程图；
图6是本发明实施例提供的一种拉弧治疗模式中获取肿瘤图像的示意图；
图7是本发明实施例提供的一种定点治疗模式中获取肿瘤图像的示意图；
图8是本发明实施例提供的一种肿瘤追踪装置的框图；
图9是本发明实施例提供的一种追踪模块的框图；
图10是本发明实施例提供的一种放疗系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参考图1，其示出了本发明实施例提供的一种放疗设备的应用场景图，参见图1，该放疗设备包括：旋转机架01、成像源02、探测器03、治疗头04、处理组件05和控制组件06。其中，成像源02可以为X射线球管，探测器03可以为平板探测器，成像源02和探测器03可以组成一套成像系统，该成像系统也可以称为肿瘤图像获取装置。
旋转机架01可以为圆筒状结构，其具体可以为滚筒。肿瘤图像获取装置和治疗头04分别设置在旋转机架01上，且肿瘤图像获取装置和治疗头04位于旋转机架01的同一圆周上，成像源02在旋转机架01上的位置与探测器03在旋转机架01上的位置相对，从而成像源02发射出的射线能够被探测器03接收，治疗头04与成像源02之间的圆弧对应的圆心角可以为j。在本发明实施例中，旋转机架01能够按照旋转方向f旋转，带动肿瘤图像获取装置和治疗头04旋转。
处理组件05可以与探测器03连接，控制组件06分别与旋转机架01、成像源02和治疗头04连接，且处理组件05与控制组件06连接，控制组件06可以控制旋转机架01按照旋转方向f旋转，控制成像源02和治疗头04发射射线，探测器03可以对成像源02发射出的射线进行接收，处理组件05可以根据探测器03接收到的放射线确定肿瘤图像。其中，处理组件05可以位于计算机(例如电脑)中，且处理组件05可以为计算机的处理器，或者，处理组件05可以为处理软件，控制组件06可以为控制器。
需要说明的是，实际应用中，旋转机架01还可以是悬臂或机械臂，悬臂或机械臂能够带动肿瘤图像获取装置和治疗头04圆周旋转。处理组件05与控制组件06可以实施成为整体，或者，处理组件05与控制组件06单独设置。旋转机架01、成像源02、探测器03和治疗头04的具体结构可以参考相关技术，本发明实施例在此不再赘述。
如图1所示，患者07体内生长有肿瘤08，若肿瘤为肺部肿瘤，则肿瘤08能够随患者07的呼吸而规律性运动。放疗设备在使用时，通过治疗床(图1中未示出)将患者07定位在旋转机架01中，并使患者07在治疗床上固定体位，保持平稳呼吸，之后，控制组件06控制旋转机架01按照旋转方向f旋转，在旋转机架01旋转的过程中：
结合图1和图2，在第N-1时刻，控制组件06控制肿瘤图像获取装置获取第N-1时刻的肿瘤图像，处理组件05根据第N-1时刻的肿瘤图像和第N-1时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差。其中，在第N-1时刻，成像源02可以位于位置点A1或位置点A2，或者成像源02还可以位于其他位置点(图2中未示出)，当第N-1时刻成像源02位于位置点A1时，第N-1时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像也即是位置点A1对应的肿瘤参考图像，当第N-1时刻成像源02位于位置点A2时，第N-1时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像也即是位置点A2对应的肿瘤参考图像。在本发明实施例中，控制组件06控制肿瘤图像获取装置获取肿瘤图像可以包括：控制组件06控制成像源02向肿瘤发射射线，射线穿过肿瘤到达探测器03，探测器03对穿过肿瘤的射线进行接收，处理组件05根据探测器03接收到的射线确定肿瘤图像；处理组件05根据第N-1时刻的肿瘤图像和第N-1时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像确定第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差可以包括：处理组件05将第N-1时刻的肿瘤图像与第N-1时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像进行对比，确定第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差。
结合图1和图2，在第N时刻，控制组件06控制肿瘤图像获取装置获取第N时刻的肿瘤图像，处理组件05根据第N时刻的肿瘤图像和第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差。其中，在第N时刻，成像源02可以位于位置点A1或位置点A2，或者成像源02还可以位于其他位置点(图2中未示出)，且第N时刻成像源02所处的位置点与第N-1时刻成像源02所处的位置点不同。当第N时刻成像源02位于位置点A1时，第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像也即是位置点A1对应的肿瘤参考图像，当第N时刻成像源02位于位置点A2时，第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像也即是位置点A2对应的肿瘤参考图像。控制组件06控制肿瘤图像获取装置获取肿瘤图像的过程，以及，处理组件05根据第N时刻的肿瘤图像和第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差的过程与上述第N-1时刻相关的过程相同或类似，这里不再赘述。
确定第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差和第N时刻肿瘤的二维位置偏差之后，处理组件05根据第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差和第N时刻肿瘤的二维位置偏差，确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差，控制组件06根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差对肿瘤进行追踪。可选地，处理组件05根据第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差和第N时刻肿瘤的二维位置偏差确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差可以包括：处理组件05结合第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差和第N时刻肿瘤的二维位置偏差，计算得到第N时刻肿瘤的三维位置偏差。控制组件06根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差对肿瘤进行追踪可以包括：控制组件06根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差与预设偏差范围的关系对肿瘤进行追踪，且具体可以包括：当第N时刻肿瘤的三维位置偏差位于预设偏差范围内时，控制组件06自动校正肿瘤的位置；当第N时刻肿瘤的三维位置偏差大于预设偏差范围的上限时，控制组件06执行报警操作，以提示对肿瘤的位置进行人工校正；当第N时刻肿瘤的三维位置偏差小于预设偏差范围的下限时，无需对肿瘤的位置进行校正。其中，控制组件06自动校正肿瘤的位置可以包括：控制组件06根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差控制放疗设备的治疗床移动使肿瘤与放疗设备的焦点重合；或者，控制组件06根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差调整放疗设备的多叶准直器，使多叶准直器的射野与肿瘤重合。
在本发明实施例中，如图2所示，位置点A2与位置点A1之间的圆弧对应的圆心角可以为a，a的具体取值可以根据实际情况设置，可选地，a＝90度。探测器03中可以包括模拟数字转换器(英文：Analog to Digital Converter；简称：ADC)，处理组件05根据探测器03接收到的放射线确定肿瘤图像可以包括：探测器03将接收到的射线转化为光信号，之后将光信号转化为模拟信号，ADC将模拟信号转化为数字信号发送给处理组件05，处理组件05根据接收到的数字信号生成肿瘤图像。
请参考图3，其示出了本发明实施例提供的一种肿瘤追踪方法的方法流程图，本实施例以该肿瘤追踪方法应用于图1所示的放疗设备中来举例说明，该肿瘤追踪方法可以由肿瘤追踪装置来执行，该肿瘤追踪装置包括图1所示的放疗设备中的肿瘤图像获取装置(包括成像源和探测器)、处理组件和控制组件等。参见图3，该肿瘤追踪方法包括：
步骤301、获取第N时刻的肿瘤图像，N＝2，3，4......M，M为正整数。
本发明实施例中，可以由肿瘤图像获取装置获取第N时刻的肿瘤图像。其中，肿瘤图像获取装置可以包括成像源和探测器，肿瘤图像获取装置能够绕肿瘤圆周旋转，且可以是匀速旋转或非匀速旋转，在第N时刻，成像源可以向肿瘤发射射线，该射线穿过肿瘤到达探测器被探测器接收，处理组件根据探测器接收的放射线确定的肿瘤图像即为第N时刻的肿瘤图像。其中，射线可以为X射线。N＝2，3，4......M，M为正整数，也即是，N为大于或等于2的正整数。
示例地，如图2所示，假设第N时刻成像源02旋转至位置点A2，则成像源02从图2所示的位置点A2向患者07体内的肿瘤发射射线，射线穿过患者07体内的肿瘤到达探测器03并被探测器03接收，处理组件根据探测器03接收的射线确定的肿瘤图像即为第N时刻的肿瘤图像。
步骤302、根据第N时刻的肿瘤图像和第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差。
其中，第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像也即是第N时刻成像源所处的位置点对应的肿瘤参考图像。在本发明实施例中，处理组件可以存储预设图像库，预设图像库中包括与多个位置点中的每个位置点对应的肿瘤参考图像，每个位置点对应的肿瘤参考图像是基于从相应的位置点向肿瘤发射的光学信号所确定的肿瘤参考图像。
处理组件可以先从预设图像库中获取与第N时刻成像源所处的位置点对应的肿瘤参考图像，将该肿瘤参考图像确定为第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，然后将第N时刻的肿瘤图像与第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像进行对比，确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差，该第N时刻肿瘤的二维位置偏差可以包括第N时刻肿瘤在x轴方向和z轴方向上的联合位置偏差UN和第N时刻肿瘤在y轴方向上的位置偏差YN。其中，x轴、y轴和z轴的原点为成像源与探测器之间的连线的中点，放疗设备可以包括治疗床，y轴与放疗设备的治疗床的长度方向平行，x轴与y轴位于同一平面内与y轴垂直，z轴垂直于x轴和y轴组成的平面。
需要说明的是，在本发明实施例中，预设图像库中的肿瘤参考图像可以为预先获取的肿瘤的电子计算机断层扫描(英文：Computed Tomography；简称：CT)数字重建二维图像，从而第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像可以为预先获取的肿瘤的CT图像。其中，预设图像库可以在治疗前形成，也可以在治疗过程中形成。当预设图像库在治疗前形成时，在治疗前，可以利用CT机对肿瘤进行扫描，得到肿瘤的CT图像序列，该CT图像序列中包括一系列CT图像，然后通过图像重建算法计算得到与多个位置点中的每个位置点对应的CT数字重建二维图像，该CT数字重建二维图像也即是肿瘤参考图像。当预设图像库在治疗过程中形成时，在治疗前，可以利用CT机对肿瘤进行扫描，得到肿瘤的CT图像序列，该CT图像序列中包括一系列CT图像，在治疗中，当需要确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差时，通过图像重建算法计算出与第N时刻的肿瘤图像对应的CT数字重建二维图像，该CT数字重建二维图像也即是第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像。需要说明的是，本发明实施例是以利用CT机对肿瘤进行扫描并获取肿瘤参考图像为例进行说明的，实际应用中，还可以通过磁共振成像(英文：Magnetic Resonance Imaging；简称：MRI)获取肿瘤参考图像，本发明实施例在此不再赘述。
步骤303、根据第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差。
其中，第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差是根据第N-1时刻的肿瘤图像和第N-1时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像确定的二维位置偏差，第N时刻的肿瘤图像的获取位置与第N-1时刻的肿瘤图像的获取位置不同。处理组件确定第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差的过程与上述步骤301至步骤302中，处理组件确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差的过程类似，本实施例在此不再赘述。需要说明的是，第N时刻的肿瘤图像的获取位置与第N-1时刻的肿瘤图像的获取位置不同，例如，当第N时刻的肿瘤图像的获取位置点为图2中的位置点A2时，第N-1时刻的肿瘤图像的获取位置点可以为图2中的位置点A1，且与第N时刻肿瘤的二维位置偏差类似，第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差包括第N-1时刻肿瘤在x轴方向和z轴方向上的联合位置偏差UN-1和第N-1时刻肿瘤在y轴方向上的位置偏差YN-1。
步骤304、根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差，对肿瘤进行追踪。
控制组件根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差与预设偏差范围的关系，对肿瘤进行追踪。
综上所述，本发明实施例提供的肿瘤追踪方法，获取第N时刻的肿瘤图像，根据第N时刻的肿瘤图像和第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差对肿瘤进行追踪。由于仅采用肿瘤图像获取装置(也即是一套成像系统，该一套成像系统包括成像源和探测器)就能够实现肿瘤追踪，因此解决了肿瘤追踪的设备复杂度较高，设备成本较高的问题，有助于降低肿瘤追踪的设备复杂度和设备成本。
下面对上述步骤303进行说明。请参考图4，其示出了本发明实施例提供的一种根据第N时刻肿瘤的二维位置偏差和第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差的方法流程图，参见图4，该方法包括：
子步骤3031、确定第N时刻成像源的旋转角度和第N-1时刻成像源的旋转角度。
在整个肿瘤追踪过程中，旋转机架可以旋转，带动成像源圆周旋转，在成像源旋转的过程中，通过旋转机架驱动装置或编码器可以确定不同时刻成像源的旋转角度，不同时刻成像源的旋转角度可以包括第N时刻成像源的旋转角度和第N-1时刻成像源的旋转角度。其中，第N时刻成像源的旋转角度可以为：从成像源开始绕肿瘤旋转的时刻开始到第N时刻成像源的旋转角度，第N-1时刻成像源的旋转角度可以为：从成像源开始绕肿瘤旋转的时刻开始到第N-1时刻成像源的旋转角度。
在本发明实施例中，可以将成像源开始绕肿瘤旋转时成像源的旋转角度确定为0度，将第N时刻成像源所在的位置点与成像源开始绕肿瘤旋转时成像源所在的位置点之间的夹角(也即是第N时刻成像源所在的位置点与成像源开始绕肿瘤旋转时成像源所在的位置点之间的圆弧对应的圆心角)确定为第N时刻成像源的旋转角度，将第N-1时刻成像源所在的位置点与成像源开始绕肿瘤旋转时成像源所在的位置点之间的夹角(也即是第N-1时刻成像源所在的位置点与成像源开始绕肿瘤旋转时成像源所在的位置点之间的圆弧对应的圆心角)确定为第N-1时刻成像源的旋转角度；或者，当成像源绕肿瘤匀速圆周旋转时，可以确定第N时刻与成像源开始绕肿瘤旋转的时刻之间的第N时间差，和，第N-1时刻与成像源开始绕肿瘤旋转的时刻之间的第N-1时间差，并确定成像源绕肿瘤匀速圆周旋转的旋转速度，将第N时间差与旋转速度的乘积确定为第N时刻成像源的旋转角度，将第N-1时间差与旋转速度的乘积确定为第N-1时刻成像源的旋转角度。
子步骤3032、根据第N时刻肿瘤的二维位置偏差、第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差、第N时刻成像源的旋转角度和第N-1时刻成像源的旋转角度，采用三维位置偏差公式确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差。
在本发明实施例中，三维位置偏差公式可以为：
X＝(UN×SinRN-1-UN-1×SinRN)/(CosRN-1×SinRN-CosRN×SinRN-1)；
Y＝YN；
Z＝(UN×CosRN-1-UN-1×CosRN)/(SinRN-1×CosRN-SinRN×CosRN-1)；
其中，X为肿瘤在x轴方向上的位置偏差，Y为肿瘤在y轴方向上的位置偏差，Z为肿瘤在z轴方向上的位置偏差，x轴、y轴和z轴的原点为成像源与探测器之间的连线的中点，该中点也可以称为治疗等中心点，y轴与放疗设备的治疗床的长度方向平行，当患者躺在治疗床上时，患者的纵向可以与治疗床的长度方向平行，x轴与y轴位于同一平面内且与y轴垂直，z轴垂直于x轴和y轴组成的平面；UN为第N时刻肿瘤在x轴方向和z轴方向上的联合位置偏差，RN为第N时刻成像源的旋转角度，YN为第N时刻肿瘤在y轴方向上的位置偏差，UN-1为第N-1时刻肿瘤在x轴方向和z轴方向上的联合位置偏差，RN-1为第N-1时刻成像源的旋转角度。SinRN表示求RN的正弦值，SinRN-1表示求RN-1的正弦值，CosRN表示求RN的余弦值，CosRN-1表示求RN-1的余弦值，/表示除号。UN、UN-1、RN、RN-1、X、Y、Z的关系可以为UN＝X×CosRN+Z×SinRN，UN-1＝X×CosRN-1+Z×SinRN-1。
可选地，处理组件可以将第N时刻肿瘤在x轴方向和z轴方向上的联合位置偏差UN，第N-1时刻肿瘤在x轴方向和z轴方向上的联合位置偏差UN-1，第N时刻成像源的旋转角度RN，第N-1时刻成像源的旋转角度RN-1和第N时刻肿瘤在y轴方向上的位置偏差YN代入上述三维位置偏差公式，计算得到第N时刻肿瘤在x轴方向上的位置偏差，肿瘤在y轴方向上的位置偏差和肿瘤在z轴方向上的位置偏差，从而得到第N时刻肿瘤的三维位置偏差。
需要说明的是，在根据第N时刻肿瘤的二维位置偏差和第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差确定肿瘤的第N时刻肿瘤的三维位置偏差时，Y＝YN，YN为第N时刻肿瘤在y轴方向上的位置偏差，且第N时刻位于第N-1时刻之后。实际应用中，在计算肿瘤的三维位置偏差时，Y等于最近一次获取的肿瘤在y轴方向上的位置偏差，例如，当根据第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差和第N-2时刻肿瘤的二维位置偏差确定第N-1时刻肿瘤的三维位置偏差时，Y＝YN-1，YN-1为第N-1时刻肿瘤在y轴方向上的位置偏差，且第N-1时刻位于第N-2时刻之后，当根据第N+1时刻肿瘤的二维位置偏差和第N时刻肿瘤的二维位置偏差确定第N+1时刻肿瘤的三维位置偏差时，Y＝YN+1，YN+1为第N+1时刻肿瘤在y轴方向上的位置偏差，且第N+1时刻位于第N时刻之后，依次类推。也即是，在根据相邻两次获取的肿瘤图像得到的两个二维位置偏差确定肿瘤的三维位置偏差时，该三维位置偏差中的Y等于该两个二维位置偏差中，最后一次获取的二维位置偏差中的肿瘤在y轴方向上的位置偏差。
下面对上述步骤304进行说明。请参考图5，其示出了本发明实施例提供的一种根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差与预设偏差范围的关系对肿瘤进行追踪的方法流程图，参见图5，该方法包括：
子步骤3041、当第N时刻肿瘤的三维位置偏差位于预设偏差范围内时，自动校正肿瘤的位置。
在本发明实施例中，控制组件可以将第N时刻肿瘤的三维位置偏差与预设偏差范围进行比较，来判断第N时刻肿瘤的三维位置偏差是否位于预设偏差范围内，若第N时刻肿瘤的三维位置偏差位于预设偏差范围内，则控制组件自动校正肿瘤的位置。
可选地，预设偏差范围可以是三维位置偏差的平方根的偏差范围。处理组件根据平方根公式，计算得到第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根，然后将第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根分别与预设偏差范围的上限和预设偏差范围的下限进行比较来判断第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根是否位于预设偏差范围内，当第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根小于预设偏差范围的上限且大于预设偏差范围的下限时，或者，当第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根等于预设偏差范围的上限时，或者，当第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根等于预设偏差范围的下限时，处理组件确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根位于预设偏差范围内。其中，平方根公式可以为：
Figure GWB0000003535010000131
X为肿瘤在x轴方向上的位置偏差，Y为肿瘤在y轴方向上的位置偏差，Z为肿瘤在z轴方向上的位置偏差，d为三维位置偏差的平方根。处理组件可以将步骤303计算得到的第N时刻肿瘤的三维位置偏差的X的值、Y的值和Z的值代入该平方根公式，计算得到第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根。
在本发明实施例中，放疗设备可以为多源聚焦放疗设备或适形调强放疗设备。多源聚焦放疗设备具有一个装载有多个放射源的治疗头，且多个放射源发射出的放射线能够汇聚于一点，该多个放射源发射出的放射线的汇聚点可以称为多源聚焦放疗设备的焦点，当放疗设备为多源聚焦放疗设备时，控制组件可以根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差移动放疗设备的治疗床，使肿瘤与多源聚焦放疗设备的焦点重合，以对肿瘤进行位置校正。适形调强放疗设备通常具有一个治疗头，且适形调强放疗设备还包括与治疗头配合的多叶准直器(英文：Multi-Leaf Collimator；简称：MLC)，多叶准直器具有射野，治疗头发射出的放射线可以经过多叶准直器的射野照射到肿瘤，当放疗设备为适形调强放疗设备时，控制组件可以根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差调整放疗设备的多叶准直器，使多叶准直器的射野与肿瘤重合，以对肿瘤进行位置校正。
子步骤3042、当第N时刻肿瘤的三维位置偏差大于预设偏差范围的上限时，执行报警操作，以提示对肿瘤的位置进行人工校正。
处理组件可以将第N时刻肿瘤的三维位置偏差与预设偏差范围的上限进行比较，来判断第N时刻肿瘤的三维位置偏差是否大于预设偏差范围的上限。若第N时刻肿瘤的三维位置偏差大于预设偏差范围的上限，则说明肿瘤的位置偏差较大，此时，无论如何调整放疗设备可能都无法对肿瘤进行位置校正，因此控制组件可以执行报警操作，以提示对肿瘤的位置进行人工校正。可选地，可以发出告警提示音，或者，生成提示信息，并显示提示信息等。控制组件执行报警操作之后，工作人员可以根据报警提示，对肿瘤的位置进行人工校正。例如，重新固定患者在治疗床上的位置等。
可选地，预设偏差范围可以是三维位置偏差的平方根的偏差范围。处理组件可以根据平方根公式，计算得到第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根，然后将第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根与预设偏差范围的上限进行比较，来判断第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根是否大于预设偏差范围的上限。其中，处理组件计算第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根的过程可以参考上述子步骤3041，本实施例在此不再赘述。
子步骤3043、当第N时刻肿瘤的三维位置偏差小于预设偏差范围的下限时，无需对肿瘤的位置进行校正。
处理组件可以将第N时刻肿瘤的三维位置偏差与预设偏差范围的下限进行比较，来判断第N时刻肿瘤的三维位置偏差是否小于预设偏差范围的下限。若第N时刻肿瘤的三维位置偏差小于预设偏差范围的下限，则说明肿瘤的位置偏差较小，或者肿瘤不存在位置偏差，此时，无需对肿瘤的位置进行校正。例如，无需移动治疗床、无需调整多叶准直器和无需执行报警操作等。
可选地，预设偏差范围可以是三维位置偏差的平方根的偏差范围。处理组件可以根据平方根公式，计算得到第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根，然后将第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根与预设偏差范围的下限进行比较，来判断第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根是否小于预设偏差范围的下。其中，处理组件计算第N时刻肿瘤的三维位置偏差的平方根的过程可以参考上述子步骤3041，本实施例在此不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供的肿瘤追踪方法，获取第N时刻的肿瘤图像，根据第N时刻的肿瘤图像和第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差对肿瘤进行追踪。由于仅采用肿瘤图像获取装置(也即是一套成像系统，该一套成像系统包括成像源和探测器)就能够实现肿瘤追踪，因此解决了肿瘤追踪的设备复杂度较高，设备成本较高的问题，有助于降低肿瘤追踪的设备复杂度和设备成本。
本发明实施例提供的肿瘤追踪方法，在整个肿瘤追踪过程中，旋转机架旋转，带动肿瘤图像获取装置(包括成像源和探测器)圆周旋转，在肿瘤图像获取装置旋转的过程中，肿瘤图像获取装置可以每隔一定时间间隔获取肿瘤图像，肿瘤追踪装置可以根据不同时刻的肿瘤图像，确定不同时刻肿瘤的二维位置偏差，进而结合相邻两次获得肿瘤的二维位置偏差，计算肿瘤的三维偏差，根据肿瘤的三维偏差，对肿瘤的移动作出实时响应，即可实现整个治疗过程中对肿瘤的实时追踪。在本发明实施例中，任意两个相邻的时刻之间的时间间隔可以相等或不等，且任意两个相邻的时刻之间的时间间隔可以调节，该任意两个相邻的时刻指的是肿瘤图像获取装置任意相邻的两次获取肿瘤图像的时刻。
需要说明的是，实际应用中，若肿瘤图像获取装置相邻两次获取肿瘤图像时，成像源所处的位置点之间的夹角较小，则会导致最终确定的肿瘤的三维位置偏差的误差较大。因此，本发明实施例中，肿瘤追踪装置可以调节任意两个相邻的时刻之间的时间间隔，以增大任意相邻的两次获取肿瘤图像的时刻成像源所处位置点之间的夹角，进而减小确定的肿瘤的三维位置偏差的误差，提高肿瘤追踪的精度。
上述图3至图5所示实施例提供的肿瘤追踪方法可以应用于放疗设备，放疗设备包括旋转机架及设置在旋转机架上的治疗头和肿瘤图像获取装置，旋转机架带动治疗头和肿瘤图像获取装置绕肿瘤旋转。该放疗设备的示意图可以参考图1。
上述图3至图5所示实施例中的肿瘤追踪方法，可以应用于旋转治疗模式、拉弧治疗模式和定点治疗模式中，在旋转治疗模式中，旋转机架带动治疗头和肿瘤图像获取装置绕肿瘤圆周旋转。拉弧治疗模式可以为大角度或小角度拉弧治疗模式，拉弧治疗模式中，在治疗过程中，旋转机架旋转(可以是匀速旋转或者非匀速旋转)，带动治疗头在拉弧弧段内运动。定点治疗模式中，在治疗过程中，治疗头停留在某一定点对肿瘤进行治疗。
在拉弧治疗模式中，特别是小角度拉弧治疗时，由于拉弧角度小，肿瘤图像获取装置相邻两次获取肿瘤图像时，肿瘤图像获取装置所处的位置点之间的夹角较小，则会导致最终确定的肿瘤的三维位置偏差的误差较大。为了提高在拉弧治疗过程中的肿瘤追踪精度，本发明实施例中，在拉弧弧段外设置有虚拟治疗点，在治疗过程中，治疗头还能够在拉弧弧段外运动，治疗头在第N时刻或第N-1时刻位于虚拟治疗点，且第N时刻治疗头所处的位置点与第N-1时刻治疗头所处的位置点之间的弧段大于拉弧弧段。
本发明实施例中，在拉弧治疗模式中，肿瘤图像获取装置可以获取肿瘤图像，且相邻两次获取肿瘤图像的时刻中，其中一个时刻治疗头可以位于拉弧弧段内，另一个时刻治疗头可以位于拉弧弧段外的虚拟治疗点；或者，相邻两次获取肿瘤图像的时刻中，治疗头位于拉弧弧段外的两个不同的虚拟治疗点。由于治疗头与肿瘤图像获取装置之间的夹角固定，因此，当相邻两次获取肿瘤图像的时刻治疗头所处的位置点之间的夹角较大时，肿瘤图像获取装置所处的位置点之间的夹角也较大。
请参考图6，其示出了本发明实施例提供的一种拉弧治疗模式中获取肿瘤图像的示意图，参见图6，拉弧弧段可以为位置点E1和位置点E2之间的圆弧，该圆弧上的任一位置点可以为治疗点，且位置点E1和位置点E2也可以为治疗点，治疗头可以在该拉弧弧段内运动，并发射放射线。肿瘤追踪装置可以在该拉弧弧段之外设置虚拟治疗点E3，在治疗过程中，治疗头还能够在拉弧弧段外运动，当治疗头在该拉弧弧段外运动时，治疗头不发射放射线。本发明实施例中，在第N-1时刻，治疗头可以位于拉弧弧段内的位置点E4，在第N时刻，治疗头可以位于拉弧弧段外的虚拟治疗点E3，第N-1时刻治疗头所处的位置点与第N时刻治疗头所处的位置点之间的弧段大于拉弧弧段，从而第N-1时刻肿瘤图像获取装置所处的位置点与第N时刻肿瘤图像获取装置所处的位置点之间的弧段大于拉弧弧段。第N-1时刻和第N时刻，肿瘤图像获取装置分别获取一次肿瘤图像，且第N-1时刻肿瘤图像获取装置获取的肿瘤图像为第N-1时刻的肿瘤图像，第N时刻肿瘤图像获取装置获取的肿瘤图像为第N时刻的肿瘤图像。
需要说明的是，本发明实施例是以第N-1时刻治疗头位于拉弧弧段内，第N时刻治疗头位于虚拟治疗点为例进行说明的，实际应用中，第N-1时刻治疗头可以位于虚拟治疗点，第N时刻治疗头可以位于拉弧弧段内；当拉弧弧段之外设置至少两个虚拟治疗点时，第N-1时刻和第N时刻治疗头可以位于至少两个虚拟治疗点中不同的两个虚拟治疗点，只要保证第N时刻治疗头所处的位置点与第N-1时刻治疗头所处的位置点之间的弧段大于拉弧弧段即可。
本发明实施例中，通过设置虚拟治疗点，使肿瘤图像获取装置可以在治疗头位于拉弧弧段内和虚拟治疗点时或治疗头位于两个不同虚拟治疗点时获取肿瘤图像，这样使得肿瘤图像获取装置相邻两次获取肿瘤图像时，肿瘤图像获取装置所处的位置点之间的夹角增大，减小了最终确定的肿瘤的三维位置偏差的误差，提高了肿瘤追踪精度。
获取肿瘤图像之后，根据获取到的肿瘤图像确定肿瘤三维位置偏差及追踪的方法如前所述，在此不再赘述。
为了在定点治疗模式下采用上述图3至图5所示的肿瘤追踪方法，本发明实施例，在定点外设置虚拟治疗点，在治疗过程中，治疗头能够在定点外运动，治疗头在第N时刻或第N-1时刻位于虚拟治疗点。
本发明实施例中，在定点治疗模式中，肿瘤图像获取装置可以获取肿瘤图像，且相邻两次获取肿瘤图像的时刻中，其中一个时刻治疗头可以位于定点(指的是治疗点，治疗头位于治疗点时发射放射线)，另一个时刻治疗头可以位于定点之外的虚拟治疗点(治疗头位于虚拟治疗点时不发射放射线)；或者，相邻两次获取肿瘤图像的时刻中，治疗头位于定点之外的两个不同的虚拟治疗点。由此，可以实现上述图3至图5所示的肿瘤追踪方法在定点治疗过程中的应用。
由于治疗头与肿瘤图像获取装置之间的夹角固定，因此，当相邻两次获取肿瘤图像的时刻治疗头所处的位置点之间的夹角较大时，肿瘤图像获取装置所处的位置点之间的夹角也较大。为了提高在定点治疗过程中肿瘤的追踪精度，相邻两次获取肿瘤图像的时刻治疗头所处的位置点之间的夹角的取值范围可以为45-135度，优选地，为90度。
请参考图7，其示出了本发明实施例提供的一种定点治疗模式中获取肿瘤图像的示意图，参见图7，定点D2为治疗点，治疗头可以在定点D2发射放射线。肿瘤追踪装置可以在定点D2之外设置虚拟治疗点D1、D3、D4，在治疗过程中，治疗头还能够在定点D2之外运动，当治疗头在定点D2之外运动时，治疗头不发射放射线，例如，当治疗头位于虚拟治疗点D1、D3、D4时，治疗头均不发射放射线。本发明实施例中，在第N-1时刻，治疗头可以位于定点D2，在第N时刻，治疗头可以位于虚拟治疗点D4，定点D2与虚拟治疗点D4之间的夹角可以为a，该夹角a的取值范围可以为45-135度，从而，第N时刻肿瘤图像获取装置所处的位置点与第N-1时刻肿瘤图像获取装置所处的位置点之间的夹角的取值范围可以为45-135度。或者，本发明实施例中，在第N-1时刻，治疗头可以位于虚拟治疗点D1，在第N时刻，治疗头可以位于虚拟治疗点D3，虚拟治疗点D1与虚拟治疗点D3之间的夹角可以为b，该夹角b的取值范围可以为45-135度，从而，第N时刻肿瘤图像获取装置所处的位置点与第N-1时刻肿瘤图像获取装置所处的位置点之间的夹角的取值范围可以为45-135度。
需要说明的是，图7仅仅是示例性的，实际应用中，第N-1时刻治疗头可以位于虚拟治疗点，第N时刻治疗头可以位于定点，或者，第N-1时刻和第N时刻治疗头位于不同的虚拟治疗点，只要保证第N时刻治疗头所处的位置点与第N-1时刻治疗头所处的位置点不同即可。
本发明实施例中，通过设置虚拟治疗点，当治疗头旋转至虚拟治疗点时，治疗头不发射放射线，但是肿瘤图像获取装置获取肿瘤图像，且肿瘤图像获取装置可以在治疗头位于定点和虚拟治疗点时获取肿瘤图像，这样使得肿瘤图像获取装置相邻两次获取肿瘤图像时，肿瘤图像获取装置所处的位置点不同，实现了图3至图5所述肿瘤追踪方法在定点治疗模式中的应用；通过使肿瘤图像获取装置相邻两次获取肿瘤图像时，肿瘤图像获取装置所处的位置点之间的夹角的取值范围为45-135度，减小了最终确定的肿瘤的三维位置偏差的误差，提高了肿瘤追踪精度。
获取肿瘤图像之后，根据获取到的肿瘤图像确定肿瘤三维位置偏差及追踪的方法如前所述，在此不再赘述。
下述为本发明的装置实施例，可以用于执行本发明的方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。
请参考图8，其示出了本发明实施例提供的一种肿瘤追踪装置100的框图。该肿瘤追踪装置100可以应用于放疗设备，该肿瘤追踪装置100可以用于执行图3至图5任一所示实施例提供的方法，参见图8，该肿瘤追踪装置100可以包括但不限于：
获取模块101，用于获取第N时刻的肿瘤图像，N＝2，3，4......M，M为正整数；
第一确定模块102，用于根据第N时刻的肿瘤图像和第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差；
第二确定模块103，用于根据第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差，第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差是根据第N-1时刻的肿瘤图像和第N-1时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像确定的二维位置偏差，第N时刻的肿瘤图像的获取位置与第N-1时刻的肿瘤图像的获取位置不同；
追踪模块104，用于根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差，对肿瘤进行追踪。
综上所述，本发明实施例提供的肿瘤追踪装置，获取第N时刻的肿瘤图像，根据第N时刻的肿瘤图像和第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差对肿瘤进行追踪。由于仅采用肿瘤图像获取装置(也即是一套成像系统，该一套成像系统包括成像源和探测器)就能够实现肿瘤追踪，因此解决了肿瘤追踪的设备复杂度较高，设备成本较高的问题，有助于降低肿瘤追踪的设备复杂度和设备成本。
可选地，任意两个相邻时刻之间的时间间隔相等或不等。
可选地，追踪模块104，用于根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差与预设偏差范围的关系，对肿瘤进行追踪。
可选地，请参考图9，其示出了本发明实施例提供的一种追踪模块104的框图，参见图9，该追踪模块104包括：
第一校正单元1041，用于当第N时刻肿瘤的三维位置偏差位于预设偏差范围内时，自动校正肿瘤的位置；
报警单元1042，用于当第N时刻肿瘤的三维位置偏差大于预设偏差范围的上限时，执行报警操作，以提示对肿瘤的位置进行人工校正；
可选地，肿瘤追踪装置100应用于放疗设备，第一校正单元1041，用于：
当放疗设备为多源聚焦放疗设备时，根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差移动放疗设备的治疗床，使肿瘤与多源聚焦放疗设备的焦点重合；
当放疗设备为适形调强放疗设备时，根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差调整放疗设备的多叶准直器，使多叶准直器的射野与肿瘤重合。
可选地，第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像为预先获取的肿瘤的电子计算机断层扫描CT图像或MRI图像。
综上所述，本发明实施例提供的肿瘤追踪装置，获取第N时刻的肿瘤图像，根据第N时刻的肿瘤图像和第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差对肿瘤进行追踪。由于仅采用肿瘤图像获取装置(也即是一套成像系统，该一套成像系统包括成像源和探测器)就能够实现肿瘤追踪，因此解决了肿瘤追踪的设备复杂度较高，设备成本较高的问题，有助于降低肿瘤追踪的设备复杂度和设备成本。
本发明肿瘤追踪装置中的成像系统，可以用于治疗前的图像引导，也可以用于治疗中的肿瘤追踪，从而成像系统(包括成像源和探测器)的利用率较高。其中，治疗前的图像引导用于治疗前对肿瘤的准确定位，即：治疗前的图像引导用于使肿瘤与放疗设备的治疗等中心点重合。具体可以包括：利用成像系统分别在第一位置和第二位置获取肿瘤图像，得到两个肿瘤图像，将两个肿瘤图像中的每个肿瘤图像与相应位置处的肿瘤参考图像进行对比得到肿瘤的两个二维位置偏差，根据两个二维位置偏差计算得到肿瘤的三维位置偏差，根据三维位置偏差对肿瘤进行位置校正，使肿瘤与放疗设备的治疗等中心点重合。
由于本发明实施例提供的放疗系统可以用于治疗前的图像引导，也可以用于治疗中的肿瘤追踪。治疗前的图像引导，成像系统仅需在预定位置点曝光，而治疗中的肿瘤追踪，成像系统需要以一定的时间间隔连续曝光。因此，为了使治疗前的图像引导与治疗中的肿瘤追踪协同工作，互不影响，本发明实施例还提供了一种放疗系统。
请参考图10，其示出了本发明实施例提供的一种放疗系统的结构示意图，参见图10，该放疗系统包括：治疗装置1101、治疗开关1102、追踪开关1103、设置开关1104和肿瘤追踪装置1105，该肿瘤追踪装置1105可以为图8所示的肿瘤追踪装置100。治疗开关1102与追踪开关1103并联连接，设置开关1104分别与治疗开关1102和追踪开关1103串联连接；治疗装置1101与治疗开关1102连接，肿瘤追踪装置1105与设置开关1104连接。
其中，追踪开关1103也可以称为曝光开关，设置开关1104也可以称为软件设置曝光开关。追踪开关1103用于控制放疗系统的成像系统在治疗前进行图像引导。治疗开关1102用于控制放疗系统的治疗头对肿瘤进行治疗，以及控制放疗系统的成像系统在治疗中进行肿瘤追踪。设置开关1104用于控制放疗系统的成像系统在治疗前的图像引导与治疗中的肿瘤追踪之间进行切换。
本发明实施例提供的放疗系统的控制过程可以如下：
在治疗前进行图像引导时，同时闭合追踪开关1103和设置开关1104，选择设置开关1104为治疗前的图像引导，断开治疗开关1102，肿瘤追踪装置1105工作，实现治疗前的图像引导。
在治疗中，当不需要进行肿瘤追踪时，闭合治疗开关1102，断开追踪开关1103和设置开关1104，治疗装置1101工作，实现对肿瘤的治疗；当需要进行肿瘤追踪时，同时闭合治疗开关1102和设置开关1104，选择设置开关1104为治疗中的肿瘤追踪，断开追踪开关1103，肿瘤追踪装置1105和治疗装置1101同时工作，实现治疗中的肿瘤追踪。
综上所述，本发明实施例提供的放疗系统，获取第N时刻的肿瘤图像，根据第N时刻的肿瘤图像和第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定第N时刻肿瘤的二维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定第N时刻肿瘤的三维位置偏差，根据第N时刻肿瘤的三维位置偏差对肿瘤进行追踪。由于仅采用肿瘤图像获取装置(也即是一套成像系统，该一套成像系统包括成像源和探测器)就能够实现肿瘤追踪，因此解决了肿瘤追踪的设备复杂度较高，设备成本较高的问题，有助于降低肿瘤追踪的设备复杂度和设备成本。
本发明实施例提供的放疗系统，通过设置治疗开关、追踪开关和设置开关，使用放疗系统既可以实现治疗前的图像引导，又可以治疗中的肿瘤追踪，还可以实现单独治疗，且该三者协同工作，互不影响，提高了成像系统的利用率。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当该指令在计算机的处理组件上运行时，使得处理组件执行图3至图5任一所描述的方法。
本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行图3至图5任一所描述的方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种肿瘤追踪方法，其特征在于，应用于放疗设备，所述放疗设备包括一肿瘤图像获取装置，所述肿瘤图像获取装置用于获取不同时刻的肿瘤图像，所述方法包括：
获取第N时刻的肿瘤图像，N＝2,3,4……M，M为正整数；
根据所述第N时刻的肿瘤图像和所述第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定所述第N时刻肿瘤的二维位置偏差；
根据所述第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差，所述第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差是根据所述第N-1时刻的肿瘤图像和所述第N-1时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像确定的二维位置偏差，所述第N时刻的肿瘤图像的获取位置与所述第N-1时刻的肿瘤图像的获取位置不同；
根据所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差，对所述肿瘤进行追踪。
2.根据权利要求1所述的肿瘤追踪方法，其特征在于，任意两个相邻时刻之间的时间间隔相等或不等。
3.根据权利要求1或2所述的肿瘤追踪方法，其特征在于，所述根据所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差，对所述肿瘤进行追踪，包括：
根据所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差与预设偏差范围的关系，对所述肿瘤进行追踪。
4.根据权利要求3所述的肿瘤追踪方法，其特征在于，所述根据所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差与预设偏差范围的关系，对所述肿瘤进行追踪，包括：
当所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差位于所述预设偏差范围内时，自动校正所述肿瘤的位置；
当所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差大于所述预设偏差范围的上限时，执行报警操作，以提示对所述肿瘤的位置进行人工校正；
当所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差小于所述预设偏差范围的下限时，无需对所述肿瘤的位置进行校正。
5.根据权利要求4所述的肿瘤追踪方法，其特征在于，所述肿瘤追踪方法应用于放疗设备，所述自动校正所述肿瘤的位置，包括：
当所述放疗设备为多源聚焦放疗设备时，根据所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差移动所述放疗设备的治疗床，使所述肿瘤与所述多源聚焦放疗设备的焦点重合；
当所述放疗设备为适形调强放疗设备时，根据所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差调整所述放疗设备的多叶准直器，使所述多叶准直器的射野与所述肿瘤重合。
6.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的肿瘤追踪方法，其特征在于，所述第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像为预先获取的所述肿瘤的电子计算机断层扫描CT图像或磁共振成像MRI图像。
7.一种应用权利要求1至6任一项所述的肿瘤追踪方法的放疗设备，其特征在于，所述放疗设备包括旋转机架及设置在所述旋转机架上的治疗头和所述肿瘤图像获取装置，所述旋转机架带动所述治疗头和所述肿瘤图像获取装置绕所述肿瘤旋转。
8.一种拉弧治疗过程中的肿瘤追踪方法，其特征在于，应用权利要求7所述的放疗设备，在治疗过程中，所述治疗头能够在拉弧弧段内运动。
9.根据权利要求8所述的肿瘤追踪方法，其特征在于，所述拉弧弧段外设置有虚拟治疗点，在治疗过程中，所述治疗头还能够在所述拉弧弧段外运动，所述治疗头在所述第N时刻或所述第N-1时刻位于所述虚拟治疗点，且所述第N时刻所述治疗头所处的位置点与所述第N-1时刻所述治疗头所处的位置点之间的弧段大于所述拉弧弧段。
10.一种定点治疗过程中的肿瘤追踪方法，其特征在于，应用权利要求7所述的放疗设备，所述定点外设置有虚拟治疗点，在治疗过程中，所述治疗头能够在所述定点外运动，所述治疗头在所述第N时刻或所述第N-1时刻位于所述虚拟治疗点。
11.根据权利要求10所述的肿瘤追踪方法，其特征在于，所述第N时刻所述治疗头所处的位置点与所述第N-1时刻所述治疗头所处的位置点之间的夹角的取值范围为45-135度。
12.一种肿瘤追踪装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取第N时刻的肿瘤图像，N＝2,3,4……M，M为正整数；
第一确定模块，用于根据所述第N时刻的肿瘤图像和所述第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像，确定所述第N时刻肿瘤的二维位置偏差；
第二确定模块，用于根据所述第N时刻肿瘤的二维位置偏差和预先确定的第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差，确定所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差，所述第N-1时刻肿瘤的二维位置偏差是根据所述第N-1时刻的肿瘤图像和所述第N-1时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像确定的二维位置偏差，所述第N时刻的肿瘤图像的获取位置与所述第N-1时刻的肿瘤图像的获取位置不同；
追踪模块，用于根据所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差，对所述肿瘤进行追踪。
13.根据权利要求12所述的肿瘤追踪装置，其特征在于，任意两个相邻时刻之间的时间间隔相等或不等。
14.根据权利要求12或13所述的肿瘤追踪装置，其特征在于，
所述追踪模块，用于根据所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差与预设偏差范围的关系，对所述肿瘤进行追踪。
15.根据权利要求14所述的肿瘤追踪装置，其特征在于，所述追踪模块，包括：
第一校正单元，用于当所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差位于所述预设偏差范围内时，自动校正所述肿瘤的位置；
报警单元，用于当所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差大于所述预设偏差范围的上限时，执行报警操作，以提示对所述肿瘤的位置进行人工校正。
16.根据权利要求15所述的肿瘤追踪装置，其特征在于，
所述肿瘤追踪装置应用于放疗设备，所述第一校正单元，用于：
当所述放疗设备为多源聚焦放疗设备时，根据所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差移动所述放疗设备的治疗床，使所述肿瘤与所述多源聚焦放疗设备的焦点重合；
当所述放疗设备为适形调强放疗设备时，根据所述第N时刻肿瘤的三维位置偏差调整所述放疗设备的多叶准直器，使所述多叶准直器的射野与所述肿瘤重合。
17.根据权利要求12、13、15、16中任一项所述的肿瘤追踪装置，其特征在于，所述第N时刻的肿瘤图像对应的肿瘤参考图像为预先获取的所述肿瘤的电子计算机断层扫描CT图像或磁共振成像MRI图像。
18.一种放疗系统，其特征在于，所述放疗系统包括：治疗装置、治疗开关、追踪开关、设置开关和权利要求12所述的肿瘤追踪装置，
所述治疗开关与所述追踪开关并联连接，所述设置开关分别与所述治疗开关和所述追踪开关串联连接，所述治疗装置与所述治疗开关连接，所述肿瘤追踪装置与所述设置开关连接。
19.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在计算机的处理组件上运行时，使得所述处理组件执行权利要求1至6、8至11中任一所述的肿瘤追踪方法。
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