CN109999371B - 放射治疗中用于患者设置的虚拟射野方向观视成像的方法 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及放射治疗中用于患者设置的虚拟射野方向观视成像。基于紧接在放射治疗之前由放射治疗系统获取的体积图像数据，生成计划靶区的虚拟射野方向观视。然后可以显示虚拟射野方向观视，以确认在患者处于当前位置的情况下，计划的射束传递治疗延伸超过皮肤表面。在一些实施方案中，可以结合基于治疗计划期间获取的体积图像数据生成的射野方向观视来显示虚拟射野方向观视，以创建混合射野方向观视。在一些实施方案中，治疗射束的场轮廓可以叠加在混合射野方向观视上，从而说明计划的射束递送治疗是否延伸超过患者皮肤表面。混合射野方向观视可以方便手动确认过程，验证计划的射束传送治疗是否延伸超过皮肤表面。

Description

放射治疗中用于患者设置的虚拟射野方向观视成像的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月21日提交的美国临时申请号62/608,973 的权益。上述美国临时申请(包括其任何附录或附件)的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开的实施例涉及放射治疗中用于患者设置的虚拟射野方向观视成像。

背景技术

除非本文另有说明，否则本部分中描述的方法不是本申请中的权利要求的现有技术，并且不会由于被包括在本部分中而被承认为现有技术。

放射治疗是针对诸如癌性肿瘤之类的特定靶组织(计划靶区)的局部治疗。理想情况下，放射疗法在计划靶区上进行，避免周围正常组织接受超过规定公差的剂量，从而将健康组织受损的风险降至最低。在进行放射治疗之前，通常采用成像系统来提供靶组织和周围区域的三维图像。根据这种成像，可以估计靶组织的大小和质量、生成适当的治疗计划并确定靶区。

因此，为了在放射治疗期间将规定剂量正确地提供给计划靶区(即靶组织)，患者应该相对于提供放射治疗的直线加速器正确定位。典型地，在治疗之前和治疗期间检查剂量数据和几何数据，以确保患者的正确摆位以及所执行的放射治疗与先前计划的治疗相匹配。这个过程被称为图像引导放射治疗(IGRT)，并且涉及在将放射治疗递送到计划靶区的同时使用成像系统来观察靶组织。IGRT结合了治疗计划中的成像坐标，以确保患者在放射治疗设备中正确对准以接受治疗。

发明内容

根据本公开的至少一些实施方案，基于紧接在放射治疗之前由放射治疗系统获取的体积图像数据，生成计划靶区的虚拟射野方向观视。然后可以显示虚拟射野方向观视，以确认在患者处于当前位置的情况下，计划的射束传递治疗延伸超过皮肤表面。在一些实施方案中，可以结合基于治疗计划期间获取的体积图像数据生成的射野方向观视来显示虚拟射野方向观视，以创建混合射野方向观视。在一些实施方案中，治疗射束的场轮廓可以叠加在混合射野方向观视上，从而说明计划的射束递送治疗是否延伸超过患者皮肤表面。因此，混合射野方向观视可以方便手动确认过程，验证计划的射束传送治疗是否延伸超过皮肤表面。

以上发明内容部分仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施方案和特征之外，通过参考附图和以下具体实施方式部分，其他方面、实施方案和特征将变得显而易见。

附图说明

结合附图，通过以下描述和所附权利要求书，本公开的前述和其他特征将变得更加明显。这些附图仅描绘了根据本公开的若干实施方案，因此不应被认为是对其范围的限制。将通过使用附图以附加的特性和细节描述本公开。

图1是根据本公开的一个或多个实施方案的放射治疗系统的透视图。

图2是示出根据本公开的各种实施方案的图像引导放射治疗 (IGRT)过程的概念框图。

图3示出了根据本公开的实施方案的匹配验证工具，该匹配验证工具便于计算用于自动定位图1的放射治疗系统的治疗床的基座定位组件的移位参数。

图4A示出了根据本公开的实施方案的用于在图3的矢状面视图中显示的视图的图像平面。

图4B示出了根据本公开的实施方案的用于在图3的虚拟射野方向观视窗口中显示的视图的图像平面。

图4C示出了根据本公开的实施方案的用于在图3的虚拟射野方向观视窗口中显示的2D投影视图的图像平面。

图5阐述了根据本公开的一个或多个实施方案的用于查看放射治疗的计划靶区的示例方法的流程图。

具体实施方式

在下面的具体实施方式部分中，参考了附图，这些附图构成本文的一部分。在附图中，除非上下文另有说明，否则相似的符号通常标识相似的部件。具体实施方式、附图和权利要求书中描述的说明性实施方案并不意味着限制。在不脱离这里呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施方案，并且可以进行其他改变。很容易理解的是，如本文中总体描述的以及在附图中示出的，本公开的各个方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合和设计，所有这些都是明确预期的，并且组成本公开的一部分。

当肿瘤或临床靶区位于皮肤表面附近时，对特定靶组织或“计划靶区”的正确剂量供给可能会有问题。因此，在IGRT中使用虚拟推注物(virtual bolus)，有时称为“皮肤闪光区(skin flash region)”，来确保射束输送治疗延伸超过皮肤表面并且计划靶区的剂量是准确的。为了在治疗前对皮肤闪光区域进行可视化，通常会为患者设置生成射野方向观视X射线图像，其中高能胶片暴露于X射线源，例如治疗射束本身或一些低能X射线束。因为用于生成射野方向观视图像的X 射线在剂量供给期间模仿治疗射束的路径，射野方向观视使得放射治疗师能够确保患者和治疗射束的相对方位和位置是正确的。或者，可以使用场光来可视化皮肤闪光区域。利用场光，与治疗射束的路径一致的可见光照射计划靶区，并提供治疗射束延伸超过皮肤表面的视觉确认。

然而，这些传统方法有许多缺点。首先，使用场光检查皮肤闪光区域非常耗时，需要治疗师进入治疗室，然后返回控制台区域。此外，一些放射治疗系统甚至不包括场光。其次，在射束方向拍摄的设置图像(即射野方向观视图像)可能难以用于验证计划的治疗区域。由于射野方向观视的视角不同寻常，将新采集的射野方向观视与先前采集的参考图像进行匹配不是一项视觉上简单的任务。第三，射野方向观视图像的生成需要额外的患者剂量供给和时间。第四，考虑到某些解剖结构(如乳房)的非刚性，当前基于锥形束计算机断层扫描(CBCT)的横断、额状和矢状显示的刚性匹配对于设置来说是不实用的。

鉴于上述情况，本领域需要改进的系统和技术来确认放射治疗中的射束递送治疗延伸超过皮肤表面，并向计划靶区精确地供给剂量。

在图像引导放射治疗(IGRT)中，手动或自动匹配过程确保了患者和治疗射束的相对方位和位置在治疗射束剂量供给之前是正确的。在匹配过程中，由治疗计划过程中获取的数字体积数据和治疗时获取的数字体积数据生成计划靶区的数字构造2D视图；治疗计划2D视图和治疗时2D视图的匹配能够在治疗前精确定位患者。根据本公开的实施方案，还由治疗时获取的数字体积数据生成计划靶区的虚拟射野方向观视(BEV)图像，使得放射治疗师可以在匹配过程中使用虚拟 BEV图像。具体而言，在计划的放射治疗实施之前，虚拟BEV图像作为图像匹配验证工具的一部分被显示给放射治疗师。虚拟BEV图像可以是数字重建射线照片(DRR)投影图像，该投影图像是在计划的放射治疗期间的某一点从治疗射束的视角构建的。替代地或另外地，虚拟BEV图像可以是虚拟2D切片，其中该切片穿过计划靶区得到并垂直于治疗射束定位。通过查看虚拟BEV图像(或一个或多个虚拟切片)，治疗师可以在计划靶区上执行匹配过程，而无需进入治疗室以视觉确认皮肤闪光区域由场光指示。此外，通过生成BEV X射线图像，患者不会被给予额外的放射剂量。相反，匹配过程中使用的虚拟BEV图像是由已经作为放射治疗工作流程的一部分采集的图像数据(例如CBCT)生成的。图1示出了可以在其上执行这种放射治疗工作流程的放射治疗系统。

图1是根据本公开的一个或多个实施方案的放射治疗系统100的透视图。放射治疗(RT)系统100被配置成为身体中指示放射治疗的任何部位的病变、肿瘤和病症提供立体定向放射外科手术和精确放射治疗。这样，RT系统100可以包括产生高能X射线的兆伏(MV)治疗射束的直线加速器(LINAC)、千伏(kV)X射线源、X射线成像器以及(在某些实施方案中)MV电子射野成像设备(EPID)(为了清楚起见未示出) 中的一个或多个。举例来说，本文描述了配置有圆形机架的放射治疗系统100。任何其他合适的放射治疗系统也可以受益于这里描述的实施方案，并被配置为实施这里描述的实施方案，例如配置有C形臂机架的放射治疗系统。

通常，RT系统100能够进行MV和kV成像技术，以使治疗计划者和医生能够基于患者的解剖结构做出最适合患者的临床决策。在某些情况下，治疗计划可以包括kV成像，以改善软组织的可视化。此外，迭代锥形束计算机断层扫描(iCBCT)增强了图像重建，并可以进一步改善kV图像中软组织的可视化。

RT系统100可以包括一个或多个触摸屏101、治疗床运动控制器 102、孔103、基座定位组件105、设置在基座定位组件105上的治疗床107以及图像采集和治疗控制计算机106，所有这些都设置在治疗室内。RT系统100还包括远程控制台110，该远程控制台设置在治疗室外部，并且能够从远程位置提供治疗以及监控患者。基座定位组件 105被配置为相对于孔103精确定位治疗床107，并且运动控制器102 包括输入设备，例如按钮和/或开关，其使得用户能够操作基座定位组件105以自动且精确地将治疗床107相对于孔103定位到预定位置。运动控制器102还使得用户能够手动将治疗床107定位到预定位置。在一些实施方案中，RT系统100还包括治疗室中的一个或多个摄像头(未示出)，用于患者监控。

图2是示出根据本公开的各种实施方案的放射治疗工作流程的概念框图。步骤201至203发生在治疗计划阶段，在该阶段中对特定患者进行剂量测定计划。步骤211至216发生在治疗时，即计划治疗阶段之后的时间，当患者位于放射治疗系统的治疗床上时。在一些实施方案中，治疗计划阶段也在不同于RT系统100的成像系统上执行。

在步骤201中，获取计划3D体积数据(以下称为“参考3D体积数据”)。在一些实施方案中，扫描软件收集并重建计划3D体积数据。也就是说，扫描软件产生所谓的“数字体积”，其由解剖数据的三维体素组成，然后可以用适当的软件操纵和可视化。例如，患者位于 RT系统100或另一合适的X射线成像系统中，并且3D计划体积数据由例如CBCT生成。参考3D体积数据包括体积参考图像信息，并且当由CBCT过程产生时，可以包括数百个不同的数字X射线图像。替代地或另外地，3D计划体积数据可以包括由任何其他可以用于在放射治疗计划和IGRT中识别靶组织的合适医学成像技术生成的体积图像数据，这些医学成像技术例如是计算机断层扫描(CT)、正电子发射断层扫描(PET)、超声成像、磁共振成像(MRI)或其任意组合。

在步骤202中，基于参考3D体积数据生成计划靶区和周围解剖结构的参考2D视图。这种参考2D视图可用于使计划靶区可视化。因为RT系统100通常在三个正交平面(例如，轴向、矢状和冠状)中执行治疗床107的对准，所以对于这三个正交平面中的每一个，在步骤202中生成平行于该平面的多个参考2D视图(虚拟切片)。例如，为了能够沿着垂直于矢状面的轴对计划靶区进行全面可视化，通常在沿着该轴的不同位置生成多个虚拟切片。类似地，为了能够沿着垂直于轴向平面和冠状面的轴全面可视化计划靶区，通常在沿着垂直于轴向平面的轴的不同位置和沿着垂直于冠状面的轴的不同位置生成多个虚拟切片。或者，在一些实施方案中，在治疗时使用参考3D体积数据生成上述计划靶区的参考2D视图。

在步骤203中，基于在步骤201中生成的参考3D体积数据执行剂量测定计划，并且确定要放射的计划靶区。

在治疗时发生的步骤211中，例如使用患者皮肤上与治疗室对准激光器对准的标记，将患者定位在RT系统100的治疗床107上进行放射治疗(如图1所示)。

在步骤212中，获取治疗时3D体积数据。在图像采集和治疗控制计算机106(如图1所示)上运行的扫描软件收集和重建治疗时3D体积数据。这样，在治疗时产生患者的计划靶区的数字体积。

在步骤213中，基于在步骤212中获取的治疗时3D体积数据，生成计划靶区和周围解剖结构的治疗时2D视图(以下称为“治疗时 2D视图”)。在步骤213中生成的治疗时2D视图包括平行于轴向平面、矢状面和冠状面中的每一个的多个虚拟切片。平行于轴向平面、矢状面和冠状面中的每一个的治疗时2D虚拟切片可以随后用于评估治疗计划的质量保证，并且通过将参考2D虚拟切片中所示的患者解剖结构与治疗时2D虚拟切片进行比较，在放射治疗之前精确对准患者。如上所述，在一些实施方案中，这种参考2D虚拟切片可以在治疗时(例如，在步骤213中)基于在步骤201中获取的参考3D体积数据生成，而不是在步骤202中生成。

此外，根据一些实施方案，在步骤213中生成的治疗时2D视图包括虚拟BEV图像和/或BEV方向的虚拟切片。与平行于轴向平面、矢状面和冠状面中的每一个的治疗时2D虚拟切片不同，虚拟BEV图像和/或BEV方向的虚拟切片非常适合于验证治疗射束延伸通过患者皮肤。注意，治疗时虚拟BEV图像和BEV方向的虚拟切片是从在步骤212中获取的治疗时3D体积数据生成的，并且不需要额外的获取时间或剂量供给。下面结合图3和图4更详细地描述治疗时虚拟BEV 图像和BEV方向的虚拟切片。

在步骤214中，执行自动3D匹配过程。在自动匹配过程中，RT 系统100执行在步骤212中获取的治疗时3D体积数据与在步骤201 中生成的相应参考3D体积数据的匹配。例如，比较在步骤201中获取的CBCT信息和在步骤212中获取的CBCT信息。RT系统100随后确定将患者和计划靶区与实际剂量供给位置对准所需的治疗床调节。

在步骤215中，将在步骤213中生成的治疗时2D视图与参考2D 视图配准，即，执行2D匹配过程。作为匹配过程的一部分，检测参考2D视图和治疗时2D视图中解剖结构的位置之间的差异。然后确定对患者设置位置的校正。例如，可以计算治疗床移位参数，以相对于RT系统100的放射等中心定位患者解剖结构的实际位置。具体地，计算治疗床移位参数，使得治疗时患者解剖结构的实际位置与参考 2D图像中患者解剖结构的位置一致。

在一些实施方案中，由治疗师执行的匹配过程是手动匹配过程。在这种手动匹配过程中，治疗师可以合并、覆盖、混合或以其他方式比较三个正交视图的治疗时2D视图和参考2D视图。此外，根据本公开的实施方案，在这种手动匹配过程中，治疗师可以将治疗时虚拟 BEV图像和/或治疗时BEV方向的虚拟切片与参考BEV图像或虚拟切片合并、叠加、混合或以其他方式进行比较。在这样的实施方案中，治疗时虚拟BEV图像(或治疗时BEV方向虚拟切片)基于计划靶区的体积治疗时图像信息，并且参考虚拟BEV图像(或参考BEV方向虚拟切片)基于计划靶区的体积参考图像信息来构建。由于治疗时虚拟 BEV图像和参考BEV图像都可以是沿着相同特定视角的计划靶区的投影图像，当以混合方式显示在一起时，即以“混合视图”显示时，放射治疗师可以视觉上执行两个图像的手动匹配或对齐。当治疗射束的场轮廓覆盖在这种混合视图上时，放射治疗师可以很容易地确认治疗射束延伸超过患者皮肤。这样，放射疗法的剂量供给将是准确的。或者，在一些实施方案中，治疗射束的场轮廓可以覆盖在虚拟BEV 上，而不是混合视图上。

替代地或另外地，在一些实施方案中，由治疗师执行的匹配过程是在步骤214中执行的自动匹配过程的结果的验证。在自动匹配过程中，RT系统100确定将患者和计划靶区与实际剂量供给位置对准所需的治疗床调节。因此，在这样的实施方案中，放射治疗师在视觉上确认自动匹配过程已经精确地将计划靶区与RT系统100的剂量供给位置对准。这种视觉确认可以通过步骤213中生成的治疗时2D视图和步骤202中生成的参考2D视图的比较、合并或混合来实现。此外，视觉确认包括治疗时虚拟BEV图像(或虚拟切片)与参考BEV图像的比较、合并或混合。替代地或另外地，视觉确认包括从治疗时3D体积数据生成的治疗时BEV方向虚拟切片与从参考3D体积数据生成的参考BEV方向虚拟切片的比较、合并或混合。例如，虚拟BEV图像 (基于治疗时3D体积数据生成)可以与基于计划靶区的参考3D体积数据生成的参考BEV图像一起显示。

在治疗阶段，有必要将患者置于RT系统100的粒子加速器下，正如剂量测定计划阶段所考虑的那样。因此，在步骤216中，通过基座定位组件105来实现计算出的移位参数，以重新定位治疗床107，使得治疗时患者解剖结构的实际位置与参考2D图像中该解剖结构的位置一致(图1中示出了用于重新定位治疗床107的基座定位组件 105)。然后可以开始进行治疗。

在一些实施方案中，步骤215的匹配过程和步骤216的患者设置位置的校正由放射治疗师使用远程控制台110(如图1所示)上显示的图像验证工具来执行。这种匹配验证工具的一个示例在图3中示出。

图3示出了根据本公开的实施方案的匹配验证工具300，其有助于计算基座定位组件105自动定位治疗床107的移位参数。如图所示，匹配验证工具300包括成像工具301、患者方位指示器304、任务栏 305、多个动作按钮306和治疗床移位指示器307。成像工具301使得放射治疗师能够以各种方式改变图像的显示。例如，一个这样的工具可以应用改善图像质量和便于图像匹配和/或匹配图像验证的过滤器。另一种这样的工具是混合滑块，用于比较患者解剖结构在参考图像和采集图像中的位置。患者方位指示器304指示匹配验证工具300的每个视图窗口中的解剖学位置以及图像与解剖学名词的相对关系。任务栏305提供用于选择成像模式和RT系统100和/或放射治疗师要采用的特定匹配技术的选项。多个动作按钮306以各种方式将计算出的移位应用于治疗床107的位置，使得能够重置改变、对匹配进行调整、取消当前匹配、以及重新获取设置图像等功能。治疗床移位指示器307 显示每个治疗床轴线应该移动的距离，以正确定位患者进行治疗。如上所述，RT系统100生成的匹配结果可以包括由治疗床移位指示器 307显示的值。此外，当放射治疗师调整参考图像和治疗时设置图像之间的匹配时，由移位指示器307显示的治疗床移位值被更新。

此外，匹配验证工具300包括冠状(或额状)面视图320、矢状面视图330、轴向面视图340和虚拟BEV窗口350。因此，在图3所示的实施方案中，匹配验证工具300允许参考图像和治疗时图像在四个视图中匹配。冠状面视图320使得能够在冠状视图(即，沿着垂直于冠状面的轴的视图)中显示和匹配参考2D图像和治疗时2D图像，矢状面视图330使得能够在矢状视图中显示和匹配参考2D图像和治疗时2D图像，并且轴向平面视图340使得能够在轴向视图中显示和匹配参考2D图像和治疗时2D图像。此外，虚拟BEV窗口350使得能够在射野方向观视(即，沿着平行于计划治疗波束的特定路径的轴的视图)中显示和匹配参考2D视图和治疗时2D视图。

对于在冠状面视图320、矢状面视图330或轴向平面视图340中显示的参考2D视图和治疗时2D视图，图像平面被认为是对应于2D 虚拟切片位置的物理平面。对于由虚拟BEV窗口350显示的虚拟BEV 图像，所述图像平面被认为是虚拟BEV图像的投影平面。

注意，虚拟BEV窗口350被配置为显示计划治疗射束的任何射束角度的参考2D BEV视图和治疗时2D BEV视图。相反，冠状面视图320、矢状面视图330和轴向平面视图340中的每一个被配置为从单个固定的角度(或视角)显示参考2D图像和治疗时2D图像。因此，例如矢状面视图330中显示的每个参考2D图像或治疗时2D图像的图像平面平行于矢状面视图330中显示的任何其他参考2D视图或治疗时2D视图的图像平面，而虚拟BEV窗口350显示的每个2D BEV 视图的图像平面通常不平行于虚拟BEV窗口350显示的其他2D BEV 图像的图像平面。

冠状面视图320、矢状面视图330、轴向平面视图340和虚拟BEV 窗口350中的每一个显示患者解剖结构310的一部分。在冠状面视图320、矢状面视图330、轴向平面视图340中，患者解剖结构310显示为2D图像，其是穿过患者解剖结构310的虚拟切片。相反，在虚拟BEV窗口350显示投影DRR图像的实施方案中，患者解剖结构在虚拟BEV窗口350中显示为虚拟投影视图，模拟常规X射线图像。替代地或另外地，在一些实施方案中，虚拟BEV窗口350可以显示患者解剖结构的2D虚拟切片，而不是投影的DRR图像，其中2D虚拟切片沿着并垂直于治疗射束的特定计划路径定位。在任一情况下，显示在虚拟BEV窗口350中的图像具有垂直于穿过图像平面的特定计划治疗射束的路径的图像平面。

在一些实施方案中，冠状面视图320、矢状面视图330、轴向平面视图340和虚拟BEV窗口350中的一些或全部可以被选择来显示患者解剖结构310的治疗时2D图像、患者解剖结构的参考2D图像、叠加在参考2D图像上的治疗时2D图像或患者解剖结构310的混合视图，其中放射治疗师可以同时查看参考2D图像和治疗时2D图像。在混合视图中，放射治疗师可以使用成像工具301之一来启用滑块功能，该滑块功能有助于参考2D图像和治疗时2D图像的比较和匹配。例如，可以激活成像工具301中包括的滑块工具，该滑块工具使得能够在所选位置比较参考2D图像和相应的治疗时2D图像。因此，当针对显示计划靶区的特定平面切片视图的窗口激活滑块工具时(例如，朝向轴向、矢状或冠状面之一的视图)，滑块的致动选择特定平面位置处的参考图像(2D切片)和相应的治疗时图像(2D切片)。

根据本公开的实施方案，虚拟BEV窗口350可用于针对被编程为在治疗期间发生的治疗波束的任何选定波束角来验证治疗波束延伸通过皮肤。具体地，匹配验证工具300被配置为当选择适当的成像工具301(例如，场轮廓工具)时，显示计划治疗射束相对于患者解剖结构的延伸范围351。在图3所示的实施方案中，计划治疗射束的范围351显示在冠状面视图320、矢状面视图330、轴向平面视图340 和虚拟BEV窗口350中的每一个中。然而，当仅查看冠状面视图320、矢状面视图330和轴向平面视图340时，在这些视图中视觉上确定计划治疗射束的范围351相对于患者皮肤表面352的位置可能是不可靠的和/或耗时的。相比之下，在虚拟BEV窗口350中，由于虚拟BEV 窗口350中显示的视图的图像平面的定位，容易在视觉上针对计划治疗的任何角度确定患者皮肤相对于计划治疗射束的范围351的表面 352。在矢状面视图330中显示的视图的图像平面的一个实施方案在图4A中示出，在虚拟BEV窗口350中显示的视图的图像平面的一个实施方案在图4B中示出，并且在虚拟BEV窗口350中显示的2D投影视图的图像平面的一个实施方案在图4C中示出。

图4A示意性地示出了根据本公开的实施方案的在例如图3的矢状面视图330中显示的2D视图的图像平面401。正在显示的2D视图可以是计划靶区410的参考2D视图、计划靶区410的治疗时2D视图、或者包括计划靶区410的参考2D视图和相应治疗时2D视图的混合2D视图。如图所示，正被显示的2D视图的图像平面401穿过计划靶区410，并且对应于正被显示在矢状视图330中的2D虚拟切片的位置。此外，图像平面401垂直于虚拟观察方向402。结果，平行于矢状面并垂直于虚拟观察方向402的2D切片404(计划靶区410 的交叉阴影区域)显示在图3的矢状面视图330中。类似地，显示在轴向平面视图340中的2D视图的图像平面(未示出)对应于穿过计划靶区410的2D虚拟切片的位置，垂直于虚拟观察方向，并且显示在轴向平面视图340中。此外，在冠状面视图320中显示的2D视图的图像平面(未示出)对应于穿过计划靶区410的2D虚拟切片的位置，垂直于虚拟观察方向，并且显示在冠状面视图320中。

图4B示意性地示出了根据本公开的实施方案的用于在图3的虚拟BEV窗口350中显示的2D视图的图像平面421。显示在虚拟BEV 窗口350中的2D视图由交叉阴影区域405表示，并且可以是计划靶区410的参考2D BEV切片、计划靶区410的治疗时2D BEV切片、或者包括计划靶区410的参考2D BEV切片和相应治疗时2D BEV切片的混合2D BEV切片。如图所示，显示在虚拟BEV窗口350中的 2D视图的图像平面421穿过计划靶区410，并且对应于显示在虚拟BEV窗口350中的2D BEV视图的位置。此外，图像平面421垂直于与计划治疗射束路径422重合的虚拟观察方向。与图4A中描绘的图像平面401相比，图像平面421通常不平行于与计划靶区410的RT 治疗相关联的冠状面、矢状面或轴向平面。相反，图像平面421垂直于穿过计划靶区410的计划治疗射束路径422。注意，计划治疗射束路径422可以是计划靶区410的特定RT治疗的任何部分处的治疗射束的路径。例如，在计划靶区410的容积弧形调强放射疗法(VMAT) 治疗中，治疗射束的计划治疗射束路径422在放射治疗的递送期间随时间连续变化。替代地或另外地，计划治疗射束路径422可以是用于治疗计划靶区410的任何其他治疗射束路径的路径。

图4C示意性地示出了根据本公开的实施方案的显示在图3的虚拟BEV窗口350中的2D投影视图430的图像平面431。在图4C所示的实施方案中，显示在虚拟BEV窗口350中的2D投影视图430 可以是计划靶区410的参考DRR、计划靶区410的治疗时DRR、或者包括计划靶区410的参考DRR BEV和相应治疗时DRR BEV的混合DRR BEV。如图所示，2D投影视图430的图像平面431对应于用于生成计划靶区410的上述DDR BEV的投影平面。因此，在这样的实施方案中，2D投影视图430的图像平面431不穿过计划靶区410，而是垂直于计划的治疗射束路径432。

图5阐述了根据本公开的一个或多个实施方案的用于查看放射治疗的计划靶区的示例方法的流程图。该方法可以包括一个或多个操作、功能或动作，如框501至508中的一个或多个所示尽管以一定顺序示出了这些框，但是这些框可以并行执行和/或以不同于这里描述的顺序执行。此外，各种框可以被组合成更少的框、被分成更多的框和 /或基于期望的实现方式而被消除。尽管结合图1至图4C的系统描述了该方法，但是本领域技术人员将理解，任何适当配置的放射治疗系统都在本公开的范围内。

方法500开始于步骤501，其中与RT系统100相关联的计算设备(诸如图像采集和治疗控制计算机106)接收计划靶区的初始数字体积数据。数字体积数据可以包括图像组，其中每组图像包括穿过计划靶区和周围解剖结构得到的多个图像切片。多个图像切片垂直于单个观察方向得到，使得一组中包括的图像切片平行于轴向面、矢状面或冠状面中的一个。在一些实施方案中，数字体积数据可以包括一个或多个参考2D BEV图像，每个参考2D BEV图像包括垂直于穿过该图像平面的计划治疗射束路径的图像平面。替代地或另外地，数字体积数据可以包括一组2D BEV虚拟切片，每个2D BEV虚拟切片包括垂直于穿过图像平面的计划治疗射束路径的图像平面。

在可选步骤502中，计算设备基于初始数字体积数据生成计划靶区的第一2D视图。具体地，计算设备基于在放射治疗之前生成的初始数字体积数据，生成计划靶区的一个或多个虚拟BEV图像。还生成一个或多个BEV图像，看起来是从治疗射束的方向和治疗射束源的角度拍摄的。第一2D视图具有垂直于穿过图像平面的计划治疗射束路径的第一图像平面。在初始数字体积数据包括计划靶区的这种 2D视图的实施方案中，不执行步骤502。

在步骤503中，计划靶区被定位用于获取计划靶区的治疗时数字体积数据。也就是说，与初始数字体积数据相关联的患者在RT系统 100的治疗床107上被定位成使得计划靶区尽可能靠近计划治疗等中心。

在步骤504中，计算设备使RT系统100获取计划靶区的治疗时数字体积数据。例如，CBCT过程可以由RT系统100执行。

在步骤505中，计算设备基于治疗时数字体积数据生成计划靶区的第二2D视图。因此，计算设备基于在步骤504中获取的治疗时数字体积数据以及包括至少一个治疗射束的计划治疗，生成计划靶区的一个或多个虚拟BEV图像。一个或多个虚拟BEV图像(治疗时虚拟BEV图像)被生成为看起来是从治疗射束的方向和治疗射束源的角度拍摄的。在步骤505中，可以采用用于处理数字体积数据的任何合适的DRR生成算法或其他软件来生成这种虚拟BEV图像。

在步骤506中，计算设备使得在步骤505中生成的治疗时虚拟BEV图像以混合视图显示，例如在远程控制台110上。步骤506可以响应于选择要显示的特定虚拟BEV图像的用户输入而执行。例如，用户可以经由合适的成像工具301执行输入。在一些实施方案中，在步骤506中显示的治疗时虚拟BEV图像被显示，而没有相应的参考虚拟BEV图像。在其他实施方案中，在步骤506中显示的治疗时虚拟BEV图像被显示为叠加在相应的参考虚拟BEV图像上。在其他实施方案中，在步骤506中显示的治疗时虚拟BEV图像以混合视图显示，该混合视图包括治疗时虚拟BEV图像和相应的参考虚拟BEV图像。因此，混合视图包括基于治疗时数字体积数据生成的虚拟BEV 图像和基于参考数字体积数据生成的虚拟BEV图像。

在步骤507中，计算设备确定计划治疗中包括的治疗波束的场轮廓。基于在步骤506中选择的特定治疗时虚拟BEV图像以及相应的治疗射束和治疗射束角度来确定场轮廓。治疗射束角度是当治疗射束被施加到计划靶区、穿过所选虚拟BEV图像的图像平面并垂直于所选虚拟BEV图像的图像平面时，与该治疗射束相关联的角度。

在步骤507中，计算设备还使场轮廓与在步骤506中显示的虚拟 BEV图像一起显示。也就是说，在步骤506中显示的虚拟BEV图像上叠加场轮廓。在一些实施方案中，与计划靶区相关联的解剖结构也覆盖在混合视图上。注意，虚拟BEV窗口350显示患者解剖结构310的投影图像，该投影图像是放射治疗师请求的来自任何视角的虚拟 BEV图像。通常，用于生成2D虚拟BEV图像的视角对应于当前治疗计划中采用的一个或多个治疗射束的角度。因此，对于任何选定的治疗射束角度，放射治疗师可以容易地在视觉上确定计划治疗射束的范围351是否延伸超过患者皮肤的表面352。

如上所述的方法500的实现提供了匹配验证工具，该匹配验证工具能够快速和准确地在视觉上确认患者相对于计划的治疗等中心正确定位，从而计划的治疗射束延伸超过患者皮肤的表面。此外，在上述匹配验证工具中使用的虚拟BEV图像是在没有与常规X射线BEV 图像相关联的额外剂量的情况下生成的。

各种实施方案的描述是出于说明的目的而给出的，并不旨在穷举或限制于所公开的实施方案。在不脱离所述实施方案的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。

本实施方案的各方面可以体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开文本的各方面可以采取完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、常驻软件、微代码等)或将软件及硬件方面组合的实施方案的形式，这些方面通常在本文中可以称为“电路”、“模块”或“系统”。另外，本公开的各方面可以采取在一个或多个计算机可读介质中实施的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质具有在其上实现的计算机可读程序代码。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是，例如但不限于，电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备、或装置，或者前述各项的任何适当组合。计算机可读存储介质的更具体例子(非详尽列表)将包括以下项：具有一条或多条电线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储装置、磁性存储装置或前述各项的任何合适的组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。

这里已经公开了各种方面和实施方案，而其他方面和实施方案对于本领域技术人员来说是显而易见的本文公开的各个方面和实施方案是为了说明的目的，而不是为了限制，真正的范围和精神由所附权利要求书来指示。

Claims (20)

1.一种计算机实现的方法，其用于查看放射治疗的计划靶区，所述方法包括：

基于初始数字体积数据接收所述计划靶区的第一二维2D视图，其中所述第一2D视图具有垂直于计划治疗射束路径的第一图像平面，所述计划治疗射束路径穿过所述第一图像平面；

获取所述计划靶区的治疗时数字体积数据；

基于所获取的治疗时数字体积数据生成所述计划靶区的第二2D视图，其中所述第二2D视图具有与所述第一图像平面重合的第二图像平面；

基于所述计划靶区的所述第二2D视图，确定与所述计划靶区相关联的治疗射束的场轮廓；以及

使所述第二2D视图与覆盖所述第二2D视图的所述治疗射束的所述场轮廓一起显示。

2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述第一2D视图包括沿着所述计划治疗射束路径设置的虚拟切片和所述计划靶区的投影射野方向观视中的一个。

3.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中使所述第一2D视图与覆盖所述第二2D视图的所述治疗射束的所述场轮廓一起显示包括使所述第一2D视图和所述第二2D视图在混合视图中显示。

4.根据权利要求3所述的计算机实现的方法，还包括，将与所述计划靶区相关联的解剖结构覆盖在所述混合视图上。

5.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括，将与所述计划靶区相关联的解剖结构覆盖在所述第二2D视图上。

6.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述初始数字体积数据包括通过锥形束计算机断层扫描生成的所述计划靶区的一组X射线图像。

7.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述初始数字体积数据是在所述计划靶区被定位用于获取所述治疗时数字体积数据之前生成的。

8.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述计划治疗射束路径平行于所述第一2D视图的视角与所述第一2D视图的所述图像平面之间的线。

9.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括：

相对于具有平行于轴向平面、矢状面和冠状面之一的第三图像平面的所述计划靶区的第三2D视图，确定所述治疗射束的一组场轮廓；以及

使所述第三2D视图与覆盖所述第三2D视图的所述治疗射束的所述一组场轮廓一起显示。

10.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述治疗时数字体积数据包括由锥形束计算机断层扫描生成的所述计划靶区的数字体积。

11.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括：

基于所获取的治疗时数字体积数据生成所述计划靶区的第三2D视图，其中所述第三2D视图具有第三图像平面，所述第三图像平面1)垂直于穿过所述第三图像平面的计划治疗射束路径，并且2)不平行于所述第一图像平面；

基于所述计划靶区的所述第三2D视图，确定与所述计划靶区相关联的所述治疗射束的场轮廓；以及

使所述第三2D视图与覆盖所述第三2D视图的所述治疗射束的所述场轮廓一起显示。

12.一种计算机实现的方法，其用于查看放射治疗的计划靶区，所述方法包括：

接收所述计划靶区的初始数字体积数据；

基于所述初始数字体积数据生成所述计划靶区的第一2D视图，其中所述第一2D视图具有垂直于计划治疗射束路径的第一图像平面，所述计划治疗射束路径穿过所述第一图像平面；

获取所述计划靶区的治疗时数字体积数据；

基于所获取的治疗时数字体积数据生成所述计划靶区的第二2D视图，其中所述第二2D视图具有与所述第一图像平面重合的第二图像平面；

基于所述计划靶区的所述第二2D视图，确定与所述计划靶区相关联的治疗射束的场轮廓；以及

使所述第二2D视图与覆盖所述第二2D视图的所述治疗射束的所述场轮廓一起显示。

13.根据权利要求12所述的计算机实现的方法，其中所述第一2D视图包括沿着所述计划治疗射束路径设置的虚拟切片和所述计划靶区的投影射野方向观视中的一个。

14.根据权利要求12所述的计算机实现的方法，其中使所述第一2D视图与覆盖所述第二2D视图的所述治疗射束的所述场轮廓一起显示包括使所述第一2D视图和所述第二2D视图在混合视图中显示。

15.根据权利要求12所述的计算机实现的方法，还包括，将与所述计划靶区相关联的解剖结构覆盖在所述第二2D视图上。

16.根据权利要求12所述的计算机实现的方法，其中所述初始数字体积数据包括通过锥形束计算机断层扫描生成的所述计划靶区的一组X射线图像。

17.根据权利要求12所述的计算机实现的方法，其中所述初始数字体积数据是在所述计划靶区被定位用于获取所述治疗时数字体积数据之前生成的。

18.根据权利要求12所述的计算机实现的方法，其中所述计划治疗射束路径平行于所述第一2D视图的视角与所述第一2D视图的所述图像平面之间的线。

19.根据权利要求12所述的计算机实现的方法，其中所述初始数字体积数据包括由锥形束计算机断层扫描生成的所述计划靶区的数字体积。

20.根据权利要求12所述的计算机实现的方法，其中所述治疗时数字体积数据包括由锥形束计算机断层扫描生成的所述计划靶区的数字体积。

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