CN110432920A - 一种放射治疗cbct的成像方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种放射治疗CBCT的成像方法及系统，涉及医疗技术领域。该方法应用于同时具备兆伏级影像子系统和千伏级影像子系统的放射治疗设备，所述两个子系统能够进行相对独立的旋转，从而可以获得不同扫描覆盖区域内的千伏级影像和兆伏级影像，通过根据千伏级影像与兆伏级影像之间的关联关系将兆伏级影像转换为千伏级影像，然后利用扫描获得的千伏级影像和转换获得的千伏级影像进行CBCT三维容积影像重建。通过同时采集千伏级影像和兆伏级影像并用于CBCT三维容积影像重建，使最终获得的三维影像同时突显软组织和骨组织信息，由于兆伏级与千伏级影像子系统分别仅扫描较小的覆盖区域，因此缩短了影像采集时间。
Description
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，具体涉及一种放射治疗CBCT的成像方法及系统。
背景技术
为满足医护人员在放疗患者临床摆位验证方面的需求，可采用锥形束电子计算机断层扫描(Cone Beam Computed Tomography，CBCT)技术获取治疗室内患者的三维容积影像，然后与计划电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)影像进行三维配准确定患者摆位偏差，从而医护人员可以根据该摆位偏差修正患者的摆位。
根据用于成像的X射线能级的不同，可将现有技术分为千伏级锥形束电子计算机断层扫描(KiloVolt-CBCT，KVCBCT)和兆伏级锥形束电子计算机断层扫描(MegaVolt-CBCT，MVCBCT)两种，其中KVCBCT突显软组织信息，而MVCBCT突显骨性结构信息。其中美国瓦里安公司和瑞典医科达公司采用KVCBCT技术，德国西门子公司则采用MVCBCT。在机械与电气方面，MVCBCT的X射线出束源直接采用直线加速器的治疗源，影像采集板平面垂直于X射线束轴线；KVCBCT技术的实现需要在传统兆伏级直线加速器系统上额外增加一个板载影像系统(On-BoardImager，OBI)，该系统由分别安装在两个独立机械臂上的千伏级X射线源和千伏级影像探测器组成，两个机械臂与直线加速器的射线束的中心轴相垂直。
根据国际电工委员会(Intemational Electrotechnical Commission，IEC)的规定，直线加速器大机架的旋转速度最快不能超过每圈一分钟。由于现有CBCT的影像采集系统均固定在大机架上，导致IEC的规定直接限定了KVCBCT与MVCBCT的最短影像采集时间，例如要求影像采集角度范围不低于180°的CBCT半扫描(Half-Scan)模式至少需要三十秒的时间用于采集影像，而要求影像采集角度范围不低于360°的CBCT全扫描(Full-Scan)模式至少需要一分钟的时间用于采集影像。
现有CBCT技术的影像采集时间受限于直线加速器大机架旋转速度而难以降低，影响患者治疗时间，影响医用的治疗效率。同时现有CBCT系统仅能单纯实现KVCBCT或者MVCBCT，最终获取的三维容积影像无法同时突显软组织和骨性结构，影响用户的主观分析评价。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种放射治疗CBCT的成像方法及系统，以解决放射治疗中影像采集时间难以降低和/或常规三维容积影像无法同时突显软组织和骨性结构的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种放射治疗CBCT的成像方法，该方法应用于同时具备兆伏级影像子系统和千伏级影像子系统的放射治疗设备，其中兆伏级影像子系统设置在放射治疗设备的大机架上，千伏级影像子系统设置在放射治疗设备的独立滑环上；独立滑环的旋转中心与大机架的旋转中心相同，兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转；
所述方法包括以下步骤：
a、同时利用千伏级影像子系统和兆伏级影像子系统分别采集扫描覆盖区域内的千伏级二维影像和兆伏级二维影像，兆伏级影像子系统扫描覆盖90°区域，千伏级影像子系统扫描覆盖与兆伏级影像子系统的扫描覆盖区域不交叠的另外90°区域；
b、根据千伏级二维影像与兆伏级二维影像之间的关联关系，将90°区域的兆伏级二维影像转换成千伏级二维影像，从而共获得采集角度覆盖范围为180°的千伏级二维影像，所述关联关系为预先确定的千伏级二维影像数据与兆伏级二维影像数据之间的转换关系；
c、基于所获得的角度覆盖范围为180°的千伏级二维影像，使用预设重建算法获取CBCT三维容积影像。
可选地，兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转通过如下中的一者来实现：
1)独立滑环能够相对于大机架旋转，从而带动千伏级影像子系统绕放射治疗设备的等中心旋转，以实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转；
2)独立滑环相对于大机架固定不动，千伏级影像子系统能够沿独立滑环往复滑动以绕放射治疗设备的等中心旋转，以实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转；
3)独立滑环能够相对于大机架旋转，从而带动千伏级影像子系统绕放射治疗设备的等中心旋转，同时千伏级影像子系统能够沿独立滑环往复滑动以绕放射治疗设备的等中心旋转，以实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转。
可选地，在通过1)来实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转的情况下，a步骤具体包括：
放射治疗设备的中央控制器控制所述大机架启动，并按照预定的1分钟每圈的转速旋转90°，同时中央控制器控制独立滑环带动千伏级影像子系统与大机架同时启动并同向旋转，并且独立滑环的转速要快于大机架，当大机架完成90°旋转停止时，兆伏级影像子系统同步扫描完其经过的90°区域，独立滑环也停止旋转，并且千伏级影像子系统刚好扫描完兆伏级影像子系统未曾扫描到的另外90°区域。
可选地，在b步骤之前，所述方法还包括：
获取多个不同角度的千伏级二维影像数据；
获取与千伏级二维影像数据一一对应角度拍摄的兆伏级二维影像数据；
将同一角度的千伏级二维影像数据和兆伏级二维影像数据一一对应，根据深度学习算法，获得千伏级二维影像数据与兆伏级二维影像数据之间的关联关系。
可选地，预设重建算法为FDK重建算法。
本发明提供的成像方法中的两个子系统能够进行相对独立的旋转，从而可以获得不同扫描覆盖区域内的千伏级影像和兆伏级影像，通过根据千伏级影像与兆伏级影像之间的关联关系将兆伏级影像转换为千伏级影像，然后利用扫描获得的千伏级影像和转换获得的千伏级影像进行CBCT三维容积影像重建。由于可以同时采集千伏级影像和兆伏级影像并用于CBCT三维容积影像的重建，使最终获得的CBCT三维容积影像同时突显软组织和骨组织信息，而且由于每个子系统仅需要扫描较小覆盖区域(例如，90°区域)，相比于现有技术缩短了影像采集时间，减少计划确认阶段时间，降低患者等待治疗时间，提高医护人员治疗效率。
第二方面，本发明提供了一种放射治疗CBCT的成像系统，该系统包括同时具备兆伏级影像子系统和千伏级影像子系统的放射治疗设备以及深度学习子系统，其中兆伏级影像子系统设置在放射治疗设备的大机架上，千伏级影像子系统设置在放射治疗设备的独立滑环上；独立滑环的旋转中心与大机架的旋转中心相同，兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转，深度学习子系统用于将兆伏级影像子系统获得的兆伏级影像数据与千伏级影像子系统获得的千伏级影像数据相关联，以获得千伏级影像数据与兆伏级影像数据之间的关联关系。
可选地，兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转通过如下中的一者来实现：
1)独立滑环能够相对于大机架旋转，从而带动千伏级影像子系统绕放射治疗设备的等中心旋转，以实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转；
2)独立滑环相对于大机架固定不动，千伏级影像子系统能够沿独立滑环往复滑动以绕放射治疗设备的等中心旋转，以实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转；
3)独立滑环能够相对于大机架旋转，从而带动千伏级影像子系统绕放射治疗设备的等中心旋转，同时千伏级影像子系统能够沿独立滑环往复滑动以绕放射治疗设备的等中心旋转，以实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转。
可选地，在利用所述系统进行成像时，通过放射治疗设备的中央控制器对独立滑环和大机架的转速进行分别控制，大机架带动兆伏级影像子系统旋转90°，扫描覆盖90°区域，获取90°区域内的兆伏级影像数据，通过深度学习子系统所获得的关联关系将兆伏级影像数据转换成千伏级影像数据；独立滑环带动千伏级影像子系统相对于大机架独立旋转90°，扫描覆盖与兆伏级影像子系统扫描覆盖区域不交叠的另外90°区域，从而共获得180°不重复区域内的千伏级影像数据，并使用预设重建算法完成CBCT三维容积重建。
可选地，深度学习子系统包括数据采集模块和数据配对学习模块，数据采集模块用于获取千伏级影像数据和兆伏级影像数据，数据配对学习模块用于对基于同一目标同一角度成像的千伏级影像数据和兆伏级影像数据进行配对学习，以获得千伏级影像数据与兆伏级影像数据之间的关联关系。
可选地，预设重建算法为FDK重建算法。
本发明提供的成像系统通过分别在独立滑环和大机架上设置千伏级影像子系统和兆伏级影像子系统，从而使得能够同时获取千伏级影像数据和兆伏级影像数据，由深度学习子系统可以获得千伏级影像数据与兆伏级影像数据之间的关联关系，通过将兆伏级影像数据转换为千伏级影像数据，并基于此重建的CBCT三维容积影像能够同时突显软组织和骨性结构。另外，本系统中的兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转，从而可以获得扫描覆盖范围不同的影像数据，从而可以减小每一子系统的扫描范围，减少了放射治疗中的影像成像时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例提供的放射治疗CBCT的成像方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例提供的实现兆伏级影像与千伏级影像转换的原理图；
图3示出了本发明实施例提供的放射治疗设备的结构示意图。
附图标记：101-固定机架；102-大机架；103-独立滑环；104-兆伏级X射线源；105-兆伏级影像探测器；106-千伏级X射线源；107-千伏级影像探测器；108-独立滑环驱动电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
放疗用CBCT在重建图像时，受到加速器机架旋转速度的限制，重建时间基本要超过一分钟，延长了病人的治疗时间。为此，本发明提供了一种放射治疗CBCT的成像方法及系统，有望改善乃至解决放疗过程中的这一问题，提高治疗效率。
图1示出了本发明实施例提供的放射治疗CBCT的成像方法的流程示意图。该方法可以应用于同时具备兆伏级影像子系统和千伏级影像子系统的放射治疗设备，其中兆伏级影像子系统设置在放射治疗设备的大机架上，千伏级影像子系统设置在放射治疗设备的独立滑环上；独立滑环的旋转中心与大机架的旋转中心相同，兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转；
所述方法包括以下步骤：a、同时利用千伏级影像子系统和兆伏级影像子系统分别采集扫描覆盖区域内的千伏级二维影像和兆伏级二维影像，兆伏级影像子系统扫描覆盖90°区域，千伏级影像子系统扫描覆盖与兆伏级影像子系统的扫描覆盖区域不交叠的另外90°区域；b、根据千伏级二维影像与兆伏级二维影像之间的关联关系，将90°区域的兆伏级二维影像转换成千伏级二维影像，从而共获得采集角度覆盖范围为180°的千伏级二维影像，所述关联关系为预先确定的千伏级二维影像数据与兆伏级二维影像数据之间的转换关系；c、基于所获得的角度覆盖范围为180°的千伏级二维影像，使用预设重建算法获取CBCT三维容积影像。
本发明实施例提供的成像方法中的两个子系统能够进行相对独立的旋转，从而可以获得不同扫描覆盖区域内的千伏级影像和兆伏级影像，通过根据千伏级影像与兆伏级影像之间的关联关系将兆伏级影像转换为千伏级影像，然后利用扫描获得的千伏级影像和转换获得的千伏级影像进行CBCT三维容积影像重建。由于可以同时采集千伏级影像和兆伏级影像并用于CBCT三维容积影像的重建，使最终获得的CBCT三维容积影像同时突显软组织和骨组织信息。传统CBCT重建算法需要大机架旋转一周(360°)，至少耗时一分钟才能获得三维容积影像，而本方法只需大机架旋转90°即可以重建三维影像，仅耗时15秒。与传统CBCT重建算法相比，大大缩短了影像采集时间，减少计划确认阶段时间，降低患者等待治疗时间，提高医护人员治疗效率。
在本发明实施例中，兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转通过如下中的一者来实现：1)独立滑环能够相对于大机架旋转，从而带动千伏级影像子系统绕放射治疗设备的等中心旋转，以实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转；2)独立滑环相对于大机架固定不动，千伏级影像子系统能够沿独立滑环往复滑动以绕放射治疗设备的等中心旋转，以实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转；3)独立滑环能够相对于大机架旋转，从而带动千伏级影像子系统绕放射治疗设备的等中心旋转，同时千伏级影像子系统能够沿独立滑环往复滑动以绕放射治疗设备的等中心旋转，以实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转。
可选地，在通过1)来实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转的情况下，a步骤具体包括：放射治疗设备的中央控制器控制所述大机架启动，并按照预定的1分钟每圈的转速旋转90°，同时中央控制器控制独立滑环带动千伏级影像子系统与大机架同时启动并同向旋转，并且独立滑环的转速要快于大机架，当大机架完成90°旋转停止时，兆伏级影像子系统同步扫描完其经过的90°区域，独立滑环也停止旋转，并且千伏级影像子系统刚好扫描完兆伏级影像子系统未曾扫描到的另外90°区域。可选地，预设重建算法为FDK重建算法。
可选地，在b步骤之前，所述方法还包括：获取多个不同角度的千伏级二维影像数据；获取与千伏级二维影像数据一一对应角度拍摄的兆伏级二维影像数据；将同一角度的千伏级二维影像数据和兆伏级二维影像数据一一对应，根据深度学习算法，获得千伏级二维影像数据与兆伏级二维影像数据之间的关联关系。在本发明实施例中，千伏级二维影像数据与兆伏级二维影像数据之间的关联关系可以为千伏级二维影像数据与兆伏级二维影像数据之间的关联函数。
本发明实施例还提供了一种放射治疗CBCT的成像系统，该系统包括同时具备兆伏级影像子系统和千伏级影像子系统的放射治疗设备以及深度学习子系统，其中兆伏级影像子系统设置在放射治疗设备的大机架上，千伏级影像子系统设置在放射治疗设备的独立滑环上；独立滑环的旋转中心与大机架的旋转中心相同，兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转，深度学习子系统用于将兆伏级影像子系统获得的兆伏级影像数据与千伏级影像子系统获得的千伏级影像数据相关联，以获得千伏级影像数据与兆伏级影像数据之间的关联关系。
在本发明实施例的系统中，兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转通过如下中的一者来实现：1)独立滑环能够相对于大机架旋转，从而带动千伏级影像子系统绕放射治疗设备的等中心旋转，以实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转；2)独立滑环相对于大机架固定不动，千伏级影像子系统能够沿独立滑环往复滑动以绕放射治疗设备的等中心旋转，以实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转；3)独立滑环能够相对于大机架旋转，从而带动千伏级影像子系统绕放射治疗设备的等中心旋转，同时千伏级影像子系统能够沿独立滑环往复滑动以绕放射治疗设备的等中心旋转，以实现兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统进行相对独立的旋转。
在利用所述系统进行成像时，通过放射治疗设备的中央控制器对独立滑环和大机架的转速进行分别控制，大机架带动兆伏级影像子系统旋转90°，扫描覆盖90°区域，获取90°区域内的兆伏级影像数据，通过深度学习子系统所获得的关联关系将兆伏级影像数据转换成千伏级影像数据；独立滑环带动千伏级影像子系统相对于大机架独立旋转90°，扫描覆盖与兆伏级影像子系统扫描覆盖区域不交叠的另外90°区域，从而共获得180°不重复区域内的千伏级影像数据，并使用预设重建算法(例如，FDK重建算法)完成CBCT三维容积重建。
本发明实施例提供的成像系统通过分别在独立滑环和大机架上设置千伏级影像子系统和兆伏级影像子系统，从而使得能够同时获取千伏级影像数据和兆伏级影像数据，由深度学习子系统可以获得千伏级影像数据与兆伏级影像数据之间的关联关系，通过将兆伏级影像数据转换为千伏级影像数据，并基于此重建的CBCT三维容积影像能够同时突显软组织和骨性结构。另外，本系统中的兆伏级影像子系统与千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转，大机架仅需旋转90°就可以实现CBCT重建，相比常规技术需要旋转一周(360°)才能重建节约了四分之三的采集时间，从而减少了放射治疗中的影像成像时间。
可选地，深度学习子系统包括数据采集模块和数据配对学习模块，数据采集模块用于获取千伏级影像数据和兆伏级影像数据，数据配对学习模块用于对基于同一目标同一角度成像的千伏级影像数据和兆伏级影像数据进行配对学习，以获得千伏级影像数据与兆伏级影像数据之间的关联关系。具体地，数据采集模块为与兆伏级数字图像平板、千伏级数字图像平板进行数据通讯的数据接口装置，用于将来自二者的成像数据抓取出来，并标记其成像角度。数据配对学习模块用于对相同角度的成像数据进行配对学习，并输出千伏级成像数据与兆伏级成像数据之间的关联关系。使用中获取的兆伏级影像可通过关联关系转换成千伏级影像。
图2示出了本发明实施例提供的实现兆伏级影像与千伏级影像转换的原理图。千伏级二维影像与兆伏级二维影像之间的关联关系可以通过深度学习子系统来获得，具体如下：获取多个不同角度的千伏级二维影像数据；获取与千伏级二维影像数据一一对应角度拍摄的兆伏级二维影像数据；将同一角度的千伏级二维影像数据和兆伏级二维影像数据一一对应，根据深度学习算法，获得千伏级二维影像数据与兆伏级二维影像数据之间的关联关系。然后，可以利用深度学习子系统所获得的关联关系将兆伏级影像转换为千伏级影像。
如图3所示，本发明实施例还提供了一种放射治疗设备，该放射治疗设备可以用于实施本发明前述实施例所提供的成像方法，并且该放射治疗设备也可以作为本发明前述实施例所提供的成像系统中的放射治疗设备。该放射治疗设备包括固定机架101、大机架102、独立滑环103、千伏(KV)级影像子系统和兆伏(MV)级影像子系统，大机架102可旋转地安装在固定机架101上，兆伏级影像子系统固定设置在大机架102上，千伏级影像子系统固定设置在独立滑环103上，独立滑环103的旋转轴心与大机架102的旋转轴心相同，独立滑环103可跟随大机架102一起旋转或做与大机架102相对独立的旋转，兆伏级影像子系统用于采集兆伏级二维影像并且包括兆伏级X射线源104和兆伏级影像探测器105，千伏级影像子系统用于采集千伏级二维影像并且包括千伏级X射线源106和千伏级影像探测器107。
在利用上述放射治疗设备进行治疗时，通过放射治疗设备的中央控制器对独立滑环103和大机架102的转速进行分别控制，大机架102带动MV级影像子系统旋转90°，扫描覆盖90°区域，独立滑环103带动KV级影像子系统相对于大机架102独立旋转90°，扫描覆盖与MV级影像子系统扫描覆盖区域不交叠的另外90°区域。其中，放射治疗设备的中央控制器控制大机架102启动，并按照规定的1分钟每圈的转速旋转90°，同时控制独立滑环103带动KV级影像子系统与大机架102同时启动并同向旋转，但是其转速要快于大机架102，当大机架102完成90°旋转停止时，MV级影像子系统同步扫描完其经过的90°区域，独立滑环103也停止旋转，并且KV级影像子系统刚好扫描完MV级影像子系统未曾扫描到的另外90°区域，因此，仅用了大机架102旋转90°的时间，MV级影像子系统和KV级影像子系统共同完成了180°的区域扫描，节约了50％的扫描时间。
设置的独立滑环103具有重要作用，它使得MV级影像子系统和KV级影像子系统可相对独立运动，从而可以大大提高下文中将描述的配对学习所需的CT图像数据及MV成像数据的采集效率，及两套子系统的协同工作效率。例如，当MV级影像子系统完成某一角度的照射(包括治疗及MV成像)后，离开这一角度去其他位置工作，此时，通过独立滑环103就可以将KV级影像子系统移动到该角度完成KV成像，与现有技术中KV级射线装置与MV级加速器相对位置固定不变的方案而言，本发明的技术方案具有显著优势。
应当理解，在本发明提供的放射治疗设备中，可以根据需要，独立滑环103能够与大机架102相对独立地旋转，独立滑环103也可以跟随大机架102一起旋转。
可选地，大机架102上还固定安装有环形导轨，环形导轨与大机架102共圆心，环形导轨上安装有两个或更多个滑块，滑块能够沿环形导轨绕圆心自由旋转，独立滑环103安装在滑块上(在图1中，为了便于理解，将独立滑环103及KV级影像子系统脱离出来)，从而使得独立滑环103能够沿环形导轨进行相对于大机架102的独立旋转，独立滑环103的旋转轴心与大机架102的旋转轴心相同。
独立滑环103的外沿上设置有齿条或齿轮，大机架102上还安装有独立滑环驱动电机108，独立滑环驱动电机108与独立滑环103外沿的齿条或齿轮通过齿轮组或同步带传动连接，从而使得独立滑环驱动电机108能够驱动独立滑环103相对于大机架102进行旋转。
在独立滑环驱动电机108与独立滑环103外沿的齿条或齿轮通过同步带传动连接的情况下，为了防止同步带失效带来的风险，独立滑环103边沿上设置有两圈同步齿，两圈同步齿相互之间设置有沟槽或法兰隔离，同步带包括两条同步带，两条同步带分别匹配连接在两圈同步齿上，并且两条同步带分别连接于分别设置在大机架102两侧的两个独立滑环驱动电机108上，其中一组作为备用传动装置，跟随一起转动，当工作的同步带失效时，备用同步带立即工作。优选地，两个独立滑环驱动电机108沿大机架102的直径设置大机架102两侧。
可选地，该放射治疗设备还包括安全传感器和视频监控装置，安全传感器和视频监控装置分别用于感测和监控放射治疗设备的使用，对放疗过程进行评估风险，以决定立即停止还是继续完成治疗计划。独立滑环驱动电机108与编码器电连接，编码器用于控制独立滑环驱动电机108，进而控制独立滑环103的旋转角度。环形导轨上设置有抱闸，当同步带失效时，抱闸用于停止同步滑环的旋转。环形导轨上均匀设置有多个发光元件，独立滑环103上对应于千伏级影像子系统的起始位置处设置有检测元件，检测元件通过检测发光元件所发出的光来获得关于千伏级影像子系统的旋转速度、角度位置、旋转方向中的至少一者的信息。发光元件根据预设角度单位均匀设置，每个发光元件所发出的光的波长不相同，检测元件通过检测发光元件所发出的光的波长信息来获得关于千伏级影像子系统的旋转速度、角度位置、旋转方向中的至少一者的信息。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种放射治疗CBCT的成像方法，其特征在于，应用于同时具备兆伏级影像子系统和千伏级影像子系统的放射治疗设备，其中所述兆伏级影像子系统设置在所述放射治疗设备的大机架上，所述千伏级影像子系统设置在所述放射治疗设备的独立滑环上；所述独立滑环的旋转中心与所述大机架的旋转中心相同，所述兆伏级影像子系统与所述千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转；
所述方法包括以下步骤：
a、同时利用所述千伏级影像子系统和所述兆伏级影像子系统分别采集扫描覆盖区域内的千伏级二维影像和兆伏级二维影像，所述兆伏级影像子系统扫描覆盖90°区域，所述千伏级影像子系统扫描覆盖与所述兆伏级影像子系统的扫描覆盖区域不交叠的另外90°区域；
b、根据千伏级二维影像与兆伏级二维影像之间的关联关系，将90°区域的兆伏级二维影像转换成千伏级二维影像，从而共获得采集角度覆盖范围为180°的千伏级二维影像，所述关联关系为预先确定的千伏级二维影像数据与兆伏级二维影像数据之间的转换关系；
c、基于所获得的角度覆盖范围为180°的千伏级二维影像，使用预设重建算法获取CBCT三维容积影像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述兆伏级影像子系统与所述千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转通过如下中的一者来实现：
1)所述独立滑环能够相对于所述大机架旋转，从而带动所述千伏级影像子系统绕所述放射治疗设备的等中心旋转，以实现所述兆伏级影像子系统与所述千伏级影像子系统进行相对独立的旋转；
2)所述独立滑环相对于所述大机架固定不动，所述千伏级影像子系统能够沿所述独立滑环往复滑动以绕所述放射治疗设备的等中心旋转，以实现所述兆伏级影像子系统与所述千伏级影像子系统进行相对独立的旋转；
3)所述独立滑环能够相对于所述大机架旋转，从而带动所述千伏级影像子系统绕所述放射治疗设备的等中心旋转，同时所述千伏级影像子系统能够沿所述独立滑环往复滑动以绕所述放射治疗设备的等中心旋转，以实现所述兆伏级影像子系统与所述千伏级影像子系统进行相对独立的旋转。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在通过1)来实现所述兆伏级影像子系统与所述千伏级影像子系统进行相对独立的旋转的情况下，所述a步骤具体包括：
所述放射治疗设备的中央控制器控制所述大机架启动，并按照预定的1分钟每圈的转速旋转90°，同时所述中央控制器控制所述独立滑环带动所述千伏级影像子系统与所述大机架同时启动并同向旋转，并且所述独立滑环的转速要快于所述大机架，当所述大机架完成90°旋转停止时，所述兆伏级影像子系统同步扫描完其经过的90°区域，所述独立滑环也停止旋转，并且所述千伏级影像子系统刚好扫描完所述兆伏级影像子系统未曾扫描到的另外90°区域。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述b步骤之前，还包括：
获取多个不同角度的千伏级二维影像数据；
获取与千伏级二维影像数据一一对应角度拍摄的兆伏级二维影像数据；
将同一角度的千伏级二维影像数据和兆伏级二维影像数据一一对应，根据深度学习算法，获得千伏级二维影像数据与兆伏级二维影像数据之间的关联关系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设重建算法为FDK重建算法。
6.一种放射治疗CBCT的成像系统，其特征在于，包括同时具备兆伏级影像子系统和千伏级影像子系统的放射治疗设备以及深度学习子系统，其中所述兆伏级影像子系统设置在所述放射治疗设备的大机架上，所述千伏级影像子系统设置在所述放射治疗设备的独立滑环上；所述独立滑环的旋转中心与所述大机架的旋转中心相同，所述兆伏级影像子系统与所述千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转，所述深度学习子系统用于将所述兆伏级影像子系统获得的兆伏级影像数据与所述千伏级影像子系统获得的千伏级影像数据相关联，以获得千伏级影像数据与兆伏级影像数据之间的关联关系。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述兆伏级影像子系统与所述千伏级影像子系统能够进行相对独立的旋转通过如下中的一者来实现：
1)所述独立滑环能够相对于所述大机架旋转，从而带动所述千伏级影像子系统绕所述放射治疗设备的等中心旋转，以实现所述兆伏级影像子系统与所述千伏级影像子系统进行相对独立的旋转；
2)所述独立滑环相对于所述大机架固定不动，所述千伏级影像子系统能够沿所述独立滑环往复滑动以绕所述放射治疗设备的等中心旋转，以实现所述兆伏级影像子系统与所述千伏级影像子系统进行相对独立的旋转；
3)所述独立滑环能够相对于所述大机架旋转，从而带动所述千伏级影像子系统绕所述放射治疗设备的等中心旋转，同时所述千伏级影像子系统能够沿所述独立滑环往复滑动以绕所述放射治疗设备的等中心旋转，以实现所述兆伏级影像子系统与所述千伏级影像子系统进行相对独立的旋转。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在利用所述系统进行成像时，通过所述放射治疗设备的中央控制器对所述独立滑环和所述大机架的转速进行分别控制，所述大机架带动所述兆伏级影像子系统旋转90°，扫描覆盖90°区域，获取90°区域内的兆伏级影像数据，通过所述深度学习子系统所获得的关联关系将兆伏级影像数据转换成千伏级影像数据；所述独立滑环带动所述千伏级影像子系统相对于所述大机架独立旋转90°，扫描覆盖与所述兆伏级影像子系统扫描覆盖区域不交叠的另外90°区域，从而共获得180°不重复区域内的千伏级影像数据，并使用预设重建算法完成CBCT三维容积重建。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述深度学习子系统包括数据采集模块和数据配对学习模块，所述数据采集模块用于获取千伏级影像数据和兆伏级影像数据，所述数据配对学习模块用于对基于同一目标同一角度成像的千伏级影像数据和兆伏级影像数据进行配对学习，以获得千伏级影像数据与兆伏级影像数据之间的关联关系。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述预设重建算法为FDK重建算法。
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