CN110678225B - 患者辐照治疗计划验证系统 - Google Patents

Abstract

一种患者辐照治疗计划验证系统，该系统由以下部分构成：治疗辐照源，设置为输出治疗辐照射束；第一检测器；患者支撑构件，设置为支撑患者，患者支撑构件定位在治疗辐照源和第一检测器之间，其中第一检测器设置为在输出的治疗辐照射束已经辐照支撑的患者之后，检测输出的治疗辐照射束并且输出关于检测的辐照射束的信息。

Description

患者辐照治疗计划验证系统

技术领域

本发明总体涉及远距疗法领域，并且特别地，涉及一种患者辐照治疗计划图像调整系统。

背景技术

远距疗法是指辐照源与待治疗身体相距一定距离的治疗方法。x射线和电子束长期以来被用于远程治疗各种癌症。遗憾的是，x射线呈现出接近指数衰减函数的线性能量传输，因此用于深埋体内的肿瘤时安全性很低。由于重粒子具有穿透到特定深度而不明显损伤居间(intervening)组织的能力，因此重粒子，特别是强子，尤其是质子在远距疗法中使用日益得到认可，强子的线性能量传输呈现一个具有明显布拉格(Bragg)峰的反相深度曲线(profile)，布拉格峰被定义为沉积了(deposit)强子大部分能量并且发生在强子路径末端的点。由于这种效果，与会对居间组织造成损伤的x射线和电子束相比，有更多的能量能够被引导在体内的肿瘤处。虽然术语强子包括各种粒子，实际上包括质子，但是各种离子在治疗中被最广泛地使用。为清楚起见，本文献将描述利用质子完成的治疗，但是这并不意味着仅限定于质子。

质子或离子可以聚焦到可变穿透深度的靶体积上。通过这种方式，剂量分布可以与目标体积精确匹配。为了确保能完全辐射靶点肿瘤，优选通过多个不同方向的多个射束到达体内的肿瘤上。不管射束是顺序地辐照还是同时地辐照，多个射束相交的点都被称为等中心点(isocenter)，并且为了使生物效能最大化，等中心点必须精确地与靶肿瘤匹配。

对靶点组织的辐照治疗是在一个明确的过程中执行的。在称为治疗计划阶段的第一阶段中，对靶点组织进行成像，并且限定包括剂量、患者位置和辐照角度的治疗计划。此外，还确定了定位标记，以确保后续的辐照环节被正确定位。响应于制定的治疗计划，在一时间段的多次治疗中进行辐照，每个环节被称为部分(fraction)。在每个这样的部分，须响应于定位标记，注意确保适当的患者定位，以避免损伤靶组织附近的器官。基于响应于所限定的标记的患者图像，执行响应于标记的患者定位。

具体而言，在每个部分中，患者都被放置在患者支撑构件进行位置的设置，诸如床上。在治疗计划阶段的成像过程中，除了在治疗室中肿瘤块的中心位于辐照源的等中心之外，设置的位置都与患者位置相同。患者的设置位置通常通过成像和/或定位装置进行验证。于2015年8月27日公布的Marash等人的美国专利申请公开S/N US 2015/0238779涉及根据患者的更新图像来评估患者的靶点组织内的辐射变化的方法，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文。虽然这提供了辐照剂量测定的模拟验证，但是由于CT图像的x射线能量与治疗射束的质子能量之间的转换误差，模拟可能不完全准确。因此，需要更准确的剂量测定验证技术。

发明内容

因此，本发明的主要目的是克服现有技术方法和远距疗法装置的缺点。在本发明中，一种患者辐照治疗计划图像调整系统提供本发明的主要目的，该系统包括：用于输出治疗辐照束的治疗辐照源；第一检测器；以及用于支撑患者的患者支撑构件，患者支撑构件定位在治疗辐照源和第一检测器之间，其中第一检测器被设置为在输出的治疗辐照射束已经辐照支撑的患者之后，检测输出的治疗辐照射束并且输出关于检测的辐照射束的信息。

在一个实施例中，该系统进一步包括：存储器，存储器中存储有关于针对支撑的患者的治疗辐照剂量的信息；控制电路，该控制电路设置为：从第一检测器接收辐照射束信息，将接收的辐照射束信息与存储的辐照剂量信息进行比较，并且输出响应于辐照比较的结果的信息。在一个其它实施例中，存储器中进一步存储有支撑的患者的三维(3D)治疗计划图像，其中控制电路进一步设置为：将存储的剂量信息映射到存储的3D治疗计划图像的坐标系；生成在第一检测器的检测平面中的存储的3D治疗计划图像的第一数字重建放射影像(DRR)；并且将映射的剂量信息投射到生成的第一DRR，并且其中辐照比较包括将投射的剂量信息与接收的辐照射束信息进行比较。

在一其它实施例中，若辐照比较表明接收的辐照射束信息和投射的剂量信息之间的剂量校准差函数值大于预定剂量校准值，控制电路进一步设置为控制治疗辐射源以调整输出的治疗辐照射束，使得剂量校准差函数值减小。在另一实施例中，治疗辐照射束是质子束，第一检测器是质子检测器。

在一个实施例中，该系统进一步包括：存储器，存储器中存储有支撑的患者的三维(3D)治疗计划图像；控制电路，控制电路进一步设置为：生成在第一检测器的检测平面中的存储的3D治疗计划图像的第一数字重建放射影像(DRR)；将接收的辐照射束信息与生成的第一DRR进行比较；并且若DRR比较表明接收的辐照射束信息和生成的第一DRR之间的第一患者校准差函数值大于预定患者校准值，控制患者支撑构件以调整支撑的患者的位置，使得第一患者校准差函数值减小。在又一其它实施例中，存储器中进一步存储有支撑的患者的二维(2D)图像，并且其中控制电路进一步设置为：生成与存储的2D图像相关联的平面中的所存储的3D治疗计划图像的第二DRR；将存储的2D图像与生成的第二DRR进行比较；并且若辐照比较的结果表明存储的2D图像与生成的第二DRR之间的第二患者校准差函数值大于预定患者校准值，控制患者支撑构件以调整支撑的患者的位置使得第二患者校准差函数值减小。

在另一实施例中，系统进一步包括：第一x射线能量源，设置为输出第一x射线束；第二检测器，设置为在第一x射线束已经辐照支撑的患者之后接收第一x射线束，并且输出关于检测的第一x射线束的信息，患者支撑构件，定位在第二检测器和第一x射线束能量源之间；第二x射线能量源，设置为输出第二x射线束；第二检测器，设置为在第二x射线束已经辐照支撑的患者之后接收第二x射线束，并且输出关于检测的第二x射线束的信息，患者支撑构件定位在第三检测器和第二x射线束能量源之间，其中治疗辐照射束是质子束，第一检测器是质子检测器。

在一个单独实施例中，提供了一种患者辐照治疗计划验证方法，该方法包括：利用治疗辐照射束辐照患者；在治疗辐照射束已经辐照患者之后检测治疗辐照射束；并且输出关于检测的辐照射束的信息。

在一个实施例中，该方法进一步包括：接收输出辐照射束信息；将接收的辐照射束信息与预定辐照剂量信息进行比较；输出响应于辐照比较的结果的信息。在一个其它实施例中，检测治疗辐照射束由第一检测器执行，方法进一步包括：将预定辐照剂量信息映射到患者的三维(3D)治疗计划图像的坐标系；生成在第一检测器的检测平面中的3D治疗计划图像的第一数字重建放射影像(DRR)；将映射的剂量信息投射到生成的第一DRR，并且其中辐照比较包括将投射的剂量信息与接收的辐照射束信息进行比较。

在又一其它实施例中，响应于辐照比较，该辐照比较表明接收的辐照射束信息和投射的剂量信息之间的剂量校准差函数值大于预定剂量校准值，方法进一步包括调整输出的治疗辐照射束，使得剂量校准差函数值减小。在另一实施例中，治疗辐照射束是质子束。

在一个实施例中，通过第一检测器执行对治疗辐照射束的检测，方法进一步包括：生成在第一检测器的检测平面中的存储的三维(3D)治疗计划图像的第一数字重建放射影像(DRR)；将接收的辐照射束信息与生成的第一DRR进行比较；并且响应于DRR比较，该DRR比较表明接收的辐照射束信息和生成的第一DRR之间的第一患者校准差函数值大于预定患者校准值，调整患者的位置，使得第一患者校准差函数值减小。在又一个实施例中，方法进一步包括：生成在与患者的二维(2D)图像相关联的平面中的3D治疗计划图像的第二DRR；将2D图像与生成的第二DRR进行比较；并且若辐照比较的结果表明2D图像与生成的第二DRR之间的第二患者校准差函数值大于预定患者校准值，调整支撑的患者的位置使得第二患者校准差函数值减小。

在另一实施例中，治疗辐照射束是质子束，其中方法进一步包括：输出第一x射线束；在第一x射线束已经辐照患者之后接收第一x射线束；输出关于检测的第一x射线束的信息；输出第二x射线束；在第二x射线束已经辐照患者之后接收第二x射线束；并且输出关于检测的第二x射线束的信息。

从以下附图和描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。

附图说明

为了更好地理解本发明并示出如何实现本发明，现在仅通过示例的方式参考附图，其中相同的附图标记始终表示相应元件或部分。

现在详细参考附图，需要强调的是，所示的细节仅为示例方式，并且仅以对本发明的优选实施例的说明性论述为目的，并且是为了提供本发明原理和概念方面的最有用且最容易理解的描述而呈现。就这方面而言，不要试图示出本发明中比基本理解所需更详细的结构细节，配有附图的描述足以使得本领域技术人员明白如何在实践中体现本发明的几种形式。在附图中：

图1示出患者辐照治疗计划验证系统的第一实施例的高级示意图；

图2示出患者辐照治疗计划验证系统的第二实施例的高级示意图；

图3示出患者辐照治疗计划验证系统的第三实施例的高级示意图；

图4示出用于图1至图3的患者辐照治疗计划验证系统的控制电路的实施例的高级框图；

图5示出根据某些实施例的患者辐照治疗计划验证方法的高级流程图。

具体实施方式

在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应理解的是，本发明的应用不限于下列描述中阐述的或附图中说明的部件的构造和设置细节。本发明适用于其它实施例或以各种方式实践或执行。而且，应理解的是，本文所用的措辞和术语是以描述为目的，而不应被认为具有限制性。

图1示出患者辐照治疗计划验证系统10的高级示意图。患者辐照治疗计划验证系统10包括：治疗辐照源20，具有喷嘴25；检测器30，具有检测平面35；患者支撑构件40；可选的控制电路50；以及可选的存储器55。患者支撑构件40上支撑患者60，患者60具有治疗区域70。在一个实施例中，治疗辐射源20是质子辐射源，并且在本文中如此描述，但是这并不意味着以任何方式进行限制，并且可以在不超出范围的情况下使用适合于远距治疗的任何类型的辐射源。类似地，在一个实施例中，检测器30是质子检测器，并且在本文中如此描述，但是这并不意味着以任何方式进行限制。特别地，可以根据治疗辐射源20输出的能量的类型选择检测器30的类型。在一个实施例中，治疗辐射源20是固定的射束辐射源，即它借助于门架或相似机构被保持在固定的位置，并且不可平移或旋转。检测器30和治疗辐射源20定位在患者支撑构件40的相对侧上，使得检测器30朝向喷嘴2。可选的控制电路50与治疗辐射源20、检测器30和患者支撑构件40通信。在一个实施例中，可选的存储器55中存储有患者60的三维(3D)治疗计划图像。特别地，治疗计划图像是患者60与治疗辐照源20的喷嘴25相关的图像，如下所述，患者60的治疗区域70定位在治疗辐射源20的等中心点处的图像。在一个其它实施例中，3D治疗计划图像是计算机断层扫描(CT)图像。

根据预定治疗计划，患者支撑构件40被定位能够使患者60的治疗区域70位于治疗辐射源20的等中心点处。可选地，依据在可选存储器55中存储的患者60的3D图像，患者支撑构件40由可选的控制电路50控制，使得患者60被正确定位。如下面将描述的，根据治疗计划，在患者60与治疗辐照源20的喷嘴25相关地定位之后，并且可选地在验证患者60定位之后，治疗辐照源20从喷嘴25输出辐照患者60的治疗区域70的治疗辐照射束80。可选地，控制电路50控制治疗辐照射束80的生成。治疗辐照射束80包括具有等中心点90的多个质子束，等中心点90以治疗区域70为中心。在一个实施例中，治疗辐照射束80呈现出至少50兆电子伏特(MeV)的强度。在辐照患者60之后，检测器30检测治疗辐照射束80的质子。检测器30检测质子的部分为检测平面35。输出在检测器30的每个像素处接收的质子数量的相关信息。如下面将描述的，输出的信息可用于验证患者60的辐照剂量测定，并且进一步可选地验证患者60相对于治疗辐射源20的喷嘴25的定位。

图2示出患者辐照治疗计划验证系统100的高级示意图。患者辐照治疗计划验证系统100包括：治疗辐照源20，具有喷嘴25；检测器30，具有检测平面35；患者支撑构件40；控制电路50；和存储器55。如上所述，存储器55中存储有处于治疗计划位置的患者60的3D图像。存储器55中进一步存储了关于患者60的治疗辐照剂量的信息即患者60的治疗区域70的辐照剂量值。在患者支撑构件40上支撑患者60，患者60具有治疗区域70。检测器30和治疗辐照源20定位在患者支撑构件40的相对侧上，使得检测器30朝向喷嘴25。控制电路50与治疗辐射源20、检测器30和患者支撑构件40通信。

在操作中，患者支撑构件40的位置设置在能够使得患者60的治疗区域70根据预定治疗计划位于治疗辐射源20的等中心点处。在将患者60的位置根据治疗计划与治疗辐照源20的喷嘴25位置定位之后，并且可选地如下面将描述在验证患者60的定位之后，控制电路50控制治疗辐照源20以从喷嘴25输出治疗辐照射束80，利用治疗辐照射束80辐照患者60的治疗区域70。特别地，治疗辐照射束80的等中心点90定位在治疗区域70处。治疗辐照射束80根据预定治疗计划具有预定辐照强度。在一个实施例中，在开始治疗之前，控制电路50控制治疗辐照源20以输出较低强度优选地具有至少50MeV的强度的治疗辐照射束80，以由此辐照患者60的治疗区域70。在辐照患者60之后，无论是利用全强度还是低强度治疗辐照射束80，通过检测器30检测治疗辐照射束80的质子。检测质子的检测器30的部分为检测平面35。将关于在检测器30的每个像素接收到的质子数量的信息输出到控制电路50。

控制电路50将在存储器55中存储的患者60的3D图像在检测器30的检测平面35中生成数字重建放射影像(DRR)。特别地，从检测平面35的角度看，DRR是患者60相对于喷嘴25的二维(2D)图像。另外，控制电路50将存储器55中存储的剂量信息映射到存储的3D图像的坐标系，从而获取3D图像的每个像素的计划辐照剂量。然后，控制电路50将映射的剂量信息投射到检测平面35DRR，从而获取DRR的每个像素的计划辐照剂量。控制电路50将关于在检测器30的每个像素处接收到的质子数量的接收信息与DRR投射剂量信息进行比较。在一个实施例中，控制电路50根据治疗计划确定患者60在DRR的每个像素处应吸收的质子的百分比，并且进一步确定根据治疗计划应当到达检测器30的质子数量即治疗辐照射束80中的质子数减去根据剂量信息预期患者60吸收的质子数量。然后，根据治疗计划，在利用治疗辐照射束80辐照治疗区域70之后，控制电路50将在检测器30的每个像素处接收的质子数量与应当到达检测器30的每个像素的确定的质子数量进行比较。

在另一实施例中，控制电路50确定接收的质子信息和DRR投射剂量信息之间的剂量校准差函数值。在另一实施例中，剂量校准函值是在检测器30的每个像素处接收的质子数量与如上所述根据治疗计划确定到达检测器30的每个像素的质子数量之间的差值的平均值。

在一个实施例中，在接收质子信息与计划的辐照剂量不匹配预定余量内的情况下，控制电路50调整治疗辐照射束80的强度，使得治疗辐照射束80提供的实际剂量符合计划的治疗剂量。在确定校准差函数值大于预定剂量校准值剂量的实施例中，控制电路50调整治疗辐照射束80的强度，使得剂量校准差函数值减小到预定剂量校准值以下。如上所述，在一个实施例中，在开始治疗辐照之前通过使用低强度治疗辐照射束80来验证剂量。在这样的实施例中，在调整治疗辐照射束80的辐照强度之后，或者在确认治疗辐照射束80提供的剂量正确之后，控制电路50控制治疗辐照源20在治疗计划的预定强度下辐照患者60的治疗区域70。在以治疗计划的强度进行治疗来验证剂量的实施例中，通过治疗辐照射束80辐照治疗区域70时，由控制电路50控制进行强度的调整。

在另一实施例中，在接收的质子信息与计划的辐照剂量不匹配预定余量时，控制电路50输出治疗辐照射束80与计划的辐照剂量不匹配的信号。在接收的质子信息与计划的辐照剂量匹配的情况下，控制电路50输出满足计划的辐照剂量的信号。

在一个实施例中，在验证辐照剂量之前，如上所述，利用检测器30来验证患者60相对于治疗辐照源20的喷嘴25的定位。特别地，如上所述，控制电路50控制治疗辐照源20以向患者60的治疗区域70输出低强度治疗辐照射束80，优先的，治疗束的强度大于50MeV。如上所述，检测器30检测来自治疗辐照射束80的质子并且将关于接收的质子信息输出到控制电路50。控制电路50从接收的质子信息中获取患者60的图像。如上所述，控制电路50在检测平面35中生成患者60的3D图像的DRR。控制电路50将从检测器30接收的质子信息获取的患者60的图像与在检测平面35中生成的DRR进行比较。确定患者60的图像是否校准。在一个实施例中，逐个像素地比较质子获取的图像和DRR，以确定患者60在每个点上的相对于治疗辐照源20的喷嘴25的定位差。

在一个实施例中，控制电路50确定DRR的像素与质子获取图像的像素之间的位置差的第一患者校准函数值。在一个其它实施例中，第一患者校准函值是患者60在质子获取图像上的轮廓与在DRR上的相应轮廓之间的角度。在另一其它实施例中，第一患者校准函值是代表患者60在质子获取图像上的像素的位置与代表患者60在DRR上的像素的位置之间的平均距离。

在控制电路50确定患者60的质子获取图像与患者60在DRR中的图像不匹配预定范围内的情况下，例如在第一患者校准函值大于预定校准值的情况下，控制电路50控制患者支撑构件40以调整患者60相对于喷嘴25的位置，使得患者60的图像变得更加校准。因此，患者60变得更符合预定的治疗计划。在一个实施例中，调整患者60的位置，使得第一患者校准差函数值减小。特别地，在第一患者校准函值是患者60在质子获取图像上的轮廓与在DRR上的相应轮廓之间的角度的实施例中，调整患者60的位置使得角度减小。在第一患者校准函值是表示患者60在质子获取图像上的像素的位置与表示患者60在DRR上的像素的位置之间的平均距离的实施例中，调整患者60的位置使得距离减小。

在一个实施例中，如下所述，利用其它图像来验证和校正患者60的位置。特别地，患者60的第一2D图像被接收并且可选地存储在存储器55上。第一2D图像处于除检测平面35之外与喷嘴25具有不同角度的平面中。在一个实施例中，如下面将所描述的，控制电路50控制2D成像仪以生成第一2D图像。控制电路50生成第一2D图像的平面中患者60的3D图像的第二DRR。控制电路50将患者60的第一2D图像与第二DRR进行比较，以确定是否校准患者60的图像。如上文与患者60的质子获取图像所描述的，在患者60的第一2D图像和患者60的第二DRR未校准在预定余量内的情况下，控制电路50控制患者支撑构件40以相应地调整患者60的位置。在一个实施例中，确定患者60的第一2D图像与患者60的第二DRR之间的第二患者校准差函数值。在另一实施例中，第二患者校准函值是患者在第一2D图像中和生成的第二DRR中的轮廓之间的角度。在另一实施例中，第二患者校准函值是表示患者60在第一2D图像中的像素的位置与表示生成的第二DRR的患者60的像素的位置之间的平均距离。

在另一实施例中，如下面将描述的，患者60的第二2D图像被另外接收并且可选地存储在存储器55上。第二2D图像处于除第二2D图像的平面和检测平面35之外与喷嘴25具有不同角度的平面中。在一个实施例中，如下面将描述的，控制电路50控制各个2D成像仪以生成第二2D图像。控制电路50生成在第二2D图像的平面中的患者60的3D图像的第三DRR。控制电路50将患者60的第二2D图像与第三DRR进行比较，以确定是否校准患者60的图像。如上文与患者60的质子获取图像相关所描述的，在患者60的第二2D图像和患者60的第三DRR未校准预定余量内的情况下，控制电路50控制患者支撑构件40以相应地调整患者60的位置。在一个实施例中，确定患者60的第二2D图像与患者60的第三DRR之间的第三患者校准差函数值。在另一实施例中，第三患者校准函值是患者在第二2D图像中和生成的第三DRR中的轮廓之间的角度。在另一实施例中，第三患者校准函值是表示患者60在第二2D图像中的像素的位置与表示生成的第三DRR的患者60的像素的位置之间的平均距离。

有利地，在三个单独的角度验证患者60相对于喷嘴25的位置。

在一个实施例中，在确定患者60被正确定位的情况下，如上所述，利用从检测器30接收的质子信息来验证辐照治疗射束80的剂量。

图3示出患者辐照治疗计划验证系统200的高级示意图。患者辐照治疗计划验证系统200除了添加了下列之外在所有方面与患者辐照治疗计划验证系统100相似：一对x射线成像仪210A和210B；一对x射线检测器220A和220B，每对x射线检测器220A和220B分别具有检测平面225A和225B。x射线成像仪210A和x射线检测器220A设置在患者支撑构件40相对的一侧上，使得x射线检测器220A朝向x射线成像仪210A。类似地，x射线成像仪210B和x射线检测器220B定位在患者支撑构件40相对的一侧上，使得x射线检测器220B朝向x射线成像仪210B。

在一个实施例中，x射线检测器220A和220B彼此呈大致90度的角度。在另一实施例中，检测器30、220A和220B定位在患者支撑构件40的一侧，并且成像仪210A和210B定位在患者支撑构件40的与辐照治疗源20相同的一侧。在一个其它实施例中，x射线检测器220A和220B彼此呈90度角，并且每个检测器还与检测器30呈大致45度角。在一个实施例(未示出)中，检测器30、x射线检测器220A和x射线检测器220B各自连接到单个平移机构，该平移机构布置成在不需要时竖直平移检测器，从而不干扰治疗。x射线成像仪210A、x射线成像仪210B、x射线检测器220A和x射线检测器220B中的每一个与控制电路50通信。

在操作中，控制电路50控制x射线成像仪210A和210B中的每一个以对患者60进行成像。如上所述，各个x射线检测器220A和22B接收x射线，并且控制电路50接收患者60的各个第一x射线图像和第二x射线图像。如上面进一步描述的，从检测器30接收患者60的第三图像。如上所述，将患者60的三个图像与患者60的存储的3D图像的各个DRR进行比较，以验证患者60的定位。特别地，在检测器30的检测平面35中生成第一DRR，在x射线检测器220A的检测平面225A中生成第二DRR，并且在x射线检测器220B的检测平面225B中生成第三DRR。如上面进一步描述的，响应于从检测器30接收的质子信息，验证由辐照治疗射束80提供的剂量。

图4示出控制电路50的实施例的高级框图。控制电路50包括：DRR功能300；映射功能310；投射功能320；剂量比较功能330；剂量校准函值340；位置比较功能350和位置校准函值360。DRR功能300；映射功能310；投射功能320；剂量比较功能330；剂量校准函值340；位置比较功能350和位置校准函值360中的每一个通过以下任意一种来实施：唯一硬件模块；以及响应于存储在存储器55(未示出)上的指令而实现的软件模块。

如上所述，DRR功能300设置为确定患者60(未示出)的3D图像的DRR。如上所述，映射功能310设置为将辐照剂量信息映射到3D图像的坐标。如上所述，投射功能320设置为将映射的辐照剂量信息投射到各个DRR。如上所述，剂量比较功能330设置为将检测器30(未示出)检测的实际剂量与投射到各个DRR的计划剂量进行比较。如上所述，剂量校准函值340设置为在实际剂量与计划剂量不匹配的情况下调整治疗辐射源80(未示出)的强度。如上所述，位置比较功能350设置为针对检测器中的每一个将患者60的各个图像与各个DRR进行比较。如上所述，位置校准函值设置为在患者60的位置与计划位置不匹配的情况下控制患者支撑构件40(未示出)以调整患者60与喷嘴25(未示出)相关的位置。

图5示出根据某些实施例的患者辐照治疗计划验证方法的高级流程图。在阶段1000中，利用治疗辐照射束辐照患者。可选地，治疗辐照射束是优选地具有至少50MeV的强度的质子束。在阶段1010中，在治疗辐照射束已经辐照患者之后，通过第一检测器可选地通过质子检测器来检测阶段1000的治疗辐照射束。在阶段1020中，输出关于在阶段1010检测的辐照射束的信息。

在可选阶段1030中，接收阶段1020的输出的辐照射束信息。在可选阶段1040中，生成在阶段1010的第一检测器的检测平面中的阶段1000的患者的3D治疗计划图像的第一DRR。在可选阶段1050中，将在可选阶段1030接收的辐照射束信息与在可选阶段1040生成的第一DRR。在可选阶段1060中，若可选阶段1050的DRR比较表明在可选阶段1030接收的辐照射束信息与在可选阶段1040生成的第一DRR之间的第一患者校准差函数值大于预定患者校准值，调整阶段1000的患者与治疗辐照源相关的位置，使得第一患者校准差函数值减小。在一个实施例中，第一患者校准函值是在可选阶段1030中接收的信息中患者的轮廓与在可选阶段1040的第一DRR上的相应轮廓之间的角度。在另一实施例中，第一患者校准函值是表示可选阶段1030中接收的信息中患者的像素的位置与表示患者在生成的第一DRR上的像素的位置之间的平均距离。

在可选阶段1070中，生成在与阶段1000的患者的2D图像相关联的平面中的可选阶段1040的3D治疗计划图像的第二DRR。在可选阶段1080中，将可选阶段1070的2D图像与生成的第二DRR进行比较。在可选阶段1090中，若辐照比较的结果表明2D图像与生成的第二DRR之间的第二患者校准差函数值大于预定患者校准值，调整患者的位置，使得第二患者校准差函数值减小。在一个实施例中，第二患者校准函值是患者在第一2D图像中和生成的第二DRR中的轮廓之间的角度。在另一实施例中，第二患者校准函值是表示患者在第一2D图像中的像素的位置与表示生成的第二DRR的患者的像素的位置之间的平均距离。

在可选阶段1100中，输出第一x射线束和第二x射线束。在阶段1000已经辐照患者之后检测输出的x射线束。输出关于检测的第一x射线束和第二x射线束的信息。在一个实施例中，第一x射线束和第二x射线束都提供患者的各个2D图像，并且将各个2D图像与在各个x射线检测器的平面中的阶段1040的患者的3D图像的各个DRR进行比较以确定患者的定位是否正确并且是否与3D图像匹配。

在可选阶段1110中，将预定辐照剂量信息映射到可选阶段1040的患者的3D治疗计划图像的坐标系。特别地，预定辐照剂量信息是来自辐照治疗计划的剂量信息。在可选阶段1120中，将可选阶段1110的映射剂量信息投射到可选阶段1040中生成的第一DRR，使得可以确定来自阶段1000的治疗辐照射束达到阶段1010的检测器的预期能量百分比。

在可选阶段1130中，将在可选阶段1030接收的辐照射束信息与预定辐照剂量信息进行比较。可选地，辐照比较包括将可选阶段1120中投射的剂量信息与阶段1010中接收的辐照射束信息进行比较。在一个实施例中，将检测器检测的能量强度与按照治疗计划预期到达检测器的确定能量强度进行比较。在可选阶段1140中，输出响应于可选阶段1130的辐照比较的结果的信息。在一个实施例中，若可选阶段1130的辐照比较表明接收的辐照射束信息和投射的剂量信息之间的剂量校准差函数值大于预定剂量校准值，调整阶段1000的治疗辐照射束使得剂量比对差值函数减小。可选地，剂量校准差函数值是在阶段1010的检测器的每个像素处接收的能量强度与根据治疗计划的各个像素处的预期能量强度之间的差值的平均值。

应理解的是，为了清楚起见，在单独的实施例的背景下描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反，为简洁起见，在单个实施例的背景中描述的本发明的各种特征也可以单独提供或以任何合适的子组合提供。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。虽然与本文描述的那些相似或相同的方法可用于本发明的实践或测试，但时本文描述了合适的方法。

本文提及的所有出版物、专利申请，专利和其它参考文献都通过引用整体并入。如有冲突，以专利说明书(包括定义)为准。另外，材料、方法和实施例仅是说明性的而不是限制性的。

本文所用的术语“包括”，“包含”和“具有”及其同源词表示“包括但不必限于”。

本领域技术人员将理解的是，本发明不限于上文特别示出并描述的内容。相反，本发明的范围由所附权利要求书限定，并且包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及其变化和修改，本领域技术人员在阅读前述描述时将想到这些。

Claims (4)

1.一种患者辐照治疗计划验证系统，包括：

治疗辐照源，设置为输出治疗辐照射束，所述治疗辐照射束为具有布拉格峰的质子或离子；

第一检测器；

患者支撑构件，设置为支撑患者，所述患者支撑构件定位在所述治疗辐照源和所述第一检测器之间，

其中所述第一检测器设置为在所述输出的治疗辐照射束已经辐照支撑的患者之后，检测所述输出的治疗辐照射束并且输出关于所述检测的辐照射束的信息；

所述检测的辐照射束的信息为每个像素接收到的质子数量的信息、或质子获取图像上的轮廊、或质子获取图像上的像素的位置；

所述患者辐照治疗验证系统进一步包括：

存储器，所述存储器中存储有关于所述支撑的患者的治疗辐照剂量的信息，即所述存储器中存储有支撑的患者的3D（三维）治疗计划图像；以及

控制电路，所述控制电路在验证患者的定位之后控制所述治疗辐照射束的生成；

且所述控制电路设置为：

从所述第一检测器接收所述检测的辐照射束的信息，即生成所述第一检测器的检测平面中的所述存储的3D治疗计划图像的第一数字重建放射影像DRR；

将所述接收的辐照射束信息与存储的辐照剂量信息进行比较，即将所述接收的辐照射束信息与所述生成的第一DRR进行比较；

其中所述控制电路进一步设置为：

将所述存储的剂量信息映射到所述存储的3D治疗计划图像的坐标系；

生成所述第一检测器的检测平面中的所述存储的3D治疗计划图像的第一数字重建放射影像DRR；并且

将所述映射的剂量信息投射到所述生成的第一DRR，并且

其中辐照比较包括将投射的剂量信息与所述接收的辐照射束信息进行比较；

并且

输出响应于所述辐照比较的结果的信息，若所述接收的辐照射束信息和所述投射的剂量信息之间的剂量校准差函数值大于预定剂量校准值，所述控制电路进一步设置为控制所述治疗辐照源以调整所述输出的治疗辐照射束，使所述剂量校准差函数值减小；即根据所述DRR比较结果，若所述接收的辐照射束信息和所述生成的第一DRR之间的第一患者校准差函数值大于预定患者校准值，控制所述患者支撑构件以调整支撑的患者的位置，使得所述第一患者校准差函数值减小。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述治疗辐照射束是质子束，并且所述第一检测器是质子检测器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述存储器中存储有支撑的患者的2D（二维）图像；并且

其中所述控制电路进一步设置为：

生成与所述存储的2D图像相关联的平面中的所述存储的3D治疗计划图像的第二DRR；

将所述存储的2D图像与所述生成的第二DRR进行比较；并且

若所述辐照比较的结果表明所述存储的2D图像与所述生成的第二DRR之间的第二患者校准差函数值大于预定患者校准值控制所述患者支撑构件以调整支撑的患者的位置使得所述第二患者校准差函数值减小。

4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

第一x射线能量源，设置为输出第一x射线束；

第二检测器，设置为在所述第一x射线束已经辐照支撑的患者之后接收所述第一x射线束，并且输出关于所述接收的第一x射线束的信息，所述患者支撑构件定位在所述第二检测器和所述第一x射线束能量源之间；

第二x射线能量源，设置为输出第二x射线束；

第三检测器，设置为在所述第二x射线束已经辐照支撑的患者之后接收所述第二x射线束，并且输出关于所述接收的第二x射线束的信息，所述患者支撑构件定位在所述第三检测器和所述第二x射线束能量源之间，

其中所述治疗辐照射束是质子束，所述第一检测器是质子检测器。

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