CN110740783A - 用于生成放射治疗计划的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于生成放射治疗计划的系统和方法。所述方法可以包括确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标(1101)。所述方法还可以包括确定来自治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划(1103)。所述放射源能够围绕对象连续旋转。所述计划可以包括至少两个放射区间。每个放射区间可以由从开始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中选择的至少一个参数来表征，通过将来自至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得至少两个放射区间满足至少一组优化目标。

Description

用于生成放射治疗计划的系统和方法
技术领域
本申请涉及放射治疗，更具体地，涉及用于生成放射治疗的放射治疗计划的系统和方法，该放射治疗由治疗放射递送装置递送，该治疗放射递送装置包括以相对高的旋转速度旋转的治疗放射源。
背景技术
放射治疗通过将电离放射导向肿瘤而广泛用于癌症治疗。放射治疗的考虑因素包括，在放射治疗期间，肿瘤接受足够的放射，并且尽可能地对危及器官(OAR)的损害最小化。由于生理运动(例如，呼吸运动、心脏运动、肌肉收缩和放松)，肿瘤和/或OAR可能处于运动中。在影像引导放射治疗(IGRT)中，三维(3D)或二维(2D)成像(或随时间的2D/3D成像)可用于定位肿瘤和/或检测肿瘤运动。
发明内容
在本申请的一个方面，提供了一种方法。该方法可以在至少一台机器上实现以用于确定放射治疗计划，每台机器具有至少一个处理器和至少一个存储器。该方法可以包括确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；以及确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划。所述放射源能够围绕对象连续旋转。所述计划包括至少两个放射区间。每个放射区间可以由从起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中选择的至少一个参数表征，通过将至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得所述至少两个放射区间满足所述至少一组优化目标。
在本申请的另一方面，提供了一种系统。该系统可以包括存在一组指令的至少一个存储设备和与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器。当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。所述至少一个处理器还用于确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划。所述放射源能够围绕对象连续旋转。所述计划包括至少两个放射区间。每个放射区间可以通过选自起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中的至少一个参数来表征，通过将来自至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得至少两个放射区间满足至少一组优化目标。
在本申请的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质。该非暂时性计算机可读介质可以包括至少一组指令。当由计算设备的至少一个处理器执行时，该组指令可以使所述至少一个处理器实现方法包括确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。该组指令还可以使所述至少一个处理器实现方法包括确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划。所述放射源能够围绕对象连续旋转。所述计划包括至少两个放射区间。每个放射区间可以通过选自起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中的至少一个参数来表征，通过将来自至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得至少两个放射区间满足至少一组优化目标。
本申请的另一方面，提供了一种方法。该方法可以在至少一台机器上实现以用于确定放射治疗计划，每台机器具有至少一个处理器和至少一个存储器。该方法可以包括确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。该方法还包括通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布以确定至少两个放射区间。该方法还包括确定用于放射递送的至少两个放射区间的顺序，以获取治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹。该方法还包括根据用于放射递送的至少两个连续放射区间和治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹确定放射治疗计划。
在本申请的另一方面，提供了一种系统。该系统可以包括存在一组指令的至少一个存储设备和与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器。当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。所述至少一个处理器还用于通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定至少两个放射区间。所述至少一个处理器还用于确定用于放射递送的至少两个放射区间的顺序，以获取治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹。所述至少一个处理器还用于基于用于放射递送的至少两个连续放射区间和治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹确定放射治疗计划。
在本申请的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质。该非暂时性计算机可读介质可以包括至少一组指令。当由计算设备的至少一个处理器执行时，该组指令可以使所述至少一个处理器实现方法包括确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。该组指令还可以使所述至少一个处理器实现方法包括通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定至少两个放射区间。该组指令还可以使所述至少一个处理器实现方法包括确定用于放射递送的至少两个放射区间的顺序，以获取治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹。该组指令还可以使所述至少一个处理器实现方法包括基于用于放射递送的至少两个连续放射区间和治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹确定放射治疗计划。
在本申请的另一方面中，提供了一种方法。该方法可以在至少一台机器上实现以用于确定放射治疗计划，每台机器具有至少一个处理器和至少一个存储器的机器上实现。该方法可以包括获取由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议；以及通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定与放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数。放射治疗计划可以包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。
在本申请的另一方面中，提供了一种系统。该系统可以包括存在一组指令的至少一个存储设备和与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器。当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于获取由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。所述至少一个处理器还用于获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议。所述至少一个处理器还用于通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定与放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数。放射治疗计划可以包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。
在本申请的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质。该非暂时性计算机可读介质可以包括至少一组指令。当由计算设备的至少一个处理器执行时，该组指令可以使所述至少一个处理器实现方法包括获取由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。该组指令可以使所述至少一个处理器实现方法包括获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议。该组指令可以使所述至少一个处理器实现方法包括通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定与放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数。放射治疗计划可以包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。
在本申请的另一方面，提供了一种方法。该方法可以在至少一台机器上实现以用于确定放射治疗计划，每台机器具有至少一个处理器和至少一个存储器的机器上实现。该方法可以包括获取包括治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹的放射治疗计划，和获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议。该方法还包括根据至少一个成像协议调整放射治疗计划，和根据调整的放射治疗计划通过放射源将治疗放射束递送到目标体积。调整后的放射治疗计划可以包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。
在本申请的另一方面中，提供了一种系统。该系统可以包括存在一组指令的至少一个存储设备和与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器。当执行所述指令时，所述至少一个处理器可以用于获取包括治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹的放射治疗计划和获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议。所述至少一个处理器还可以用于基于至少一个成像协议来调整放射治疗计划，和根据调整的放射治疗计划通过放射源将治疗放射束递送到该目标体积。调整后的放射治疗计划可以包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。
在本申请的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质。该非暂时性计算机可读介质可以包括至少一组指令。当由计算设备的至少一个处理器执行时，该组指令可以使所述至少一个处理器实现方法包括获取包括治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹的放射治疗计划和获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议。该组指令可以使所述至少一个处理器实现方法包括基于至少一个成像协议来调整放射治疗计划，和根据调整的放射治疗计划通过放射源将治疗放射束递送到该目标体积。调整后的放射治疗计划可以包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。
本申请的一部分附加特征将在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的检查或者对实例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特征对本领域技术人员来说是显而易见的。本申请的特征可以通过对以下描述的具体实施例的各个方面的方法、手段及组合的实践或使用得以实现和达到。
附图说明
本申请通过示例性实施例进一步进行描述。这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。附图没有按比例绘制。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相似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放射系统的示意图；
图2是根据本申请的一些实施例所示的可实现处理设备的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处理设备的框图；
图5是根据本申请的一些实施例所示的计划生成模块的框图；
图6是根据本申请的一些实施例所示的用于确定放射治疗计划的示例性过程的流程图；
图7A和7B是根据本申请的一些实施例所示的示例性部分的示意图；
图8A和8B是根据本申请的一些实施例所示的示例性放射区间的示意图；
图9A和9B是根据本申请的一些实施例所示的递送轨迹的示意图；
图9C是根据本申请的一些实施例所示的分布在多个旋转中的示例性放射区间的示例性区间MU值的示意图；
图10是根据本申请的一些实施所示的示例性控制点和示例性子区间的示意图；
图11是根据本申请的一些实施例所示的用于确定放射治疗计划的示例性过程的流程图；
图12A是根据本申请的一些实施例所示的包括两个旋转的示例性递送轨迹的示意图；
图12B是根据本申请的一些实施例所示的包括两个旋转的示例性递送轨迹的示意图；以及
图12C是根据本申请的一些实施例所示的包括四个旋转的示例性递送轨迹的示意图。
具体实施方式
下述描述是为了使本领域普通技术人员能制造和使用本申请，并且该描述是在特定的应用场景及其要求的背景下提供的。对于本领域的普通技术人员来讲，对本申请披露的实施例进行的各种修改是显而易见的，并且本申请定义的通则可以适用于其他实施例和应用，而不背离本申请的精神和范围。因此，本申请并不限于所披露的实施例，而应被给予与权利要求一致的最宽泛的范围。
本申请所使用的术语仅为了描述特定示例性实施例，并不限制本申请的范围。如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。应该被理解的是，本申请中所使用的术语“包括”与“包含”仅提示已明确标识的特征、整体、步骤、操作、元素、及/或组件，而不排除可以存在和添加其他一个或多个特征、整体、步骤、操作、元素、组件、及/或其任意组合。
需要注意的是，本申请中使用的术语“系统”、“单元”、“模块”和/或“块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达可以实现同样的目的，则可以通过其他表达来替换所述术语。
一般而言，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，或者指代软件指令的集合。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，软件模块/单元/块可以编译并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/或可以在检测到事件或中断时调用。用于在计算设备(例如，如图2所示的处理器210)上执行的软件模块/单元/块可以被提供在计算机可读介质上，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(最初可以以压缩或可安装的格式存储，该格式在执行之前需要安装、解压缩或解密)。这些软件代码可以部分地或完全地存储在执行计算设备的存储设备上，以由计算设备执行。软件指令可以嵌入固件中，例如可擦可编程只读存储器(EPROM)。还应当理解，硬件模块/单元/块可以包括连接的逻辑组件，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，而不管它们的物理组织或存储。
应当理解，当单元、引擎、模块或块涉及到“位于”、“连接到”或“耦合到”另一个单元、引擎、模块或块时，除非上下文另有明确说明，这些单元、引擎、模块或块可以直接位于、连接到、耦合到其他单元、引擎、模块或块，或者存在中间单元、引擎、模块或块。在本申请中，术语“和/或”可以包括至少一个相关所列项目的任何一个或其组合。
在考虑了作为本申请一部分的附图的描述内容后，本申请所述的和其他的特征、特点，以及操作方法、相关结构元素的功能、各部件的组合，以及制造的经济性更加显而易见。然而，应当理解，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，附图并不是按比例的。
本申请的一个方面涉及用于生成放射治疗计划的系统和方法。放射治疗计划可适用于由治疗放射递送装置递送的放射治疗，该治疗放射递送装置包括以相对高的旋转速度旋转的治疗放射源。为了确定放射治疗计划，该系统和方法可以获取由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。该系统和方法可以通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定至少两个放射区间。基于角度范围、至少一个射束类型、至少一个区间形状、至少一个射束能量、至少一个区间MU值等，可以确定至少两个放射区间中的每一个。该系统和方法可以确定放射递送的至少两个放射区间的顺序，以获得放射源的递送轨迹，然后可以确定或生成放射治疗计划。
在常规治疗计划中，对于静态治疗技术，治疗区间可以对应于治疗递送系统配置。可以规定射束能量、机架位置、准直器位置、放射场形状和放射输出(也称为MU值)中的至少一个。对于动态治疗技术，在放射递送期间，可以改变至少一个参数，例如机架角、准直器角度和放射场形状。治疗区间可以包括起始机架位置和末端机架位置、起始准直器位置和末端准直器位置，以及起始放射场形状和末端放射场形状等。在这种情况下，在当前放射治疗中，按照每个治疗过程计划的剂量，向区间递送一次。在标准的多部分治疗过程中，除非临床医生改变治疗计划(处方)，特定区间通常可在每个治疗日递送一次。在本申请中，对术语“区间”有至少一种可能的解释。第一种解释是“计划区间”，其用于表征在计划阶段向目标体积投射的放射，以用于剂量计算和计划优化目的。第二种解释是“递送区间”，用于指定机器递送轨迹。递送区间通常可以在每个部分上递送一次。在本申请的一些实施例中，治疗计划通过参数(例如，与至少一个不同的交错模式、放射递送在多个旋转中的分布、和/或旋转的数量相关的参数)进行优化，以作为前瞻性选择或可优化的参数。在这样的实施例中，“计划区间”可以与“递送区间”相同，因为计划的区间旨在以优化的方式递送，只有递送的顺序可能在以后的时间进行确定(例如，在治疗期间，受制于患者的当前呼吸状态)。
在本申请的一些实施例中，可以不必考虑旋转的数量和/或交错和/或重叠参数来优化治疗计划。在优化之后，一个“计划区间”可以被分解成多个重叠和/或交错的“递送区间”，以在多个旋转中递送而不改变先前计划区间的累积剂量的测定结果(可能甚至在递送期间，例如根据患者的呼吸状态或剂量反馈)。
图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性放射系统的示意图。如图所示，放射系统100可以包括治疗放射递送装置110、网络120、至少一个终端130、处理设备140和存储设备150。放射系统100中的组件可以以各种方式连接。仅作为示例，治疗放射递送装置110可以通过网络120连接到处理设备140。再例如，治疗放射递送装置110可以直接连接到处理设备140，如通过连接治疗放射递送装置110和处理设备140的虚线中的双向箭头所示。又例如，存储设备150可以直接或通过网络120连接到处理设备140。又例如，终端130可以直接(如通过连接终端130和处理设备140的虚线中的双向箭头所示)或通过网络120连接到处理设备140。
该治疗放射递送装置110可以包括成像组件、第一或治疗放射源114、机架111和工作台115。该成像组件可以包括常规CT、锥形束CT(CBCT)、螺旋CT、多层CT、PET-CT等，或其任意组合。成像组件可以用于在放射治疗之前、期间或之后产生至少一个图像。如图1所示，成像组件可以包括第二或成像放射源113(例如X射线管)和检测器模块112。机架111可以包括旋转环(图1中未示出)。该旋转环可以用于容纳第二放射源113、检测器模块112和第一放射源114。对象可以放置在工作台115上并沿Z轴方向移动。该对象可以是生物对象(例如患者、动物)或非生物对象(例如人造对象)。在本申请中，“对象”和“物体”可互换使用。
本申请中包含的指导的关键可以是锥形束X射线成像系统和锥形束计算机断层摄影(CBCT)的概念。在绝大多数的X射线成像系统中，X射线可以通过轫致辐射过程产生，其中电子入射在X射线目标上。电子可能在目标中失去动能，并且这种能量可以转换成热量和X射线。X射线可以在所有方向上发射。在反射目标中(例如，在绝大多数诊断X射线成像系统中使用的目标)，在目标方向上发射的X射线可以基本上被目标吸收。离开目标的X射线可以以宽的立体角发射。这些射线通常通过对X射线基本透明的出射窗离开X射线管。如果出射窗是圆形的，则射束的形状可以是真的锥形。然而，大多数系统(例如，在平面射线照相应用中)可以将射束准直到矩形交叉部分。然而，这种射束也可以称为锥形束。在单层CT系统中，锥形束沿着患者的长轴(患者卧榻行进的方向)可以比横向轴(通常沿着成像系统的旋转平面)更窄地准直。这样的射束通常可以被称为扇形束而不是锥形束，即使在准直之前射束可以假设为锥形。在多层CT(以及多层CT的螺旋扫描实施方案)中，检测器通常可以具有比在扇形束CT中更大的轴向范围。然而，通常不将多层CT的射束称为锥形束，因为与横向方向相比，它在轴向方向上更加基本准直。
线性加速器X射线源(例如第一放射源114和第二放射源113)几乎普遍地依赖于来自透射目标的轫致辐射来产生光子束。像反射源一样，透射目标也可以产生在所有方向上传播的X射线。然而，目标可能本身对出现的X射线基本透明。入射电子的能量越高，光子在前向(透射)方向(与原始电子束的方向更紧密对准的方向)上的通量越集中。新出现的光子束可以几乎总是由锥形初级准直器准直，基本上形成锥形束。然而，这个锥形束可以是准直的。在大多数系统中，可以通过矩形钳口和/或2D多叶片准直器来实现准直。在本申请中，这种准直的射束也被称为锥束。相比之下，少数放射治疗系统，例如在美国专利No.5,548,627(其描述了放射治疗系统的断层放射线的基础)中描述的，被设计成“仅在机架平面内”产生射束。这种系统中的机架平面可以基本上窄于患者和治疗区域的横向范围。类似于扇形束CT和多层CT的情况，沿着患者的长轴的这种窄的准直意味着在x射线成像和治疗系统领域中具有普通技能的人不会将这样的射束视为锥形束。在扇形束CT、多层CT和断层放射中，患者支撑物可以几乎总是沿着患者的长轴平移，以便成像和/或治疗所有感兴趣的体积。在锥形束CT和2D(准直)锥形束治疗中，患者支撑物可以几乎从不移动以完成感兴趣体积的成像和/或治疗。
鉴于上述情况，术语“锥角”应用于准直锥形束，被称为准直束源处的准直射束通过准直场的边缘形成的角度，在特定方向上与场是准直的。理解本文包含的指导需要“CT检测器”(例如，检测器模块112)概念的消歧。对于CBCT，通常可以使用平板检测器。这些检测器几乎总能拥有相对大的区域(例如8英寸×8英寸、16×16英寸、40厘米×30厘米)和低纵横比(长宽比可以是，例如，1:1和4:3)。相比之下，CT检测器可以不是平面的，并且可以拥有更高的纵横比，其中检测器在旋转平面(横向范围或扇形角)的弧长大大超过探测器的轴向尺寸(受制于源的轴向角度)。在大多数情况下，CT检测器可以沿着与源相同半径的等中心弧排列。在大多数情况下，CT检测器组件可以包括准直器，该准直器将检测器元件准直到源。实际上，每个轴向检测器的行可以被准直到扇形束。
在一些实施例中，第一放射源114和成像组件可以安装在同一个旋转环上。在一些实施例中，第一放射源114和成像组件可以同时围绕对象旋转。在这种配置中，通过仅移动对象很小的距离或者不需要在不同治疗和成像位置之间移动对象，放射治疗可以同时或交替地与成像一起递送放射。治疗床下垂产生的问题，可以在这种不同的治疗和成像位置中减少或消除。此外，这样的成像可以检测出明显对象运动(例如在治疗和/或成像期间对象的身体运动)和/或生理过程相关的运动(例如呼吸运动、心脏运动、肌肉收缩和放松)。由于明显运动和/或生理运动，对象内的目标体积发生移动使得放射束可能错过目标体积并且可能替代地被递送到健康组织。
在一些实施例中，旋转环可以以相对快的速度旋转，使得成像组件可以从两个或更多个视图位置获取与目标体积相关的相对高质量的成像。为了允许同时或交替的成像和治疗，安装在同一旋转环上的第一放射源114可以用于发射至少两个放射束以在第一放射源114以相对高的速度旋转时将放射递送到对象。在一些实施例中，治疗放射递送装置110可以包括多叶准直器(MLC)(图1中未显示)。MLC可以用于限定至少两个区间形状(也称为射束形状)。MLC可以包括多个叶片。关于治疗放射递送装置110的更多描述可以与本申请同日递交的名称为“RADIATION SYSTEMS FOR RADITION TREATMENT AND IMAGING”的国际专利申请No.PCT/CN2018/085266(律师案卷编号：20618-0340WO00)相关，其内容通过引用的方式被包含于此。
网络120可以促进信息和/或数据的交换。在一些实施例中，放射系统100的至少一个组件(例如治疗放射递送装置110、终端130、处理设备140，或存储设备150)可以通过网络120将信息和/或数据发送到另一个组件。例如，处理设备140可以通过网络120使得治疗放射递送装置110的第一放射源114发射放射束。作为另一示例，处理设备140可以通过网络120获取用于生成图像、调整治疗计划、根据治疗计划提供放射等的用户指令。在一些实施例中，网络120可以是任何类型的有线或无线网络等，或其任意组合。网络120可以是和/或包括公共网络(例如，互联网)、私有网络(例如，局域网、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)、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、路由器、集线器、交换机、服务器计算机，或其任意组合。仅作为示例，网络120可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内联网、互联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、公共电话交换网络(PSTN)、蓝牙网络、ZigBeeTM网络、近场通信(NFC)网络等，或其任意组合。在一些实施例中，网络120可以包括至少一个网络接入点。例如，网络120可以包括有线或无线网络接入点，例如基站和/或互联网交换点，通过该接入点，放射系统100的至少一个组件可以连接到网络120以交换数据和/或信息。
终端130可以包括移动装置130-1、平板电脑130-2、掌上电脑130-3等，或其任意组合。在一些实施例中，移动装置130-1可以包括智能家居装置、可穿戴装置、智能移动装置、虚拟现实装置、增强现实装置等，或上述举例的任意组合。在一些实施例中，智能家居装置可以包括智能照明装置、智能电器装置的控制装置、智能监控装置、智能电视、智能摄像机、对讲机等，或其任意组合。在一些实施例中，可穿戴装置可以包括手环、鞋袜、眼镜、头盔、手表、衣物、背包、配饰等，或上述举例的任意组合。在一些实施例中，智能移动装置可以包括移动电话、个人数字助理、游戏设备、导航装置、POS机、膝上型计算机、台式计算机等，或上述举例的任意组合。虚拟现实装置和/或增强现实装置可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼罩、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼罩等，或上述举例的任意组合。例如，虚拟现实装置和/或增强现实装置可以包括Google Glass、Oculus Rift、HoloLens、Gear VR等。在一些实施例中，终端130可以远程操作治疗放射递送装置110。在一些实施例中，终端130可以通过无线连接操作治疗放射递送装置110。在一些实施例中，终端130可以接收用户输入的信息和/或指令，并将接收的信息和/或指令通过所述网络120发送到治疗放射递送装置110或处理设备140。在一些实施例中，终端130可以从处理设备140接收数据和/或信息。在一些实施例中，终端130可以是处理设备140的一部分。在一些实施例中，可以省略终端130。
在一些实施例中，处理设备140可以从治疗放射递送装置110、终端130或存储设备150获取数据。例如，处理设备140可以根据至少一组优化目标和/或至少一个约束(例如治疗放射递送装置110的约束)确定放射治疗计划。在一些实施例中，处理设备140可以使治疗放射递送装置110根据放射治疗计划将放射递送到对象。处理设备140可以是中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、片上系统(SoC)、微控制器单元(MCU)等，或其任意组合。在一些实施例中，处理设备140可以是单一服务器或服务器组。服务器组可以是集中式的或分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以是本地的或远程的。例如，处理设备140可以通过网络120访问存储在治疗放射递送装置110、终端130、和/或存储设备150的信息和/或数据。作为另一示例，处理设备140可以直接连接到治疗放射递送装置110、终端130和/或存储设备150，以访问存储的信息和/或数据。在一些实施例中，处理设备140可以在云平台上实现。仅作为示例，所述云平台可以包括私有云、公共云、混合云、小区云、分布云、中间云、多云等，或上述举例的任意组合。在一些实施例中，处理设备140可以在本申请中图2所示的包括至少一个组件的计算设备200上实现。
存储设备150可以储存数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150可以从终端130和/或处理设备140储存数据。在一些实施例中，存储设备150可以储存数据和/或指令，处理设备140可以执行或使用该数据和/或指令，以执行在本申请中描述的示例性方法。在一些实施例中，存储设备150可以包括大容量存储器、可移除存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等，或其任意组合。示例性大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性可移除存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、记忆卡、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RAM(DRAM)、双倍数据速率同步动态RAM(DDR SDRAM)、静态RAM(SRAM)、晶闸管RAM(T-RAM)和零电容器RAM(Z-RAM)等。示例性ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(PEROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)、数字通用磁盘ROM等。在一些实施例中，存储设备150可以在云平台上实现。仅作为范例，所述云平台可以包括私有云、公共云、混合云、小区云、分布云、中间云、多云等，或上述举例的任意组合。
在一些实施例中，存储设备150可以连接到网络120以与放射系统100的至少一个组件(例如，终端130、处理设备140)通信。放射系统100的至少一个组件可以通过网络120访问存储在存储设备150中的数据或指令。在一些实施例中，存储设备150可以与放射系统100的至少一个组件(例如，终端130、处理设备140)直接连接或通信。在一些实施例中，存储设备150可以是处理设备140的一部分。
图2是根据本申请的一些实施例所示的计算设备200的示例性硬件和/或软件组件的示意图，其中，处理设备140可以在计算设备上实现。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(程序代码)，当执行指令时，使处理设备140根据本文描述的技术执行处理设备140的功能。计算机指令可以包括，例如，例程、程序、物体、组件、信号、数据结构、过程、模块和功能，其执行本文描述的特定功能。在一些实施例中，处理器210可以处理从治疗放射递送装置110、终端130、存储设备150，和/或放射系统100的任何其他组件获取的数据或图像。例如，处理器210可以生成放射治疗计划。作为另一示例，处理器210可以根据至少一个成像协议调整放射治疗计划。再例如，处理器210可以使治疗放射递送装置110根据生成的放射治疗计划将放射递送给对象。在一些实施例中，处理器210可以包括至少一个硬件处理器，例如，微控制器、微处理器、简化指令集计算机(RISC)、应用专用集成电路(ASIC)、应用特定指令处理器(ASIP)、中央处理器(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)、高级RISC机器(ARM)、可编程逻辑设备(PLD)，能够执行至少一个功能的任何电路或处理器等，或其任意组合。
仅仅为了说明，在计算设备200中仅描述了一个处理器。但是，应当注意的是，本申请中的计算设备200也可以包括多个处理器。因此由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共同或单独执行。例如，在本申请中，如果计算设备200的处理器执行过程A和过程B，则应当理解的是，过程A和过程B也可以由计算设备200中的两个或更多个不同的处理器共同或单独地执行(例如第一处理器执行过程A和第二处理器执行过程B，或者第一和第二处理器共同执行过程A和B)。
存储器220可以存储从治疗放射递送装置110、终端130、存储设备150或放射系统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可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等，或上述举例的任意组合。示例性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快闪驱动器、软盘、光盘、记忆卡、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)。示例性随机存取存取器可以包括动态随机存取存储器(DRAM)、双倍速率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、静态随机存取存取器(SRAM)、晶闸管随机存取存取器(T-RAM)、零电容随机存取存取器(Z-RAM)等。示例性只读存储器可以包括光罩式只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用磁盘只读存储器等。在一些实施例中，存储器220可以储存至少一个程序和/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可以为处理设备140存储用于产生放射治疗计划的程序(例如，以计算机可执行指令的形式)。作为另一示例，存储器220可以为处理设备140存储用于使治疗放射递送装置110根据放射治疗计划将放射递送给对象的程序(例如，以计算机可执行指令的形式)。
输入/输出230可以输入或输出信号、数据、和/或信息。在一些实施例中，I/O 230可以实现与处理设备140的用户交互。在一些实施例中，I/O 230可以包括输入设备和输出设备。示例性输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风等，或其任意组合。示例性输出设备可包括显示装置、扬声器、打印机、投影仪等，或其任意组合。示例性显示装置可以包括液晶显示(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示器、曲面显示屏、电视设备、阴极射线管(CRT)等，或其组合。
通信端口240可以连接到网络(例如，网络120)以便于数据通信。通信端口240可以在处理设备140和治疗放射递送装置110、终端130或存储设备150之间建立连接。该连接可以是有线连接、无线连接，或其组合，其使得能够进行数据发送和接收。有线连接可以包括电缆、光缆、电话线等，或其任意组合。无线连接可以包括蓝牙、Wi-Fi、WiMAX、WLAN、ZigBee、移动网络(例如3G、4G、5G等)等，或其组合。在一些实施例中，通信端口240可以是标准化的通信端口，例如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(DICOM)协议来设计。
图3是根据本申请的一些实施例所示的移动设备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、输入/输出(I/O)350、内存360和存储器390。在一些实施例中，任何其他合适的部件，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中。在一些实施例中，移动操作系统370(例如iOS、Android、Windows Phone等)和至少一个应用程序380可以从存储器390加载到内存360中，以便由CPU 340执行。该应用程序380可以包括浏览器或任何其他合适的移动应用程序，用于从处理设备140接收和呈现与图像处理有关的信息或其他信息。用户与信息流的交互可以通过输入/输出350实现并通过网络120提供给处理设备140和/或放射系统100的其他组件。
为了实现本申请中描述的各种模块、单元及其功能，计算机硬件平台可以用作本文描述的至少一个元件的硬件平台。这种计算机的硬件元件、操作系统和编程语言本质上是常规的，并且假设本领域技术人员充分熟悉它们以使这些技术适应于产生如本文所述的放射治疗计划。具有用户界面元素的计算机可以用于实现个人计算机(PC)或其他类型的工作站或终端设备，如果适当编程，计算机也可以充当服务器。相信本领域技术人员熟悉这种计算机设备的结构、编程和一般操作，因此，附图应该是不言自明的。
图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理设备的示意图。处理设备140可以在计算设备200上实现(例如，如图2所示的处理器210、如图3所示的CPU 340)。处理设备140可以包括计划生成模块402、获取模块404、控制模块406、图像生成模块408和确定模块410。
计划生成模块402可以用于生成由放射源(例如，第一放射源114)进行放射递送的计划(本文中也称为放射治疗计划)。该计划可适用于由治疗放射递送装置递送的放射治疗，该治疗放射递送装置包括以相对高的旋转速度旋转的治疗放射源(例如，第一放射源114)。该计划可以包括至少两个放射区间。每个放射区间可以由从起始角度、停止角度、2D区间形状和/或放射剂量(本文中也称为区间MU值)中选择的至少一个参数来表征。在一些实施例中，计划生成模块402可以通过将至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中来优化至少两个放射区间，以满足至少一组优化目标。
在一些实施例中，计划生成模块402可以根据由医护专业人员(例如，放射肿瘤学家、放射物理学家、放射技师等)设置的至少一组优化目标，确定放射治疗计划。可选地或附加地，计划生成模块402可以根据与治疗放射递送装置110相关的至少一个约束，确定放射治疗计划。在一些实施例中，在确定放射治疗计划期间，计划生成模块402可以优化放射治疗计划以满足至少一组优化目标和/或约束。放射治疗计划的确定和/或优化的更多描述可以在本申请中的其他地方找到(例如，图6至图10及其描述)。
获取模块404可以用于获取与放射系统100相关的信息。在一些实施例中，获取模块404可以获取治疗放射递送装置110的至少一个约束。该约束可以用于确定放射治疗计划。在一些实施例中，获取模块404可以获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议、至少一个成像协议的执行间隔和/或至少一个成像协议的执行顺序。成像协议可以包括采集协议和/或重建协议。在一些实施例中，获取模块404可以获取由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标，其用于确定放射治疗计划。在一些实施例中，获取模块404可以获取与对象相关的放射治疗计划以对对象执行放射治疗。
控制模块406可以用于控制治疗放射递送装置110的至少一个操作。在一些实施例中，控制模块406可以使放射源(例如，第一放射源114)和成像组件(例如，第二放射源113、检测器模块112)围绕对象旋转。例如，控制模块406可以控制第一放射源114和成像组件以相对高的速度旋转。在一些实施例中，控制模块406可以使第一放射源114在放射源(以相对高的速度)旋转时向对象递送放射。或者，控制模块406还可以使第一放射源114停止和/或暂停向对象递送放射。
图像生成模块408可以用于生成对象的至少一个图像。在一些实施例中，图像生成模块408可以生成用于生成放射治疗计划的对象的至少一个计划图像。可替换地，图像生成模块408可以在第一放射源114向对象递送放射时生成对象的至少一个图像。
确定模块410可以用于确定放射治疗计划是否适用于由以相对高的旋转速度旋转的第一放射源114递送的放射治疗。响应于确定放射治疗计划不适用于由以相对高的旋转速度旋转的第一放射源114递送的放射治疗，可以调整放射治疗计划。可选地或附加地，基于放射治疗期间产生的至少一个图像，确定模块410可以确定是否存在与对象相关的运动。在一些实施例中，当确定与对象相关的运动超过阈值时，可以停止或暂停向对象递送放射。
应当注意，以上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，做出各种各样的修正和改变。但是，这些修正与改变并没有偏离本申请的范围。例如，处理设备140还可以包括存储模块(图4中未示出)。该存储模块可以用于存储由处理设备140生成的数据。作为另一示例，一些模块可以安装在与其他模块分开的不同设备中。仅作为示例，计划生成模块402可以位于第一设备中，其他模块可以位于第二设备中。
图5是根据本申请的一些实施例所示的示例性计划生成模块的示意图。处理设备140(例如，计划生成模块402)可以在计算设备200(例如，如图2所示处理器210、如图3所示CPU 340)上实施。该计划生成模块402可以包括优化目标确定单元502、部分确定单元504、区间确定单元506和递送轨迹确定单元508。
优化目标确定单元502可以用于确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。在一些实施例中，至少一组优化目标可以与至少一个剂量约束、至少一个目标体积(例如，目标体积的几何形状、目标体积的位置)、至少一个目标体积之外的结构(例如，结构的几何形状、结构的位置)、递送时间等有关。在一些实施例中，目标体积可以包括至少一个肿瘤和/或至少一个OAR。
在一些实施例中，例如，由于对象的运动，较长的递送时间可能会影响剂量递送的准确性。优化目标确定单元502可以确定合适的递送时间以减少或消除由对象造成的影响。在一些实施例中，优化目标确定单元502可以确定优化目标的权重(例如，与目标体积相关的处方剂量、与OAR相关的处方剂量等)。在一些实施例中，优化目标的权重可以由用户设置。仅作为示例，如果目标体积是良性肿瘤且OAR(目标体积之外的结构)是重要器官(例如，心脏、肺)，则优化目标确定单元502可以给予与目标体积相关的处方剂量相对较小的权重，并给予与OAR相关的处方剂量相对较大的权重。作为另一示例，如果目标体积是恶性肿瘤且OAR不是重要器官(例如，血管、肌肉)，则优化目标确定单元502可以给予与目标体积相关的处方剂量相对较大的权重，并给予与OAR相关的处方剂量相对较小的权重。
在一些实施例中，剂量约束可以由至少一个医护专业人员(例如，放射肿瘤学家、放射物理学家、放射技术员等)根据至少一个先前生成的与目标体积相关的图像来规定。或者，优化目标可以由医护专业人员调整或提供。在一些实施例中，优化目标可以存储在存储设备(例如，存储设备150)中，优化目标确定单元502可以从存储设备150中获取优化目标。
部分确定单元504可以用于确定治疗放射递送装置(例如，治疗放射递送装置110)的放射源(例如，第一放射源114)的旋转运动的至少两个部分。在一些实施例中，第一放射源114的旋转运动可以对应于旋转范围。在一些实施例中，放射源旋转运动的旋转范围可以是0°-360°或其子集(例如，0°-180°、180°-360°、100°-200°等)。在一些实施例中，第一放射源114的旋转运动的旋转范围可以被分割为至少两个部分。部分可以对应于在放射治疗期间可以递送放射的角度范围。每个部分可以具有一个角度范围。关于部分的更多描述可以在本申请中的其他地方找到(例如，过程600的操作603及其相关描述)。
在一些实施例中，部分确定单元504可以随机或均匀地分割旋转运动的旋转范围以获得至少两个部分。可替换地，部分确定单元504可以根据至少一组优化目标确定至少两个部分。例如，部分确定单元504可以通过分析优化目标，确定需要递送放射的第一角度范围和不需要递送放射(或放射需要避免)的第二角度范围，以及将第一角度范围指定为所述部分。可替换地，部分确定单元504可以根据至少一组优化目标和/或与治疗放射递送装置110相关的至少一个约束来确定至少两个部分。
区间确定单元506可以用于通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定至少两个放射区间。在一些实施例中，区间确定单元506可以确定至少一个参数，该至少一个参数包括至少两个放射区间的数量(或被称为区间数)、至少两个放射区间的每个放射区间的角度范围、至少两个放射区间的每个放射区间的至少一个区间形状、至少两个放射区间的每个放射区间的至少一个区间MU值、至少两个放射区间的每个区间的至少一个区间MU率等，或其组合。关于放射区间的更多描述可以在本申请中的其他地方找到(例如，过程600的操作605及其相关描述)。
在一些实施例中，根据至少两个部分，区间确定单元506可以通过执行迭代优化来确定至少两个放射区间。在迭代优化中，可以确定期望的区间形状、区间MU值，和/或放射区间。在一些实施例中，在迭代优化中，可以执行至少一次迭代直到剂量分布满足优化目标。在第一次迭代中，可以确定至少两个放射区间和相应的角度范围，区间形状和区间MU值。在其他迭代中，可以更新所述放射区间和相应的角度范围，区间形状和区间MU值，相应地，可以基于更新的放射区间、更新的角度范围、更新的区间形状和更新的区间MU值确定剂量分布，然后可以确定表征剂量分布满足优化目标的接近程度的特征值。在一些实施例中，当满足至少一个条件时，迭代可以终止。在一些实施例中，区间确定单元506可以根据与治疗放射递送装置相关的至少一个约束，通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定至少两个放射区间。
在一些实施例中，区间确定单元506可以通过直接优化至少两个放射区间的区间形状、起始角度、停止角度和区间MU值来优化至少两个放射区间，其被称为DAO过程。在DAO过程中，可以确定至少两个初始区间。至少两个初始区间中的每个初始区间可以包括初始区间形状、初始角度范围(包括初始起始角度和初始停止角度)、初始区间MU率、和/或初始区间MU值。在一些实施例中，初始区间可以根据放射系统100的默认设置来设置或由用户或操作员通过终端130预设。至少两个放射区间的初始区间和/或区间数可以在迭代优化期间被更新，直到满足与至少一组优化目标相关的优化标准。
另外地，区间确定单元506可以根据FMO过程优化至少两个放射区间。在FMO过程中，区间确定单元506可以通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来生成注量图。注量图可以包含至少两个元素。注量图的每个元素可以表示子野区间的MU值。区间确定单元506可以根据已确定的注量图确定至少两个放射区间。在一些实施例中，区间确定单元506可以根据注量图，调整子野区间以确定至少两个放射区间。
在一些实施例中，区间确定单元506可以优化至少两个放射区间的区间数以满足至少一组优化目标。例如，区间确定单元506可以通过执行至少两次迭代来确定至少两个放射区间的区间数。在至少两次迭代期间，估计的区间数可以从相对小的值连续增加，直到满足与至少一组优化目标相关的至少一个优化标准。
在一些实施例中，区间确定单元506可以在至少一次迭代中，基于至少一个控制点确定至少两个放射区间的至少一个放射区间的至少两个子区间。在一些实施例中，放射区间可以包括至少一个控制点，其可以限定子区间的起点和/或终点。在一些实施例中，对于至少一个控制点的每个控制点，区间确定单元506可以确定治疗放射递送装置110的MLC的准直器角度和区间形状，并进一步确定至少两个子区间的每个子区间的区间MU值。两个子区间的区间形状和区间MU值可以不同。在一些实施例中，区间确定单元506可以基于至少两个子区间和除包括所述至少两个子区间的至少一个放射区间外的至少两个放射区间，相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布。
放射源(例如，第一放射源114)的强度(也称为MU率)可以以各种方式改变。在一些实施例中，放射源的直线加速器可以在脉冲模式下操作，在该模式下可以以短脉冲(每个脉冲可以持续，例如，3微秒)产生放射，而在每个脉冲期间强度可以保持恒定。例如，为了实现(平均)强度的变化，可以调整脉冲的持续时间或脉冲的频率，使得在一段时间内(例如，100微秒到1秒)，放射束的平均强度会变化。在一些实施例中，该平均强度可以被称为线性加速器的“剂量率”或“输出率”，并且通常以每分钟的监测单位(MU)表示(也称为MU率)。MU是机器放射输出的量度。在标准化的照射条件下，它可以校准到在标准化位置处在标准体模中吸收的剂量。MU率可以指每单位时间产生的MU的数量。在本申请中，术语“MU率”和“剂量率”可互换使用。然而，严格意义上，剂量率不仅取决于机器的放射输出，而且还取决于被给予放射的对象的性质。在放射治疗中，可以规定目标体积(例如，患病组织)的吸收剂量。计划和/或递送系统(例如，放射系统100)可以确定与放射源相关的参数(例如，MU值、MU率)的顺序以在对象的目标体积中实现该吸收剂量水平。
因此，在示例性治疗计划中，与放射源相关的优化的参数可以是目标体积需要吸收的剂量。参数剂量可以与参数MU成线性比例，只要暴露的对象和照射条件不改变即可。因此，剂量率可以表示递送特定剂量的速度。如果所有其他参数(包括但不限于射束形状或源位置)保持不变，则剂量率本身变化的影响可能是有限的，因为目标体积中剂量的空间分布不受不同剂量率的影响。然而，如果在递送期间，任何其他参数(例如，放射源位置的射束形状)被修改或改变，则剂量率的变化可以影响剂量如何在目标体积上分布。在这样的条件下，剂量率本身也可能需要进行优化以实现所需的剂量分布。
递送轨迹确定单元508可以用于确定用于放射递送的至少两个放射区间的顺序，以获得治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹。在一些实施例中，处理设备140可以根据用于放射递送的至少两个连续放射区间和治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹来确定放射治疗计划。在一些实施例中，递送轨迹可以包括至少两个放射区间，并且每个放射区间可以具有至少一个区间形状和至少一个区间MU值。在一些实施例中，一个放射区间可以包括至少两个子区间，每个子区间可以包括一个角度范围、至少一个区间形状和一个区间MU值。在一些实施例中，递送轨迹确定单元508可以根据至少两个放射区间和与该治疗放射递送装置110相关的至少一个约束来确定放射源(例如，第一放射源114)的递送轨迹。
在一些实施例中，递送轨迹可以包括至少两个旋转。在一些实施例中，递送轨迹的旋转可以对应于放射源的旋转。在一些实施例中，至少两个放射区间可以分布在至少两个旋转中。在一些实施例中，放射区间的区间MU值可以在至少一个旋转中递送或分配。在一些实施例中，一个旋转可以包括至少一个放射区间。关于递送轨迹的旋转的更多描述可以在本申请中的其他地方找到(例如，过程600的操作607及其相关描述)。
在一些实施例中，至少两个放射区间可以排列在至少两个不同的旋转上，并且至少两个放射区间的至少两个放射区间可以至少部分地彼此重叠。另外地，至少两个放射区间可以以交错模式排列在第一放射源114的至少两个旋转上。关于放射区间的更多描述可以在本申请中的其他地方找到(例如，过程1100的操作1103及其相关描述)。
应当注意，以上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，做出各种各样的修正和改变。但是，这些修正和改变并没有偏离本申请的范围。在一些实施例中，两个或更多个模块(或单元)可以组合成单个模块(或单元)，以及任何一个模块可以分成两个或更多个单元(或子单元)。例如，区间确定单元506和递送轨迹确定单元508可以被集成到单个单元中，以用于执行其功能。作为另一示例，区间确定单元506可以分为两个子单元。第一子单元可以用于确定至少两个放射区间。第二子单元可以用于确定至少两个放射区间的至少一个放射区间的至少两个子区间。
在一些实施例中，可能需要确保对象的目标体积(例如，肿瘤)接收足够的放射，且在放射递送期间对目标体积周围的健康组织的损害最小化。如果第一放射源和第二放射源(例如，用于在放射治疗中递送治疗放射的放射源[或简称为治疗放射源]和用于递送成像放射的成像组件的X射线管[或简称为成像放射源])安装在旋转环上，则它可以方便地用于影像引导放射治疗(IGRT)。在某些情况下，放射源可以与成像放射源一起以相对较高的速度旋转，以产生与目标体积相关的相对高质量的成像。因此，希望生成由治疗放射递送装置递送放射治疗的放射治疗计划，该治疗放射递送装置可以包括以相对高的旋转速度旋转的治疗放射源。在一些实施例中，放射治疗计划可以根据由医护专业人员(例如，放射肿瘤学家、放射物理学家、放射技师等)设定的至少一组优化目标确定。在一些实施例中，放射治疗计划可以根据与治疗放射递送装置110相关的至少一个约束来确定。在一些实施例中，在放射治疗计划的确定期间，可以优化放射治疗计划以满足至少一组优化目标和/或约束。放射治疗计划的确定和/或优化的更多描述可以在本申请中的其他地方找到(例如，图6-10及其描述)。
图6是根据本申请的一些实施例所示的用于确定放射治疗计划的示例性过程的流程图。在一些实施例中，图6所示的过程600的至少一个操作可以由处理设备140(例如，计划生成模块402)执行。在一些实施例中，过程600的至少一个操作可以在图1所示的放射系统100中实施。例如，过程600可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备150和/或存储器220中，并且由处理设备140(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CPU 340，如图4所示的处理设备140的至少一个模块，如图5所示的计划生成模块402的至少一个单元等)调用和/或执行。再例如，过程600的一部分可以在治疗放射递送装置110上实施。下面给出的所示流程的操作旨在是示例性的。在一些实施例中，过程600可以使用至少一个未描述的附加操作和/或省略至少一个所讨论的操作来完成。此外，如图6所示的过程600的操作顺序和下面的描述不是限制性的。
在操作601中，处理设备140(例如，优化目标确定单元502)可以确定由治疗放射递送装置(例如，治疗放射递送装置110)进行放射递送的至少一组优化目标。在一些实施例中，至少一组优化目标可以与至少一个剂量约束、至少一个目标体积(例如，目标体积的几何形状、目标体积的位置)、至少一个目标体积之外的结构(例如，结构的几何形状、结构的位置)、递送时间等相关。仅作为示例，至少一组优化目标可以包括目标体积(例如，肿瘤)中期望的剂量分布、目标体积中剂量分布的期望的均匀性、递送至目标体积的期望的最小剂量、递送至目标体积的期望的最大剂量、目标体积之外的结构(例如，危及器官[OAR])可接受的最大剂量、放射递送所需的最长时间等，或其任意组合。本申请中的OAR可以指位于目标体积附近的细胞、器官或组织，其由于曝光于向目标体积递送的辐射而处于放射损伤的风险中。在一些实施例中，剂量约束可以通过剂量体积直方图(DVH)测量，其可以反映剂量和体积之间的关系。例如，95％的目标体积可以接收与目标体积相关的处方剂量，且2％的OAR可以接收超过与OAR相关的处方剂量的放射。
在一些实施例中，优化目标可以限定递送时间。由于对象的运动，较长的递送时间可能影响剂量递送的准确性，优化目标确定单元502可以确定合适的递送时间。
在一些实施例中，剂量约束可以由至少一个医护专业人员(例如，放射肿瘤学家、放射物理学家、放射技术员等)根据与目标体积相关的至少一个先前生成的图像来规定。在一些实施例中，优化目标可以由医护专业人员调整或提供。例如，放射物理学家可以根据至少一个经验值设定与剂量约束相关的至少一个参数。作为另一示例，放射物理学家可以调整参数(例如，与剂量约束相关的至少一个权重)。在一些实施例中，优化目标可以存储在存储设备150中，优化目标确定单元502可以从存储设备150中获取优化目标。
在一些实施例中，优化目标确定单元502可以确定优化目标的权重(例如，与目标体积相关的处方剂量，与OAR相关的处方剂量等)。例如，如果目标体积是良性肿瘤且OAR是重要器官(例如，心脏、肺)，则优化目标确定单元502可以给予与目标体积相关的处方剂量相对较小的权重，和给予与OAR相关的处方剂量相对大的权重。作为另一示例，如果目标体积是恶性肿瘤且OAR不是重要器官(例如，血管、肌肉)，则优化目标确定单元502可以给予与目标体积相关的处方剂量相对较大的权重，和给予与OAR相关的处方剂量相对较小的权重。
在操作603中，处理设备140(例如，部分确定单元504)可以确定治疗放射递送装置(例如，治疗放射递送装置110)的放射源(例如，第一放射源114)的旋转运动的至少两个部分。
如本申请中的其他地方所述，第一放射源114可以安装在旋转环上，并且可以围绕对象旋转。在一些实施例中，第一放射源114可以在旋转运动期间向对象递送放射(或发射放射束)。在一些实施例中，治疗放射递送装置100的成像组件(例如，第二放射源113、检测器模块112)和第一放射源114可以安装在同一个旋转环上，并且可以围绕对象同步旋转。在一些实施例中，成像组件可以产生对象(例如，目标体积)的至少一个图像来监视目标体积的位置，从而可以根据目标体积的位置引导放射治疗。因此，在第一放射源114和成像组件的旋转期间，可以同时进行放射治疗和成像操作。在一些实施例中，对象的呼吸运动(或心脏运动)可以引起目标体积的位置变化，因此第一放射源114和成像组件可以以相对高的速度旋转以确保由成像组件生成的图像具有相对高的质量(例如，相对高的角度取样率、用于产生每个断层摄影或断层合成图像的相对大的角度范围的数据、相对高的清晰度、相对低的伪影水平等)。在一些实施例中，第一放射源114和成像组件一次旋转的时间可以小于呼吸周期的一半(或者是心脏跳动周期的一半、或者是肌肉收缩和放松周期的一半等)。在一些实施例中，第一放射源114和成像组件的一次旋转的时间可以是几秒或几分钟(例如，1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、10秒、30秒、1分钟、5分钟等)。也就是说，旋转运动的旋转速度可以是相对高的速度(例如，1转/秒)。
递送到目标体积(或目标体积的一部分)的放射剂量可以根据第一放射源114的旋转速度和MU率来确定。由于第一放射源114的旋转速度可以相对较快，因此，在相对较短的时间内，MU率可能需要处于相对较高的水平以确保目标体积接收足够的放射(例如，MU率可以达到10000监测单元(MU)/分钟(min)、20000MU/min、50000MU/min)。然而，由于治疗放射递送装置的物理限制或约束，第一放射源114的MU率不能无限增加(例如，最大MU率可以是2000MU/min，5000MU/min等)。因此，第一放射源114可以旋转至少两个旋转(或被称为转数)以满足递送到目标体积所需的放射剂量，在至少两个圆的至少一个圆中，所需放射剂量的一部分可以由第一放射源114提供。在一些实施例中，对应于圆的不同角度范围的放射剂量可以是不同的。例如，可以在0°-20°的角度范围内递送第一放射剂量，在20°-50°的角度范围内不递送放射剂量，可以在50°-60°的角度范围内递送第二放射剂量。可替代地或另外地，对应于不同圆的相同角度范围的放射剂量可以是不同的。例如，对于第一圆，对应于0°-20°的角度范围内可以递送第一放射剂量，而对于第二圆，对应于0°-20°的角度范围内可以递送第二放射剂量。因此，在放射治疗之前可能需要确定具有至少两个放射剂量的至少两个放射区间，以将放射精确地递送到目标体积并使得健康组织(包括目标体积附近的健康组织)免受放射损害。
在一些实施例中，第一放射源114的旋转运动可以对应于旋转范围。在一些实施例中，放射源的旋转运动的旋转范围可以是0°-360°。在一些实施例中，放射源的旋转运动的旋转范围可以是0°-360°的子集(例如，0°-180°、180°-360°、100°-200°等)。在一些实施例中，第一放射源114的旋转运动的旋转范围可以被分割成至少两个部分。部分可以对应于在放射治疗期间可以递送放射的角度范围。每个部分可以具有一个角度范围。在一些实施例中，至少两个部分可以对应于至少两个角度范围。在一些实施例中，两个部分的跨度可以不同。另外地，两个部分的跨度可以相同。例如，第一部分的跨度可以是10°(例如，30°-40°的角度范围)，而第二部分的跨度可以是15°(例如，100°-115°的角度范围)。作为另一示例，第一部分的跨度可以是20°(例如，50°-70°的角度范围)，且第三部分的跨度可以是20°(例如，90°-110°的角度范围)。在一些实施例中，第一部分可以与第二部分相邻。例如，第一部分的角度范围可以是0°-20°，而第二部分的角度范围可以是20°-50°。在一些实施例中，第一部分的角度范围可以至少部分地与第二部分的角度范围重叠。例如，第一部分的角度范围可以是30°-50°，而第二部分的角度范围可以是40°-70°。在一些实施例中，第一部分的角度范围可以包括第二部分的角度范围。例如，第一部分的角度范围可以是50°-100°，而第二部分的角度范围可以是60°-90°。在一些实施例中，在第一部分和第二部分之间可以存在空白范围。空白范围可以指在放射治疗期间不递送放射的范围。例如，第一部分的角度范围可以是200°-240°，而第二部分的角度范围可以是300°-320°，因此，240°-300°的角度范围可以表示空白范围。作为另一示例，如图7A和7B所示，第一部分的角度范围可以是60°-90°，而第二部分的角度范围可以是120°-150°，因此，角度范围90°-120°可能表示空白范围。在一些实施例中，至少一个部分的角度范围可以跨越两个连续的圆。例如，某部分的角度范围可以是从第一圆的350°到紧跟在第一圆之后的第二圆的10°。在一些实施例中，至少两个部分可具有上文所示的至少一种关系。
在一些实施例中，处理设备140(例如，部分确定单元504)可以基于至少一组优化目标来确定至少两个部分。仅作为示例，部分确定单元504可以通过分析优化目标来确定需要递送放射的第一角度范围和不需要递送放射(或需要避免放射)的第二角度范围，并进一步将第一角度范围指定为所述部分。可替代地或另外地，部分确定单元504可以基于与治疗放射递送装置相关的一个或以上约束来确定至少两个部分。与治疗放射递送装置相关的约束可以包括治疗放射递送装置的一个或以上物理限制，例如，放射源的最大MU率、放射源的最大旋转速度、放射源的最小旋转速度、放射源的加速时间、放射源的减速时间、放射源的最大加速度、放射源的最大加加速度、放射源的减速度、治疗放射递送装置的多叶准直器(MLC)的最大叶片速度、MLC的多个叶片的运动范围、MLC的最大叶片加速度、MLC的最大叶片加加速度等，或其任意组合。在一些实施例中，放射源的MU率可以在0-5000MU/min的范围内。在一些实施例中，放射源的MU率可以在100-5000MU/min的范围内。在一些实施例中，放射源的MU率可以在1400-1800MU/min的范围内。
在一些实施例中，处理设备140(例如，部分确定单元504)可以确定随机分布或均匀分布的至少两个部分。仅作为示例，可以确定至少两个均匀部分，如图7A和7B中所示的部分。图7A和7B是根据本申请的一些实施例所示的示例性部分的示意图。如图7A所示，旋转环702可以顺时针或逆时针绕旋转中心O旋转。一个或以上部分704均匀地分布在旋转环702上。示例性部分704可以对应于0°-30°、60°-90°、120°-150°、180°-210°、240°-270°和300°-330°的角度范围。仅仅为了说明的目的，部分704可以表示在能够代表0°-360°的旋转范围的直线部分上，如图7B所示。应当注意的是，部分704的描述仅为了说明的目的，而不是旨在限制本申请的范围。
在一些实施例中，用户(例如，医护专业人员)可以指定与至少两个部分有关的信息。在一些实施例中，可以基于经验数据、由用户(例如，医护专业人员)提供的指令，由处理设备140自动获取信息。该信息可以包括至少两个部分的至少一个、至少两个部分的数量(或被称为部分的计数)、至少两个部分的角度范围的跨度等，或其任意组合。在一些实施例中，医护专业人员可以经由放射系统100的用户界面(例如，图2中所示的计算设备200的输入/输出230、如图3所示的移动设备300的输入/输出350)输入信息，然后处理设备140(例如，部分确定单元504)可以根据信息、优化目标、约束等，确定至少两个部分。在一些实施例中，信息可以存储在存储器(例如，存储设备150、存储器220、存储器390等)中，然后部分确定单元504可以通过采集模块404获取信息并确定所述部分。
在操作605中，处理设备140(例如，区间确定单元506)可以通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定至少两个放射区间。在一些实施例中，区间确定单元506可以基于在操作603中确定的至少两个部分来确定至少两个放射区间。在一些实施例中，区间确定单元506可以确定至少一个参数，该至少一个参数包括至少两个放射区间的数量(或被称为区间数)、至少两个放射区间的每个放射区间的角度范围、至少两个放射区间中的每个放射区间的至少一个区间形状、至少两个放射区间的每个放射区间的至少一个区间MU值、至少两个放射区间的每个放射区间的至少一个区间MU率等，或其任意组合。
在一些实施例中，当递送放射时，第一放射源114可以旋转以提供来自不同位置或角度的放射束。放射束会聚或相交的点通常可以被称为放射等中心点。由于放射束的最大放射剂量会被递送到放射等中心点，因此，在一些实施例中，目标体积可以放置在放射等中心点。因此，在迭代优化之前，可以确定治疗放射递送装置110的放射等中心点。
在一些实施例中，对于每个部分，在执行迭代优化之前，可以设置初始区间形状和初始区间MU值。例如，在直接孔径优化(DAO)处理中，可以在执行迭代优化之前为每个部分设置初始区间形状和初始区间MU值。在一些实施例中，具有初始区间形状和初始区间MU值的部分也可以被称为初始区间。在一些实施例中，可以通过将MLC的叶片初始化为处于指定配置(例如，完全打开、完全关闭、半打开等)来选择初始区间形状。在一些实施例中，可以通过限定MLC的孔的形状(例如，圆形、椭圆形、矩形等)来确定初始区间形状。在一些实施例中，初始区间形状可以通过设置至少一个区间形状来确定，以便在目标体积上递送放射而在健康组织或结构上阻挡放射。在一些实施例中，不同部分的初始区间形状可以是相同的。另外地，在一些实施例中，不同部分的初始区间形状可以是不同的。例如，第一部分的初始区间形状可以是圆形的，而第二部分的初始区间形状可以是椭圆形。
在一些实施例中，区间MU值可以指在放射区间中递送的放射剂量。在一些实施例中，可以通过将至少一个MU值设置为零来确定初始区间MU值。在一些实施例中，可以通过将至少一个MU值设置为至少一个随机值来确定初始区间MU值。在一些实施例中，初始区间MU值可以被设置为相同的值。在一些实施例中，初始区间MU值可以是不同的。例如，第一部分的初始区间MU值可以是零，而第二部分的初始区间MU值可以是100MU。在一些实施例中，可以根据放射系统100的默认设置来设置初始区间形状和初始区间MU值。在迭代优化期间，可以更新或优化初始区间形状和/或初始区间MU值。在一些实施例中，在DAO过程中，可以在迭代优化操作中，基于至少两个放射区间的角度范围、区间形状和区间MU值的直接优化来确定至少两个放射区间。
应当注意的是，在一些实施例中(例如，在注量图优化[FMO]过程中)，在迭代优化之前，初始区间形状和/或初始区间MU值可能不被分配初始形状或值。可以在迭代优化期间直接确定区间形状和/或区间MU值。在一些实施例中，可以基于在操作603中确定的至少两个部分，在迭代优化期间确定至少两个放射区间。在一些实施例中，对于每个部分，可以通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定注量图。注量图可以对应于每个部分的角度范围内的至少两个角度。在一些实施例中，可以分解至少两个注量图。在一些实施例中，可以基于至少两个分解的注量图来确定至少两个放射区间。具体地，对于每个部分，区间确定单元506可以将每个部分的整个放射野划分为至少两个子野。在一些实施例中，区间确定单元506可以基于每个子野确定子野区间。在一些实施例中，子野区间可以具有与每个子野相同的区间形状。在一些实施例中，子野区间可以具有与每个区间相同或更小的角度范围。在一些实施例中，子野区间可以具有单位射束强度(例如，1MU)。
仅作为范例，在FMO过程中，区间确定单元506可以通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定注量图。在一些实施例中，注量图可以表示计划在放射治疗中递送到对象的目标体积的射束的预期强度分布。注量图可以包含至少两个元素。注量图的每个元素可以表示子野区间的MU值。区间确定单元506可以根据确定的注量图确定至少两个放射区间。例如，区间确定单元506可以确定至少两个放射区间的区间数、至少两个放射区间中的每个放射区间的角度范围、至少两个放射区间的每个放射区间的至少一个区间形状、至少两个放射区间的每个放射区间的至少一个区间MU率，和/或至少两个放射区间的每个放射区间的至少一个区间MU值。在一些实施例中，区间确定单元506可以根据注量图，调整子野区间以确定至少两个放射区间。
在一些实施例中，可以基于在操作603中确定的至少两个部分、初始区间形状和/或初始区间MU值来执行迭代优化。在迭代优化中，可以确定期望的区间形状、区间MU值、和/或放射区间。在一些实施例中，可以在迭代优化中执行至少一次迭代，直到剂量分布满足优化目标。在一些实施例中，剂量分布可以指递送到与对象相关的(例如，目标体积、围绕目标体积的体积等，或其任意组合)多个体素的放射剂量的三维(3D)或二维(2D)分布。在第一次迭代中，可以确定至少两个放射区间和相应的角度范围，区间形状和区间MU值。在其它迭代中，可以更新放射区间和相应的角度范围、区间形状，及区间MU值。因此，可以根据更新的放射区间、更新的角度范围、更新的区间形状和更新的区间MU值来确定剂量分布，然后可以确定指示剂量分布满足优化目标的接近程度的特征值。在一些实施例中，当满足至少一个条件时，迭代可以终止。示例性条件可以与特征值是否达到或超过阈值、在两个或以上连续迭代中确定的两个剂量分布之间的差是否等于或小于阈值、是否执行了指定的迭代次数等相关。
在一些实施例中，可以根据迭代优化算法，优化相对于至少一组优化目标的剂量分布。示例性迭代优化算法可以包括模拟退火(SA)算法、代数逆处理规划(AITP)算法、同时迭代逆处理规划(SIITP)算法、蒙特卡罗(MC)算法、铅笔束卷积(PBC)算法、基于梯度的算法(例如，共轭梯度算法、拟牛顿算法)、遗传算法、基于神经网络的算法等，或其任意组合。在一些实施例中，至少一种迭代优化算法可以在迭代中使用。例如，在迭代的第一部分(例如第1次至第n次迭代)，可以使用模拟退火算法，而在迭代的第二部分(例如，第N+1次至第M次迭代，M>N)，可以使用基于梯度的算法。根据迭代优化流程，可以确定至少两个(期望的)放射区间，并且可以确定每个放射区间的角度范围、至少一个区间形状和至少一个区间MU值。
应当注意的是，在一些实施例，基于与治疗放射递送装置110相关的至少一个约束，可以相对于优化目标迭代优化剂量分布。与治疗放射递送装置相关的约束可以包括治疗放射递送装置的至少一个物理限制，例如，放射源的最大MU率、放射源的最大旋转速度、放射源的最小旋转速度、放射源的加速时间、放射源的减速时间、放射源的最大加速、放射源的最大加加速度、放射源的减速速度、治疗放射递送装置的多叶准直器(MLC)的最大叶片速度、MLC的多个叶片的运动范围、MLC的最大叶片加速度、MLC的最大叶片加加速度等，或其任意组合。在一些实施例中，放射源的MU率可以在0–5000MU/min的范围内。在一些实施例中，放射源的MU率可以在100–5000MU/min的范围内。在一些实施例中，放射源的MU率可以在1400–1800MU/min的范围内。例如，区间形状可能受到MLC的结构和/或可用操作的限制。作为另一示例，区间MU值可以受到放射源的MU率和旋转速度的限制。
在一些实施例中，放射区间的数量(或称为区间数)可相对于所述部分增加或减少。例如，基于15个部分，可以在迭代优化后生成40个放射区间。作为另一示例，基于15个部分，可以在迭代优化后生成10个放射区间。可替代地或另外地，至少一个放射区间的角度范围可以与它们各自的部分不同，如图8A和8B中所示。
图8A和8B是根据本申请的一些实施例所示的示例性放射区间的示意图。如图8A所示，旋转环702可以顺时针或逆时针绕旋转中心O旋转。至少一个放射区间804分布在旋转环702上。示例性放射区间804可以对应于0°-15°、60°-90°、165°-195°和270°-285°的角度范围。仅出于说明的目的，放射区间804可以表示在能够代表0°-360°的旋转范围的直线部分上，如图8B所示。与区间704相比，放射区间804的数量和角度范围可以不同。具体地，基于6个部分，可以在迭代优化后生成4个放射区间。放射区间804可以不均匀地分布在旋转环702上。在一些实施例中，两个放射区间的跨度可以不同或相同。例如，第一放射区间的跨度可以是15°(例如，如图8A和图8B所示的0°-15°的角度范围)，第二放射区间的跨度可以是30°(例如，如图8A和图8B所示的60°-90°的角度范围)。再例如，第一放射区间的跨度可以是15°(例如，如图8A和图8B所示的0°-15°的角度范围)。第三放射区间的跨度也可以是15°(例如，如图8A和图8B所示的270°-285°的角度范围)。在一些实施例中，第一放射区间的角度范围可以至少部分地与第二放射区间的角度范围重叠。例如，第一放射区间的角度范围可以是30°-50°，而第二放射区间的角度范围可以是40°-70°。在一些实施例中，第一放射区间的角度范围可以包括第二放射区间的角度范围。例如，第一放射区间的角度范围可以是50°-100°，而第二放射区间的角度范围可以是60°-90°。应当注意的是，放射区间804的以上描述仅出于说明的目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。
不同放射区间的区间形状和/或区间MU值可以相同或不同。在一些实施例中，至少两个放射区间可以具有多个角度范围。多个角度范围的每个角度范围可以对应于至少一个区间形状和至少一个区间MU值。在一些实施例中，至少两个放射区间的第一放射区间和第二放射区间可以具有相同的角度范围，但是具有不同的区间形状，不同的区间MU率和/或不同的区间MU值。仅作为示例，第一放射区间和第二放射区间可以具有相同的角度范围0°-20°，第一放射区间可以具有第一区间形状和第一MU值，而第二放射区间可以具有第二区间形状(与第一区间形状不同)和第二MU值(与第一MU值不同)。
在一些实施例中，在迭代优化期间(例如，在迭代优化过程的至少一次迭代中)，区间确定单元506可以在至少一次迭代中，根据至少一个控制点确定至少两个放射区间的至少一个放射区间的至少两个子区间。在一些实施例中，可以根据本申请中其他地方描述的迭代优化算法来确定控制点。在一些实施例中，放射区间可以包括至少一个控制点，其可以限定子区间的起点和/或终点。两个不同放射区间中的控制点可以是不同的。例如，第一放射区间可以具有两个控制点(例如，如图10所示的对应于0°-15°的角度范围的放射区间)。第二放射区间可以具有五个控制点(例如，如图10所示的对应于60°-90°的角度范围的放射区间)。图10是根据本申请的一些实施例所示的示例性控制点和示例性子区间的示意图。
仅作为示例，对应于60°-90°的角度范围的放射区间可以包括五个控制点，即，控制点A、控制点B、控制点C、控制点D和控制点E。可以基于五个控制点确定四个子区间。在一些实施例中，控制点A可以是第一子区间的起始点(或相应放射区间的起始点)。控制点B可以是第一子区间的结束点和第二子区间的起始点。类似地，控制点C可以是第二子区间的结束点和第三子区间的起始点。控制点D可以是第三子区间的结束点和第四子区间的起始点。控制点E可以是第四子区间的终点(或相应放射区间的终点)。应当注意的是，控制点的以上描述仅出于说明的目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。
在一些实施例中，对于放射递送，第一放射源114可以连续地在至少两个子区间中发射放射束，但是两个子区间的区间形状和MU值可以是不同的。
在一些实施例中，区间形状可能受到治疗放射递送装置110的MLC的限制。MLC可包括多个可移动叶片，并且MLC可相对于第一放射源114旋转。因此，对于至少一个控制点的每个控制点，区间确定单元506可以在至少一次迭代中确定治疗放射递送装置110的MLC的准直器角度和区间形状。在一些实施例中，第一控制点的MLC的第一准直器角度可以与第二控制点的MLC的第二准直器角度不同。在一些实施例中，第一控制点的第一区间形状可以与第二控制点的第二区间形状不同。在一些实施例中，可以调整MLC的多个叶片的位置，使得第一控制点处的第一区间形状可以逐渐变化以成为第二控制点处的第二区间形状。区间确定单元506还可以在至少一次迭代中确定至少两个子区间中的每个子区间的MU值。在一些实施例中，可以根据第一放射源114的旋转速度和MU率来确定MU值。在一些实施例中，由于可以预先确定旋转速度，因此可以通过调整第一放射源114的MU率来确定MU值。在一些实施例中，第一子区间的第一MU值可以与第二子区间的第二MU值不同。在一些实施例中，区间确定单元506可以基于至少两个子区间和除包括所述至少两个子区间的至少一个放射区间外的至少两个放射区间，相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布。
在操作607中，处理设备140(例如，递送轨迹确定单元508)可以确定用于放射递送的至少两个放射区间的顺序以获得治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹。在一些实施例中，当递送轨迹确定时，可以完成放射治疗计划。在一些实施例中，处理设备140可以基于用于放射递送的至少两个连续放射区间和治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹确定放射治疗计划。在一些实施例中，处理设备140可以提供包括用于放射递送的至少两个连续放射区间和治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹的放射治疗计划。在一些实施例中，递送轨迹可以包括至少两个放射区间，且每个放射区间可以具有至少一个区间形状和至少一个区间MU值。在一些实施例中，放射区间可以包括至少两个子区间，每个子区间可以具有角度范围、至少一个区间形状和区间MU值。
在一些实施例中，处理设备140(例如，递送轨迹确定单元508)可以根据至少两个放射区间和与治疗放射递送装置110相关的至少一个约束，确定放射源(例如，第一放射源114)的递送轨迹。与治疗放射递送装置相关的约束可以包括治疗放射递送装置的至少一个物理限制，例如，放射源的最大MU率、放射源的最大旋转速度、放射源的最小旋转速度、放射源的加速时间、放射源的减速时间、放射源的最大加速度、放射源的最大加加速度、放射源的减速度、治疗放射递送装置的多叶准直器(MLC)的最大叶片速度、MLC的多个叶片的运动范围、MLC的最大叶片加速度、MLC的最大叶片加加速度等，或其任意组合。在一些实施例中，放射源的MU率可以在0-5000MU/min的范围内。在一些实施例中，放射源的MU率可以在100-5000MU/min的范围内。在一些实施例中，放射源的MU率可以在1400-1800MU/min的范围内。
应当注意的是，可以根据第一放射源114的旋转速度和MU率来确定区间MU值。由于第一放射源114的旋转速度可能相对较快且第一放射源114的MU率可能受限于治疗放射递送装置110的物理限制，故对应于放射区间的区间MU值可能是有限的。因此，如果在放射区间中需要递送相对高的区间MU值，放射区间的区间MU值可以需要分布在两个或以上不同的旋转上(参见图9C)。在一些实施例中，可以在放射治疗中应用相对高的MU率，从而可以减少旋转次数和减少放射治疗的时间。
如上所述，在一些实施例中，递送轨迹可以包括多个旋转。在一些实施例中，至少两个放射区间可以分布在多个旋转中。在一些实施例中，放射区间的区间MU值可以在至少一个旋转中递送或分布。在一些实施例中，旋转可以包括至少一个放射区间。例如，至少两个旋转的第一旋转可以包括至少一个第一放射区间，并且至少两个旋转的第二旋转可以包括至少一个第二放射区间。在一些实施例中，第一放射区间的一个和第二放射区间的一个可以具有不同的角度范围。或者，第一放射区间的一个可以具有第一角度范围，第二放射区间的一个可以具有第二角度范围，并且第一角度范围和第二角度范围可以至少部分地重叠。
可替换地，第一放射区间中的一个和第二放射区间一个可以具有相同的角度范围，但具有不同的区间形状，不同的区间MU率，和/或不同的区间MU值。或者，第一放射区间中的一个和第二放射区间的一个可以具有相同的角度范围、相同的区间形状、相同的区间MU率，和/或相同的区间MU值。在一些实施例中，在至少一个旋转期间，可以不递送放射。在一些实施例中，第一旋转的至少一个第一放射区间可以与第二旋转的至少一个第二放射区间不同(参见图9A和图9B)。图9A和图9B是根据本申请的一些实施例所示的示例性递送轨迹的示意图。如图9A所示，递送轨迹可以包括第一旋转901和第二旋转902，且至少两个放射区间可以对应于0°-15°、0°-45°、60°-90°、90°-120°、165°-195°、210°-240°、270°-285°和315°-330°的角度范围。仅仅出于说明的目的，递送轨迹的第一旋转和第二旋转可以表示在能够代表0°-360°的旋转范围的直线部分上，如图9B所示。在一些实施例中，第一旋转901的放射区间的区间数和/或角度范围可以与第二旋转902的放射区间的区间数和/或角度范围不同。具体地，对应于角度范围0-15°、60-90°、165-195°和270-285°的四个放射区间可以分布在第一旋转901中，而对应于角度范围0-45°、90-120°、210-240°和315-330°的四个放射区间可以分布在第二旋转902中。应当注意的是，在图9A中，圆901的尺寸显示为不同于圆902的尺寸，以便于第一旋转可以与第二旋转在附图中区分开，而不表示第一旋转中的递送轨迹和第二旋转中的递送轨迹的尺寸不同。应当注意的是，以上对递送轨迹的描述仅是示例，并不旨在限制本申请的范围。
在一些实施例中，至少两个放射区间的一个放射区间的区间MU值的至少一部分可以在至少两个旋转中分布(参见图9C)。在一些实施例中，区间MU值可以沿着旋转均匀分布。在一些实施例中，区间MU值可以沿着旋转随机分布，使得沿着每个旋转分布的MU值可以落在阈值内。在一些实施例中，阈值可以与第一放射源114的MU率和/或第一放射源114的旋转速度有关。图9C是根据本申请的一些实施例所示的分布在多个旋转的示例性放射区间的示例性区间MU值的示意图。如图9C所示，放射区间S可以具有60°-90°的角度范围。放射区间S可以具有区间MU值D。在一些实施例中，放射源的旋转速度相对较高，故放射区间S中的放射时间相对较短，因此区间MU值D不可能在单个旋转中递送。在图9C中，区间MU值D可以分布在递送轨迹的四个旋转上，即，第一旋转910、第二旋转920、第三旋转930和第四旋转940。在一些实施例中，在四个旋转上分布的MU值可以基本相同(例如，大约D/4)。
应当注意的是，以上对过程600的描述是出于说明的目的而提供的，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，根据本申请的指导可以做出多种变化和修改。然而，这些变化和修改不会背离本申请的范围。例如，操作603和605可以集成到单个操作中。再例如，在操作607中确定的递送轨迹可以存储在存储设备(例如，存储设备150)中以供进一步使用。
在一些实施例中，可以通过采集模块404获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议、至少一个成像协议的执行间隔，和/或至少一个成像协议的执行顺序。在一些实施例中，可以基于与治疗放射递送装置相关的至少一个约束和/或至少一个成像协议，相对于优化目标迭代优化剂量分布。在一些实施例中，可以根据至少一个成像协议来调整所生成的放射治疗计划。仅作为示例，至少一个成像协议可以指示在放射治疗期间，可能需要生成10个CT图像以监测肿瘤的运动，然后可以相应地调整放射治疗计划。具体地，可以计划在CT扫描期间第一放射源114不递送放射。也就是说，可以在CT扫描之前的第一旋转和CT扫描之后的第二旋转之间添加不包括放射递送的旋转，相应地，第二旋转的放射区间中的放射递送的执行时间可能被延迟。
在一些实施例中，可以获取由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标。在一些实施例中，可以获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议。在一些实施例中，可以通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定与放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数。在一些实施例中，放射治疗计划可以包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。在一些实施例中，可以根据3D成像计划生成的至少一个图像来确定放射治疗计划的放射区间的顺序。在一些实施例中，至少一个放射递送参数可以包括至少两个放射区间和/或至少两个放射区间的执行顺序。在一些实施例中，可以根据至少一组优化目标和/或至少一个成像协议来确定与放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数。在一些实施例中，可以根据放射治疗计划和3D成像计划在至少一个时间周期内同步执行放射递送和计划执行的至少一个成像协议。在一些实施例中，可以根据放射治疗计划和3D成像计划在至少一个时间周期内异步地执行放射递送和计划执行的至少一个成像协议。
在一些实施例中，可以获取包括治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹的放射治疗计划。在一些实施例中，可以获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议。在一些实施例中，可以基于至少一个成像协议来调整放射治疗计划。在一些实施例中，可以根据调整的放射治疗计划将治疗放射束从放射源递送到目标体积。在一些实施例中，调整后的放射治疗计划可以包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。在一些实施例中，递送轨迹可以包括至少两个放射区间和/或至少两个放射区间的执行顺序。在一些实施例中，递送轨迹可以包括至少两个旋转。在一些实施例中，可以基于至少一个成像协议来调整放射治疗计划。
在一些实施例中，成像协议可以包括采集协议和/或重建协议。采集协议可以包括与成像放射源(例如，第二放射源113)的管电压、成像放射源的管电流、成像放射源的焦点类型、成像放射源的焦点尺寸、成像放射源的准直宽度(例如，0.5毫米、1毫米、10毫米、20毫米、40毫米、50毫米等)、成像放射源的蝶形过滤器的类型、成像放射源的射击数量、探测器(例如，探测器模块112的探测器(也称为放射探测器))的视图数量、机架(例如，机架111)旋转的时间、机架的倾斜角度、待扫描对象的至少一个身体部位、工作台(例如，工作台115)的移动方向、对象的位置信息(例如，仰卧位、俯卧位、右侧卧位、左侧卧位等)、扫描模式(例如，螺旋扫描，轴向扫描)、倾斜、是否使用数字正射影像(DOM)等有关的信息。重建协议可以包括与重建中心、重建视野(FOV)、滤波或核函数、强度视野窗位、强度视野窗宽、图片厚度、图片增量、图片分辨率(例如，512×512)、图片的噪声水平等有关的信息。
在一些实施例中，基于至少一个成像协议调整调整放射治疗计划，包括调整放射区间的角度范围、放射区间的区间形状、放射区间的区间MU值、放射区间的MU率、放射区间的子区间和/或至少两个放射区间(和/或子区间)的执行顺序，增加放射治疗的时间，延迟放射区间中的放射递送的时间，将与至少一个成像协议相关的成像计划(例如，3D成像计划)添加到放射治疗计划，在至少两个放射区间的第一放射区间和至少两个放射区间的第二放射区间之间加入包括无放射递送的至少一个旋转。
图11是根据本申请的一些实施例所示的用于确定放射治疗计划的示例性过程的流程图。在一些实施例中，图11中所示的过程1100的至少一个操作可以由处理设备140(例如，计划生成模块402)执行。在一些实施例中，过程1100的至少一个操作可以在图1所示的放射系统100中实现。例如，过程1100可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备150和/或存储器220中，并且由处理设备140(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CPU 340，如图4所示的处理设备140的至少一个模块，如图5所示的计划生成模块402的至少一个单元)调用和/或执行。作为另一示例，过程1100的一部分可以在治疗放射递送装置110上实现。下面所示的过程的操作旨在说明。在一些实施例中，过程1100可以使用未描述的至少一个附加操作和/或省略所讨论的至少一个操作来完成。另外，如图11所示的过程1100和下面描述的操作的顺序不是限制性的。
在操作1101中，处理设备140(例如，优化目标确定单元502)可以确定由治疗放射递送装置(例如，治疗放射递送装置110)进行放射递送的至少一组优化目标。在一些实施例中，至少一组优化目标可以与至少一个剂量约束、至少一个目标体积(例如，目标体积的几何形状、目标体积的位置)、至少一个目标体积之外的结构(例如，结构的几何形状、结构的位置)、递送时间等有关。关于优化目标的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，过程600的操作601及其相关描述)。
在操作1103中，处理设备140(例如，计划生成模块402)可以确定来自治疗放射递送装置的放射源(例如，第一放射源114)的放射递送计划(本文中也称为放射治疗计划)。在一些实施例中，放射源能够在一个方向(例如，顺时针方向、逆时针方向)上围绕对象连续旋转。该计划可以包括至少两个放射区间。在一些实施例中，每个放射区间可以由从起始角度、停止角度、2D区间形状和/或放射剂量(本文中也称为区间MU值)中选择的至少一个参数来表征。在一些实施例中，可以通过将至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中来优化至少两个放射区间以满足至少一组优化目标。起始角度可以指在放射源连续旋转时放射递送开始的位置。停止角度可以指放射源在连续旋转时放射递送停止的位置。例如，对应于60°-90°的角度范围的放射区间804可以具有起始角度60°和停止角度90°。应当注意的是，本申请中的起始角度和停止角度可以与传统的电弧疗法中的起始角度和停止角度不同。
在一些实施例中，不同旋转中的放射区间可以具有相同或不同的区间形状和/或区间MU值。在一些实施例中，同一旋转中的两个或两个以上放射区间可以具有相同或不同的区间形状和/或区间MU值。例如，同一旋转中的两个连续放射区间可以具有相同的区间形状和/或相同的区间MU值。作为另一示例，第一旋转中的第一放射区间和第二旋转中的第二放射区间可以具有不同的区间形状和/或区间MU值。在一些实施例中，放射区间的起始角度和停止角度可以限定放射区间的角度范围。在一些实施例中，放射治疗计划中的两个或以上放射区间可以具有相同或不同的角度范围。
在一些实施例中，在(每个)放射区间的起始角度和停止角度之间需要递送的放射区间(例如，每个放射区间)的放射区间MU率可以基本恒定。可选地或另外地，在(每个)放射区间的起始角度和停止角度之间需要递送的放射区间(例如，每个放射区间)的放射区间MU率可以是可变的。在一些实施例中，可以在(每个)放射区间的起始角度和停止角度之间的至少两个角度处优化放射区间MU率，以实现至少一组优化目标。
在一些实施例中，处理设备140(例如，区间确定单元506)可以通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定和/或优化至少两个放射区间。在一些实施例中，剂量分布可以表示递送到与对象(例如，目标体积、围绕目标体积的体积等，或其任意组合)相关的至少两个体素的放射剂量(在本文中也称为MU值)的3D或2D分布。在一些实施例中，可以在迭代优化中执行一个或以上迭代，直到剂量分布满足优化目标。应当注意的是，在一些实施例中，基于与治疗放射递送装置110相关的至少一个约束，可以相对于优化目标迭代优化剂量分布。关于迭代优化的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，过程600的操作605及其相关描述)。
在一些实施例中，区间确定单元506可以通过直接优化至少两个放射区间的区间形状、起始角度、停止角度和区间MU值来优化至少两个放射区间，其称为DAO过程。在DAO过程中，可以确定至少两个初始区间。至少两个初始区间中的每个可以包括初始区间形状、初始角度范围(包括初始起始角度和初始停止角度)、初始区间MU率和/或初始区间MU值。在一些实施例中，初始区间可以根据放射系统100的默认设置来设置，或者由用户或操作者通过终端130预设。可以在迭代优化期间更新至少两个放射区间的初始区间和/或区间数，直到满足与至少一组优化目标相关的优化标准。优化标准可以包括在两个或以上连续迭代中确定的两个剂量分布之间的差是否等于或小于阈值，是否执行了指定的迭代次数，是否至少两个放射区间分布在至少两个旋转中等，或其任意组合。
可替换地，区间确定单元506可以根据FMO过程优化至少两个放射区间。在FMO过程中，区间确定单元506可以生成注量图。注量图可以表示计划在放射治疗中计划递送到对象的目标体积的射束的期望强度分布。注量图可以对应于至少两个放射区间的每个放射区间的角度范围内的至少两个角度。在一些实施例中，可以通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布来生成注量图。例如，可以确定治疗放射递送装置的放射源的旋转运动的至少两个部分；对于每个部分，可以通过相对于一组优化目标迭代优化剂量分布来确定注量图。关于注量图的生成的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，过程600的操作605及其相关描述)。在一些实施例中，区间确定单元506可以分解注量图以获得至少一个分解的注量图。在不同的分解的注量图中由MLC确定的区间形状可以是不同的。每个分解的注量图可以指示在角度范围内(例如，对应于放射区间的起始角度和停止角度)计划递送到对象的目标体积的射束的期望强度分布。区间确定单元506可以基于至少一个分解的注量图和/或与治疗放射递送装置110相关的至少一个约束来确定两个或多个放射区间和两个或多个放射区间的优化顺序。
在一些实施例中，区间确定单元506可以优化至少两个放射区间的区间数以满足至少一组优化目标。例如，区间确定单元506可以通过执行至少两次迭代来确定至少两个放射区间的区间数。在至少两次迭代中，估计的区间数可以从相对较小的值连续增加，直到与至少一组优化目标相关的至少一个优化标准被满足。当与至少一组优化目标相关的至少一个优化标准被满足时，可以指定估计的区间数作为至少两个放射区间的优化的区间数。在一些实施例中，可以在至少两次迭代中生成至少两个中间区间。仅作为示例，可以基于N0个初始区间在第一次迭代中生成N1个中间区间，可以基于N1个中间区间在第二次迭代中生成N2个中间区间，……，最后，当满足优化标准时，可以基于Nm-1个中间区间在第m次迭代中生成Nm放射区间(其中，N1<N2<……<Nm-1<Nm)。应当注意，在一些实施例中，放射区间的区间数可以相对于初始区间减小。例如，当满足优化标准时，可以基于15个初始区间生成10个区间。在一些实施例中，处理设备140(例如，递送轨迹确定单元508)可以确定递送至少两个放射区间的顺序以获得第一放射源114的递送轨迹。当递送轨迹被确定后，可以完成放射递送计划(或放射治疗计划)。
在一些实施例中，至少两个放射区间可以布置在至少两个不同的旋转上，并且至少两个放射区间的至少两个放射区间可以至少部分地彼此重叠。彼此重叠的至少两个放射区间也可以被称为重叠区间。在一些实施例中，可以优化至少两个放射区间的参数，使得从至少两个放射区间递送的累积剂量满足至少一组优化目标。在一些实施例中，至少两个放射区间的参数可以包括至少两个放射区间的每个放射区间的至少一个参数(例如，至少两个放射区间的起始角度、停止角度、区间形状、区间MU率、和/或区间MU值)。在一些实施例中，至少两个放射区间可以包括在放射源的第一旋转中的第一放射区间和放射源的第二旋转中的第二放射区间。由第一初始起始角和第一初始停止角限定的第一角度范围可以被分配给第一放射区间。由第二初始起始角和第二初始停止角限定的第二角度范围可以被分配给第二放射区间。在一些实施例中，第一角度范围可以与第二角度范围交错。在一些实施例中，可以通过扩展第一角度范围来优化第一放射区间，使得扩展的第一角度范围至少部分地与第二角度范围重叠。在一些实施例中，可以修改第一初始起始角度和第一初始停止角度中的至少一个以扩展第一角度范围。可替代地或另外地，可以通过扩展第二角度范围来优化第二放射区间，使得扩展的第二角度范围至少部分地与第一角度范围重叠。在一些实施例中，可以修改第二初始起始角度和第二初始停止角度中的至少一个以扩展第二角度范围。
仅出于说明的目的，图12A是根据本申请的一些实施例所示的包括两个旋转的示例性递送轨迹的示意图。如图12A所示，放射源(例如，第一放射源114)可以沿逆时针方向旋转。第一旋转包括六个放射区间，即，放射区间1至放射区间6。第二旋转包括另外六个放射区间，即，放射区间7至放射区间12。在图12A中，至少两个放射区间的至少两个放射区间可以至少部分地彼此重叠。例如，放射区间1可以与放射区间7部分重叠。在一些实施例中，除了重叠区间之外，在某一旋转中可以存在至少一个辐射段，其与在其他旋转中的至少一个放射区间交错。例如，如图12A所示，放射区间3可以与放射区间8和/或放射区间9交错。
在一些实施例中，至少两个放射区间可以在第一放射源114的至少两个旋转上以交错模式排列。以交错模式排列的放射区间也可以被称为交错区间。在一些实施例中，可以根据至少一个交错模式确定至少两个放射区间的至少一个(例如，每个)放射区间的起始角度和停止角度。在一些实施例中，交错模式可以根据放射系统100的默认设置来设置，或者由用户或操作者通过终端130预设。可以优化至少两个放射区间的参数，使得从至少两个放射区间递送的累积剂量满足至少一组优化目标。至少两个放射区间的参数可以包括至少两个放射区间的每个放射区间的至少一个参数。
仅出于说明的目的，图12B是根据本申请的一些实施例所示的包括两个旋转的示例性递送轨迹的示意图。如图12B所示，第一放射源114可以沿逆时针方向旋转。第一旋转包括六个放射区间，即，放射区间1至放射区间6。第二旋转包括另外六个放射区间，即，放射区间7至放射区间12。在图12B中，第一旋转和第二旋转中的放射区间可以以交错模式排列。也就是说，第一旋转中的放射区间可以与第二旋转中的放射区间交错。
在一些实施例中，至少两个放射区间可以包括第一组交错放射区间和第二组交错放射区间。在一些实施例中，第一组交错区间可以包括至少一个放射区间。在一些实施例中，第二组交错区间可以包括至少一个放射区间。在一些实施例中，第一组交错放射区间中的至少一个放射区间可以至少部分地与第二组交错放射区间中的至少一个放射区间重叠。
仅出于说明的目的，图12C是根据本申请的一些实施例所示的包括四个旋转的示例性递送轨迹的示意图。如图12C所示，第一放射源114可以逆时针方向旋转。第一旋转包括六个放射区间，即，放射区间1至放射区间6。第二旋转包括六个放射区间，即，放射区间7至放射区间12。第一组交错区间可以包括第一旋转和第二旋转中的放射区间。第三旋转包括六个放射区间，即，放射区间13至放射区间18。第四旋转包括六个放射区间，即，放射区间19至放射区间24。第二组交错区间可以包括第三旋转和第四旋转中的放射区间。在图12C中，第一组交错区间的至少一个放射区间可以与第二组交错区间中的至少一个放射区间至少部分地重叠。例如，第二旋转中的放射区间7可以与第三旋转中的放射区间13至少部分地重叠。
在一些实施例中，旋转中可以存在至少一个空白角度范围(本文中也称为空白范围)。空白角度范围可以是指不递送放射的角度范围。空白范围可以包括一个或以上旋转。例如，图12A中的角度范围1201可以是空白角度范围，图12B中的角度范围1202可以是空白角度范围。在一些实施例中，同一旋转中的连续放射区间之间的空白角度范围可以是均匀的或不均匀的。在一些实施例中，不同旋转中的两个交错区间之间的空白角度范围可以是均匀的或不均匀的。
应当注意的是，图12A-12C中所示的包括两个或四个旋转的递送轨迹仅出于说明的目的而提供，并且不旨在限制本申请的范围。递送轨迹可以包括其他数量的旋转，例如，3、5、10个旋转等。例如，第一组交错区间可以仅包括第一旋转或第二旋转。再例如，第二组交错区间可以仅包括第三旋转或第四旋转。放射区间在旋转中的分布可以是各种各样的。在一些实施例中，放射区间可以以交错模式布置在两个旋转上。或者，放射区间可以以重叠模式布置在两个旋转上。或者，放射区间的一部分可以以交错模式排列，放射区间的一部分可以以重叠模式排列。
应当注意的是，以上对过程1100的描述是仅出于说明的目的而提供的，而不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以在本申请的指导下进行多种变化和修改。然而，这些变化和修改并不背离本申请的保护范围。在一些实施例中，处理设备140可以首先确定第一放射源的旋转运动的至少两个部分。关于部分的确定的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，过程600的操作603及其相关描述)。部分可以对应于可以在放射治疗期间递送放射的角度范围。在一些实施例中，处理设备140可以进一步基于至少两个部分确定至少两个放射区间(或初始区间)。例如，对于每个部分，区间确定单元506可以将每个部分的整个放射野划分为两个或多个子野。在一些实施例中，区间确定单元506可以根据每个子野确定子野区间。在一些实施例中，子野区间可以具有与每个子野相同的区间形状。在一些实施例中，子野区间可以具有与每个部分相同或更小的角度范围。在一些实施例中，子野区间可以具有单位射束强度(例如，1MU)。在一些实施例中，可以获取需要在放射递送期间执行的至少一个成像协议。然后可以确定来自放射源的放射递送计划(本文中也称为放射治疗计划)。放射递送计划可以包括与至少一个成像协议相关的3D成像计划。
总之，上述指导和示例性实施例，通过描述如何从围绕对象(例如，患者)快速旋转的放射递送系统获取增加的值来推进外部束放射治疗的技术。快速旋转使得能够以更好的定时分辨率执行三维X射线和断层合成成像，这可以允许断层摄影投影之间更大的一致性。还可以在投影采集之间以较短的延迟执行多视图2D成像，这可以提高投影之间的时空一致性。能够进行多次快速旋转的现有系统可以采用二元(1-D)准直器，因为2-D MLC太慢而不能根据需要调制光束以利用快速旋转速率。如果2-D MLC与现有的快速旋转系统一起使用，则放射递送的占空比可能较低。在一些实施例中，治疗时间可能增加，并且患者吞吐量可能降低。本指导描述了如何通过在多个旋转上叠加2-D治疗区来计划治疗以增加治疗占空比。使用二元(1-D)MLC的当前快速旋转系统在逐个切片的基础上进行治疗，在系统旋转时推进患者卧榻，而不在多个旋转上叠加场。本指导允许关于放射区间的递送顺序的增加的灵活性，因为计划的旋转顺序可以根据考虑因素而改变，考虑因素包括：(1)呼吸相位或其他生理/解剖状态，(2)使用成像或其他方式感知的器官位置，(3)测量或估计的递送的累积剂量，(4)需要执行图像采集以更新对象的图像/视图。
本申请提供了用于同时成像和放射治疗的系统的实施例。在脉冲和可变占空比放射递送和成像系统(例如，放射系统100)的背景下，术语“同时”需消除歧义。线性加速器源(例如，第一放射源114和第二放射源113)通常可以产生占空比(例如，开启时间和关闭时间之间的比率)约为1:1000的脉冲。在绝大部分时间内，射束处于“接通”状态，可能不会成像。在关闭期间可以成像。仍然可以认为这种成像与治疗同时发生。这是因为治疗已经开始，并且可以在短时间内继续。在治疗递送的部分之间可能存在1-10,000毫秒的期间，其中治疗源被关闭或准直。在此期间发生的成像以及在治疗束开启时发生的成像可以被视为与治疗同时发生的成像。相比之下，对于超过完整的系统旋转，在治疗射束已经关闭之后发生的成像(即，不向患者施加实质剂量)，且在治疗光束关闭后超过10秒发生的成像，可以不将其视为与治疗同时进行的成像。
应当注意的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅仅是为了便于描述而不代表特定的顺序或名称。例如，至少两个旋转的第一旋转可能不一定意味着第一次执行的旋转。作为另一示例，至少两个旋转的第二旋转可能不一定意味着第二执行的旋转。
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。虽然此处并没有明确说明，本领域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暗示，且仍属本申请示例性实施例的精神和范围。
同时，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”，和/或“一些实施例”意指与本申请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多次提及的“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，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特性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工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的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执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可以被称为“单元”、“模块”，或“系统”。此外，本申请的各方面可以表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，所述产品包括计算机可读程序编码。
非暂时性计算机可读信号介质可以包括包含计算机可读程序代码的传播的数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等、或任何其他合适的组合。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、装置或设备以实现通讯、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编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线、有线、光纤电缆、RF等，或上述合适的组合。
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多种程序语言编写，包括面向对象编程语言，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、Groovy等，或其他编程语言等。该程序编码可以作为独立的软件包，完全在用户计算机上运行、部分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，例如，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装置上安装所描述的系统。
类似地，应当理解的是在本申请的实施例的前述描述中，出于简化本申请的目的，有时将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中，以帮助理解本申请中的一个或多个各种发明实施例。然而，该申请方法不应被解释为反映所要求保护的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。相反，发明实施例在于少于单个前述申请实施例的所有特征。
在一些实施例中，用于描述和要求保护本申请的某些实施例的数量，性质等，应被理解为在一些情况下被术语“约”、“近似”或“基本上”修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
本文中提及的所有专利、专利申请、专利申请公布和其他材料(如论文、书籍、说明书、出版物、记录、事物和/或类似的东西)均在此通过引用的方式全部并入本文以达到所有目的，与上述文件相关的任何起诉文档记录、与本文件不一致或冲突的任何上述文件或对迟早与本文件相关的权利要求书的广泛范畴有限定作用的任何上述文件除外。举例来说，在与任何所包含的材料相关的术语的描述，定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间是否存在任何不一致或冲突。使用本申请中的术语为准。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的指导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (92)

1.一种在至少一个机器上实现的用于确定放射治疗计划的方法，该机器包括至少一个处理器和至少一个存储设备，该方法包括：
确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划，所述放射源能够围绕对象连续旋转，所述计划包括至少两个放射区间，
其中每个放射区间由从起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中选择的至少一个参数表征，通过将至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得所述至少两个放射区间满足所述至少一组优化目标。
2.根据权利要求1所述的方法，所述至少两个放射区间至少部分地彼此重叠，所述方法还包括：
优化所述至少两个放射区间的参数，使得从所述至少两个放射区间递送的累积剂量满足所述至少一组优化目标，所述至少两个放射区间的参数包括所述至少两个放射区间的每个放射区间的所述至少一个参数。
3.根据权利要求2所述的方法，所述至少两个放射区间包括在所述放射源的第一旋转中的第一放射区间和在所述放射源的第二旋转中的第二放射区间，优化所述至少两个放射区间的参数包括：
将由第一初始起始角度和第一初始停止角度限定的第一角度范围分配给所述第一放射区间；
将由第二初始起始角度和第二初始停止角度限定的第二角度范围分配给所述第二放射区间，所述第一角度范围与所述第二角度范围交错；以及
通过扩展所述第一角度范围来优化所述第一放射区间，使得扩展的第一角度范围至少部分地与所述第二角度范围重叠。
4.根据权利要求3所述的方法，扩展所述第一角度范围包括：
修改所述第一初始起始角度或所述第一初始停止角度中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的方法，所述至少两个放射区间在所述放射源的至少两个旋转上以交错模式排列，所述方法还包括：
优化所述至少两个放射区间的参数，使得从所述至少两个放射区间递送的累积剂量满足所述至少一组优化目标，所述至少两个放射区间的参数包括所述至少两个放射区间的每个放射区间的所述至少一个参数。
6.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括：
根据至少一个交错模式，确定每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度。
7.根据权利要求6所述的方法，所述至少两个放射区间包括第一组交错放射区间和第二组交错放射区间，所述第一组交错放射区间包括至少两个交错放射区间，所述第二组交错放射区间包括至少两个交错放射区间，所述第一组交错放射区间的至少一个放射区间至少部分地与所述第二组交错放射区间的至少一个放射区间重叠。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度之间需要递送的每个放射区间的放射区间MU率基本恒定。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度之间需要递送的每个放射区间的放射区间MU率是可变的，所述方法还包括：
在每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度之间的至少两个角度处优化所述放射区间MU率，以实现所述至少一组优化目标。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过直接优化所述至少两个放射区间的区间形状、起始角度、停止角度和区间MU值来优化所述至少两个放射区间。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括：
优化所述至少两个区间：
通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布以产生注量图，所述注量图对应于至少两个放射区间的每个放射区间的角度范围内的至少两个角度；
分解所述注量图以获得分解的注量图；以及
根据所述分解的注量图，确定所述至少两个放射区间的优化顺序。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
获取需要在放射递送期间执行的至少一个成像协议；以及
确定来自放射源的放射递送计划，所述放射递送计划包括与至少一个成像协议相关的3D成像计划。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
优化所述至少两个放射区间的区间数以满足所述至少一组优化目标。
14.根据权利要求13所述的方法，优化所述至少两个放射区间的区间数包括：
通过执行至少两次迭代确定至少两个放射区间的区间数，在至少两次迭代中，估计的区间数从相对较小的值连续增加，直到与所述至少一组优化目标相关的至少一个优化标准被满足；以及
当与所述至少一组优化目标相关的至少一个优化标准被满足时，指定所述估计的区间数作为所述至少两个放射区间的优化的区间数。
15.根据权利要求1的方法，所述方法还包括：
确定递送所述至少两个放射区间的顺序。
16.一种系统，包括：
存储一组指令的至少一个存储设备；以及
与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器，其中，当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于：
确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划，所述放射源能够围绕对象连续旋转，所述计划包括至少两个放射区间，
其中每个放射区间由从起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中选择的至少一个参数表征，通过将至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得所述至少两个放射区间满足所述至少一组优化目标。
17.根据权利要求16所述的系统，所述至少两个放射区间至少部分地彼此重叠，所述至少一个处理器还用于：
优化所述至少两个放射区间的参数，使得从所述至少两个放射区间递送的累积剂量满足所述至少一组优化目标，所述至少两个放射区间的参数包括所述至少两个放射区间的每个放射区间的所述至少一个参数。
18.根据权利要求17所述的系统，所述至少两个放射区间包括在所述放射源的第一旋转中的第一放射区间和在所述放射源的第二旋转中的第二放射区间，为了优化所述至少两个放射区间的参数，所述至少一个处理器用于：
将由第一初始起始角度和第一初始停止角度限定的第一角度范围分配给所述第一放射区间；
将由第二初始起始角度和第二初始停止角度限定的第二角度范围分配给所述第二放射区间，所述第一角度范围与所述第二角度范围交错；以及
通过扩展所述第一角度范围来优化所述第一放射区间，使得扩展的第一角度范围至少部分地与所述第二角度范围重叠。
19.根据权利要求18所述的系统，扩展所述第一角度范围，所述至少一个处理器用于：
修改所述第一初始起始角度或所述第一初始停止角度中的至少一个。
20.根据权利要求16所述的系统，所述至少两个放射区间在所述放射源的至少两个旋转上以交错模式排列，所述至少一个处理器用于：
优化所述至少两个放射区间的参数，使得从所述至少两个放射区间递送的累积剂量满足所述至少一组优化目标，所述至少两个放射区间的参数包括所述至少两个放射区间的每个放射区间的所述至少一个参数。
21.根据权利要求20所述的系统，所述至少一个处理器用于：
根据至少一个交错模式，确定每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度。
22.根据权利要求21所述的系统，所述至少两个放射区间包括第一组交错放射区间和第二组交错放射区间，所述第一组交错放射区间包括至少两个交错放射区间，所述第二组交错放射区间包括至少两个交错放射区间，所述第一组交错放射区间的至少一个放射区间至少部分地与所述第二组交错放射区间的至少一个放射区间重叠。
23.根据权利要求16所述的系统，其中，在每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度之间需要递送的每个放射区间的放射区间MU率基本恒定。
24.根据权利要求16所述的系统，其中，在每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度之间需要递送的每个放射区间的放射区间MU率是可变的，所述至少一个处理器用于：
在每个放射区间的所述起始角度和所述停止角度之间的至少两个角度处优化所述放射区间MU率，以实现所述至少一组优化目标。
25.根据权利要求16所述的系统，所述至少一个处理器用于：
通过直接优化所述至少两个放射区间的区间形状、起始角度、停止角度和区间MU值来优化所述至少两个放射区间。
26.根据权利要求16所述的系统，所述至少一个处理器还用于：
优化所述至少两个区间：
通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布以产生注量图，所述注量图对应于至少两个放射区间的每个放射区间的角度范围内的至少两个角度；
分解所述注量图以获得分解的注量图；以及
根据所述分解的注量图，确定所述至少两个放射区间的优化顺序。
27.根据权利要求16所述的系统，所述至少一个处理器还用于：
获取需要在放射递送期间执行的至少一个成像协议；以及
确定来自放射源的放射递送计划，所述放射递送计划包括与至少一个成像协议相关的3D成像计划。
28.根据权利要求16所述的系统，所述至少一个处理器还用于：
优化所述至少两个放射区间的区间数以满足所述至少一组优化目标。
29.根据权利要求28所述的系统，优化所述至少两个放射区间的区间数，所述至少一个处理器还用于：
通过执行至少两次迭代确定至少两个放射区间的区间数，在至少两次迭代中，估计的区间数从相对较小的值连续增加，直到与所述至少一组优化目标相关的至少一个优化标准被满足；以及
当与所述至少一组优化目标相关的至少一个优化标准被满足时，指定所述估计的区间数作为所述至少两个放射区间的优化的区间数。
30.根据权利要求16的系统，所述至少一个处理器还用于：
确定递送所述至少两个放射区间的顺序。
31.一种非暂时性计算机可读介质，包括至少一组指令，当由计算机设备的至少一个处理器执行时，所述至少一组指令使所述至少一个处理器实现一种方法，包括：
确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
确定来自所述治疗放射递送装置的放射源的放射递送计划，所述放射源能够围绕对象连续旋转，所述计划包括至少两个放射区间，
其中每个放射区间由从起始角度、停止角度、二维区间形状或区间MU值中选择的至少一个参数表征，通过将至少两个不同旋转的至少两个放射区间叠加到对象的目标体积中，使得所述至少两个放射区间满足所述至少一组优化目标。
32.一种在至少一个机器上实现的用于确定放射治疗计划的方法，该机器包括至少一个处理器和至少一个存储设备，所述方法包括：
确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布以确定至少两个放射区间；
确定用于放射递送的所述至少两个放射区间的顺序，以获得所述治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹；以及
基于用于放射递送的至少两个连续放射区间和所述治疗放射递送装置的所述放射源的递送轨迹确定放射治疗计划。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，通过相对于至少一组优化目标迭代优化剂量分布以确定至少两个放射区间包括：
确定所述治疗放射递送装置的所述放射源的旋转运动的至少两个部分；以及
基于所述至少两个部分，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布，来确定所述至少两个放射区间。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，基于所述至少两个部分，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布，来确定所述至少两个放射区间包括：
对于每个部分，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化所述剂量分布来确定注量图，所述注量图对应于所述每个部分的角度范围内的至少两个角度；
分解至少两个注量图；以及
基于所述至少两个分解的注量图确定所述至少两个放射区间。
35.根据权利要求33所述的方法，其中，基于所述至少两个部分，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布，来确定所述至少两个放射区间包括：
基于所述至少两个部分，根据直接射野优化，通过在迭代优化操作中优化所述至少两个放射区间的角度范围、区间形状和区间MU值来确定所述至少两个放射区间。
36.根据权利要求33所述的方法，其中，确定至少两个部分包括：
随机或均匀地分割所述旋转运动的旋转范围以获得所述至少两个部分。
37.根据权利要求33所述的方法，其中，确定至少两个部分包括：
基于与所述治疗放射递送装置相关的至少一个约束来分割所述旋转运动的旋转范围，以获得所述至少两个部分。
38.根据权利要求33所述的方法，其中，确定至少两个部分包括：
基于所述至少一组优化目标来分割所述旋转运动的旋转范围以获得所述至少两个部分。
39.根据权利要求32所述的方法，其中，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布以确定至少两个放射区间包括：
确定所述至少两个放射区间的区间数、所述至少两个放射区间中的每个的角度范围、所述至少两个放射区间中的每个的至少一个区间形状、所述至少两个放射中的每个的至少一个区间MU率、和/或所述至少两个放射区间中的每个的至少一个区间MU值。
40.根据权利要求32所述的方法，其中，相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布包括：
基于与所述治疗放射递送装置相关的至少一个约束迭代优化相对于所述至少一组优化目标的所述剂量分布。
41.根据权利要求32所述的方法，其中，确定用于放射递送的所述至少两个放射区间的顺序，以获得所述治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹包括：
基于所述至少两个放射区间和与所述治疗放射递送装置相关的至少一个约束确定所述至少两个放射区间的所述顺序。
42.根据权利要求32所述的方法，其中，相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布包括：
在至少一次迭代中，
基于至少一个控制点确定所述至少两个放射区间的至少一个放射区间的至少两个子区间；
对于所述至少一个控制点的每个控制点，确定所述治疗放射递送装置的MLC的准直器角度和区间形状；以及
确定所述至少两个子区间的每个子区间的MU值；基于所述至少两个子区间和除所述至少一个放射区间外的所述至少两个放射区间，相对于所述至少一组优化目标迭代优化所述剂量分布。
43.根据权利要求32所述的方法，其中，所述递送轨迹包括至少两个旋转。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述至少两个放射区间的一个放射区间的区间MU值的至少一部分分布在所述至少两个旋转的至少两个旋转中。
45.根据权利要求43所述的方法，其中，所述至少两个旋转的第一旋转包括至少一个第一放射区间，所述至少两个旋转的第二旋转包括至少一个第二放射区间。
46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述第一旋转的至少一个第一放射区间与所述第二旋转的至少一个第二放射区间不同。
47.根据权利要求45所述的方法，其中，所述至少一个第一放射区间中的某个和所述至少一个第二放射区间中的某个具有相同的角度范围、相同的区间形状、相同的区间MU率和/或相同的区间MU值。
48.根据权利要求32所述的方法，还包括：
获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议、所述至少一个成像协议的执行间隔，和/或所述至少一个成像协议的执行顺序，且相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布包括：
基于与所述治疗放射递送装置相关的至少一个约束和所述至少一个成像协议，相对于至少一组优化目标迭代优化所述剂量分布。
49.根据权利要求48所述的方法，还包括：
基于所述至少一个成像协议调整所述放射治疗计划中的至少一个
调整放射区间的角度范围，
调整放射区间的区间形状，
调整放射区间的区间MU值，
调整放射区间的区间MU率，
调整放射区间的子区间，
调整所述至少两个放射区间和/或所述至少两个放射区间的至少两个子区间的顺序，
增加放射治疗的时间，
延迟在放射区间中的放射递送的时间，
将与至少一个成像协议相关的成像计划添加到所述放射治疗计划，或
在所述至少两个放射区间的第一放射区间和所述至少两个放射区间的第二放射区间之间加入包括无放射递送的至少一个旋转。
50.根据权利要求32所述的方法，其中，所述至少一组优化目标涉及剂量约束、目标体积的几何形状或目标体积的位置中的至少一个。
51.一种系统，包括：
存储一组指令的至少一个存储设备；以及
与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器，当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于：
确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布以确定至少两个放射区间；
确定用于放射递送的所述至少两个放射区间的顺序，以获得所述治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹；以及
基于用于放射递送的至少两个连续放射区间和所述治疗放射递送装置的所述放射源的递送轨迹确定放射治疗计划。
52.根据权利要求51所述的系统，其中，为了通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布以确定至少两个放射区间，所述至少一个处理器用于：
确定所述治疗放射递送装置的所述放射源的旋转运动的至少两个部分；以及
基于所述至少两个部分，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布，来确定所述至少两个放射区间。
53.根据权利要求52所述的系统，其中，基于所述至少两个部分，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布，来确定所述至少两个放射区间，所述至少一个处理器用于：
对于每个部分，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化所述剂量分布来确定注量图，所述注量图对应于所述每个部分的角度范围内的至少两个角度；
分解至少两个注量图；以及
基于所述至少两个分解的注量图确定所述至少两个放射区间。
54.根据权利要求52所述的系统，其中，基于所述至少两个部分，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布，来确定所述至少两个放射区间，所述至少一个处理器用于：
基于所述至少两个部分，根据直接射野优化，通过在迭代优化操作中优化所述至少两个放射区间的角度范围、区间形状和区间MU值来确定所述至少两个放射区间。
55.根据权利要求52所述的系统，其中，确定至少两个部分，所述至少一个处理器用于：
随机或均匀地分割所述旋转运动的旋转范围以获得所述至少两个部分。
56.根据权利要求52所述的系统，其中，确定至少两个部分，所述至少一个处理器用于：
基于与所述治疗放射递送装置相关的至少一个约束来分割所述旋转运动的旋转范围，以获得所述至少两个部分。
57.根据权利要求52所述的系统，其中，确定至少两个部分，所述至少一个处理器用于：
基于所述至少一组优化目标来分割所述旋转运动的旋转范围以获得所述至少两个部分。
58.根据权利要求51所述的系统，其中，通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布以确定至少两个放射区间，所述至少一个处理器用于：
确定所述至少两个放射区间的区间数、所述至少两个放射区间中的每个的角度范围、所述至少两个放射区间中的每个的至少一个区间形状、所述至少两个放射中的每个的至少一个区间MU率、和/或所述至少两个放射区间中的每个的至少一个区间MU值。
59.根据权利要求51所述的系统，其中，相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布，所述至少一个处理器用于：
基于与所述治疗放射递送装置相关的至少一个约束迭代优化相对于所述至少一组优化目标的所述剂量分布。
60.根据权利要求51所述的系统，其中，确定用于放射递送的所述至少两个放射区间的顺序，以获得所述治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹，所述至少一个处理器用于：
基于所述至少两个放射区间和与所述治疗放射递送装置相关的至少一个约束确定所述至少两个放射区间的所述顺序。
61.根据权利要求51所述的系统，其中，相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布，所述至少一个处理器用于：
在至少一次迭代中，
基于至少一个控制点确定所述至少两个放射区间的至少一个放射区间的至少两个子区间；
对于所述至少一个控制点的每个控制点，确定所述治疗放射递送装置的MLC的准直器角度和区间形状；以及
确定所述至少两个子区间的每个子区间的MU值；
基于所述至少两个子区间和除所述至少一个放射区间外的所述至少两个放射区间，相对于所述至少一组优化目标迭代优化所述剂量分布。
62.根据权利要求51所述的系统，其中，所述递送轨迹包括至少两个旋转。
63.根据权利要求62所述的系统，其中，所述至少两个放射区间的一个放射区间的区间MU值的至少一部分分布在所述至少两个旋转的至少两个旋转中。
64.根据权利要求62所述的系统，其中，所述至少两个旋转的第一旋转包括至少一个第一放射区间，所述至少两个旋转的第二旋转包括至少一个第二放射区间。
65.根据权利要求64所述的系统，其中，所述第一旋转的至少一个第一放射区间与所述第二旋转的至少一个第二放射区间不同。
66.根据权利要求64所述的系统，其中，所述至少一个第一放射区间中的某个和所述至少一个第二放射区间中的某个具有相同的角度范围、相同的区间形状、相同的区间MU率和/或相同的区间MU值。
67.根据权利要求51所述的系统，所述至少一个处理器用于：
获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议、所述至少一个成像协议的执行间隔，和/或所述至少一个成像协议的执行顺序，且相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布包括：
基于与所述治疗放射递送装置相关的至少一个约束和所述至少一个成像协议，相对于至少一组优化目标迭代优化所述剂量分布。
68.根据权利要求67所述的系统，所述至少一个处理器用于：
基于所述至少一个成像协议调整所述放射治疗计划中的至少一个
调整放射区间的角度范围，
调整放射区间的区间形状，
调整放射区间的区间MU值，
调整放射区间的区间MU率，
调整放射区间的子区间，
调整所述至少两个放射区间和/或所述至少两个放射区间的至少两个子区间的顺序，
增加放射治疗的时间，
延迟在放射区间中的放射递送的时间，
将与至少一个成像协议相关的成像计划添加到所述放射治疗计划，或
在所述至少两个放射区间的第一放射区间和所述至少两个放射区间的第二放射区间之间加入包括无放射递送的至少一个旋转。
69.根据权利要求51所述的系统，其中，所述至少一组优化目标涉及剂量约束、目标体积的几何形状或目标体积的位置中的至少一个。
70.一种非暂时性计算机可读介质，包括至少一组指令，当由计算机设备的至少一个处理器执行时，所述至少一组指令使所述至少一个处理器实现一种方法，包括：
确定由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布以确定至少两个放射区间；
确定用于放射递送的所述至少两个放射区间的顺序，以获得所述治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹；以及
基于用于放射递送的至少两个连续放射区间和所述治疗放射递送装置的所述放射源的递送轨迹确定放射治疗计划。
71.一种在至少一个机器上实现的用于确定放射治疗计划的方法，该机器包括至少一个处理器和至少一个存储设备，所述方法包括：
获取由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议；以及
通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定与放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数，
其中所述放射治疗计划包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。
72.根据权利要求71所述的方法，还包括：
基于通过所述3D成像计划生成的至少一个图像，确定所述放射治疗计划的放射区间的顺序。
73.根据权利要求71所述的方法，其中，所述至少一个放射递送参数包括至少两个放射区间和所述至少两个放射区间的执行顺序。
74.根据权利要求71所述的方法，其中，确定与所述放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数包括：
基于所述至少一组优化目标和所述至少一个成像协议，确定与所述放射治疗计划相关的所述至少一个放射递送参数。
75.根据权利要求71所述的方法，其中，根据所述放射治疗计划和所述3D成像计划，在至少一个时间段内同步执行放射递送和所述至少一个成像协议中的至少一个。
76.根据权利要求71所述的方法，其中，根据所述放射治疗计划和所述3D成像计划，在至少一个时间段内异步执行放射递送和所述至少一个成像协议中的至少一个。
77.一种系统，包括：
存储一组指令的至少一个存储设备；以及
与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器，其中，当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于：
获取由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议；以及
通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定与放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数，
其中所述放射治疗计划包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。
78.根据权利要求77所述的系统，所述至少一个处理器用于：
基于通过所述3D成像计划生成的至少一个图像，确定所述放射治疗计划的放射区间的顺序。
79.根据权利要求77所述的系统，其中，所述至少一个放射递送参数包括至少两个放射区间和所述至少两个放射区间的执行顺序。
80.根据权利要求77所述的系统，其中，确定与所述放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数，所述至少一个处理器用于：
基于所述至少一组优化目标和所述至少一个成像协议，确定与所述放射治疗计划相关的所述至少一个放射递送参数。
81.根据权利要求77所述的系统，其中，根据所述放射治疗计划和所述3D成像计划，在至少一个时间段内同步执行放射递送和所述至少一个成像协议中的至少一个。
82.根据权利要求77所述的系统，其中，根据所述放射治疗计划和所述3D成像计划，在至少一个时间段内异步执行放射递送和所述至少一个成像协议中的至少一个。
83.一种非暂时性计算机可读介质，包括至少一组指令，当由计算机设备的至少一个处理器执行时，所述至少一组指令使所述至少一个处理器实现一种方法，包括：
获取由治疗放射递送装置进行放射递送的至少一组优化目标；
获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议；以及
通过相对于所述至少一组优化目标迭代优化剂量分布来确定与放射治疗计划相关的至少一个放射递送参数，
其中所述放射治疗计划包括与在放射治疗期间需要执行的至少一个成像协议相关的3D成像计划。
84.一种在至少一个机器上实现的用于向目标体积递送放射剂量的方法，该机器包括至少一个处理器和至少一个存储设备，所述方法包括：
获取放射治疗计划，所述放射治疗计划包括治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹；
获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议；
基于所述至少一个成像协议，调整所述放射治疗计划；以及
根据调整的放射治疗计划，由所述放射源向所述目标体积递送治疗放射束，
其中调整后的放射治疗计划包括与在所述放射治疗期间需要执行的所述至少一个成像协议相关的3D成像计划。
85.根据权利要求84所述的方法，其中，所述递送轨迹包括至少两个放射区间和所述至少两个放射区间的执行顺序。
86.根据权利要求85所述的方法，其中，所述递送轨迹包括至少两个旋转。
87.根据权利要求85所述的方法，其中，基于所述至少一个成像协议调整所述放射治疗协议包括至少一个
调整放射区间的角度范围，
调整放射区间的区间形状，
调整放射区间的区间MU值，
调整放射区间的区间MU率，
调整放射区间的子区间，
调整所述至少两个放射区间和/或所述至少两个放射区间的至少两个子区间的执行顺序，
增加放射治疗的时间，
延迟在放射区间中的放射递送的时间，或
在所述至少两个放射区间的第一放射区间和所述至少两个放射区间的第二放射区间之间加入包括无放射递送的至少一个旋转。
88.一种系统，包括：
存储一组指令的至少一个存储设备；以及
与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器，其中，当执行所述指令时，所述至少一个处理器用于：
获取放射治疗计划，所述放射治疗计划包括治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹；
获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议；
基于所述至少一个成像协议，调整所述放射治疗计划；以及
根据调整的放射治疗计划，由所述放射源向所述目标体积递送治疗放射束，
其中调整后的放射治疗计划包括与在所述放射治疗期间需要执行的所述至少一个成像协议相关的3D成像计划。
89.根据权利要求88所述的方法，其中，所述递送轨迹包括至少两个放射区间和所述至少两个放射区间的执行顺序。
90.根据权利要求89所述的方法，其中，所述递送轨迹包括至少两个旋转。
91.根据权利要求89所述的方法，其中，基于所述至少一个成像协议调整所述放射治疗协议包括至少一个
调整放射区间的角度范围，
调整放射区间的区间形状，
调整放射区间的区间MU值，
调整放射区间的区间MU率，
调整放射区间的子区间，
调整所述至少两个放射区间和/或所述至少两个放射区间的至少两个子区间的执行顺序，
增加放射治疗的时间，
延迟在放射区间中的放射递送的时间，或
在所述至少两个放射区间的第一放射区间和所述至少两个放射区间的第二放射区间之间加入包括无放射递送的至少一个旋转。
92.一种非暂时性计算机可读介质，包括至少一组指令，当由计算机设备的至少一个处理器执行时，所述至少一组指令使所述至少一个处理器实现一种方法，包括：
获取放射治疗计划，所述放射治疗计划包括治疗放射递送装置的放射源的递送轨迹；
获取需要在放射治疗期间执行的至少一个成像协议；
基于所述至少一个成像协议，调整所述放射治疗计划；以及
根据调整的放射治疗计划，由所述放射源向所述目标体积递送治疗放射束，
其中调整后的放射治疗计划包括与在所述放射治疗期间需要执行的所述至少一个成像协议相关的3D成像计划。
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