CN111095026A - 放射治疗的图形表示 - Google Patents

Abstract

在此描述了用于在放射治疗输送环节期间监视放射输送并且向操作者(例如，临床医生、医学物理学家、放射治疗技术人员)提供放射输送的图形表示的方法。随着放射治疗系统收集放射数据，图形将实时更新，并且在一些变型中，可以每15分钟或更短更新。可以使用各种图形表示(“图形”)来指示相对于计划的放射输送的放射输送的状态。方法可选地包括：计算可接受度量值的范围；生成表示可接受度量值的范围的图形；以及生成描绘与可接受度量值的范围重叠的那些度量的实时值的图形。

Description

放射治疗的图形表示

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月26日提交的美国临时专利申请No.62/537,422的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及用于在放射输送环节(例如，治疗环节或治疗计划评估环节)期间生成放射输送的进度的图形表示的放射治疗系统和方法。该图形表示可以提供关于放射治疗系统是否正在根据治疗计划生成放射注量和/或输送放射剂量的指示。

背景技术

在放射治疗环节期间，将患者置于放射治疗系统中并暴露于靶向肿瘤区域的治疗剂量的放射，同时避开对放射敏感的结构(例如，处于危险中的器官或OAR)。治疗放射源、束成形部件(例如，钳口、多叶准直仪)以及机架和运动系统根据放射治疗治疗计划协同操作，以用规定剂量的放射辐射一个或多个肿瘤区域为目标。

在治疗环节期间，操作者(例如，临床医生、医学物理学家、放射治疗技术人员)可能在场，以监视放射治疗系统，并且例如，如果检测到任何机器故障和/或如果患者不再能够承受治疗，则暂停或终止治疗环节。一些放射治疗系统可生成日志文件，该日志文件包含有关放射治疗系统的各个部件和/或硬件随时间推移的操作的数据(例如，治疗放射源的位置、发射脉冲的数量、束成形部件的移动和/或位置)等)。通过查看日志文件，操作者可以确认放射治疗系统的硬件如由放射治疗计划所指定地操作，并且确认已输送了规定的放射剂量。然而，查看系统日志文件可能很麻烦，并且可能无法提供是否根据治疗计划正在进行放射输送的准确指示。因此，可能需要改进的监视放射输送的方法。

发明内容

在此描述的是用于在放射治疗治疗环节期间监视放射输送并生成可以提供给操作者（例如，临床医生、医学物理学家、放射治疗技术人员）的放射输送的图形表示的方法。可以向操作者显示相对于计划的放射输送（例如，如由放射治疗治疗计划指定）的治疗环节期间的放射输送的进度，该操作者可以使用该信息来决定是否继续放射输送，调节某些参数以帮助放射输送更符合计划的放射注量和/或剂量分布，和/或暂停或停止放射输送。随着放射治疗系统控制器收集放射数据和/或放射治疗系统硬件数据，可以实时更新图形，并且在一些变型中，可以每15分钟或更短（例如，约12分钟或更短，约10分钟或更短，约8分钟或更短，约5分钟或更短，约2分钟或更短）地更新。图形可以可替代地或另外地在环节期间的预定时间点或控制点被更新。控制点可以包括与治疗放射的输送有关的放射治疗系统部件配置的列表。在一些变型中，控制点可以包括治疗放射源相对于患者的激发位置或布置的列表（例如，如由放射源机架角度、患者平台位置、一个或多个束成形部件（诸如一个或多个多叶准直仪和/或钳口）的配置所定义的）。控制点还可以包括治疗放射源的不同机架运动和/或位置和/或不同多叶准直仪叶片配置和/或患者平台位置和/或治疗放射源剂量率等的列表。各种图形表示（“图形”）可以用于指示相对于计划的放射输送的放射输送的状态，并且可以随时间推移提供放射输送分布。方法可以可选地包括：计算可接受度量值的范围；生成表示可接受度量值的范围的图形；以及将那些度量的实际值（基于实时获取的数据计算的）与可接受度量值的范围进行比较。

在此描述的方法还可以包括在治疗环节之前基于治疗计划计算在预定或预选的时间点和/或检查点的预期或计划的放射输送度量，在治疗或质量保证（QA）环节期间计算那些预定时间点的实际或当前的放射输送度量，以及生成描绘与在那些时间点或检查点的预期或计划的输送相比的实际或当前放射输送的进度的一个或多个图形。这些图形可以帮助向操作者提供关于放射输送的准确性和/或精确度的指示，这可以帮助操作者确定放射输送应该继续还是应该暂停/停止。在此描述的方法可以可选地在治疗计划验证或QA环节期间使用，并且与计划的放射输送相比，在环节期间提供放射输送到体模的图形表示。

用于监视放射输送并生成放射输送的图形表示的放射治疗系统的一个变型可以包括：可旋转机架；耦接至可旋转机架的机架位置传感器；治疗放射源，其安装在可旋转机架上并且通过旋转机架可移动至多个机架激发位置；放射检测器，其设置在治疗放射源的放射束路径中；束成形部件，其设置在治疗放射源的放射束路径中，该束成形部件被配置为具有带有大小和形状的放射透射孔；束成形部件传感器，其被配置为检测放射透射孔的大小和形状；以及与控制器通信的显示器。该控制器可以包括机器可读存储器介质和处理器，该机器可读存储器介质存储随时间推移的计划的放射输送度量的值。处理器可以被配置为基于在放射输送环节期间从机架位置传感器和/或放射检测器和/或束成形部件传感器获取的数据，计算放射输送环节期间多个时间点的放射输送度量的实时值，生成描绘多个时间点上的计划放射输送度量值和实时放射输送度量值的图形表示，以及将图形表示输出到显示器。机器可读存储器介质可以被配置为存储计划放射输送度量的值的预选范围，并且处理器可以被配置为生成计划放射输送度量的预选范围的图形表示。处理器可以被配置为计算放射输送度量的实时值，生成图形表示，并且约每15分钟或更短，例如约每10分钟或更短，约每5分钟或更短，约每分钟或更短，约每10秒或更短等，将图形表示输出到显示器。控制器可以被配置为将计划的放射输送度量与放射输送度量的实时值进行比较，并生成描绘实时值是否在计划的放射输送度量的值的预选范围内的图形表示。控制器可以被配置为如果实时放射输送度量超出计划的放射输送度量的预选范围，则生成用于停止放射输送的命令信号。可替代地或另外地，控制器可以被配置为当实时放射输送度量接近计划的放射输送度量的预选范围的边界时生成警告并将该警告输出到显示器。在一些变型中，放射输送度量可以是使用机架位置传感器、放射检测器、束成形部件传感器和/或患者或体模的图像在放射输送环节期间获取的数据而生成的剂量-体积度量。例如，放射输送度量可以包括等剂量轮廓，并且图形表示可以包括叠加在患者或体模的图像上的等剂量轮廓线。该图像可以包含在放射输送环节期间获取的患者或体模的结构图像，例如，该图像可以是在放射输送环节期间获取的患者或体模的PET和/或CT扫描。可替代地或另外地，患者或体模的图像可以包含在放射输送环节之前获取的患者或体模的结构图像。放射输送度量可以包括体积剂量累积，并且图形表示包括剂量-体积直方图。剂量-体积直方图可以在放射输送环节内以预定时间间隔更新。该图形表示可以包括计划的剂量-体积直方图和描绘剂量-体积直方图值的预选范围的一个或多个边界。放射输送度量可以包括剂量梯度积聚，并且图形表示可以包括叠加在患者或体模的图像上的剂量梯度。在一些变型中，随时间推移，计划的放射输送度量可以包括第一正弦图，该第一正弦图根据治疗计划指定每个机架激发位置的束成形部件的放射透射孔的大小和形状，并且图形表示可以包括第一正弦图和第二正弦图，该第二正弦图使用在放射输送环节期间从束成形部件传感器和机架位置传感器获取的数据来表示每个机架激发位置的放射透射孔的大小和形状。

束成形部件可以包括具有多个叶片的动态多叶片准直仪（MLC），并且束成形部件传感器可以包括耦接到多个叶片的多个叶片位置和/或运动传感器。第一正弦图可以基于分段的治疗计划注量图来指定每个机架激发位置的多个叶片的位置，并且第二正弦图可以使用来自多个叶片位置和/或运动传感器以及机架位置传感器的数据来表示每个机架激发位置的多个叶片的位置。该系统可以可选地包括患者平台，该患者平台可以移动通过机架的孔内的多个平台位置并且沿着机架的旋转轴移动，并且该图形表示可以可选地包括3D正弦图，该3D正弦图是针对多个平台位置中的每一个平台位置的第一正弦图和第二正弦图的组合。在一些变型中，图形表示可以包括伪彩色激发图，其中伪彩色激发图中的每个单元的强度可以表示使用在放射输送环节期间从机架位置传感器、放射检测器以及叶片位置和/或运动传感器获取的数据来计算出的每个MLC叶片在每个机架激发位置处的放射输送的频率或强度。放射输送度量的实时值可以是使用在放射输送环节期间从机架位置传感器、放射检测器以及叶片位置和/或运动传感器获取的数据来生成的放射剂量分布，并且图形表示可以可选地包括沿机架旋转轴的机架孔中的放射剂量分布的模拟视图。例如，模拟视图可以可视化放射输送环节期间的放射源的放射束路径，例如，模拟视图可以可视化机架孔内的剂量累积。

放射检测器可以包括电离室。可旋转机架可包括具有转子元件的可旋转环和具有定子元件的固定框架，并且机架位置传感器可包括编码器，该编码器被配置为检测转子元件和定子元件的相对位置。在一些变型中，机架位置传感器可以包括倾角仪和/或加速度计。

附图说明

图1A描绘了包括等剂量轮廓的图形表示的一个示例。

图1B描绘了包括等剂量轮廓和可接受等剂量轮廓值的预选范围的图形表示的一个示例。

图1C描绘了包括剂量梯度的图形表示的一个示例。

图1D描绘了包括剂量梯度和可接受剂量梯度边界的预选范围的图形表示的一个示例。

图2A-2C描绘了包括DVH曲线的图形表示的一个示例。

图2D-2F描绘了包括有界的DVH曲线的图形表示的一个示例。

图3A描绘了包括正弦图数据位掩码的图形表示的一个示例。

图3B描绘了包括表示正弦图值的可接受范围的正弦图数据位掩码的图形表示的一个示例。

图3C描绘了包括正弦图数据位掩码的图形表示的一个示例。

图3D描绘了包括正弦图数据位掩码的图形表示的一个示例，该正弦图数据位掩码指示实时传感器衍生的正弦图和计划的正弦图之间的差异。

图3E描绘了包括正弦图数据位掩码的图形表示的一个示例，该正弦图数据位掩码通过在输送环节上折叠正弦图数据而得出。

图4A描绘了在第一时间点包括3D位掩码或正弦图的图形表示的一个示例。

图4B描绘了在第二时间点包括3D位掩码或正弦图的图形表示的一个示例。

图4C描绘了在第三时间点包括3D位掩码或正弦图的图形表示的一个示例。

图5A描绘了包括随时间推移的激发累积的伪彩色表示的图形表示的一个示例。

图6A描绘了包括以虚拟孔显示的剂量累积的图形表示的一个示例。

图6B描绘了包括束激发界面和累积治疗正弦图的图形表示的一个示例。

图7A描绘了包括剂量梯度的图形表示的一个示例，该剂量梯度表示跨多个时间点的呼吸的八个阶段的剂量沉积。

图8A描绘了包括表的图形表示的一个示例，该表总结了剂量目标和计划质量指标及其在输送环节期间的状态。

图8B描绘了包括表的图形表示的一个示例，该表总结了剂量目标和计划质量指标及其在输送环节期间的状态。

图9A描绘了包括在检查点处的可能的状态或输送度量值或标准的状态的图形表示的一个示例。

图10A描绘了放射治疗系统的一个变型。

图10B描绘了放射治疗系统的一个变型。

具体实施方式

在此描述的是用于在放射疗法治疗环节期间监视放射输送并生成可以提供给操作者（例如，临床医生、医学物理学家、放射治疗技术人员）的放射输送的图形表示的方法。放射输送的图形表示（“图形”）可以是任何视觉指示符，包括但不限于图像、图形、图表、符号、地图、绘图、曲线图、表、字母字符、数字字符和/或字母数字字符，表示在输送环节（例如，QA环节、治疗环节）期间的一个或多个时间点的（多个）放射输送度量值。可以向操作者显示相对于计划的放射输送（例如，由放射疗法治疗计划指定）的治疗环节期间放射输送的进度，该操作者可以使用该信息来决定是否继续放射输送，调节某些参数以帮助放射输送更紧密地符合计划的注量和/或剂量分布，和/或暂停或停止放射输送。在一些变型中，放射输送的图形表示可以包括在输送环节期间的特定时间点的放射输送度量的计划值和以允许要在视觉上将输送度量的实时值与输送度量的计划值进行比较的方式的输送度量的实际值（基于实时获取的数据计算）的视觉指示符。除了患者治疗环节之外，在此描述的方法还可在治疗计划验证或质量保证（QA）环节期间使用，并且与计划的放射输送相比，在环节期间提供放射输送到体模或另一放射测量设备的图形表示。随着放射治疗系统收集放射数据，可以实时更新图形，并且在一些变型中，可以每15分钟或更短（例如，约12分钟或更短，约10分钟或更短，约8分钟或更短，约5分钟或更短，约2分钟或更短）更新。图形可以可替代地或另外地在环节期间的预定时间点或控制点被更新。各种图形可以用于指示相对于计划的放射输送的放射输送的状态，并且可以提供随时间推移的放射输送分布。例如，图形可以包括剂量-体积图、射束模式、4-D剂量图像和/或剂量目标和计划质量比较中的一个或多个。在放射输送期间向操作者显示的（多个）图形可以在治疗时由操作者选择和/或可以基于临床指南或要求预先选择。例如，操作者可以选择一个图形以在放射输送期间显示，或者选择多个图形以显示。虽然在此所述的示例图形以黑白或灰度级示出，但是应当理解，这些图形和其它图形可以被着色（例如8位或256位色阶）。方法可以可选地包括：计算可接受度量值的范围；生成表示可接受度量值的范围的图形；以及将那些度量的实际值（基于实时获取的数据计算的）与可接受度量值的范围进行比较。

在此所述的方法还可包括在治疗环节之前基于预定或预选时间点的治疗计划来计算预期或计划的放射输送度量，在治疗或QA环节期间计算在那些预定时间点的实际或当前放射输送度量，并生成描绘与预期或计划输送相比的实际或当前放射输送的进度的一个或多个图形。这些图形可以帮助向操作者提供关于放射输送的准确性和/或精确度和/或安全性的指示，这可以帮助操作者确定放射输送应该继续还是应该暂停/停止。

在一些变型中，用于监视放射输送的进度的方法可以包括在治疗环节之前计算放射输送度量的预期值和/或预期的放射输送分布。例如，可以基于作为时间的函数的治疗计划来计算将累积输送剂量反射到一个或多个靶向区域的放射输送度量，其中该度量的值逐渐增加，直到在治疗环节结束时输送全部规定剂量为止。可以在预定的或指定的时间间隔或控制点，例如在治疗环节的每十分之一的持续时间（例如，治疗环节时间的10％、20％、30％、...70％、80％、90％、100％）或每n个时间间隔（例如，n=2秒、4秒、5秒、6秒、10秒、30秒、60秒、2分钟、4分钟、5分钟、10分钟、12分钟、15分钟或任何其它选定的时间间隔）计算放射输送度量的值。可以在治疗计划环节期间和/或在治疗环节之前（即，在激活治疗放射束以进行治疗之前）的任何时间计算放射输送度量的预期值。在一些变型中，一种方法可以包括计算可以在其中进行治疗的可接受放射输送度量值的范围。可接受放射输送度量值的范围可以由由下限和上限限定的“带”表示，其中该带内（即，在上限和下限之间）的度量值可以被认为是可接受放射输送进度。可选地，放射输送度量值的范围可以在治疗环节之前由临床医生审查和批准。

尽管在此描述的各种图形被描绘为放射输送的独立图形表示，但是应该理解，在一些变型中，可以选择这些图形中的多个图形以同时显示在放射治疗系统的显示器上，和/或可以由操作者定制。图形选择和设置可以被保存在放射治疗系统控制器的存储器中，并且与特定的操作者相关联，使得每当该特定操作者登录到放射治疗系统时，图形用户界面就会反映他们先前选择的设置和偏好。

系统

在此描述的放射输送度量和图形表示可以与任何放射治疗系统一起使用，以监视和跟踪放射输送环节（例如，治疗环节和/或QA环节）的进度。例如，在此描述的任何放射输送度量和图形表示可以与放射治疗系统一起使用，该放射治疗系统包括可旋转机架（例如，圆形机架，诸如C型臂机架的臂式机架等）、安装在机架上的治疗放射源（例如，线性加速器或直线加速器）、设置在治疗放射源的放射路径中的一个或多个束成形部件或结构（例如，准直仪，诸如动态MLC、二元动态MLC和/或一个或多个钳口），以及在放射束路径中安装在机架上的放射检测器（例如，与治疗放射源相对或直接在治疗放射源对面）。在一些变型中，放射治疗系统可以包括一个或多个PET检测器，和/或X射线检测器（例如，kV X射线检测器），和/或MRI检测器，和/或光学相机或成像器。图10A示意性地示出了放射治疗系统的一个变型。放射治疗系统110可以包括成像系统112、放射治疗系统114、与成像系统和放射治疗系统通信的控制器116，以及通信接口118。成像系统112和放射治疗系统114可以布置成使得可以在成像系统已经获取了患者图像数据之后立即将患者容易地放置在放射治疗系统中。例如，成像系统112和放射治疗系统114可以位于相同的设施或建筑物中，和/或相同的房间或掩体中，和/或可以安装在相同的底盘或机架上。放射治疗系统114可以包括治疗放射源（例如，直线加速器）、位于放射源的束路径内的一个或多个束成形部件（例如，钳口、MLC）以及位于放射源的束路径内的放射检测器（例如，MV）检测器。成像系统112可以被配置为使用任何一种或多种成像模式（包括功能和/或解剖学成像模式）来采集成像数据，只要成像系统能够在治疗环节期间（即，实时地）获取数据即可。成像系统112可以包括一个或多个PET检测器，和/或X射线检测器（例如，kV或MV检测器），和/或MRI传感器、超声检测器等。来自成像系统112的成像数据可以提供与患者的身体和/或一个或多个靶向区域或关注体积有关的生物活性和/或生理和/或解剖数据。一些成像系统可获取与患者体内各种类型的示踪剂摄取有关的数据。例如，可以向患者注射示踪剂（例如，PET示踪剂、X射线造影剂等），并且成像系统可以（定性和/或定量地）获取关于示踪剂累积的数据。示踪剂累积位置、示踪剂累积体积的大小和形状以及示踪剂动力学可提供患者体内各种生物学活性水平和/或生理现象的指示。尽管一些成像系统可以被配置为在任何时间点（和/或控制点和/或检查点，如可能预期的那样）获取成像数据，而不管放射治疗系统的激活状态如何（例如，不管治疗放射源是否被激活），其它成像系统可以配置为当放射治疗系统的治疗放射源未被激活（例如，不激发放射束）时获取成像数据。例如，包括一个或多个X射线检测器的成像系统可以在治疗放射束脉冲之间和/或当治疗放射源未被激活时（由于来自高能放射源的X射线散射的影响）获取成像数据。包括一个或多个PET检测器的成像系统可以在治疗放射束脉冲之间和/或在第一治疗放射脉冲之前的治疗环节开始时和/或在最后一个治疗放射脉冲之后的治疗环节结束时获取PET数据。相反，包括一个或多个MRI传感器的成像系统可以获取成像数据，而不管是否激活治疗放射源和/或施加放射束脉冲。放射治疗系统可以包括治疗放射源（例如MV X射线放射源（诸如直线加速器）、放射性同位素源（诸如钴-60源），或粒子束源（诸如回旋加速器））、可以被配置为引导或限制治疗放射束的一个或多个束成形部件，以及被配置为将治疗放射源和束成形部件快速移动到患者区域周围各个激发位置的运动系统。治疗放射源的其它示例可以包括但不限于高能光子、放射性同位素（例如铱或钴60）产生的放射或粒子、高能电子、质子束、中子束和重离子束。在一个变型中，放射治疗系统可以包括MV X射线放射源和设置在放射源的束路径中的动态多叶准直仪，两者均安装在包括可移动机架的运动系统上。该机架可以是可旋转机架，诸如圆形机架或L形臂或C形臂机架，和/或可绕患者区域移动和/或旋转的铰接式机械臂。该机架可以可选地是连续旋转的机架。运动系统可以被配置为在小于约10秒，例如小于约5秒，小于约3秒，小于约2秒，小于约1秒，小于约0.5秒，小于约0.25秒等内将放射源和束成形部件从一个激发位置移动到另一激发位置。

动态多叶准直仪可包括多个叶片，每个叶片附接到叶片致动机构，该叶片致动机构将叶片移动到由控制器指定的位置。动态多叶准直仪可以是二元多叶准直仪或2D多叶准直仪。也可以使用其它束成形部件或准直仪，例如，生成圆形场的径向准直仪。叶片致动机构可以被配置为在放射源激发下一个束脉冲之前将叶片从一个位置快速移动到另一位置。例如，在二元多叶准直仪中，叶片致动机构可以被配置为在小于约5秒，例如小于约3秒，小于约2秒，小于约1秒，小于约0.5秒，小于约0.75秒，小于约0.5秒，小于约0.3秒，小于约0.25秒，小于约0.2秒，小于约0.1秒等内将叶片从关闭位置过渡到打开位置（反之亦然）。快速移动运动系统和快速过渡的动态多叶准直仪的组合可以基于从成像数据中提取的生物活性数据来帮助减少成像数据的获取与放射束脉冲的施加之间的等待时间。可以基于治疗计划来确定叶片在特定激发位置（例如，在激发放射束时可以放置治疗放射源的患者区域周围的位置）的位置。

在一些变型中，控制器的处理器可以生成一组多叶准直仪命令，该命令驱动每个叶片在每个激发位置处的运动和位置，使得放射束具有遵循治疗计划注量图的辐射形状。治疗计划注量图可以指定发射到患者身体各部分，并且特别是一个或多个靶向区域或关注体积和/或OAR的放射量（即放射注量或放射能量注量）。注量图可以包括一组子束强度和激发位置（例如，激发角度），放射治疗系统可以使用该一组子束强度和激发位置来定位治疗放射源并控制所生成的放射束的强度和形状，使得将选择/规定的剂量的放射施加到（多个）靶向区域或关注体积，同时限制施加到一个或多个高风险器官或OAR的放射量（例如，避免辐射的体积）。将注量图转换成一组放射治疗系统部件注释或指令的方法可以称为治疗计划注量图的分段。分段注量图可以包括用于围绕患者的每个机架激发位置（例如，机架激发角度）以及与激发位置中每个激发位置对应的MLC叶片配置和/或相对于治疗放射束平面的患者平台位置处的治疗放射源的放射发射的命令或指令（例如，放射激发强度水平、施加的放射的大小和/或放射脉冲的占空比和/或频率和/或宽度等）。控制器116可以与成像系统112和放射治疗系统114通信，使得可以组合所获取的成像数据和/或任何系统传感器数据以生成表示放射输送的进度的放射输送度量值和/或图形。控制器116可以包括一个或多个处理器（例如，中央处理单元）和一个或多个存储器。控制器存储器可以存储与一个或多个治疗计划、治疗计划参数（例如，注量图、计划质量指数、剂量-体积直方图等）、先前收集的成像和/或传感器数据（例如，来自诊断成像环节）、实时成像和/或传感器数据（例如，在治疗环节当天，在治疗时获取）、放射治疗系统命令和指令、用户执行的程序等。控制器116可以从成像系统112接收成像数据和成像部件反馈（例如，图像检测器或传感器的状态、校准数据等），并且还可以向成像系统发送成像命令（例如，任何X射线源的激活，和/或图像检测器或传感器的激活，检测器增益和/或灵敏度水平的调节，成像系统相对于患者和/或放射治疗系统的定位等）。控制器116可以从放射治疗系统的各个部件接收数据，并且可以向放射治疗系统发送命令。例如，放射治疗系统可以包括：运动系统（例如，机架）、安装在运动系统上的治疗放射源（例如，直线加速器）和束成形部件（例如，动态MLC），以及安装在运动系统上的放射检测器（例如，MV检测器）。控制器116可以从运动系统接收位置和/或速度数据，从放射源接收位置和/或放射束生成数据，从束成形部件接收叶片配置数据，和/或更一般地，操作状态、校准数据、错误指示符等。控制器116可以发送MLC命令、机架旋转/运动命令、直线加速器脉冲指令等，其中可以基于治疗计划、先前获取的图像、实时获取的成像和/或传感器数据、患者的生物活性和/或生理数据和/或放射治疗系统的状态的组合来生成这些命令和指令。控制器116可以经由通信接口108与显示器通信，该通信接口可以将在此描述的任何图形表示（例如，图形用户接口）呈现给操作者。图形用户界面还可以提供用于操作者选择的命令菜单，以及编程界面，使得操作者可以输入预定的一组机器指令和参数。例如，显示器可以呈现一个或多个视觉指示符，该视觉指示符表示与基于获取的成像和/或传感器数据的那些度量和/或图形的实际值相比，放射输送度量的预期值和/或预期放射输送分布的图形表示。

图10B描绘了放射治疗系统的一个变型。放射治疗系统120可以包括：成像系统122，其包括一个或多个PET检测器124；放射治疗系统126，其包括治疗放射源128（例如MV X射线源，诸如直线加速器）；动态MLC或DMLC 130；以及MV检测器132。系统120还可以包括与成像系统和放射治疗系统126通信的控制器134以及通信接口136。放射发射组件可以安装在可移动机架上，诸如可旋转机架。在一些变型中，可旋转机架可以是可连续旋转的圆形机架。可选地，成像系统122也可以安装在可移动机架上。由一个或多个PET检测器124获取的PET数据（例如，一个或多个单独的正电子湮没发射路径）可以被发送到控制器134，该控制器134可以被存储在控制器存储器中和/或根据在此描述的任何方法进行处理。控制器134可以从PET数据计算和/或提取生物活性和/或生理数据，该PET数据可以可选地呈现给临床医生。放射治疗系统126可以根据来自控制器134的命令来移动治疗放射源128，改变DMLC叶片配置并从MV检测器获取数据。在一些变型中，机架可以被配置为以约40RPM或更高，例如约60RPM，约70RPM来旋转。DMLC 130可包括叶片致动机构，该叶片致动机构在机架将放射发射组件从一个激发位置移动到另一激发位置的时间间隔内改变叶片位置。例如，DMLC 130可以包括叶片致动机构，该叶片致动机构被配置为在小于约10ms的时间内将叶片从完全关闭位置移动到完全打开位置。在一些变型中，以具有n个激发位置的频率f旋转的圆形机架可以具有小于0.7*（f/n）秒的DMLC过渡时间。例如，以约1Hz的频率f旋转，具有n=100个激发位置的圆形机架可以具有约7ms的DMLC过渡时间。DMLC可包括叶片致动机构，该叶片致动机构包括气压缸和一个或多个弹簧，该弹簧可提供足够的动力以在激发位置之间的时间间隔内改变叶片位置。2016年6月10日提交的美国专利申请No.15/179,823和2017年11月15日提交的美国专利申请No.15/814,222提供了多叶准直仪叶片致动机构以及放射治疗系统的附加细节和示例，其全部内容通过引用合并于此。

除了一个或多个PET检测器和/或X射线检测器（例如，kV或MV检测器）和/或MRI传感器、超声检测器等之外，放射治疗系统还可包括与以上一种或多种上述放射治疗部件相关联的多个传感器。由那些传感器获取的数据可以用于计算由直线加速器引向患者发射的注量（即，放射注量和/或放射能量注量），和/或在治疗环节期间输送到靶向区域或关注体积的剂量，以监视放射输送的进度。可以通过在监视器或屏幕上向操作者显示一个或多个图形和/或其它视觉标记（例如，包括表、图表、度量值或分数等）来表示所发射的注量和/或所输送的剂量。在治疗环节期间（和/或直接在治疗环节之后，即当治疗放射源关闭时），放射治疗系统控制器可以从系统中的各种传感器获取数据并实时计算（多个）放射输送度量的值。可以例如在预定或指定的时间间隔、时间点或控制点在治疗环节时间上计算和存储（多个）放射输送度量的值。控制器可从一个或多个放射检测器（例如，位于治疗放射源的束路径内的放射检测器、位于与直线加速器相对或在直线加速器对面的MV检测器）、MLC位置和/或运动传感器、位于治疗环上的PET检测器（用于生物学指导的放射疗法治疗）、治疗放射源（例如直线加速器）感测检测器（例如，用于检测脉冲频率、能量、占空比、脉冲计数等）、剂量或电离室等、（多个）机架或运动系统位置传感器和/或位于放射治疗系统上和/或治疗仓内的任何光学相机获取数据。所获取的数据可以用于计算一个或多个放射输送度量的实时值，并且可以向操作者实时显示放射输送度量的图形表示。在一些变型中，可以将实时放射输送度量叠加在治疗环节之前（例如，如上所述，在治疗计划环节期间）计算出的放射输送度量的预期值上。对于与解剖学或生物学相关的放射输送度量，可以将实时放射输送度量叠加在治疗环节之前或期间收集的解剖或生物学数据（例如CT和/或MRI图像）上。可以将放射输送度量的实时值显示为治疗环节内的时间的函数，这可以允许操作者在治疗期间监视度量的变化，以及将度量的实时值与度量的预期值进行比较。这还可以帮助操作者确定放射治疗是否如治疗计划所指定在治疗环节结束之前“走上正轨”进行累积放射剂量的输送。

在一些变型中，放射治疗系统控制器可以包括处理器，该处理器被配置为累积来自多个传感器的数据并且使用传感器数据来计算由直线加速器发射的引向患者的注量（即放射注量和/或放射能量注量）和/或计算输送给患者的剂量。例如，放射治疗系统成像系统（其可以耦接到可旋转机架或与可旋转机架相邻的第二机架）可以包括一个或多个光学相机、传感器/成像器和/或可以包括CT成像系统（例如，具有kV放射源和位于kV放射源对面的kV检测器）、MRI成像系统（包括MRI传感器）和/或超声系统（包括超声换能器）。一些放射治疗系统还可包括一个或多个PET检测器阵列。PET检测器可以位于其上安装了直线加速器的可旋转机架上，或可以旋转或可以不旋转的单独机架上。治疗放射源（例如直线加速器）可以包括：其自己的控制器，该控制器接收来自放射治疗系统控制器的命令/指令；和/或电离室（即离子室或剂量室）；和/或设置在放射束路径内的任何放射感测检测器。可以从直线加速器控制器和/或直线加速器剂量监视器和/或电离室和/或MV检测器和/或位于直线加速器的束路径中的任何其它放射检测器（例如，直接在直线加速器对面或直接在直线加速器束内直线加速器的前方），获得由直线加速器发射的放射的特征，诸如脉冲频率、（多个）脉冲宽度、脉冲大小或能量强度水平、占空比、脉冲数等的变化。放射治疗系统可以包括位于整个系统中的运动和/或位置传感器，该传感器可以被配置为检测机架的运动和/或位置（从中可以计算出安装在机架上的治疗放射源的运动和/或位置）、MLC叶片的运动和/或位置、钳口（和/或任何其它束成形部件）的运动和/或位置，并且可以将该数据发送到控制器以计算在此描述的放射输送度量和图形。机架运动和/或位置可以由运动和/或位置传感器，和/或数字倾角仪和/或加速度计，和/或一个或多个编码器来检测，该编码器可检测在机架的可旋转环（例如，鼓）中的一个或多个转子元件和在机架的固定框架中的一个或多个定子元件的相对位置。放射治疗系统可以包括设置在直线加速器的放射束路径中的一组或多组钳口，其中可以基于与钳口相关联的位置和/或运动传感器确定或测量钳口之间的孔的大小和形状（例如，钳口边界或边缘之间的空间和/或距离）。可替代地或另外地，孔的大小和形状和/或钳口的位置可以固定或设置为预定配置，并且该配置可以存储在放射治疗系统控制器存储器中。放射治疗系统的动态多叶准直仪（MLC）也可以包括一个或多个位置和/或运动传感器，并且来自那些传感器的数据可以被控制器用来确定MLC开口的大小和形状。MLC的每个叶片可以具有对应的位置和/或运动传感器。在包括动态二元MLC的系统中，来自位置和/或运动传感器的数据可以发送到系统控制器，该系统控制器可以汇总所有MLC叶片的位置和/或运动数据，以确定MLC开口的总体大小和形状。各种类型的放射治疗系统的示例和细节在2017年11月15日提交的美国专利申请序列号No.15/814,222和2018年3月29日提交的PCT申请序列号No.PCT/US2018/025252中进行描述，其全部公开内容通过引用合并于此。

放射治疗系统控制器可以被配置为从上述传感器或检测器中的一个或多个接收数据，并使用该传感器或检测器数据来计算发射到患者的放射注量（即，放射能量注量）和/或输送给患者的剂量。例如，可以使用来自直线加速器控制器和/或电离室和/或直接位于直线加速器对面的MV检测器、与钳口相关联的位置和/或运动传感器、与MLC叶片相关联的位置和/或运动传感器的数据来计算发射到患者的放射注量。可选地，还可以使用来自成像系统的成像数据（例如，来自PET检测器、X射线检测器、MRI检测器、超声换能器和/或光学相机或成像器中的一个或多个的成像数据和/或图像）来计算放射注量。可以使用例如卷积叠加剂量计算算法来计算输送给患者的放射剂量，该算法应用束能量沉积内核（在束调试（beamcommissioning）期间针对治疗束进行建模）和患者体中每单位质量释放的总能量（TERMA），这可以通过通过代表患者的密度图或电子密度图跟踪患者的入射能量注量来计算。能量注量可以被计算为束能量和束注量的乘积。通过来自成像系统的解剖学成像数据（例如，来自PET检测器、X射线检测器、MRI检测器、超声换能器和/或光学相机或成像器中的一个或多个的成像数据和/或图像，和/或用于治疗计划的一个或多个图像），和/或来自与机架相关联的位置和/或运动传感器的数据，和/或来自直线加速器控制器和/或电离室和/或直接位于直线加速器对面的MV检测器的数据，和/或来自与钳口相关联的位置和/或运动传感器的数据，和/或来自与MLC叶片相关联的位置和/或运动传感器的数据，可计算密度或电子密度图。可选地，可以使用剂量计算矩阵（即，将放射注量值映射到患者中一组预选区域或体素处的剂量值的矩阵）、来自成像系统的成像数据以及在治疗计划期间生成的放射激发矩阵（即，指定从成像数据到注量图的转换的矩阵）来计算输送给患者的放射剂量。所计算的注量和/或剂量水平可以存储在控制器存储器中，并且如在此所述，所生成的（多个）图形可以反映注量和/或剂量的累积值和/或注量和/或剂量的实时（例如，几乎瞬时）值。

方法

在一些变型中，可以基于治疗计划的参数针对一个或多个输送度量来计算可接受放射输送度量值的范围。治疗计划可以包括注量图，该注量图根据（多个）靶向区域和/或处于危险中的器官（OAR）的（多个）位置来指定要施加给患者的放射量（例如强度水平、能量水平）。注量图可以包括在治疗环节期间要施加给患者的子束图案和/或子束强度。在一些变型中，可以将注量图分段成放射治疗系统部件配置和/或指令（通过治疗计划系统和/或放射治疗系统）。可以基于注量图和/或如分段注量图所指定的放射治疗系统部件配置和/或指令来计算在此所述的一个或多个放射输送度量。例如，在此描述的任何方法可以包括使用患者的图像（例如，一个或多个治疗计划CT和/或MRI图像）和分段注量图来计算一个或多个靶向区域或关注体积的剂量-体积直方图。对于每个靶向区域，控制器（例如，控制器的处理器）可以基于由直线加速器（或任何治疗放射源）输出的放射束、束成形部件（例如MLC和/或钳口）的放射透射孔的大小和形状，以及在发射束时直线加速器相对于靶向区域的位置（其中参数可以由分段注量图指定），来计算发射到靶向区域的放射注量。可以基于由直线加速器发射的放射注量以及直线加速器与靶向区域之间的任何中间解剖结构（例如骨骼、高密度组织、任何植入物等）对发射的注量的吸收以及在靶向区域处组织的放射吸收特性，来计算该靶向区域处的剂量水平。例如，可以使用一个治疗计划图像（或多个治疗计划图像）、治疗计划注量图以及将注量值映射到患者中一个或多个预选区域（例如，靶向区域内的采样点或体素）处的剂量值的剂量计算矩阵，来计算靶向区域的每个体积比例的剂量水平。可以以直方图（即，剂量-体积直方图）的形式来表示输送至靶向区域的区域或比例（例如，靶向组织或计划靶向体积）的剂量水平，该直方图绘制靶向区域每（体积）比例的剂量单位。在一些变型中，可以基于治疗计划参数（例如，注量图）并通过改变靶向区域内肿瘤组织的位置来计算DVH曲线族。例如，可以通过分别选择最右边的DVH曲线和最左边的DVH曲线，从DVH曲线族中提取较高的DVH曲线（或最大剂量分布）和较低的DVH曲线（或最小剂量分布）。关于有界DVH曲线的计算的附加细节包括在2018年6月22日提交的共同待决的美国专利申请No.16/016,272中，该专利申请的全部内容通过引用合并于此。可以将（多个）有界的DVH曲线存储在放射治疗系统控制器的存储器中，并与实时DVH曲线一起显示，该实时DVH曲线可以使用来自直线加速器控制器和/或电离室和/或直接位于直线加速器对面的MV检测器的直线加速器输出数据（例如，脉冲强度、持续时间、频率、剂量）、激发放射脉冲时（例如，来自机架位置和/或运动传感器）直线加速器位置数据、MLC叶片配置（例如，来自MLC叶片位置和/或运动传感器）、成像数据（例如，从PET检测器、X射线检测器等获取）和/或在环节期间响应于患者和/或肿瘤变化的注量的任何调节（例如运动伪影等）来计算。

在一些变型中，来自治疗计划的注量图可以被分段并离散化成针对各种患者平台位置的每机架激发位置的每MLC叶片的放射激发强度值。表示放射输送的图形可以包括如分段注量图所指定的围绕患者的每个直线加速器位置处（例如，机架激发角）的每个开放的MLC叶片的放射激发强度水平的曲线图（例如，所施加放射的大小，和/或占空比和/或放射脉冲的频率和/或宽度等）。可以基于由治疗计划系统生成的分段注量图来计算在每个直线加速器位置处的每个打开的MLC叶片（并且可选地，对于患者平台相对于直线加速器位置的每个位置）的放射激发强度水平的第一曲线图。该第一曲线图可以表示理想或靶向放射输送分布。可以基于在治疗环节期间获取的数据（包括但不限于MLC叶片运动和/或位置传感器数据、直线加速器输出数据（例如，来自直接位于直线加速器对面的电离室或剂量室和/或MV检测器）以及直线加速器位置数据来计算每个MLC叶片的放射激发强度水平的附加曲线图。如在此所述，可以在治疗环节期间的预定时间点或控制点（例如，检查点）处生成这些附加曲线图。可选地，例如，随着患者平台使患者穿过机架孔，可以针对每个患者平台位置计算在每个直线加速器位置处的每个MLC叶片的放射激发强度水平。尽管在此描述的示例和变型可以描绘在指定时间点的放射输送的测量和评估，但是应该理解，可以根据需要在指定的控制点和/或检查点进行类似的测量和评估。

在一些变型中，表示放射输送的图形可以包括针对每个靶向区域或关注体积的多个计划质量指标（PQI）之一的数值。PQI表示治疗计划注量图向肿瘤区域提供足够放射同时保留或限制暴露于处于危险中器官（OAR）放射的程度。当患者和/或肿瘤区域的状况在治疗环节期间变化时，由治疗计划规定的注量图在向肿瘤区域发射放射时可能变得更加（或更少）有效。在治疗环节期间可以监视的PQI的示例可以包括放射靶向区域中的平均剂量水平、靶向区域上95％（V95）或100％（V100）剂量水平参考的体积覆盖率（例如，如果靶向区域的剂量目标为2Gy，则V100 PQI指定已接受至少2Gy剂量的靶向区域的体积比例），和/或OAR中的最大剂量水平。PQI值（例如，基于治疗计划时的患者和/或肿瘤区域计算出的可接受PQI值范围和/或已经由临床医生审查和批准的PQI值范围）可以与使用在治疗环节期间获取的数据计算出的PQI值一起显示，包括但不限于MLC叶片运动和/或位置传感器数据、钳口运动和/或位置传感器数据、机架位置和/或运动传感器（例如，收集机架角度和/或速度数据）和/或睡椅位置和/或速度传感器、直线加速器剂量率数据（例如，来自电离室或剂量室和/或直接位于直线加速器对面的MV检测器）。

放射治疗系统可以计算多个放射输送度量并随时间推移显示这些放射输送度量的多个图形表示。可以基于放射注量数据来计算一些放射输送度量，而可以基于吸收剂量数据来计算其它放射输送度量。然后，收集有关释放的粒子数量和能量数量的数据的传感器（例如可选地与机架和叶片传感器数据组合的直线加速器脉冲传感器数据）可以与位置信息相关联，以用于计算注量，该注量可以用于基于能量被施加到的介质来计算吸收剂量。同样，收集和报告吸收剂量数据的传感器（例如，位于直线加速器对面的MV剂量传感器）可以当与放射治疗计划伪影（如来自放射治疗设备的位置传感器的分段体积和位置数据）相关时，用于直接提供放射输送度量计算。可以使用例如位于治疗放射源（诸如直线加速器）对面的MV检测器来测量放射注量，并且可以将注量测量与解剖学数据（例如，来自CT图像，包括几何形状、解剖结构的密度、解剖结构的衰减系数等的解剖结构数据）组合。在下面描述放射输送度量和相应的图形表示的示例。

尽管已经在发射引导的放射治疗系统（其中根据从注入到患者的PET示踪剂产生的正电子湮没光子发射施加治疗放射）的上下文中描述了在此所述的放射输送度量和图形表示，但是应该理解，这些输送度量和图形表示可以与任何放射治疗系统和/或放射输送方法一起使用，以监视和跟踪放射输送环节（例如，治疗环节和/或QA环节）的进度。例如，在此描述的放射输送度量和图形表示可以与放射治疗系统一起使用，该放射治疗系统在治疗放射源被激活（即束开启）的同时，根据在治疗环节期间获取的成像数据施加治疗放射。此类系统可以包括放射治疗系统，该放射治疗系统根据实时获取的MRI传感器数据（例如，k空间中的子样本）和/或实时获取的X射线检测器数据（例如，来自kV和/或MV X射线检测器的2D投影X射线数据）施加治疗放射。输送度量和图形表示也可以与任何图像引导的放射治疗系统一起使用，利用任何治疗输送形式，诸如IMRT（螺旋强度调制、VMAT、动态弧形、步进-发射（step-and-shoot）IMRT或带有2D调制的滑动窗口IMRT）或具有单个或多个静态机架、躺椅、钳口和MLC设置的3D保形输送，或3D保形弧形输送，以及任何放射源安装配置，诸如C臂、螺旋、机器人或放置在患者靶向区域周围的放射源的静态多源布置。

实时剂量-体积比较

一种类型的放射输送度量可以包括体积量上的放射剂量数据。表示剂量-体积数据的图形可包括跨患者或体模体积的剂量数据和/或叠加在患者结构或体模区域上的剂量数据的曲线图。例如，表示剂量-体积比较的图形可以包括等剂量轮廓、剂量-体积直方图（DVH）和剂量梯度图像。尽管通常在治疗环节结束时计算并以图形方式表示这些放射输送度量，但是在此所述的方法包括与放射输送同时计算这些度量并实时生成相应的图形。此外，所生成的图形可以包括剂量体积度量的实时值以及基于治疗计划和计划参数计算的相同剂量体积度量的预处理值。例如，在治疗环节之前，可以在治疗环节的每个预定时间点针对每个靶向区域或关注体积计算剂量-体积输送度量的值。可以使用解剖图像数据（例如，来自成像系统的数据）、直线加速器位置数据（例如，来自机架位置和/或运动传感器的数据）、直线加速器放射发射数据（例如，来自直线加速器控制器和/或电离室和/或直接位于直线加速器对面的MV检测器）、钳口孔数据（例如，来自钳口位置和/或运动传感器的数据）和/或MLC孔数据（例如，来自MLC叶片位置和/或运动传感器的数据）来计算在特定时间点输送的剂量。此类传感器和/或检测器数据可以刚好在剂量计算之前获取。可选地，可以通过将剂量计算矩阵乘以在该时间点发射的注量来计算在特定时间点输送的剂量。剂量-体积计算可进一步包括计算已至少接收到所请求剂量水平D的ROI或靶向区域体积的分数（可通过计算已至少接收到剂量水平D的体素的数量来确定，以及将该数量的体素除以包括ROI或靶向区域的整个体积的体素总数）。可以从组织体积上的剂量水平得出各种剂量-体积度量。例如，一些方法可以包括生成表示累积输送剂量的图形（例如，在整个治疗环节中，和/或从治疗环节的开始直到当前时间点求和的输送剂量）和/或生成表示在特定时间点或附近在一定时间间隔内输送的剂量的图形。实时剂量-体积输送度量可以与基于治疗计划患者和系统参数计算出的剂量-体积输送度量值重叠（或与之比较），以识别实际放射输送进度与计划的放射输送进度之间的任何差异。在一个示例中，为计算合格指数（可以是V100/PTV的比率，其中V100是与100％剂量处方相对应的等剂量表面覆盖的以cc为单位的体积，而PTV是以cc为单位的计划靶向体积），放射治疗系统可以被配置为计算靶周围的剂量，而不是包括所有100％的等剂量表面，计算其剂量至少等于100％处方剂量的体素的数量，并且然后用该体素数量除以包括PTV的体素数量。在另一个示例中，为了计算剂量梯度指数，放射治疗系统可被配置为计算V50/V100或V50/PTV的比率，其中V50和V100分别计算为具有至少50％和100％处方剂量的体素数量。

在一些变型中，可以通过将整个环节的剂量-体积输送度量值以已经过去的时间比例改变来计算在治疗环节期间的特定时间点的计划剂量-体积输送度量值。在每个时间点或控制点处的剂量-体积输送度量的预先计算的值（即，度量的预期值）可以包括在该时间点输送的剂量的量（例如，可以是累积剂量和/或在该时间点输送的剂量），以及在该时间点的束成形部件的配置（即MLC叶片配置和/或钳口配置）。还可以并入附加传感器数据以向剂量重建中提供附加输入（例如MV剂量传感器数据，诸如每个像素处的透射放射强度，与来自上述任何放射治疗系统传感器的位置和/或运动数据相关）。例如，与使用治疗计划成像数据来计算剂量相比，使用在治疗环节期间获取的成像数据来计算输送至靶向区域的剂量可能更准确。可以在当前控制点的相关联关注体积数据（例如CT片、放射治疗结构集和/或概念性体积定义）上应用该预先计算或预期的剂量-体积输送度量，或使用在当前控制点的相关联关注体积数据计算该预先计算或预期的剂量-体积输送度量。这可以提供例如与从输送开始到当前时间点的体积相关的实时累积放射剂量的计算。下面描述与预期的剂量-体积放射输送度量相比，表示实时剂量-体积放射输送度量的不同图形的示例。

等剂量轮廓比较

等剂量轮廓可以用于显示在放射治疗环节期间预期将多少剂量输送到给定的体积区域。图1A描绘了图形的一个示例，该图形包括基于在治疗环节期间获取的数据而计算出的预期的等剂量轮廓对比实时等剂量轮廓。这些等剂量轮廓叠加在患者的解剖图像上（视窗化以示出对比度）。该图形可以在治疗环节期间连续地和/或在预定的时间点被更新，以反映随时间推移等剂量轮廓的积聚。实时等剂量轮廓可以通过在靶向区域中的每个采样点（例如，体素或像素）处计算所输送的剂量，通过计算靶向区域上的3D或2D剂量分布或轮廓来生成。可以如上所述，例如使用来自直线加速器控制器和/或电离室和/或直接位于直线加速器对面的MV检测器、与束成形部件（例如，钳口、MLC叶片）相关联的位置和/或运动传感器、与机架和/或直线加速器相关联的位置和/或运动传感器的数据、来自靶向区域的成像系统的成像数据（例如，PET数据、CT数据等），可计算到靶向区域的输送剂量。放射治疗系统的控制器处理器可以被配置为在靶向区域或关注体积上投射所输送的剂量。可选地，一些方法可以包括通过将剂量计算矩阵与在该时间点发射的注量相乘来计算输送的剂量分布。在一些变型中，可以通过将放射激发矩阵与获取的成像数据（例如，PET发射数据）相乘来计算注量。生成2D或3D剂量分布或轮廓后，可通过跟踪和/或连接满足用户定义的剂量标准（诸如具有相同剂量水平或大于或小于所选剂量水平）的靶向区域的部分来生成等剂量轮廓线。在一些变型中，可以针对离散剂量水平生成等剂量轮廓或等剂量线。等剂量轮廓或等剂量线可以与CT或MRI（或任何解剖学）图像重叠，并且可选地与PET图像组合。图1A描绘了包括等剂量轮廓或等剂量线的图形的示例。虚线的等剂量轮廓线（102）表示每个时间点的计划的95％等剂量（D95％_计划），虚线的等剂量轮廓线（104）表示每个时间点的传感器得出的95％等剂量（D95％_实时）。实轮廓线（106）可以表示任何靶向体积或关注区域，诸如计划靶向体积或PTV（即，总肿瘤体积，任何周围组织都可能患病，以及任何设置、成像和运动不确定性）。覆盖肿瘤的95％等剂量区域在放射输送期间从时间点t₀（无输送剂量）到时间点t₁（部分输送剂量）到时间点t₂（完全输送剂量）变化的速率可以用D95％_实时轮廓包围的区域表示。这可以在放射输送期间实时更新，并且随着输送进度可以增加大小并且与PTV轮廓106会聚（例如，接近由D95％_计划描述的区域）。在一些变型中，可以对图形进行动画处理以描绘在治疗环节期间内由等剂量轮廓表示的放射剂量的累积，从而提供从一个导出状态到下一个导出状态的运动渐变（即动画矢量）。这可以提供体积矢量，操作者可以通过该体积矢量来评估当前的进度和放射输送的准确性。操作者可以选择希望显示等剂量值的一个或多个水平。例如，操作者可以选择50％剂量的等剂量，其表示已接受最大点剂量水平至少50％的区域的体积。操作者还可以在特定时间点为给定的等剂量水平选择一个范围，以创建输送验证检查点，可以将该输送验证检查点表示为阴影区域（108），该阴影区域代表放射传递期间给定时间点的可接受范围，如图1B中所示。可替代地或另外地，可以在时间t生成实时等剂量轮廓并将其与时变计划等剂量一起显示。通过可视化实时等剂量轮廓在时间t与预期的计划等剂量轮廓如何接近，操作者可以跟踪输送的准确性（即，实时等剂量可以在放射输送期间非常接近预期（计划的）等剂量）。

剂量梯度积聚

可替代地或另外地，表示放射剂量的积聚、注量和/或输送的累积放射剂量的图形可以包括叠加在解剖图像上的剂量梯度。解剖图像可以是在治疗环节之前（例如，在治疗计划和/或治疗计划质量保证或确认环节期间）或在治疗环节开始时（例如，在治疗放射源被激活和/或施加第一放射脉冲之前）获取的CT和/或MRI图像。基于实时获取的数据计算的剂量梯度可用于生成图形，该图形表示剂量分布或轮廓随时间推移的累积积聚。图1C描绘了图形的一个示例，该图形描绘了叠加在患者的（多个）解剖图像上的剂量梯度。通过在靶向区域的每个采样点（例如，体素或像素）处计算输送的剂量，可以通过计算靶向区域上的2D或3D剂量分布或轮廓来在治疗环节期间生成实时剂量梯度。如上所述，可以例如使用来自直线加速器控制器和/或电离室和/或直接位于直线加速器对面的MV检测器、与束成形部件（例如，钳口、MLC叶片）相关联的位置和/或运动传感器、与机架和/或直线加速器相关联的位置和/或运动传感器的数据，来自靶向区域的成像系统的成像数据（例如，PET数据、CT数据等）计算到靶向区域的输送剂量。放射治疗系统的控制器处理器可以被配置为在靶向区域或关注体积上投射所输送的剂量。可选地，一些方法可以包括通过将剂量计算矩阵与在该时间点发射的注量相乘来计算输送的剂量分布。在一些变型中，可以通过将放射激发矩阵与获取的成像数据（例如，PET发射数据）相乘来计算注量。在生成2D或3D剂量分布或轮廓后，可以通过绘制每个体素或像素的剂量值来生成剂量梯度曲线图，其中体素或像素的强度表示到该体素或像素的输送的剂量水平。例如，较高的像素强度可以与较高的输送剂量水平相关。剂量梯度曲线图可以与CT或MRI（或任何解剖结构）图像重叠，并可选地与PET图像和/或靶向区域的略图（例如，计划靶向体积、肿瘤区域、OAR等）组合。可以在具有输送剂量的区域周围绘制轮廓线，例如，以强调输送剂量达到或超过阈值的区域的边界或边缘。累积地，如果根据治疗计划进行放射输送，则较高剂量水平的（多个）区域将扩大（例如，从图1C中的时间点t₀、t₁、t₂看到接收剂量的区域的扩大）。可替代地或另外地，放射治疗系统控制器可以被配置为通过计算患者体内的剂量并计算靶向区域内或附近的每个点处的剂量梯度来生成剂量梯度。实时剂量计算方法的一个变型可以使用快速剂量计算算法，该算法使用靶向区域及其附近的每单位质量释放的总能量（TERMA），而总能量进而从在每个机架激发位置和每个波束片（或患者平台位置）入射到患者身上的能量注量来计算。可以通过计算束能谱加权注量来计算每个激发位置的能量注量，该能量注量可以进而基于在特定机架激发位置处打开的MLC叶片和在该机架激发位置处发射的放射量（例如MU的数量）来计算。可选地，该图形还可以包括计划的剂量梯度或分布，针对该计划的剂量梯度或分布，实时剂量梯度可以在输送验证检查点处与可选的可接受范围进行比较，如图1D中所示。在一个变型中，可以通过将肿瘤（例如，肿瘤组织）移位到靶向区域内的多个位置（例如，计划靶向体积），计算每个已移位肿瘤位置的剂量梯度或轮廓以生成剂量梯度或轮廓族，在治疗计划环节期间生成计划的剂量梯度或剂量分布（和/或可接受的剂量梯度或分布的范围）。在该族中具有最大面积或体积的剂量梯度或分布可以是可接受剂量梯度范围的上限，而在该族中具有最小面积或体积的剂量梯度或分布可以是可接受剂量梯度范围的下限。整个治疗环节中的计划剂量梯度或剂量分布（和/或可接受剂量梯度或分布的范围）可以针对每个时间点或检查点按比例缩放，并反映在图形中。例如，计划的剂量梯度（和/或可接受剂量梯度范围）所涵盖的面积或体积可以对应于针对是整个治疗环节的持续时间的10％的检查点缩放10％（即总面积或体积的1/10），针对是整个治疗环节的持续时间的25％的检查点缩放25％（即总面积或体积的1/4），等等。另外或可替代地，整个治疗环节中的计划的剂量梯度或剂量分布（和/或可接受剂量梯度或分布的范围）可以针对每个时间点或检查点进行非线性缩放，并反映在图形中。例如，在第一时间点或检查点（例如，第一控制点、第一波束站）的预期剂量分布可以指定靶向区域（例如PTV）的10％将已经接收到输送到靶向区域的总注量的10％。在第二时间点或检查点（例如，第二控制点，第二波束站）的预期剂量分布可以指定靶向区域（例如PTV）体积的总计25％将已接收到输送到靶向区域的总注量的15％（例如，可能存在附加的可见体积，但是要输送的注量较小）。在第三时间点或检查点（例如，第三控制点，第三波束站）处的预期剂量分布可以指定靶向区域（例如PTV）体积的总计30％将已接收到输送至靶向区域的总注量的50％（例如，可存在可见的少量体积，但是此处可能存在要输送的大量注量，因为它可能是肿瘤中最活跃的部分）。可替代地或另外地，在一些变型中（例如，强度调制的放射治疗），每个时间点或检查点的计划剂量梯度或剂量分布可以与根据分段计划注量图配置放射治疗系统时输送的剂量相对应。在每个检查点，如果所输送剂量的任何部分延伸到可接受剂量范围的一个边界（或多个边界）之外达所选阈值，则放射治疗系统控制器可以生成在监视器或屏幕上显示的图形和/或向操作者的通知（例如，视觉和/或音频通知）。可替代地或另外地，整个治疗环节中的计划剂量梯度或剂量分布（和/或可接受剂量梯度或分布的范围）可以显示在生成的图形中，而没有任何中间剂量梯度或分布。

实时剂量-体积直方图

可替代地或另外地，表示在二维图中输送的放射剂量和/或累积放射剂量的积聚的图形可以包括一个或多个剂量-体积直方图（DVH）。如前所述，可以在治疗之前计算计划或预期的DVH值或曲线。在一些变型中，可以在治疗计划和/或治疗计划评估环节期间生成包括上DVH曲线和下DVH曲线的有界DVH曲线，并将其存储在放射治疗系统控制器的存储器中。可以如上所述生成有界DVH曲线（即，通过在靶向区域内移位或改变肿瘤组织的位置，并针对每个移位的肿瘤组织位置计算输送至靶向区域的比例的剂量单位/水平）。可以使用在治疗环节期间获取的数据实时生成DVH曲线。在一些变型中，可以使用解剖图像数据（例如，来自成像系统的数据）、直线加速器位置数据（例如，来自机架位置和/或运动传感器的数据）、直线加速器放射发射数据（例如，来自直线加速器控制器和/或电离室和/或直接位于直线加速器对面的MV检测器）、钳口孔数据（例如，来自钳口位置和/或运动传感器的数据）和/或MLC孔数据（例如，来自MLC叶片位置和/或运动传感器的数据）来计算在特定时间点输送的剂量。此类传感器和/或检测器数据可以在剂量计算之前获取。可选地，可以通过将剂量计算矩阵乘以在该时间点发射的注量来计算在特定时间点输送的剂量。靶向区域的每体积比例的剂量单位/水平可以绘制为DVH或DVH曲线。一些方法可以包括在预定时间点或控制点计算计划的或预期的DVH。可选地，一些方法可以包括在预定时间点计算可接受DVH变化的范围。在放射输送期间，可以将基于实时获取的数据计算的DVH值绘制在与预期或计划的DVH值或曲线（例如，有界DVH曲线）相同的网格上。图2A描绘了DVH图形的一个示例，该DVH图形描绘了针对靶向区域的计划的DVH曲线、在治疗环节期间（例如，在时间点t₁）计算的中间DVH曲线以及在治疗环节期间的给定时间点的计划的DVH曲线。虚线的计划DVH曲线表示治疗环节结束时所需的最终剂量-体积直方图。实心DVH曲线（PTV_实时）表示计划放射输送的部分输送后的剂量-体积累积，并且虚线DVH曲线（PTV_计划）表示在给定时间点预期的剂量-体积累积。图2B表示DVH积聚的变化，该DVH积聚描绘了每个时间点的输送验证检查点。对于每个时间点，计划的DVH曲线与上下限一起显示，该上限和下限定义了DVH变化的可接受范围，即如上所述基于治疗计划计算的有界DVH。操作者可以例如在治疗期间确认放射输送正在朝着累积的计划DVH前进，并且保持在DVH值的可接受范围内。

实时束激发图案

为了显示螺旋或弧形输送的激发图案，可使用机架位置和叶片位置的正弦图来显示从每个叶片机架位置输送的放射的特定强度。正弦图的一个变型可以包括一个图，该图指定了每个激发位置（例如，机架激发角度）的单个MLC叶片的配置。正弦图可以与在此所述的任何其它图形和/或输送度量一起显示给监视器。在一些变型中，可以使用MLC叶片位置传感器数据、直线加速器位置传感器数据（例如，与特定MLC配置对应的直线加速器激发位置）和/或直线加速器电离室或剂量室数据和/或MV检测器数据来计算正弦图。该正弦图可以是放射输送期间MLC叶片正在打开和关闭的指示和/或确认，并且如果一个或多个MLC叶片根本不移动（例如，卡在打开配置、关闭配置或任何中间配置中，或者预期范围之外），则可以可选地提供视觉或音频指示符。例如，放射治疗系统控制器可以被配置为检测MLC叶片在特定控制点处是否具有无效位置，并且如果MLC叶片在无效位置中，则控制器可以向操作者生成视觉和/或音频通知或警报。在一些变型中，可以通过将特定机架激发位置和/或患者平台位置处的MLC叶片位置与由分段计划注量图（即，在治疗计划期间生成的注量图）指定的MLC叶片位置进行比较，来检测无效的MLC叶片位置。可以检测到由分段计划注量图指定的与MLC叶片位置的偏差，或将其标记为无效的MLC叶片位置。可替代地或另外地，一些放射治疗系统可以被配置为在治疗环节期间计算注量图（即，实时计算的注量图），并且还可以被配置为实时地对计算出的注量图进行分段（例如，生物学上引导的放射治疗或BGRT，发射引导的放射治疗或EGRT和/或图像引导的放射治疗或IGRT），通过比较通过该叶片发射的注量（例如放射强度）并将发射的注量（或所输送的剂量）与实时计算的注量图进行比较，可以检测到无效的MLC叶片位置。如果通过MLC叶片发射的注量超过实时计算的注量图所指定的注量水平（例如，大于注量图所指定的最高注量水平）和/或超过预定的注量阈值，则放射治疗系统可以生成MLC叶片处于无效位置的通知或指示符。

2D实时传感器衍生的正弦图表示

在一些变型中，可以通过将放射输送时的传感器数据与原始或计划的预期图案相结合来生成束激发图案图形的实时重建。一些图形可以包括一个或多个视觉指示符，其表示实时的传感器衍生的正弦图数据。表示正弦图数据的图形的一个变型可以包括：第一位掩码，其显示临床（或计划的）公差内的可接受的激发图案范围；以及第二位掩码，其显示实时的传感器衍生的激发图案。图3A描绘了图形的示例，该图形描绘了计划的正弦图位掩码（顶行），并且实时MLC叶片传感器衍生的正弦图位掩码（底行）彼此平行但在单独的曲线图中。可选地，可以提供激发图案或正弦图值的可接受范围。可以基于MLC、直线加速器和/或分段注量图的机架命令或指令来生成计划的正弦图位掩码（图3A的顶行）。注量图可以是治疗计划注量图（即，在治疗计划环节和/或治疗计划评估环节期间生成），和/或可以是通过将成像数据（例如，PET发射数据）乘以放射激发矩阵而得的注量图。为带有二元MLC和安装在可旋转机架上的直线加速器的放射治疗系统生成计划的正弦图位掩码，可包括通过将图上的单元（或“位”）标记为“打开”（如果根据分段计划注量图如此指定）来描绘每个机架激发位置的每个叶片的MLC叶片配置（即，MLC叶片是打开还是关闭），并且对于处于打开配置的每个MLC叶片，通过用与如分段计划注量图所指定的由直线加速器发射的放射强度或能量相关的强度（和/或空间频率的图案）遮蔽该单元（或“位”），描绘直线加速器通过该叶片发射的放射的强度（或能量水平）。可以对治疗环节中指定的所有时间点或检查点重复该操作。尽管在此描述的示例可描绘以各种强度、不透明度或透明度以及灰度或黑白图案阴影化（或填充）的单元、像素和/或体素，但应理解，在其它示例中，可以以各种强度、不透明度或透明度以及一种或多种颜色（例如，彩色）的图案来阴影化（或填充）单元、像素和/或体素。

可基于来自与MLC叶片和/或机架相关联的位置和/或运动传感器的传感器和/或检测器数据，以及在治疗环节期间从直线加速器控制器和/或直线加速器电离室和/或MV检测器获取的数据，来生成实时的实际正弦图位掩码（图3A的底行）。生成反映MLC、机架和/或直线加速器的实际配置的实时正弦图位掩码可以包括通过根据每个MLC叶片的传感器数据将图上的单元（或“位”）标记为“打开”，来描绘如由机架位置和/或（多个）运动传感器指定的每个机架激发位置的每个叶片的MLC叶片配置，并针对处于打开配置的每个MLC叶片，通过用与如由直线加速器控制器和/或电离室和/或MV检测器指示的直线加速器发射的放射强度或能量相关的强度（和/或空间频率的图案）阴影化该单元（或“位”），描绘直线加速器通过该叶片发射的放射的强度（或能量水平）。可以对治疗环节中指定的所有时间点或检查点重复该操作。尽管在此描述的示例可描绘以各种强度、不透明度或透明度以及灰度或黑白图案阴影化（或填充）的单元、像素和/或体素，但应理解，在其它示例中，可以以各种强度、不透明度或透明度以及一种或多种颜色（例如，彩色）的图案来阴影化（或填充）单元、像素和/或体素。

图3B描绘了位掩码，其指示图3A的治疗计划示例的激发图案或正弦图值的可接受范围。可以用各种视觉上可辨别的标记来标记位掩码上的单元（或“位”），以指示是应该在特定的机架激发位置上打开还是关闭特定的MLC叶片。例如，位掩码可以具有用于表示旨在将要打开和/或允许打开的MLC叶片的单元的第一阴影（例如，根据分段注量图不旨在打开，但是在可接受误差范围或公差内），以及与第一阴影不同的第二阴影，该第二阴影表示旨在要关闭和/或不允许打开的MLC叶片（例如，打开此类叶片将超出可接受误差范围或公差）。与前两个阴影不同的第三阴影可以表示在治疗环节期间针对每个机架激发位置打开（或正在打开的过程）的MLC叶片。是否用第三阴影标记单元的确定取决于来自机架和MLC叶片的位置和/或运动传感器的传感器数据。例如，在图3B中，在发射任何放射之前的时间点t₀，以第一图案（例如，深色阴影）来阴影化的单元指示根据分段注量图应在相应的机架激发位置处打开（和/或允许打开）的MLC叶片。在已经对至少20个机架激发位置施加了放射之后的时间点t₁，基于MLC叶片位置和/或运动传感器数据以及机架位置和/或传感器数据，位掩码中的单元可以用第二图案进行阴影化以指示在放射输送期间，在每个机架激发位置处打开了用第一图案阴影化的MLC叶片中的哪片。用第一图案阴影化但在放射输送期间未打开那些对应的MLC叶片的单元可以用第一图案阴影化。可以在时间点t₀未使用第一图案阴影化的单元（即对应于不应打开的MLC叶片）可以用第三图案阴影化，例如浅色或无阴影。放射治疗系统控制器（例如，控制器的处理器）可以被配置为根据分段注量图来识别尚未打开或关闭的MLC叶片，并生成通知或视觉警报（例如，通过不同类型的阴影化、闪烁或颤动），指示MLC叶片和/或机架位置和/或运动已偏离分段注量图中指定的位置。例如，在时间点t₁和t₂之前，未正确打开的MLC叶片（即，在分段注量图指定的范围之外）可以用第四图案（例如，哈希标记图案）阴影化，并且尚未打开（即，即使分段注量图指示它们应该已经打开，也保持关闭）的MLC叶片的窗口可能会用第一图案阴影化。图3C描绘了图形的示例，该图形描绘使用不透明度混合组合的计划的和实时的正弦图，其中实时正弦图与计划的正弦图重叠，并且可以进行视觉比较。可替代地或另外地，实时传感器衍生的和计划的正弦图之间的差异可以被显示为其自身的正弦图。图3D描绘了图形的示例，该图形描绘了实时传感器衍生的正弦图和计划的正弦图之间的差异作为其自身的正弦图。所有这些图都描绘了在整个治疗过程中折叠的正弦图，但是这些图形表示也可以用于单片比较，如图3E所示。尽管在此描述的示例描绘了可能会以各种强度、不透明性或透明度以及灰度或黑白图案阴影化（或填充）的单元、像素和/或体素，但应理解，在其它示例中，可以以各种强度、不透明性或透明度以及一种或多种颜色（例如，彩色）的图案来阴影化（或填充）单元、像素和/或体素。

虽然图3A-3E中描绘的正弦图位掩码的示例描绘了在三个直线加速器强度水平处的10个二元MLC叶片和20个机架激发位置的叶片构型和放射强度，但是应该理解，对于包括具有不同数量叶片的二元MLC、机架激发位置和直线加速器强度水平（例如，64叶的二元MLC、100个机架激发位置、一个强度水平或两个强度水平的直线加速器激发）的系统，可以生成相似的正弦图位掩码。当患者被步进通过治疗放射束平面时，还可以针对每个患者平台位置生成并显示此类正弦图。

3D正弦图

用于监视放射输送并生成放射输送的图形表示的方法的一些变型可以包括生成3D位掩码或正弦图，该3D位掩码或正弦图是图3A-3E中描绘的位掩码的扩展。在3D位掩码或正弦图中，可以提供代表患者平台相对于治疗放射束平面的位置的附加轴（可以称为片或波束站或躺椅位置或轴向滑动指数）以及表示机架激发位置的第一轴，和表示MLC叶片索引的第二轴。通过添加患者平台位置的三维尺寸和/或轴向片索引和/或输送治疗时间，放射治疗系统控制器可以被配置为生成MLC叶片、可旋转机架和患者平台的操作的3D表示，可以按与2D位掩码或正弦图相同的方式进行比较（但比较体素而不是比较像素）。3D正弦图可以包括多个体素或3D单元，其中每个体素都可以用各种视觉上可辨别的标记（例如，阴影或填充的）来标记，以指示特定的MLC叶片应该在相对于治疗放射束平面的特定患者平台位置处的特定机架激发位置处打开或关闭。在一些变型中，可以通过如上所述针对每个患者平台位置生成单独的2D位掩码，并且将相邻患者平台的2D位掩码平铺（或以其它方式缝合）在一起以形成3D位掩码，来生成3D位掩码。在一些变型中，每个体素的阴影可以类似于图3A-3E中描述的阴影。这可能有助于提供治疗的更高维度的逐片比较，并且将是呈管状的半透明螺旋，表示输送验证检查点的可接受范围，而不透明的体素表示测量的实时数据。图4A描绘了3D位掩码或正弦图（针对4个MLC叶片、5个机架激发位置和11个患者平台位置），其中每片输送验证检查点实时显示有效（例如，根据治疗计划和/或分段注量计划）和无效（例如，不根据治疗计划和/或分段注量计划）的激发图案组合。例如，在时间点t₀处的3D位掩码或正弦图描述了跨多个患者平台位置的多个机架激发位置可能打开的MLC叶片（即，如根据分段注量图指定，它们被打开是可接受的）。图4B描绘了在时间点t₁处的3D位掩膜或正弦图，描绘了已被打开以在患者平台位置1-3处进行放射输送的MLC叶片，其中体素以第二图案（例如光斑）阴影化。图4C描绘了在时间点t₁的3D位掩码或正弦图，描绘了已被打开以在患者平台位置1-6处进行放射输送的MLC叶片，其中体素以第二图案（例如光斑）阴影化。未打开以进行放射输送的MLC叶片由维持从时间点t₀开始的阴影的体素表示。在已经由分段注量掩模指定的范围之外打开的MLC叶片（即，未由分段注量掩码指定并且不是在时间点t₀的位掩码中指示的体素之一的MLC叶片开口）可具有第三和不同的阴影图案，例如哈希标记。尽管在此描述的示例可能描绘以各种强度、不透明性或透明度以及灰度或黑白图案阴影化（或填充）的单元、像素和/或体素，但应理解，在其它示例中，可以以各种强度、不透明性或透明度以及一种或多种颜色（例如，彩色）的图案来阴影化（或填充）单元、像素和/或体素。

虽然在图4A-4C中描绘的正弦图位掩码的示例描绘了11个患者平台位置/片的4个二元MLC叶片和5个机架激发位置的叶片配置和放射强度，但是应当理解，可以为包括具有不同数量的叶片、机架激发位置和患者平台位置/片的二元MLC（例如64叶二元MLC、100个机架激发位置，20-50个患者平台，其中每个患者平台位置之间的距离可能约为2mm）的系统生成类似的正弦图位掩码。

伪彩色激发图

对于任何给定的放射输送，可以通过对治疗计划注量图分段来生成每机架角度的预期激发量。可以在治疗环节之前，例如在治疗计划和/或治疗计划评估期间，对治疗计划注量图分段。可替代地或另外，一些方法可以包括使用MLC叶片位置和/或运动传感器数据、机架位置和/或运动传感器（和/或编码器）数据以及放射强度数据（例如，从直线加速器电离室或剂量室和/或MV检测器获取）随时间推移将伪彩色激发图生成为单个二维“热图”，其中最常使用叶片/机架位置的组合来输送放射。这可以用于估计已经输送了多少放射，或者相反，在给定的治疗环节期间仍需要输送多少放射。图5A描绘伪彩色阵列的一个变型或激发累积随时间推移的表示，其中每一行对应于机架激发位置，并且每一列对应于MLC叶片。每个单元或像素中的阴影或视觉标记可以表示通过特定机架激发位置处的特定MLC叶片发射的放射的强度水平。可替代地或另外地，阴影或视觉标记可以反映通过机架激发位置处的特定MLC叶片施加的放射脉冲的数量。在时间点t₀，在发射任何放射之前，所有机架位置的所有MLC叶片的强度水平都可以标记为“低”强度（或无强度）。在时间点t₁，从五个机架激发位置的每个位置发射放射之后，可以根据通过该叶片施加的强度水平（例如，低强度、中等强度、高强度，其中每个范围可以是预先确定或指定为期望的）来阴影化每个单元。在时间点t₂，在已经从五个机架激发位置的每一个机架激发位置进一步发射放射之后（例如，对于机架的多次旋转），某些MLC叶片的强度水平可以增加。可替代地，可以通过将随时间推移通过每个MLC叶片施加的累积放射强度求和来生成激发图案组合和强度（例如，具有变化的饱和度或强度的灰度）的直方图。

虽然图5A中描绘的伪彩色激发图的示例描绘了4个二元MLC叶片和5个机架激发位置在三种强度水平下的叶片配置和放射强度，但是应该理解，对于包括具有不同数量的叶片、机架激发位置和强度水平（例如，64叶二元MLC、100个机架激发位置、一个强度水平或两个强度水平的直线加速器激发）的二元MLC的系统，可以生成相似的伪彩色激发图。当患者被步进通过治疗放射束平面时，还可为每个患者平台位置生成并显示此类伪彩色发射图。

与机架相关的正弦图和模拟孔视图

在治疗环节中的任何给定点，可以显示随时间推移而塌陷为单个2D正弦图的被掩盖的激发活动。例如，一些图形可以包括：通过机架孔的纵轴（例如，垂直于治疗放射束平面，沿着机架的旋转轴）的活动视场的描绘；以及激发正弦图，其描绘了每个可旋转机架激发位置的MLC叶片配置（例如，在二元MLC的示例中为打开或关闭）。在治疗过程中，激发正弦图可以表示跨多个机架激发位置的MLC叶片活动的累积量，并且通过机架孔纵轴的活动视场可以表示发射到患者的放射的累积形状。可以使用来自机架位置和/或运动传感器以及MLC叶片位置和/或运动传感器的数据生成激发正弦图。图6A描绘了复合图形表示，该复合图形表示包括：通过机架孔的纵轴（例如，在虚拟孔内）的剂量累积；和表示在多个机架激发位置（对于给定的患者平台位置或切片和/或在特定时间点）上的累积MLC叶片活动的正弦图。类似地，代替显示剂量累积，放射治疗系统控制器可以被配置为生成图形，该图形可以描绘如图6B中所示的模拟孔上的束激发，其中在整体治疗正弦图（右列）旁边显示束发射界面（左列）。

实时4D剂量图像

一些放射治疗系统可以被配置为获得4D PET和/或CT数据，并且此类放射治疗系统可以被配置为重建按4D PET和/或CT数据被获取的阶段分组的预期输送剂量。放射治疗系统控制器可以被配置为生成图形，该图形实时地表示跨不同呼吸阶段的输送剂量或患者解剖结构的电影摄影表示，如图7A中所示，示出了在该环节期间在不同时间点（t＝t₁，t₂，t₃等）跨呼吸的八个阶段的剂量沉积。

实时剂量目标和计划质量比较

在放射输送的任何给定时间点，放射治疗系统可以被配置为计算放射输送是否走上正轨以满足由计划系统或操作者指定的剂量目标和计划质量指标。这些剂量目标和PQI中的每一个可以具有其自己的带有可接受范围和公差的输送验证检查点，如图8A中所示，在其中可以正确实现治疗计划的目标（即，输送度量满足或在预定标准范围内）。图8B描绘了一个示例，其中治疗计划的目标未得到正确实现（即，输送度量未满足或不在预定标准范围内）。可以使用在治疗环节期间获取的数据，例如来自成像系统的数据（例如，来自PET检测器、X射线检测器、MRI检测器、超声换能器和/或光学相机或成像器中的一个或多个的成像数据和/或图像），和/或来自与机架相关联的位置和/或运动传感器的数据，和/或来自直线加速器控制器和/或电离室和/或直接位于直线加速器对面的MV检测器的数据，和/或来自与钳口相关联的位置和/或运动传感器的数据，和/或来自与MLC叶片相关联的位置和/或运动传感器的数据，来计算各种PQI和/或剂量目标的值。可选地，可以使用剂量计算矩阵（即，将放射注量值映射到患者中一组预选区域或体素处的剂量值的矩阵）、来自成像系统的成像数据以及在治疗计划期间生成的放射激发矩阵（即，指定从成像数据到注量图的转换的矩阵）来计算输送给患者的放射剂量。公差值可以由临床医生确定。如果一个或多个PQI和/或剂量目标超出范围，则放射治疗系统控制器可以被配置为生成通知和/或警报（可以是视觉和/或音频的）。在一些变型中，如果PQI和/或剂量目标超过高阈值或低阈值，则放射治疗系统可以被配置为停止（例如，终止或暂停）放射输送。

输送验证检查点互锁

对于在放射输送期间以图形表示形式显示的每个输送验证检查点，放射治疗系统控制器可以被配置为计算PQI值和/或剂量目标，以检查整个放射输送治疗环节中每个检查点的依从性。如上所述，可以使用在治疗环节期间获取的数据来计算PQI值和/或剂量目标，例如，来自成像系统的数据（例如，来自PET检测器、X射线检测器、MRI检测器、超声换能器和/或光学相机或成像器中一个或多个的成像数据和/或图像），和/或来自与机架相关联的位置和/或运动传感器的数据，和/或来自直线加速器控制器和/或电离室和/或直接位于直线加速器对面的MV检测器的数据，和/或来自与钳口相关联的位置和/或运动传感器的数据，和/或来自与MLC叶片相关联的位置和/或运动传感器的数据。可选地，可以使用剂量计算矩阵（即，将放射注量值映射到患者中一组预选区域或体素处的剂量值的矩阵）、来自成像系统的成像数据以及在治疗计划期间生成的放射激发矩阵（即，指定从成像数据到注量图的转换的矩阵）来计算输送给患者的放射剂量。检查点可以是治疗环节期间的预定时间点，例如，放射束开启后的绝对时间点（例如，束开启后的5秒、10秒、15秒等）、放射束开启后的设定间隔（例如，每10秒、每20秒、每30秒、每分钟、每5分钟等）、占总治疗环节持续时间的比例（例如总预期治疗时间的5％、10％、15％等）的相对时间点，和/或发射的直线加速器脉冲数量（例如，每100个直线加速器脉冲、每200个直线加速器脉冲、每500个直线加速器脉冲等）。在一些变型中，当一个或多个PQI值和/或剂量目标不在可接受范围内时，放射治疗系统控制器可以被配置为触发或生成互锁（即，停止放射输送的命令）或显示其它状态。图9A描绘了在各个检查点是否已经满足PQI值和/或剂量目标的互锁或通知的示例。“通过”的检查点状态或值可指示一个或多个PQI值和/或剂量目标可能落在由治疗计划指定的范围或公差内。“失败”的检查点状态可指示一个或多个PQI值和/或剂量目标可超出治疗计划指定的范围或公差。如果检查点具有“失败”状态，则放射治疗系统控制器可以生成用于停止放射输送的命令信号（例如，关闭治疗放射源，和/或关闭MLC叶片，和/或停止机架运动）。在一些变型中，检查点状态或值“警告”可指示一个或多个或多个PQI值和/或剂量目标在治疗计划指定的范围或公差之内但接近该范围的上限或下限，和/或在范围内的PQI值和/或剂量目标的数量大于不在范围内的PQI值和/或剂量目标的数量。“警告”的检查点状态或值可提示操作者暂停放射输送，以检查某些放射治疗系统部件的功能。在一些变型中，“活动”的检查点状态或值可指示放射治疗系统控制器处于确定系统是否通过或未通过检查点的过程中。这些视觉标记可以可选地伴有可听信号。

控制器

可以被配置为监视在治疗环节期间的放射输送并使用在治疗环节期间获取的传感器数据生成放射输送的图形表示的放射治疗系统可以包括与放射治疗系统的成像系统和/或治疗放射源和/或多叶准直仪和/或机架通信的控制器。控制器可包括一个或多个处理器以及与一个或多个处理器通信的一个或多个机器可读存储器。控制器可以通过有线或无线通信信道连接到放射治疗系统和/或其它系统。在一些变型中，放射治疗系统的控制器可以与患者位于相同或不同的房间中。例如，控制器可以耦接到患者平台或设置在与患者和/或操作者相邻的手推车或医疗推车上。

可以与众多通用或专用计算系统或配置一致地实现控制器。适于与在此公开的系统和设备一起使用的各种示例性计算系统、环境和/或配置可以包括但不限于个人计算设备、网络设备、服务器或服务器计算设备之内或在其上体现的软件或其它组件，诸如路由/连接组件、便携式（例如手持式）或膝上型计算机设备、多处理器系统、基于微处理器的系统和分布式计算网络。

便携式计算设备的示例可包括智能手机、个人数字助理（PDA）、手机、平板计算机、平板手机（大于智能手机但小于平板计算机的个人计算设备）等。

处理器

在一些变型中，处理器可以是被配置为运行和/或执行一组指令或代码的任何合适的处理设备，并且可以包括一个或多个数据处理器、图像处理器、图形处理单元、数字信号处理器和/或中央处理单元。处理器可包括例如通用处理器、现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）等。处理器可以被配置为运行和/或执行与系统和/或与其相关联的网络相关联的应用进程和/或其它模块、进程和/或功能。可以各种组件类型提供基础的设备技术，例如，如互补金属氧化物半导体（CMOS）的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）技术、如发射极耦接逻辑（ECL）的双极技术、聚合物技术（例如，硅共轭聚合物和金属共轭聚合物-金属结构）、模拟和数字混合等。

存储器

在一些变型中，与控制器相关联的一个或多个存储器元件可以包括数据库，并且可以是例如随机存取存储器（RAM）、存储器缓冲器、硬盘驱动器、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、电可擦除读取只读存储器（EEPROM）、只读存储器（ROM）、闪存等。存储器可以存储指令以使处理器执行与系统相关联的模块、进程和/或功能。可以存储在存储器中的信息的类型的示例可以包括但不限于一个或多个治疗计划、成像数据、位置和/或运动传感器数据、与基于治疗计划和/或临床目标的注量图的计算相关联的任何数据、注量图、包括放射治疗系统指令（例如，可以指导机架、治疗性放射源、多叶准直仪和/或放射治疗系统和/或诊断或治疗计划系统的任何其它部件的操作）以及与治疗计划和/或输送相关联的图像和/或数据处理指令的分段注量图。

在此所述的一些变型涉及一种具有非暂态计算机可读介质（也可以称为非暂态处理器可读介质）的计算机存储产品，该非暂态计算机可读介质具有在其上用于执行各种计算机实现的操作的指令或计算机代码。在计算机可读介质本身不包括瞬时传播信号（例如，在诸如空间或电缆的传输介质上承载信息的传播电磁波）的意义上，计算机可读介质（或处理器可读介质）是非暂态的。媒体和计算机代码（也可以称为代码或算法）可以是为一个或多个特定目的设计和构造的。非暂态计算机可读介质的示例包括但不限于：磁存储介质，诸如硬盘、软盘和磁带；光学存储介质，诸如光盘/数字视频盘（CD/DVD）；光盘只读存储器（CD-ROM）和全息设备；磁光存储介质，诸如光盘；固态存储设备，诸如固态驱动器（SSD）和固态混合驱动器（SSHD）；载波信号处理模块；以及专门配置为存储和执行程序代码的硬件设备，诸如专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑设备（PLD）、只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）设备。在此描述的其它变型涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括例如在此公开的指令和/或计算机代码。

用户界面可以用作操作员或临床医生与放射治疗系统之间的通信界面。用户界面可以包括输入设备和输出设备（例如，触摸屏和显示器），并且被配置为从支撑臂、外部磁体、传感器、输送设备、输入设备、输出设备、网络、数据库和服务器中的一个或多个接收输入数据和输出数据。来自一个或多个传感器的传感器数据可以由用户界面接收，并由一个或多个输出设备以视觉、听觉和/或通过触觉反馈来输出。作为另一示例，用户界面可以接收输入设备（例如，操纵杆、键盘、触摸屏）的操作员控制，并且然后由处理器和存储器处理以用于用户界面，以将控制信号输出到一个或多个支撑臂、机架、外部磁体、腔内设备和输送设备。

放射治疗系统的一些变型可以包括显示设备，该显示设备可以允许操作者查看注量图的图形和/或文字表示，和/或剂量分布或轮廓，和/或关注区域，和/或关注体积，和/或患者的解剖图像和/或患者的数据（例如，生理和/或生物学的）和/或（如在此所述）放射输送的图形表示等。在一些变型中，输出设备可以包括显示设备，该显示设备包括发光二极管（LED）、液晶显示器（LCD）、电致发光显示器（ELD）、等离子显示面板（PDP）、薄膜晶体管（TFT）、有机发光二极管（OLED）、电子纸/电子墨水显示器、激光显示器和/或全息显示器中的至少一个。

通信

在一些实施例中，放射治疗系统可以经由例如一个或多个网络与其它计算设备通信，每个网络可以是任何类型的网络（例如，有线网络、无线网络）。无线网络可以指未通过任何类型的电缆连接的任何类型的数字网络。无线网络中的无线通信的示例包括但不限于蜂窝、无线电、卫星和微波通信。然而，无线网络可以连接到有线网络，以便与因特网、其它运营商语音和数据网络、业务网络和个人网络接口连接。有线网络通常通过铜双绞线、同轴电缆和/或光纤电缆承载。存在许多不同类型的有线网络，包括广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）、因特网区域网（IAN）、校园区域网（CAN）、如因特网的全球区域网（GAN），以及虚拟专用网络（VPN）。下文中，网络是指通常通过因特网互连的无线、有线、公共和专用数据网络的任意组合，以提供统一的联网和信息访问系统。

蜂窝通信可以涵盖诸如GSM、PCS、CDMA或GPRS、W-CDMA、EDGE或CDMA2000、LTE、WiMAX和5G网络标准的技术。一些无线网络部署结合了来自多个蜂窝网络的网络，或者混合使用了蜂窝、Wi-Fi和卫星通信。在一些实施例中，在此描述的系统、装置和方法可以包括射频接收机、发射机和/或光学（例如，红外）接收机和发射机，以与一个或多个设备和/或网络通信。

尽管在此已经描述和说明了各种新颖的变型，但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行功能和/或获得结果和/或此处描述的一个或多个优点的多种其它手段和/或结构，并且每个此类变型和/或修改被认为落入在此描述的发明实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，在此描述的所有参数、尺寸、材料和配置均是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的一个或多个特定应用。仅通过常规实验，本领域技术人员将认识到或能够确定在此所述的具体发明变化的许多等同形式。因此，应该理解，上述变型仅以示例的方式给出，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于具体描述和要求保护的方式来实践本发明的变型。本公开的新颖变型针对于在此描述的每个单独的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法。另外，如果此类特征、系统、制品、材料、套件和/或方法不相互矛盾，则在本公开的发明范围内包括两个或更多个此类特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的任意组合。

Claims (26)

1.一种用于放射治疗的系统，包括：

可旋转机架；

机架位置传感器，其耦接到所述可旋转机架；

治疗放射源，其安装在所述可旋转机架上，并通过旋转所述机架能够移动到多个机架激发位置；

放射检测器，其设置在所述治疗放射源的放射束路径中；

束成形部件，其设置在所述治疗放射源的所述放射束路径中，所述束成形部件被配置为具有带有大小和形状的放射透射孔；

束成形部件传感器，其被配置为检测所述放射透射孔的所述大小和形状；以及

显示器，其与控制器通信，其中

所述控制器包括：机器可读存储器介质，其存储随时间推移的计划的放射输送度量的值；以及处理器，其被配置为：

基于在放射输送环节期间从所述机架位置传感器和/或放射检测器和/或束成形部件传感器获取的数据，计算所述放射输送环节期间多个时间点的所述放射输送度量的实时值，

生成图形表示，所述图形表示描绘在所述多个时间点上的所述计划的放射输送度量的值和所述实时放射输送度量值，以及

将所述图形表示输出到所述显示器。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述机器可读存储器介质进一步存储所述计划的放射输送度量的值的预选范围，并且所述处理器被配置为生成所述计划的放射输送度量的所述预选范围的图形表示。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的系统，其中，所述处理器被配置为计算所述放射输送度量的所述实时值，生成所述图形表示，并约每15分钟或更短地将所述图形表示输出到所述显示器。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器被配置为将所述计划的放射输送度量与所述放射输送度量的所述实时值进行比较，并且生成描绘所述实时值是否在所述计划的放射输送度量的值的所述预选范围内的图形表示。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制器被配置为：如果所述实时放射输送度量超出所述计划的放射输送度量的所述预选范围，则生成用于停止放射输送的命令信号。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制器被配置为当所述实时放射输送度量接近所述计划的放射输送度量的所述预选范围的边界时，生成警告并将所述警告输出到所述显示器。

7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述处理器被配置为计算所述放射输送度量的所述实时值，生成所述图形表示，并约每10秒或更短地将所述图形表示输出到所述显示器。

8.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述放射输送度量是使用由所述机架位置传感器、所述放射检测器、所述束成形部件传感器和/或患者或体模的图像在所述放射输送环节期间获取的数据生成的剂量体积度量。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述放射输送度量包括等剂量轮廓，并且所述图形表示包括叠加在所述患者或体模的所述图像上的等剂量轮廓线。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述图像包含在所述放射输送环节期间获取的所述患者或体模的结构图像。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述图像是在所述放射输送环节期间获取的所述患者或体模的PET和/或CT扫描。

12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述患者或体模的所述图像包含在所述放射输送环节之前获取的所述患者或体模的结构图像。

13.根据权利要求8所述的系统，其中，所述放射输送度量包括体积剂量累积，并且所述图形表示包括剂量-体积直方图。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述剂量-体积直方图在所述放射输送环节内以预定时间间隔被更新。

15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述图形表示包括计划的剂量-体积直方图和描绘剂量-体积直方图值的预选范围的一个或多个边界。

16.根据权利要求8所述的系统，其中，所述放射输送度量包括剂量梯度累积，并且所述图形表示包括叠加在所述患者或体模的所述图像上的所述剂量梯度。

17.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中，随时间推移的所述计划的放射输送度量包括第一正弦图，所述第一正弦图根据治疗计划指定每个机架激发位置的束成形部件的所述放射透射孔的所述大小和形状，以及

所述图形表示包括所述第一正弦图和第二正弦图，所述第二正弦图使用在所述放射输送环节期间从所述束成形部件传感器和所述机架位置传感器获取的数据来表示每个机架激发位置的所述放射发送孔的所述大小和形状。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述束成形部件包括具有多个叶片的动态多叶片准直仪(MLC)，并且所述束成形部件传感器包括耦接到所述多个叶片的多个叶片位置和/或运动传感器，并且其中，所述第一正弦图基于分段的治疗计划注量图指定每个机架激发位置的所述多个叶片的位置，并且所述第二正弦图使用来自所述多个叶片位置和/或运动传感器和所述机架位置传感器的数据表示每个机架激发位置的所述多个叶片的位置。

19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述系统进一步包括患者平台，所述患者平台能够移动通过所述机架的孔内的多个平台位置并且沿着所述机架的旋转轴移动，并且所述图形表示进一步包括3D正弦图，所述3D正弦图是多个平台位置中每个位置的所述第一正弦图和所述第二正弦图的组合。

20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述图形表示包括伪彩色激发图，其中，所述伪彩色激发图中的每个单元的强度表示使用在所述放射输送环节期间从所述机架位置传感器、放射检测器以及叶片位置和/或运动传感器获取的数据计算出的每个MLC叶片在每个机架激发位置的放射输送的频率或强度。

21.根据权利要求17所述的系统，其中，所述放射输送度量的所述实时值是使用在所述放射输送环节期间从所述机架位置传感器、放射检测器以及叶片位置和/或运动传感器获取的数据生成的放射剂量分布，并且所述图形表示进一步包括沿着所述机架旋转轴的机架孔中的所述放射剂量分布的模拟视图。

22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述模拟视图在所述放射输送环节期间使所述放射源的所述放射束路径可视化。

23.根据权利要求21所述的系统，其中，所述模拟视图使所述机架孔内的剂量累积可视化。

24.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述放射检测器包括电离室。

25.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述可旋转机架包括具有转子元件的可旋转环和具有定子元件的固定框架，并且其中，所述机架位置传感器包括编码器，所述编码器被配置为检测所述转子元件和所述定子元件的相对位置。

26.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述机架位置传感器包括倾角仪和/或加速度计。

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