CN111954496A - 光束站治疗计划和放射输送方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述了用于放射治疗的光束站输送的方法，其中将患者平台移动到在治疗计划期间确定的一系列离散的患者平台位置或光束站，并在放射源围绕患者旋转时停止在这些位置中的每个位置处，将放射输送给与放射光束路径相交的目标区域，然后在用于该位置的规定的放射剂量(例如，根据计算的注量图)已被输送给患者之后，移动到下一个位置。

Description

光束站治疗计划和放射输送方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年2月13日提交的美国临时专利申请号62/629,881的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
背景技术
放射疗法是一种设计过程，需要全面(extensive)的治疗计划阶段，以便确定一种有效的方式将规定的放射剂量输送给患者的目标区域(例如肿瘤区域)，同时避开对放射敏感的器官和/或结构(例如危险器官或OAR)。治疗计划系统整合了患者信息(例如，目标区域和OAR的大小、形状和位置)以及放射治疗系统机器参数(例如，治疗放射源光束生成能力和相对于患者的运动范围、光束成形组件的配置、患者平台的自由度和运动等)以生成注量图，该注量图包括向目标区域提供规定剂量的一组子光束(beamlet)。然后，注量图被分割成一系列由放射治疗系统执行的机器指令，并假设一旦完全执行了一组指令，就已经达到了规定的剂量目标。
为了努力加速放射输送并缩短治疗环节时间，放射治疗系统可以具有连续移动的患者平台以及连续移动的放射源。例如，在螺旋断层放射治疗中，当患者连续地移动通过治疗光束的平面时，治疗放射从围绕患者旋转的放射源被输送给患者。以这种方式，患者目标区域可以在不暂停的情况下移动通过治疗光束。
然而，由于患者平台的连续运动，可能难以施加由于放射治疗系统故障(例如，准直器失灵、随机的磁控管电弧等)或意外的患者和/或目标区域移动而遗漏的任何放射剂量，因为患者平台将使目标区域移动经过治疗光束平面，并且可能难以精确确定目标区域相对于治疗放射源的确切位置。这可能导致在某些目标区域输送的剂量不足。另外，其中被规定增加剂量水平的目标区域可能无法在该目标区域在治疗光束平面内的持续时间内获得全部规定的剂量。因此，期望改进的放射输送方法(和对应的治疗计划方法)。
发明内容
本文描述了用于光束站输送放射治疗的方法，其中患者平台被移动到在治疗计划期间所确定的一系列离散的患者平台位置和/或朝向(orientation)，并在放射源围绕患者旋转将放射输送到与放射光束平面或路径相交的目标区域时，停止在这些位置和/或朝向中的每一个上，然后对于该位置和/或朝向的规定剂量的放射(例如，根据计算的注量图)已被输送给患者之后，移动到下一个位置和/或朝向。在平台被停止(即，不移动、静态)时，治疗放射被输送的这些离散平台朝向和/或位置或步骤(例如，沿着IEC-Y轴)可以称为光束站，并且在治疗环节之前可以由治疗计划系统定义。光束站可以由IEC-X、-Y和-Z中的坐标指定，和/或可以由患者平台的朝向(例如，患者平台的翻滚(roll)、偏航(yaw)和俯仰(pitch))指定。在一些变型中，治疗放射源可以安装在可旋转台架(gantry)上，其即使当患者平台被停止在光束站时也可以在治疗环节期间连续地移动或旋转治疗放射源。当平台停止在光束站处时，治疗放射源可围绕患者平台旋转或移动一次或多次，例如两次或更多次。该台架可以在单个方向(例如，顺时针或逆时针方向)上旋转360°，以从位于围绕患者平台的360°平面内的点火(firing)位置输送放射，或者可以在两个方向上以小于360°的弧度围绕患者平台扫掠(sweep)(例如，在顺时针和逆时针方向之间交替以从沿弧度定位的点火位置输送放射)。治疗计划系统可以生成与每个目标区域的规定剂量的放射相对应的所需剂量分布曲线(profile)，基于目标区域的几何形状和位置定义一系列光束站，使用剂量优化方法针对每个光束站生成一个或多个注量图，并且可以可选地将每个光束站的一个或多个注量图分割成机器指令(例如，动态多叶准直器或MLC配置、治疗放射源或直线加速器脉冲参数等)用于在治疗环节期间由放射治疗系统执行。
由于放射治疗系统在预定或指定的点火位置和/或患者平台位置和朝向上点火，因此光束站放射输送可以允许“数字剂量输送”。快速旋转(fast-spinning)台架(例如，以约15RPM或更高、约50RPM或更高、约60RPM或更高、约70RPM或更高的速度旋转)可以多次将治疗放射源定位在每个点火位置处，同时患者平台在光束站处静止。以这种方式，放射注量或剂量可以通过多次台架公转(revolution)以离散剂量定额(quantum)输送。另外，由于患者平台在放射输送期间是静止的，因此剂量在各个光束站之间可以有很大变化(即，剂量是高度调制的)。例如，当患者平台在第一光束站处时，治疗放射源可以在单个台架公转中输送放射(例如，短停留(dwell)时间和/或在多次公转之一期间输送放射，而在其他公转期间输送很少放射或不输送放射)，并且当移动至第二光束站时，治疗放射源可通过多个公转输送大量的放射(例如，较长的停留时间和/或在大多数或所有多个公转期间输送放射)。具有快速旋转台架的放射治疗系统(例如，以约15RPM或更高、约50RPM或更高、约60RPM或更高、约70RPM或更高的速度旋转)可能能够在相对短的时间段(例如，不显著增加治疗时间)中的多次台架公转中输送放射。在具有恒定和/或一致的平台运动的大多数螺旋输送系统中，此剂量调制范围不可用，因为沿平台的纵轴(即IEC-Y轴)的任何位置处的平台停留时间都保持相对恒定。突然增加或降低平台速度可能会令患者不安，造成不必要的不适，这可能会导致患者位置移位。由于平台在剂量输送期间是静止的，因此光束站输送还可减轻由于患者平台运动或速度变化而引起的任何剂量输送变化。这可以帮助放松平台运动系统的规格(specification)(即，增加公差(tolerance))，并消除平台运动作为影响剂量输送的因素。光束站放射输送方法还可使用包括快速旋转台架(例如，以约15RPM或更高、约60RPM或更高、约70RPM或更高的速度旋转)和/或具有大旋转惯性的台架的放射治疗系统结合外部呼吸传感器帮助促进门控放射输送。
放射治疗系统的一种变型可以包括能够围绕纵轴旋转的圆形台架，安装在所述台架上的治疗放射源，能够沿着所述纵轴移动到预定位置处的多个光束站的患者平台，以及与所述台架、所述放射源和所述患者平台通信的控制器。所述控制器可以被配置为：将所述患者平台移动到第一光束站，将所述患者平台停止在所述第一光束站，在所述患者平台位于所述第一光束站时，激活所述治疗放射源以发射放射注量，以及在将所述患者平台从所述第一光束站移动到第二光束站时，去激活所述治疗放射源。所述控制器可以被配置为：将所述患者平台停止在所述第二光束站，在所述患者平台位于所述第二光束站时，激活治所述治疗放射源以发射放射注量，以及在将所述患者平台从所述第二光束站移动到第三光束站时，去激活所述治疗放射源。所述台架可以被配置为以约60RPM的速度旋转。一些变形还可以包括与所述控制器通信并且被配置为获取成像数据的成像系统。例如，所述成像系统可以是包括被配置为检测响应线(LOR)数据的一个或多个PET检测器的PET成像系统，和/或包括被配置为获取CT数据的一个或多个kV放射检测器的CT成像系统。所述成像系统可以被安装在所述台架上。所述控制器可以被配置为通过使用由所述成像系统获取的成像数据来计算在所述第一光束站处发射的所述放射注量。在一些变形中，所述控制器可以被配置为连续地监控在所述第一光束站处发射的所述放射注量，并且将所发射的放射注量与用于所述第一光束站的所计划的放射注量进行比较以计算剩余注量。所述控制器可以被配置为将所述剩余注量分割到用于所述治疗放射源和设置在所述治疗放射源的光束路径中的动态多叶准直器(MLC)的指令中，并在所述患者平台停止在所述第一光束站时激活所述治疗放射源以发射所述剩余注量。可选地，所述控制器可以被配置为确定所述剩余注量是否低于预定的剩余注量阈值，并且如果所述剩余注量低于所述剩余注量阈值，则所述控制器可以被配置为去激活所述治疗放射源并将所述患者平台移动到所述第二光束站。在一些变形中，所述预定的剩余注量阈值为零。所述控制器可以被配置为使用在所述治疗放射源被移动到所述第二光束站之前获取的成像数据来计算所述第二光束站处的发射的放射注量。使用在所述患者平台位于所述第一光束站处时获取的成像数据可以计算所述第二光束站处的发射的所述放射注量。替代地或附加地，所述控制器还可以被配置为：在所述治疗放射源在所述第二光束站处发射放射之前，将所述第二光束站处的发射的所述放射注量分割成用于所述治疗放射源和动态多叶准直器(MLC)的指令。可以将所述第二光束站处发射的所述放射注量与所计算的用于所述第二光束站处的发射的放射注量进行比较，并且如果所发射的放射注量与所计算的放射注量之间的差低于预定的阈值，则所述控制器被配置为将所述患者平台从所述第二光束站移动到所述第三光束站。
在一些变形中，所述系统控制器可以被配置为不止一次地顺序地将所述患者平台移动到所述多个光束站中的每个光束站处。例如，所述控制器可以被配置为在沿着所述纵轴的第一方向上将所述患者平台顺序移动到所述多个光束站中的每个光束站，并且在与所述第一方向相反的第二方向上将所述患者平台顺序地移动到所述多个光束站中的每个光束站。在沿所述第一方向移动所述患者平台时在所述多个光束站中的每个光束站处发射的放射注量可以不同于在沿所述第二方向移动所述患者平台时在所述多个光束站中的每个光束站处发射的放射注量。在一些变形中，所述放射治疗系统还可以包括设置在所述治疗放射源的光束路径中的动态多叶准直器(MLC)，其中，可以根据所计算的用于所述第二光束站处的发射的放射注量确定用于所述第二光束站的所述MLC的配置。替代地或附加地，所述控制器可以被配置为在放射注量发射期间检测所述台架、治疗放射源和/或动态MLC中的一个或多个的一个或多个失灵，计算由于一个或多个所检测到的失灵而未输送的放射注量的量，将所述未输送的放射注量的量分割到用于所述治疗放射源和用于辐照的所述动态MLC的指令中，并在所述患者平台停止在所述第一光束站时激活所述治疗放射源以发射所述剩余注量。所述台架可以被配置为在所述患者平台位于所述多个光束站中的每个光束站处时围绕所述患者平台旋转至少两次。在一些变形中，每个台架旋转围绕所述患者平台约360°。
所述控制器可以被配置为将所述患者平台停止在所述多个光束站中的每个光束站处预定的停留时间。例如，所述预定的停留时间可以是从约5秒到约5分钟。替代地或附加地，所述多个光束站中的每个光束站以从约1毫米到约2厘米(例如，约2.1毫米)的步距分开。所述多个光束站中的每个光束站之间的步距可以相同或不同。
一种用于计算光束站放射输送的注量图的方法可以包括：基于一个或多个患者目标区域确定多个光束站，计算用于每个光束站的一组候选放射子光束，以及通过计算与每个光束站的所述一组候选放射子光束相对应的一组子光束权重来生成用于每个光束站的注量图，以使得通过所有候选放射子光束输送到所述一个或多个目标区域的放射剂量满足预定的剂量约束和治疗参数。所述多个光束站可以彼此被均匀地间隔开，并且光束站的间距或光束站之间的步距可能约为2mm。在一些变形中，每个所述光束站之间的步距可以是可变的，每个所述光束站之间的步距和所述一组光束站中的光束站的数量可以是用户选择的。所述一组候选放射子光束可以包括用于围绕所述患者平台的每个放射点火位置的多叶准直器(MLC)配置的矩阵，所述矩阵限定了与所述一个或多个患者目标区域相交的一组放射子光束。计算一组子光束权重可以包括：计算剂量计算矩阵，所述剂量计算矩阵包括每个候选子光束对所述一个或多个目标区域的贡献。计算一组子光束权重可以包括：生成表示治疗计划质量度量的惩罚函数，并使用迭代优化方法来计算使所述惩罚函数最小化的所述一组子光束权重。所述方法还可以包括对用于每个光束站的注量图进行量化以生成量化的注量图，其中每个子光束权重是可移动治疗放射源可输送的剂量定额的整数值。在一些变形中，预定的剂量约束可以包括用户定义的剂量约束、和/或用户定义的剂量目标、和/或最大剂量水平、和/或剂量覆盖度量。治疗参数可以包括治疗时间持续时间和/或光束站停留时间。每个光束站的注量图可以包括l×f矩阵，其中，l是位于治疗放射源的光束路径中的多叶准直器中的叶的数量，以及f是围绕患者平台的治疗放射源点火位置的数量。所述多叶准直器可以是具有64个叶(例如，l＝64)的二进制多叶准直器。在一些变形中，可以有50个点火位置(例如，f＝50)和/或可以是100个点火位置(例如，f＝100)。在一些变形中，所述方法还可以包括：生成用于每个光束站的多个注量图。所述多个光束站包括沿着所述患者平台的纵轴(例如，沿着IEC-Y)的多个离散的患者平台位置。
用于光束站放射输送的方法的一个变形可以包括：将患者平台移动到一组光束站中的第一光束站，在所述平台在所述第一光束站处静止时，通过围绕所述患者平台移动治疗放射源来根据第一注量图将放射输送到患者目标区域，以及将所输送的放射与所述第一注量图进行比较并计算注量差。如果所述注量差未超过预定的阈值，则所述方法可以包括将所述患者平台移动到所述一组光束站中的第二光束站。如果所述注量差达到或超过预定的阈值，则所述方法可以包括在将所述患者平台移动到所述第二光束站之前通过继续围绕所述患者平台移动所述治疗放射源来输送所述注量差。所述治疗放射源可以被安装在能够围绕所述患者平台连续旋转的台架上，并且其中，所述方法还可以包括：在所述患者平台位于所述第一光束站处时，使所述台架围绕所述患者平台旋转多次公转。在一些变形中，所述一组光束站中的每个光束站的公转的次数可以是从约5到约300，并且可以针对所述一组光束站中的每个光束站而变化，或者可以针对所述一组光束站中的每个光束站是恒定的。所述患者平台可以在光束站的注量图的注量值为零的所述光束站处不保持静止。在一些变形中，根据所述第一注量图将放射输送至所述患者目标区域包括：将所述第一注量图分割成用于围绕所述患者平台的每个点火位置的多叶准直器配置；以及将设置在所述治疗放射源的光束路径中的多叶准直器调整到每个点火位置处的所述多叶准直器配置。一种用于光束站放射输送的方法还可以包括：在控制器的存储器中存储多叶准直器配置和针对其未输送放射的点火位置；以及将所述治疗放射源移动到所述点火位置以重新输送放射。在一些变形中，可调整开口的口部可以被设置在所述治疗放射源的所述光束路径中，并且输送放射可以包括根据所述注量图来调整所述口部开口的宽度。所述口部开口的所述宽度可以针对所述一组光束站中的每个光束站而变化，或者可以对于所述一组光束站中的每个光束站是恒定的。在一些变形中，在所述患者平台位于所述第一光束站时所述患者目标区域可以移动，并且向所述患者目标区域输送放射可以包括：如果其位于预定治疗位置内，则将放射引导至所述患者目标区域，以及如果其位于所述预定治疗位置之外，则不将放射引导至所述患者目标区域。
用于光束站放射输送的方法的另一个变形可以包括：将患者平台移动到一组光束站中的第一光束站，在平台在所述第一光束站处静止时，通过围绕所述患者平台移动治疗放射源来根据预定的治疗参数将放射输送到患者目标区域，以及确定所输送的放射是否符合所述预定的治疗参数。如果所输送的放射符合所述预定的治疗参数，则所述方法可以包括将所述患者平台移动到所述一组光束站中的第二光束站。如果所输送的放射不符合所述预定的治疗参数，则所述方法可以包括在将所述患者平台移动到所述第二光束站之前，继续围绕所述患者平台移动所述治疗放射源。在一些变形中，所述预定的治疗参数可以包括一个或多个剂量度量，或一个或多个放射输送指令。一个或多个放射输送指令的示例可以包括以下中的至少一项：光束站停留时间、口部开口宽度、围绕所述患者平台的治疗放射源的数量、治疗放射脉冲参数、和/或MLC叶配置。
附图说明
图1描绘了放射治疗系统的一种变型的示意表示。
图2A描绘了用于光束站输送的治疗计划的方法的一种变型的流程图表示。
图2B描绘了用于计算光束站停留时间和治疗环节持续时间的治疗计划方法的一种变型的流程图表示。
图2C描绘了用于将用于螺旋放射输送的治疗计划转换为用于光束站输送的治疗计划的方法的一种变型的流程图表示。
图3描绘了用于光束站输送的方法的一种变型的流程图表示。
图4描绘了用于门控光束站放射输送的方法的一种变型的流程图表示。
具体实施方式
系统
可以在光束站放射输送中使用的放射治疗系统可以包括：围绕患者治疗区域旋转的可旋转台架、安装在该可旋转台架上的治疗源、以及可在患者治疗区域内或通过患者治疗区域移动的患者平台。可旋转台架可被配置为围绕患者平台旋转0°-360°(例如，连续可旋转台架)，和/或仅沿着围绕患者平台扫掠角度子集(例如，0°-180°、0°-270°等)的弧度段旋转、和/或围绕患者平台移动到固定数量角度。例如，可旋转台架可被配置为在发射治疗放射时连续地移动通过每个点火位置，或者可被配置为仅当放射源停止在点火位置时才步进到发射治疗放射的每个点火位置。在一些变型中，该台架可被配置为随着其旋转而移动到离散的、预定的圆周点火位置或点火角度。一些系统具有约50个点火位置或角度(例如，从约0°到约360°，其中每个点火位置以规则的角度间隔分开)。一些系统可能具有约100个点火位置。替代地或附加地，一些系统可被配置成具有围绕患者平台的任意角度(例如，在0°、45°、90°、135°、180°等)处的离散的一组点火位置。该台架可以是环形或圆形台架、弧形台架、C型臂台架或机械臂台架。治疗放射源的一个示例是线性加速器(直线加速器)。治疗放射源的其他示例可以包括但不限于高能光子、放射或放射性同位素(例如铱或钴-60)产生的粒子、高能电子、质子光束、中子光束和重离子光束。一个或多个光束成形元件可以设置在治疗放射源的光束路径中以限定治疗平面。例如，光束成形元件可以包括口部和动态多页准直器(MLC)。动态MLC可以是二进制(binary)MLC或2-D MLC。二进制MLC可以是其中每个叶可移动到并保留在打开配置或在关闭配置的MLC，而2-D MLC可以是其中每个叶可移动到并保持在完全打开配置和完全关闭配置之间的任何一组位置的MLC。口部可以位于治疗放射源和MLC之间，或者可以位于MLC下方。替代地，口部可以是分体式(split)口部，其中口部的第一部分位于治疗放射源与MLC之间(即上口部)，而口部的第二部分位于MLC下方(即下口部)并耦合到口部的第一部分，以使这两个部分一起移动。放射光束通过的口部开口或孔的宽度可以是可调整的，并且在治疗环节期间，口部开口的宽度可以被调整一次或多次。可选地，口部可以在治疗放射源的光束内移动，以使得由口部限定的治疗平面可以在平行于患者平台的运动的方向上移位。放射治疗系统的一些变型可以包括安装在台架上与放射治疗源相对的放射检测器。例如，一些变型可以包括与直线加速器相对的MV放射检测器。
放射治疗系统的患者平台可被配置为在患者治疗区域内沿着其纵轴(即，沿着IEC-Y)移动，使得患者目标区域顺序地移动通过治疗放射光束平面。患者平台可被配置为在放射输送期间以恒定或可变速度连续移动。替代地或附加地，患者平台可被配置为移动到离散位置或光束站，并且可以在放射输送期间在光束站处静止。可以在治疗环节之前和/或在治疗环节开始时计算患者平台运动的速率和范围。例如，可以由治疗计划系统来确定光束站的数量和光束站的位置(例如，相对于系统等中心(isocenter))，和/或可以由临床医生(例如，基于所需的治疗时间和/或患者舒适度)选择患者平台在光束站之间移动的速率。在一些变型中，光束站之间的距离(例如，步距、两个光束站(包括两个相邻光束站)之间的距离)在整个治疗环节中可以是恒定的，或者可以在不同光束站之间是可变的。例如，步距可以是约0.5mm、约1mm、约1.1mm、约1.5mm、约2mm、约2.1mm、约2.5mm、约3mm、约3.5mm、约4mm或更大、10mm或更大、1cm或更大、2cm或更大，并且可以可选地在一些变型中与在治疗计划期间使用的CT图像切片的厚度相对应。替代地或附加地，可以基于治疗计划图像的分辨率和/或厚度、和/或用于在治疗环节期间获取成像数据的任何成像系统(例如，PET成像系统、CT或X射线成像系统等)的分辨率和/或厚度、和/或治疗放射光束的视场大小(例如，小于或等于放射光束尺寸的全宽半高(full-width half maxium))来选择步距。可以调整光束站步距，以使该步距在计划/计算的注量图对患者目标区域的注量梯度较大(例如，在患者目标区域的边缘处)的地方更小，而在对患者目标区域的注量梯度较小(例如，在患者目标区域的中间部分)的地方更大。可以由治疗计划系统基于一个或多个患者目标区域的大小和位置和/或口部开口的当前或所需宽度确定一组光束站中的光束站的数量以及第一光束站和最后一个光束站之间的距离。替代地或附加地，每个光束站之间的光束站步距可以相同，但是如果要在特定光束站处输送的注量为零，则患者平台可以绕过/跳过该光束站(例如，不停止在该光束站处、在患者平台位于该光束站处时不激活治疗放射源)，并将平台移至在其中要输送的注量具有非零值的下一个光束站。这可导致在距每个光束站不同距离(即，步距值的倍数)处的光束站处放射的输送。对于连续移动的患者平台，速度可以在整个放射输送过程中保持恒定，或者可以根据计划的/计算的注量图对患者目标区域的注量梯度而变化。例如，在计划的/计算的注量图对患者目标区域的注量梯度较大的地方(例如，在患者目标区域的边缘，和/或在具有相对较大的规定剂量的区域中)，患者平台的速度可能会较低，而在对患者目标区域的注量梯度较小的地方(例如，在患者目标区域的中间部分，和/或具有相对较小的规定剂量的区域中)，速度可能会较高。患者平台可以包括与放射治疗系统的控制器通信的一个或多个位置传感器、运动传感器、加速计和/或编码器-解码器，使得控制器可以监控和/或确认在放射治疗的发射之前患者平台位于和/或朝向指定的光束站。例如，可以将患者平台的X-、Y-、Z-、俯仰、偏航和翻滚值与治疗计划指定的光束站进行比较，并且如果检测到差异或偏差，则控制器可被配置为生成对临床医生的音频和/或视觉通知。
放射治疗系统还可以包括与放射治疗系统的所有组件通信的系统控制器，并且可以例如生成对治疗放射源、和/或台架、和/或光束成形元件、和/或患者平台的命令。系统控制器还可以包括处理器和存储器。控制器存储器可以存储治疗计划数据、分割数据、和/或指令、以及由放射治疗系统的任何传感器或检测器(例如，PET检测器、kV检测器、MR传感器、MV检测器、位置传感器、运动传感器、加速度计、和/或编码器-解码器)获取的任何数据。控制器处理器可被配置为将治疗计划注量图(或在治疗环节开始之后可以生成的任何注量图)分割到机器指令(例如，用于特定光束站处的每个点火位置的MLC叶配置、直线加速器脉冲指令)、治疗放射源发射特性/特征(例如，脉冲能量、脉冲幅度、脉冲宽度、脉冲频率、占空比等)、和/或基于机器参数(例如，直线加速器脉冲频率、占空比、能量、剂量室、MLC叶开口等)计算输送的剂量或注量。放射治疗系统还可包括一个或多个显示器和一个或多个扬声器。控制器处理器可被配置为生成可以被发送给显示器和/或扬声器的视觉和/或音频告警/通知。
可选地，一些放射治疗系统可以包括一个或多个PET检测器，其可以安装在与治疗放射源相同的可旋转台架上，或者安装在与治疗放射源分开的/第二台架上，该台架可围绕或不围绕患者治疗区域旋转。在一些变型中，PET检测器和治疗放射源可以是共面的(即，成像平面与治疗光束平面共面)或非共面的(即，成像平面与治疗光束平面不共面)。由正电子湮没事件发射的一对511keV光子限定的响应线(LOR)可由PET检测器检测，并被发送给系统控制器。在一些变型中，可以在治疗环节之前向患者注射PET示踪剂，并且来自PET示踪剂的LOR可由PET检测器来检测。PET示踪剂可积聚在代谢率升高的患者区域，例如肿瘤区域。作为PET检测器的替代或补充，一些放射治疗系统可以包括CT成像系统、X射线成像系统、超声成像系统、和/或MRI成像系统。
放射治疗系统的一种变型在图1中示出。图1描绘了可以在光束站放射输送中使用的放射治疗系统的一种变型。放射治疗系统(100)可以包括可围绕患者治疗区域(104)旋转的台架(102)、安装在该台架上的一个或多个PET检测器(106)、安装在该台架上的治疗放射源(108)、设置在治疗放射源的光束路径中的光束成形模块(110)、以及可在患者治疗区域(104)内移动的患者平台(112)。光束成形模块(110)可包括可移动口部和动态多叶准直器(MLC)。光束成形模块可以被布置成在系统等中心(例如，患者治疗区域的中心)处在纵向方向(例如，IEC-Y)上提供1cm、2cm或3cm的可变准直宽度(例如，治疗光束平面的宽度)。在一些变型中，用于相邻光束站的治疗光束平面可以重叠(即，治疗光束平面宽度类似于或宽于光束站之间的距离)。口部可以位于治疗放射源和MLC之间，或者可以位于MLC下方。替代地，光束成形模块可以包括分体式口部，其中口部的第一部分位于治疗放射源与MLC之间，并且口部的第二部分位于MLC下方并耦合到口部的第一部分，使得两个部分一起移动。
台架(102)可被配置为以从约15RPM到约70RPM(例如，约50RPM或更高、约60RPM或更高)的速率旋转，二进制动态MLC可被配置为在约15ms或更短(例如，约10ms或更短、约8ms或更短)内改变叶配置，并且患者平台(112)可被配置为以约0.5mm/s或更小的速率运动。在一些变型中，该台架可以是圆形台架。例如，高速二进制多叶准直器可包括叶致动机构，该叶致动机构具有弹簧系统，该弹簧系统与气动系统协同操作并耦合至气动系统，以提供足够的动力来使MLC叶在上述时间约束内在打开和关闭配置之间移动。当台架(102)旋转时，台架(102)可以将直线加速器(108)移动到离散的、预限定的圆周点火位置。一些系统具有约50个点火位置或角度(例如，从约0°到约360°，其中每个点火位置以规则的角度间隔分开)。一些系统可能有约100个点火位置。替代地或附加地，一些系统可被配置为在围绕患者平台的任意角度(例如，在0°、45°、90°、135°、180°等)处具有离散的一组点火位置。
在一些变型中，放射治疗系统可以可选地包括第一阵列的PET检测器(106a)和在第一阵列对面设置的第二阵列的PET检测器(106b)、线性加速器(108)或直线加速器、以及包括口部和动态二进制MLC的光束成形模块(110)。该系统可以进一步包括与台架、PET检测器、直线加速器和MLC通信的控制器，其中该控制器具有可以存储治疗计划、放射点火矩阵、注量图、系统指令/命令的一个或多个存储器，以及被配置为执行本文所述的计算和方法的处理器。位于或放置在患者治疗区域(104)内的患者平台(112)上的患者可能已被注射了发射正电子的PET示踪剂，并且PET示踪剂可能积聚在患者的特定区域(例如，肿瘤区域)。具有附近电子的湮没正电子可能会导致发射沿相反方向行进的两个光子，以限定LOR或正电子湮没发射路径。PET检测器可以检测一个或多个LOR。在一些变型中，PET检测器可以是飞行时间PET检测器，其可以帮助标识正电子湮没事件的位置。当患者移动通过患者治疗区域(例如，在预限定的患者平台光束站中，或在患者平台通过患者治疗区域和/或治疗平面的连续移动中)时，治疗计划注量图可使用LOR数据和/或PET成像数据和/或MV检测器数据(例如，来自位于台架上的直线加速器(108)对面的MV检测器)来被更新。可选地，放射治疗系统(100)可以包括CT成像系统(例如，kV放射源和在kV放射源对面安装的kV检测器)，该CT成像系统与治疗放射源安装在相同台架上，或者安装在单独的台架上，并且可以与放射源共面(即，成像平面与治疗光束平面共面)或与治疗放射源不共面(即，成像平面与治疗光束平面不共面)。可选地，放射治疗系统可以包括与治疗放射源安装在相同台架上的光学成像系统(例如，一个或多个光学传感器或相机)，该光学成像系统可被配置为在台架围绕患者平台旋转时获取患者图像。基于PET的放射治疗系统的附加细节和示例在2017年11月15日提交的美国专利申请No.15/814,222(其通过引用整体结合于此)中描述。来自可选的PET检测器、和/或kV检测器、和/或光学传感器的成像数据可被配置为跟踪患者位置和/或运动(例如，患者身体移位、呼吸、坐立不安等)，从而放射输送可被调整以考虑这种运动。例如，放射输送可以与呼吸运动同步(例如，门控)，使得当患者目标区域位于治疗位置内时，放射被输送至患者，而当患者目标区域位于治疗位置之外时，放射不被输送至患者。
尽管本文公开的示例和变型是在放射治疗系统的上下文中进行描述的，该放射治疗系统具有安装在被配置为连续旋转和/或步进通过围绕患者平台的点火位置(例如，360°旋转)的圆形台架上的治疗放射源(例如直线加速器)，但应当理解，本文所述的治疗计划和放射输送方法可以与不具有连续旋转的圆形台架的放射治疗系统一起使用。例如，本文描述的治疗计划和放射输送方法可以与放射治疗系统一起使用，该放射治疗系统包括安装在机械臂或弧形或C形台架上的治疗放射源。患者平台的行进路径可以沿着纵轴(例如，IEC-Y)，并且臂或C形台架可以远离患者平台的行进路径(例如，不沿着纵轴定位)。例如，放射治疗系统可以包括被配置为沿纵轴在预定的离散位置(例如，光束站)处移动和停止的患者平台、治疗放射源、以及治疗放射源可安装在其上的可移动臂或台架，其中该臂或台架(例如，C形台架)被配置为使放射源围绕患者平台移动。该臂或台架可位于纵轴的任一侧，以使平台运动不受阻碍，但是该臂或台架可将治疗放射源移动到平台上方的各个位置(其中一些位置可平行于纵轴)，以便可以从多个点火位置向平台上的患者施加放射。可选地，这样的放射治疗系统可以包括成像系统(例如，PET、CT、X射线、MRI、超声等)，其可以被安装在与治疗放射源相同或不同的臂或台架上，并且还可以被定位在不在患者平台的行进路径中的位置处。尽管图1中的放射治疗系统是开孔系统，但是本文描述的方法也可以与闭孔系统一起使用。
光束站治疗计划方法
治疗计划系统可被配置为生成适合于光束站输送的注量图。一种治疗计划方法可以包括：从一组图像(例如，CT图像)和用户定义的轮廓中标识一个或多个患者目标区域；向一个或多个目标区域规定所需的剂量分布；以及计算包括被输送时将根据所需的剂量分布来输送放射的一组放射子光束的注量图。一些治疗计划方法可以包括在光束站基础上计算和优化剂量，其中治疗计划可以包括用于每个光束站的一个或多个注量图(和/或可选地，剂量图)。例如，在一些变型中，光束站步距可以与计划CT图像的切片厚度匹配，并且治疗计划方法可以包括计算用于每个光束站的2D注量图，其中该注量图表示将要在特定的光束站被输送以达到临床医生所规定的总体剂量分布的注量。每个2D注量图切片可以是l×f矩阵，其中l是动态MLC(例如，二进制MLC)中的叶的数量，并且f是点火位置的数量。当治疗放射源位于点火位置f时，l×f矩阵的每个条目可以表示MLC叶l的配置和/或位置。例如，由用于具有64叶二进制MLC和围绕连续可旋转台架的51个点火位置的放射治疗系统的治疗计划系统生成的注量图可以是(64×51)矩阵，表示在51个点火位置中的每个位置处64个叶的每个叶。用于光束站输送的一些治疗计划可以生成用于每个光束站的一个或多个注量图，这取决于该光束站处的规定剂量以及围绕患者平台的单个公转内的放射治疗系统可输送的放射量。在一些变型中，用于光束站的注量图计算可以假定在给定光束站处的所有点火位置可以被用于输送放射子光束。例如，治疗计划方法可以基于50个点火位置来计算注量图，尽管输送可以通过在两个相邻的子点火位置上输送用于一个点火位置的注量来实现。在该示例中，治疗计划方法可以进一步计算用于每个子点火位置的子注量图，从而生成用于100个子点火位置的100个子注量图。治疗计划方法的一些变型可以包括限定一组光束站(例如，在治疗放射的输送期间患者平台可能停止的位置和/或朝向、光束站的数量、和/或光束站之间的步距)、每光束站的停留时间、用于每个光束站的注量和/或剂量图、用于每个光束站的口部配置(例如口部宽度)、和/或治疗放射源(例如直线加速器)脉冲参数、和/或每个患者目标区域跨过或通过治疗平面(例如，治疗放射光束平面)的次数。
如本文所述，可以在治疗计划期间确定光束站的数量和位置以及光束站步距。在一些变型中，临床医生可以指定所需的光束站步距(例如，其可以匹配CT计划图像的切片厚度，和/或可以是诸如约2.1mm等的绝对步距或间距值)。例如，对于光束站步距或间距约为2.1mm，治疗计划系统可以对计划CT图像中标识的患者目标区域执行3D剂量优化，该计划CT图像具有以2.1mm的固定间距为所有患者目标区域重新计算的计划CT网格。光束站的数量和位置可以由一个或多个患者目标区域的大小和/或位置以及光束站步距确定。例如，与较小的目标区域或彼此靠近的目标区域相比，较大的患者目标区域或彼此远离的患者目标区域可以被分配更大数量的光束站。替代地或附加地，光束站之间的距离可以由口部开口设置来确定。例如，对于约1cm、约2cm或约3cm或更大的口部开口宽度，可以选择更大的光束站步距。在一些变型中，光束站步距在一组光束站之间可以是均匀的，而在其他变型中，光束站步距在一组光束站之间可以是不均匀的。在一些变型中，用于相邻光束站的治疗光束平面可以重叠(即，治疗光束平面宽度类似于或宽于光束站之间的距离)。替代地或附加地，可以基于治疗计划图像的分辨率和/或厚度、和/或用于在治疗环节期间获取成像数据的任何成像系统(例如，PET成像系统、CT或X射线成像系统等)的分辨率和/或厚度、和/或治疗放射光束的视场大小(例如，小于或等于放射光束的尺寸的全宽度半高)来选择光束站步距。在一些变型中，光束站的数量和/或步距可以在整个诊所范围内确定，和/或可以是在制造期间和/或在系统安装时设置的放射治疗系统的硬件约束或模式。在一些变型中，光束站之间的距离可以取决于患者目标区域的注量梯度而变化。例如，覆盖有高注量梯度的区域(例如，患者目标区域的边缘或边界)的光束站可以具有小于覆盖有低(或无)注量梯度的区域(例如，患者目标区域的中心部分)的光束站的光束站步距。
如前所述，光束站可以是在治疗计划期间确定的任何平台位置和/或朝向，其中在治疗放射发射期间平台停止或静止。当患者平台处于运动中(例如，从一个光束站移动到另一个光束站)时，治疗放射源不向患者发射放射。在一些变型中，由治疗计划系统指定的光束站位置可以全部位于由IEC-X和IEC-Y轴定义的平面上。即，在治疗环节过程中患者平台的轨迹可以在单个平面上(例如，具有很少或没有垂直运动的水平面)。例如，由治疗计划系统选择的一组光束站可以沿着沿着IEC-Y轴的线(例如，线性轨迹)定位，和/或可以位于平面上的非线性(例如，沿着可以共线或可以不共线的一条或多条曲线和/或多条线段)轨迹。治疗计划系统可以指定不是都位于如IEC-X和IEC-Y定义的单个平面上的光束站。即，在治疗环节过程中患者平台的轨迹可能不限于单个平面，而是可以位于3D空间中的两个或多个平面中。例如，光束站可以由IEC-X、-Y和-Z中的坐标指定，和/或可以由患者平台的朝向(例如，患者平台的翻滚、偏航和俯仰)指定。不同的光束站可以具有相同的X-、Y-和/或Z-坐标，但是可以具有不同的患者平台朝向(例如，不同的翻滚值、偏航值和/或俯仰值)。替代地或附加地，不同的光束站可以具有相同的患者平台朝向(例如，相同的翻滚值、偏航值和/或俯仰值)，但是具有不同的X-、Y-和/或Z-坐标。患者平台倾斜(例如，具有非零的翻滚值、偏航值和/或俯仰值)的光束站可以允许放射的非共面输送以辐照可能与OAR相邻(例如，位于其后面)的目标区域。虽然本文描述的方法的示例和变型限定了在治疗环节期间沿IEC-Y形成线性轨迹的光束站，但应理解，类似的方法也可用于在两个或多个维度上形成任何非线性和/或非共面轨迹的光束站，并且这些光束站可能因患者平台朝向值而彼此不同。
除了通过一个或多个患者目标区域的大小和/或位置确定光束站的数量和/或位置以外，光束站的数量和/或位置可以通过是否将在治疗放射输送期间使用任何患者定位设备来确定。例如，如果在治疗环节期间要使用头部定位设备(例如，头部倾斜设备或枕头)以特定方式(例如，以特定的倾斜等)定向患者的头部，则治疗计划方法可以计算一个或多个光束站的位置以考虑头部定位设备的朝向。替代地或附加地，如果确定如果患者的至少一部分的位置通过患者定位设备来调整或固定以具有特定的朝向和/或位置，则可以更准确地输送规定的剂量分布，则治疗计划方法可以基于以下假设来计算一个或多个光束站的位置：在治疗时，将提供患者定位设备并将其配置为提供该特定朝向和/或位置。
在一些变型中，治疗计划方法可以包括确定患者目标区域通过治疗放射光束平面或治疗平面的次数。例如，放射治疗系统的患者平台可以在第一方向上(例如，沿着IEC-Y轴向前移动)第一次移动患者通过治疗平面，然后在与第一方向相对的第二方向(例如，沿IEC-Y轴向后移动)第二次移动患者。每次患者平台“通过”可以包括在一个方向上移动患者平台，使得所有患者目标区域都已经跨过治疗平面一次。治疗计划方法可包括确定通过次数，并确定每次通过的一组患者平台光束站和对应的注量图，以便将规定的剂量输送给每个患者目标区域。在一些变型中，第一次通过可以包括第一组光束站(例如，患者平台位置和/或朝向)，第二次通过可以包括第二组光束站，其中第二组中的一个或多个光束站可以与第一组中的光束站相同或不同。例如，用于第一次通过的第一组光束站可以包括在IEC-Y坐标1mm、3mm、5mm、7mm、9mm、…、99mm的患者平台位置，而用于第二次通过的第二组光束站可以包括在IEC-Y坐标2mm、4mm、6mm、8mm、…、100mm的患者平台位置(以与第一次通过相同的方向或相反的方向遍历)。在不同的通过之间交错或交替光束站可以促进治疗性放射的更细粒度输送和/或通过与治疗放射源安装在同一台架上的成像系统(例如，PET检测器、X射线检测器等)超采样的成像数据。替代地，用于第一次通过和第二次通过的IEC-Y坐标可以相同。可选地，用于第一组和第二组中的光束站的IEC-Y坐标可以是相同的，而平台朝向(例如，俯仰、偏航、翻滚值)可以在第一组和第二组中的光束站之间变化。治疗计划方法的一些变化可以包括计算通过次数、用于每个患者平台通过的一组光束站、用于每次通过的每个光束站的注量图、和/或用于每个光束站的停留时间(和/或每光束站的治疗放射源台架旋转或平移的次数)。在2018年9月21日提交的美国专利申请序列号16/138,631中提供了关于多通过输送(例如，穿梭模式输送)的附加细节，该申请的全部内容通过引用合并于此。
患者平台在光束站花费的持续时间可以被称为“停留时间”。对于包括安装在连续旋转(例如360°旋转)圆形台架上的治疗放射源的放射治疗系统，停留时间也可以用患者平台处于光束站时的台架旋转或公转的次数来表示(例如，公转的次数乘以公转的周期)。当患者平台在光束站时，治疗放射源可以在整个停留时间或一部分停留时间内发射放射。例如，如果光束站的停留时间为10秒，则治疗放射源可能会在约0.5秒到约10秒的任何持续时间内向患者发射放射(并且在其余时间可能不会发射放射)。替代地，如果停留时间由台架旋转的次数R表示，则治疗放射源可在r次(其中，r≤R)旋转期间向患者发射放射，而在其他(R-r)次旋转期间可能不会发射放射。例如，如果停留时间为10次旋转，则治疗放射源可以仅在1次旋转期间输送放射(即，9次旋转无放射输送)，在2次旋转期间输送放射(即，8次旋转无放射输送)，直至在10次旋转期间输送放射。尽管在一组光束站中每个光束站的停留时间可能相同，但在每个光束站处输送的放射量可能会发生很大变化，并允许跨光束站进行高剂量调制，具体取决于治疗放射源发射放射期间台架旋转的时间量和/或次数。可以在治疗计划期间由一个或多个因素(单独或组合)确定在每个光束站处的停留时间(即，以时间单位(例如，秒或分钟、或台架公转次数)表示)，该一个或多个因素包括但不限于：台架旋转速度、和/或台架公转以输送注量图的次数、和/或注量梯度、和/或口部开口宽度设置。可选地，除了这些因素之外，每个光束站处的停留时间还可以由临床医生选择的任何临床因素或治疗参数来确定，例如总治疗时间、与计划图像切片厚度或位置(例如，CT或PET图像切片厚度)的对应关系等。停留时间(或台架公转次数)可能每光束站变化，或者在所有光束站之间可能是恒定的。例如，每光束站的公转次数可以是从约2到约300次公转(例如，从约2到约5次公转、从约4到约7次公转、从约6到约10次公转、从约10到约15次公转、从约18到约24次公转、从约30到约45次公转、从约40到约50次公转、从约50到约100次公转、从约100到约120次公转、从约5到约150次公转、从约2到约200次公转、从约100到约200次公转、从约150到约250次公转、从约200到约300次公转等)。在光束站处的停留时间可以是从约5秒到约8分钟(例如，从约5到约7秒、从约5.5到约6.5秒、从约7到约10秒、从约6到约15秒、从约5到约20秒、约20秒或更长、从约20到约30秒、从约5到约60秒、从约20到约120秒、从约60到约300秒、从约5到约400秒、约350秒或更长、从约5到约300秒等)。一些放射治疗系统可以具有被配置成以约60RPM的速度围绕患者平台旋转直线加速器的快速旋转台架，其中每个光束站的停留时间可以少于约20秒和/或用于至少两次台架公转的足够时间(以及最长约480秒)，以及从约20到约25次公转(以及最多约300次公转)。在一些变型中，例如，强度调制放射治疗(IMRT)和输送、每光束站的公转次数可以不是恒定的，并且可以由治疗计划系统在治疗环节之前确定。在一些变型中，某些光束站的停留时间可能比其他光束站的停留时间长得多。例如，第一和最后光束站的停留时间可能比中间光束站的停留时间更长(例如，更多的公转)。由于边缘/边界区域的轮廓复杂，在目标区域的边缘/边界的停留时间可能大于在目标区域的中心区域的停留时间。复杂的或不规则的轮廓可能需要多个MLC配置，并经过多次公转输送，从而以规定的精度输送放射。在一些变型中，例如，基于PET成像数据的放射输送(例如，生物引导放射治疗或BGRT)，每光束站的公转次数(或停留时间)可能不会在治疗计划期间计算，而是替代地由放射治疗系统控制器在治疗环节期间(例如，恰好在光束站进行放射输送之前)计算。替代地或附加地，所有光束站可以具有相同的停留时间(或公转次数)。
在一些变型中，可以在治疗计划期间计算停留时间，并在治疗环节期间更新停留时间。用于计算停留时间的方法的一种变型可以包括：确定要在光束站处输送的注量(例如，以MU为单位)的量以便符合规定剂量；确定治疗放射源的注量发射速率(例如，以每单位时间的MU为单位，以每台架旋转的MU为单位)，然后将要输送的注量的量除以治疗放射源的注量发射速率以得出患者平台要在光束站处保留以提供规定剂量的时间量或公转的次数。注量发射速率可以取决于例如剂量率、脉冲频率、脉冲宽度等。用于计算停留时间的方法的另一种变型可以包括：将用于光束站的注量图分割到一组放射治疗系统机器指令中(包括MLC配置)；以及确定台架公转的次数和/或MLC配置，以便输送注量图。与具有较少复杂几何形状的目标区域(例如，在目标区域的中心部分)相比，复杂的目标区域几何形状(例如，在目标区域的边缘)可能需要更多的二进制MLC配置来近似该几何形状。在一些变型中，治疗计划方法可以将所有光束站的停留时间设置为光束站组的最长停留时间。可以通过将最长停留时间乘以光束站的数量以及可选地通过的次数来计算估计的治疗环节时间。替代地，停留时间可以是特定于光束站的，并且可以通过对所有光束站的停留时间求和并且可选地将该总和乘以平台通过的次数来计算估计的治疗环节时间。在一些变型中，每光束站的台架旋转的次数(例如，圆形台架的360°公转、台架的180°扫掠)可以是至少两次或更多次，例如约50、约100、约200、约300次台架旋转等。替代地或附加地，每光束站的停留时间可以是约20秒、约50秒、约100秒、约120秒、约150秒等。根据在治疗环节期间是否有任何系统组件失灵以及在治疗时目标区域的位置和/或几何形状，在治疗环节期间的实际停留时间可能与在治疗计划期间生成的估计值有所不同。
在图2A中描绘了用于通过具有二进制MLC的放射治疗系统来进行光束站输送的治疗计划方法的一种变型。方法(200)可包括：基于计划图像(例如CT图像)和临床医生提供的轮廓来标识(202)患者目标区域和危险器官(OAR)，并标识相对于计划图像的系统等中心(即，治疗等中心)；以及基于临床医生提供的剂量处方信息确定(204)用于每个目标区域和OAR的所需剂量优化约束。剂量优化约束的示例可包括对某些结构(例如目标区域或OAR)的最大剂量阈值、目标区域或OAR之上的平均剂量(例如，对肾脏的25Gy的最大平均剂量或对目标区域的50Gy的最小平均剂量)、在特定剂量值下的指定组织体积量、以及等效的均匀剂量(EUD)值(例如，用于补偿剂量异质输送的EUD、在0.35α处的50Gr的最小EUD)。剂量处方信息的示例可以包括每目标区域或OAR体积的放射剂量的量(例如，在50Gy时目标体积的>95％覆盖、在20Gy时不超过15cc的午餐组织、在50Gy时至少50％的目标体积等)。剂量度量的其他示例可以包括但不限于关键器官评分指数(COSI)、适形度(CN)、适形指数(CI)、目标覆盖指数(TCI)、处方等剂量与目标体积(PITV)之比、均一性指数(HI)、修正剂量均一性指数(MHI)、和/或质量因子(QF)等。一些变型可以包括诸如生物学度量之类的约束，例如，通用等效均匀剂量(gEUD)、正常组织并发症概率(NTCP)、和/或肿瘤控制概率(TCP)。方法(200)可以包括基于临床医生或系统提供的对准和间隔来确定(206)相对于治疗等中心的光束站位置以及将光束站位置映射到对应的患者平台位置。如上所述，可以基于患者目标区域的数量、位置、大小和形状来确定一组光束站的数量和位置以及用于每个光束站的平台X-、Y-、Z-坐标和朝向。例如，一组光束站中的第一光束站可以位于最下患者目标区域的最下边界处或周围，而该组光束站中的最后光束站可以位于最上患者目标区域的最上边界处或周围。治疗等中心可以与光束站对准或可以与光束站移位，并且光束站之间的距离可以如先前所述来选择或计算。
在确定光束站位置之后，方法(200)可以包括计算(208)用于每个光束站的一组候选放射子光束。放射子光束可以是来自治疗放射源的全放射光束的一部分，其中该子光束由在相对于患者区域的特定点火位置处的多叶准直器叶开口限定。也就是说，子光束可以由(l，f，b)指定，表示当治疗放射源位于点火位置f、患者平台位于光束站b、并且处于二进制MLC叶l的打开/关闭状态时，施加到患者区域的放射。在一些变型中，该子光束可以由口部开口的宽度进一步限定，该宽度可以每光束站变化，或者对于所有光束站可以是相同的(例如，如本文所提供的示例中所述)。用于光束站b的候选子光束是当平台位于光束站b时与患者目标区域相交的子光束。
方法(200)然后可以包括：假设子光束强度或子光束权重为1，计算(210)用于每个光束站的剂量计算矩阵，表示每个候选子光束对所有患者目标区域和OAR的剂量贡献。在一些变型中，剂量计算矩阵可以基于以下来计算：每个候选子光束对对于每个目标区域和OAR选择的一组采样点或体素的剂量贡献。在目标区域或OAR的一组采样体素上而不是在所有体素上计算剂量矩阵可以帮助减少用于此以及其他治疗计划计算和优化迭代的计算资源(例如，处理器速度和存储器使用)，这可以反过来减少完成此类计算所需的计算时间。
在计算用于每个光束站的剂量计算矩阵之后，方法(200)可以包括：通过使用剂量优化技术计算一组候选子光束强度或权重来为计算(212)用于每个光束站的注量图。子光束权重或强度是以任意离散单位表示来自治疗放射源的剂量的度量，并且例如可以用直线加速器脉冲的数量、脉冲幅度、脉冲宽度、叶打开时间等来表示。非候选子光束(即，不与目标区域相交的子光束)的子光束权重为零。剂量优化技术计算一组子光束权重，该组子光束权重在被输送时与到目标区域的处方剂量匹配或紧密接近，同时满足特定的剂量约束和/或治疗参数。剂量约束和治疗参数可以由临床医生指定，并且可以包括例如治疗计划质量度量、最大和最小剂量水平、剂量分布特征、治疗时间、跨光束站的剂量调制等(包括但不限于上述剂量优化和剂量处方参数和约束)。在一些变型中，剂量优化方法可以包括将约束和参数中的一个或多个聚合到一个或多个惩罚函数中，并且该优化方法可以旨在减少惩罚函数的值，同时达到规定的剂量目标。例如，剂量优化方法可以计算一组候选子光束权重，其使一个或多个惩罚函数的值最小化，同时最大化一个或多个治疗计划质量度量。注量图将特定的子光束(l0，f0，b0)与指定当治疗放射源在点火位置f0且患者平台在光束站b0处时要输送的放射量(即注量)的子光束权重配对。对于给定的光束站，子光束可以通过MLC叶索引(例如，叶1至64)和点火位置(1至50)(即l×f矩阵中的(l0，f0))来指定，其中l是MLC叶的数量，而f为点火位置数量。
然后，方法(200)可以可选地包括：量化(214)用于每个光束站的注量图，以使得每个子光束权重是治疗放射源(例如，直线加速器)可输送的剂量定额的整数倍。剂量定额可以例如基于一组直线加速器脉冲和该组中的每个直线加速器脉冲的脉冲宽度来计算。例如，如果对于每个点火位置，直线加速器可以点火两个直线加速器脉冲，并且那些脉冲中的每个脉冲可以是两个脉冲宽度之一，则对于每个点火位置，存在四个不同的离散定额。方法(200)可以包括计算(216)在所有注量图和所有光束站上的累积患者剂量。在一些变型中，累积剂量分布可以显示给临床医生以供批准。可选地，方法(200)可以包括将用于每个光束站的注量图分割到机器指令中，以由放射治疗系统执行。机器指令可被提供给放射治疗系统和/或可被用来估计/计算停留时间，如下所述。在一些变型中，用于每个光束站的注量图被提供给放射治疗系统，并且用于放射治疗系统的控制器将注量图例如在治疗环节期间分割到机器指令中。
可选地，方法(200)可以包括计算用于每个光束站的停留时间，使得临床医生可以估计治疗环节的长度。光束站(b0)处的停留时间(DW)可以基于以下来计算：台架的旋转速度(例如，公转时间或RevT)、用于该光束站的一组光束权重中的最高光束权重(Max-Weight(b))、以及在单个点火位置处在单次通过或公转中可输送的最大剂量的量(Max-Dose-fp)，例如：
DW(b0)＝RevT*Max-Weight(b0)/Max-Dose-fp
其中，Max-Weight(b0)和Max-Dose-fp均具有剂量单位。用于所有光束站的停留时间总计可以提供总体治疗时间的近似值：
Figure BDA0002719289510000251
其中，B是光束站的总数。
替代地或附加地，可以基于用于每个光束站的分割注量图来计算光束站停留时间。尽管分割注量图的放射治疗系统指令可能不一定在治疗环节期间由放射治疗系统(其在一些变型中可以实时分割注量图)执行，但是此类“模拟分割”机器指令可帮助提供光束站停留时间以及通过扩展治疗环节持续时间的更精确或更切合实际的估计。图2B中的流程图表示用于计算光束站停留时间和治疗环节持续时间的方法的一种变型。用于计算光束站停留时间和/或治疗环节持续时间的方法(220)可以包括：将用于一组光束站中的每个光束站的注量图分割(222)到放射治疗系统机器指令中；对于光束站的每个直线加速器点火位置，根据用于该光束站的注量图计算(224)输送放射所需的MLC配置的数量，并确定点火位置处MLC配置的最大数量；以及将MLC配置的最大数量乘以(226)台架旋转周期(例如，每台架公转的时间)以获得患者平台停留在该光束站的时间长度。在一些变型中，方法(220)可包括：针对每个光束站，计算输送由用于该光束站的注量图所指定的监控单元(MU)所需的台架公转次数，并且用于该光束站的停留时间可以通过确定用于MU输送的台架公转次数和MLC配置数量中的较大者、然后将该较大者乘以台架周期来计算。可选地，方法(220)可以包括通过将用于一组光束站中的所有光束站的所有停留时间相加来计算(228)治疗环节持续时间。如果存在多个患者平台通过，则该方法可以包括将停留时间的总和乘以通过次数。可选地，为了计算治疗环节持续时间，方法(220)可以包括：比较(230)一组光束站中所有光束站的所有停留时间；选择(232)所有光束站停留时间中最长的停留时间；以及通过将最长停留时间乘以该组中光束站的数量来计算(234)环节持续时间。如果存在多个患者平台通过，则该方法可以进一步包括将最长停留时间乘以光束站的数量的乘积与通过的数量进行乘积。可以包括在光束站处的附加台架旋转，以便向具有复杂几何形状的患者目标区域(例如，在边缘处，其边缘轮廓最理想地由多个二进制MLC配置的总和近似)输送更大的注量和/或输送注量。尽管将用于所有光束站的停留时间设置为最长停留时间可能会不必要地延长整体治疗时间，因为某些光束站处的注量不需要整个停留时间来输送，但是光束站处任何“额外”停留时间可用于输送可能因机器失灵而遗漏的和/或残余的注量，和/或可用于适应由于任何纵向患者目标移位而引起的注量变化，注量水平的提高由患者在治疗当天的状况指示，和/或补偿在其他光束站处可能无法输送的注量。
如前所述，口部开口的宽度也可以在光束站基础上变化或调整。增大口部开口宽度可以通过增加每个子光束的尺寸，例如通过增加每子光束的最小剂量(其可以与每个子光束的尺寸成比例)来帮助加快剂量输送。在目标区域的注量梯度相对较低(即，相对恒定的注量)从而每放射脉冲辐照目标区域的更大部分的情况下，这是特别有效的。口部开口宽度可以在治疗计划期间(例如，在剂量优化期间)进行调制，或者可以由临床医生选择。替代地或附加地，对于所有的光束站，口部开口宽度可以是固定值。在一些变型中，用于相邻光束站的治疗光束平面可以重叠(即，治疗光束平面宽度类似于或宽于光束站之间的距离)。例如，光束站之间的距离可以为约2.1mm，而治疗平面的宽度可以为从约10mm到约20mm。在一些变型中，治疗计划可以指定在治疗环节的较早部分的口部开口宽度比在治疗环节的较晚部分的口部开口宽度宽。例如，对于第一患者平台通过，口部开口宽度可被设置为第一宽度W1，然后对于第二患者平台通过，可被设置为第二宽度W2，其中W2小于(即，窄于)W1。这可以帮助在该环节中较早地将注量输送给较大的区域(例如，患者目标区域的中央部分)，并且有助于在该环节中较晚地将注量输送给较小的区域(例如，患者目标区域的边缘部分)。这可以帮助加速向大的患者目标区域输送放射。一些治疗计划方法可以包括计算英语每个口部开口宽度的剂量分布，以确定在每个预期的口部开口宽度(以及可选地对于每次通过)的每个光束站的最佳注量图。
已开发用于螺旋输送的治疗计划(即，患者平台在治疗辐照期间处于运动的情况)可被转换为用于光束站输送的治疗计划(即，在治疗辐照期间患者平台停止在指定的光束站处的情况)。“螺旋”描述符表示治疗放射源相对于连续移动的患者平台的轨迹(例如，沿着IEC-Y轴)。当患者平台沿着IEC-Y位于特定位置时，螺旋治疗计划可以指定在台架上的每个治疗放射源点火位置(例如，圆形台架上的点火角度)处发射的注量。在图2C中描绘了用于将螺旋输送治疗计划转换为光束站输送治疗计划的方法的一种变型。方法(240)可以包括：将螺旋治疗计划的累积注量离散化(242)为用于沿着IEC-Y的每个位置(可以称为采样点)的注量图；基于其IEC-Y位置将每个采样点映射(244)到一组光束站中的光束站；将每个采样点的注量图指派(246)到其对应的映射光束站；以及对于每个光束站组合(248)已指派给其的注量图以此得出光束站注量图。在一些变型中，可以将用于所有光束站的光束站注量图量化和/或分割到放射治疗系统机器指令中，该放射治疗系统机器指令可被发送给放射治疗系统以在放射治疗环节期间执行。替代地，所有光束站的光束站注量图可以在治疗环节期间被组合并发送给放射治疗系统，以进行量化和/或分割到机器指令中。如在别处所描述的，在一些变型中，可以使用在治疗环节期间获取的成像数据来更新和/或调整(例如，归一化)用于光束站的注量图。可选地，方法(240)可以进一步包括组合(248)用于所有光束站的注量图，以计算将被输送给每个患者目标区域的剂量，将所计算的剂量与用于每个患者目标区域的规定剂量进行比较(252)，以及如果需要，用于每个光束站的注量图可以通过转换或校正因子来调整。例如，如果所有光束站的累积注量图未收敛至患者的规定剂量分布，则一个或多个光束站的注量图可以通过基于所计算的剂量与规定剂量之间的差计算出的调整或校正因子来调整(例如，缩放、减小和/或增加)。可以预先选择沿IEC-Y的采样点的间距(即，患者平台的纵轴和平台沿其移动的轴)，并且光束站参数可以基于螺旋轨迹的特性来选择。例如，光束站之间的距离可以与沿IEC-Y的采样点之间的间距匹配或相对应，和/或采样点(或采样点的分组)之间的时间可以与光束站停留时间相对应，和/或者光束站的朝向和/或位置可以与患者朝向和/或位置相对应。从概念上讲，离散化(242)螺旋治疗计划部分的累积注量图为沿IEC-Y的螺旋段或“切片”。在一些变型中，注量的“切片”可以表示在治疗放射源的完整公转中跨与采样点之间的间距相对应的“宽度”输送的注量。每个注量“切片”可以基于其IEC-Y位置进行合并(bin)或映射到光束站。在将螺旋治疗计划转换为光束站治疗计划之后，可以如本文其他地方所描述的那样对其进行量化、分割和输送。
光束站放射输送方法
由治疗计划系统生成的用于每个光束站的注量图，以及其他放射输送和剂量计算，可被存储在放射治疗系统控制器中。光束站放射输送可以包括：将患者平台移动到在治疗计划期间指定的每个光束站，并根据用于该光束站的注量图将放射输送给患者目标区域。注量可以由台架安装的治疗放射源(例如直线加速器)在台架的单次公转中输送，或者可以在多次台架公转中输送。每光束站的台架公转次数可以在治疗计划期间确定，或者可以在治疗环节期间根据注量图的分割来确定。替代地或附加地，臂或台架弧扫掠的次数可以在治疗计划期间确定，或者可以在对注量图进行分割时确定。放射治疗系统可以计算要在每个光束站处输送的子光束序列，以使得在该光束站处输送的注量与由治疗计划系统为该光束站计算的注量图匹配或近似。在IMRT中，要在每个光束站输送的注量可以在治疗计划期间确定，并且在治疗环节期间可以保持不变。放射治疗系统可以计算每个光束站处的公转次数，以达到计划的注量。放射治疗系统可以可选地使用沿着IEC-Y(和/或沿着所有光束站，使得每个患者区域多次跨国治疗光束平面)的多次通过，以输送所需的注量，从而减少运动对输送给目标的剂量的影响。每个“通过”包括：使患者平台沿一个方向(例如，沿着IEC-Y轴)移动通过在治疗计划期间确定的所有光束站，而连续通过包括：使患者平台沿相反方向(例如，反向)移动通过所有光束站。在BGRT(其中放射治疗系统包括一个或多个PET检测器)中，每个光束站处的台架公转次数可以是固定的，并且放射治疗系统还可以使用沿IEC-Y的多次通过来管理每个光束站处的总输送注量。由于治疗当天患者和/或放射治疗系统差异，可能在治疗环节期间还使用附加通过(即，除了最初由治疗计划指定的通过之外)。例如，治疗环节可以包括附加通过，以输送由于患者运动和/或放射治疗系统失灵而遗漏的注量(例如，剩余注量)。
在一些变型中，可以在治疗环节开始时获取预扫描图像。可以基于预扫描数据来更新或调整治疗计划的参数。例如，可以每预扫描图像数据归一化治疗计划注量图、和/或调整停留时间、和/或调整口部宽度。可以使用在治疗之前(例如，在治疗当天)获取的PET预扫描(或任何成像数据，例如MRI、CT、超声和/或X射线成像数据)确定每光束站的台架公转次数。在BGRT的情况下，其中在治疗环节开始时并根据PET数据(例如SUV、定位等)获取PET预扫描图像，放射治疗系统可以对治疗计划进行归一化和/或调整用于输送的注量图。在一些变型中，可以基于注量图变化来可选地调整停留时间(例如，台架旋转的次数)和/或口部开口宽度，这可以促进将规定剂量输送给患者目标区域。例如，与治疗计划PET图像相比，PET预扫描图像可以显示针对患者目标区域的SUV增加(或减少)。这可指示应该在特定的光束站发射更多(或更少)的注量，以便将规定剂量输送给该目标区域。放射治疗系统的控制器可以加宽(或缩小)口部开口宽度，以增加(或减少)注量发射。注量图的变化也可反映目标区域大小的变化，因此在治疗环节期间的注量图分割期间，如果目标区域几何形状变得更(或更不)复杂，则台架公转次数可增加(或减少)。在一些变型中，每光束站的公转次数可变化以减少治疗时间。例如，如果在治疗时获取的LOR数据指示在先前指派了非零注量发射值的光束站处没有PET吸收(uptake)，则可以减少停留时间和/或该光束站可以被完全跳过。更一般地，使患者平台在多次通过中移动通过所有光束站，使得患者目标区域多次跨过治疗光束平面可以提供一个或多个机会来输送在先前通过期间遗漏的任何放射剂量。
在一些变型中，可以基于PET预扫描在治疗环节开始时计算光束站停留时间。替代地或附加地，可以基于检测到的LOR或成像数据和/或系统功能，在每个光束站处实时计算停留时间(例如，如果存在任何MLC、直线加速器、台架失灵，则可能要在光束站花费更多时间以确保输送预期的注量)。可以基于预扫描PET修改光束站之间的步距，以对于任何注量图梯度变化进行调整。在一些变型中，可以在治疗环节开始时基于预扫描PET和/或使用LOR和/或成像数据实时地计算光束站步距。在具有陡峭的注量梯度的目标区域中，光束站之间的距离可以小于在具有较小的注量梯度的目标区域中的距离。在一些变型中，在一个患者平台通过中的特定光束站的停留时间可以与在不同通过中的相同光束站的停留时间不同。例如，在第一次通过中，在光束站处的停留时间可以是输送大量注量的第一持续时间，而在第二(稍后)通过中，在该光束站的停留时间可以是比第一次持续时间短的第二持续时间，以提供较低量的注量(例如，可能是实时分割错误/估计所导致的剩余)。
在一些变型中，可以在治疗环节开始时将用于所有光束站的注量图分割到机器指令中，而在其他变型中，可以在平台移动到光束站时将注量图分割。在BGRT中，因为可以根据实时获取的成像数据(例如，PET成像数据)来更新注量图，所以用于特定光束站的更新后的注量图的分割可在平台移动到该光束站时发生。替代地或附加地，更新的注量图的分割可随着台架旋转在点火位置之间发生。在一些变型中，光束站的注量图可被划分为子注量图，以在多个台架公转和/或子点火位置上进行输送，然后子注量图可被分割到机器指令中以进行输送。在患者平台前进到下一个光束站(或从当前光束站移动)之前，放射治疗系统控制器可以计算在当前光束站处输送的放射，并将其与用于光束站的注量图进行比较，以确定是否用于该光束站所需的放射量已被输送。任何注量差异都可以在该光束站处的附加台架公转中作为“追赶(catch-up)”子光束被重新输送。例如，放射治疗系统可以跟踪导致遗漏放射点火的系统组件故障(例如，未按时打开(或关闭)的磁控管电弧、“粘性”MLC等)的发生。在一些变型中，可以通过附加的台架公转来输送放射，以帮助补偿剂量不稳定性，使得累积的输送剂量与计划的剂量分布相匹配(或更好地近似)。在放射治疗系统控制器确认放射已经在可接受的容限内(例如，如由临床医生指定/批准的)被输送之后，患者平台然后可以前进到下一个光束站。替代地或附加地，放射治疗系统控制器可以在决定是否将患者平台从当前的光束站移动到下一个光束站之前评估一个或多个放射输送度量或治疗参数。例如，放射治疗系统控制器可以基于一个或多个剂量度量(例如上述的任何剂量度量，单独地或与多个剂量度量组合的)将患者平台移动到下一个光束站。在一些变型中，可以基于一组指令(例如，由治疗计划和/或临床医生生成的)将患者平台从一个光束站移动到下一个光束站，该组指令可以包括停留时间、和/或口部开口宽度、和/或特定光束站处的公转次数、和/或放射脉冲参数(例如，数量、宽度、占空比、能量、MU等)和/或用于每个治疗放射源点火位置的MLC叶配置。患者变化和/或任何放射治疗系统组件错误或故障可根据治疗计划时估算的停留时间更改光束站处的停留时间。实时分割允许反映治疗时机器运行状态和患者状况的放射输送。
例如，可以基于治疗放射源发射的注量和/或放射治疗系统组件性能来确定患者平台在治疗环节期间在光束站处停留的时间。一种用于放射输送系统确定是否将患者平台从一个光束站移动到下一个光束站(即，是否在光束站处停止放射输送并将患者平台前进到另一个光束站)的方法可以包括：测量发射的注量；将发射的注量与在治疗计划期间指定的(和/或在治疗环节开始时归一化的)用于该光束站的注量图进行比较；以及计算发射的注量和治疗计划注量图之间的差。如果计算出的注量差为零和/或低于预定阈值，则停止放射输送并且将患者平台前进到另一个光束站。任何注量差或注量剩余可被存储在放射治疗系统控制器的存储器中。替代地或附加地，一种用于确定是否将患者平台从一个光束站移开的方法可以包括：测量患者平台已经位于光束站处的时间量；确定时间方向是否超过预定阈值(例如，上限或最大阈值)；以及如果达到或超过该阈值，则向临床医生(例如，放射治疗系统的操作员)生成音频、视觉和/或触觉通知/告警。该阈值可以是最大停留时间、最大台架公转次数、和/或由直线加速器发射的最大注量的量(例如，MU的数量)。在一些变型中，当放射治疗系统已经确定该阈值已达到或超过时，该方法可以包括：生成在光束站处的发射注量与用于该光束站的计划注量之间的任何注量差的视觉表示。例如，放射治疗系统可以将注量差异的图形表示显示到显示监控器或屏幕上，和/或可以显示表示所发射和/或计划的注量或剂量的数值(例如度量)和/或统计数据(例如，发射的MU与计划的MU、每台架旋转发射的MU、台架旋转的次数、直线加速器脉冲的数量等)。临床医生和/或放射治疗系统操作员可以查看视觉表示和/或注量度量或统计数据，以确定是否继续进行放射治疗环节。在一些变型中，如果发射的注量超过上限阈值(例如，安全边界)，和/或如果在将患者平台已经定位在光束站预定的时间阈值或台架旋转次数之后发射的注量或剂量分布(profile)未收敛于用于特定光束站的注量图，放射治疗系统可被配置为自动停止放射输送并向临床医生和/或操作员生成通知。
图3描绘了用于光束站放射输送的方法的一种变型。方法(300)可以包括：将来自治疗计划系统的注量图和剂量数据加载(302)到放射治疗系统控制器的存储器中；以及确定(304)是否输送由注量图(例如，累积计划注量图，和/或用于所有光束站的注量图)指定的整个部分或剂量。如果临床医生确定整个部分将在治疗环节中被输送，则方法(300)可以包括：确定(306)该治疗环节的治疗通过的总数，以及通过对于第一光束站移动(310)患者平台并可选地设置所需的口部宽度开始第一次通过(308)。每次通过可以是在一个患者平台IEC-Y方向上对治疗区域的一次完整扫描。方法(300)可以包括：在开始第一次通过(308)之前，计算(307)将在每次通过处输送的注量图。每次通过时要输送的注量图可以存储在放射治疗系统控制器中。然后，方法(300)可以包括：将用于第一光束站的计划注量图(例如，每通过注量图)分割(312)为要在光束站处输送的子光束序列。分割的注量图可以包括特定的MLC叶配置、在每个点火位置处的直线加速器脉冲的数量和宽度等。在一些变型中，注量图分割可以在光束站处的输送开始时发生一次和/或可以随着放射源旋转通过点火位置连续地发生。例如，一些方法可以包括：每当直线加速器到达新的点火位置时(例如，从每秒约25到约100次或更多、约50次/秒、约100次/秒)，分割注量图，其中分割注量图包括：通过从计划的/规定的注量减去发射的注量、确定在新的点火位置处可输送的注量的量、以及将可输送的注量的量分割到MLC叶指令和/或直线加速器脉冲参数中来计算在光束站处仍有待输送的注量。患者平台在光束站处保持静止(314)，而治疗放射源围绕平台旋转并根据分割注量图来输送放射。方法(300)还可包括例如通过存储所有系统组件无失灵运行的每个实例来记录(316)实际输送的子光束。可选地，系统可以记录任何系统组件失灵(例如，MLC叶运动延迟、MLC压缩机约束、直线加速器失火、磁控管电弧、外部传感器(包括外部选通传感器，例如呼吸传感器等)失灵)的时间、在组件失灵时点的点火位置和/或MLC叶配置等。方法(300)然后可以包括：确定(318)是否所有计划的子光束或注量图都已经在当前的光束站处被输送，如果是，则确定(320)是否已经对于所有光束站输送了计划的子光束或注量图。替代地或附加地，方法(300)可包括：确定是否已经根据规定的剂量度量(例如，上述任何度量)和/或已由治疗计划系统和/或临床医生和/或放射治疗系统预先确定(例如，在治疗环节中的较早时间点预先确定)的期望的治疗参数(例如，光束站停留时间、口部开口宽度、台架公转次数、治疗脉冲参数、MLC叶配置)执行了放射输送。值得注意的是，如果在光束站处将不输送任何放射，则可以将患者平台前进经过该光束站到下一个对其将要输送非零放射剂量的光束站。如果尚未输送用于所有光束站的计划子光束，则方法(300)可包括将平台移动到下一个光束站并重复(312)-(318)。如果到所有光束站的所有输送已经完成，则方法(300)可以包括确定(326)是否所有通过都已经完成。如果否，则方法(300)然后可以开始可能在相反方向上的下一次通过(328)，重复(312-320)，直到所有通过已经完成。如果控制器确定不是所有计划的子光束或注量图都已在当前的光束站处被输送，即某些子光束由于例如磁控管产生电弧和/或在本文中描述的任何机器失灵而被遗漏时，则方法(300)可以包括在当前光束站处重新输送(322)遗漏的子光束，直到已经输送(324)了所有这样的遗漏或“追赶”的子光束。由于上述任何系统组件失灵，子光束可能会被遗漏。在一些变型中，这可延长光束站处的停留时间，超出在治疗计划中计算出的。替代地，这可能不会延长停留时间，但是可能更改放射治疗系统失灵之后在公转和/或点火位置期间发射的注量。一旦所有的子光束已经被输送，则放射治疗系统可以继续行进以使平台前进到下一个光束站或下一次通过，以适用的为准。
如果已经根据计算的注量图输送了用于一次通过的注量，则方法(300)可以包括计算要在下一次通过处输送的注量。在一些变型中，每次通过时要输送的注量可能在治疗环节的开始时(例如，在307处的第一次通过之前)已经计算出，并且被存储在控制器成员中。替代地或附加地，用于下一次通过的注量图可以通过以下来计算：确定累积的输送注量和累积的计划注量之间的差、并且将剩余的未输送的注量划分或区分在剩余的通过上。在一些变型中，对于某些光束站和/或点火位置，每次通过时输送的注量可以相同或可以不同，取决于每个光束站的注量图的量化。例如，治疗环节可以具有四次通过，并且因此，在治疗环节中可能遇到至少四次对于特定光束站的特定点火位置。如果要从用于该光束站的该点火位置输送的注量需要三个直线加速器脉冲，则可以对于三个通过发射一个通过，而在第四次通过时不发射脉冲。
在一些变型中，治疗环节可以是补充或“补足(make-up)”治疗环节，以输送在先前的中断的治疗环节中遗漏的剂量。在这种情况下，可以确定(304)不需要输送整个部分，而是可以从先前环节停止的点继续输送。方法(300)然后可以包括基于来自先前治疗环节的记录来确定(330)最后被中断的光束站和通过。放射治疗系统可以将平台移动(332)到最后被中断的光束站，并分割(334)该光束站的注量图(特别是如果自上次治疗环节以来任何系统参数都已改变)，并按照(312)-(328)继续输送放射。分割(334)可以包括根据用于光束站的注量图对于每个点火位置生成一组MLC叶配置或图案、脉冲数和脉冲宽度。在一些变型中，可以使用任何新的和/或更新的成像或预扫描数据来更新和/或归一化注量图。如上所述，放射治疗系统不断跟踪并记录任何系统组件失灵的时间(例如，MLC叶运动延迟、MLC压缩机约束、直线加速器失火、磁控管电弧、外部传感器(包括外部门控传感器，例如呼吸传感器等等))、组件故障时的点火位置和/或MLC叶配置等，其可稍后在相同或不同的治疗环节用于恢复剂量输送(即局部的部分)。由于记录了这种数据，因此可以在发生中断时从同一光束站恢复治疗(尽管不一定以相同的点火角度)。这可能比在放射输送期间患者平台不断移动的螺旋输送中恢复输送更为精确，因为在中断时平台运动(其可包括平台位置和速度)和台架旋转的同步可能很难做到稍后再精确复制。
由于放射治疗系统的一个或多个组件失灵、一个或多个患者特定因素、和/或基于临床医生和/或操作员指示，治疗过程可能会中断。可触发环节中断的组件失灵的示例包括但不限于由于动力不足和/或其他故障变慢和/或无法移动的“粘性”MLC叶、磁控管产生电弧、台架旋转错误、患者平台和/或治疗放射源位置和/或台架旋转和/或MLC操作之间的同步丢失等。可触发环节中断的患者因素的示例可包括但不限于不适、无能力保持静止、身体或精神状况下降、PET示踪剂摄取不良和/或非特异性，等等。临床医生和/或操作员可能由于各种原因暂停或结束治疗环节，例如，如果他们确定治疗计划不适用于在治疗环节期间输送、和/或如果输送的注量似乎偏离了治疗计划指定的注量、和/或任何患者安全问题、和/或任何机械相关问题等。在一些变型中，放射治疗系统可以包括系统关闭机构，该系统关闭机构自动停止从治疗放射源的放射的发射和/或关闭MLC叶和/或当被患者和/或操作员激活时关闭口部。例如，关闭机构可包括按钮、杠杆、开关或定位在平台上的患者可接近的任何其他机械触发器。替代地或附加地，关闭机构可以包括按钮、杠杆、开关或临床医生和/或操作员可接近的任何其他机械触发器。当关闭机构被激活时，信号可被发送给治疗放射源以停止放射的发射，并且在关闭机构被激活时的系统配置数据被存储在系统控制器存储器中。当治疗环节已经中断时可以存储的系统配置数据的示例可以包括光束站数据(例如，当前的光束站数据、哪些光束站已经被访问、尚未访问的光束站等)、台架旋转配置或公转、环节中断时光束站的停留时间、点火位置(或点火角度)指数、MLC配置、患者平台通过指数等。在治疗环节期间直至中断输送的累积注量和/或在当前光束站直到中断输送的注量可被存储在系统控制器存储器中。系统配置数据可被用于以后恢复治疗。
在一些变型中，可以在没有新的患者建立和登记的情况下恢复治疗环节(即，患者在中断之后仍留在平台上并且在同一环节或一天中恢复放射输送)，而在其他变型中，治疗环节可以是在新的患者建立并登记后恢复(即，患者在中断后从平台上移开，并且放射输送在稍后的时间或在另一天恢复)。在放射输送基于PET发射(例如LOR)和/或在治疗时获取的成像数据(例如，在BGRT中)的变型中，在不同时间恢复治疗环节可包括：获得PET预扫描；使用PET预扫描数据归一化治疗计划；将患者平台移动到先前治疗环节被中断的光束站；将治疗放射源定位在先前治疗环节被中断的点火位置；以及根据已被归一化到更新的PET预扫描的治疗计划输送放射。关于基于实时获取的成像数据的治疗计划归一化的附加细节可以在2018年9月21日提交的美国专利申请号16/138,631中找到，该申请的全部内容通过引用合并于此。替代地或附加地，可以通过将患者平台移动到之前的治疗环节被中断的光束站，将治疗放射源定位在先前的环节被中断的点火位置处，并且根据治疗计划(即，无需基于实时获取的成像数据对治疗计划进行归一化)输送放射，来在以后的时间恢复中断的治疗环节。例如，在放射输送基于x个控制点cp(1…x)的序列的IMRT治疗计划中，这些控制点例如指定了用于每个光束站的分割注量图、点火位置、和/或治疗环节中的通过，恢复中断的治疗环节(其中，中断发生在控制点cpinterrupt处)可以包括：根据中断的治疗环节中的建立和注册来建立和注册患者；将患者平台移动到发生中断的控制点cpinterrupt(即，将患者平台移动到该控制点的光束站)的控制点；以及根据下一个控制点cp(interrupt+1)输送治疗放射，依此类推，直到根据所有治疗计划控制点(例如，从cp(interrupt+1)、…、cp(x-2)、cp(x-1)、cpx)将放射输送给患者。仅当患者平台停止在光束站时才将放射输送给患者目标区域，可以帮助放射治疗系统在中断后更精确地恢复放射输送，甚至可以在中断发生后不久在同一环节中恢复放射输送。在其中患者平台随着放射被输送而连续移动的螺旋输送系统中(例如，放射从可连续移动的治疗放射源被输送的情况)，精确记录中断时患者平台的位置和治疗放射源的位置(例如，点火位置或角度)是有挑战性的，因为平台可能在中断之后已经移动，和/或患者平台与治疗放射源(以及可选地，与治疗放射源相关联的MLC)之间的位置和/或时间同步可能难以确定或维护。例如，治疗环节可能由于MLC叶故障而中断。在光束站输送中，放射治疗系统可被配置为确定应该使用有缺陷的MLC叶来输送的注量，并且将未被输送(由于有缺陷的叶)的注量分割为在替代的点火位置和/或使用其他MLC叶输送。由于患者平台尚未从发生中断的光束站移出，因此可能会在同一环节期间输送遗漏的注量，并且可恢复治疗。或者，如果磁控管产生电弧，则放射治疗系统可以将患者平台保持在光束站处，以等待直到磁控管稳定并尝试重新输送。但是，在患者平台处于恒定运动的螺旋输送系统中，由于MLC叶错误而未输送的注量可能难以在同一环节中输送，因为在检测到叶错误并将注量重新分割时，该平台将改变其位置。如果磁控管在放射输送期间产生电弧，则螺旋放射治疗系统可能难以输送遗漏的注量，因为平台在磁控管稳定时已经改变了其位置。
如前所述，口部开口宽度可以在每个光束站改变。改变口部开口宽度可有助于控制IEC-Y剂量或注量梯度。例如，当需要较高的IEC-Y剂量或注量梯度时，可以使用较小的口部宽度(例如约1厘米或更小)，而当需要较低的IEC-Y剂量或注量梯度时，可以使用较大的口部宽度(例如大于约2厘米)来输送剂量。在一些变型中，增大口部开口宽度可以导致一个光束站处的辐照场与一个或多个相邻光束站处的辐照场重叠。在规定相对较低的剂量梯度或注量梯度的情况下(例如，对于IEC-Y维度上大于约4cm的肿瘤)，或在对患者区域的规定剂量为零的情况下，不重叠辐照场在光束站之间可能是所需的，因为这可以帮助提高输送效率并减少治疗时间。在光束站输送期间(对于IMRT或BGRT)，可以通过设置产生与相邻光束站重叠的辐照场的口部开口宽度并通过每光束站执行多次公转来调整轴向平面(XZ)中的注量，其中每次公转具有用于每个点火位置的不同的MLC叶配置。对于需要更高剂量或注量调制水平的光束站，与需要更低剂量或注量调制水平的光束站相比，可通过更多次公转输送放射。在一些变型中，跨光束站可能没有任何剂量或注量调制，例如，未调制的处理模式，其中调制因子为1。在这种情况下，用于一个或多个点火位置的MLC叶配置通过多次公转不改变，并且可能不会对于轴向平面上的每个点火位置生成可变强度图案，而是可以替代地被用来在每个点火位置处围绕肿瘤尺寸塑造光束的孔径。例如，对于每个点火位置，光束孔径可以由沿X方向的叶开口的宽度和IEC-Y方向上的口部开口的宽度来限定，其与在每个点火位置的光束视线中的患者目标区域边界(例如PTV边界)相符。即，放射治疗系统可以在平台在光束站处保持静止时执行3D保形(conformal)输送。未调制的输送可有助于减少治疗时间，并且也有助于减少治疗计划的复杂性和计算强度，因为优化仅在光束站停留时间和口部宽度上完成(不是MLC叶配置)。在一些变型中，光束站放射输送可以包括：在治疗计划期间在患者平台被移动到指定的每个光束站时，将治疗放射源保持在特定的(例如，第一)点火位置。当平台在光束站处保持静止时，由对于该(例如，第一)点火位置的MLC叶配置和光束站限定的放射子光束可以被输送。如注量图所指定的，对于每个光束站，MLC叶配置可能会改变。在患者平台被定位在每个光束站(例如，从光束站1、2、3，…，N)处并且指定的放射子光束已从特定(例如，第一)点火位置被输送之后，台架可以将治疗放射源移动到下一个(例如第二)点火位置，并且患者平台可被移动通过每个光束站，其中对于每个光束站处的该点火位置，调整MLC叶配置。在一些变型中，对于下一个(例如，第二)点火位置，患者平台可以以相反的顺序(例如，从光束站N、N-1、N-2、…、1)被移动到每个光束站，其中随着治疗放射源改变其点火位置，患者平台运动的方向交替变化。替代地或附加地，治疗放射源可被保持在单个点火位置，而患者平台移动跨过所有光束站两次，即两次通过，其中第一次通过是从光束站1、2、…N-1、N，第二次通过是从光束站N、N-1、…2、1。每个点火位置的通过次数和方向可能会有所不同，具体取决于是否已根据剂量目标输送了所需剂量或规定剂量。
光束站放射输送也可以用于促进门控放射输送，其中，治疗放射光束的发射是基于目标区域和/或患者的运动来定时的。在一些变型中，实时获取的成像数据和/或图像(例如，PET成像数据)可被用于标识目标区域和/或患者的变化位置，同时将患者平台定位(即，静止)在给定的光束站。放射治疗系统可以在施加放射之前“等待”目标区域移动到预定的(例如，在治疗计划期间)治疗位置范围。这种类型的输送在螺旋输送中是不可能的，因为患者平台在目标区域也在移动的同时不断移动，并且平台和目标区域之间的相对运动可能难以触发以进行放射输送。在图4中描绘了门控光束站放射输送的方法的一种变型。方法(400)可以包括：将患者平台移动(402)到光束站，并且在治疗放射源围绕平台连续旋转的同时停止在光束站处；以及基于目标位置和/或根据实时获取的成像数据计算的运动数据，确定(404)目标区域是位于预定的治疗位置还是处于指示治疗的阶段。如果确定目标区域不在预定的治疗位置中和/或目标区域的运动处于未指示治疗的阶段，则不输送放射，并且平台保留在光束站(402)处。如果确定目标区域未位于预定治疗位置中和/或目标区域的运动处于指示治疗的阶段，则方法(400)可包括输送(406)用于当前点火位置的计划子光束或注量并在系统控制器存储器中记录子光束或注量已被输送。这可以重复(408)，直到已经输送了用于该光束站的所有子光束或注量(也参见图3)，之后可以将患者平台移动(410)到下一个光束站。可以重复方法(400)，直到已经输送了用于所有光束站的所有子光束或注量。
尽管已经在本文中描述和示出了各种发明变型，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/或所描述的一个或多个优点的多种其他手段和/或结构，并且这种变型和/或修改中的每一个都被认为在本文所述的发明变型的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置均是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于对其使用本发明教导的一个或多个特定应用。本领域技术人员将认识到或仅使用常规实验能够确定本文所述的具体发明变型的许多等同物。因此，应当理解，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变型。本公开的发明变型针对于本文描述的每个单独的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。另外，如果这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不是相互矛盾的，则两个或更多个这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法被包括在本公开的发明范围内。

Claims (62)

1.一种放射治疗系统，包括：
能够围绕纵轴旋转的圆形台架；
安装在所述台架上的治疗放射源；
能够沿着所述纵轴移动到预定位置处的多个光束站的患者平台；以及
与所述台架、所述放射源和所述患者平台通信的控制器，所述控制器被配置为：
将所述患者平台移动到第一光束站，
将所述患者平台停止在所述第一光束站，
在所述患者平台位于所述第一光束站时，激活所述治疗放射源以发射放射注量，
在将所述患者平台从所述第一光束站移动到第二光束站时，去激活所述治疗放射源，
将所述患者平台停止在所述第二光束站，
在所述患者平台位于所述第二光束站时，激活治所述治疗放射源以发射放射注量，以及
在将所述患者平台从所述第二光束站移动到第三光束站时，去激活所述治疗放射源。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述台架被配置为以约60RPM的速度旋转。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述控制器通信并且被配置为获取成像数据的成像系统。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述成像系统是包括被配置为检测响应线(LOR)数据的一个或多个PET检测器的PET成像系统。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述成像系统是包括被配置为获取CT数据的一个或多个kV放射检测器的CT成像系统。
6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述成像系统被安装在所述台架上。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器被配置为通过使用由所述成像系统获取的成像数据来计算在所述第一光束站处发射的所述放射注量。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器被配置为连续地监控在所述第一光束站处发射的所述放射注量，并且将所发射的放射注量与用于所述第一光束站的所计划的放射注量进行比较以计算剩余注量。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置为将所述剩余注量分割到用于所述治疗放射源和设置在所述治疗放射源的光束路径中的动态多叶准直器(MLC)的指令中，并在所述患者平台停止在所述第一光束站时激活所述治疗放射源以发射所述剩余注量。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置为确定所述剩余注量是否低于预定的剩余注量阈值，并且如果所述剩余注量低于所述剩余注量阈值，则所述控制器被配置为去激活所述治疗放射源并将所述患者平台移动到所述第二光束站。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述预定的剩余注量阈值为零。
12.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器被配置为使用在所述治疗放射源被移动到所述第二光束站之前获取的成像数据来计算所述第二光束站处的发射的放射注量。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，使用在所述患者平台位于所述第一光束站处时获取的成像数据来计算所述第二光束站处的发射的所述放射注量。
14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制器还被配置为：在所述治疗放射源在所述第二光束站处发射放射之前，将所述第二光束站处的发射的所述放射注量分割成用于所述治疗放射源和动态多叶准直器(MLC)的指令。
15.根据权利要求12所述的系统，其中，将所述第二光束站处发射的所述放射注量与所计算的用于所述第二光束站处的发射的放射注量进行比较，并且如果所发射的放射注量与所计算的放射注量之间的差低于预定的阈值，则所述控制器被配置为将所述患者平台从所述第二光束站移动到所述第三光束站。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的系统，其中，所述控制器被配置为不止一次地顺序地将所述患者平台移动到所述多个光束站中的每个光束站处。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述控制器被配置为在沿着所述纵轴的第一方向上将所述患者平台顺序移动到所述多个光束站中的每个光束站，并且在与所述第一方向相反的第二方向上将所述患者平台顺序地移动到所述多个光束站中的每个光束站。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，在沿所述第一方向移动所述患者平台时在所述多个光束站中的每个光束站处发射的放射注量不同于在沿所述第二方向移动所述患者平台时在所述多个光束站中的每个光束站处发射的放射注量。
19.根据权利要求15所述的系统，还包括设置在所述治疗放射源的光束路径中的动态多叶准直器(MLC)，其中，根据所计算的用于所述第二光束站处的发射的放射注量确定用于所述第二光束站的所述MLC的配置。
20.根据权利要求1-15中任一项所述的系统，其中，还包括设置在所述治疗放射源的光束路径中的动态多叶准直器(MLC)，并且所述控制器被配置为在放射注量发射期间检测所述台架、治疗放射源和/或动态MLC中的一个或多个的一个或多个失灵，计算由于一个或多个所检测到的失灵而未输送的放射注量的量，将所述未输送的放射注量的量分割到用于所述治疗放射源和用于辐照的所述动态MLC的指令中，并在所述患者平台停止在所述第一光束站时激活所述治疗放射源以发射所述剩余注量。
21.根据权利要求1-15中任一项所述的系统，其中，所述台架被配置为在所述患者平台位于所述多个光束站中的每个光束站处时围绕所述患者平台旋转至少两次。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，每个台架旋转围绕所述患者平台约360°。
23.根据权利要求1-15中任一项所述的系统，其中，所述控制器被配置为将所述患者平台停止在所述多个光束站中的每个光束站处预定的停留时间。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述预定的停留时间是从约5秒到约5分钟。
25.根据权利要求1-15中任一项所述的系统，其中，所述多个光束站中的每个光束站以从约1毫米到约2厘米的步距分开。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述步距为约2.1毫米。
27.根据权利要求25所述的系统，其中，所述多个光束站中的每个光束站之间的步距是相同的。
28.一种用于计算光束站放射输送的注量图的方法，所述方法包括：
基于一个或多个患者目标区域确定多个光束站；
计算用于每个光束站的一组候选放射子光束；以及
通过计算与每个光束站的所述一组候选放射子光束相对应的一组子光束权重来生成用于每个光束站的注量图，以使得通过所有候选放射子光束输送到所述一个或多个目标区域的放射剂量满足预定的剂量约束和治疗参数。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述多个光束站被均匀地间隔开。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，每个光束站之间的步距约为2毫米。
31.根据权利要求28所述的方法，其中，每个所述光束站之间的步距是可变的。
32.根据权利要求28-31中任一项所述的方法，其中，每个所述光束站之间的步距和所述一组光束站中的光束站的数量是用户选择的。
33.根据权利要求28-31中任一项所述的方法，其中，所述一组候选放射子光束包括用于围绕所述患者平台的每个放射点火位置的多叶准直器(MLC)配置的矩阵，所述矩阵限定了与所述一个或多个患者目标区域相交的一组放射子光束。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，计算一组子光束权重包括：计算剂量计算矩阵，所述剂量计算矩阵包括每个候选子光束对所述一个或多个目标区域的贡献。
35.根据权利要求33所述的方法，其中，计算一组子光束权重包括：生成表示治疗计划质量度量的惩罚函数，并使用迭代优化方法来计算使所述惩罚函数最小化的所述一组子光束权重。
36.根据权利要求33所述的方法，还包括对用于每个光束站的注量图进行量化以生成量化的注量图，其中每个子光束权重是可移动治疗放射源可输送的剂量定额的整数值。
37.根据权利要求28-31和34-36中任一项所述的方法，其中，预定的剂量约束包括用户定义的剂量约束、和/或用户定义的剂量目标、和/或最大剂量水平、和/或剂量覆盖度量。
38.根据权利要求28-31和34-36中任一项所述的方法，其中，治疗参数包括治疗时间持续时间和/或光束站停留时间。
39.根据权利要求28-31和34-36中任一项所述的方法，其中，每个光束站的注量图包括l×f矩阵，其中，l是位于治疗放射源的光束路径中的多叶准直器中的叶的数量，以及f是围绕患者平台的治疗放射源点火位置的数量。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述多叶准直器是二进制多叶准直器。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，l＝64。
42.根据权利要求39所述的方法，其中，f＝50。
43.根据权利要求39所述的方法，其中，f＝100。
44.根据权利要求28-31和34-36中任一项所述的方法，还包括：生成用于每个光束站的多个注量图。
45.根据权利要求28-31和34-36中任一项所述的方法，其中，所述多个光束站包括沿着所述患者平台的纵轴的多个离散的患者平台位置。
46.根据权利要求28-31和34-36中任一项所述的方法，还包括将每个光束站的注量分割到用于治疗放射源和设置在所述治疗放射源的光束路径中的动态多叶准直器(MLC)的机器指令中，并基于所述机器指令计算所述多个光束站中的每个光束站的停留时间。
47.一种用于光束站放射输送的方法，所述方法包括：
将患者平台移动到一组光束站中的第一光束站；
在所述平台在所述第一光束站处静止时，通过围绕所述患者平台移动治疗放射源来根据第一注量图将放射输送到患者目标区域；
将所输送的放射与所述第一注量图进行比较并计算注量差；以及
如果所述注量差未超过预定的阈值，则将所述患者平台移动到所述一组光束站中的第二光束站，
如果所述注量差达到或超过预定的阈值，则在将所述患者平台移动到所述第二光束站之前通过继续围绕所述患者平台移动所述治疗放射源来输送所述注量差。
48.根据权利要求47所述的方法，其中，所述治疗放射源被安装在能够围绕所述患者平台连续旋转的台架上，并且其中，所述方法还包括：在所述患者平台位于所述第一光束站处时，使所述台架围绕所述患者平台旋转多次公转。
49.根据权利要求48所述的方法，其中，所述公转的次数是从约5到约300。
50.根据权利要求48所述的方法，其中，所述公转的次数针对所述一组光束站中的每个光束站而变化。
51.根据权利要求48所述的方法，其中，所述公转的次数针对所述一组光束站中的每个光束站是恒定的。
52.根据权利要求47-51中任一项所述的方法，其中，所述患者平台在光束站的注量图的注量值为零的所述光束站处不保持静止。
53.根据权利要求47-51中的任一项所述的方法，其中，根据所述第一注量图将放射输送至所述患者目标区域包括：将所述第一注量图分割成用于围绕所述患者平台的每个点火位置的多叶准直器配置；以及将设置在所述治疗放射源的光束路径中的多叶准直器调整到每个点火位置处的所述多叶准直器配置。
54.根据权利要求53所述的方法，其中，还包括：在控制器的存储器中存储多叶准直器配置和针对其未输送放射的点火位置；以及将所述治疗放射源移动到所述点火位置以重新输送放射。
55.根据权利要求53所述的方法，其中，可调整开口的口部被设置在所述治疗放射源的所述光束路径中，并且其中，输送放射还包括根据所述注量图来调整所述口部开口的宽度。
56.根据权利要求55所述的方法，其中，所述口部开口的所述宽度针对所述一组光束站中的每个光束站而变化。
57.根据权利要求55所述的方法，其中，所述口部开口的所述宽度对于所述一组光束站中的每个光束站是恒定的。
58.根据权利要求47-51中的任一项所述的方法，其中，在所述患者平台位于所述第一光束站时所述患者目标区域移动，并且其中，向所述患者目标区域输送放射包括：如果其位于预定治疗位置内，则将放射引导至所述患者目标区域，以及如果其位于所述预定治疗位置之外，则不将放射引导至所述患者目标区域。
59.一种用于光束站放射输送的方法，所述方法包括：
将患者平台移动到一组光束站中的第一光束站；
在平台在所述第一光束站处静止时，通过围绕所述患者平台移动治疗放射源来根据预定的治疗参数将放射输送到患者目标区域；
确定所输送的放射是否符合所述预定的治疗参数；以及
如果所输送的放射符合所述预定的治疗参数，则将所述患者平台移动到所述一组光束站中的第二光束站，
如果所输送的放射不符合所述预定的治疗参数，则在将所述患者平台移动到所述第二光束站之前，继续围绕所述患者平台移动所述治疗放射源。
60.根据权利要求59所述的方法，其中，所述预定的治疗参数包括一个或多个剂量度量。
61.根据权利要求59所述的方法，其中，所述预定的治疗参数包括一个或多个放射输送指令。
62.根据权利要求59-61中的任一项所述的方法，其中，所述一个或多个放射输送指令包括以下中的至少一项：光束站停留时间、口部开口宽度、围绕所述患者平台的治疗放射源的数量、治疗放射脉冲参数、和/或MLC叶配置。
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