CN112312966B - 利用准直系统补偿靶旋转的系统 - Google Patents
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Abstract
一种方法，包括：检测放射治疗输送系统的放射治疗输送阶段中的潜在设置误差，其中，所述设置误差与治疗靶的当前位置相对于所述治疗靶的先前位置的变化相对应，并且其中，所述变化包括相对于所述治疗靶的先前位置的旋转；以及通过处理装置修改所述放射治疗输送系统的多叶准直器即MLC的一个或多个计划叶位置，以补偿与所述治疗靶的先前位置的旋转相对应的所述潜在设置误差。
Description
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2018年6月20日提交的美国专利申请No.16/013,800的权益，其全部内容通过引用并入于此。
技术领域
本发明涉及在放射治疗系统中补偿靶运动。
背景技术
在放射治疗中，经由放射治疗波束从患者身体外部的源传递的放射剂量被传递至身体内的靶区域，以破坏肿瘤细胞。通常，靶区域由一定体积的肿瘤组织组成。在整个放射治疗过程中，靶在身体内的位置可能会转移，因此需要对计划的治疗方案进行修改，以确保对靶有足够的治疗剂量，同时尽量减少对周围区域的治疗剂量。虽然某些类型的靶运动可以仅使用对治疗波束的方向性的直接调整进行补偿，但其它类型的靶运动(如旋转移动)可能需要更深入的补偿技术。
附图说明
通过以下给出的详细描述和通过本发明的各种实施例的附图，将更充分地理解本发明。
图1A示出根据本文所描述的实施例的螺旋放射输送系统。
图1B示出根据本文所描述的实施例可以使用的放射治疗系统。
图1C示出根据本文所描述的实施例的基于C形臂台架的放射治疗系统。
图2是示出根据实施例的利用准直系统补偿靶旋转的方法的第一流程图。
图3是示出根据实施例的利用准直系统补偿靶旋转的方法的第二流程图。
图4A和图4B示出根据本文所描述的实施例的横摆校正示例。
图5示出根据本文所描述的实施例的可以在生成放射治疗的进行中使用的不同系统的示例。
具体实施方式
本文描述的是利用准直系统补偿靶旋转的方法和设备的实施例。
在一些放射治疗系统中，这种系统的环形台架几何形状可能使得难以针对靶的旋转运动(例如，俯仰、横摆和滚动)来补偿放射治疗输送。在一些系统中，患者所处于的六维(6D)治疗诊台可以用于补偿靶的旋转移动，该治疗诊台能够在所有六个空间方向和角方向(即，x方向、y方向、z方向、滚动、俯仰和横摆)上移动。不利地，一些放射输送系统要求治疗诊台(也被称为桌)至少在靶运动的俯仰和横摆方向上是静止的，因为环形台架不能在这些方向上移动。
此外，甚至包括6D治疗诊台的系统也可能经受与靶的旋转运动相关的多个问题。首先，这样的系统可能是过于昂贵的。第二，6D治疗诊台的旋转运动可能对患者而言不舒服，从而导致负面用户体验。第三，这样的系统可能导致靶的非预期的额外运动，因此需要额外时间、处理能力和计算资源来补救。
在一些放射治疗系统中，使放射波束成形的准直器能够旋转，从而允许通过准直组件的相应旋转来补偿治疗靶的旋转。这样的设计可能增加了准直系统的设计的复杂性，并且不是所有治疗输送系统都具有该能力。
因此诸如本文所描述的靶旋转补偿系统在放射治疗系统(诸如基于台架的放射治疗系统等)中是期望的。除了克服上述问题，本文所描述的实施例可以与现有准直硬件一起使用，以自动补偿旋转(例如，俯仰、横摆和滚动)设置误差。
术语“靶”可以指在治疗区域(例如，肿瘤)附近(在某个限定的接近度内)的一个或多个基准点。在另一实施例中，靶可以是骨结构。在又一实施例中，靶可以指患者的软组织。如本文所述，靶可以是能够被识别和跟踪的任何限定的结构或区域。
本发明的实施例不是通过移动诊台来改变患者姿势或者通过旋转整个准直器，而是利用准直器(诸如多叶准直器(MLC)等)通过在治疗期间改变计划MLC叶位置而移动治疗波束的有效位置来补偿靶旋转。这避免了具有旋转准直器的复杂性和费用，并且具有不需要旋转诊台的优点(这对于患者而言可能是不舒适的，并且还导致靶的非预期的额外运动)。
如本文所描述，使用现有的准直硬件来自动补偿俯仰和横摆设置误差，利用比行业中的当前解决方案更便宜和/或对患者而言更舒适的解决方案向放射治疗系统提供有价值的附加功能。
图1A示出根据本发明的实施例的螺旋放射输送系统800。螺旋放射输送系统800可以包括安装到环形台架820的线性加速器(LINAC)850。LINAC 850可以用于通过将电子波束引向x射线发射靶来生成放射波束(即，治疗波束)。治疗波束可以将放射输送到靶区域(即，肿瘤)。治疗系统还包括多叶准直器(MLC)860。MLC包括壳体，该壳体容纳多个叶，该多个叶可移动以调整MLC的孔径，从而能够使治疗波束成形。环形台架820具有环状形状，其中患者830延伸穿过环/环状的孔，并且LINAC 850安装在环的圆周上并绕穿过中心的轴旋转，以利用从围绕患者的一个或多个角度输送的波束来辐照靶区域。在治疗期间，患者830可以同时在治疗诊台840上移动通过台架的孔。
螺旋放射输送系统800包括成像系统，该成像系统包括作为成像源的LINAC 850和x射线检测器870。LINAC 850可以用于通过将入射到与LINAC850相对的x射线检测器870上的一系列x射线束引导到患者830的关注区域(ROI)处来生成ROI的兆电压x射线图像(MVCT)，以对患者830进行成像用于设置并生成治疗前图像。在一个实施例中，螺旋放射输送系统800还可以包括次级成像系统，该次级成像系统由相对于LINAC 850正交(例如，分开90度)安装在环形台架820上的kV成像源810组成，并且可以被对准以将成像x射线束投射在靶区域处并在穿过患者130之后照射检测器的成像平面。
图1B示出可以根据本文描述的备选实施例使用的放射治疗系统1200。如图所示，图1B示出放射治疗系统1200的结构。在所示实施例中，放射治疗系统1200包括用作放射治疗源的线性加速器(LINAC)1201和安装在LINAC的前方以对治疗波束成形的MLC 1205。在一个实施例中，LINAC 1201安装在具有多个(例如，5个或更多个)自由度的机器人臂1202的端部上，以定位LINAC 1201来利用从患者周围的操作体积中从许多角度、在许多平面中输送的波束辐照病理解剖结构(例如，靶)。治疗可以涉及具有单个等中心点、多个等中心点或具有非等中心方法的波束路径。
在治疗期间通过移动机器人臂1202可以将LINAC 1201定位在多个不同的节点(LINAC 1201停止并且可以输送放射物的预定义位置)处。在节点处，LINAC 1201可以向靶输送一个或多个放射治疗波束，其中放射波束形状由MLC 1205中的叶位置确定。节点可以布置在患者周围的近似球形的分布中。节点的特定数量和在各个节点处施加的治疗波束的数量可以根据要治疗的病理解剖结构的位置和类型而变化。
放射治疗系统1200包括成像系统1210，该成像系统具有与x射线源1203A和1203B(即，成像源)连接的处理装置1230以及固定的x射线检测器1204A和1204B。可选地，x射线源1203A、1203B和/或x射线检测器1204A、1204B可以是移动的，在这种情况下，它们可以被重新定位以保持与靶对准，或者可选地，以从不同的朝向对靶进行成像或获取多个x射线图像并重建三维(3D)锥形束CT。在一个实施例中，x射线源不是点源，而是x射线源阵列，如本领域技术人员将理解的那样。在一个实施例中，LINAC 1201用作成像源，其中LINAC功率水平降低到用于成像的可接受水平。
成像系统1210可以进行诸如锥形束计算机断层摄影(CT)或螺旋兆电压计算机断层摄影(MVCT)等的CT，并且由成像系统1210生成的图像可以是二维(2D)或三维(3D)。这两个x射线源1203A和1203B可以被安装在手术室的天花板上的固定位置中，并且可以被对准以从两个不同的角度位置(例如，分开90度)投射x射线成像波束，该x射线成像波束在机器等中心点(本文被称为治疗中心，该治疗中心提供用于在治疗期间将患者定位在治疗诊台1206上的参考点)处相交并在穿过患者之后照射相应检测器1204A和1204B的成像平面。在一个实施例中，成像系统1210提供靶和周围关注体积(VOI)的立体成像。在其它实施例中，成像系统1210可以包括多于或少于两个的x射线源以及多于或少于两个的检测器，并且任何检测器可以是可移动的而不是固定的。在其它实施例中，x射线源和检测器的位置可以互换。如本领域技术人员所熟知的那样，检测器1204A和1204B可以由用于将x射线转换成可见光的闪烁材料(例如，非晶硅)以及CMOS(互补金属氧化物硅)阵列或CCD(电荷耦合器件)成像单元形成，所述CMOS和CCD在图像配准处理期间将光转换成可与参考图像进行比较的数字图像，该图像配准处理用于将数字图像的坐标系变换成参考图像的坐标系。参考图像可以是例如作为虚拟x射线图像的数字重建放射照片(DRR)，其是基于通过使射线投射通过3DCT图像来模拟x射线图像形成过程、根据从3D CT图像而生成的。
在一个实施例中，IGRT输送系统1200还包括次级成像系统1239。成像系统1239是锥波束计算机断层摄影(CBCT)成像系统，例如，髓光子成像环系统。可选地，可以使用其它类型的体积成像系统。次级成像系统1239包括附接至臂的可旋转台架1240(例如，环)以及使可旋转台架1240沿着一个或多个轴(例如，沿着从治疗诊台1206的头部延伸至脚部的轴)移动的轨道系统(未示出)。成像源1245和检测器1250安装到可旋转台架1240。可旋转台架1240可以绕从治疗诊台的头部延伸到脚部的轴旋转360度。因此，成像源1245和检测器1250可以定位在多个不同的角度处。在一个实施例中，成像源1245是x射线源，并且检测器1250是x射线检测器。在一个实施例中，次级成像系统1239包括可单独旋转的两个环。成像源1245可以安装到第一环且检测器1250可以安装到第二环。在一个实施例中，在放射治疗输送期间，可旋转台架1240放置在治疗诊台的脚部处，以避免与机器人臂1202碰撞。
如图1B所示，图像引导的放射治疗系统1200还可以与治疗输送工作站150相关联。治疗输送工作站可以远离放射治疗系统1200而位于与放射治疗系统1200和患者所在的治疗室不同的室中。如本文所描述的那样，治疗输送工作站150可以包括处理装置(其可以是处理装置1230或其它处理装置)和存储器，该处理装置和存储器基于根据一或多个图像配准的靶运动的检测来修改对患者1225的治疗输送。
图1C示出C形臂放射输送系统1400。在一个实施例中，在C形臂系统1400中，LINAC的波束能量可以在治疗期间被调整，并且可以允许LINAC被用于x射线成像和放射治疗这两者。在另一实施例中，系统1400可以包括用以生成x射线图像的机载kV成像系统和用以生成更高能量的治疗放射波束的单独的LINAC。系统1400包括台架1410、LINAC 1420、在LINAC1420的前方的用以使波束成形的MLC 1470以及射野成像检测器1450。台架1410可以被旋转到对应于所选择的投射的角度并且用于获取治疗诊台1440上的患者1430的VOI的x射线图像。在包括射野成像系统的实施例中，LINAC 1420可以生成穿过患者1430的靶且入射在射野成像检测器1450上的x射线束，从而创建靶的x射线图像。在生成靶的x射线图像之后，LINAC 1420的波束能量可以增加，因此LINAC 1420可以生成用以治疗患者1430的靶区域的放射波束。在另一实施例中，kV成像系统可以生成成穿过患者1430的靶的x射线束，从而创建靶的x射线图像。在一些实施例中，射野成像系统可以在输送治疗期间获取射野图像。射野成像检测器1450可以测量波束穿过患者1430之后的出射放射通量。这可以使得内部或外部基准点或解剖学块(例如，肿瘤或骨骼)能够位于射野图像内。
可选地，本文所描述的kV成像源或射野成像器和操作方法可以与其它类型的基于台架的系统一起使用。在一些基于台架的系统中，台架使kV成像源和LINAC围绕穿过等中心点的轴旋转。基于台架的系统包括具有大致环状形状的环形台架，其中患者的身体延伸穿过环/环状的孔，并且kV成像源和LINAC被安装在环的圆周上并绕穿过等中心点的轴旋转。基于台架的系统还可以包括C形臂台架，其中kV成像源和LINAC以悬臂状的方式安装在穿过等中心点的轴上方并绕该轴旋转。在另一实施例中，kV成像源和LINAC可以用在基于机器人臂的系统中，该基于机器人臂的系统包括如上所述安装有kV成像源和LINAC的机器人臂。本发明的各方面还可以用于其它此类系统，诸如基于台架的LINAC系统、与放射治疗和放射外科手术相关联的静态成像系统、使用集成图像引导的质子治疗系统、介入放射学和术中x射线成像系统等。
图2是示出根据实施例的利用准直系统补偿靶旋转的方法的第一流程图。一般而言，方法200可以由处理逻辑来进行，该处理逻辑可以包括硬件(例如，处理装置、电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码、装置的硬件等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)、或其组合。在一些实施例中，方法200可以由图1A的放射治疗系统800的处理逻辑进行。
如图2所示，方法200可以在框202处开始，在框202处，处理逻辑检测放射治疗输送系统的放射治疗输送阶段中的潜在设置误差。治疗输送系统可以是螺旋放射治疗输送系统、基于机器人的LINAC放射治疗输送系统、或基于台架的放射治疗输送系统、或其它放射治疗系统。
设置误差对应于治疗靶的当前位置相对于治疗靶的先前位置的变化。在一个实施例中，可以在患者设置图像中识别治疗靶的当前位置，并且可以在治疗计划图像中识别治疗靶的先前位置。在另一实施例中，在体积x射线图像中识别当前位置。体积x射线图像可以包括例如kVCT、MVCT和CBCT图像。在另一实施例中，在MR图像中识别当前位置。在另一实施例中，在至少一个2D x射线图像中识别当前位置。例如，这可以包括kV平面图像和MV射野图像。这可以包括单个图像以及两个或更多个图像(例如，如CyberKnife上的正交对等)。在另一实施例中，通过对外部可见特征的光学跟踪来识别当前位置。例如，这可以包括表面扫描技术和跟踪位于患者表面上的离散点标记。
在可选实施例中，当前位置可以通过但不限于以下方法来识别：治疗前kVCT成像、MVCT成像、锥形束(CBCT)成像、MR成像、正交平面成像、射野成像、光学表面跟踪、或识别治疗靶的治疗前偏移和旋转的其它方法。
治疗靶的当前位置相对于先前位置的变化可以包括相对于治疗靶的先前位置的旋转(例如，在滚动、俯仰和/或横摆方向上)。在另一实施例中，变化还可以或可选地包括治疗靶的当前位置的平移变化。
在框204处，处理逻辑通过处理装置修改放射治疗输送系统的线性加速器(LINAC)的多叶准直器(MLC)的一个或多个计划叶位置，以补偿与治疗靶的先前位置的旋转相对应的潜在设置误差。在一个实施例中，MLC是二元MLC。在另一实施例中，MLC是非二元MLC。在一个实施例中，处理逻辑可以进行潜在设置误差的分析以判断如何补偿潜在设置误差。处理逻辑可以以各种方式补偿潜在的设置误差。
例如，在一个实施例中，处理逻辑在框203处可以通过将叶位置的计划模式从MLC的一个或多个叶的集合移位到MLC的相邻叶的集合来生成叶位置的移位模式。叶位置的移位模式的中心可以位于距离叶位置的计划模式的一个或多个叶宽度处。在该实施例中，可以不改变由计划叶模式限定的形状。相反，在MLC内简单地移动由计划叶模式限定的形状，使得移位模式的中心以距离叶位置的计划模式的中心的一个或多个叶宽度为中心。以此方式，(例如，在不移动LINAC的情况下)可以补偿与MLC中的叶的移动垂直的靶的平移移动。在另一实施例中，处理逻辑可以在二元MLC上对叶位置的计划模式进行移位并且修改叶位置的移位模式中的叶的叶打开时间。
在另一示例中，在一个实施例中，处理逻辑在框205处可以修改与MLC的一个或多个叶相对应的一个或多个叶形状。在该实施例中，可以改变由计划叶模式限定的物理形状，以补偿与MLC中的叶的移动平行的靶的潜在平移设置误差。在又一实施例中，可以结合将计划叶模式的全部或一部分移位到新的中心来修改与MLC的一个或多个叶相对应的一个或多个叶形状。
在另一实施例中，MLC叶模式移位的量可以随着靶平移通过放波束而变化。MLC叶模式移位的量与当前在放射场内的靶的部分的明显平移相对应。以此方式，随着长的靶平移通过相对窄的场(诸如在螺旋扇出波束输送中(诸如在TomoTherapy上)发生的)，可以补偿靶旋转，而无需移动LINAC。
在另一实施例中，计划MLC叶模式旨在输送的MLC通量模式可以被平移和/或旋转，并且可以生成新的MLC叶模式以输送该新的(平移和/或旋转)通量模式。在该变化中，除了对计划叶模式进行移位之外，可以修改MLC叶模式并且还可以修改通过各叶孔径输送的波束强度。例如，在具有快速二元MLC的系统(如TomoTherapy治疗系统)上，除了移位到相邻叶之外，与各叶相关联的叶打开时间可以被修改为不同的叶打开时间。在通过输送各自具有不同的静态叶模式的多个离散区段来实现强度调制的系统上，可以重新生成这些静态叶模式以考虑平移和/或旋转后的计划通量模式。以此方式，可以利用小于MLC叶的宽度的精度来补偿平移和旋转。
在框206处，处理逻辑可以可选地在放射治疗输送阶段期间连续地移动放射治疗输送系统的治疗诊台。在另一实施例中，在修改MLC的一个或多个计划叶位置期间，放射治疗系统的治疗诊台是静止的。
图3是示出根据实施例的利用准直系统补偿靶旋转的方法的第二流程图。一般而言，方法300可以由处理逻辑进行，该处理逻辑可以包括硬件(例如，处理装置、电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码、装置的硬件等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)、或其组合。在一些实施例中，方法300可以由图1A的放射治疗系统800的处理逻辑进行。
在一个实施例中，治疗靶的当前位置相对于治疗靶的先前位置的变化(例如，关于图2的框202所描述的)与治疗靶的先前位置的旋转(例如，俯仰、横摆、和滚动)的多个分量相对应。例如，变化可以与治疗靶的俯仰和横摆方向这两者相对应。在另一示例中，变化可以与治疗靶的滚动和横摆方向这两者相对应。在又一示例中，变化可以与治疗靶的俯仰和滚转方向这两者相对应。在其它实例中，可以存在旋转的分量的任何其它组合。
如图3所示，方法300可以在框302处开始(可选地针对图2从框204继续)，在框302处，处理逻辑修改放射治疗输送系统的LINAC的位置，以补偿与相对于治疗靶的先前位置的旋转的多个分量中的一个或多个分量相对应的潜在设置误差。例如，在旋转的多个分量包括俯仰、横摆和滚动的一个实施例中，处理逻辑可以修改放射治疗输送系统的LINAC的位置，以补偿与滚动的变化相对应的潜在设置误差，留下未被校正的与俯仰和横摆的变化相对应的潜在设置误差。
在框304处，如本文所描述的，处理逻辑修改MLC的一个或多个计划叶位置，以补偿相对于靶的先前位置的旋转的至少一个剩余分量。继续以上示例，如本文所描述的，处理逻辑在框304处可以修改MLC的一个或多个计划叶位置，以补偿相对于靶的先前位置的旋转的剩余俯仰和横摆分量(因为通过LINAC补偿了滚动)。
图4A和图4B示出根据本文描述的实施例的横摆校正示例。图4A和图4B包括靶402和叶控制正弦图(sinogram)400的俯视图，分别包括应用横摆校正之前和之后的靶402。应当注意，虽然标靶402被描绘为矩形，但治疗标靶可以采取任何形式。为了方便和简单起见，使用矩形来描绘靶402。在一个实施例中，治疗可以分解成短投射，其中允许MLC中的各叶每次投射打开一次。通过各叶发送的通量的量由各叶在每次投射中打开的时间量来控制。在一个实施例中，正弦图400表示在每次投射时通过各叶发送的通量。
在本实施例中，正弦图400包括靶402和表示至靶402的通量模式的有效投射404中的多个有效叶的图。正弦图400还包括表示靶402之外的当前未接收通量的区域的投射406和多个非有效叶。通过修改MLC叶形状和模式以调整各个投射中的通量模式，可以在使对周围区域的放射暴露最小化的同时治疗靶区域(例如，靶402)。
如图所示，MLC叶模式可以被移位和/或以其它方式被修改以生成不同的通量模式来补偿旋转后的靶。例如，可以使先前“非有效”的投射-叶对405有效以考虑旋转后的靶403的左下角。可以使先前有效的投射-叶对407无效以补偿旋转后的靶403的新位置。如可见的，通过修改MLC叶形状和模式以调整单独投射中的通量模式，即使当靶区域(例如，靶403)已经在俯仰、横摆和/或滚动方向上旋转时，也可以在使对周围区域的放射暴露最小化的同时治疗靶区域。
图5示出不同的系统600的示例，其系统600中可以执行用于引起系统进行本文所论述的方法中的任一个或多个的指令集合。在可选实现中，机器可被连接(例如，联网)到LAN、内联网、外联网和/或互联网中的其它机器。各系统可以作为客户端-服务器网络环境中的服务器或客户端机器的能力来操作、作为对等(或分布式)网络环境中的对等机器来操作、或者作为云计算基础设施或环境中的服务器或客户端机器来操作。
这些系统是能够执行指令集(顺序的或以其它方式)的机器，该指令集指定要由该机器采取的动作。此外，虽然示出了单个机器，但术语“机器”还应当被视为包括单独地或共同地执行指令集(或多个指令集)以进行本文讨论的方法中的任何一个或多个方法的机器的任何集合。
如下文所描述且在图5中示出的，系统600可以包括诊断成像系统605、治疗计划系统610和治疗输送系统615。诊断成像系统605可以是能够产生患者的医学诊断图像的任何系统，该医学诊断图像可用于后续医学诊断、治疗计划、治疗模拟和/或治疗输送。例如，诊断成像系统605可以是计算机断层摄影(CT)系统、磁共振成像(MRI)系统、正电子发射断层摄影(PET)系统、或这些系统的组合等。为了便于讨论，可以在以下关于x射线成像模态时讨论诊断成像系统605。在其它实施例中，还可使用其它成像模态，诸如上文所论述的那些。
在一个实施例中，诊断成像系统605包括：成像源620，用于生成成像波束(例如，x射线)；以及成像检测器630，用于检测和接收成像源620所生成的波束、或者由来自成像源的波束所激发的次级波束或发射(例如，在MRI或PET扫描中)。
在一个实施例中，成像源620和成像检测器630可以耦合至数字处理系统625以控制成像操作和处理图像数据。在一个实施例中，诊断成像系统605可以从治疗输送系统615和/或治疗计划系统610接收成像命令。
诊断成像系统605包括用于在数字处理系统625、成像源620和成像检测器630之间传输数据和命令的总线或其它部件680。数字处理系统625可以包括一个或多个通用处理器(例如，微处理器)、专用处理器(诸如数字信号处理器(DSP)等)或其它类型的处理装置(诸如控制器或现场可编程门阵列(FPGA)等)。数字处理系统625还可以包括诸如存储器、存储装置、和网络适配器等的其它组件(未示出)。数字处理系统625可以被配置为生成标准格式(诸如医学数字成像和通信(DICOM)格式等)的数字诊断图像。在其它实施例中，数字处理系统625可以生成其它标准或非标准数字图像格式。数字处理系统625可以通过数据链路683将诊断图像文件(例如，上述DICOM格式的文件)发送到治疗输送系统615，该数据链路683可以是例如直接链路、局域网(LAN)链路或诸如互联网等的广域网(WAN)链路。另外，在系统之间传递的信息可以在连接系统的通信介质上被拉取或推送，诸如在远程诊断或治疗计划配置中等。在远程诊断或治疗计划中，尽管系统用户与患者之间存在物理分隔，但是用户可以利用本发明的实施例来诊断或治疗患者。
在一个实施例中，治疗输送系统615包括诊治和/或外科放射源660，该诊治和/或外科放射源用于根据治疗计划将处方放射剂量给予至靶体积。治疗输送系统615还可以包括成像系统665以进行计算机断层摄影(CT)(诸如锥形束CT等)，并且由成像系统665生成的图像可以是二维(2D)或三维(3D)。
治疗输送系统615还可以包括数字处理系统670，该数字处理系统670用于控制放射源660、接收并处理来自诊断成像系统605和/或治疗计划系统610的数据、并且控制诸如治疗诊台675等的患者支持装置。数字处理系统670可以连接到照相机反馈系统或其一部分。数字处理系统670可被配置为进行本文所描述的任何操作。数字处理系统670可以包括表示一个或多个通用处理器(例如，微处理器)、诸如数字信号处理器(DSP)等的专用处理器或者诸如控制器或现场可编程门阵列(FPGA)等的其它类型的装置的处理装置。数字处理系统670的处理装置可以被配置为执行指令以进行本文所描述的操作。
在一个实施例中，数字处理系统670包括耦合至处理装置的用于存储信息和要由处理装置执行的指令的系统存储器，该系统存储器可以包括随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置。系统存储器还可以用于在由处理装置执行指令期间存储临时变量或其它中间信息。系统存储器还可以包括用于存储静态信息和用于处理装置的指令的只读存储器(ROM)和/或其它静态存储装置。
数字处理系统670还可以包括表示用于存储信息和指令的一个或多个存储装置(例如，磁盘驱动器或光盘驱动器)的存储装置。存储装置可以用于存储用于进行本文所讨论的治疗输送步骤的指令。数字处理系统670可以经由总线692或其它类型的控制和通信接口耦合至放射源660和治疗诊台675。
在一个实施例中，治疗输送系统615包括经由总线692与数字处理系统670连接的输入装置678和显示器677。显示器677可以示出用于识别靶移动速率(例如，正在治疗的靶体积的移动速率)的趋势数据。显示器还可以示出患者的当前放射暴露和患者的投射放射暴露。输入装置678可以使得临床医生能够在治疗期间调整治疗输送计划的参数。
治疗计划系统610包括用以生成和修改治疗计划和/或模拟计划的处理装置640。处理装置640可以表示一个或多个通用处理器(例如，微处理器)、专用处理器(诸如数字信号处理器(DSP)等)或其它类型的装置(诸如控制器或现场可编程门阵列(FPGA)等)。处理装置640可以被配置为执行用于进行本文所讨论的模拟生成操作和/或治疗计划操作的指令。
治疗计划系统610还可以包括通过总线686耦合至处理装置640的用于存储信息和要由处理装置640执行的指令的系统存储器635，该系统存储器635可以包括随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置。系统存储器635还可以用于在处理装置640执行指令期间存储临时变量或其它中间信息。系统存储器635还可以包括耦合至总线686的用于存储静态信息和用于处理装置640的指令的只读存储器(ROM)和/或其它静态存储装置。
治疗计划系统610还可以包括存储装置645，该存储装置645表示耦合至总线686的用于存储信息和指令的一个或多个存储装置(例如磁盘驱动器或光盘驱动器)。存储装置645可以用于存储用于进行本文所讨论的治疗计划步骤的指令。
处理装置640还可以耦合至诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)等的显示装置650，以向用户显示信息(例如，VOI的2D或3D表示)。诸如键盘等的输入装置655可以耦合至处理装置640，以将信息和/或命令选择通信至处理装置640。一个或多个其它用户输入装置(例如，鼠标、轨迹球或光标方向键)也可以用于通信方向性信息、选择用于处理装置640的命令以及控制显示器650上的光标移动。
治疗计划系统610可以与诸如治疗输送系统615等的治疗输送系统共享其数据库(例如，存储在存储装置645中的数据)，使得可以不必在治疗输送之前从治疗计划系统中导出数据。治疗计划系统610可以经由数据链路690链接到治疗输送系统615，在一个实施例中，该数据链路可以是直接链路、LAN链路或WAN链路。
应当注意，当数据链路683、686和690被实现为LAN或WAN连接时，诊断成像系统605、治疗计划系统610和/或治疗输送系统615中的任一个都可以位于分散的位置，以使得这些系统可以在物理上彼此远离。可选地，诊断成像系统605、治疗计划系统610和/或治疗输送系统615中的任一个可以彼此集成在一个或多个系统中。
如以上描述将显而易见的是，本发明的各方面可以至少部分地以软件来体现。即，可以响应于处理装置625、640或670(参见图5)例如执行包含在存储器中的指令序列，在计算机系统或其它数据处理系统中执行该技术。在各种实施例中，可以将硬件电路与软件指令结合使用以实现本发明。因此，该技术不限于硬件电路和软件的任何特定组合，也不限于由数据处理系统执行的指令的任何特定源。另外，在整个说明书中，各种功能和操作可以被描述为由软件代码进行或由软件代码引起以简化描述。然而，本领域技术人员将认识到，这些表达的意思是功能是由处理装置625、640或670执行代码而产生的。
机器可读介质可以用于当由通用或专用数据处理系统执行时引起该系统进行本发明的各种方法的存储软件和数据。该可执行软件和数据可以存储在各个地方，包括例如系统存储器和存储装置或能够存储软件程序或数据中的至少一个的任何其它装置。因此，机器可读介质包括以机器(例如，计算机、网络装置、个人数字助理、制造工具，具有一个或多个处理器的集合的任何装置)可访问的形式提供(即存储)信息的任何机制。例如，机器可读介质包括可记录/不可记录介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪速存储器装置等。机器可读介质可以是非暂时性计算机可读存储介质。
除非另有说明，否则如以上讨论中显而易见的是，将理解诸如“接收”，“定位”，“进行”，“发射”，或“引起”等的术语可以指计算机系统或类似电子计算装置的动作和处理，该计算机系统或类似电子计算装置操纵表示为计算机系统的寄存器和存储器中的物理(例如，电子)数量的数据并将其转换为类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其它此类信息存储或显示装置中的物理的其它数据。可以使用计算机软件来实现本文所描述的方法的实现。如果以符合公认标准的编程语言编写，则可以编译被设计为实现这些方法的指令序列，以在各种硬件平台上执行并与各种操作系统交互。另外，未参考任何特定编程语言来描述本发明的实现。将意识到，可以使用多种编程语言来实现本公开的实现。
应当注意，本文描述的方法和设备不限于仅与医学诊断成像和治疗一起使用。在可选实施例中，本文的方法和设备可以用于医疗技术领域之外的应用，诸如工业成像和材料的非破坏性测试等。在这样的应用中，例如，“治疗”通常可以是指由治疗计划系统控制的操作的完成，诸如波束的应用(例如，放射，声学等)，并且“靶”可以是指非解剖对象或区域。
在以上说明书中，已经参考本发明的特定典型实施例描述了本发明。然而，将显而易见的是，在不脱离所附权利要求书中所阐述的本发明的更广泛精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应被认为是说明性而不是限制性的。
Claims (15)
1.一种放射治疗输送系统，包括：
存储器；以及
处理装置，其操作耦合至所述存储器，以用于：
检测放射治疗输送阶段中的潜在设置误差，其中，设置误差与治疗靶的当前位置相对于所述治疗靶的先前位置的变化相对应，所述变化包括相对于所述治疗靶的先前位置的旋转，并且所述旋转具有滚动分量、俯仰分量和横摆分量；
修改所述放射治疗输送系统的线性加速器的位置，以补偿与所述治疗靶的先前位置的旋转的所述滚动分量相对应的潜在设置误差；
修改所述放射治疗输送系统的安装在所述线性加速器前的多叶准直器即MLC的一个或多个计划叶位置而不移动所述线性加速器，以补偿与所述治疗靶的先前位置的旋转的所述俯仰分量和所述横摆分量相对应的潜在设置误差，
其中，修改所述MLC的一个或多个计划叶位置包括修改与所述MLC的一个或多个叶相对应的一个或多个叶形状，以通过在治疗期间改变所述MLC的一个或多个计划叶位置而移动治疗波束的有效位置来改变治疗靶朝向，从而补偿所述潜在设置误差，所述MLC是二元MLC；
对所述叶位置的计划模式进行移位；以及
修改所述二元MLC上的所述叶位置的移位模式中的叶的叶打开时间。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，为了修改所述MLC中的一个或多个叶位置，所述处理装置还用于通过将叶位置的计划模式从所述MLC的一个或多个叶的集合移位到所述MLC的相邻叶的集合来生成叶位置的移位模式，其中，所述叶位置的移位模式的中心位于距离所述叶位置的计划模式的一个或多个叶宽度处。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述放射治疗输送系统是螺旋放射治疗输送系统、基于机器人的LINAC放射治疗输送系统和基于台架的放射治疗输送系统其中之一。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理装置还被配置为在所述放射治疗输送阶段期间连续地移动所述放射治疗输送系统的治疗诊台。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，在修改所述MLC的一个或多个计划叶位置期间，所述放射治疗输送系统的治疗诊台是静止的。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，在治疗计划图像中识别所述先前位置。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，在体积x射线图像中识别所述当前位置。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，在MR图像中识别所述当前位置。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，在至少一个2D x射线图像中识别所述当前位置。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，通过对外部可见特征的光学跟踪来识别所述当前位置。
11.一种非暂时性计算机可读介质，其包括指令，所述指令在由放射治疗输送系统的处理装置执行时引起所述处理装置：
检测放射治疗输送阶段中的潜在设置误差，其中，设置误差与治疗靶的当前位置相对于所述治疗靶的先前位置的变化相对应，所述变化包括相对于所述治疗靶的先前位置的旋转，并且所述旋转具有滚动分量、俯仰分量和横摆分量；
修改所述放射治疗输送系统的线性加速器的位置，以补偿与所述治疗靶的先前位置的旋转的所述滚动分量相对应的潜在设置误差；
通过所述处理装置修改所述放射治疗输送系统的安装在所述线性加速器前的多叶准直器即MLC的一个或多个计划叶位置而不移动所述线性加速器，以补偿与所述治疗靶的先前位置的旋转的所述俯仰分量和所述横摆分量相对应的潜在设置误差，
其中，修改所述MLC的一个或多个计划叶位置包括修改与所述MLC的一个或多个叶相对应的一个或多个叶形状，以通过在治疗期间改变所述MLC的一个或多个计划叶位置而移动治疗波束的有效位置来改变治疗靶朝向，从而补偿所述潜在设置误差，所述MLC是二元MLC；
对所述叶位置的计划模式进行移位；以及
修改所述二元MLC上的所述叶位置的移位模式中的叶的叶打开时间。
12.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述放射治疗输送系统是螺旋放射治疗输送系统、基于机器人的LINAC放射治疗输送系统和基于台架的放射治疗输送系统其中之一。
13.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，所述处理装置还用于在所述放射治疗输送阶段期间连续地移动所述放射治疗输送系统的治疗诊台。
14.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，在修改所述MLC的一个或多个计划叶位置期间，所述放射治疗输送系统的治疗诊台是静止的。
15.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，在治疗前计划图像中识别所述先前位置，并且其中，在患者设置图像中识别所述当前位置。
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