CN112805058A - 用于校准和控制准直器叶片的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于校准和控制多叶片准直器的叶片的系统和方法。根据示例性方法，控制器可以接收准直器叶片的图像，并且可以确定成像标记与相应的叶片的端部之间的微小偏移。另外，控制器可以量化与叶片成像摄像装置相关联的桶形失真效应。控制器可以使用微小偏移和桶形失真量化来校正叶片位置数据，并且可以使用经校正的叶片位置来在放射疗法期间精确地放置叶片。有利地，可以利用叶片形成期望的束成形窗，确保使照射健康组织最小化，同时还确保目标组织接收正确的辐射剂量。本公开内容的实施方式提供了可以比现有的校准技术更快的准直器校准技术，允许缩短的校准时间和更快的放射疗法阶段。

Description

用于校准和控制准直器叶片的系统和方法

技术领域

本公开内容总体上涉及放射疗法系统的多叶片准直器。更具体地，本公开内容涉及用于校准和控制多叶片准直器的叶片的移动的系统和方法。

背景技术

放射疗法用于通过用电离辐射照射组织来治疗癌症和其他疾病。放射疗法系统生成辐射束(例如电子、质子、离子等)，并且将该束朝向诸如肿瘤的目标部位引导。为了将辐射集中在目标部位处并且使对健康的周围组织的辐射最小化，放射疗法系统通常还包括束成形装置，例如多叶片准直器(MLC)。MLC包括并排布置的多排细长叶片，并且由诸如钨的辐射屏蔽材料构成。每个叶片可以独立地移动至辐射的路径中并且可以独立地移动出辐射的路径以阻挡一部分束。通过布置准直器叶片，MLC可以用于使辐射束成形，以便将剂量聚焦在目标组织上。

考虑到精确控制束形状的重要性，已经开发了用于校准准直器叶片的位置的技术。例如，一些基于辐射的校准技术利用X射线胶片或点剂量计来确认叶片形成所期望的辐射束形状。然而，这种技术可能是耗时的，并且经常提供实际束几何形状的不良指示。其他校准技术包括使用激光束和光学检测器来确定MLC叶片何时到达限定的校准位置。然而，该技术可能不能为所有的叶片形状配置提供叶片位置的精确指示。更进一步的校准技术包括用摄像装置在叶片上成像光学标记，并且使用检测到的光学标记的位置来确定叶片的位置。然而，摄像装置的透镜可能使标记的图像失真，这意味着可能需要额外的校准步骤以提供叶片位置的精确确定。这种失真的程度对于每个透镜是不同的，并且每次对摄像装置进行调整时都可能变化；因此，针对一个摄像装置开发的失真校正技术可能不适用于其他摄像装置或者不适用于维修后的相关摄像装置。另外，因为光学标记是手动放置在准直器叶片上的，所以标记与叶片端部之间的距离(被称为“微小偏移”的距离)对于每个叶片是不同的。现有的MLC不能简单地用摄像装置测量微小偏移，这是因为叶片对于摄像装置是不可见的。由于这些原因，现有的准直器系统可能需要计算密集且耗时的校准步骤，以确保在放射疗法期间正确地放置准直器叶片。

因此，仍然需要用于通过使由摄像装置透镜引起的叶片图像的失真最小化并且通过以更及时的方式精确地测量和考虑叶片的微小偏移来精确地监视准直器叶片位置的改进技术。本公开内容提供了用于生成准直器叶片的未失真图像以及使用最少数目的测量来精确测量微小偏移的系统和方法，使得可以确定叶片的真实位置，而不会对机器设置过程增加过多的校准时间。因此，在放射疗法期间可以甚至更精确地放置叶片，使得可以实现期望的束几何形状，并且可以减少用于执行校准所需的时间。

发明内容

本文中公开了用于校正由叶片成像摄像装置的透镜引起的准直器叶片的图像的失真以及用于精确地测量准直器叶片的微小偏移的系统和方法。本内容的特定示例可以使得能够进行准直器叶片的位置的精确确定，从而提供叶片的更准确定位以在放射疗法期间使辐射束成形。

根据本公开内容的示例性实施方式，提供了一种用于校准放射疗法装置的多叶片准直器的叶片的计算机实现的方法，该叶片包括成像标记并且被配置成通过阻挡辐射来使由放射疗法装置发射的辐射束成形，其中，该放射疗法装置包括被配置成对叶片进行成像的成像装置，该成像装置包括透镜。该方法包括从成像装置接收叶片的多个图像。该叶片在至少第一图像中处于第一位置并且在至少第二图像中处于第二位置。该方法还包括至少部分地基于第一图像和第二图像生成叶片处于第一位置和处于第二位置的初始位置估计。叶片的初始位置估计是相对于与多叶片准直器相关联的预定坐标空间生成的。该方法还包括至少部分地基于叶片处于第一位置和处于第二位置的初始位置估计来确定叶片的偏移。该偏移反映叶片的成像标记位置与叶片的端部的位置之间的差异。该方法还包括基于叶片的偏移和叶片的初始位置估计，识别叶片的相对于预定坐标空间的第一位置坐标。该方法还包括基于叶片的第一位置坐标和叶片的偏移来计算透镜的失真系数。该失真系数反映与透镜相关联的光学失真效应。该方法还包括基于失真系数和叶片的第一位置坐标，确定叶片的相对于预定坐标空间的经校正的位置坐标。该方法还包括基于叶片的经校正的位置坐标来校正叶片的偏移。该方法还包括基于经校正的偏移来校准多叶片准直器，其中，基于校准来控制多叶片准直器的至少一个叶片。

多叶片准直器包括在图像中捕获的两个叶片组。两个相对的叶片构成叶片对。第一位置是叶片的收缩位置，并且第二位置是叶片的伸展位置。第一叶片组移动至第一图像中的收缩位置以及第二图像中的伸展位置中。第二叶片组移动至第一图像中的伸展位置以及第二图像中的收缩位置中。计算失真系数包括：在预定坐标空间中识别与透镜的中心相关联的透镜x坐标和透镜y坐标。识别透镜x坐标包括：对于每个叶片对，基于处于第一位置和处于第二位置的两个相对的叶片的第一位置坐标生成函数。识别透镜x坐标额外包括识别每个函数的最大值或最小值；确定每个最大值或最小值的相对于预定坐标空间的x坐标；以及对最大值和最小值的x坐标求平均。每个叶片对的函数是二阶多项式。识别透镜y坐标包括：对于处于第一位置和第二位置的每个位置中的每个叶片组，基于叶片的第一位置坐标生成函数；识别每个函数的拐点；以及对拐点求平均。处于第一位置和第二位置中的每个位置中的每个叶片组的函数是二阶多项式。透镜的失真系数的计算包括：基于一个图像中的所选择的一个叶片组的第一位置坐标和偏移生成函数；基于函数计算透镜的临时失真系数；确定临时失真系数的误差值；如果误差值高于预定阈值，则使用误差值重新生成函数，基于重新生成的函数重新计算透镜的临时失真系数，并且确定重新计算的临时失真系数的误差值，直到误差值低于预定阈值为止；以及当误差值低于预定阈值时，将透镜的失真系数设置为等于临时失真系数。该函数是使用均方根技术生成的。计算临时失真系数包括：通过利用所生成的函数使与透镜相关联的光学失真最小化，来确定所选择的叶片组中的每个叶片的相对于预定坐标空间的未失真位置坐标；基于未失真位置坐标来计算所选择的叶片组中的每个叶片的失真系数；以及通过对叶片的失真系数求平均来生成透镜的临时失真系数。该方法额外包括利用与像素的数目和距离有关的预定转换因子来识别叶片的成像标记位置。确定叶片的偏移包括：识别叶片的成像标记位置，其中，每个叶片与至少两个识别的成像标记位置相关联；对于每个叶片，对成像标记位置求平均；基于平均成像标记位置来识别参考叶片；确定叶片的平均成像标记位置与参考叶片的平均成像标记位置之间的差异；以及基于所确定的差异来计算偏移。

根据本公开内容的另一示例性实施方式，提供了一种用于在放射疗法装置中使用的计算机实现的方法，该放射疗法装置发射辐射束以治疗患者的目标肿瘤。该放射疗法装置包括具有多个叶片的多叶片准直器，叶片包括成像标记并且被配置成通过阻挡辐射来使由放射疗法装置发射的辐射束成形。该放射疗法装置包括被配置成对叶片进行成像的成像装置。该成像装置包括透镜。该方法包括接收用于利用辐射治疗目标肿瘤的治疗计划。治疗计划包括用于照射目标肿瘤的治疗性辐射束形状。该方法包括识别多叶片准直器的叶片的相对于与多叶片准直器相关联的预定坐标空间的放射疗法位置坐标。当叶片位于放射疗法位置坐标处时，叶片通过阻挡辐射来形成治疗性辐射束形状。该方法包括接收叶片的偏移。该偏移反映叶片的成像标记位置与叶片的端部的位置之间的差异。该方法包括从多个多叶片准直器接收基于叶片位置数据的校准系数。该方法包括基于校准系数生成位置误差函数。位置误差函数指示与透镜的光学失真效应相关联的叶片位置误差。该方法包括基于偏移和位置误差函数控制叶片移动至放射疗法位置坐标。

多叶片准直器包括两个相对的叶片组。生成位置误差函数包括：生成叶片组的位置误差多项式，其中，每个位置误差多项式基于不同的校准系数；从成像装置接收叶片的图像；基于图像中的叶片的成像标记的位置，识别叶片的相对于预定坐标空间的未失真位置坐标；以及基于位置误差多项式和叶片的失真位置坐标生成位置误差函数。每个叶片组与三个位置误差多项式相关联，并且每个位置误差多项式基于四个校准系数。叶片的偏移至少部分地根据当叶片处于第一位置时获得的叶片位置数据以及当叶片处于第二位置时获得的叶片位置数据来确定。位置误差函数指示每个叶片的叶片位置误差。该方法额外包括计算经校正的校准系数以适应多叶片准直器的调整；以及基于经校正的校准系数生成经校正的位置误差函数。

所公开的实施方式的附加特征和优点将在以下的描述中部分地阐述，并且根据该描述部分将是明显的，或者可以通过所公开的实施方式的实践来获知。所公开的实施方式的特征和优点将通过所附权利要求中特别指出的元素和组合来实现和获得。

应当理解，前面的一般描述和以下的详细描述两者都仅是示例和说明性的，并且不限制如所要求保护的公开的实施方式。

附图构成本说明书的一部分。附图示出了本公开内容的若干实施方式，并且与说明书一起用于解释如所附权利要求书中阐述的公开的实施方式的原理。

附图说明

图1示出了与本公开内容的各种实施方式一致的示例性放射疗法系统。

图2示出了与本公开内容的各种实施方式一致的图1的放射疗法系统的示例性辐射头。

图3A是与本公开内容的各种实施方式一致的多叶片准直器的示例性叶片阵列的顶部平面视图。

图3B是与本公开内容的各种实施方式一致的多叶片准直器的示例性叶片的侧视图。

图4A是与本公开内容的各种实施方式一致的其中它们的端部对准的两个示例性叶片组的顶部平面视图。

图4B描绘了与本公开内容的各种实施方式一致的由示例性叶片成像摄像装置捕获的图4A的叶片组的失真图像。

图4C示出了与本公开内容的各种实施方式一致的由叶片成像摄像装置的透镜引起的桶形失真效应。

图5A是与本公开内容的各种实施方式一致的用于多叶片准直器的示例性校准方法的流程图。

图5B描绘了与本公开内容的各种实施方式一致的与多叶片准直器相关联的预定坐标空间。

图5C是与本公开内容的各种实施方式一致的用于多叶片准直器的另一示例性校准方法的流程图。

图6A是与本公开内容的各种实施方式一致的示例性叶片成像方法的流程图。

图6B是与本公开内容的各种实施方式一致的在图6A的叶片成像方法期间处于第一配置的两个示例性叶片组的顶部平面视图。

图6C是与本公开内容的各种实施方式一致的处于图6B的第一配置的示例性叶片的截面侧视图。

图6D是与本公开内容的各种实施方式一致的在图6A的叶片成像方法期间处于第二配置的两个示例性叶片组的顶部平面视图。

图6E是与本公开内容的各种实施方式一致的处于图6D的第二配置的示例性叶片的截面侧视图。

图7示出了与本公开内容的各种实施方式一致的计算准直器叶片的微小偏移的示例性方法。

图8是与本公开内容的各种实施方式一致的计算成像透镜的失真系数的示例性方法的流程图。

图9A描绘了与本公开内容的各种实施方式一致的用于计算成像透镜中心的Y坐标的示例性技术。

图9B描绘了与本公开内容的各种实施方式一致的用于计算成像透镜中心的X坐标的示例性技术。

图10是与本公开内容的各种实施方式一致的计算关于多叶片准直器的每个叶片的失真误差函数的示例性方法的流程图。

图11A是与本公开内容的各种实施方式一致的示例性放射疗法方法的流程图。

图11B是与本公开内容的各种实施方式一致的另一示例性放射疗法方法的流程图。

具体实施方式

参照附图描述示例性实施方式。在附图中，附图不一定按比例绘制，附图标记的最左边的数字标识其中附图标记首次出现的附图。在任何方便的情况下，在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。尽管本文中描述了所公开的原理的示例和特征，但是在不偏离所公开的实施方式的精神和范围的情况下，修改、调整和其他实现是可行的。此外，词语“包含”、“具有”、“含有”和“包括”以及其他类似的形式意指在含义上是等同的并且是开放式的，因为这些词语中的任何一个之后的一个项或多个项并不意味着是这样的一个项或多个项的完整的列表，或者并不意味着仅限于所列出的一个项或多个项。还应当注意的是，如本文和所附权利要求中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用。

示例性实施方式总体上涉及用于使由叶片成像摄像装置的透镜引起的准直器叶片的图像中的失真最小化或消除的系统和方法。另外，示例性实施方式总体上涉及用于精确地确定准直器叶片的微小偏移的系统和方法。本公开内容的实施方式可以使得能够在校准和放射疗法两者期间进行叶片位置的精确确定。此外，示例性实施方式总体上涉及用于执行放射疗法的系统和方法，在执行放射疗法期间，利用生成的位置误差函数来校正准直器叶片的位置。

图1是示例性放射疗法系统100的视图。系统100可以是线性加速器(LINAC)系统或者被称为MR-LINAC的组合磁共振成像(MRI)和线性加速器系统。然而，将理解，本公开内容中的系统100不限于LINAC或MR-LINAC，并且本文中公开的系统和装置可以用于实现任何合适的放射疗法系统或者任何合适的组合医学成像和放射疗法系统。

系统100可以包括可以支撑辐射头104和辐射检测面板106的底盘102。辐射头104和检测面板106可以彼此相对地安装在底盘102上，其中底盘102的旋转轴位于它们之间。辐射头104可以被配置成诸如根据治疗计划生成辐射束122，以向由诊查台110支撑的患者124递送一定剂量的辐射。治疗计划可以是预先确定的，或者可以是实时确定的或者仅在治疗之前确定的，并且可以在治疗的过程期间进行调整。底盘102可以被配置成使辐射头104和检测面板106围绕诊查台110旋转，以根据治疗计划向患者124提供多个不同剂量的辐射。例如，底盘102可以由一个或更多个底盘电机供电，使得底盘102可围绕诊查台110连续旋转。在一些实施方式中，诊查台110可以被机动化使得患者124可以被定位成其中肿瘤部位处于或靠近辐射束122的等中心126。附加地或替选地，在底盘102围绕患者124旋转的同时，诊查台110可以沿平移轴线移动至治疗区域中或者移动出治疗区域(即，平行于底盘的旋转的轴线)。通过这种同时运动，可以实现本领域已知的螺旋辐射递送模式，以产生某些类型的剂量分布。

在一些实施方式中，系统100可以额外包括成像装置。例如，系统100可以被配置为MR-LINAC系统。示例性系统100可以利用MR图像、CT图像和/或伪CT图像来监视和控制由辐射头104递送的辐射。

系统100可以额外包括控制器140，该控制器140可以被编程以控制尤其为辐射头104、检测面板106、诊查台110、成像装置和底盘电机。控制器140可以执行功能或操作，例如治疗计划、治疗执行、图像获取、图像处理、运动跟踪、运动管理和/或放射疗法过程中涉及的其他任务。控制器140的硬件部件可以包括一个或更多个计算机(例如，通用计算机、工作站、服务器、终端、便携式/移动装置等)；处理器(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用或专门设计的处理器等)；诸如存储器142的存储器/存储装置(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪速存储器、硬盘驱动器、光盘、固态驱动器(SSD)等)；输入装置(例如键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、按钮、旋钮、轨迹球、控制杆、手柄、操纵杆等)；输出装置(例如显示器、打印机、扬声器、振动装置等)；电路；印刷电路板(PCB)；或其他合适的硬件。控制器140的软件部件可以包括操作系统软件、应用软件等。

控制器140可以被编程为根据用于照射患者的目标组织的放射疗法治疗计划来控制系统100的特征。治疗计划可以包括关于要施加至目标组织的特定剂量的信息，以及其他参数例如束角度、剂量直方图体积信息、在治疗期间要使用的辐射束的数目、每束的剂量等。控制器140可以被编程为根据预定治疗计划来控制系统100的各种部件，例如底盘102、辐射头104、检测面板106和诊查台110。在一些实施方式中，控制器140可以被编程为使用从成像装置接收的图像来生成治疗计划。替选地或附加地，控制器140可以被编程为从存储器142获取治疗计划并且利用系统100执行该计划。在一些实施方式中，控制器140可以被编程为在利用系统100执行之前修改从存储器142接收的治疗计划。

图2示出了系统100的示例性辐射头104的特征。辐射头104可以包括辐射束生成器210(例如，X射线源)和多叶片准直器(MLC)200，其中的至少一个可以安装在底盘102上。例如，由束生成器210生成的辐射束122可以是锥形束或扇形束。在其他实施方式中，辐射头104可以包括一个以上的束生成器和/或一个以上的相应多叶片准直器。MLC 200可以包括正交于束122的轴线定向的多个细长叶片202、204。可以控制MLC200的叶片以采取不同的位置来选择性地阻挡一些或全部辐射束122，从而改变到达患者的束的形状。

辐射头104还可以包括摄像装置220，该摄像装置220被配置成经由可倾斜调整的镜对222、224来观察准直器叶片202、204，这可以允许摄像装置被定位在辐射束122之外。在一些实施方式中，叶片202、204对于摄像装置220可以是不可见的；因此，叶片202、204可以包括安装在其上的成像标记，例如红宝石或发荧光标记，它们对于摄像装置220可以是可见的。分束器242可以放置在光路中(在两个镜222、224之间使得它也在辐射束122之外)，使得光投影仪240可以沿相同的光路照亮成像标记。辐射头104可以包括另外的一个镜或多个镜244，以便将光投影仪(和/或其他元件)定位在方便的位置中。

根据其中叶片202、204各自包括红宝石作为成像标记的实施方式，该红宝石可以被配置成当用具有波长在525nm的绿光带或410nm紫/近紫外光带的光照亮时，在暗红/近红外光带(例如695nm)发荧光。例如，光投影仪240可以用绿光或紫光照射红宝石，使得红宝石发荧光，发射的光可以通过镜222、224转移至摄像装置220。摄像装置220可以利用由红宝石发射的光来生成叶片202、204的图像数据，并且控制器140可以利用该图像数据来确定叶片的位置并且控制叶片进入或离开辐射束122的路径的移动，以便使束成形(例如，根据预定治疗计划)。将理解，本公开内容中的辐射头104不限于图2中描绘的叶片成像配置，并且本文中公开的系统和装置可以包括用于对MLC 200的叶片进行成像的任何合适的配置。

图3A是MLC 200的示例性叶片阵列的顶部平面视图，并且图3B是示例性叶片202的侧视图。MLC 200可以包括两个叶片组310、320，每个叶片组可以单独地伸展至辐射束122的路径中和从辐射束122的路径伸展出来，使得它们的相应端部304通过阻挡辐射束的部分来使束的截面成形。为了形成用于辐射束122的成形窗的目的，词语“端部”可以指的是叶片202沿其纵向轴线的功能端。词语“端部”不一定指的是叶片202相对于其纵向轴线的端点(即，叶片202最靠近MLC 200的中心的的点)，尽管在一些实施方式中，它可以指的是叶片202相对于其纵向轴线的端点。在一些实施方式中，MLC 200可以包括一组电机，每个电机被配置成使叶片中的对应一个叶片移动。通过电机的每个叶片的移动可以由控制器140控制；例如，控制器140可以经由电机控制叶片端部304的放置，以使用于照射目标组织300的辐射束122例如根据预定治疗计划成形。在一些实施方式中，叶片202、204可以被配置成伸展至辐射束122的路径中，伸展至超过叶片组310、320之间的中间点的位置。这种能力可以允许叶片202、204完全闭合在一起。叶片202、204可以由诸如钨的不透射线材料构成，并且可以相对于彼此并排布置在两个相对的组310、320中；因此，叶片202、204下方的区域未被照射。每个叶片被定位成与另一叶片组中的对应叶片直接相对；两个相对的叶片构成叶片对325。每个叶片可以在其横向(y)方向上是薄的，以提供高分辨率并且限制不必要地照射的组织区域的大小。每个叶片也可以在(z)方向上是深的，以提供有效的辐射吸收。在一些实施方式中，每个组可以包括80个叶片，结果是总共160个叶片；替选地，MLC 200可以包括更多或更少的叶片。

每个叶片202、204可以包括固定在一起的驱动联接器330和钨体340。驱动联接器330可以包括两个凹槽334、346，该两个凹槽334、346被配置成接合可以限制叶片的移动的端部停止杆(下面进一步讨论)。驱动联接器330可以额外包括接近其后端336的凹口332，该凹口332被配置成接合叶片电机。例如，叶片电机可以连接至叶片键，该叶片键可以插入至凹口332中并且由电机驱动以将叶片移动至辐射束122中和移动出辐射束122。钨体340可以包括位于叶片端部304附近的成像标记342(例如红宝石)。每个叶片的成像标记342被手动放置在距叶片端部304约预定距离。例如，可以放置成像标记342使得其中心距叶片端部304约4.5毫米。然而，因为每个成像标记是手动放置的，所以对于每个叶片，成像标记342的中心与叶片端部304之间的微小偏移344可能是不同的。摄像装置220不能通过对叶片端部304的位置进行成像来测量微小偏移344，这是因为除了成像标记342之外，叶片202对于摄像装置220是不可见的。

图4A是叶片组310和320的顶部平面视图，其中叶片组310和320的端部304沿两条直线对准。例如，图4A中描绘的每个叶片可以处于相应的完全收缩位置。图4B是如由摄像装置220捕获的成像标记342的图像。在图4A中描绘的配置中，叶片的成像标记342在两条直线上近似对准，这是因为标记距对准的端部是大致相同的距离。如图4B中描绘的，摄像装置220捕获标记342的图像。然而，摄像装置220的透镜使标记342的图像失真：标记342——在图像中——看起来为形成两条曲线，而不是两条近似直线。这种失真效应被称为“桶形失真”，并且其在图4C中示出，其压缩图像特征以呈现它们距图像的x坐标轴402和y坐标轴404越远，就越靠近图像的中心400。因此，如图4C中描绘的，直线406被失真以呈现为曲线408，随着线远离图像的x轴402和y轴404伸展的越远，曲线变得更明显。每个摄像装置透镜的桶形失真效应是不同的，并且可能使得难以确定准直器叶片尤其是距准直器的中心最远的叶片的真实位置。因此，为了精确地定位和放置准直器叶片，必须量化并且去除桶形失真。

图5A示出了用于多叶片准直器(例如，MLC 200)的示例性校准方法500A，其中可以量化桶形失真和微小偏移并且用于校正检测到的准直器叶片的位置。方法500A可以是处理器执行的方法。在一些实施方式中，方法500A可以由诸如控制器140的相同处理器执行。替选地，方法500A的一个或更多个步骤可以由单独的处理器执行。

在步骤502中，控制器140可以控制准直器叶片的移动并且可以从摄像装置220接收叶片的图像。控制器可以从接收到的图像中识别成像标记342的位置数据。步骤502可以包括从摄像装置220接收叶片的两个或更多个图像。控制器140可以被编程为控制MLC 200，使得每个叶片组310、320可以在图像的每一个中处于不同的位置。可选地，控制器140可以将成像标记的位置数据存储在存储器142中。

图6A示出了步骤502的示例性过程。图6A的过程可以由诸如控制器140的处理器来执行。在步骤602中，控制器140可以使第一叶片组(例如，叶片组310)收缩至外端停止件622。在步骤604中，控制器140可以使另一叶片组(例如，叶片组320)前进至内端停止件624。在一些实施方式中，当前进的组(例如，叶片组320)中的叶片前进至内端停止件624时，它们可以前进超过叶片组310、320之间的中间点。控制器140可以通过系统100的叶片电机的致动来移动叶片，包括使叶片前进和收缩至端部停止件。

图6B和图6C示出了收缩的叶片和伸展的叶片的第一示例性配置。每个叶片组310、320可以包括外端停止件622和内端停止件624。端部停止件622、624可以垂直于叶片的纵向轴线定位并且可以限制叶片的移动。例如，外端停止件622可以接合驱动联接器330的后端336上的凹槽334，并且可以限定叶片的完全收缩位置，这是因为叶片不能远离准直器中心收缩超过外端停止件622。内端停止件624可以接合凹槽346，并且可以限定叶片的完全伸展位置，这是因为叶片不能朝向准直器中心前进经过内端停止件624。然而，本领域普通技术人员将理解，叶片202、204的配置和端部停止件622、624的配置仅是示例性的，并且本文中公开的系统和装置可以包括任何合适的配置以限定准直器叶片的完全收缩位置和完全伸展位置。

在步骤602(图6A)中，控制器140可以使叶片组310远离准直器中心收缩直到驱动联接器330的凹槽334接合外端停止件622为止，如图6C的截面图所示。在步骤604中，控制器140可以使叶片组320朝向准直器中心前进，直到组中的叶片的凹槽346接合内端停止件624为止。在这种布置中，每个组中的叶片的叶片端部304和后端336可以以直线对准，这是因为叶片的形状和尺寸相同(除了成像标记342的手动放置)。在步骤606中，控制器140可以控制摄像装置220以捕获叶片的第一图像，并且可以从摄像装置220接收图像。在一些实施方式中，控制器140可以将第一图像存储在存储器142中。

图6D和图6E示出了步骤608至步骤612。在步骤608中，控制器140可以使组310前进，直到组中的叶片的凹槽346接合内端停止件624为止，如图6E的截面图所示。在一些实施方式中，当前进的组(例如，叶片组310)中的叶片前进至内端停止件624时，它们可以前进超过叶片组310、320之间的中间点。在步骤610中，控制器140可以使叶片组320远离准直器中心收缩直到组中的叶片的凹槽334接合外端停止件622为止。在步骤612中，控制器140可以控制摄像装置220以捕获叶片的第二图像，并且可以从摄像装置220接收图像。在一些实施方式中，控制器140可以将第二图像存储在存储器142中。

普通技术人员将理解，控制器140可以在执行步骤602至步骤606之前执行步骤608至步骤612。另外，控制器140可以控制摄像装置220以捕获多于两个叶片的图像。例如，控制器140可以在它们相应的完全伸展的和完全收缩的配置中对组310和320分别进行成像，结果是总共四个图像。然而，至少必须收集两个叶片的图像，这是因为必须在至少两个不同的位置对叶片进行成像。

再次参照图5A，在步骤504中，控制器140可以识别在步骤606和612中接收的图像内的成像标记342的位置。控制器140可以识别处于收缩位置和前进的位置的两个叶片组中的成像标记的位置。因此，MLC 200的给定叶片，控制器140可以从处于前进的位置的该叶片的图像中识别成像标记位置，并且可以从处于收缩位置的该叶片的图像中识别成像标记位置。控制器140可以使用预定转换因子将成像标记位置数据从像素转换为距离的单位，例如毫米或微米。在一些实施方式中，对于MLC 200的所有叶片，转换因子可以是恒定的。可以根据以毫米为单位的叶片行进轨迹的测量距离(其可以基于MLC 200的已知尺寸来确定)和以像素为单位的相同叶片行进轨迹的测量距离(其可以由摄像装置220捕获并且根据例如方法500A来校正)来计算转换因子。附加地或替选地，可以根据多个MLC估计转换因子，并且对其求平均或以其他方式组合以产生转换因子。在步骤504中，控制器140可以基于转换后的成像标记位置数据，确定成像标记的相对于与MLC 200相关联的预定坐标空间520的x和y位置坐标。MLC 200的每个叶片可以与两组成像标记位置坐标相关联：一组成像标记位置坐标表示叶片何时完全前进，并且另一组成像标记位置坐标表示叶片何时完全收缩。在一些实施方式中，控制器140可以将成像标记位置坐标存储在存储器142中。在一些实施方式中，控制器140可以在确定成像标记位置坐标之前执行步骤504的像素到距离的转换。在替选实施方式中，控制器140可以使用以像素为单位的测量和计算来确定以像素为单位的成像标记位置坐标，并且可以执行方法500A的步骤506至步骤514以及可选地执行方法500A的步骤516。在这样的实施方式中，控制器140然后可以在执行步骤518的叶片控制之前执行像素到距离的转换。

在一些实施方式中，在步骤606处和在步骤612处，控制器140可以接收叶片的多个图像。例如，在步骤606处和在步骤612处，控制器140可以接收2个图像、3个图像、4个图像、5个图像、10个图像、25个图像、50个图像、100个图像或一些其他数目的图像。控制器140可以对在步骤606和在步骤612中接收的每个图像执行方法500A的步骤504，并且因此可以计算每个接收的图像中的成像标记342的成像标记位置坐标。在一些实施方式中，可以对来自给定位置处的给定叶片的每个图像(例如，来自处于收缩位置的左组310的第一叶片的每个图像)的成像标记位置坐标求平均以生成在每个位置处的每个叶片的成像标记的更精确的位置坐标的集合。控制器140可以在执行方法500A的剩余部分时利用平均成像标记位置坐标。

图5B描绘了与MLC 200相关联的示例性预定坐标空间520，其中用于每个成像标记342的位置坐标被映射在其中。成像标记的位置坐标可能受到摄像装置透镜的桶形失真的影响。例如，在每个叶片组具有80个叶片的MLC中，第一叶片522和第80叶片528的标记可能看起来比第40叶片524和第41叶片526的标记更靠近y轴，尽管实际上这些标记可能被放置在近似直线上。第一叶片组(例如，叶片组310)的成像标记位置坐标可以具有负的x坐标(即，被定位成y轴的左侧)，而第二叶片组(例如，叶片组320)的成像标记位置坐标可以具有正的x坐标(即，被定位成y轴的右侧)。在一些实施方式中，控制器140可以确定成像标记位置坐标，其中坐标空间520的原点530对应于准直器中心的位置。在每个叶片组具有80个叶片(总共160个叶片)的MLC中，相对于垂直于叶片的纵向方向的轴线，准直器中心可以位于第40叶片524与第41叶片526之间，并且可以等距地位于两个叶片组310、320之间。在一些替选实施方式中，控制器140可以将原点530定位在叶片组310、320之间的等距点处并且在第一叶片522上面(相对于图5B)或者在第80叶片528下面(相对于图5B)。因此，可以相对于准直器中心分配坐标空间520中的成像标记位置坐标。

返回至图5A中的方法500A，在步骤506中，控制器140可以将成像标记位置坐标从双极坐标系变换为机械坐标系，以便校正相对于x轴402的负部分测量的标记(即，叶片组310中的标记)的x坐标。控制器140可以通过将叶片组310中的成像标记的x坐标乘以-1来执行该变换。在一些替选实施方式中，控制器140可以在方法500A的不同步骤处——例如在步骤512的开始处——执行双极到机械的变换。

在步骤508中，控制器140可以计算叶片的微小偏移值。图7示出了在步骤508中计算微小偏移的示例性过程。MLC 200的叶片的形状和尺寸可以相同；例如，对于MLC 200的所有叶片，叶片长度720、驱动联接器330的长度722和主体340的长度724可以是恒定的。然而，因为每个标记342是手动且单独地放置的，所以微小偏移344可以在叶片上变化。

在步骤702处，控制器140可以获得在步骤504中确定的成像标记位置坐标。所获得的成像标记位置坐标可以包括在每个位置处(即，在前进的位置中和在收缩位置中)的每个叶片的成像标记的成像标记位置坐标。在步骤704中，对于一个叶片组，控制器140可以计算每个叶片的成像标记的时间偏移值offset_temp。控制器140可以根据以下式计算给定标记的offset_temp：

其中，x_outer表示当叶片处于完全收缩位置时标记的x坐标，并且x_inner表示当叶片处于完全前进的位置时标记的x坐标。因此，可以将offset_temp视为给定叶片的标记的平均x坐标。Offset_temp具有正值。在步骤706中，控制器140可以从组中的成像标记342之中识别参考标记。在一些实施方式中，参考标记可以是具有最大offset_temp值的成像标记(即，具有距坐标空间520的y轴最远的x坐标的成像标记)。在一些替选实施方式中，参考标记可以是具有最小offset_temp值的成像标记(即，具有最靠近坐标空间520的y轴的x坐标的成像标记)。

在步骤708中，控制器140可以计算组中剩余叶片的微小偏移344。在一些实施方式中，可以假定参考标记具有预定微小偏移。例如，MLC 200的叶片可以被制造成使得每个标记342被放置成距叶片端部304约预定距离(例如4.5毫米)。控制器140可以假定参考标记具有等于该距离(例如4.5毫米)的微小偏移344，并且可以利用参考叶片的offset_temp值和组中剩余叶片的offset_temp值来计算其他叶片的微小偏移344。在一些实施方式中，控制器140可以确定参考标记的offset_temp与组中其他标记的offset_temp值之间的纵向距离(即，沿坐标空间520的x轴的距离)。控制器140然后可以从预定距离中减去确定的纵向距离以计算叶片的微小偏移。根据其中预定距离为4.5毫米的示例，如果控制器确定给定标记的offset_temp距参考标记的offset_temp为0.3毫米，则控制器140可以确定给定标记具有4.2毫米(即4.5mm-0.3mm)的微小偏移。控制器可以针对组中的所有叶片执行该计算。在步骤710中，控制器140可以根据步骤704至步骤708来计算另一组中的叶片的微小偏移。

如上面所提到的，在步骤706的一些替选实施方式中，控制器140可以选择最靠近准直器中心的标记作为参考标记。在这样的实施方式中，在步骤708中，控制器140可以假定参考标记具有等于预定距离(例如4.5毫米)的微小偏移，并且可以将参考标记与剩余标记之间的确定的纵向距离添加至预定距离以计算叶片的微小偏移。例如，如果确定给定标记的offset_temp距参考标记的offset_temp为0.1毫米，则控制器140可以确定给定标记具有4.6毫米(即4.5mm+0.1mm)的微小偏移。控制器140可以针对组中所有剩余叶片执行该计算。在步骤710中，控制器140可以计算另一组中叶片的微小偏移。

有利地，在一些实施方式中，控制器140可以将具有最大时间偏移值的成像标记(即，距准直器中心最远的标记)识别作为参考标记，这是因为该标记的叶片可能处于完全收缩的配置。因为叶片本身对于摄像装置220是不可见的，所以摄像装置220不能确认当处于完全收缩位置时，所有的叶片实际上都与外端停止件622接触。极有可能的是，具有成像标记距准直器中心最远的叶片处于完全收缩位置，由于当叶片朝向外端停止件622收缩时，成像标记被拉开远离准直器中心。因此，所确定的参考标记的微小偏移极有可能是精确的，从而允许另一微小偏移值的计算也是精确的。

返回至图5A的方法500A，在步骤510中，控制器140可以计算与准直器叶片的端部304的相对于坐标空间520的位置对应的叶片位置坐标。叶片位置坐标可以包括每个叶片端部304的x坐标和y坐标。对于给定位置(即，前进的位置或收缩位置)处的给定叶片，可以从成像标记x坐标的值中减去微小偏移的值以确定叶片位置x坐标的值。以这种方式，可以对微小偏移进行校正并且识别叶片端部的x坐标。对于给定位置处的给定叶片，叶片位置y坐标的值可以等于成像标记y坐标的值。因为微小偏移仅使沿x轴的叶片位置的计算失真，所以叶片的y坐标不需要对微小偏移进行校正。控制器140可以计算处于前进的位置和处于收缩位置的每个叶片的叶片位置坐标。也就是说，MLC 200的每个叶片可以与两组叶片位置坐标相关联：一组坐标表示叶片何时完全前进，并且另一组坐标表示叶片何时完全收缩。

一旦确定了叶片位置坐标，就可以在步骤512中确定量化与摄像装置透镜相关联的桶形失真效应的失真系数。图8示出了在步骤512中计算失真系数k的示例性过程。失真系数k表征了透镜的桶形失真行为，并且对于每个透镜是不同的。失真系数k可以被近似为三次泰勒级数，并且由以下公式表示：

r_distorted＝r_undistorted·(1+k·r_undistorted ²)

其中，r_distorted是失真图像从透镜中心开始的点的半径，并且r_undistorted是未失真图像从透镜中心开始的点的半径。由于桶形失真压缩图像，因此r_distorted比r_undistorted小。由于根据定义，两个半径都是正的：

因此，失真系数k必须小于0。通过确定透镜的失真系数k，可以量化并且去除桶形失真。失真系数k的计算可以用以像素或以距离的单位(例如微米)表示的成像标记位置来执行；然而，所有的计算必须以相同的单位进行。

在执行图8中描绘的步骤802之前，如果在方法500A中没有较早执行变换，则控制器140可以执行双极到机械的变换。在步骤802中，控制器140可以确定透镜中心在坐标空间520内的x位置坐标和y位置坐标。透镜中心表示由摄像装置220的透镜引入的失真的原点；也就是说，透镜中心是通过其穿过透镜的光不失真的透镜的点。在一些情况下，透镜中心可以在原点530处；在其他情况下，它可以在坐标空间520中的不同位置处。透镜中心的x坐标或y坐标可以由控制器140首先计算。

图9A中描绘了在步骤802中计算透镜中心的x坐标的示例性方法。MLC 200中的每个叶片对325，控制器140可以生成表示四组叶片位置坐标之间的拟合的函数，该四组坐标包括处于收缩位置和前进的位置的每个叶片的坐标。例如，图9A中描绘的叶片对325，位置902可以表示第一叶片处于完全伸展位置的位置坐标，并且位置904可以表示第一叶片处于完全收缩位置的位置坐标。类似地，位置906可以表示第二叶片处于完全伸展位置的位置坐标，并且位置908可以表示第二叶片处于完全收缩位置的位置坐标。控制器140可以生成表示在四个点902至908之间的拟合的函数910。在一些实施方式中，函数910可以为二阶多项式函数。控制器140可以针对MLC 200中的每个叶片对生成函数910。控制器140然后可以识别每个生成的函数910的最大值或最小值912(取决于曲率)。在一些实施方式中，由于桶形失真效应，控制器140可以识别坐标空间520的x轴上面的每个叶片对325的最大值，以及坐标空间520的x轴下面的每个叶片对325的最小值。在每组具有80个叶片的MLC中，控制器140可以识别80个最大值或最小值912。然后，控制器140可以对所有识别的最大值或最小值912的x坐标求平均以确定透镜中心的x坐标。

在一些实施方式中，控制器140可以确定是否在坐标空间520的边缘上找到函数910的所识别的最大值或最小值。这可能由于步骤502中收集的图像的旋转和/或由于标记检测误差而发生。控制器140可以对旋转和标记检测误差进行校正，重新计算函数910的最大值或最小值，并且在确定透镜中心的x坐标时利用重新计算的最大值或最小值。在一些实施方式中，如果控制器140确定所计算的透镜中心的x坐标距原点530大于预定距离，则控制器140可以确定所计算的透镜中心的x坐标是不准确的。在这种情况下，控制器140可以默认透镜中心的x坐标等于零。

图9B中描绘了在步骤802中计算透镜中心的y坐标的示例性方法。对于每个图像中的每个叶片组，控制器140可以生成表示该组中的所有叶片的位置坐标之间的拟合的函数。例如，在图9B中，310A可以表示当组处于完全伸展位置时的组310中的叶片的位置坐标，并且310B可以表示当组处于完全收缩位置时的组310中的叶片的位置坐标。类似地，320A可以表示当组处于完全伸展位置时的组320的叶片的位置坐标，并且320B可以表示当组处于完全收缩位置时的组320的叶片的位置坐标。在图9B中，310A的叶片位置坐标(其与第一组310相关联)可以位于320A的叶片位置坐标(其与第二组320相关联)的右侧，这是因为MLC 200的叶片可以被配置成当移动至它们相应的完全前进的位置时前进超过组310、320之间的中途点。控制器140可以生成表示在给定位置处的给定组中的所有叶片的叶片位置坐标之间的拟合的函数920。在图9B中所描绘的示例中，控制器140可以生成四个函数920，每个叶片组310、320两个。在一些实施方式中，函数920可以是二阶多项式函数。然后，控制器140可以识别每个生成的函数920的拐点922。例如，拐点922可以是函数920上具有最大x值的位置。然后，控制器140可以对所有拐点922的y坐标求平均以确定透镜中心的y坐标。

然后，控制器140可以执行步骤804至步骤812以确定摄像装置透镜的失真系数k。控制器140可以仅利用单个图像中的一个叶片组的叶片位置坐标来确定失真系数k。控制器140可以计算每个叶片的端部的输入坐标x_input和y_input，如下：

[x_input，y_input]＝[x_measured-x_lens，y_measured-y_lens]

其中，x_measured和y_measured是在步骤510中获得的叶片位置坐标，并且x_lens和y_lens是在步骤802中确定的透镜中心的x坐标和y坐标。然后，控制器140可以生成每个叶片的端部的失真坐标x_distorted和y_distorted；对于每个叶片，可以将x_distorted和y_distorted分别设置为等于x_input和y_input。

在步骤804中，对于一个组中的每个叶片，控制器140可以确定失真半径r_distorted和叶片端部距原点530的角度θ，如下：

在步骤806中，控制器140可以使用均方根方法将叶片端部的失真x坐标和y坐标拟合为直线，并且可以计算拟合线的斜率m。在一些实施方式中，除了别的之外，由于摄像装置220相对于准直器叶片的轻微旋转，拟合线可能不是垂直的。控制器140还可以识别具有距原点530最远的x坐标的组中的叶片端部(即，具有最大x坐标值的叶片端部)。该叶片可能是因桶形失真而失真最少的叶片，这是因为桶形失真倾向于将图像朝向图像中心压缩。控制器140可以将该叶片端部的x坐标存储为可变offset(偏移)。

然后，控制器140可以生成具有斜率为m并且x截距等于offset的直线。根据这个线，控制器140可以计算每个叶片端部的未失真x坐标和y坐标，如下：

x_undistorted＝y_distorted·m+offset

y_undistorted＝x_undistorted·cos(θ)

在步骤808和步骤810中，基于叶片端部的未失真x坐标和y坐标，控制器140可以基于叶片的失真半径与未失真半径之间的关系来计算临时失真系数k_temp。临时失真系数k_temp是摄像装置220的透镜的失真系数的近似值。在一些实施方式中，控制器140可以执行递归函数，该递归函数重新计算k_temp，直到相关联的误差值E_k被确定为低于预定阈值为止，此时，经校正的临时失真系数k_temp可以被存储作为透镜的失真系数k。

对于每个叶片，r_distorted和r_undistorted可以是相关的，如下：

按照以下这些步骤，仅每个叶片端部的x坐标指定此关系：

考虑：

A)

B)

接下来，对于线中的每个点：

因此，在步骤808中，控制器140可以根据下式计算一个组中的每个叶片的透镜失真系数k_leaf：

在步骤810中，控制器140可以对一个组中的所有叶片的透镜失真系数k_leaf求平均，以确定临时透镜失真系数k_temp。

已经计算了k_temp，控制器140可以计算与k_temp相关联的误差值E_k并且将其与预定阈值进行比较。控制器140可以基于未失真x坐标和y坐标，利用k_temp来更新每个叶片的r_undistorted和r_distorted以进行递归函数的后续迭代：

r_distorted＝r_undistorted+k_temp·r_undistorted ³

对于每个叶片，控制器140可以基于以下关系来计算新的x_distorted值和y_distorted值：

在递归函数的每次迭代中，透镜中心的x坐标和y坐标(x_lens和y_lens)以及每个叶片端部的角度θ可以保持恒定。因此，控制器140可以利用每个叶片的更新的r_distorted值来计算每个叶片端部的新的x_distorted值和y_distorted值。

为了确定k_temp的误差E_k，控制器140可以利用输入值和组的第一叶片和最后叶片的端部的新的失真值。因此，在每组具有80个叶片的MLC中，控制器140可以基于第一叶片的值和第80叶片的值来确定E_k，如下：

如果控制器140确定E_k低于预定阈值(例如，小于0.001)，则可以确定k_temp是精确的，并且控制器140可以将k_temp存储作为摄像装置透镜的失真系数k。然而，如果E_k不低于预定阈值，则控制器140可以更新offset值，如下：

offset＝offset+E_k

控制器140可以利用每个叶片的更新的偏移值和更新的x_distorted值和y_distorted值来计算每个叶片端部的新的x_undistorted值和y_undistorted值。拟合线的斜率m、透镜中心的x坐标和y坐标(x_/ens和y_/ens)以及每个叶片的角度θ、x_input值和y_input值在每次迭代中可以保持不变。控制器140可以使用更新的值重复步骤806至步骤810以重新计算k_temp，直到控制器140确定E_k小于预定阈值为止。然后，控制器140可以将k_temp存储作为摄像装置220的透镜的失真系数k。失真系数k可以保持精确，直到摄像装置220和/或摄像装置透镜被调整或被代替为止，或者当叶片成像配置的另一部件例如光投影仪240或者镜222、224、242或244中的一个被调整或被代替时。这种变化可能影响失真效应，导致k变化。因此，在这种情况下，控制器140可以重新计算失真系数k。

参照图5A中的步骤514，控制器140可以利用计算的x_/ens值、y_/ens值和k值来校正MLC200中的每个叶片的光学失真。控制器140可以根据以下式来计算MLC 200中的每个叶片的端部的r_distorted值和r_undistorted值：

[x_input，y_input]＝[x_measured-x_lens，y_measured-y_lens]

r_distorted＝r_undistorted·(1+k·r_undistorted ²)＝r_undistorted+k·r_undistorted ³

其中，x_measured和y_measured是在步骤510中获得的叶片位置坐标。控制器140可以求解这些等式以确定每个叶片端部的未失真半径r_undistorted。控制器140还可以计算每个叶片端部的角度θ，该角度对于失真位置坐标和未失真位置坐标两者可以是相同的，如下：

控制器140可以确定每个叶片端部的未失真x坐标和y坐标(“经校正的叶片位置坐标”)，如下：

x_undistorted＝r_undistorted·cos(θ)

y_undistorted＝r_undistorted·sin(θ)

经校正的叶片位置坐标x_undistorted和y_undistorted可以表示在坐标空间520内的每个叶片端部的真实x位置坐标和y位置坐标，已经进行了校正以解决摄像装置220的光学失真。

在步骤514中，控制器140可以通过确定成像标记x坐标与x_undistorted之间的沿x轴的距离来额外重新计算每个叶片的微小偏移。在一些实施方式中，控制器140可以计算处于收缩位置的叶片和处于前进的位置的叶片的微小偏移，并且可以对这两个值求平均以生成经校正的微小偏移值。有利地，这种重新计算可以产生每个叶片的微小偏移的更精确的测量，这是因为控制器140已经校正了摄像装置220的光学失真。

在步骤516中，控制器140可以将叶片的经校正的微小偏移值存储在存储器142中。在将来的阶段中，控制器140可以从存储器142接收经校正的微小偏移值并且利用它们，例如，以控制在放射疗法阶段期间的叶片放置。经校正的微小偏移值可以保持精确，直到MLC200的叶片和/或成像标记342被代替为止。在这种情况下，控制器140可以重新计算微小偏移并且将它们存储在存储器中作为经校正的微小偏移值。当MLC 200的叶片或成像标记342被代替时，不需要重新计算失真系数k，这是因为摄像装置透镜的光学特性保持不变。

在步骤518中，控制器140可以利用经校正的叶片位置坐标和/或经校正的微小偏移值来控制叶片的移动。例如，控制器140可以基于该叶片的经校正的位置坐标使叶片前进至期望位置。因为每个叶片的x_undistorted和y_undistorted是已知的，所以控制器140可以精确地确定用于移动每个叶片的距离以实现期望的叶片位置，而不会无意地使叶片过度或不足地前进。附加地或替选地，控制器140可以基于检测到的标记位置利用经校正的微小偏移来精确地放置每个叶片的端部。有利地，控制器140可以将每个叶片端部放置在期望的位置，从而形成用于放射疗法束的正确的成形窗。在一些实施方式中，控制器140可以在将经校正的微小偏移存储在存储器中(步骤516)之前控制MLC(步骤518)。

图5C示出了诸如MLC 200的多叶片准直器的另一示例性校准方法500B。方法500B还可以是处理器执行的方法。在一些实施方式中，方法500B可以由控制器140执行。在方法500B中，控制器140可以执行方法500A的步骤502至步骤514。在步骤515B中，控制器140可以生成MLC200中的每个叶片的叶片位置误差函数。叶片位置误差函数可以通过摄像装置220的透镜来表征MLC 200中的每个叶片的光学失真；也就是说，位置误差函数可以表征每个准直器叶片的成像标记的失真位置与未失真位置之间的空间关系。参照图10，在步骤1002中，控制器140可以以像素为单位识别叶片的至少两个位置。例如，控制器140可以识别每个叶片的完全收缩位置和完全伸展位置。替选地，控制器140可以识别每个叶片的两个或更多个替选位置。在步骤1004中，控制器140可以将失真应用于每个叶片的识别位置。该失真可以至少部分地基于摄像装置220的透镜的特性。在步骤1006中，控制器140可以沿叶片的行进方向计算每个叶片的在失真位置与未失真位置之间的误差。叶片的行进方向可以平行于图5B中的x轴，这是因为MLC 200的叶片可以仅被配置为在x方向上一维前进和收缩。在步骤1008中，控制器140可以使用以上讨论的预定转换因子将计算的误差从像素转换成距离的单位(例如毫米或微米)，该预定转换因子对于MLC 200的所有叶片可以是恒定的。在步骤1010中，控制器140可以通过将函数拟合至转换的误差来生成每个叶片的位置误差函数。在一些实施方式中，位置误差函数可以是三阶多项式函数。每个叶片的位置误差函数可以接收成像标记的失真x坐标作为输入，并且可以输出成像标记的失真x坐标与未失真x坐标之间的纵向距离。

在步骤516B中，控制器140可以将经校正的微小偏移值和位置误差函数系数存储在存储器142中。在将来的阶段中，控制器140可以从存储器142接收经校正的微小偏移值和/或位置误差函数系数并且利用它们，例如以控制在放射疗法阶段期间的叶片放置。经校正的微小偏移值可以保持精确，直到MLC 200的叶片和/或成像标记342被代替为止。在这种情况下，控制器140可以重新计算微小偏移并且将它们存储在存储器中作为经校正的微小偏移值。位置误差函数系数可以保持精确，直到摄像装置220和/或摄像装置透镜被代替为止，或者当叶片成像配置的另一部件例如光投影仪240或者镜222、224、242或244中的一个被代替时。

在步骤518B中，控制器140可以利用经校正的微小偏移和位置误差函数来精确地确定叶片位置并且控制叶片的移动。例如，控制器140可以从摄像装置220接收成像标记位置数据，并且可以利用位置误差函数来确定成像标记的真实位置。然后，控制器140可以使用经校正的微小偏移值来确定叶片端部304的位置，并且可以将端部移动至期望的束成形位置。有利地，控制器140可以将每个叶片端部放置在期望的位置，从而形成用于放射疗法束的正确的成形窗。

有利地，本公开内容的校准方法可以在比现有的校准方法更短的时间段内并且用更少的计算步骤来精确地量化和校正摄像装置220的桶形失真和微小偏移的制造不一致性。因此，可以实现准直器叶片位置的精确控制，同时还减少了用于校准MLC和用于执行放射疗法阶段所需的时间的长度和步骤的数目。这对于可能没有可用时间来执行基于辐射的校准的研究医院和较小的诊所可能特别有益。

图11A示出了示例性放射疗法方法1100A。方法1100A可以是处理器执行的方法。在一些实施方式中，方法1100A的步骤可以由诸如控制器140的相同处理器执行。替选地，方法1100A的一个或更多个步骤可以由单独的处理器执行。

在步骤1102中，控制器140可以接收用于治疗患者的诸如肿瘤的目标组织的放射疗法治疗计划。控制器140可以从诸如存储器142的存储器接收治疗计划。在一些实施方式中，控制器140可能先前已经基于除了别的之外的目标组织的图像生成放射疗法治疗计划，并且可能已经将治疗计划存储在存储器142中。在其他实施方式中，放射疗法治疗计划可以由不同的处理器生成并且可以由控制器140执行。放射疗法治疗计划可以包括辐射剂量和辐射束形状、以及其他参数例如束角、剂量直方图体积信息、在放射疗法期间要使用的辐射束的数目、每束剂量等。可以考虑诸如目标肿瘤的位置和大小的因素，以实现肿瘤的有效治疗(例如，使得肿瘤接收足够的辐射剂量以用于有效治疗)与健康周围组织的低照射(例如，健康周围组织接收尽可能低的辐射剂量)之间的平衡。本领域的普通技术人员将理解，本文中描述的放射疗法治疗计划仅是示例性的，并且根据本公开内容可以利用任何合适的放射疗法治疗计划。

在步骤1104中，控制器140可以确定每个叶片的端部的放射疗法位置坐标。该放射疗法位置坐标可以相对于坐标空间520来确定，并且可以表示用于根据接收的放射疗法治疗计划来使辐射束122成形的叶片端部位置。

在步骤1106中，控制器140可以例如从存储器142接收每个叶片的经校正的微小偏移值和一组校准系数。校准系数可以是表征一组叶片310、320内的每个叶片的光学失真的多项式函数的系数。对于每个叶片组，光学失真可以通过三个三阶多项式来表征；因此，控制器140可以接收24个校准系数(2组×每组3个多项式×每个多项式4个系数)。校准系数可以根据从可选地包括辐射头104的多个辐射头接收的数据而生成。所有辐射头可以具有相同型号的摄像装置220、相同类型的摄像装置透镜以及相同的叶片成像配置(例如，图2中描绘的光投影仪240以及镜222、224、242和244的布置)。因此，校准系数可以表示具有相同型号的摄像装置、摄像装置透镜和叶片成像配置的所有MLC中的光学失真效应。

在一些实施方式中，控制器140可以生成校准系数；在一些替选实施方式中，校准系数可以由单独的处理器生成。校准系数可以实时生成，或者可以在方法1100A的执行之前生成，并且可以在方法1100A的执行期间被访问(例如，从存储器)。处理器(例如，控制器140)可以从多个辐射头接收数据，并且生成每个头的透镜中心、k值和叶片位置误差函数(例如，根据方法500B)。处理器可以执行过滤以识别并且去除异常数据。这种异常数据可能是由于机械变化或公差；通过去除异常值，处理器可以确保剩余数据更能表示摄像装置透镜和叶片成像配置。可以对来自多个辐射头的过滤数据求平均或者以其他方式组合以产生表示性数据，处理器可以用函数拟合该表示性数据以产生校准系数。当从附加的辐射头接收到数据时，或者当系统100的部件(例如，摄像装置220的透镜)被改变或被代替时，处理器可以重新计算校准系数并且将其存储(例如，在存储器142中)。

在步骤1106中，控制器140可以接收校准系数，并且在步骤1108中，控制器140可以使用校准系数来针对每个叶片组生成三个失真建模函数(因此，总共六个失真建模函数)。在一些实施方式中，失真建模函数可以是三阶多项式函数，每个函数具有四个系数。因此，在步骤1106中，控制器140可以接收24个校准系数。失真建模函数可以表征对应的叶片组中的每个叶片的光学失真；也就是说，失真建模函数可以接收组内的叶片的数目(例如，在1与80之间)，并且可以生成量化与给定叶片相关联的光学失真的值。有利地，失真建模函数需要比在步骤1010中生成的叶片位置误差函数少得多的系数：失真建模函数仅需要24个系数，而在步骤1010中生成的叶片位置误差函数需要480个系数。因此，需要较少的存储器以用于存储系数。另外，由于在以上说明的过滤过程期间的异常值的去除，因此失真建模函数可以更精确地量化光学失真。

对于给定的叶片组(例如310或320)，控制器140可以生成以下失真建模函数：

a_i＝A₁·i³-B₁·i²+C₁·i+D₁

b_i＝A₂·i³-B₂·i²+C₂·i+D₂

c_i＝A₃·i³-B₃·i²+C₃·i+D₃

其中，i是组内的叶片的数目(例如，其中1≤i≤80)，A_1-3、B_1-3、C_1-3、和D_1-3是叶片的组的十二个校准系数，并且a_i、b_i、和c_i是量化每个叶片的光学失真的值。控制器140可以通过将叶片数目i插入至失真建模函数来计算叶片的组中的每个叶片的a_i、b_i、和c_i。

在步骤1110中，控制器140可以使用计算出的a_i值、b_i值、和c_i值生成MLC 200的每个叶片的位置误差函数。类似于在步骤1010中生成的位置误差函数，在步骤1110中生成的位置误差函数可以表征由摄像装置透镜的光学失真引起的确定的成像标记位置中的误差。对于给定的叶片i，控制器140可以生成叶片位置误差函数，如下：

其中，opticDelta_i量化了由光学失真引起的沿x轴确定的成像标记位置中的误差(以距离为单位，例如微米)，并且其中x_distorted是如由摄像装置220检测到的成像标记的x坐标(相对于坐标空间520)。控制器140可以生成MLC 200中的每个叶片的叶片位置误差函数，并且可以使用该函数来生成每个叶片的opticDelta_i值。叶片的y坐标可能不需要校正，这是因为每个叶片可以沿坐标空间520的y轴固定；因此，每个叶片的y位置始终是已知的，并且不需要校正。

在步骤1112中，控制器140可以计算每个叶片端部的未失真x坐标x_undistorted(以距离为单位，例如微米)，如下：

x_undistorted＝x_distorted-x_MO+opticDelta_i

其中，x_MO是在步骤1106中从存储器访问的叶片的微小偏移。因此，控制器140可以校正摄像装置透镜的桶形失真和微小偏移值，并且可以确定每个叶片端部的真实位置。在步骤1114中，控制器140可以使每个叶片前进和/或收缩至其相应的放射疗法位置坐标。因为每个叶片的真实位置是已知的，所以控制器140可以精确地确定移动每个叶片以将其定位在放射疗法位置坐标处的距离，而不会使叶片过度或不足地前进。在步骤1116中，控制器可以控制辐射头104以向目标肿瘤递送辐射。因为MLC 200的叶片被精确定位，所以可以使健康组织的照射最小化或消除，同时确保根据放射疗法治疗计划照射目标肿瘤的整个区域。

图11B示出了另一示例性放射疗法方法1100B。方法1100B还可以是处理器执行的方法。在一些实施方式中，方法1100B的步骤可以由诸如控制器140的相同处理器执行。替选地，方法1100B的一个或更多个步骤可以由单独的处理器执行。在方法1100B中，控制器140可以执行方法1100A的步骤1102和步骤1104。在步骤1106B中，控制器140可以接收叶片的经校正的微小偏移值，以及在步骤1010中生成的叶片位置误差函数的系数。在步骤1110B中，控制器140可以使用接收的系数重新生成每个叶片的位置误差函数。在步骤1112中，控制器140可以使用这些函数来计算每个叶片的opticDelta_i值和x_undistorted值。控制器140可以执行方法1100A的步骤1114和步骤1116。

本文中描述了可以被实现或定义为软件代码或指令的各种操作或功能。这样的内容可以是能够直接执行的(“对象”或“能够执行”形式)、源代码、或差异代码(“增量”代码或“补丁”代码)。本文中描述的实施方式的软件实现可以经由其上存储有代码或指令的制品或者经由操作通信接口以经由通信接口发送数据的方法来提供。机器或计算机可读存储介质可以使机器执行所描述的功能或操作，并且包括以由机器(例如，计算装置、电子系统等)可访问的形式存储信息的任何机制，例如可记录/非可记录介质(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪速存储器装置等)。通信接口包括与硬连线介质、无线介质、光学介质等中的任一种接口以与另一装置进行通信的任何机制，例如存储器总线接口、处理器总线接口、因特网连接、盘控制器等。可以通过提供配置参数和/或发送信号来配置通信接口以使通信接口准备提供描述软件内容的数据信号。可以经由发送至通信接口的一个或更多个命令或信号来访问通信接口。

本公开内容还涉及用于执行本文中的操作的系统。该系统可以是针对所需目的而专门构造的，或者该系统可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算机。这样的计算机程序可以被存储在计算机可读存储介质中，计算机可读存储介质例如但不限于：包括软盘、光盘、致密盘只读存储器(CDROM)和磁光盘的任何类型的盘；、只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；可擦除可编程只读存储器(EPROM)；电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)；磁卡或光卡，或者适合用于存储电子指令的任何类型的介质，每个耦接至计算机系统总线。

除非另有说明，否则本文中示出和描述的实施方式中的操作的执行或实现的顺序不是必需的。也就是说，除非另有说明，否则可以以任何顺序执行操作，并且实施方式可以包括比本文中公开的操作附加的或更少的操作。例如，预期在另外的操作之前、与另外的操作同时或者在另外的操作之后执行或实现特定操作在本发明的各方面的范围内。

实施方式可以利用计算机可执行指令来实现。计算机可执行指令可以被组织成一个或更多个计算机可执行部件或模块。可以利用任何数目和组织的这种部件或模块来实现实施方式。例如，本公开内容的各方面不限于在附图中示出和在本文中描述的特定计算机可执行指令或特定部件或模块。其他实施方式可以包括具有比本文中示出和描述的功能更多或更少的不同的计算机可执行指令或部件。

在介绍本公开内容的各方面或其实施方式的元素时，冠词“一”、“一个”和“该”旨在意味着存在一个或更多个元素。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包括性的并且意味着可能存在除了所列出的元素之外的附加元素。

已经详细描述了本公开内容的各方面，将明显的是，在不脱离如所附权利要求书中所限定的本公开内容的各方面的范围的情况下，修改和变化是可行的。由于可以在不脱离本公开内容的各方面的范围的情况下对以上构造、产品和方法进行各种变化，因此旨在以上描述中所包含的以及附图中所示的所有内容应被解释为说明性的，而并非在限制性的意义上。

Claims (20)

1.一种用于校准放射疗法装置的多叶片准直器的叶片的计算机实现的方法，所述叶片包括成像标记并且被配置成通过阻挡辐射来使由所述放射疗法装置发射的辐射束成形，其中，所述放射疗法装置包括被配置成对所述叶片进行成像的成像装置，所述成像装置包括透镜，其中，所述方法包括：

从所述成像装置接收所述叶片的多个图像，其中，所述叶片在至少第一图像中处于第一位置并且在至少第二图像中处于第二位置；

至少部分地基于所述第一图像和所述第二图像生成所述叶片处于所述第一位置和处于所述第二位置的初始位置估计，其中，所述叶片的所述初始位置估计是相对于与所述多叶片准直器相关联的预定坐标空间生成的；

至少部分地基于所述叶片处于所述第一位置和处于所述第二位置的所述初始位置估计来确定所述叶片的偏移，所述偏移反映所述叶片的成像标记位置与所述叶片的端部的位置之间的差异；

基于所述叶片的偏移和所述叶片的初始位置估计，识别所述叶片的相对于所述预定坐标空间的第一位置坐标；

基于所述叶片的第一位置坐标和所述叶片的偏移来计算所述透镜的失真系数，所述失真系数表示与所述透镜相关联的光学失真效应；

基于所述失真系数和所述叶片的第一位置坐标，确定所述叶片的相对于所述预定坐标空间的经校正的位置坐标；

基于所述叶片的经校正的位置坐标来校正所述叶片的偏移；以及

基于经校正的偏移来校准所述多叶片准直器，其中，基于所述校准来控制所述多叶片准直器的至少一个叶片。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多叶片准直器包括在所述图像中捕获的两个叶片组，以及其中，两个相对的叶片构成叶片对。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一位置是所述叶片的收缩位置，并且所述第二位置是所述叶片的伸展位置。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，

第一叶片组移动至所述第一图像中的收缩位置以及所述第二图像中的伸展位置中；并且

第二叶片组移动至所述第一图像中的伸展位置以及所述第二图像中的收缩位置中。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，计算所述失真系数包括：在所述预定坐标空间中识别与所述透镜的中心相关联的透镜x坐标和透镜y坐标。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，识别所述透镜x坐标包括：

对于每个叶片对，基于处于所述第一位置和处于所述第二位置的所述两个相对的叶片的第一位置坐标生成函数；

识别每个函数的最大值或最小值中的一个；

确定每个最大值或最小值的相对于所述预定坐标空间的x坐标；以及

对所述最大值和最小值的所述x坐标求平均。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，每个叶片对的函数是二阶多项式。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，识别所述透镜y坐标包括：

对于处于所述第一位置和所述第二位置中的每个位置中的每个叶片组，基于所述叶片的所述第一位置坐标生成函数；

识别每个函数的拐点；以及

对所述拐点求平均。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，处于所述第一位置和所述第二位置中的每个位置中的每个叶片组的函数是二阶多项式。

10.根据权利要求2所述的方法，其中，所述透镜的失真系数的计算包括：

基于一个所述图像中的所选择的一个叶片组的第一位置坐标和偏移生成函数；

基于所述函数计算所述透镜的临时失真系数；

确定所述临时失真系数的误差值；

如果所述误差值高于预定阈值，则使用所述误差值重新生成所述函数，基于重新生成的函数重新计算所述透镜的临时失真系数，并且确定重新计算的临时失真系数的所述误差值，直到所述误差值低于所述预定阈值为止；以及

当所述误差值低于所述预定阈值时，将所述透镜的失真系数设置为等于所述临时失真系数。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述函数是使用均方根技术生成的。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，计算所述临时失真系数包括：

通过利用所生成的函数使与所述透镜相关联的光学失真最小化，来确定所选择的叶片组中的每个叶片的相对于所述预定坐标空间的未失真位置坐标；

基于所述未失真位置坐标来计算所选择的叶片组中的每个叶片的失真系数；以及

通过对所述叶片的失真系数求平均来生成所述透镜的临时失真系数。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：利用与像素的数目和距离有关的预定转换因子来识别所述叶片的成像标记位置。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述叶片的偏移包括：

识别所述叶片的成像标记位置，其中，每个叶片与至少两个识别的成像标记位置相关联；

对于每个叶片，对所述成像标记位置求平均；

基于平均成像标记位置来识别参考叶片；

确定所述叶片的平均成像标记位置与所述参考叶片的平均成像标记位置之间的差异；以及

基于所确定的差异来计算所述偏移。

15.一种用于在放射疗法装置中使用的计算机实现的方法，所述放射疗法装置发射辐射束以治疗患者的目标肿瘤，其中，所述放射疗法装置包括具有多个叶片的多叶片准直器，所述叶片包括成像标记并且被配置成通过阻挡辐射来使由所述放射疗法装置发射的辐射束成形，其中，所述放射疗法装置包括被配置成对所述叶片进行成像的成像装置，所述成像装置包括透镜，其中，所述方法包括：

接收用于利用辐射治疗所述目标肿瘤的治疗计划，其中，所述治疗计划包括用于照射所述目标肿瘤的治疗性辐射束形状；

识别所述多叶片准直器的叶片的相对于与所述多叶片准直器相关联的预定坐标空间的放射疗法位置坐标，其中，当所述叶片位于所述放射疗法位置坐标处时，所述叶片通过阻挡辐射来形成所述治疗性辐射束形状；

接收所述叶片的偏移，所述偏移反映所述叶片的成像标记位置与所述叶片的端部的位置之间的差异；

从多个多叶片准直器接收基于叶片位置数据的校准系数；

基于所述校准系数生成位置误差函数，其中，所述位置误差函数指示与所述透镜的光学失真效应相关联的叶片位置误差；以及

基于所述偏移和所述位置误差函数控制所述叶片移动至所述放射疗法位置坐标。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述多叶片准直器包括两个相对的叶片组，以及其中，生成所述位置误差函数包括：

生成所述叶片组的位置误差多项式，其中，每个位置误差多项式基于不同的校准系数；

从所述成像装置接收所述叶片的图像；

基于所述图像中的所述叶片的成像标记的位置，识别所述叶片的相对于所述预定坐标空间的未失真位置坐标；以及

基于所述位置误差多项式和所述叶片的失真位置坐标生成所述位置误差函数。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，每个叶片组与三个位置误差多项式相关联，并且每个位置误差多项式基于四个校准系数。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述叶片的偏移至少部分地根据当所述叶片处于第一位置时获得的叶片位置数据以及当所述叶片处于第二位置时获得的叶片位置数据来确定。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述位置误差函数指示每个叶片的叶片位置误差。

20.根据权利要求15所述的方法，还包括：

计算经校正的校准系数以适应所述多叶片准直器的调整；以及

基于所述经校正的校准系数生成经校正的位置误差函数。

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