CN115869552B - 在线自适应深吸气屏气处理 - Google Patents

Abstract

一种在线自适应深吸气屏气处理。一种执行放射疗法过程的计算机实现的方法，包括：当患者被置于第一位置并且维持第一吸气水平时，获取与患者相关联的目标体积的投影图像集合；基于与放射疗法过程相关联的处理计划数字体积和投影图像集合，生成包括目标体积的合成数字体积；基于与处理计划数字体积相关联的处理计划并且基于合成数字体积，生成修改的处理部分；以及当患者保持在第一位置并且维持至少第一吸气水平时，执行修改的处理部分。

Description

在线自适应深吸气屏气处理

技术领域

除非本文另有说明，否则本节中描述的方法不是本申请中的权利要求的现有技术，并且不通过包含在本节中而被承认为现有技术。

放射疗法(therapy)是针对特定目标组织(计划目标体积)，诸如癌性肿瘤的局部处理(treatment)。理想情况下，对计划目标体积进行放射疗法，其使周围正常组织免于接收超过指定容差的剂量，从而最大限度地减少对健康组织造成损害的风险。在递送放射疗法之前，通常采用成像系统来提供目标组织和周围区域的三维图像。根据这样的成像，可以估计目标组织的大小和质量，并且生成适当的处理计划并且确定计划目标体积。

背景技术

为了在放射疗法期间将规定剂量正确地供应到计划目标体积(即，目标组织)，患者应该相对于提供放射疗法的线性加速器被正确定位。通常，在处理前和处理期间检查剂量学数据和几何数据，以确保正确放置患者并且确保所进行的放射疗法处理与先前计划的处理相匹配。该过程被称为图像引导放射疗法(IGRT)，并且涉及使用成像系统在将放射处理递送到计划目标体积之前或同时查看目标组织。IGRT结合了处理计划中的成像坐标，以确保患者正确对齐以在放射疗法设备中进行处理。

发明内容

根据本公开的至少一些实施例，公开了一种基于屏气的放射疗法方法，其中当患者不能维持处理计划所基于的阈值吸气水平时，生成并且实现修改的处理部分。具体地，在执行处理计划的每个处理部分之前，确定患者的呼吸能力。当患者无法维持等于或大于阈值吸气水平的屏气水平时，在可达到的吸气水平下对患者解剖结构进行成像，并且基于原始处理计划和在可达到的吸气水平处的患者解剖结构的图像来生成修改的处理部分。然后在患者维持等于或大于可达到的吸气水平的屏气水平时执行修改的处理部分。因此，在执行处理部分时，每个处理部分都可以适应患者的呼吸能力。结果，即使是不能维持处理计划所基于的阈值吸气水平的患者，也可以从深吸气屏气处理中受益。

前述概述仅是说明性的并且不旨在以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和以下详细描述，其他方面、实施例和特征将变得明显。

附图说明

本公开的前述和其他特征将通过结合附图的以下描述和所附权利要求变得更加明显。这些附图仅描绘了根据本公开的数个实施例，因此不应被认为是对其范围的限制。将通过使用附图以附加的具体性和细节来描述本公开。

图1是根据各种实施例的与处理计划过程相关联的屏气曲线的图示。

图2是根据各种实施例的与处理计划的处理部分相关联的屏气曲线的图示。

图3是可以有利地实现本公开的各个方面的放射疗法系统的透视图。

图4示意性地图示了根据各种实施例的图1的放射疗法系统的驱动架和台架。

图5示意性地图示了根据各种实施例的图1的放射疗法系统的驱动架和台架。

图6示意性地图示了根据各种实施例的基于由包括在图1的放射疗法系统中的一个或多个X射线成像器生成的投影图像构建的数字体积。

图7阐述了根据一个或多个实施例的放射疗法过程的流程图。

图8阐述了根据一个或多个实施例的放射疗法过程的流程图。

图9是被配置为执行本公开的各种实施例的计算设备的图示。

图10是用于实现本公开的一个或多个实施例的计算机程序产品的说明性实施例的框图。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考了构成其部分的附图。在附图中，除非上下文另有说明，相似的符号通常标识相似的组件。详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施例并不意味着限制。在不背离这里提出的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以做出其他改变。将容易理解的是，如本文一般描述的和图中所示的本公开的各方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合和设计，所有这些都被明确地考虑并且构成本公开的部分。

介绍

图像引导放射疗法(IGRT)用于处理身体区域中的肿瘤，这些区域中的肿瘤经受自主运动，诸如肺，或不自主运动，诸如受蠕动、气体运动、肌肉收缩等影响的器官。IGRT涉及在对其递送放射处理之前或同时使用成像系统来查看目标组织(也称为“目标体积”)。在IGRT中，将来自先前确定的处理计划的目标体积的基于图像的坐标与在应用处理束期间确定的目标体积的基于图像的坐标进行比较。以这种方式，可以检测周围有风险的器官的变化和/或目标体积相对于放射疗法系统的运动或变形。因此，可以基于日常位置和形状来准确地实施对有风险的器官的剂量限制，并且可以调整患者的位置和/或处理束以更精确地将辐射剂量瞄准肿瘤。例如，在胰腺肿瘤处理中，有风险的器官包括十二指肠和胃。这些有风险的器官相对于目标体积的形状和相对位置可能每天都有很大的不同。因此，准确适应这些有风险的器官的形状和相对位置，使得能够将剂量升级到目标体积并且获得更好的处理结果。

在一些放射疗法系统中，执行基于屏气的放射疗法，诸如深吸气屏气(DIBH)处理，其中患者在整个特定处理部分执行一个或多个屏气。DIBH处理通常用于在处理部分期间将有风险的器官或其他关键解剖结构与目标体积分开。另外，DIBH处理可以减少由患者呼吸引起的目标体积的运动和/或变形，从而减少非目标组织接收的剂量。

DIBH处理的一个缺点是患者不能接收处理部分，除非能够在最初获取计划计算机断层扫描期间实现的相同吸气水平来执行屏气。如果患者在处理时无法进行这样的屏气，则改为递送自由呼吸计划。一般来说，自由呼吸计划会为有风险的器官(诸如，乳腺癌放射疗法中的心脏)递送更多剂量，并且可能会增加针对患者的短期和长期处理副作用。

患者呼吸信号

根据各种实施例，当患者无法维持该患者的处理计划所基于的阈值吸气水平时，将生成并且实现修改的处理部分。在一些实施例中，患者维持特定吸气水平的能力基于指示患者当前吸气水平的呼吸信号。在这种实施例中，可以使用基准点、标记块或其他内部或外部标记和/或检测患者身体表面运动的表面识别系统来测量呼吸信号。在一些实施例中，患者的呼吸信号可以表示为指示患者吸气水平随时间变化的屏气曲线。下面结合图1和图2描述不同屏气曲线的实施例。

图1是根据各种实施例的与处理计划过程相关联的屏气曲线100的图示。屏气曲线100示出了运动信号105在包括患者屏气的时间间隔101上的变化。在图1所示的实施例中，时间间隔101与在患者解剖结构的计划CT扫描期间和/或在计划CT扫描之前的训练会话期间执行的患者屏气相关联。一般，患者的计划CT扫描涉及获取患者解剖结构的投影图像集合，患者解剖结构包括诸如肿瘤的目标体积。为了促进DIBH处理，患者通常在计划CT扫描期间执行最大或接近最大的呼吸吸气，以便在后续处理部分期间将目标体积与有风险的器官或其他关键解剖结构分开。因此，运动信号105与时间间隔101期间患者的最大或接近最大呼吸吸气相关联。

在一些实施例中，与屏气曲线100相关联的运动信号105的具体值至少部分地基于患者身体表面上的一个或多个点的运动轨迹和/或一个或多个内部或外部标记(例如，基准点、表面标记等)。例如，在一些实施例中，运动信号105的测量经由与执行计划CT扫描的系统相关联的患者监测光学传感器和一个或多个基准点、其他标记、位置传感器和/或患者身体表面上的检测位置而被执行。一般，选择基准点、标记、位置传感器和/或身体表面上的检测位置，使得所述基准点、标记、位置传感器和/或检测位置与患者的目标体积同步或基本同步移动。因此，在这种实施例中，在时间间隔101上准确测量与患者呼吸周期相关联的运动。可以相对于患者解剖结构内或靠近患者解剖结构的任何合适的基准位置来测量这种运动。

在一些实施例中，屏气曲线100中每个时间点的运动信号105的值基于单个内部或外部标记、基准点或患者身体表面上的点的检测运动。在其他实施例中，屏气曲线100中每个时间点处的运动信号105的值基于多个内部或外部标记、基准点和/或患者身体表面上的点的检测运动。在这种实施例中，运动信号105的值可以基于多个运动值的平均值，其中每个运动值与不同的内部或外部标记、基准点和/或患者身体表面上的点相关联。在这种实施例中，多个运动值的平均值可以是加权平均或简单平均。

在DIBH疗法中，基于运动信号105确定针对患者的预定阈值水平120。预定阈值水平120指示在执行DIBH处理部分期间由患者维持的最小允许吸气水平，该DIBH处理部分在处理部分期间将有风险的器官或其他关键解剖结构与目标体积分开。在DIBH疗法中，在基于患者在处理部分期间维持等于或大于预定阈值水平120的吸气水平的计划处理过程中生成针对患者的处理计划。因此，当患者不能维持等于或大于预定阈值水平120的吸气水平时，可能超过患者解剖结构相对于目标体积的允许移动，并且处理计划不能在不修改的情况下安全地执行。

在图1所示的实施例中，预定阈值水平120表示为与屏气曲线100相关联的绝对位移距离，例如，比特性吸气水平106小(和/或大)1.7毫米。在这种实施例中，特性吸气水平106也表示为与屏气曲线100相关联的绝对位移距离，例如17.3mm。备选地，在一些实施例中，预定阈值水平120可以表示为与屏气曲线100相关联的特性吸气水平106的百分比，例如特性吸气水平106的90％。

在一些实施例中，特性吸气水平106基于在与运动信号105相关联的时间间隔102期间实现的平均吸气水平。在图1所示的实施例中，时间间隔102对应于检测到的患者吸气水平保持基本恒定的时间。在其他实施例中，时间间隔102对应于时间间隔101的大部分或全部，或与屏气曲线100相关联的某个其他时间间隔，诸如时间间隔101的最后部分、时间间隔101的中间部分等。在一些实施例中，特性吸气水平106基于在时间间隔102期间达到的最低吸气水平103。

在一些实施例中，在DIBH疗法中，为患者确定基于运动信号105的多个预定阈值水平，诸如最小阈值水平和最大阈值水平。在图1所示的实施例中，预定阈值水平120被实现为基于运动信号105的最小阈值水平，并且预定阈值水平121被实现为基于运动信号105的最大阈值水平。在该实施例中，预定阈值水平121基于与屏气曲线100相关联的特性吸气水平106的百分比而被确定，例如，特性吸气水平106的105％或18.1mm。在这种实施例中，在基于处理部分期间患者维持等于或大于预定阈值水平120并且等于或小于预定阈值水平121的吸气水平的计划处理过程中生成针对患者的处理计划。

图2是根据各种实施例的与处理计划的处理部分相关联的屏气曲线200的图示。屏气曲线200示出了运动信号205在包括患者屏气的时间间隔201上的变化。在图2所示的实施例中，时间间隔201与为准备要执行的处理部分而执行的患者屏气相关联，诸如在针对特定处理部分的患者设置期间。如此，与屏气曲线200相关联的患者屏气在处理之前被立即执行，例如在患者已经被定位在放射疗法系统诊察台上进行处理之后并且在处理部分已经开始执行之前。

类似于图1中的运动信号105，运动信号205至少部分地基于患者身体表面上的一个或多个点的运动轨迹和/或一个或多个内部或外部标记(例如，基准点、表面标记等)来确定。作为参考，患者的预定阈值水平120也示出在图2中。根据各种实施例，基于运动信号205，当患者保持在放射疗法系统诊察台上进行处理时，可以生成和实现修改的处理部分。具体地，当运动信号205指示患者不能维持合适的吸气水平(例如，大于或等于预定阈值水平120的吸气水平)时，基于运动信号205来确定当前部分吸气阈值220。例如，当前部分吸气阈值220可以以与预定阈值水平120基于运动信号105相同的方式基于运动信号205和特性吸气水平206而被确定。然后生成并且实现修改的处理部分，如下文结合图7和图8所述。

系统概述

图3是可以有利地实现本公开的各个方面的放射疗法系统300的透视图。放射疗法(RT)系统300是被配置为使用X射线成像技术来近实时地检测部分内运动的放射系统。因此，RT系统300被配置为针对需要放射处理的身体任何部位的病变、肿瘤和病症提供立体定向放射外科和精确放射处理。如此，RT系统300可以包括以下一项或多项：生成高能X射线的兆伏(MV)处理束的线性加速器(LINAC)、千伏(kV)X射线源、一个或多个X射线成像器、以及在一些实施例中MV电子门户成像设备(EPID)。通过示例，RT系统300在本文中被描述为配置有圆形台架。在其他实施例中，RT系统300可以经由滑环连接而被配置有能够无限旋转的C型台架。

一般，RT系统300能够在应用MV处理束期间对目标体积进行kV成像，从而可以使用X射线成像执行IGRT和/或强度调制放射疗法(IMRT)过程。RT系统300可以包括一个或多个触摸屏301、诊察台运动控件302、孔303、底座定位组件305、设置在底座定位组件305上的诊察台307、以及图像获取和处理控制计算机306，所有这些都被设置于处理室内。RT系统300还包括远程控制台310，其设置在处理室外并且能够从远程位置进行处理递送和患者监测。下面结合图9描述可以实现为图像获取和处理控制计算机306和/或远程控制台310的计算设备的示例性实施例。底座定位组件305被配置成相对于孔303精确定位诊察台307，并且运动控件302包括输入设备，诸如按钮和/或开关，输入设备使用户能够操作底座定位组件305以自动并且精确地将诊察台307定位到相对于孔303的预定位置。运动控件302还使用户能够将诊察台307手动定位到预定位置。

在一些实施例中，RT系统300还包括一个或多个患者监测光学传感器309。患者监测光学传感器309被配置为患者位置监测系统，其生成外部运动信号，该外部运动信号指示患者在诊察台307上的呼吸运动的特定幅度。因此，患者监测传感器309可以获得患者身体表面上的一个或多个点的运动轨迹，例如基于基准点或其他内部或外部标记(或多个标记)或患者表面上的(多个)位置的运动，该(多个)位置被定位为与患者的目标体积同步移动。在一些实施例中，患者监测光学传感器309包括一个或多个相机、表面扫描仪等。

图4示意性地示出了根据各种实施例的RT系统300的驱动架400和台架410。为了清楚起见，图4中省略了RT系统300的盖、底座定位组件305、诊察台307和其他部件。驱动架400是用于RT处理系统310的部件的固定支撑结构，包括台架410和用于可旋转地移动台架410的驱动系统401。驱动架400搁置在和/或固定到RT处理系统310外部的支撑表面上，诸如RT处理设施的地板。台架410可旋转地耦合到驱动架400，并且是支撑结构，RT系统300的各种部件安装在该支撑结构上，包括线性加速器(LINAC)404、MV电子门户成像设备(EPID)405、成像X射线源406和X射线成像器407。在RT处理系统310的操作期间，台架420当被驱动系统401致动时围绕孔303旋转。

驱动系统401旋转地致动台架410。在一些实施例中，驱动系统401包括可以固定到驱动架400并且与安装在台架410上的磁轨(未示出)交互的线性马达。在其他实施例中，驱动系统401包括另一合适的驱动机构，用于使台架410围绕孔401精确旋转。LINAC 404生成高能X射线(或在一些实施例中，电子、质子和/或其他重带电粒子、超高剂量率X射线(例如，用于FLASH放射疗法)或用于微束放射疗法的微束)的MV处理束430，并且EPID 405被配置为用处理束430获取X射线图像。成像X射线源406被配置为引导锥形X射线束(本文称为成像X射线431)通过RT系统300的等中心点403到达X射线成像器407，并且等中心点403通常对应于待处理的目标体积409的位置。在图4所示的实施例中，X射线成像器407被描绘为平面设备，而在其他实施例中，X射线成像器407可以具有弯曲配置。

X射线成像器407接收成像X射线431并且从中生成合适的投影图像。根据某些实施例，然后可以使用这样的投影图像来构建或更新与包括目标体积409的三维(3D)区域相对应的数字体积的成像数据部分。即，从投影图像重建这样的3D区域的3D图像。在一些实施例中，锥形束计算机断层扫描(CBCT)和/或数字断层合成(DTS)可以用于处理由X射线成像器407生成的投影图像。CBCT通常用于在相对长的获取弧上获取投影图像，例如在台架410旋转180°或更多时。结果，可以生成成像体积的高质量3D重建。CBCT通常在放射疗法会话开始时被采用，以生成设置好的3D重建。例如，CBCT可以在应用处理束430之前立即使用以生成3D重建，确认目标体积409没有移动或改变形状。备选地或附加地，在一些实施例中，部分数据重建由RT系统300在IGRT或IMRT过程的部分期间执行，其中部分图像数据用于生成目标体积409的3D重建。例如，由于处理束430被引导到等中心点403，而台架410旋转通过处理弧，可以执行DTS图像获取以生成针对目标体积409的图像数据。因为DTS图像获取是在相对短的获取弧上执行的，例如在大约10°和60°之间，所以在IGRT过程期间，可以通过DTS成像来提供目标体积409的形状和位置的近实时反馈。

在图4所示的实施例中，RT系统300包括单个X射线成像器和单个对应的成像X射线源。在其他实施例中，RT系统300可以包括两个或更多个X射线成像器，各自具有对应的成像X射线源。一个这样的实施例在图5中示出。

图5示意性地图示了根据各种实施例的RT系统300的驱动架500和台架510。驱动架500和台架510在配置上与图4中的驱动架400和台架400基本相似，除了安装在台架510上的RT系统300的部件包括第一成像X射线源506、第一X射线成像器507、第二成像X射线源508和第二X射线成像器509。在这种实施例中，在RT系统300中包含多个X射线成像器有助于在更短的图像获取弧上生成投影图像(用于重建目标体积)。例如，当RT系统300包括两个X射线成像器和对应的X射线源时，用于获取一定图像质量的投影图像的图像获取弧可以大约是使用单个X射线成像器和X射线源获取类似图像质量的投影图像的一半。

由X射线成像器407(或由第一X射线成像器507和第二X射线成像器509)生成的投影图像用于构建包括目标体积的3D区域内的患者解剖结构的数字体积的成像数据。备选地或附加地，这样的投影图像可以用于更新对应于3D区域的数字体积的现有成像数据的部分。下面结合图6描述这种数字体积的一个实施例。

图6示意性地图示了根据各种实施例的基于由包括在RT系统300中的一个或多个X射线成像器生成的投影图像构建的数字体积600。例如，在一些实施例中，投影图像可以由诸如X射线成像器407的单个X射线成像器生成，并且在其他实施例中，投影图像可以由多个X射线成像器生成，诸如第一X射线成像器507和第二X射线成像器509。

数字体积600包括解剖图像数据的多个体素601(虚线)，其中每个体素601对应于数字体积600内的不同位置。例如，图6中仅示出了单个体素601。数字体积600对应于包括目标体积610的3D区域。在图6中，数字体积600被描绘为8x 8x 8体素立方体，但实际上，数字体积600通常包括更多的体素，例如比图6中所示的数量级多。

出于讨论的目的，目标体积610可以指特定处理的总肿瘤体积(GTV)、临床目标体积(CTV)或计划目标体积(PTV)。GTV描绘了总肿瘤的位置和范围，例如可以看到或成像的内容；CTV包括GTV和亚临床疾病传播的附加边际，这通常是不可想象的；并且PTV是几何概念，其被设计为确保将合适的放射疗法剂量实际递送到CTV，而不会对附近有风险的器官产生不利影响。因此，PTV一般比CTV大，但在一些情况下，也可以在某些部分减小，以在有风险的器官周围提供安全边际。PTV通常基于在处理时间之前执行的成像来确定，并且通过数字体积600的X射线成像促进在处理时PTV与患者解剖结构的当前位置的对准。

在一些实施例中，与数字体积600的每个体素601相关联的图像信息是通过由单个或多个X射线成像器经由CBCT过程生成的投影图像构建的。例如，可以在将处理束430递送到目标体积610之前立即采用这种CBCT过程，从而可以在处理开始之前确认目标体积610的位置和形状。另外，在一些实施例中，与数字体积600的一些或全部体素601相关联的图像信息经由由单个或多个X射线成像器生成的投影图像而被更新。以此方式，可以在处理进行时确认目标体积610的位置和形状。因此，如果检测到目标体积610的足够部分延伸到阈值区域之外，则可以中止或修改处理。

自适应深吸气屏气处理

根据各种实施例，当患者无法维持该患者的处理计划所基于的阈值吸气水平时，将生成并且实现修改的处理部分。在一些实施例中，在开始处理计划的每个处理部分之前，检查患者维持阈值吸气水平的能力。在这种实施例中，当确定患者可以维持阈值吸气水平时，执行正常处理部分，并且当确定患者不能维持阈值吸气水平时，生成并且实现修改的处理部分。下面结合图7描述一个这样的实施例。

图7阐述了根据一个或多个实施例的放射疗法过程700的流程图。放射疗法过程700可以包括一个或多个操作、功能或动作，如框701至框720中的一个或多个框所示。尽管以顺序次序示出了这些框，但是这些框可以并行执行，和/或以与本文描述的那些不同的顺序执行。此外，各种框可以组合成更少的框、分成附加的框和/或基于期望的实现而被消除。尽管结合图1至图6的系统描述了放射疗法过程700，但是本领域技术人员将理解任何适当配置的放射疗法系统都在本实施例的范围内。

某些框701至框720可以由单个计算设备或多个计算设备执行。例如，在一些实施例中，框703至框716由与放射疗法系统相关联的一个或多个计算设备执行，诸如图5的图像获取和处理控制计算机506和/或远程控制台510。此外，在一些实施例中，某些框701至框720可以由多个系统执行。例如，在一些实施例中，框701由成像CT系统执行，框702由一个或多个处理计划系统执行，并且框703至框716由放射疗法系统执行。

在步骤701中，在目标体积(例如，肿瘤或其他目标组织)周围的患者解剖结构区域上执行处理计划CT扫描，并且生成3D处理计划CT图像。一般，处理计划CT图像是通过扫描患者(例如，获取目标体积的投影图像集)生成的，诸如在临床访问期间。处理计划CT图像是包括目标体积并且基于在步骤701中获取的投影图像生成的处理计划数字体积。在患者维持等于或大于预定阈值水平120的吸气水平时执行处理计划CT扫描。可以采用任何技术上可行的CT扫描过程来生成诸如螺旋CT或CBCT的处理计划CT。

在步骤702中，为患者生成处理计划。一般，生成处理计划的过程涉及多个处理计划步骤。例如，该过程通常包括在处理计划CT图像中指定目标组织结构和正常组织结构，诸如GTV、CTV、内部目标体积(ITV)、PTV、风险器官(OAR)、计划风险器官体积(PRV)等。在一些实施例中，该过程还包括诸如目标分割、OAR分割、计划优化等步骤。通常，处理计划基于在步骤701中生成的处理计划CT图像，并且包括用于实现计划的处理的一个或多个射束几何形状和针对每个射束几何形状的优化剂量分布。

在步骤703中，开始实现处理部分。一般，放射疗法过程包括多个处理部分，每个部分由放射疗法系统在不同的临床访问中执行。例如，在一些实施例中，每个处理部分在不同的一天进行。因此，在图7所示的实施例中，在完成计划的放射疗法过程的过程中执行步骤703至步骤716的多次迭代。

对于特定的处理部分，在步骤703中，患者相对于放射疗法系统被精确地定位在处理位置处。例如，在一些实施例中，当患者位于处理位置时，放射疗法系统的等中心点同与患者相关联的目标体积，诸如目标体积610重合。在一些实施例中，患者经由放射疗法系统的诊察台(诸如，诊察台307)和/或经由一个或多个患者监测光学传感器(诸如，患者监测光学传感器309)精确定位在处理位置。在一些实施例中，经由患者身体上的外部来标记定位患者。备选地或附加地，在一些实施例中，基于在步骤703中执行的X射线成像来定位患者。

在步骤704中，当患者处于处理位置时，为患者收集呼吸周期数据。例如，在一些实施例中，执行当前处理部分的放射疗法系统接收指示患者吸气水平的呼吸信号。在一些实施例中，基于呼吸信号生成屏气曲线。在这种实施例中，屏气曲线可以指示患者在当前处理部分时可以维持的吸气水平是否达到或超过预定阈值吸气水平，诸如预定阈值水平120。

在步骤705中，执行当前处理部分的放射疗法系统确定患者是否可以维持等于或大于预定阈值水平的吸气水平120。在一些实施例中，该确定是基于在步骤704中收集的屏气曲线和/或其他呼吸循环数据做出的。例如，在一些实施例中，将步骤704中收集的呼吸周期数据与预定阈值水平120进行比较。当患者能够维持这样的吸气水平时，放射疗法过程700进行到步骤710；当患者不能保持这样的吸气水平时，放射疗法过程700进行到步骤711。

在步骤710中，执行来自处理计划的正常处理部分。在一些实施例中，正常处理部分的执行包括应用基于在步骤702中为患者生成的处理计划为患者确定的射束参数和剂量分布。在一些实施例中，正常部分的执行包括在患者被置于处理位置时对患者进行附加的X射线成像，以及基于附加的X射线成像来修改一个或多个射束参数和/或剂量分布。例如，此时可以补偿自在步骤701中执行处理计划CT扫描以来发生的患者解剖结构的变化。备选地，在一些实施例中，正常部分的执行不包括患者的附加X射线成像。在任一情况下，在步骤710中，执行当前处理部分而不修改处理计划，其基于与执行处理计划CT扫描时患者维持的不同的吸气水平。在完成处理部分之后，放射疗法过程700进行到步骤716。

在一些实施例中，正常处理部分在放射疗法系统的台架的单个旋转弧上进行。备选地，在一些实施例中，在放射疗法系统的台架的多个旋转弧上执行正常处理部分。备选地，在一些实施例中，在放射疗法系统的台架的旋转弧的部分上或台架的旋转弧的多个单独的部分上执行正常处理部分。备选地，在一些实施例中，正常处理部分在静态台架放射疗法过程中进行，诸如IMRT或3D适形放射疗法过程。

在步骤711中，执行当前处理部分的放射系统基于在步骤704中接收的呼吸信号来确定当前部分吸气阈值，诸如当前部分吸气阈值220。

在步骤712中，执行当前处理部分的放射疗法系统获取患者的投影图像。例如，在一些实施例中，投影图像是经由患者的CBCT扫描获取的。在步骤712中，当患者保持在步骤703中设置的处理位置时获取患者的投影图像。此外，在患者维持在步骤711中确定的当前部分吸气阈值的同时获取患者的投影图像。

在步骤713中，生成包括目标体积的合成CT图像。合成CT图像基于与放射疗法过程相关联的处理计划数字体积，诸如在步骤701中生成的处理计划CT图像。合成CT图像进一步基于在步骤712中获取的患者的投影图像。在一些实施例中，通过将处理计划数字体积内的图像数据可变形地配准到与该投影图像集相关联的对应图像数据上来生成合成CT图像。例如，在一些实施例中，基于在步骤712中获取的患者的投影图像集来生成数字体积，并且该数字体积在维持当前部分吸气阈值时捕获患者的当前解剖结构。在这种实施例中，处理计划数字体积内的图像数据被可变形地配准到包括在数字体积中的对应图像数据上，当维持达到或超过当前部分吸气阈值的吸气水平时，该数字体积捕获患者的当前解剖结构。因此，在这种实施例中，在步骤713中，当维持达到或超过当前部分吸气阈值但不达到或超过预定阈值水平120的吸气水平时，通过基于患者的解剖结构修改处理计划数字体积来生成合成CT图像。

在步骤714中，基于在步骤713中生成的合成CT图像和在步骤702中生成的处理计划来生成修改的处理部分。例如，在一些实施例中，生成修改的处理部分包括检测合成CT图像内的解剖结构。在这种实施例中，这样的解剖结构包括GTV、CTV、ITV、PTV、一个或多个风险器官(OAR)、PRV等中的一项或多项。在一些实施例中，采用传统的自动分割过程或自动分割软件应用来检测一个或多个这样的解剖结构。备选地或附加地，在一些实施例中，人工智能算法被用来检测一个或多个这样的解剖结构。

在一些实施例中，生成修改的处理部分包括基于在处理计划数字体积内检测到的解剖结构来确定用于修改的处理部分的一个或多个处理束参数。因此，在这种实施例中，当维持当前吸气部分阈值时，基于患者的当前解剖结构来修改与在步骤702中生成的处理计划相关联的一个或多个处理束参数。

在步骤715中，在患者保持在处理位置并且维持达到或超过当前部分吸气阈值(诸如，当前部分吸气分数阈值220)的吸气水平时，放射疗法系统执行修改的处理部分。类似于步骤710，在步骤715中，可以在放射疗法系统的台架的单个旋转弧、多个旋转弧、旋转弧的部分、旋转弧的多个单独部分或经由多个静态IMRT场来执行修改的处理部分。

在步骤716中，执行当前处理部分的放射疗法系统确定是否还有待执行的任何处理部分。如果是，则放射疗法过程700返回步骤703；如果否，则放射疗法过程700进行到步骤720并且终止。

根据各种实施例，为处理计划的每个处理部分生成和实现修改的处理部分。在这种实施例中，针对每个处理部分，基于患者在处理部分当天可以维持的吸气水平来生成修改的处理部分。下面结合图8描述一个这样的实施例。

图8阐述了根据一个或多个实施例的放射疗法过程800的流程图。放射疗法过程800可以包括一个或多个操作、功能或动作，如框701至框720中的一个或多个所示。尽管以顺序顺序示出了这些框，但是这些框可以并行执行，和/或以与本文描述的那些不同的顺序执行。此外，各种框可以组合成更少的框、划分成附加的框和/或基于期望的实现而被消除。尽管结合图1至图6的系统描述了放射疗法过程800，但是本领域技术人员将理解任何适当配置的放射疗法系统都在本实施例的范围内。

如图所示，放射疗法过程800基本上类似于图7的放射疗法过程700，除了放射疗法过程700的步骤704、705和710不包括在放射疗法过程800中。相反，对每个处理部分执行相同的处理流程，并且没有检查以确认患者可以维持等于或大于预定阈值水平120的吸气水平。在图8中，放射疗法过程800的框701至框720中的每个框与放射疗法过程700中的对应步骤基本相同，因此相应地编号。

示例计算设备

图9是被配置为执行本公开的各种实施例的计算设备900的图示。例如，在一些实施例中，计算设备900可以被实现为图2中的图像获取和处理控制计算机306和/或远程控制台310。计算设备900可以是台式计算机、膝上型计算机、智能电话或适用于实践本公开的一个或多个实施例的任何其他类型的计算设备。在操作中，计算设备900被配置为执行与放射疗法过程700和/或放射疗法过程800相关联的指令，如本文所述。注意，本文描述的计算设备是说明性的，并且任何其他技术上可行的配置都落入本公开的范围内。

如图所示，计算设备900包括但不限于连接处理单元950的互连(总线)940、耦合到输入/输出(I/O)设备980的输入/输出(I/O)设备接口960、存储器910、存储装置930和网络接口970。处理单元950可以是任何合适的处理器，其被实现为中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、任何其他类型的处理单元、或不同处理单元的组合，诸如被配置为与GPU或数字信号处理器(DSP)一起运行的CPU。一般，处理单元950可以是能够处理数据和/或执行软件应用的任何技术上可行的硬件单元，包括放射疗法过程700和/或放射疗法过程800。

I/O设备980可以包括能够提供输入的设备，诸如键盘、鼠标、触敏屏幕等，以及能够提供输出的设备，诸如显示设备等。附加地，I/O设备980可以包括既能接收输入又能提供输出的设备，诸如触摸屏、通用串行总线(USB)端口等。I/O设备980可以被配置为从计算设备900的终端用户接收各种类型的输入，并且还向计算设备900的终端用户提供各种类型的输出，诸如显示的数字图像或数字视频。在一些实施例中，I/O设备980中的一个或多个设备被配置为将计算设备900耦合到网络。

存储器910可以包括随机存取存储器(RAM)模块、闪存单元或任何其他类型的存储器单元或其组合。处理单元950、I/O设备接口960和网络接口970被配置为从存储器910读取数据和向存储器910写入数据。存储器910包括可以由处理器950执行的各种软件程序和与所述软件程序相关联的应用数据，包括放射疗法过程700和/或放射疗法过程800。

示例计算机程序产品

图10是根据本公开的一个或多个实施例的用于实现放射疗法的方法的计算机程序产品1000的说明性实施例的框图。计算机程序产品1000可以包括信号承载介质1004。信号承载介质1004可以包括可执行指令1002的一个或多个集合，可执行指令1002在由例如计算设备的处理器执行时可以提供至少关于图1至图9描述的功能性。

在一些实现中，信号承载介质1004可以包括非瞬态计算机可读介质1008，诸如但不限于硬盘驱动器、压缩盘(CD)、数字视频盘(DVD)、数字磁带、存储器等。在一些实现中，信号承载介质1004可以包括可记录介质1010，诸如但不限于存储器、读/写(R/W)CD、R/W DVD等。在一些实现中，信号承载介质1004可以包含通信介质1006，诸如但不限于数字和/或模拟通信介质(例如，光纤电缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。计算机程序产品1000可以被记录在非瞬态计算机可读介质1008或另一类似的可记录介质1010上。

各种实施例的描述是为了说明的目的而呈现的，但并不旨在穷举或限制于所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变型对于本领域普通技术人员将是清楚的。

本实施例的方面可以体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开的各方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合软件和硬件方面的实施例的形式，这些都可以在此统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本公开的各方面可以采取体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质具有在其上体现的计算机可读程序代码。

可以使用一种或多种计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外线的或半导体系统、装置或设备，或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例(非详尽列表)将包括以下内容：具有一个或多个电线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备或前述的任何合适的组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是可以包含或存储程序以供指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的任何有形介质。

虽然本文已经公开了各个方面和实施例，但其他方面和实施例对于本领域技术人员来说将是清楚的。本文所公开的各个方面和实施例是出于说明的目的而不是限制性的，真正的范围和精神由所附权利要求指示。

Claims (7)

1.一种用于执行放射疗法的处理部分的系统，所述系统包括：

X射线成像设备；

处理递送X射线源，被配置为将处理X射线引导至患者解剖结构的目标体积；

成像X射线源，被配置为引导成像X射线通过所述目标体积并且朝向X射线成像器；以及

处理器，被配置为：

当患者被置于第一位置并且维持第一吸气水平时，获取与所述患者相关联的目标体积的投影图像集合；

基于与所述放射疗法过程相关联的处理计划数字体积和所述投影图像集合，生成包括所述目标体积的合成数字体积；

基于与所述处理计划数字体积相关联的处理计划并且基于所述合成数字体积，生成修改的处理部分；以及

当所述患者保持在所述第一位置并且维持至少所述第一吸气水平时，使所述修改的处理部分被执行。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理计划数字体积基于所述目标体积的处理计划CT扫描的投影图像。

3.根据权利要求1所述的系统，其中获取所述目标体积的所述投影图像集合包括：执行所述目标体积的锥形束计算机断层扫描。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括：在获取所述目标体积的所述投影图像集合之前，确定所述患者不能维持达到或超过预定阈值的吸气水平。

5.根据权利要求4所述的系统，其中确定所述患者不能维持达到或超过所述预定阈值的所述吸气水平包括：接收指示所述患者的吸气水平的呼吸信号。

6.根据权利要求4所述的系统，其中确定所述患者不能维持达到或超过所述预定阈值的所述吸气水平是在所述患者被置于所述第一位置时被执行的。

7.根据权利要求1所述的系统，其中生成所述合成数字体积包括：将所述处理计划数字体积内的图像数据可变形地配准到与所述投影图像集合相关联的对应图像数据上。