CN115990320A - 图像引导放射治疗中的ct成像系统和方法 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供了一种放射系统。该系统可以包括治疗组件、第一机架、成像组件。所述治疗组件包括发射治疗射线的第一放射源，所述治疗组件具有与对象相关的治疗区域；第一机架，所述第一机架用于支撑所述第一放射源；成像组件，所述成像组件包括发射成像射线的第二放射源和检测成像射线的探测器，所述成像组件具有与所述对象相关的成像区域；第二机架，所述第二机架用于支撑所述第二放射源和所述探测器，所述第二放射源位于所述第二机架内部；其中，所述第一放射源在第一平面旋转，所述第二放射源在第二平面旋转，使得所述治疗区域和所述成像区域至少部分重叠；所述第二机架的转速高于所述第一机架的转速。

Description

图像引导放射治疗中的CT成像系统和方法

分案说明

本申请是针对申请号为201880086399.6的中国申请提出的分案申请。

技术领域

本申请一般涉及用于图像引导放射治疗的系统和方法，更具体地，涉及用于图像引导放射治疗中的计算机断层扫描(CT)成像系统和方法。

背景技术

图像引导放射治疗(IGRT)是一种肿瘤治疗技术，其中三维(3D)或二维(2D)容积成像(或随时间的2D/3D成像)可用于定位目标肿瘤和/或肿瘤移动。在某些IGRT应用中，受IGRT照射的对象(例如，患者)可能需要在成像(例如，计算机断层扫描(CT)成像)位置和治疗位置之间移动。由于例如包括治疗对象及其附近的内脏器官的下垂、实时变化或运动等或其组合，成像操作和治疗操作可能是复杂的并且容易出错。因此，期望提供一种用于在治疗过程中对在治疗位置处的对象成像的系统和方法。

发明内容

本说明书实施例提供了一种放射系统。该系统可以包括治疗组件、第一机架、成像组件。所述治疗组件包括发射治疗射线的第一放射源，所述治疗组件具有与对象相关的治疗区域；第一机架，所述第一机架用于支撑所述第一放射源；成像组件，所述成像组件包括发射成像射线的第二放射源和检测成像射线的探测器，所述成像组件具有与所述对象相关的成像区域；第二机架，所述第二机架用于支撑所述第二放射源和所述探测器，所述第二放射源位于所述第二机架内部；其中，所述第一放射源在第一平面旋转，所述第二放射源在第二平面旋转，使得所述治疗区域和所述成像区域至少部分重叠；所述第二机架的转速高于所述第一机架的转速。

在一些实施例中，所述第二机架的转速与所述第一机架的转速的比值为1∶2.5。

在一些实施例中，所述成像组件包括计算机断层成像组件，所述探测器包括计算机断层扫描探测器。

在一些实施例中，所述成像组件用于采集治疗计划图像和治疗引导图像。

在一些实施例中，所述治疗计划图像和所述治疗引导图像在同一病床位置采集。

在一些实施例中，所述治疗区域和所述成像区域均位于所述第一机架和所述第二机架内部。

在一些实施例中，所述第一平面与所述第二平面间存在预设夹角。

在一些实施例中，所述第二平面与垂直平面间存在预设夹角。

在一些实施例中，所述第一机架与所述第二机架间存在预设夹角。

在一些实施例中，所述第一平面与所述第二平面平行。

本申请的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的研究或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本申请的特征可以通过对以下描述的具体实施例的各种方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

本申请将通过示例性实施例进行进一步描述。这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例是非限制性的示例性实施例，在这些实施例中，各图中相同的编号表示相似的结构，其中：

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性放射系统的示意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的在其上实现处理设备的示例性计算设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图；

图3是根据本申请的一些实施例所示的在其上实现终端的示例性移动设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图；

图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性图像引导治疗设备的框图；

图5是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理设备的框图；

图6A是根据本申请的一些实施例所示的示例性图像引导治疗设备的截面图的示意图

图6B是根据本申请的一些实施例所示的旋转平面和光束旋转平面的示意图；

图7A是根据本申请的一些实施例所示的示例性图像引导治疗设备的截面图的示意图；

图7B是根据本申请的一些实施例所示的旋转平面和光束旋转平面的示意图；以及

图8是根据本申请的一些实施例所示的用于图像引导放射治疗的示例性过程/方法的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。然而，本领域技术人员应该明白，可以在没有这些细节的情况下实施本申请。在其它情况下，为了避免不必要地使本申请的各方面变得晦涩难懂，已经在较高的层次上描述了众所周知的方法、过程、系统、组件和/或电路。对于本领域的普通技术人员来讲，显然可以对所公开的实施例作出各种改变，并且在不偏离本申请的原则和范围的情况下，本申请中所定义的普遍原则可以适用于其它实施例和应用场景。因此，本申请不限于所示的实施例，而是符合与申请专利范围一致的最广泛范围。

本申请中所使用的术语仅用于描述特定的示例性实施例，并不限制本申请的范围。如本申请使用的单数形式“一”、“一个”及“该”可以同样包括复数形式，除非上下文明确提示例外情形。还应当理解，本申请中使用的术语“包括”、“包含”仅提示存在所述特征、整体、步骤、操作、组件和/或部件，但并不排除存在或添加至少一个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部件和/或其组合的情况。

应当理解的是，本文使用的“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“块”是用于按升序区分不同级别的不同构件、元素、部件、部分或组件的方法。然而，如果其他表达方式达到相同的目的，则这些术语可能被其他表达方式所取代。

通常，如本申请所使用的“模块”、“单元”或“块”是指以硬件或固件或软件指令的集合体现的逻辑。本申请描述的模块、单元或块可以在软件和/硬件上被执行，并且可以被存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或其他存储设备中。在一些实施例中，可以编译软件模块/单元/块并将其链接到可执行程序中。应当理解的是，软件模块可以从其他模块/单元/块或其自身调用，和/或可以响应于检测到的事件或中断而被调用。配置用于在计算设备上执行的软件模块/单元/块(例如，如图2所示的处理器210)可以被提供在计算机可读介质上，诸如光盘、数字视频盘、闪存驱动器、磁盘或任何其他有形介质或作为数字下载(并且可以原始的以压缩或可安装的格式存储，在执行之前需要安装、解压缩或解密)。这里的软件代码可以被部分的或全部的储存在执行操作的计算设备的存储设备中，并应用在计算设备的操作之中。软件指令可以被嵌入到固件当中，例如EPROM。应当理解的是，硬件模块、单元或块可以包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器和/或可以包括在诸如可编程门阵列或处理器之类的可编程单元中。本申请描述的模块/单元/块或计算设备功能可以被实现为软件模块/单元/块，但是可以以硬件或固件来表示。通常，这里描述的模块/单元/块是指可以与其他模块/单元/块组合或者分成子模块/子单元/子块的逻辑模块/单元/块，不管它们的物理组织或存储。该描述可以适用于系统、引擎或其一部分。

可以理解的是，当单元、引擎、模块或块被称为“在”、“连接到”或“耦合到”另一个单元、引擎、模块或块时，它可以直接在、连接到、耦合到或者与其他单元、引擎、模块、或块、或可能存在的中间单元、引擎、模块或块通信，除非上下文另有明确指示。在本申请中，术语“和/或”可包括任何一个或以上相关所列条目或其组合。

根据以下对附图的描述，本申请的这些和其他的特征、特点以及相关结构元件的功能和操作方法，以及部件组合和制造经济性，可以变得更加显而易见，这些附图都构成本申请说明书的一部分。然而，应当理解的是，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围。应当理解的是，附图并不是按比例绘制的。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的一些实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，流程图中的操作可以不按顺序执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将一个或以上其他操作添加到这些流程图中。也可以从流程图中删除一个或以上操作。

本申请的一个方面涉及用于放射治疗中对象成像的系统和方法。利用本申请中披露的图像引导放射治疗设备，可以不需要在成像位置和治疗位置之间移动对象。

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性放射系统100的示意图。放射系统100可以包括图像引导治疗设备110、网络120、一个或多个终端130、处理设备140和存储设备150。

图像引导治疗设备110可以基于对象的图像向对象(例如，患者或其一部分)发射放射线。放射源可以发出一种或多种放射射线，包括例如X射线、α射线、β射线、γ射线等。在一些实施例中，可以通过诸如计算机断层扫描(CT)设备、磁共振成像(MRI)设备、正电子发射断层成像(PET)设备、单光子发射计算机断层成像(SPECT)设备等，或其任意组合的成像设备来生成对象的图像。为了说明的目的，以下描述参考作为成像设备或组件的CT设备而提供。可以理解的是，并不旨在限制本申请的范围。可以将其他成像设备结合到图像引导治疗设备110中。

对象的图像可以用于确定和/或跟踪对象的目标区域的位置。在一些实施例中，目标区域可能是对象的一部分，例如，头、乳房、肺、腹部、大肠、小肠、膀胱、胆囊、胰腺、前列腺、子宫、卵巢、肝脏等或其一部分，或其任意组合。在本申请中，“对象”和“受试者”可互换使用。在一些实施例中，目标区域可能包括异常组织，例如肿瘤、息肉等。在一些实施例中，可以基于确定或跟踪的目标区域的位置将放射线向目标区域发射进行放射治疗。在一些实施例中，用于放射治疗的放射线也可以被称为治疗射线。

在一些实施例中，图像引导治疗设备110可以包括治疗组件(例如，治疗放射源116、机架111、加速器(图1中未示出)、成像组件(例如，一个或多个放射线发射器115、一个或多个放射线探测器112等)，以及辅助组件(例如，扫描床114、基座117)。基座117可以被配置为支撑机架111。机架111可以被配置为支撑治疗放射源116、加速器、放射线发射器115、放射线探测器112等。可以将对象放置在扫描床114上以进行治疗和/或成像。在一些实施例中，机架111可限定孔113以容纳扫描床114和/或对象的至少一部分。图像引导治疗设备110的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图4及其描述)。

网络120可以包括可促进放射系统100的信息和/或数据交换的任何合适的网络。在一些实施例中，放射系统100的一个或多个组件(例如，图像引导治疗设备110、终端130、处理设备140或存储设备150)可以通过网络120与放射系统100的一个或多个其他组件传达信息和/或数据。例如，处理设备140可以经由网络120从图像引导治疗设备110获得与放射线信号相对应的数据。又例如，处理设备140可以经由网络120从终端130获得用户指令。在一些实施例中，网络120可以是任何类型的有线或无线网络，或其组合。网络120可以是和/或包括公共网络(例如，因特网)、专用网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)等)、有线网络(例如，以太网)、无线网络(例如，802.11网络、Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如，长期演进(LTE)网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(“VPN”)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机和/或其任意组合。仅作为示例，网络120可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内联网、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN)、公用交换电话网络(PSTN)、蓝牙^TM网络、紫蜂^TM网络、近场通信(NFC)网络等，或其任意组合。在一些实施例中，网络120可以包括一个或多个网络接入点。例如，网络120可以包括诸如基站和/或互联网交换点之类的有线和/或无线网络接入点，通过其可以将放射系统100的一个或多个组件连接到网络120以交换数据和/或信息。

终端130可以包括移动设备131、平板计算机132、膝上型计算机133等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备131可以包括智能家居设备、可穿戴设备、智能移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等，或其任意组合。在一些实施例中，智能家居设备可以包括智能照明设备、智能电器控制设备、智能监控设备、智能电视、智能摄像机、对讲机等，或其任意组合。在一些实施例中，可穿戴设备可以包括智能手环、智能鞋袜、智能眼镜、智能头盔、智能手表、智能服装、智能背包、智能配件等，或其任意组合。在一些实施例中，智能移动设备可以包括智能电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)等，或其任意组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼罩、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼罩等，或其任意组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可包括Google Glass、Oculus Rift、HoloLens或GearVR等。在一些实施例中，终端130可以远程操作图像引导治疗设备110。在一些实施例中，终端130可以经由无线连接来操作图像引导治疗设备110。在一些实施例中，终端130可以接收用户输入的信息和/或指令，并通过网络120将接收到的信息和/或指令发送给图像引导治疗设备110或处理设备140。在一些实施例中，终端130可以从处理设备140接收数据和/或信息。在一些实施例中，终端130可以是处理设备140的一部分。在一些实施例中，可以省略终端130。

处理设备140可以处理从图像引导治疗设备110、终端130和/或存储设备150获得的数据和/或信息。例如，处理设备140可以处理与从图像引导治疗设备110获得的一个或多个探测器的放射信号相对应的数据，并重建对象的图像。在一些实施例中，重建的图像可以被发送到终端130并在终端130中的一个或多个显示设备上显示。在一些实施例中，处理设备140可以是单个服务器或服务器组。服务器组可以是集中式或分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以是本地的或远程的。例如，处理设备140可以经由网络120访问存储在图像引导治疗设备110、终端130和/或存储设备150中的信息和/或数据。又例如，处理设备140可以直接连接到图像引导治疗设备110、一个或多个终端130和/或存储设备150以访问存储的信息和/或数据。再例如，处理设备140可以集成在图像引导治疗设备110中。在一些实施例中，处理设备140可以在云平台上实现。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等，或其任意组合。在一些实施例中，处理设备140可以在具有本申请中图2所示的一个或多个组件的计算设备200上实现。

存储设备150可以存储数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150可以存储从终端130和/或处理设备140获得的数据。在一些实施例中，存储设备150可以存储处理设备140可以执行或用于执行本申请中描述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150包括大容量存储设备、可移动存储设备、易失性读写内存、只读内存(ROM)等，或其任意组合。示例性大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、内存卡、压缩盘、磁带等。示例性易失性读写内存可以包括随机存取内存(RAM)。示例性RAM可包括动态随机存取内存(DRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取内存(DDR SDRAM)、静态随机存取内存(SRAM)、晶闸管随机存取内存(T-RAM)和零电容随机存取内存(Z-RAM)等。示例性只读内存可以包括掩模型只读内存(MROM)、可编程只读内存(PROM)、可擦除可编程只读内存(PEROM)、电可擦除可编程只读内存(EEPROM)、光盘只读内存(CD-ROM)和数字多功能磁盘只读内存等。在一些实施例中，所述存储设备150可以在云平台上实现。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等，或其任意组合。

在一些实施例中，存储设备150可以连接到网络120以与放射系统100的一个或多个组件(例如，处理设备140、终端130等)进行通信。放射系统100的一个或多个组件可以经由网络120访问存储在存储设备150中的数据或指令。在一些实施例中，存储设备150可以直接连接到或与放射系统100的一个或多个组件(例如，处理设备140、终端130等)通信。在一些实施例中，存储设备150可以是处理设备140的一部分。

图2是根据本申请的一些实施例所示的可以在其上实现处理设备140的示例性计算设备200的示例性硬件和/或软件组件的示意图。如图2所示，计算设备200可以包括处理器210、存储器220、输入/输出(I/O)230和通信端口240。

处理器210可以根据本文描述的技术执行计算机指令(程序代码)并执行处理设备140的功能。该计算机指令可以包括，例如例程、程序、对象、信号、组件、数据结构、过程、模块和功能，其执行本文描述的特定功能。例如，处理器210可以处理从图像引导治疗设备110、终端130、存储设备150和/或放射系统100的任何其他组件获得的数据。具体地，处理器210可以处理从图像引导治疗设备110获得的一个或多个测量数据集。例如，处理器210可以对测量数据集执行一维(1D)校正或二维(2D)校正。处理器210可以基于校正后的数据集来重建图像。在一些实施例中，重建图像可以存储在存储设备150、存储器220等中。在一些实施例中，重建的图像可以由I/O 230显示在显示设备上。在一些实施例中，处理器210可以执行从终端130获得的指令。在一些实施例中，处理器210可以包括一个或以上硬件处理器，诸如微控制器、微处理器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、专用指令集处理器(ASIP)、中央处理单元(CPU)、图像处理单元(GPU)、物理运算处理单元(PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、高级RISC机(ARM)、可编程逻辑器件(PLD)以及能够执行一个或以上功能的任何电路和处理器等，或其任意组合。

仅仅为了说明，在计算设备200中仅描述了一个处理器。然而，应该注意的是，本申请中的计算设备200还可以包括多个处理器，由此执行的操作和/或方法步骤如本申请中所描述的一个处理器也可以由多个处理器联合地或单独地执行。例如，如果在本申请计算设备200的处理器中同时执行过程A和过程B，则应当理解，过程A和过程B也可以由计算设备200中的两个或多个不同的处理器共同或分别地执行(例如，第一处理器执行进程A并且第二处理器执行进程B，或者第一处理器和第二处理器共同执行进程A和B)。

存储器220可以存储从图像引导治疗设备110、终端130、存储设备150或放射系统100的任何其他组件获得的数据/信息。在一些实施例中，存储器220包括大容量存储设备、可移动存储设备、易失性读写内存、只读内存(ROM)等，或其任意组合。例如，大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、内存卡、压缩盘和磁带等。易失性读写内存可以包括随机存取内存(RAM)。RAM可以包括动态RAM(DRAM)、双倍速率同步动态RAM(DDR SDRAM)、静态RAM(SRAM)、晶闸管RAM(T-RAM)和零电容RAM(Z-RAM)等。ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(PEROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)和数字通用盘ROM等。在一些实施例中，存储器220可以存储一个或以上程序和/或指令以执行本申请中描述的示例性方法。例如，存储器220可以存储用于处理设备140的程序，该程序用于减少或去除图像中的一个或多个伪像。

I/O 230可以输入或输出信号、数据和/或信息。在一些实施例中，I/O 230可以实现用户与处理设备140的交互。在一些实施例中，I/O 230可以包括输入设备和输出设备。示例性输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏和麦克风等，或其任意组合。示例性输出设备可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影仪等，或其任意组合。示例性显示设备可以包括液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示器、曲面显示器、电视设备、阴极射线管(CRT)等，或其任意组合。

通信端口240可以连接到网络(例如，网络120)以促进数据通信。通信端口240可以在处理设备140和图像引导治疗设备110、终端130或存储设备150之间建立连接。该连接可以是能够进行数据发送和接收的有线连接、无线连接或两者的组合。有线连接可以包括电缆、光缆、电话线等，或其任意组合。无线连接可以包括蓝牙、Wi-Fi、WiMax、WLAN、紫蜂、移动网络(例如，3G、4G、5G等)等，或其组合。在一些实施例中，通信端口240可以是标准化端口，如RS232、RS485等。在一些实施例中，通信端口240可以是专门设计的通信端口。例如，通信端口240可以根据医学数字成像和通信(DICOM)协议来设计。

图3是根据本申请的一些实施例所示的示例性移动设备300的示例性硬件和/或软件组件的示意图。如图3所示，移动设备300可以包括通信平台310、显示器320、图形处理单元(GPU)330、中央处理单元(CPU)340、I/O 350、内存360以及存储器390。在一些实施例中，任意其他合适的组件，包括但不限于系统总线或控制器(未示出)，也可以被包括于移动设备300中。在一些实施例中，移动操作系统370(例如，iOS、Android、Windows Phone等)和一个或多个应用程序380可以从存储器390加载到内存360中，以便由CPU 340执行。应用程序380可以包括浏览器或任何其他合适的移动应用程序，用于从处理设备140接收和渲染与图像处理有关的信息或其他信息。与信息流的用户交互可以通过I/O 350实现，并通过网络120提供给处理设备140和/或放射系统100的其他组件。

为了实施本申请描述的各种模块、单元及其功能，计算机硬件平台可用作本文中描述的一个或以上组件的硬件平台。这样的计算机的硬件元件、操作系统和编程语言本质上是常规的，并且假定本领域普通技术人员足够熟悉来应用这些技术以产生具有减少奈奎斯特重影伪影的图像，如本文所述。具有用户界面元件的计算机可以用于实现个人计算机(PC)或其他类型的工作站或终端设备，如果适当地编程，计算机也可以充当服务器。可知，本领域普通技术人员应熟悉该计算机设备的结构、程序设计和一般操作，因此，附图对其应是不解自明的。

图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性图像引导治疗设备110的框图。图像引导治疗设备110可包括治疗射线生成组件402、成像组件406和辅助组件410。

治疗射线生成组件402可以被配置为朝对象(例如，患者)的目标部位发射治疗射线。在一些实施例中，目标部位可能需要进行放射治疗。在一些实施例中，放射治疗可以以治疗射线的形式进行。在一些实施例中，目标部位可能是细胞团、组织、器官(例如，前列腺、肺、大脑、脊柱、肝脏、胰腺、乳房等)，或其任意组合。在一些实施例中，目标部位可以是肿瘤、具有肿瘤的器官或具有肿瘤的组织。治疗射线可以包括粒子束、光子束等或其任意组合。粒子束可包括中子流、质子流、电子流、重离子流或类似的流等，或其任意组合。光子束可以包括X射线束、γ射线束、α射线束、β射线束、紫外线束、超声束(例如，高强度聚焦超声束)、激光束等，或其任意组合。X射线束的形状可以是线、细铅笔、细扇形、扇形、圆锥形、楔形等，或其任意组合。治疗射线的能量水平可以适合于放射治疗。例如，由治疗射线生成组件402发射的X射线束可以具有兆伏(MV)级的能量。仅作为示例，X射线束的能量可能为6MV。应当注意，在某些实施例中，可以使用一种或多种热技术来治疗目标部位，并且该治疗也可以是图像引导的。

尽管目标部位处于运动中，但是治疗射线生成组件402仍可以根据目标部位的实时位置将治疗射线发射到目标部位。在一些实施例中，治疗射线生成组件402可以根据预定的治疗计划确定将治疗射线发射到目标部位。预定的治疗计划可以包括放射剂量、放射速率(每单位时间发射的放射量)、放射时间等，或其任意组合。例如，当目标部位的位置符合预定治疗计划时，治疗射线生成组件402可以开始将治疗射线发射到目标部位。在一些实施例中，治疗射线生成组件402可根据目标部位的实时位置确定治疗射线到目标部位的发射。在治疗期间，目标部位的运动可以被跟踪，并且目标部位的实时位置可以由成像组件406确定。

在一些实施例中，治疗射线生成组件402可以具有治疗区域。如本文所使用的，治疗区域可以指由治疗射线生成组件402发射的治疗射线照射的区域。在一些实施例中，可以将对象的目标部位放在治疗区域进行治疗。

在一些实施例中，治疗射线生成组件402可以包括第一放射源和/或放射源支撑件。第一放射源可以被配置为将治疗射线发射到目标部位。在一些实施例中，第一放射源可以包括一个被配置为生成治疗射线的线性加速器(直线加速器)。放射源支撑件可以被配置为支撑第一放射源。在一些实施例中，第一放射源可安装在放射源支撑件上。在一些实施例中，第一放射源可以通过安装在放射源支撑件上来旋转。在一些实施例中，放射源支撑件可以包括第一机架和/或一根臂，该臂的一端连接到第一机架上，而第一放射源可以通过安装在第一机架和/或臂上而旋转。例如，放射源支撑件可以包括由钢或任何其他合适的材料制成的可旋转的第一机架。第一放射源可以安装在(例如，固定安装在)第一机架上。又例如，放射源支撑件可以包括可旋转的第一机架和臂。臂可以通过其一端安装在(例如，固定安装在)第一机架上，也可以形成第一机架的组成部分(例如，第一机架盖的组成部分)，而第一放射源可以安装在(固定安装在)臂上。

在一些实施例中，治疗射线生成组件402(例如，第一放射源和/或安装在其上的支撑件)可以绕治疗射线生成组件402的旋转轴旋转。治疗射线生成组件402(例如，治疗射线生成组件402的某个点)围绕治疗射线生成组件402的旋转轴线的旋转可以确定治疗射线生成组件402的旋转平面(或称为第一轴向旋转平面)。当治疗射线生成组件402绕治疗射线生成组件402的旋转轴旋转时，治疗射线生成组件402的治疗射线的中心射线可相应地绕着旋转轴旋转。治疗射线生成组件402的治疗射线的中心射线的旋转可以形成平面，该平面可以称为治疗射线旋转平面(或称为第一射线旋转平面)。在一些实施例中，如图6B和图7B所示，治疗射线旋转平面可以是三维表面(例如，圆锥表面)。如本文所使用的，治疗射线的中心射线可以指穿过第一放射源的中心(例如，焦点)的射线。在一些实施例中，治疗射线的中心射线可以通过成像组件406的等中心点。

成像组件406可以被配置为执行成像，例如生成目标部位的图像，以确定目标部位的实时位置，和/或在治疗射线生成组件402进行的放射治疗操作过程中跟踪目标部位的运动。在一些实施例中，由于各种运动，例如心脏运动(及其对其他器官的影响)、呼吸运动(肺部和/或隔膜的运动、及其对其他器官的影响)、血管搏动引起的血流和运动、肌肉收缩和放松、胰腺的分泌活动等，或其任意组合，对象的目标部位的位置可以随时间变化。可以基于在放射治疗之前、期间和/或之后，由成像组件406获取的对象的图像(例如，CT图像、CBCT图像、MRI图像、PET图像、PET-CT图像等)来监视目标部位的位置。

在一些实施例中，成像组件406可以具有成像区域。如本文所使用的，成像组件406的成像区域可以指的是能被成像组件406所发射的成像射线照射的区域。成像组件406的成像区域可以包括成像组件的等中心点。如本文中所使用的，在与旋转平面相交的点处，可以将成像组件406的等中心点定义为成像组件406的旋转轴。

在一些实施例中，成像组件406可以包括至少一个放射源461和至少一个放射探测器462。放射源461(或称为第二放射源)可以被配置为向对象发射成像射线。成像射线可以包括粒子束、光子束等或其任意组合。粒子束可包括中子、质子、电子、重离子等或其任意组合的流。光子束可以包括X射线束、y射线束、α射线束、β射线束、紫外线束、激光束等，或其任意组合。X射线束的形状可以是线、细铅笔、细扇形、扇形、圆锥形、楔形、四面体等，或其任意组合。例如，放射源可以是CBCT放射源，而成像射线可以是锥束。成像射线的能级适合于成像。在一些实施例中，成像射线的能量水平可能与治疗射线生成组件402产生的治疗射线能量水平不同。例如，由放射源461发射的X射线束的能量可以为千伏(kV)。仅作为示例，X射线束的能量可以为90kVp。在一些实施例中，两个或以上放射源461发射的X射线可能具有不同的能级。

放射探测器462可以被配置为检测从放射源461发射的成像射线的至少一部分以生成成像数据(例如，投影数据)。成像数据可以被发送到处理设备140以进行进一步处理。处理设备140可以基于成像数据重建对象或其一部分的图像。可以基于图像确定对象的目标部位的位置。

在一些实施例中，放射探测器462可以包括一个或多个探测器单元。探测器单元可以包括闪烁体探测器(例如，碘化铯探测器、硫氧化钆探测器)、气体探测器等。在一些实施例中，探测器单元可以布置成单行、两行或任何其他数量的行。仅作为示例，放射探测器462可以是被配置为检测X射线的CT探测器。放射探测器462的形状可以是平面的、弧形的、圆形的等，或其任意组合。例如，放射探测器462可以是平板探测器。在一些实施例中，放射源461可以发射双能X射线，因此放射探测器462生成的成像数据可以适合于断层合成成像的一个或多个操作进行处理。在一些实施例中，可以使用双层探测器或光子计数探测器从入射的X射线束中获取能量信息。

在一些实施例中，成像组件406可包括支撑件。支撑件可以被配置为支撑放射源461和/或放射探测器462。在一些实施例中，支撑件可以包括第二机架。在一些实施例中，放射源461(和/或放射探测器462)可以安装在支撑件上，放射源461(和/或放射探测器462)可以通过将其安装在支撑件上而旋转。例如，支撑件可以包括可旋转的第二机架，并且放射源461(和/或放射探测器462)可以安装在(例如，固定地安装在)第二机架上。

在一些实施例中，成像组件406(例如，放射源461和/或放射探测器462或安装有放射源的支撑件)可以围绕成像组件406的旋转轴或成像组件406的等中心点旋转。成像组件406(例如，成像组件406的某个点)围绕旋转轴的旋转可以限定成像组件406的旋转平面(或称为第二轴向旋转平面)。在成像组件406绕旋转轴旋转的过程中，成像组件406的成像射线的中心射线可以绕旋转轴相应地旋转。成像射线的中心射线围绕旋转轴的旋转可以形成成像射线旋转平面(或称为第二射线旋转平面)。如本文所用，成像射线的中心射线可以指穿过放射源461的中心射线。在一些实施例中，成像射线的中心射线可以穿过放射探测器462的中心。

如图所示，治疗射线生成组件402的第一机架和成像组件406的第二机架可以是可旋转的。在一些实施例中，第一机架的旋转可能与第二机架的旋转无关。例如，第一机架和第二机架可以通过独立的驱动力(例如，由两个不同的电动机)驱动旋转。在一些实施例中，第一机架和第二机架可以同步旋转。例如，第一机架和第二机架的旋转可以机械或电子地同步。在一些实施例中，第一机架可以以与第二机架相同的转速旋转。仅作为示例，第一机架的至少一部分可以连接(例如固定)到第二机架的至少一部分，从而使得第一机架和第二机架以相同的速度同步旋转。在一些实施例中，可以通过重叠、榫接、咬合、接合等方式来实现第一机架和第二机架之间的连接。在一些实施例中，第一机架的旋转速度可以与第二机架的旋转速度不同。例如，第一机架可以以比第二机架更低的转速旋转。在一些实施例中，可以通过，例如两个不同的电动机，独立的驱动力来驱动第一机架的旋转和第二机架的旋转来实现不同的转速。在一些实施例中，可以通过使用一个电动机和齿轮箱驱动第一机架的旋转和第二机架的旋转来实现不同的转速。齿轮箱可以被配置为在第一机架和第二机架之间提供一个或更大的转速比。例如，第一机架的转速与第二机架的转速比可以是1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5等。

在一些实施例中，治疗射线生成组件402的第一机架和成像组件406的第二机架可以彼此平行或不平行。第一机架和/或第二机架可以旋转。第一机架和/或第二机架可以具有相应的旋转轴(或旋转平面)。如本文中所使用的，当第一机架的旋转轴(或旋转平面)平行于第二组件的旋转轴(或旋转平面)时，可以说第一机架平行于第二机架，反之亦然。在一些实施例中，当第一机架和第二机架相互平行时，第一机架和第二机架可以共享相同的旋转轴(或旋转平面)。在一些实施例中，当第一机架和第二机架彼此平行时，治疗射线生成组件402的旋转平面和成像组件406的旋转平面可以是共平面的，或者可以在彼此平行的不同平面中。在一些实施例中，可以定位治疗射线生成组件402和成像组件406，使得第二射线旋转平面与第一射线旋转平面相交，使得治疗区域和成像区域至少部分地重叠。例如，参见图6A和6B及其描述。

第一机架和第二机架的空间布置可以是不同的。在一些实施例中，第一机架和第二机架可以并排放置。在一些实施例中，第一机架和第二机架至少部分重叠。在一些实施例中，第二机架的直径可以小于第一机架的直径，并且第二机架的至少一部分可以位于第一机架的孔内。参见图6和图7及其描述。在一些实施例中，可以连接第一机架的一部分和/或第二机架的一部分，以避免在治疗或成像过程中发生位移。在一些实施例中，第一机架和/或第二机架之间的连接可以通过重叠、榫接、咬合、接合等方式实现。

在一些实施例中，第一机架的孔(或称为第一孔)和第二机架的孔(或称为第二孔)可以至少部分重叠。孔可以被配置为在放射系统100中接收受到辐射的对象。在一些实施例中，两个孔可以共享同心轴。

在一些实施例中，治疗射线生成组件402(例如，第一放射源)和成像组件406(例如，放射源461和/或放射探测器462)可以被配置为使得第二轴向旋转平面相对于第一轴向旋转平面倾斜一个角度。仅作为示例，该角度可以是0度至45度之间的锐角。在一些实施例中，可以定位治疗射线生成组件402和成像组件406，使得治疗区域和成像区域至少部分地重叠。在一些实施例中，成像射线可以与第一射线旋转平面相交。在一些实施例中，治疗射线可以与第二射线旋转平面相交。在一些实施例中，治疗射线生成组件402和成像组件406可以被定位为使得治疗区域和成像区域至少部分地重叠。例如，参见图7A和7B及其描述。

在一些实施例中，治疗射线生成组件402和成像组件406可以被定位成使得由治疗射线生成组件402发射的治疗射线穿过成像组件406的成像区域。在一些实施例中，治疗射线生成组件402和成像组件406可以被定位成使得治疗射线相对于第一轴向旋转平面倾斜并且经过成像组件406的等中心点。治疗射线生成组件402和成像组件406的详细说明可以在本申请的其他地方找到。例如，参见参照图6和图7及其描述。

辅助组件410可以被配置为便于治疗射线生成组件402和/或成像组件406的操作。在一些实施例中，辅助组件410可以包括冷却组件(未示出)、扫描床114(如图1所示)、基座117(如图1所示)等。冷却组件可以被配置为将冷却介质产生、转移、输送、引导或循环到图像引导治疗设备110，以吸收在成像过程和/或放射治疗操作期间图像引导治疗设备110(例如，放射探测器462)产生的热量。扫描床114可以被配置为支撑和/或运输要成像和/或经过放射治疗的对象(例如患者)。基座117可以被配置为支撑治疗射线生成组件402和/或成像组件406。例如，基座117可以支撑一个或多个机架，在机架上可以安装治疗射线生成组件402和/或成像组件406。

应当注意关于图像引导治疗设备110的以上描述仅出于说明的目的而提供，而不在于限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不会背离本申请的范围。例如，图像引导治疗设备110可以包括一个或多个存储设备。又例如，图像引导治疗设备110可以包括被配置为支撑治疗射线生成组件402和成像组件406的单个机架。又例如，图像引导治疗设备110可以进一步包括检测组件，该检测组件被配置为检测和/或接收从治疗射线生成组件402(例如，治疗射线生成组件402的第一放射源)发出的信号(例如，X射线治疗射线)。

图5是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理设备140的框图。处理设备140可以包括获取模块502、控制模块504、处理模块506和存储模块508。处理设备140的至少一部分可以在如图2所示的计算设备或如图3所示的移动设备上实现。

获取模块502可以获取成像数据。在一些实施例中，获取模块502可以从图像引导治疗设备110、终端130、存储设备150和/或外部数据源(未示出)获取成像数据(例如，CT成像数据)。在一些实施例中，成像数据可以包括原始数据(例如，投影数据)。例如，可以基于检测到的成像射线来生成成像数据(例如，投影数据)，成像射线中至少一部分已经通过了在图像引导治疗设备110中被成像并被治疗的对象。在一些实施例中，获取模块502可以获取一个或多个用于处理成像数据的指令。指令可以由处理设备140的处理器执行以执行本申请中描述的示例性方法。在一些实施例中，所获取的成像数据可以被发送到存储模块508以进行存储。

控制模块504可以控制获取模块502、存储模块508、处理模块506的操作(例如，通过生成一个或多个控制参数)、图像引导治疗设备110等，或其任意组合。例如，控制模块504可以使获取模块502获取成像数据、成像数据获取时间等。又例如，控制模块504可以使处理模块506处理由获取模块502获取的成像数据。在一些实施例中，控制模块504可以控制图像引导治疗设备110的操作。例如，控制模块504可以使图像引导治疗设备110(例如，治疗射线生成组件402)开始、暂停、停止和/或恢复向对象的发射成像射线和/或治疗射线。又例如，控制模块504可以使图像引导治疗设备110调整对对象的成像射线或治疗射线的放射剂量。

处理模块506可以处理由处理设备140的各种模块提供的信息。处理模块506可以处理由获取模块502获取的成像数据，从存储模块508和/或存储设备150获取的成像数据等。在一些实施例中，处理模块506可以根据重建技术基于成像数据来重建一个或多个图像。重建技术可以包括迭代重建算法(例如，统计重建算法)、傅立叶切片定理算法、滤波反投影(FBP)算法、扇束重建算法、解析重建算法等，或者其任意组合。在一些实施例中，处理模块506可以在重建之前对成像数据执行预处理。预处理可以包括例如成像数据归一化、成像数据平滑、成像数据抑制、成像数据编码(或解码)、去噪等。

在一些实施例中，处理模块506可以基于图像分割算法分析一个或多个图像以确定和/或识别与对象有关的感兴趣区域(ROI)。在一些实施例中，处理模块506可以评估和/或监视与对象有关的所识别的ROI的变化。图像分割算法可以包括阈值算法、区域增长算法、基于能量函数的算法、水平集算法、区域分割和/或合并、边缘跟踪分割算法、统计模式识别算法、均值聚类分割算法、模型算法、基于可变形模型的分割算法、人工神经网络算法、最小路径分割算法、跟踪算法、基于规则的分割算法、耦合曲面分割算法等，或其任意组合。在一些实施例中，处理模块506可以基于在放射治疗操作中在不同时间生成的一个或多个成像数据集来重建一个或多个图像。在一些实施例中，基于包括目标部位的对象的一个或多个重建图像，处理模块506可以确定目标部位的移动或变化。

在一些实施例中，处理模块506可以基于图像及其分析来确定在治疗计划方面是否需要任何改变或调整，和/或确定所需的调整。基于所确定的调整，控制模块504可以使该调整得以实施。例如，控制模块504可以使图像引导治疗设备110发射调整后的治疗射线或使对象的位置被调整。例如，处理模块506可以将目标部位的运动信息发送到控制模块504。控制模块504可以相应地控制图像引导治疗设备110通过例如暂停发射和/或改变治疗射线源的位置来调整治疗射线的发射。又例如，控制模块504可以相应地控制图像引导治疗设备110以调整对象相对于治疗射线的位置。

在一些实施例中，可以实时监测和/或调整治疗计划的执行。例如，基于成像组件406和/或获取模块502获取的成像数据(例如，实时)，处理模块506可以自动生成和/或分析图像以监控对象的目标部位的位置，和/或评估目标部位的位置变化，在此基础上，处理模块506可以确定如何进一步执行治疗计划(例如，按计划继续进行放射治疗、以修改后的计划继续进行放射治疗或终止放射治疗等)。处理模块506可以基于所生成的图像来确定目标部位的位置。在一些实施例中，该监控、评估和/或调整可以在用户的输入下半自动进行。例如，基于成像组件406和/或获取模块502所获取的成像数据(例如，实时)，处理模块506可以生成一个或以上图像并将其发送以呈现在终端130上(例如，显示器)，以便用户可以分析图像并提供有关如何进一步执行治疗计划的指示(例如，按计划继续进行放射治疗、以修订后的计划继续进行放射治疗或终止放射治疗等)。又例如，基于成像组件406和/或获取模块502所获取的成像数据(例如，实时)，处理模块506可以生成一个或多个图像。处理模块506可以首先分析图像并且确定在目标区域中是否发生任何改变以及改变是多少。处理模块506可以相应地确定是否需要对治疗计划进行任何调整。如果目标区域的改变或治疗计划中需要的调整在阈值之内，则处理模块506可以自动确定调整并将其发送给例如控制模块504以实现。在一些实施例中，当处理模块506做出这样的确定时，可以生成通知。如果目标区域的改变或治疗计划中需要的调整在阈值之内，则处理模块506可以向例如用户(例如，医生)生成通知，以寻求来自用户的关于如何进一步进行操作的指示。

存储模块508可以存储成像数据、控制参数、处理后的成像数据等或其组合。在一些实施例中，存储模块508可以存储可以由处理设备140的处理器执行以执行本申请中描述的示例性方法的程序和/或指令。例如，存储模块508可以存储可由处理设备140的处理器执行的程序和/或指令，以获取对象的成像数据，基于成像数据重建一个或多个图像，确定图像中的ROI，并基于图像检测对象的目标部位的移动或变化，修改治疗射线到目标部位的发射和/或基于检测到的目标部位的移动或变化调整对象相对于治疗射线的位置。

在一些实施例中，图5所示的一个或多个模块可以在如图1所示的放射系统100的至少一部分中实现。例如，可以经由处理设备140和/或终端130来实现获取模块502、控制模块504、处理模块506和/或存储模块508。经由终端130，用户可以设置用于扫描对象的参数、控制成像过程、调整用于重建图像的参数等。

图6A是根据本申请的一些实施例所示的示例性图像引导治疗设备110的沿Y-Z平面的截面图的示意图。在本申请中，如图1、6A、6B、7A和7B所示，Z轴方向可以是从图像引导治疗设备110的右侧到左侧。如图1、6A、6B、7A和7B所示，Y轴方向可以是从图像引导治疗设备110的上部到下部。如图1所示，X轴方向可以沿着孔的轴线从图像引导治疗设备110的前侧到后侧。图6B是根据本申请的一些实施例所示的旋转平面和射线旋转平面的示意图。

图像引导治疗设备110可以包括：第一机架630、第二机架640、臂610、连接至臂610的一端的第一放射源620、第二放射源641、与放射源相对的放射探测器642、扫描床650和至少支撑第一机架630的基座(未示出)。第一机架630和第二机架640均为环形。臂610的另一端可以安装在第一机架630上。第二机架640可支撑第二放射源641和放射探测器642。第二机架640可以直接安装在基座上，也可以由第一机架630支撑。第二机架640可以用作定子，而第二放射源641和放射探测器642可以用作旋转安装在第二机架640(定子)上的转子。在一些实施例中，第二机架640可以用作转子，第二放射源641和放射探测器642可以固定连接在该转子上。当第二机架640用作转子时，第二机架640与基座之间的耦合或第二机架640与第一机架630之间的连接可以旋转。扫描床650可以被配置为支撑和/或运输要被成像和/或经历放射治疗的对象(例如，患者)。

第一机架630的旋转平面和第二机架640的旋转平面可以彼此平行。在一些实施例中，如图6A所示，第二机架的直径可以小于第一机架所限定的孔的直径。第二机架640的至少一部分可以位于第一机架630内。具体地，第一机架630可以包括第一孔。第二机架640可以包括第二孔。第二机架的至少一部分可以位于第一孔内。在一些实施例中，如图6B所示，第一孔和第二孔可以共享相同的旋转轴601。在一些实施例中，第一孔和/或第二孔可以被配置为在放射系统100中接收要受到放射(例如，放射治疗射线，放射成像射线)的对象(例如，患者)。

在一些实施例中，第一机架和第二机架可以旋转。在一些实施例中，第一机架的旋转可以与第二机架的旋转无关。例如，第一机架的旋转速度可以低于第二机架的旋转速度。在一些实施例中，第一机架(或第一放射源620)和/或第二机架(或第二放射源641和/或探测器642)可以同步旋转。参见例如图4中的相关描述。

第一机架630可以支撑第一放射源620。例如，如图所示，第一放射源620可以被安装在第一机架630的内侧。在一些其他实施例中，第一放射源620可以安装在第一机架630的一侧。第一放射源620可以被配置为将治疗射线(例如，X射线束)发射到物体的目标部位。在一些实施例中，治疗射线可以覆盖放射系统100中的治疗区域。治疗区域可能位于第一机架630的中心区域。第一放射源620可以绕第一机架630的旋转轴601旋转。第一放射源620围绕第一机架630的旋转轴线601的旋转可以确定第一轴向旋转平面602。当第一放射源620围绕旋转轴601旋转时，治疗射线的中心射线可以相应地围绕旋转轴601旋转，从而确定第一射线旋转平面605(或称为治疗射线旋转平面)。如图6A所示，第一轴向旋转平面602在竖直平面上，并且第一射线旋转平面605是圆锥形平面。为了说明，治疗射线(例如，治疗射线的中心射线)在第一机架的旋转期间相对于第一轴向旋转平面602倾斜角度A。在一些实施例中，角度A可以是锐角，例如，在0度至60度之间。例如，角度A可以是30度、40度、50度或60度。

在一些实施例中，第一放射源620可以倾斜，使得治疗射线相对于第一机架630的旋转轴的角度(或第一射线(或治疗射线)相对于旋转平面第一轴的角度)可以被调整。为了调整治疗射线的方向，在一些实施例中，臂可以被设置成相对于第一机架可伸缩。在一些实施例中，第一放射源620可以被设置为相对于臂可移动和/或可倾斜。并且在一些实施例中，该设置可以包括上述的组合。

第二放射源641可以被配置为发射成像射线(例如，X射线束)。在一些实施例中，成像射线可以覆盖放射系统100的成像区域。在一些实施例中，当第一放射源620发射治疗射线时，第二放射源641可以发射成像射线。即，可以同时发射治疗射线和第一成像射线。在一些实施例中，发射第一成像射线和发射治疗射线可以交替进行。

放射探测器642可以被配置为检测成像射线的至少一部分。在一些实施例中，放射探测器642可以是平板探测器或计算机断层扫描探测器。放射探测器的形状可以是平面的、弧形的、圆形的等，或其任意组合。仅作为示例，放射探测器可以是CT探测器，被配置为检测X射线束。在一些实施例中，第二放射源641和放射探测器642可以形成具有放射系统100中成像区域的成像组件。在一些实施例中，由第二放射源641和放射探测器642组成的成像组件可以有等中心点。在一些实施例中，成像组件的等中心点与治疗射线生成组件的等中心点(即点660)重合。在一些实施例中，治疗射线可以通过由第二放射源和第一放射探测器组成的成像组件的等中心点660。

在一些实施例中，第二放射源641可以安装在第二机架640的内侧。第二放射源641可以沿第二机架640的内侧移动。例如，第二放射源641可以是可旋转的和/或可平移的。在一些实施例中，第二放射源641可以围绕第二机架640的等中心点旋转。在一些实施例中，放射探测器642可以安装在第二机架640的内侧。放射探测器642可以沿第二机架640的内侧移动。例如，放射探测器642可以是可旋转的和/或可平移的。在一些实施例中，放射探测器642可以绕第二机架640的等中心点旋转。在一些实施例中，成像射线可以包括诊断X射线，第二放射源641可以包括诊断X射线管。

在一些实施例中，第二放射源641(或放射探测器642)可以绕第二机架640或第二机架640的等中心点660的旋转轴旋转。第二放射源641(或放射探测器642)围绕第二机架640的旋转轴线的旋转可以确定第二轴向旋转平面。在第二放射源641(或放射探测器642)旋转期间，成像射线的中心射线可以绕旋转轴相应地旋转，从而确定第二射线旋转平面(或称为成像射线旋转平面)。如图6B所示，第二轴向旋转平面和第二射线旋转平面可以在同一平面604中，第二轴向旋转平面(和/或第二射线旋转平面)在垂直平面上。

在一些实施例中，第一放射源620和第二放射源641可以被定位成使得治疗区域和第一成像区域可以至少部分地重叠。在一些实施例中，成像射线可以与第一射线旋转平面605相交。在一些实施例中，治疗射线可以与第二射线旋转平面604相交。在一些实施例中，治疗区域和成像区域至少部分重叠。在一些实施例中，治疗射线相对于第一轴向旋转平面602倾斜，使得治疗射线经过由第二放射源641和放射探测器642组成的成像组件406中的等中心点。在一些实施例中，治疗射线相对于第一轴向旋转平面602倾斜一个角度。该角度可以是例如在0度和60度之间的锐角。在本实施例中，如图6A和6B所示，治疗射线与由成像射线确定的第二射线旋转平面604(成像射线旋转平面)相交。和/或，成像射线与由治疗射线确定的第一射线旋转平面605(治疗射线旋转平面)相交。此外，治疗射线(或成像射线)不在与成像射线旋转平面604(或治疗射线旋转平面)相同的平面内。和/或，第一射线旋转平面605和第二射线旋转平面604在不同的平面上。

关于图像引导治疗设备110的以上描述仅出于说明的目的而提供，而不在于限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。例如，图6A中的图像引导治疗设备110可以进一步包括一个或多个组件，例如一个或多个用于连接第一机架630和第二机架640的连接件。又例如，安装在第一机架630和/或第二机架640上的放射源和/或放射探测器的数量没有限制。

图7A是根据本申请的一些实施例所示的示例性图像引导治疗设备110的沿Y-Z平面的截面图的示意图。图7B是根据本申请的一些实施例所示的轴向旋转平面和射线旋转平面的示意图。

如图7A所示，图像引导治疗设备110可包括第一机架730、第二机架740、第一放射源720、第二放射源741、与第二放射源741相对的探测器742、扫描床750、以及至少支撑第一机架730的基座(未示出)。第一机架730和第二机架740均为环形。第二机架740可以直接安装在基座上，也可以由第一机架730支撑。第二机架740可以用作定子，并且第二放射源741和放射探测器742可以用作安装在所述定子上旋转的转子。在一些实施例中，第二机架740可以用作转子，第二放射源741和放射探测器742可以固定连接在该转子上。当第二机架740用作转子时，第二机架740与基座之间的耦合或第二机架740与第一机架730之间的连接可以旋转。扫描床750可以被配置为支撑和/或运输要被成像和/或经历放射治疗的对象(例如，患者)。

第一机架730可以支撑第一放射源720。第二机架740可以支撑第二放射源741和探测器742。第一机架730的旋转平面和第二机架740的旋转平面可以彼此不平行。在一些实施例中，第二机架740的旋转平面可以相对于第一机架730的旋转平面倾斜一个锐角。锐角范围可以在例如0度和45度之间。

第一放射源720可以被配置为向放置在第一机架730的孔中的对象(例如，患者)发射治疗射线。第一机架730可以具有与对象有关的治疗区域。第二放射源741和放射探测器742可以分别位于第二机架740的两个不同侧。在一些实施例，第二机架740可以直接安装在基座上，或者在另一实施例中，可以由第一机架720支撑。在一些实施例中，第二机架740可以用作定子，而第二放射源741和放射探测器742可以相对于该定子旋转。在另一实施例中，第二机架740可以用作转子，在该转子上安装第二放射源741和放射探测器742。第二放射源741可以在朝向放射探测器742发射成像射线(例如，X射线束)给相对于垂直平面的大致对角线方向上的对象。放射探测器742可以被配置为检测成像射线的至少一部分。第二放射源741和放射探测器742可以组成具有成像区域的成像组件。成像组件可以有等中心点。在一些实施例中，成像组件的等中心点可以与治疗射线生成组件的等中心点(即，点760)重合。

第一放射源720和第二放射源741可以旋转。在一些实施例中，第一放射源720可以独立于第二放射源741进行旋转。在一些实施例中，第一放射源720和第二放射源741可以以相同或不同的速度同步旋转。关于第一放射源和第二放射源的旋转的更多描述可以在本申请的其他地方找到。参见例如图4及其描述。

第一放射源720可以绕第一机架730的旋转轴701旋转。第一放射源720绕第一机架730的旋转轴701的旋转可以确定第一轴向旋转平面702。如图7B所示，第一轴向旋转平面702在垂直平面上。在第一放射源720旋转期间，治疗射线的中心射线可以绕旋转轴701相应地旋转，从而确定第一射线旋转平面705(或称为治疗射线旋转平面)。第一射线旋转平面705是圆锥形平面。为了说明，治疗射线(例如，治疗射线的中心射线)通常可以相对于第一轴向旋转平面702倾斜角度B。在一些实施例中，角度B可以是锐角，例如，在0度至60度之间。例如，角度B可以是30度、40度、50度或60度。在第一放射源720旋转期间，由第一放射源发射的治疗射线的至少一部分可以通过第二机架740的等中心点760。第二放射源741(或放射探测器742)可以绕第二机架740的旋转轴707和/或第二机架740的等中心点760旋转。第二放射源741(或放射探测器742)围绕第二机架740的旋转轴707旋转可以确定第二轴向旋转平面。成像射线的中心射线围绕第二机架740的等中心点760旋转可以确定第二射线旋转平面704。图7B仅示出了第二射线旋转平面704的一小部分。第二轴向旋转平面和第二射线旋转平面可以在同一平面704上。如图7B所示，第二轴向旋转平面704(和/或第二射线旋转平面704)可以与垂直平面成斜角。在一些实施例中，该角度可以是锐角，例如，在0度至45度之间。

在一些实施例中，如图7A所示，第一放射源720和第二放射源741可以被配置为使得治疗区域和第一成像区域可以至少部分地重叠。在一些实施例中，成像射线可以与第一射线旋转平面705相交。在一些实施例中，治疗射线可以与第二射线旋转平面704相交。在一些实施例中，第一放射源720发射的治疗射线可以通过第二放射源741和放射探测器742组成的成像组件的成像区域。在一些实施例中，治疗区域和成像区域至少部分重叠。在一些实施例中，治疗射线相对于第一轴向旋转平面702倾斜，使得治疗射线经过由第二放射源741和放射探测器742组成的成像组件的等中心点760。在一些实施例中，治疗射线相对于第一轴向旋转平面702倾斜一个角度。该角度可以是例如在0度和60度之间的锐角。在本实施例中，如图1至图4所示。在图7A和7B中，治疗射线与由成像射线确定的第二射线旋转平面704(成像射线平面)相交。和/或，成像射线与由治疗射线确定的第一射线旋转平面705(治疗射线旋转平面)相交。此外，治疗射线(或成像射线)不在与成像射线旋转平面704(或治疗射线旋转平面)相同的平面内。和/或，第一射线旋转平面705和第二射线旋转平面704是不同的平面。

图8是根据本申请的一些实施例所示的用于图像引导放射治疗的示例性过程800的流程图。过程800可以由放射系统100执行。例如，过程800可以作为指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备150和/或存储器220中，并由处理设备150(例如，图2所示的处理器210，或图5所示的处理设备140中的一个或多个模块)调用和/或执行。在一些实施例中，过程800的一个或以上操作可以在人工干预下进行。以下所示过程的操作是说明性的。另外，如图8所示的过程800的操作和下述描述不旨在是限制性的。

在801中，处理设备140(例如，获取模块502)可以获取对象的第一图像。在一些实施例中，处理设备140可以从存储设备例如存储设备150或外部存储源(未示出)获取第一图像。可以使用成像系统生成第一图像。在一些实施例中，成像系统可以是计算机断层扫描(CT)系统。在一些实施例中，第一图像可以由图像引导治疗设备110的成像组件生成。在一些实施例中，第一图像可以是二维(2D)图像、三维(3D)图像、三维(4D)图像等。在一些实施例中，第一图像可以是计划图像(例如计划CT图像)或先前确定的3D或4D图像。对象可以包括物质、组织、器官、标本、身体等或其任何组合。在一些实施例中，对象可能包括患者或其一部分(例如，头、乳房、腹部等)。在一些实施例中，可以基于操作员(例如，医生)的一个或多个指示或操纵来获取第一图像。例如，可以基于操作员输入或选择的一个或多个成像参数来获取第一图像。

在803中，处理设备140(例如，处理模块506)可以确定第一图像中的感兴趣区域(ROI)。感兴趣区域可以指第一图像中对象的一部分。在一些实施例中，感兴趣区域可以是需要用放射系统100来治疗的癌和/或非癌靶标的区域。感兴趣区域可以包括细胞、组织、器官(例如，前列腺、肺、脑、脊柱、肝脏、胰腺、乳房等)或其任意组合。在一些实施例中，感兴趣区域可以是肿瘤、有肿瘤的器官或有肿瘤的组织。在一些实施例中，处理设备140可以基于图像分割算法来确定第一图像中的感兴趣区域。图像分割算法可以包括阈值算法、区域增长算法、基于能量函数的算法、水平集算法、区域分割和/或合并、边缘跟踪分割算法、统计模式识别算法、均值聚类分割算法、模型算法、基于可变形模型的分割算法、人工神经网络方法、最小路径分割算法、跟踪算法、基于规则的分割算法、耦合曲面分割算法等，或其任何组合。在一些实施例中，感兴趣区域可以基于操作员(例如，医生)的一个或多个指示或操作来确定。例如，感兴趣区域可以由操作员选择或编辑。

在805中，处理设备140可以将对象定位在放射系统内。放射系统可以包括治疗射线生成组件和成像组件(例如，图1中所示的放射系统100)。第一图像可以包括与感兴趣区域的位置有关的信息。在一些实施例中，可以将对象定位在图像引导治疗设备110的孔中，以基于与感兴趣区域的位置有关的信息来接收放射线。在一些实施例中，处理设备140可以确定第一图像中的感兴趣区域和放射系统中治疗射线之间的位置关系。在一些实施例中，处理设备140(例如，控制模块504)可以基于位置关系将对象定位在放射系统中，从而可以将对象定位在放射系统中的治疗区域中。在一些实施例中，可以根据操作员(例如，医生)的一个或多个指示或操作来定位对象。例如，对象的位置可以由操作员在处理设备140定位对象之前、之中和/或之后进行调整。

在一些实施例中，放射系统可以包括图像引导治疗设备110。图像引导治疗设备110可以包括治疗射线生成组件和成像组件。治疗射线生成组件可以包括在第一机架中的第一放射源。成像组件可以包括第二放射源和第二机架中的放射探测器。第一机架的旋转平面和第二机架的旋转平面可以彼此平行或不平行。

在807中，成像组件(例如，第二机架中的第二放射源)可以向对象发射成像射线(例如，x射线束)。在一些实施例中，可以根据一个或多个操作员(例如医生)的指示或操作来发射成像射线。例如，操作员可以设置成像射线的x射线能量。

在809中，成像组件(例如，第二机架中的放射探测器)可以检测成像射线的至少一部分以生成成像数据集。在一些实施例中，成像数据集可以包括原始数据，例如投影数据。在一些实施例中，第二机架中的第二射线源可以向基本沿对角线方向的放射探测器发射成像射线。放射探测器可以检测成像射线的至少一部分以生成成像数据集。

在811中，处理设备140(例如，处理模块506)可以基于成像数据集生成与对象(例如，感兴趣区域或对象的参考部分)相关联的第二图像。参考部分可以是代理区域(例如，隔膜)，以便可以对要经过放射治疗的目标部位(例如，肺、肝、胃等)进行寻址，并将其定位在放射系统100上。在一些实施例中，处理设备140可以根据重建算法基于成像数据集重建第二图像。重建算法可以包括迭代重建算法(例如，统计重建算法)、傅立叶切片定理算法、滤波反投影(FBP)算法、扇束重建算法、解析重建算法等，或其任何组合。在一些实施例中，第二图像可以包括感兴趣区域。在一些实施例中，第二图像可以包括代替感兴趣区域的替代区域(例如，光圈)。在一些实施例中，第二图像可以基于操作员(例如，医生)的一个或多个指示或操作来生成。例如，一个或多个重建参数可以由操作员设置。

在一些实施例中，结合图像引导治疗设备110的另一个成像组件或另一个CT设备的附加成像数据集，处理设备140可以基于如图7和图8所示的成像组件获取的成像数据集来重建图像。例如，这种另外的成像数据集可以通过图像引导治疗设备110的另外成像组件来获取。另一个成像组件可以由位于同一机架(例如，第二机架)中的放射源和放射探测器组成，其中成像射线穿过其等中心点。

在一些实施例中，处理设备140可以基于从一个或多个参考图像获取的数据来扩充或补充成像数据集的至少一部分，所述参考图像包括例如计划的CT和/或先前确定的3D或4D图像(例如，第一图像)。仅作为示例，处理设备140可以基于成像组件的轨迹分析或确定丢失了什么数据；处理设备140可以确定参考图像中可以增加缺失数据的相应数据；处理设备140可以插入相应数据以补充丢失的数据。在一些实施例中，在数据扩充操作中，处理设备140可以使用从第一图像导出的一个或多个断层扫描一致性条件，从而可以提高第二图像的图像质量。

在813中，基于第二图像，治疗射线生成组件(例如，第一放射源)可以向对象的目标部位发射治疗射线。对象的目标部位可以对应于第二图像中的感兴趣区域。治疗射线和成像射线位于不同的平面。第二图像可以包括与感兴趣区域或参考部分有关的信息，诸如感兴趣区域的位置、参考部分的位置。治疗射线生成组件可以将治疗射线发射到符合感兴趣区域位置的对象的目标部位。在一些实施例中，处理设备140可以基于第二图像来检测对象的目标部位的移动或改变。处理设备140可以校正发射治疗射线或对象的位置。例如，处理设备140可以暂停发射治疗射线，然后调整治疗射线生成组件的放射源(例如，第一放射源)以瞄准对象的移动或改变的目标部位的位置。又例如，处理设备140可以暂停治疗射线的发射，然后相对于治疗射线调整对象的目标部位的位置，以使治疗射线对准目标部位。处理设备140(例如，控制模块504)可以通过将对象移动到治疗射线生成组件的孔中的扫描床(例如扫描床114)中来调整对象的位置。在调整了治疗射线的发射量或调整了对象的位置之后，治疗射线生成组件可以恢复治疗射线的发射。在一些实施例中，当检测到目标部位的移动或变化时，治疗射线生成组件可以终止发射。在一些实施例中，处理设备140可以基于检测到对象的目标部位的移动或改变来生成通知。在一些实施例中，该通知可以包括目标部位的移动或改变的信息。该通知可以是文本、视频、音频等形式。

在一些实施例中，可以同时执行813中的发射治疗射线和807中的发射成像射线。在一些实施例中，可以交替执行813中的发射治疗射线和807中的发射第一成像射线。因此，成像组件可以在发射治疗射线时或不时地跟踪对象目标部位的移动。

在一些实施例中，可以不需要在811中的生成第二图像，因此，可以基于成像数据集(或已处理的成像数据集)的至少一部分而不是第二图像来发射治疗射线。仅作为示例，在913中，处理设备140可以分析与成像数据集或处理后的成像数据集的至少一部分相对应的投影数据(例如，将投影数据与参考投影数据进行比较)以推断感兴趣区域的位置/轨迹(或对象的目标部位)，并根据感兴趣区域的位置/轨迹发射治疗射线。

出于说明的目的，以上对放射治疗过程800的描述是为了说明，而不在于限制本申请的范围。对于本领域中的一般技术人员，在本申请的教导下可以作出任何变化或修改。然而，那些变化或修改不会偏离本申请的范围。例如，可以在步骤811和813之间添加用于调整对象的目标部位的位置和/或修改治疗射线的步骤。

在对基本概念进行了这样的描述之后，对于本领域的技术人员来说，在阅读本申请之后，很明显地，上述详细披露仅旨在通过示例的方式进行，不具有任何限制。虽然在此没有明确说明，各种改变、改进和修改可能会发生，并且是针对该技术的技术人员的。这些改变、改进和修改旨在由本申请提出，并且在本申请的示例性实施例的精神和范围内。

此外，某些术语已被用于描述本申请的实施例。例如，术语“一个实施例”、“一个实施例”和/或“一些实施例”意味着在本申请公开的至少一个实施例中包括与该实施例有关的特定特征、结构或特征。因此，应当强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“一个实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两次或更多次引用不一定都指同一实施例。此外，可以在本申请公开的一个或多个实施例中适当地组合特定特征、结构或特性。

此外，本领域的技术人员将意识到，本文中的公开内容的各个方面可以以许多可授予专利的类别或环境中的任何一种进行说明和描述，包括任何新的和有用的过程、机器、制造或物质组成，或其任何新的有用的改进。因此，本申请公开的各方面可以完全以硬件执行、完全以软件(包括固件、常驻软件、微代码等)执行或通过组合软件和硬件执行来实现，这些硬件或软件在本文中通常都统称为“单元”、“模块”或“系统”。此外，本申请公开的各方面可以表现为位于一个或以上计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的一部分的传播的数据信号，该传播的数据信号具有体现在其中的计算机可读程序代码。此类传播信号可以采取多种形式中的任何一种，包括电磁形式、光形式等，或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是不是计算机可读存储介质的任何计算机可读介质，并且可以通信，传播或传输供指令执行系统，装置或设备使用或与其结合使用的程序。包含在计算机可读信号介质上的程序代码可以使用任何适当的介质来传输，包括无线、有线、光纤电缆、RF或类似介质，或前述的任何适当组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序代码可以使用任意一种或以上程序设计语言编写，包括面向对象程序设计语言，例如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化程序设计语言如C程序设计语言、Visual Basic、Fortran 1703、Perl、COBOL 1702、PHP、ABAP，动态程序设计语言如Python、Ruby和Groovy，或其它程序设计语言等。该程序代码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)、或连接至外部计算机(例如，通过因特网)、或在云计算环境中、或作为服务(如软件即服务(SaaS))提供。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其它名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，尽管上述各种组件的实现可以体现在硬件设备中，但是它也可以实现为纯软件解决方案，例如，在现有服务器或移动设备上的安装。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个发明实施例、附图或对其的描述中。然而，本申请公开的方法不应被解释为反映了这样一种意图，即所要求保护的主题具备比每个权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反，发明的主体应具备比上述单一实施例更少的特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

本文中提及的所有专利、专利申请、专利申请公布和其它材料(如论文、书籍、说明书、出版物、文件、事物等)均在此通过引用的方式全部并入本文以达到所有目的，与上述文件相关的任何起诉文档记录、与本文件不一致或冲突的任何上述文件或对迟早与本文件相关的权利要求书的广泛范畴有限定作用的任何上述文件除外。举例来说，如果在描述、定义和/或与任何所结合的材料相关联的术语的使用和与本文件相关联的术语之间存在任何不一致或冲突，则描述、定义和/或在本文件中使用的术语以本文件为准。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其它的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种放射系统，包括：

治疗组件，所述治疗组件包括发射治疗射线的第一放射源，所述治疗组件具有与对象相关的治疗区域；

第一机架，所述第一机架用于支撑所述第一放射源；

成像组件，所述成像组件包括发射成像射线的第二放射源和检测成像射线的探测器，所述成像组件具有与所述对象相关的成像区域；

第二机架，所述第二机架用于支撑所述第二放射源和所述探测器，所述第二放射源位于所述第二机架内部；

其中，

所述第一放射源在第一平面旋转，所述第二放射源在第二平面旋转，使得所述治疗区域和所述成像区域至少部分重叠；

所述第二机架的转速高于所述第一机架的转速。

2.根据权利要求1所述的放射系统，其特征在于，所述第二机架的转速与所述第一机架的转速的比值为1:2.5。

3.根据权利要求1所述的放射系统，其特征在于，所述成像组件包括计算机断层成像组件，所述探测器包括计算机断层扫描探测器。

4.根据权利要求1所述的放射系统，其特征在于，所述成像组件用于采集治疗计划图像和治疗引导图像。

5.根据权利要求4所述的放射系统，其特征在于，所述治疗计划图像和所述治疗引导图像在同一病床位置采集。

6.根据权利要求1所述的放射系统，其特征在于，所述治疗区域和所述成像区域均位于所述第一机架和所述第二机架内部。

7.根据权利要求1所述的放射系统，其特征在于，所述第一平面与所述第二平面间存在预设夹角。

8.根据权利要求1所述的放射系统，其特征在于，所述第二平面与垂直平面间存在预设夹角。

9.根据权利要求1所述的放射系统，其特征在于，所述第一机架与所述第二机架间存在预设夹角。

10.根据权利要求1所述的放射系统，其特征在于，所述第一平面与所述第二平面平行。

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