CN116407781A - 粒子治疗闭环反馈逐斑点射束电流控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及粒子治疗闭环反馈逐斑点射束电流控制系统和方法。用于粒子治疗递送系统中的闭环反馈射束控制的技术可以包括：接收处理计划射束参数，接收当前斑点的所确定的输出射束电流，基于处理计划射束参数和当前斑点的所确定的输出射束电流来生成经调整的源射束电流设置点，以及基于经调整的源射束电流来调整当前斑点的输出射束电流。

Description

粒子治疗闭环反馈逐斑点射束电流控制系统和方法
背景技术
粒子治疗可以被使用在对癌症、肿瘤、病变等的处理中。粒子治疗涉及将高能量带电粒子(例如，离子、质子或电子)的射束引导到靶标体积中，使得它们的能量被释放到靶标体积中以用于治疗性目的。粒子治疗处理的目标之一是最大化供应给诸如肿瘤的靶标的剂量能量，同时最小化由周围组织吸收的剂量能量。处理计划用于指定粒子治疗的各个方面，以向靶标体积中的不健康组织递送足够的能量，同时最小化周围健康组织的暴露。考虑的重要参数是在给定处理体积中递送的剂量(递送的粒子能量除以体积的质量)和剂量率(递送的剂量除以时间)。剂量可以与由电离室针对特定粒子能量和空气密度测量的监测器单位(MU)的数量成比例。针对给定处理体积的递送剂量率可以在给定每个粒子递送的能量的情况下根据测量的粒子射束电流和射束轮廓来确定。针对特定粒子能量和空气密度，剂量率可以与MU除以时间成比例。
参考图1，示出了根据传统技术的示例性粒子治疗系统。粒子治疗系统100可以包括粒子治疗递送系统105、粒子治疗计划系统110等。粒子治疗递送系统105可以包括但不限于射束源125、一个或多个粒子治疗递送控制器130以及一个或多个射束输送系统135。粒子治疗递送系统105还可以包括设置在一个或多个处理房间160中的每个处理房间中的机架140、射束电流和轮廓监测器145、射束施加器150和患者台155。射束源125可以通过射束输送系统135耦合到相应处理房间160的机架140、射束施加器150以及射束电流和轮廓监测器145。射束输送系统135可以被配置为对能量射束进行聚焦和成形，并将它们指引到一个或多个处理房间160中的机架140。机架140可以围绕患者台155上的患者旋转，以便以不同的角度递送能量射束，同时最小化重新定位患者的需要。患者台155可以包括在一个或多个方向上移动以定位患者的精密患者定位系统。射束施加器150可以被配置为围绕患者的靶标区域扫描粒子射束。射束电流和轮廓监测器145可以包括检测器阵列和采样处理器，该采样处理器被配置为对电离检测器阵列的电离室板之间的电荷值进行采样，以确定粒子流的带电粒子(例如，离子、重离子、质子、电子等)的或与该带电粒子相关联的累积、射束电流以及射束轮廓参数。
一个或多个粒子治疗递送控制器130可以被配置为控制射束源125、射束输送系统135、机架140、射束电流轮廓监测器145、射束施加器150和/或患者台155的操作。包括粒子治疗计划系统110的一个或多个计算设备还可以被配置为生成患者粒子治疗处理计划。粒子治疗计划系统110和/或粒子治疗递送系统130的一个或多个计算设备可以包括通过一个或多个总线耦合在一起的一个或多个处理器、一个或多个存储器、一个或多个网络接口以及一个或多个输入/输出设备，该一个或多个输入/输出设备诸如为键盘、指点设备、显示器等。一个或多个计算设备110、130可以是任何类型的计算设备，包括但不限于嵌入式处理器、台式个人计算机(PC)、膝上型PC、服务器计算机、虚拟机、云计算平台等。一个或多个计算设备可以彼此直接耦合，和/或可以通过一个或多个网络165耦合，该一个或多个网络165包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、因特网等。可替换地或附加地，计算设备中的一个或多个计算设备可以被组合在一起，和/或集成到粒子治疗系统100的一个或多个其它子系统。
在许多情况下，可以以亚毫米精度将能量递送到靶标组织，同时最大程度地使正常组织不受伤害，最终导致杀死靶标组织中的细胞。然而，肿瘤细胞逃避辐射的细胞杀伤作用和/或发展抗性机制的能力可以抵消粒子治疗的细胞杀伤作用，潜在地限制粒子治疗的治疗性作用。此外，在粒子治疗处理技术(有时称为闪速(FLASH)处理)中的短时间段内递送超高剂量率辐射被认为使正常组织免遭辐射诱导的毒性。因此，关于靶标和对周围组织的毒性的处理结果不仅依赖于物理参数(诸如剂量)，而且还依赖于处理递送时间。目前，处理计划基于可以以三维显示的物理剂量分布。大多数处理计划仅使用剂量测定终点目标作为生物学影响的代理，诸如“不超过最大脊髓剂量x”。粒子治疗处理计划指定剂量分布，诸如每个斑点、体素等处的剂量。然后通常通过查找表将剂量分布转换为机器参数，以用于基于斑点列表(即，逐斑点剂量控制)控制射束源125和射束施加器150。传统粒子治疗处理计划针对覆盖不健康组织的靶标体积的多个斑点、体素等(例如，三维剂量分布)中的每个斑点、体素等指明MU。这些斑点可以具有不同的MU。利用MU计数器可以将每个MU值精确地递送到每个斑点(当递送斑点MU时，MU计数器向射束施加器150提供反馈)，并且然后将粒子射束移动到下一斑点。在粒子治疗系统100的一些实施例中，在处理体积的单独层中处理斑点，其中每个层是不同的粒子能量。所计划的源射束电流和得到的MU速率针对每个层是恒定的。向具有不同MU值的单个层中的斑点递送单个射束电流具有诸如每个斑点的最小斑点处理时间的约束，而同时向每个斑点递送正确的MU量。对于具有恒定MU速率的给定能量层中的斑点，由于低MU斑点，每个斑点的该最小斑点处理时间限制了用于高MU斑点的MU速率。另一考虑是射束施加器150不使用时间来确定何时递送斑点MU，使得射束源电流中的一些可变性是容许的。
为了利用诸如FLASH的新的处理技术，新的粒子治疗处理计划希望利用高剂量率或成比例的高MU速率而通过短时间段来递送处理。为了最大化用于高MU斑点的MU速率，连同每个斑点的MU一起，期望针对处理体积中的个体斑点指定不同的MU速率，称为逐斑点MU速率(与射束输出电流成比例)。基于治疗性益处以及最小化总处理时间，可以计划、然后指定这些不同的MU速率。此外，有必要使射束输出电流的幅度的可变性和误差最小化，以确保正确的剂量率或MU速率的递送。射束输出电流的这样的可变性和误差可能源自射束源或射束输送系统。因此，持续需要改进的用于递送粒子治疗处理计划的技术。
发明内容
通过参考以下描述和附图可以最好地理解本技术，以下描述和附图用于说明涉及粒子治疗闭环反馈逐斑点射束电流控制系统和方法的本技术的实施例。
在一个实施例中，一种粒子治疗递送系统可以包括射束监测器、闭环反馈射束控制模块和射束源。射束监测器可以被配置为确定输出射束电流。闭环反馈控制模块可以被配置为基于针对当前斑点的处理计划射束电流和针对当前斑点的所确定的输出射束电流来生成经调整的源射束电流设置点。射束源可以被配置为基于经调整的源射束电流设置点来生成射束源电流。
在另一实施例中，一种粒子治疗闭环反馈射束控制方法可以包括接收针对当前斑点的处理计划的射束电流参数和当前斑点的所确定的输出射束电流。可以基于当前斑点的所接收的处理计划的射束电流和当前斑点的所确定的输出射束电流来生成经调整的源射束电流设置点。可以基于经调整的源射束电流设置点来调整射束源电流。
在另一实施例中，一种粒子治疗闭环反馈控制方法可以包括接收针对多个斑点的处理计划参数。可以基于针对当前斑点的所接收的处理计划参数中的射束电流参数和当前斑点的所确定的输出射束电流来生成经调整的源射束电流设置点。可以基于经调整的源射束电流设置点来生成射束源电流。可以基于所接收的处理计划的射束参数中的射束空间参数来引导源射束电流的输出。可以测量当前斑点的测量单位(MU)速率和MU累积。可以基于当前斑点的所测量的测量单位速率和MU累积来确定当前斑点的输出射束电流。
提供本发明内容以便以简化形式介绍一系列构思，在以下详细描述中进一步描述该系列构思。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必需特征，其也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
附图说明
在附图的各图中以示例的方式而非限制的方式示出本技术的实施例，并且其中类似的附图标记指代相似的元件，并且其中：
图1示出了根据传统技术的示例性粒子治疗系统。
图2示出了根据本技术的方面的粒子治疗闭环反馈射束控制系统。
图3示出了根据本技术的方面的粒子治疗闭环反馈射束控制方法。
图4示出了根据本技术的方面的粒子治疗闭环反馈射束控制方法。
图5示出了用于实现本技术的方面的示例性计算设备。
具体实施方式
现在将详细参考本技术的实施例，其示例在附图中示出。虽然将结合这些实施例来描述本技术，但是将理解，它们并不旨在将本技术限制于这些实施例。相反，本发明旨在覆盖可以被包括在如由所附权利要求限定的本发明的范围内的替换、修改和等同物。此外，在本技术的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本技术的透彻理解。然而，应理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本技术。在其它实例中，没有详细描述公知的方法、过程、部件和电路，以免不必要地模糊本技术的方面。
以下根据例程、模块、逻辑块和对一个或多个电子设备内的数据的操作的其他符号表示来呈现本技术的一些实施例。描述和表示是本领域技术人员用来最有效地将他们工作的实质传达给本领域其他技术人员的手段。例程、模块、逻辑块等在本文中并且通常被认为是导致期望结果的过程或指令的自洽序列。过程是包括物理量的物理操纵的那些过程。通常，虽然不一定，但是这些物理操纵采取能够在电子设备中存储、转移、比较和以其它方式操纵的电信号或磁信号的形式。为了方便起见，并且参考常用用法，参考本技术的实施例，这些信号被称为数据、比特、值、元素、符号、字符、项、数字、字符串等。
然而，应当牢记，这些术语将被解释为引用物理操纵和物理量，并且仅仅是方便的标记，并且将根据本领域中常用的术语来进一步解释。除非特别声明，否则如从以下讨论中显而易见的，应理解，通过本技术的讨论，利用诸如“接收”等术语的讨论是指诸如操纵和变换数据的电子计算设备的电子设备的动作和过程。数据被表示为电子设备的逻辑电路、寄存器、存储器等内的物理(例如，电子)量，并且被变换为类似地表示为电子设备内的物理量的其它数据。
在本申请中，转折连词的使用旨在包括连接词。定冠词或不定冠词的使用不旨在指示基数。特别地，对“该”对象或“一个”对象的引用旨在也表示可能的多个这样的对象中的一个对象。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”、“包含(including)”等的使用指定所述元件的存在，但不排除一个或多个其它元件和或其组的存在或添加。还应理解，尽管术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但这样的元件不应受这些术语限制。本文使用这些术语来区分一个元件与另一元件。例如，在不脱离实施例的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。还应理解，当元件被称为“耦合”到另一元件时，它可以直接或间接连接到该另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”到另一元件时，不存在中间元件。还应理解，术语“和/或”包括相关联的元件中的一个或多个元件的任何和所有组合。还应理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应当被认为是限制性的。
现在参考图2，示出了根据本技术的方面的粒子治疗递送系统200。粒子治疗递送系统200可以是空间剂量分布调制的粒子治疗系统，其中局部剂量跨靶标体积而变化。依赖于处理模态，可用于空间剂量分布调制的自由度可以包括但不限于射束成形(准直)、射束加权(射束扫描)和入射角(射束几何形状)。在一个实施方式中，粒子治疗系统200可以是高剂量率粒子治疗系统，诸如但不限于质子FLASH粒子治疗系统。高剂量率粒子治疗以40Gy/s和更高的高速度或短辐照时间递送高剂量的辐射。示例性FLASH治疗处理计划可以通过指定一个或多个测量单位(MU)速率来间接地指定在一秒或更短时间内向扩展的靶标体积递送处理。研究已经表明，以如此高的剂量率递送粒子治疗允许相当的肿瘤控制，同时使健康组织不受伤害以减少非预期的毒性。在一个实施方式中，质子FLASH粒子治疗系统200可以是斑点扫描质子FLASH粒子治疗系统。
粒子治疗递送系统200可以包括射束源205、射束施加器210、射束监测器215和闭环反馈控制模块220。粒子治疗递送系统200还可以包括粒子治疗计划系统240、患者成像系统(未示出)等。射束源205可以被配置为基于经调整的源射束电流设置点230来生成源射束225。经调整的源射束电流设置点230控制射束源205生成源射束225。在一个实施方式中，射束源205可以是回旋加速器。在一个实施方式中，射束源205可以由经调整的源射束电流设置点230控制，以针对多个个体斑点中的每个个体斑点不同地调整源射束电流。射束施加器210可以被配置为基于处理计划的射束空间参数235来对源射束进行成形并且将射束引导到个体斑点。在一个实施方式中，射束空间参数235可以控制射束施加器210的磁场偏转器，以将输出射束245引导向靶标组织中的多个斑点位置中的每个斑点位置。射束监控器215可以被配置为测量输出射束245的测量单位(MU)和MU速率。MU速率可以被转换成输出射束电流测量结果250。在一个实施方式中，射束施加器210还可以确定斑点改变信号260，斑点改变信号260可以指示当前斑点何时完成被辐照，并且发信号通知下一斑点正在开始。
在一个实施方式中，射束监测器215的采样处理器可以对电离检测器阵列中的电离室板之间的电荷值进行采样，以确定带电粒子(例如，离子、质子、电子等)流的或与该带电粒子流相关联的MU、时间和位置参数。在一个实施方式中，射束监测器215可以在一个或多个给定感兴趣深度(例如，一个或多个层)中的每个给定感兴趣深度处，提取针对给定时间(例如，斑点定时)递送的MU信息(例如，斑点MU)以及二维(2D)平面中的空间信息(例如，斑点位置)。
闭环反馈控制模块220可以被配置为根据处理计划射束电流参数255、射束输出电流测量结果250和斑点改变信号260来确定经调整的源射束电流设置点230。在一个实施方式中，闭环反馈控制模块220可以从粒子治疗计划系统240接收处理计划的逐斑点射束电流参数255。在一个实施方式中，闭环反馈控制模块220可以实现比例-积分-微分(PID)控制器。PID控制器可以连续地计算作为处理计划的标称射束电流(例如，期望设置点(SP))和所测量的输出射束电流(例如，所测量的过程变量(PV))之间的差的误差值e(t)。闭环反馈控制模块220可以基于一个或多个计算的误差值来生成经调整的输出电流，然后根据经调整的输出电流和射束电流传输损耗查找表来估计等效的经调整的源射束电流设置点230。射束电流传输损耗查找表可以基于作为能量的函数的从源射束225到输出射束245的估计射束电流损耗。在其他实施方式中，闭环反馈控制模块220可以实现比例积分(PI)控制器、比例(P)控制器等。在一个实施方式中，闭环反馈控制模块220可以被实现为存储在计算设备可读介质(例如，计算机存储器)中并由计算设备(例如，处理器)执行的计算设备可执行指令(例如，计算机程序)。闭环反馈控制模块220可以经由经调整的源射束电流设置点230周期性地调整源射束电流。射束施加器210可以确定何时针对每个斑点递送所计划数量的MU，并且当递送该数量时，射束施加器210可以将射束从当前斑点移位到下一斑点并且更新斑点改变信号260。射束施加器210和闭环反馈控制模块220的组合有利地将针对当前斑点的递送的射束输出电流或MU速率中的误差最小化。相反，传统粒子治疗递送系统不能以逐斑点方式使射束输出电流或MU速率中的误差最小化。
对于其中闭环反馈控制模块220实现PID或PI控制器的一些实施方式，闭环反馈控制模块220可以接收指示射束源205何时处于误差状态的一个或多个误差状态信号270，并且停止误差积分以避免积分误差扭曲。对于一些实施方式，一个或多个切换状态信号270还可以指示射束源205何时旨在关闭源射束225(由于扫描逻辑或误差)，并且这可以使得闭环反馈控制模块220停止误差积分，以避免模块220中的积分误差扭曲。
对于一些实施方式，闭环反馈控制模块220还可以包括前馈元件，以(可能在当前斑点改变时)在逐斑点处理计划的射束电流参数255改变时设置新的经调整的源射束电流。相对于等待校正新的源射束电流设置点和所测量的射束输出电流之间的误差，这最小化在设置新的经调整的源射束电流设置点230时的延迟。然后，新斑点以最小延迟接收新的设置射束输出电流，并以最小延迟实现新斑点的MU速率规范。
现在参考图3，示出了根据本技术的方面的粒子治疗闭环反馈射束控制方法。粒子治疗闭环射束控制方法可以包括在310处接收针对当前斑点的一个或多个处理计划射束电流参数。处理计划射束电流参数可以包括粒子能量、每个斑点的测量单位(MU)和基于能量转换成射束输出电流的每个斑点的MU速率。在一个实施方式中，可以从粒子治疗计划系统接收处理计划射束电流参数。在一个实施方式中，处理计划射束电流参数可以包括但不限于FLASH处理计划射束输出电流、质子射束输出电流、笔形射束扫描射束输出电流、斑点扫描射束输出电流等。在320处，可以接收当前斑点的所确定的输出射束电流。在一个实施方式中，可以从粒子治疗递送系统的射束监测器接收当前斑点的所确定的输出射束输出电流。在330处，可以基于针对当前斑点的所接收的处理计划射束电流参数和当前斑点的所确定的输出射束电流来生成经调整的源射束电流设置点。可选地，可以基于针对当前斑点的所接收的处理计划射束电流参数、当前斑点的所确定的输出射束电流以及损耗查找表来生成经调整的源射束电流设置点。在一个实施方式中，经调整的源射束电流设置点可以包括用于控制粒子治疗递送系统的射束源的对应的经调整的机器参数。在一个实施方式中，通过比例-积分-微分(PID)控制算法、比例积分(PI)控制算法、比例(P)控制算法等，可以实现源射束电流设置点的调整。在一个实施方式中，源射束电流设置点的调整可以被实现为存储在计算设备可读介质(例如，计算机存储器)中并由计算设备(例如，处理器)执行的计算设备可执行指令(例如，计算机程序)。在一个实施方式中，调整参数o(t)可以由PID控制器基于误差函数e(t)来计算为：
Figure BDA0004044574110000101
其中λp对应于PIC控制器的比例增益，λi是PIC控制器的积分增益，并且λd是PIC控制器的微分增益。在340处，可以基于经调整的源射束电流设置点来调整射束源电流。在350处，可以确定当前斑点的输出射束电流。在一个实施方式中，可以监测当前斑点的累积MU，并且当当前斑点的MU达到当前斑点的阈值时可以改变斑点。针对处理计划，可以针对多个斑点中的每个斑点迭代地执行310到350的过程。
现在参考图4，示出了根据本技术的方面的粒子治疗闭环反馈射束控制方法。粒子治疗闭环反馈射束控制方法可以包括在410处接收针对多个斑点中的每个斑点的处理计划射束参数。在一个实施方式中，处理计划射束参数可以包括射束电流参数和射束空间参数。在一个实施方式中，可以根据从粒子治疗计划系统接收的、然后基于粒子能量和空气密度被转换为处理计划射束电流的、针对每个斑点的处理计划MU速率来导出射束电流参数。在一个实施方式中，处理计划射束电流参数可以包括但不限于FLASH处理计划射束电流、质子处理计划射束电流、笔形射束扫描处理计划射束电流、斑点扫描处理计划射束电流等。在420处，基于针对当前斑点的所接收的处理计划射束参数中的射束电流参数、系统损耗查找表以及当前斑点的所确定的输出射束电流，可以生成经调整的射束源电流设置点。如下所述，可以在460处确定当前斑点的所确定的输出射束电流。在一个实施方式中，所接收的处理计划射束电流参数可以被体现在从粒子治疗计划系统接收的处理计划机器参数中。可以根据处理计划射束电流参数和从粒子治疗递送系统的射束监测器接收的所确定的输出射束电流来生成经调整的源射束电流设置点。在一个实施方式中，所接收的处理计划射束电流参数可以包括被转换为处理计划射束输出电流的处理计划MU速率参数，该处理计划射束输出电流被用于生成经调整的源射束电流设置点。可以通过比例-积分-微分(PID)、比例积分(PI)、比例(P)等闭环反馈来生成经调整的源射束电流设置点。在430处，可以基于经调整的源射束电流设置点来生成射束源电流。在一个实施方式中，经调整的源射束电流设置点可以被体现为用于控制射束源的经调整的机器参数。在一个实施方式中，由射束源生成的带电粒子(例如，离子、质子、电子等)的射束强度、射束形状、射束重量和射束入射角中的一者或多者可以基于经调整的源射束电流设置点来调整。在440处，可以基于所接收的处理计划射束参数的射束空间参数来引导输出射束。在一个实施方式中，所接收的处理计划射束参数的射束空间参数可以控制射束施加器以将输出笔形射束、斑点射束等引导到患者的靶标体积之上。在450处，可以测量针对当前斑点的输出射束的MU速率和MU累积。在一个实施方式中，射束监测器可以测量输出粒子流的带电粒子(例如，离子、质子、电子)电流。在460处，可以根据所测量的MU速率和MU累积来确定当前斑点的输出射束电流。可以在420处利用当前斑点的所确定的输出射束电流以在闭环反馈方法中生成经调整的源射束电流设置点。该方法有利地基于当前斑点来最小化输出射束电流中的误差。相反，传统的粒子治疗递送系统不能以逐斑点方式使射束输出电流中的误差最小化。
对于其中可以通过比例-积分-微分(PID)或比例积分(PI)闭环反馈来生成经调整的源射束电流设置点的一些实施方式，指示射束源何时处于误差状态的误差状态信号可以被接收，并且停止误差积分以避免积分误差扭曲。对于一些实施方式，切换信号也可以指示射束源何时旨在关闭输出射束，并且也可以停止误差积分以避免积分误差扭曲。
现在参考图5，示出了用于实现本技术的一个或多个方面的计算设备。计算设备500可以包括通过一个或多个总线570耦合在一起的一个或多个处理器510、一个或多个存储器520、一个或多个网络接口530以及一个或多个输入/输出设备540-560，该一个或多个输入/输出设备540-560诸如为键盘、指点设备、显示器等。计算设备500可以是任何类型的计算设备，包括但不限于嵌入式处理器、台式个人计算机(PC)、膝上型PC、服务器计算机、虚拟机、云计算平台等。存储在一个或多个存储器(例如，计算设备可读介质)520中的一个或多个软件例程(例如，计算设备可执行指令)当由一个或多个处理器510执行时可以实现如上所述的粒子治疗闭环反馈射束控制系统和方法。
根据本技术的方面，一种粒子治疗递送系统可以包括射束输出电流和测量单位(MU)监测器、闭环反馈控制模块、射束源和粒子治疗处理计划。输出电流和测量单位(MU)监测器可以被配置为测量递送到多个斑点的实际源射束电流的MU和MU速率。输出电流和测量单位(MU)监测器可以利用查找表将MU速率转换成射束输出电流测量结果，并将该射束输出电流测量结果传递到闭环反馈控制模块。闭环反馈控制模块可以被配置为基于标称逐斑点处理计划射束电流和所测量的输出射束电流来确定经调整的源射束电流设置点。计算该经调整的源射束电流设置点，以在改变用于新斑点的处理计划射束电流以及抑制对输出射束电流的干扰的反应时间方面，最小化每个斑点的所计划的和测量的射束输出电流之间的差。控制模块还可以接收信号，该信号基于处理计划指示何时将足够的MU递送到每个斑点，并且指示何时切换到下一斑点以及其对应的处理计划射束电流。处理计划可以包括每个斑点的MU和MU速率，并且可以根据每个斑点的MU速率来计算每个斑点的标称输出射束电流。闭环反馈控制可以包括射束传输损耗查找表以在输出射束电流与源射束电流之间进行转换。射束传输损耗查找表可以基于作为能量的函数的从源射束到输出射束的估计射束电流损耗。
根据本技术的方面，一种粒子治疗闭环反馈逐斑点射束电流控制方法可以包括接收逐斑点处理计划射束电流和所测量的输出射束电流。可以基于针对当前斑点的处理计划射束电流和所测量的输出射束电流来生成经调整的源射束电流设置点。可以基于经调整的源射束电流设置点来调整源射束电流，以最小化输出射束电流中的误差。
已经出于说明和描述的目的呈现了本技术的具体实施例的前述描述。它们并不旨在穷举或将本技术限制为所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，许多修改和变化是可能的。选择和描述实施例是为了最好地解释本技术的原理以及其实际应用，从而使本领域其他技术人员能够最好地利用本技术和具有如适于预期的特定用途的各种修改的各种实施例。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (22)

1.一种粒子治疗递送系统，包括：
射束监测器，其被配置为确定输出射束电流；
闭环反馈控制模块，其被配置为基于针对当前斑点的处理计划射束电流和针对所述当前斑点的所确定的所述输出射束电流来生成经调整的源射束电流设置点；以及
射束源，其被配置为基于所述经调整的源射束电流设置点来生成射束源电流。
2.根据权利要求1所述的粒子治疗递送系统，其中所述输出射束电流包括带电粒子、质子或电子粒子流。
3.根据权利要求1所述的粒子治疗递送系统，其中所述处理计划射束电流包括FLASH粒子治疗处理计划射束电流。
4.根据权利要求1所述的粒子治疗递送系统，其中所述闭环反馈控制模块还被配置为根据粒子治疗处理计划来确定所述处理计划射束电流。
5.根据权利要求1所述的粒子治疗递送系统，其中所述闭环反馈控制模块包括：被配置为基于所述处理计划射束电流和所确定的所述输出射束电流之间的差以及损耗查找表来确定所述经调整的源射束电流设置点的比例-积分-微分PID、比例积分PI或比例P控制器。
6.根据权利要求5所述的粒子治疗递送系统，其中所述闭环反馈控制模块包括：被配置为响应于指示所述射束源处于误差状态的信号而停止误差积分的PID或PI控制器。
7.根据权利要求5所述的粒子治疗递送系统，其中所述闭环反馈控制模块包括：被配置为响应于指示所述射束源关闭的信号而停止误差积分的PID或PI控制器。
8.根据权利要求5所述的粒子治疗递送系统，其中所述闭环反馈控制模块还包括前馈元件，所述前馈元件被配置为当所述处理计划射束电流改变时调整所述源射束电流，以最小化在针对新的斑点设置所述输出射束电流时的延迟。
9.根据权利要求1所述的粒子治疗递送系统，还包括被配置为基于处理计划的空间参数来引导所述射束源电流的射束施加器。
10.根据权利要求1所述的粒子治疗递送系统，其中所述闭环反馈控制模块还被配置为：基于针对当前斑点的所述处理计划射束电流、针对所述当前斑点的所确定的所述输出射束电流以及损耗查找表，生成所述经调整的源射束电流设置点。
11.一种粒子治疗闭环反馈射束控制方法，包括：
接收针对当前斑点的处理计划射束电流参数；
接收所述当前斑点的所确定的输出射束电流；
基于所述当前斑点的所接收的所述处理计划射束电流和所述当前斑点的所确定的所述输出射束电流，生成经调整的源射束电流设置点；
基于所述经调整的源射束电流设置点来调整射束源电流；以及
确定所述当前斑点的所述输出射束电流。
12.根据权利要求11所述的粒子治疗闭环反馈控制方法，其中：
所述处理计划射束电流由逐斑点FLASH粒子治疗处理计划指定；并且
所述处理计划射束电流包括带电粒子、质子或电子粒子流。
13.根据权利要求11所述的粒子治疗闭环反馈控制方法，其中通过比例-积分-微分PID、比例积分PI或比例P反馈，基于所述当前斑点的所述处理计划射束电流和所述当前斑点的所确定的所述输出射束电流，生成所述经调整的源射束电流设置点。
14.根据权利要求11所述的粒子治疗闭环反馈控制方法，其中还基于所述当前斑点的所接收的所述处理计划射束电流、所述当前斑点的所确定的所述输出射束电流以及损耗查找表，生成所述经调整的源射束电流设置点。
15.一种粒子治疗闭环反馈控制方法，包括：
接收针对多个斑点的处理计划参数；
基于针对当前斑点的所接收的所述处理计划参数中的射束电流参数和所述当前斑点的所确定的输出射束电流，生成经调整的源射束电流设置点；
基于所述经调整的源射束电流设置点来生成射束源电流；
基于所接收的所述处理计划射束参数中的射束空间参数来引导所述源射束电流的输出；
测量所述当前斑点的测量单位MU速率和MU累积；以及
基于所述当前斑点的所测量的所述测量单位MU速率和所述MU累积来确定所述当前斑点的所述输出射束电流。
16.根据权利要求15所述的粒子治疗闭环反馈控制方法，其中所述输出射束包括带电粒子、质子或电子粒子流。
17.根据权利要求15所述的粒子治疗闭环反馈控制方法，其中所述处理计划包括FLASH粒子治疗处理计划。
18.根据权利要求15所述的粒子治疗闭环反馈控制方法，其中通过比例-积分-微分PID、比例积分PI或比例P反馈，基于针对所述当前斑点的所接收的所述处理计划参数中的所述射束电流参数与所述当前斑点的所确定的所述输出射束电流之间的差，生成所述经调整的源射束电流设置点。
19.根据权利要求18所述的粒子治疗递送方法，还包括响应于接收到指示所述射束源处于误差状态的信号而停止所述反馈误差的积分。
20.根据权利要求18所述的粒子治疗递送方法，还包括响应于接收到指示关闭所述射束源的信号而停止所述反馈误差的所述积分。
21.根据权利要求18所述的粒子治疗递送方法，还包括向前馈送所接收的所述处理计划参数中的所述射束电流参数，以最小化在针对新的斑点设置新的经调整的源射束电流设置点时的延迟。
22.根据权利要求15所述的粒子治疗闭环反馈控制方法，其中还基于针对所述当前斑点的所接收的所述处理计划参数中的所述射束电流参数、所述当前斑点的所确定的所述输出射束电流以及损耗查找表，生成所述经调整的源射束电流设置点。
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