CN116993780A - 用于对运动对象成像的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了用于对运动对象成像的系统和方法。所述方法可以包括确定对象的感兴趣区域(ROI)在轴向上的范围；确定放射源相对于对象的至少两个轴向位置；使放射源在相对于对象的至少两个轴向位置的每个轴向位置上向感兴趣区域发射放射束，以生成感兴趣区域的图像帧。其中，与所述至少两个轴向位置对应的放射束可以共同覆盖感兴趣区域在轴向上的范围。所述方法可以进一步包括基于感兴趣区域的图像帧，确定感兴趣区域在轴向上的接收放射治疗的位置。

Description

用于对运动对象成像的系统和方法
优先权和分案声明
本申请是针对申请日为2020年09月23日、申请号为202011009214.7、发明名称为“用于对运动对象成像的系统和方法”的中国申请提出的分案申请，基于并要求2019年12月10日提交的申请号为16/708,568的美国申请的优先权，其全部内容通过引用的方式被包含于此。
技术领域
本申请一般涉及用于成像的系统和方法，并且更具体地，涉及用于对运动对象成像的系统和方法。
背景技术
成像技术(例如，CT成像)已经在医学领域中广泛应用。在涉及运动对象的应用(例如，放射疗法(RT))中，可以在治疗之前使用成像确定治疗目标的运动范围和/或放射损伤的危及器官(OAR)。通常，计划治疗以便仅在运动周期的一部分(例如，在呼吸周期中完整呼气的80％至100％)期间施加治疗束。非常重要的是，在特定的一天进行治疗之前，应设置与运动状态相对应的运动周期部分，在所述运动状态下，治疗目标处于计划位置。因此，期望提供一种以更优的方式对运动对象成像的方法和系统，从而使图像中包含全部范围的运动信息。
发明内容
根据本申请的一方面，提供了一种方法。所述方法可以在具有至少一个存储一组指令的存储设备以及与所述至少一个存储设备通信的至少一个处理器的计算设备上实现。所述方法可以包括确定对象的感兴趣区域(ROI)在轴向上的运动范围。所述感兴趣区域可以由于所述对象的生理运动而移动。所述方法可以进一步包括将所述生理运动划分为至少两个时间仓。所述方法可以进一步包括，在所述至少两个时间仓中的至少一个时间仓中，确定放射源相对于所述对象的至少两个轴向位置，并且使所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置的每个轴向位置上向所述感兴趣区域发射放射束，以生成所述感兴趣区域的图像帧。与所述至少两个轴向位置对应的所述放射束可以共同覆盖所述感兴趣区域在所述轴向上的所述运动范围。所述方法可以进一步包括对于所述至少两个时间仓中的每个时间仓，基于在所述相对应的时间仓中生成的所述感兴趣区域的所述图像帧，确定所述感兴趣区域在所述轴向上的位置。以及，所述方法还可以包括基于所述感兴趣区域在所述轴向上的所述位置，在所述至少两个时间仓中确定要在其中向所述感兴趣区域发射治疗束的至少一个时间仓。
根据本申请的一方面，提供了一种系统。所述系统可以包括至少一个存储介质和至少一个处理器。所述存储介质可以包括一组指令。所述处理器可以与所述至少一个存储介质通信。在执行所述指令时，所述至少一个处理器被配置为使所述系统执行操作。所述操作可以包括确定对象的感兴趣区域(ROI)在轴向上的运动范围。所述感兴趣区域可以由于所述对象的生理运动而移动。所述操作可以进一步包括将所述生理运动划分为至少两个时间仓。所述操作可以进一步包括，在所述至少两个时间仓中的至少一个时间仓中，确定放射源相对于所述对象的至少两个轴向位置，并且使所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置的每个轴向位置上向所述感兴趣区域发射放射束，以生成所述感兴趣区域的图像帧。与所述至少两个轴向位置相对应的所述放射束可以共同覆盖所述感兴趣区域在所述轴向上的所述运动范围。所述操作可以进一步包括对于所述至少两个时间仓中的每个时间仓，基于在所述相对应的时间仓中生成的所述感兴趣区域的所述图像帧，确定所述感兴趣区域在所述轴向上的位置。以及所述操作还可以包括基于所述感兴趣区域在所述轴向上的所述位置，在所述至少两个时间仓中确定要在其中向所述感兴趣区域发射治疗束的至少一个时间仓。
在一些实施例中，所述确定对象的感兴趣区域在轴向上的运动范围可以包括基于所述对象的扫描获取所述对象的图像，识别所述对象的所述图像中的所述感兴趣区域；以及基于所识别的感兴趣区域，确定所述感兴趣区域的所述运动范围。
在一些实施例中，所述对象的所述生理运动可以包括所述对象的呼吸运动或心脏运动中的至少一种。
在一些实施例中，所述放射源可以产生具有至少两个不同能谱的X射线。
在一些实施例中，所述将所述生理运动划分为至少两个时间仓可以包括通过与所述对象连接的传感器，获取表示所述生理运动的时变运动信号；以及将所述时变运动信号划分为至少两个分段，所述至少两个分段中的每个分段与所述至少两个时间仓中的一个时间仓对应。
在一些实施例中，所述确定放射源相对于所述对象的至少两个轴向位置可以包括确定所述放射源的所述放射束的轴向覆盖范围；以及确定所述放射源的所述至少两个轴向位置，使得所述感兴趣区域在所述轴向上的所述运动范围在所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置上的所述轴向覆盖范围的组合之内。
在一些实施例中，所述对象可以由在所述轴向上可移动的工作台支撑。所述使所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置的每个轴向位置上向所述感兴趣区域发射放射束，以生成所述感兴趣区域的图像帧可以包括使所述工作台移动到工作台位置，使得所述放射源位于相对于所述对象的所述至少两个轴向位置中的一个轴向位置上；以及当所述工作台位于所述工作台位置时，使所述放射源向所述感兴趣区域发射所述放射束。
在一些实施例中，所述放射源可以安装在沿所述轴向可移动的机架上。所述使所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置的每个轴向位置上向所述感兴趣区域发射放射束，以生成所述感兴趣区域的图像帧可以包括使所述机架移动到机架位置，使得所述放射源位于相对于所述对象的所述至少两个轴向位置中的一个轴向位置上；以及当所述机架处于所述机架位置时，使所述放射源向所述感兴趣区域发射所述放射束。
在一些实施例中，所述基于所述感兴趣区域在所述轴向上的所述位置，在所述至少两个时间仓中确定要在其中向所述感兴趣区域发射治疗束的至少一个时间仓可以包括获取所述感兴趣区域的计划位置，所述治疗束要在所述计划位置上发射；在所述轴向上的所述感兴趣区域的所述位置中，确定所述感兴趣区域的至少一个位置，所述位置与要在其上发射所述治疗束的所述感兴趣区域的所述计划位置相匹配；以及基于所述感兴趣区域的至少一个匹配的位置，确定所述至少一个时间仓。
在一些实施例中，所述方法可以进一步包括跟踪所述感兴趣区域的运动。所述确定放射源相对于所述对象的至少两个轴向位置可以包括基于所述感兴趣区域的所跟踪的运动，确定相对于所述对象的所述至少两个轴向位置。
在一些实施例中，所述使所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置的每个轴向位置上向所述感兴趣区域发射放射束，以生成所述感兴趣区域的图像帧可以包括使所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置终的每个轴向位置上从一个或以上角度将所述放射束发射到所述感兴趣区域，所述一个或以上角度是要向所述感兴趣区域发射所述治疗束的角度。
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显而易见的。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。附图未按比例绘制。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成像系统的示意图；
图2是根据本申请的一些实施例所示的示例性计算设备的示意图，在其上可以实现成像系统100的至少一部分；
图3是根据本申请的一些实施例所示的示例性移动设备的硬件和/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处理设备的框图；
图5是根据本申请的一些实施例所示的用于确定要在其中向感兴趣区域(ROI)发射治疗束的至少一个时间仓的示例性过程的流程图；
图6是根据本申请的一些实施例所示的用于确定感兴趣区域的运动范围的示例性过程的流程图；
图7是根据本申请的一些实施例所示的用于划分时变运动信号的示例性过程的流程图；
图8是根据本申请的一些实施例所示的用于确定放射源的至少两个轴向位置的示例性过程的流程图；
图9是根据本申请的一些实施例所示的用于使放射源发射放射束的示例性过程的流程图；
图10是根据本申请的一些实施例所示的用于使放射源发射放射束的另一示例性过程的流程图；以及
图11是根据本申请的一些实施例所示的用于确定至少一个时间仓的示例性过程的流程图。
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。
将理解的是，本文中使用的术语“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“块”是一种用于按升序区分不同级别的不同组件、元件、零件、部分或装配件的一种方法。但是，如果这些术语达到相同的目的，则可以被其他表达替换。
通常，本文所使用的词“模块”、“单元”或“块”是指硬件或固件中体现的逻辑或软件指令的集合。本文描述的模块、单元或块可以作为软件和/或硬件实现，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另一存储设备中。在一些实施例中，软件模块/单元/块可以被编译并被链接到可执行程序中。将意识到，软件模块可以是可从其他模块/单元/块或从其自身调用的，和/或可以响应于检测到的事件或中断而被调用。配置为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)可以设置在计算机可读介质上，例如光盘、数字视频盘、闪存驱动器、磁盘、或任何其他有形媒体，或作为数字下载(并且可以最初以压缩或可安装的格式存储，该格式需要在执行之前进行安装、解压或解密)。这样的软件代码可以部分地或全部地存储在正在执行的计算设备的存储设备上，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，例如EPROM中。还将意识到，硬件模块/单元/块可以被包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器，和/或可以被包括在可编程单元中，例如可编程门阵列或处理器。本文描述的模块/单元/块或计算设备功能可以被实现为软件模块/单元/块，还可以以硬件或固件来表示。通常，本文描述的模块/单元/块，它们可以与其他模块/单元/块组合，或者尽管它们是物理组织或存储的，但也可以被划分为子模块/子单元/子块。该描述可以适用于系统、引擎或其一部分。
将理解的是，当单元、引擎、模块或块被称为在另一单元、引擎、模块或块“上”、“连接”或“耦合至”另一单元、引擎、模块或块时，其可以直接在其它单元、引擎、模块或块上，与其连接或耦合或与之通信，或者可以存在中间单元、引擎、模块或块，除非上下文另有明确说明。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。
本文所使用的术语仅出于描述特定示例实施例的目的，而不旨在进行限制。如本文所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”也可以同样包括复数形式，除非上下文明确指示例外情形。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。
本文提供了用于成像的系统和方法，例如用于疾病诊断、身体检查或疾病治疗。例如，本申请中提供的成像系统和方法可以用于内部检查(例如，非介入性内部检查)，包括，对一种或以上组织或器官的解剖结构、一种或以上组织或器官的代谢、一种或以上组织或器官的功能的内部检查。所述成像系统可以应用在除医学领域之外的不同领域中。例如，成像系统可以用于一个或以上组件的内部检查(例如，非介入性内部检查)。例如，本申请中提供的成像系统和方法可以用于机器的组件的缺陷检测、箱包的安全扫描、故障分析、计量、组件分析、空隙检测、壁厚评估等，或其任意组合。
本申请的一些实施例提供了用于对对象中移动的感兴趣区域成像的系统和方法。在一些实施例中，移动的感兴趣区域可以由于对象的生理运动而运动。所述方法可以包括确定轴向上移动的感兴趣区域的运动范围。所述方法可以进一步包括将对象的生理运动划分为至少两个时间仓。在至少两个时间仓中的至少一个时间仓中，放射源可以在相对于对象的至少两个轴向位置上向感兴趣区域发射放射束，以生成感兴趣区域的图像帧。在这种情况下，感兴趣区域移动到任何地方时，从放射源在至少两个轴向位置发射的放射束可以共同覆盖感兴趣区域的轴向范围。为此，在一些实施例中，所述方法可以包括使放射源详尽地扫描感兴趣区域，使得在每个时间仓中放射束始终覆盖轴向上移动的感兴趣区域的运动范围。在一些可替代实施例中，所述方法可以包括使放射源实时主动地跟踪感兴趣区域的轴向范围，并且在每个时间仓中放射束可以覆盖所跟踪的感兴趣区域的轴向范围。然后，所述方法可以包括对于至少两个时间仓中的每个时间仓，基于在对应的时间仓中生成的感兴趣区域的图像帧确定感兴趣区域在轴向上的位置。所述方法可以进一步包括基于感兴趣区域在轴向上的位置，在至少两个时间仓中确定要在其中向感兴趣区域发射治疗束的至少一个时间仓。
以下描述是为了促进对运动的感兴趣区域的成像的方法和/或系统的更好的理解。在本申请中使用的术语“图像”可以指的是二维图像、三维图像、四维图像和/或任何相关的图像数据(例如，投影数据和/或对应的图像数据)。图像数据可以与对象(例如，患者)的不同解剖结构对放射束的吸收程度的分布对应。与图像数据对应的投影数据可以指沿着至少两个放射束方向的线性衰减系数之和或者线积分。
以下与CT成像系统有关的描述是为了说明的目的而提供。应当理解，这并不旨在限制本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，在本发明的指导下可以进行一定程度的变化、改变和/或修改。那些变化、改变和/或修改不脱离本申请的范围。
图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性成像系统100的示意图。成像系统100可以包括成像设备110、网络120、一个或以上终端130、处理设备140和存储设备150。
成像设备110可以是计算机断层摄影(CT)成像设备。成像设备110可以包括机架113、探测器112、工作台114和扫描源115。机架113可以支撑探测器112和扫描源115。可以将对象放置在工作台114上以进行扫描。扫描源115可以向对象发射X射线。探测器112可以检测衰减的X射线。衰减的X射线可以进一步被处理并转换为图像数据以用于图像重建。仅作为示例，参考成像系统100，X射线可以根据轫致辐射原理由扫描源115产生。探测器112可以包括半导体探测器、气体探测器或闪烁探测器等。在一些实施例中，探测器112可以包括至少两个探测器单元，并且可以以任何合适的方式布置所述至少两个探测器单元。例如，至少两个探测器单元可以布置在平面上，并且探测器112可以是平板探测器。又例如，至少两个探测器单元可以布置在弧形表面上，并且探测器112可以是弧形的探测器。
在一些实施例中，可以将治疗设备(图中未示出)添加到成像系统100。所述治疗设备可以包括治疗放射源、机架、准直仪等，或其组合。治疗放射源可以是线性加速器(LINAC)。准直仪可以控制由治疗放射源产生的放射线的形状。在一些实施例中，成像设备110和治疗设备可以共用一个机架。例如，治疗放射源可以安装在机架113上。可以将对象放置在工作台114上以进行治疗和/或扫描。仅作为示例，成像系统100可以是RT-CT系统。本文所述的成像设备110可以应用于图像引导放射疗法(IGRT)中的对象定位和/或认证。基于从由成像设备110的探测器112检测到的衰减的X射线处理/转换的图像数据，可以生成用于引导治疗束的图像。
网络120可以包括可以促进成像系统100的信息和/或数据的交换的任何合适的网络。在一些实施例中，成像系统100的一个或以上组件(例如，成像设备110、终端130、处理设备140、存储设备150等)可以经由网络120与成像系统100的一个或以上其他组件或者外部设备(例如，外部存储设备)交换信息和/或数据。例如，处理设备140可以经由网络120从成像设备110获取投影数据。又例如，处理设备140可以经由网络120从终端130获取用户指令。网络120可以是和/或包括公共网络(例如，互联网)、专用网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN))、有线网络(例如，无线局域网)、以太网、无线网络(例如，702.11网络、Wi-Fi网络)、蜂窝网络(例如，长期演进(LTE)网络)、帧中继网络、虚拟专用网(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)、公共电话交换网(PSTN)、蓝牙TM网络、ZigBeeTM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可以包括一个或以上网络接入点。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，通过其可以将成像系统100的一个或以上组件连接到网络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。仅作为示例，终端130可以包括如图3所示的移动设备。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手镯、鞋类、眼镜、头盔、手表、衣服、背包、智能配件等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、POS机、笔记本电脑、平板电脑、台式机等，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/或增强现实设备可以包括Google GlassTM、Oculus RiftTM、HololensTM、Gear VRTM等。在一些实施例中，终端130可以是处理设备140的一部分。
处理设备140可以处理从成像设备110、终端130、存储设备150、外部设备等获取的数据、图像和/或信息。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可以在成像系统100的其他组件(例如，成像设备110)的本地或远端。例如，处理设备140可以经由网络120访问存储在成像设备110、终端130、存储设备150、外部设备等中的数据、图像和/或信息。又例如，处理设备140可以直接连接至成像设备110、终端130和/或存储设备150以访问所存储的数据、图像和/或信息。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，所述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可以由具有如图2所示的一个或以上组件的计算设备200实现。
存储设备150可以存储数据、指令和/或任何其他信息。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获取的数据。在一些实施例中，存储设备150可以存储数据和/或处理设备140可以执行或用来执行本申请中描述的示例性方法的指令。在一些实施例中，存储设备150可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、只读存储器(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。示例性易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。示例性RAM可以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ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)和数字多功能盘ROM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，所述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以与成像系统100的一个或以上其他组件(例如，处理设备140、终端130)通信。成像系统100的一个或以上组件可以经由网络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可以直接连接到成像系统100的一个或以上其他组件(例如，处理设备140、终端130)或与之通信。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示例性计算设备200的示意图，成像系统100的至少一部分可以在其上实现。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可以执行计算机指令(例如，程序代码)，并且根据本文描述的技术执行处理设备140的功能。计算机指令可以包括例如例程、程序、对象、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可以处理从成像设备110、终端130、存储设备150和/或成像系统100的任何其他组件获取的运动数据。又例如，处理器210可以处理从终端130、存储设备150和/或成像系统100的任何其他组件获取的图像。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)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(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机器(ARM)、可编程逻辑设备(PLD)、能够执行一个或以上功能的任何电路或处理器等，或其组合。
仅仅为了说明，在计算设备200中仅描述了一个处理器。然而，应注意，本申请中的计算设备200还可以包括多个处理器。因此，如本申请中所描述的由一个处理器执行的操作和/或方法步骤也可以由多个处理器联合或分开地执行。例如，如果在本申请中，计算设备200的处理器同时执行操作A和操作B，则应当理解，操作A和操作B也可以由计算设备200中的两个或以上不同的处理器联合或分别执行(例如，第一处理器执行操作A，第二处理器执行操作B，或者第一处理器和第二处理器共同执行操作A和B)。
存储器220可以存储从成像设备110、终端130、存储设备150和/或成像系统100的任何其他组件、外部设备等获取的数据/信息。在一些实施例中，存储器220可包括大容量存储设备、可移动存储设备、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等，或其组合。例如，大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。可移动存储设备可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、压缩磁盘、磁带等。易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(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)和零电容器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(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)和数字多功能盘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，所述程序用于成像和/或确定要在其中向感兴趣区域发射治疗束的至少一个时间仓。
I/O 230可以输入和/或输出信号、数据、信息等。在一些实施例中，I/O 230可使用户能够与处理设备140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。输入设备的示例可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风等、或其组合。输出设备的示例可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影仪等，或其组合。显示设备的示例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、曲面屏幕、电视设备、阴极射线管(CRT)、触摸屏屏幕等，或其组合。
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和成像设备110、终端130和/或存储设备150之间建立连接。所述连接可以是有线连接、无线连接、可以实现数据发送和/或接收的任何其他通信连接和/或这些连接的组合。有线连接可以包括例如电缆、光缆、电话线等，或其组合。无线连接可以包括例如蓝牙TM链接、Wi-FiTM链接、WiMaxTM链接、WLAN链接、ZigBee链接、移动网络链接(例如，3G、4G、5G等)等，或其组合。在一些实施例中，通信端口240可以是和/或包括标准化通信端口，例如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，可以根据数字成像和医学通信(DICOM)协议设计通信端口240。
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，在其上可以实现终端130。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和存储器390。在一些实施例中，任何其他合适的组件，包括但不限于系统总线或控制器(未示出)，也可以包括在移动设备300内。在一些实施例中，可将移动操作系统370(例如，iOSTM、AndroidTM、Windows PhoneTM)和一个或以上应用程序380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。可以经由I/O 350实现与信息流的用户交互，并且可以经由网络120将其提供给处理设备140和/或成像系统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，计算机硬件平台可以用作本文中描述的一个或以上组件的硬件平台。具有用户接口器件的计算机可以用于实施个人计算机(PC)或任何其他类型的工作站或终端设备。若计算机被适当的程序化，计算机亦可用作服务器。
图4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可以包括运动范围确定模块410、生理运动划分模块420、轴向位置确定模块430、放射束发射模块440、感兴趣区域位置确定模块450和时间仓确定模块460。
处理设备140可以在各种组件上(例如，如图2所示的计算设备200、如图3所示的移动设备300)实现。
运动范围确定模块410可以被配置为确定对象的感兴趣区域(ROI)在轴向上的运动范围。在一些实施例中，感兴趣区域可以指被假定在治疗过程中被治疗束照射和/或治疗的对象的身体部分。在一些实施例中，感兴趣区域可以由于对象的生理运动而移动。感兴趣区域在轴向上的运动范围可以指在生理运动的整个周期期间感兴趣区域在轴向上的整个运动范围。在一些实施例中，感兴趣区域在轴向上的运动范围可以在坐标系中表示。在一些实施例中，为了确定对象的感兴趣区域在轴向上的运动范围，运动范围确定模块410可以被配置为基于对象的扫描获取对象的图像，识别对象图像中的感兴趣区域，以及基于所识别的感兴趣区域确定感兴趣区域的运动范围。
生理运动划分模块420可以被配置为将生理运动划分为至少两个时间仓。在一些实施例中，至少两个时间仓中的每个时间仓可以足够短，使得在至少两个时间仓中的每个时间仓中，对象的感兴趣区域可以被认为是静态的或近似静态的。对于至少两个时间仓中的每个时间仓，在其中获取的数据可以用于重建图像，所述图像可以用于提供对应的时间仓中的感兴趣区域的信息。在一些实施例中，为了将生理运动划分为至少两个时间仓，生理运动划分模块420可以被配置为通过与对象连接的传感器获取表示生理运动的时变运动信号，并且将时变运动信号划分为至少两个分段。
轴向位置确定模块430可以被配置为确定放射源的相对于对象的至少两个轴向位置。在一些实施例中，放射源可以产生具有至少两个不同能谱的X射线。在一些实施例中，为了确定相对于对象的至少两个轴向位置，轴向位置确定模块430可以被配置为确定放射源的放射束的轴向覆盖范围，以及确定放射源的至少两个轴向位置。因此，感兴趣区域在轴向上的运动范围在放射源在相对于对象的至少两个轴向位置上的轴向覆盖范围的组合之内。在一些实施例中，为了确定相对于对象的至少两个轴向位置，轴向位置确定模块430还可以被配置为实时跟踪感兴趣区域的运动，以及基于感兴趣区域的实时轴向范围确定相对于对象的至少两个轴向位置。
放射束发射模块440可以被配置为使放射源在相对于对象的至少两个轴向位置中的每个轴向位置上发射放射束至感兴趣区域，以生成感兴趣区域的图像帧。在一些实施例中，对象可以由在轴向上可移动的工作台支撑。放射束发射模块440可以被配置为使工作台移动到工作台位置，使得放射源处于相对于对象的至少两个轴向位置中的一个轴向位置上，以及当工作台处于所述工作台位置时，使放射源向感兴趣区域发射所述放射束。在一些实施例中，放射源可以安装在沿轴向可移动的机架上。放射束发射模块440可以被配置为使所述机架移动到机架位置，使得放射源处于相对于对象的至少两个轴向位置中的一个轴向位置上，以及当机架处于所述机架位置时，使放射源向感兴趣区域发射放射束。在一些实施例中，放射束发射模块440可以被配置为使放射源在相对于对象的至少两个轴向位置中的每个轴向位置上，从一个或以上角度向感兴趣区域发射放射束，所述一个或以上角度是要向所述感兴趣区域发射所述治疗束的角度。以此方式，可以从与计划的治疗束进入的一个或以上角度对应的视点最相关地确定感兴趣区域的运动轨迹。
感兴趣区域位置确定模块450可以被配置为对于至少两个时间仓中的每个时间仓，基于在相对应的时间仓中生成的感兴趣区域的图像帧，确定感兴趣区域在轴向上的位置。在一些实施例中，对于至少两个时间仓中的每个时间仓，感兴趣区域位置确定模块450可以被配置为识别在相对应的时间仓中生成的感兴趣区域的每个图像帧中的感兴趣区域。可选地，感兴趣区域位置确定模块450可以被配置为合成在相同时间仓中生成的至少两个图像帧，以获取表示整个感兴趣区域的合成图像，然后在合成图像中识别整个感兴趣区域。在一些实施例中，感兴趣区域位置确定模块450可以进一步被配置为基于在每个图像帧中所识别的感兴趣区域确定感兴趣区域的位置。
时间仓确定模块460可以被配置为基于感兴趣区域的位置，在至少两个时间仓中确定要在其中向感兴趣区域发射治疗束的至少一个时间仓。在一些实施例中，为了确定至少一个时间仓，时间仓确定模块460可以被配置为获取感兴趣区域的计划位置，所述治疗束要在所述计划位置上发射；在感兴趣区域的位置中确定感兴趣区域的至少一个位置，所述位置与要在其上发射所述治疗束的所述感兴趣区域的所述计划位置相匹配；以及基于感兴趣区域的至少一个匹配的位置确定至少一个时间仓。
应当注意，以上提供的处理设备140的描述是出于说明的目的，而不是意图限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本申请的原理的情况下，可以对上述方法和系统的应用形式和细节进行各种修改和改变。仅作为示例，处理设备140可以包括一个或以上其他模块。然而，那些变化和修改也落入本申请的范围内。
图5是根据本申请的一些实施例所示的用于确定要在其中向感兴趣区域发射治疗束的至少一个时间仓的示例性过程500的流程图。在一些实施例中，过程500的至少一部分可以由处理设备140执行(例如，在图2所示的计算设备200中实现)。例如，过程500可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备(例如，存储设备150、存储器220、存储器390)中，并且由处理设备140(例如，图2所示的处理器210、图3所示的CPU 340或图4所示的处理设备140中的一个或以上模块)来调用和/或执行。以下所示过程的操作仅出于说明的目的。在一些实施例中，过程500可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或未讨论的一个或以上操作完成。另外，如图5所示和以下描述的过程500的操作顺序并非旨在限制。
在502中，处理设备140(例如，运动范围确定模块410)可以确定对象的感兴趣区域(ROI)在轴向上的运动范围。
在一些实施例中，对象可以是生物学的或非生物学的。仅作为示例，对象可以包括患者、人造对象等。又例如，对象可以包括患者的特定部位、器官和/或组织。具体而言，对象可以包括患者的头部、大脑、颈部、身体、肩膀、手臂、胸部、心脏、胃、血管、软组织、膝盖、脚、等，或其任意组合。在一些实施例中，感兴趣区域(ROI)可以指被假定在治疗过程中被治疗束照射和/或治疗的对象的身体部分(例如，组织、器官、组织的一部分、器官的一部分等)。为了说明的目的，假定对象是患者，感兴趣区域可以是在患者的特定器官上并将被治疗束照射和/或治疗的肿瘤。
在一些实施例中，感兴趣区域可以由于对象的生理运动而移动。对象的示例性生理运动可以包括对象的呼吸运动或心脏运动。仅作为示例，由于心脏运动，心脏或心脏附近的器官(例如，左肺)上的感兴趣区域可能随心脏的跳动而移动。又例如，由于呼吸运动，肺上的感兴趣区域可以位于呼吸状态(例如，呼气状态、吸气状态)的不同阶段的不同位置。
感兴趣区域在轴向上的运动范围可以指在生理运动的整个周期期间感兴趣区域在轴向上的整个运动范围。轴向可以指在扫描期间和扫描源115之间的相对运动的方向，其与当患者躺在工作台114上进行扫描时从头部指向脚的方向相同。可以确定感兴趣区域的运动范围，使得在生理运动的整个周期的任何时间点，感兴趣区域的任何部分都在感兴趣区域的运动范围内。在一些实施例中，处理设备140(例如，运动范围确定模块410)可以确定用于表示感兴趣区域在轴向上的运动范围的坐标系。坐标系可以具有任意数量的维度，并且维度可以在任意方向上。示例性坐标系可以包括具有三维的世界坐标系、图像坐标系等，或其任意组合。坐标系的坐标原点可以位于任何合适的位置。例如，世界坐标系的坐标原点可以位于成像设备110的等中心处。
在一些实施例中，处理设备140可以通过表示感兴趣区域的一个或以上图像确定感兴趣区域在轴向上的运动范围。可以通过在生理运动的至少一个完整周期中使用成像设备110对对象进行扫描，来获取表示感兴趣区域的一个或以上图像。例如，扫描源115可以发射X射线以扫描位于工作台114上的对象(例如，患者的头部、乳房等)。探测器112可以检测从扫描源115发射或被对象散射的一个或以上X射线以获取投影值。此外，基于投影值使用重建算法，处理设备140可以重建表示感兴趣区域的一个或以上图像。示例性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、扇形光束重建算法、解析重建算法、代数重建技术(ART)、联合代数重建技术(SART)、滤波反投影(FBP)技术、Feldkamp-Davis-Kress(FDK)重建技术等，或其任意组合。
在一些实施例中，一个或以上图像可以包括三维CT图像、四维CT图像、电影图像等，或其任意组合。处理设备140(例如，运动范围确定模块410)可以识别一个或以上图像中的感兴趣区域，并且进一步基于所识别的感兴趣区域确定感兴趣区域的运动范围。例如，可以通过放射源在生理运动的至少一个完整周期上执行电影成像(或四维CT扫描)，并且可以从电影图像(或四维CT图像)中识别相应的感兴趣区域的运动范围。关于确定感兴趣区域的运动范围的更多描述可以在本申请的其他地方找到。参见例如图6及其描述。
在504中，处理设备140(例如，生理运动划分模块420)可以将生理运动划分为至少两个时间仓。
在一些实施例中，至少两个时间仓中的每个时间仓可以足够短，使得在至少两个时间仓中的每个时间仓中，对象的感兴趣区域可以被认为是静态的或近似静态的。对于至少两个时间仓中的每个时间仓，在其中获取的数据(例如，投影值)可以用于重建图像，所述图像可以用于提供相对应的时间仓中的感兴趣区域的信息。示例性的感兴趣区域的信息可以包括感兴趣区域的位置、感兴趣区域的轮廓、感兴趣区域的尺寸等，或其任意组合。在具体实施例中，呼吸运动的整个周期通常可以持续2至6秒。呼吸运动的整个周期可以被划分为例如10个时间仓，因此每个时间仓可以跨越200至600毫秒。在每个时间仓中，可以将对象的感兴趣区域视为静态的或近似静态的，因此可以消除从所述时间仓中生成的数据重建的图像中的伪影或模糊。
在一些实施例中，为了将生理运动划分为至少两个时间仓，处理设备140(例如，生理运动划分模块420)可以通过与对象连接的传感器获取表示生理运动的时变运动信号，并且将时变运动信号分为多个分段。在一些替代实施例中，处理设备140(例如，生理运动划分模块420)可以从对象的电影图像或四维CT图像中提取运动信号以表示对象的生理运动，并且对提取的运动信号进行划分。至少两个分段中的每个分段可以与至少两个时间仓中的一个时间仓对应。关于划分生理运动的更多描述可以在本申请的其他地方找到。参见例如图7及其描述。
在一些实施例中，生理运动可以均匀地或不均匀地被分为至少两个时间仓。例如，在呼吸运动的一个周期中，可以均匀地划分呼吸运动，使得所有时间仓具有相同的时间跨度(例如，300毫秒)。又例如，在呼吸运动的一个周期中，呼吸运动可以不均匀地划分，使得对应于呼气状态(例如，处于完全呼气的80％至100％)的时间仓比与另一呼吸状态(例如，吸气状态)对应的时间仓具有更大的时间跨度。
在506中，在至少两个时间仓中的至少一个时间仓中，处理设备140(例如，轴向位置确定模块430)可以确定放射源相对于对象的至少两个轴向位置。
在一些实施例中，放射源(例如，成像设备110的扫描源115)可以产生具有至少两个不同能谱的X射线。具体地，成像设备110可以包括多能量CT、多光谱CT等。使用多层探测器可以实现多能量成像。多能量CT可以包括使用两个能谱的快速切换的双能量CT。多光谱CT可以包括光谱敏感的CT。在一些实施例中，可以通过使用产生具有至少两个不同能谱的X射线的放射源进行扫描来改善获取的图像中的对比度。例如，可以从在双能量CT中获取的肺部图像中去除(或区分)出上方肋骨，以更好地展示肺部区域中的感兴趣区域(例如，肿瘤)。
在一些实施例中，放射源发射的放射束的轴向覆盖范围(也称为轴向视场(FOV))不够宽，无法覆盖感兴趣区域的轴向范围。在这种情况下，处理设备140可使得放射源在相对于对象的不同轴向位置上执行多次扫描，使得感兴趣区域的轴向范围可以完全包括在放射束的联合轴向覆盖范围内。为此，在一些实施例中，处理设备140(例如，轴向位置确定模块430)可以确定放射源的至少两个轴向位置，使得感兴趣区域在轴向上的整个运动范围在相对于对象的至少两个轴向位置上的放射源的轴向覆盖范围的组合内。为简便起见，在一个时间仓中放射源的扫描以完全覆盖感兴趣区域在轴向上的整个运动范围可以称为“穷举扫描”。在一些替代实施例中，处理设备140(例如，轴向位置确定模块430)可以主动地跟踪感兴趣区域并确定放射源的至少两个轴向位置，使得感兴趣区域的实时轴向范围在相对于对象的至少两个轴向位置上的放射源的轴向覆盖范围的组合内，所述实时轴向范围可以是整个运动范围的一部分。为简便起见，在一个时间仓中放射源的扫描以主动跟踪和覆盖感兴趣区域的实时轴向范围可以称为“预测扫描”。
在一些实施例中，放射源相对于对象的至少两个轴向位置可以逐步或连续地变化。例如，当放射源在每个时间仓中发射放射束时，相对于对象的至少两个轴向位置可以连续改变。又例如，相对于对象的至少两个轴向位置可以是离散的位置，并且仅当放射源到达指定位置时，放射源才可以发射放射束。关于确定放射源的轴向位置的更多描述可以在本申请的其他地方找到。参见例如图8及其描述。
在508中，处理设备140(例如，放射束发射模块440)可使得放射源在相对于对象的至少两个轴向位置中的每个位置上向感兴趣区域发射放射束，以生成感兴趣区域的图像帧。
放射源(例如，扫描源115)可以包括X射线管，所示X射线管可以利用由电压发生器提供的电源产生X射线。具体地，X射线管可以至少包括阳极和阴极。阴极可以包括被配置为发射自由电子的一根或多根细丝(例如，钨丝、铱丝、镍丝、钼丝)。自由电子可以在阴极和阳极之间的电场中被加速，以形成撞击阳极的电子束，从而进一步产生诸如X射线的放射性射线。阳极可以由导电材料制成，并且可以在高温下具有高机械强度和具有高熔点。示例性材料可以包括钛锆钼(TZM)、铁、铜、钨、石墨等，或其合金，或其任意组合。在具有单个放射源(例如，扫描源115)的双能量CT系统中，包括在单个放射源中的X射线管可以通过由电压发生器提供的电源产生X射线。电压发生器提供的电源可以在低X射线管电压和高X射线管电压之间快速切换，然后可以生成具有两个不同能谱的X射线以对感兴趣区域执行扫描。
在一些实施例中，当放射源在相对于对象的至少两个轴向位置的每个轴向位置上向感兴趣区域发射放射束时，探测器可以检测从扫描源发射或由感兴趣区域散射的一个或以上X射线以获取投影值。投影值可以被发送到处理设备140以生成图像帧。在一些实施例中，处理设备140可以基于投影值使用重建算法以重建图像帧。示例性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、扇形光束重建算法、解析重建算法、代数重建技术(ART)、联合代数重建技术(SART)、滤波反投影(FBP)技术、Feldkamp-Davis-Kress(FDK)重建技术等，或其任意组合。
在一些实施例中，由放射源在相对于对象的特定轴向位置上发射的放射束可以覆盖感兴趣区域在轴向上的一部分。相应地，与特定轴向位置上的放射源相对应的图像帧可以包括感兴趣区域的一部分的信息。由放射源在至少两个轴向位置上发射的放射束可以共同覆盖感兴趣区域在轴向上的运动范围或实时轴向范围。相应地，与在相对于对象的至少两个轴向位置上的放射源相对应的图像帧可以共同包括感兴趣区域在轴向上的全部信息。
在一些实施例中，对象可以由在轴向上可移动的工作台(例如，成像设备110的工作台114)支撑。处理设备140(例如，放射束发射模块440)可以使工作台移动到工作台位置，使得放射源位于相对于对象的至少两个轴向位置中的一个轴向位置上。并且，在工作台位于工作台位置时，处理设备140(例如，放射束发射模块440)还可以使放射源向感兴趣区域发射放射束。在一些替代实施例中，放射源可以安装在沿轴向可移动的机架(例如，成像设备110的机架113)上。处理设备140(例如，放射束发射模块440)可以使机架移动到机架位置，使放射源处于相对于对象的至少两个轴向位置中的一个轴向位置上。并且，当机架处于机架位置时，处理设备140(例如，放射束发射模块440)可以进一步使放射源向感兴趣区域发射放射束。
在一些实施例中，处理设备140可以使放射源在相对于对象的至少两个轴向位置的每个轴向位置上，从一个或以上角度将放射束发射到感兴趣区域，所述一个或以上角度是要向感兴趣区域发射治疗束的角度。治疗束可以包括X射线束、带电粒子束、中子束、超声束等，或其任意组合。治疗束可以用于对感兴趣区域进行治疗。在一些实施例中，可以从治疗计划获取一个或以上角度，在所述治疗计划中可以预定计划的治疗束的进入。其中，一个或以上角度中的每个角度可以与离散的角度值或角度范围对应。以这种方式，可以从与计划的治疗束进入的一个或以上角度对应的视场(射束方向观成像)最相关地确定感兴趣区域的运动轨迹。
在510中，处理设备140(例如，感兴趣区域位置确定模块450)可以对于至少两个时间仓中的每个时间仓，基于在相对应的时间仓中生成的感兴趣区域的图像帧，确定感兴趣区域在轴向上的位置。
在一些实施例中，如操作504中所示，至少个时间仓中的每个时间仓可以足够短，使得在每个时间仓中对象的感兴趣区域可以被认为是静态的或近似静态的。对于至少两个时间仓中的每个时间仓，处理设备140(例如，感兴趣区域位置确定模块450)可以在相应的时间仓中生成的感兴趣区域的每个图像帧中识别感兴趣区域。可替代地，处理设备140(例如，感兴趣区域位置确定模块450)可以合成在相同时间仓中生成的至少两个图像帧以获取代表整个感兴趣区域的合成图像，然后在合成图像中识别整个感兴趣区域。用于识别每个图像帧中或合成图像中的感兴趣区域的示例性技术可以包括图像分割技术、手动注释技术、机器学习技术等，或其任意组合。此外，基于在每个图像帧中所识别的感兴趣区域，处理设备140(例如，感兴趣区域位置确定模块450)可以确定感兴趣区域的位置。在一些实施例中，感兴趣区域在轴向上的位置可以包括感兴趣区域相对于对象中其他器官/组织的位置、感兴趣区域相对于发射治疗束的放射源的位置、感兴趣区域相对于成像设备110的其他组件(例如，机架113)的位置等，或其组合。感兴趣区域的位置可使用至少一组坐标表示。例如，可使用世界坐标系或图像坐标系表示感兴趣区域的位置。
在512中，处理设备140(例如，时间仓确定模块460)可以基于感兴趣区域的位置，在至少两个时间仓中确定要在其中向感兴趣区域发射治疗束的至少一个时间仓。
在一些实施例中，处理设备140(例如，时间仓确定模块460)可以确定与要在其上发射治疗束的计划位置中的感兴趣区域相对应的至少一个时间仓。这样，当感兴趣区域移动到计划位置(例如，在治疗计划中指定的位置)时，可以将治疗束发射到感兴趣区域，使得治疗束可以精确地发射到感兴趣区域，并且可以将治疗精确地传递到感兴趣区域。这可以减少暴露到对象其他部位(例如，危及器官)的X射线剂量。
具体地，处理设备140(例如，时间仓确定模块460)可以获取感兴趣区域的计划位置，所述治疗束要在所述计划位置上发射。然后，处理设备140(例如，时间仓确定模块460)可以在感兴趣区域的位置中确定感兴趣区域的至少一个位置，所述位置与要在其上发射治疗束的感兴趣区域的计划位置相匹配。此外，处理设备140(例如，时间仓确定模块460)可以基于感兴趣区域的至少一个匹配位置确定至少一个时间仓。关于确定至少一个时间仓的更多描述可以在本申请的其他地方找到。参见例如图11及其描述。
应当注意，以上提供的过程500的描述是为了说明的目的，而不是意图限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本申请的原理的情况下，可以对上述方法和系统的应用形式和细节进行各种修改和改变。在一些实施例中，过程500可以包括一个或以上其他操作。然而，那些变化和修改也落入本申请的范围内。例如，如操作502中所示，可以确定对象感兴趣区域在轴向上的运动范围。本领域普通技术人员可以理解，感兴趣区域的运动范围还可以以二维(例如，沿轴向和横向)和/或三维(沿轴向、横向和垂直方向)表示。例如，处理设备140可以确定感兴趣区域在横向和/或垂直方向上的运动范围。然后，处理设备140可以进一步确定放射源在横向和/或垂直方向上相对于对象的至少两个位置，使得感兴趣区域在横向和/或垂直方向上的运动范围也可以被每个时间仓中的放射束完全覆盖。在一些实施例中，当放射源发射放射束时，通过在横向和/或垂直方向上调节放射源的位置，可以具有能够对靠近放射束的跨轴视野边缘的感兴趣区域进行成像的优点。
在一些实施例中，为了执行预测扫描，处理设备140可以根据各种技术主动地跟踪感兴趣区域并确定放射源的至少两个轴向位置。例如，处理设备140可以检测感兴趣区域的电影图像之间的运动矢量。处理设备140可以进一步将所检测的运动矢量输入到预测器以预测感兴趣区域的运动。预测运动可以包括例如在生理运动的周期期间感兴趣区域的预测轴向位置。然后，在每个时间仓中，处理设备140(例如，放射束发射模块440)可以使放射源在相对于对象的至少两个轴向位置上发射放射束，以在对应的预测轴向位置上完全覆盖感兴趣区域，以生成感兴趣区域的图像帧。在一些实施例中，如果指示对象在感兴趣区域的成像期间在吸气或呼气的一定程度上屏住呼吸，那么可以省略主动跟踪感兴趣区域的操作，因为与对象屏住呼吸相关的感兴趣区域的运动可以被忽略。
又例如，可以通过外科手术使用植入的射频(RF)信标(例如，在Calypso系统中使用)以跟踪感兴趣区域。再例如，集成磁共振(MR)系统可以用于呈现感兴趣区域的实时可视化。再例如，具有附加千伏(kV)成像系统和/或兆伏(MV)成像系统的放射线治疗系统可以用于执行感兴趣区域的预处理电影成像，以提供感兴趣区域的位置信息。
图6是根据本申请的一些实施例所示的用于确定感兴趣区域的运动范围的示例性过程600的流程图。在一些实施例中，过程600的至少一部分可以由处理设备140执行(例如，在图2所示的计算设备200中实现)。例如，过程600可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备(例如，存储设备150、存储器220、存储器390)中，并且由处理设备140(例如，图2所示的处理器210、图3所示的CPU 340或图4所示的处理设备140中的一个或以上模块)调用和/或执行。以下所示过程的操作仅出于说明的目的。在一些实施例中，过程600可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或未讨论的一个或以上操作完成。另外，如图6所示和以下描述的过程600的操作顺序并非旨在限制。在一些实施例中，可以根据过程600来实现操作502。
在602中，处理设备140(例如，运动范围确定模块410)可以基于对象的扫描获取对象的图像。
在一些实施例中，通过使用成像设备110对对象执行侦察扫描，处理设备140(例如，运动范围确定模块410)可以获取对象的图像。例如，在CT成像系统、PET-CT成像系统和CT直线加速器系统的任何一种系统中，处理设备140可以将对象移动到CT成像位置以执行侦察扫描。
在一些实施例中，所获取的图像可以是单个图像帧。例如，所获取的图像可以包括三维CT图像。单个图像帧可以指示特定时间点的对象的运动状态(例如，对象中的感兴趣区域的位置、对象中的感兴趣区域的尺寸、对象中的感兴趣区域的形状)。
在一些实施例中，所获取的图像可以包括多个图像帧。例如，所获取的图像可以包括电影图像、四维CT图像等，或其任意组合。具体地，多个图像帧可以指示在对象生理运动的至少一个完整周期中对象的变化的运动状态(例如，对象中的感兴趣区域的位置、对象中的感兴趣区域的尺寸、对象中的感兴趣区域的形状)。在一些实施例中，多个图像帧可以与对象的生理运动相关。例如，多个图像帧和代表对象的生理运动的呼吸运动信号可以参考共同的时基以进一步处理。关于呼吸运动信号的更多描述可以在本申请的其他地方找到。参见例如图7及其相关描述。
在604中，处理设备140(例如，运动范围确定模块410)可以识别对象的图像中的感兴趣区域。
在一些实施例中，用于识别每个图像帧中的感兴趣区域的示例性技术可以包括图像分割技术、手动注释技术、机器学习技术等，或其任意组合。在一些实施例中，图像分割技术可以包括基于阈值的分割技术、基于区域的分割技术、基于边缘的分割技术、基于特定理论的分割技术、基于遗传算法的分割技术、基于小波变换的分割技术、基于聚类分析的分割技术、基于数学形态学的分割技术、基于人工神经网络的分割技术等，或其任意组合。在一些实施例中，手动注释技术可以包括手动注释技术和半手动注释技术。例如，在手动注释技术中，操作员可以基于数字成像和医学通信(DICOM)注释图像。在一些实施例中，在机器学习技术中，可使用训练好的机器学习模型识别对象图像中的感兴趣区域。例如，具有标记的感兴趣区域的图像可以用作训练机器学习模型的训练样本。然后，训练好的机器学习模型可以用于识别对象的输入图像中的一个或以上感兴趣区域。
在一些实施例中，在所获取的图像包括多个图像帧的情况下，处理设备140可以识别不同图像帧中的感兴趣区域，从而获取在不同时间点的感兴趣区域的运动状态。
在606中，处理设备140(例如，运动范围确定模块410)可以基于所识别的感兴趣区域确定感兴趣区域的运动范围。
在一些实施例中，处理设备140(例如，运动范围确定模块410)可以在坐标系中确定感兴趣区域的运动范围。使用坐标系中的一组或以上坐标可以表示感兴趣区域的运动范围。例如，感兴趣区域在轴向上的运动范围可以由两个轴向坐标限定。为了简洁起见，可以将两个轴向坐标描述为上轴向坐标和下轴向坐标。
在所获取的图像包括多个图像帧的情况下，处理设备140(例如，运动范围确定模块410)可以确定在多个图像帧中的每个图像帧的感兴趣区域的轴向位置。然后，基于感兴趣区域的所有轴向位置总是在由上轴向坐标和下轴向坐标界定的范围内，处理设备140(例如，运动范围确定模块410)可以确定感兴趣区域的运动范围的上轴向坐标和下轴向坐标。
在所获取的图像是单个图像帧的情况下，处理设备140(例如，运动范围确定模块410)可以确定感兴趣区域在单个图像帧中的轴向位置，并且通过以下方式估计感兴趣区域的运动范围，例如，扩展单个图像帧中感兴趣区域轴向位置的范围。
应当注意，以上提供的过程600的描述是为了说明的目的，而不是意图限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本申请的原理的情况下，可以对上述方法和系统的应用形式和细节进行各种修改和改变。在一些实施例中，过程600可以包括一个或以上其他操作。然而，那些变化和修改也落入本申请的范围内。
图7是根据本申请的一些实施例所示的用于划分时变运动信号的示例性过程700的流程图。在一些实施例中，过程700的至少一部分可以由处理设备140执行(例如，在图2所示的计算设备200中实现)。例如，过程700可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备(例如，存储设备150、存储器220、存储器390)中，并且由处理设备140(例如，图2所示的处理器210、图3所示的CPU 340或图4所示的处理设备140中的一个或以上模块)调用和/或执行。以下所示过程的操作仅出于说明的目的。在一些实施例中，过程700可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或未讨论的一个或以上操作来完成。另外，如图7所示和以下所述的过程700的操作顺序并非旨在限制。在一些实施例中，可以根据过程700实现操作504。
在702中，处理设备140(例如，生理运动划分模块420)可以通过与对象连接的传感器获取表示生理运动的时变运动信号。
传感器可以收集时变信息。时变信号可以与例如对象的呼吸运动、心脏运动等有关。处理设备140可以进一步分析时变信息以获取时变运动信号，包括例如呼吸运动信号、心脏运动信号等。
在一些实施例中，传感器可以被包括在运动监测系统中，用于监测对象的生理运动。示例性运动监测系统可以包括呼吸监测系统、心脏监测系统等，或其组合。具体地，传感器可以包括运动监测装置，诸如照相机(例如，红外照相机)、固定在对象的胸部周围的胸带，或者另一种压力测量技术或装置以测量对象的呼吸周期中的压力变化。
在一些实施例中，传感器可以在本申请中描述的整个成像过程中检测对象的运动。时变运动信号可以与对象的一个或以上图像相关。在一些实施例中，一个或以上图像可以包括对象的电影图像或四维CT图像。可以实现对象的一个或以上图像与时变运动信号之间的关联，以使得一个或以上图像中的每个单帧图像与时变运动信号的特定部分对应。在另一实施例中，处理设备140可以建立时变运动信号与一个或以上图像中的感兴趣区域的轴向位置之间的关系。
在704中，处理设备140(例如，生理运动划分模块420)可以将时变运动信号划分为多个分段。
为了说明的目的，以时变运动波形表示的时变运动信号为例。处理设备140(例如，生理运动划分模块420)可以将时变运动波形划分为多个分段。在一些实施例中，根据来自操作员(例如，技术员、医生)的指令，处理设备140可以划分时变运动波形。例如，根据操作员的指示，处理设备140可以将时变运动波形均匀地划分为多个分段，使得与每个分段相对应的时间仓具有相同的时间跨度。又例如，根据操作员的指示，处理设备140可以将时变运动波形不均匀地划分为分段，使得至少两个分段可以具有不同的时间跨度。在一些实施例中，处理设备140可使用分割模型将时变运动波形划分为至少两个分段。仅作为示例，分割模型可以根据波形的分布执行分割。例如，可以对波形急剧变化部分的分段分配较小的时间跨度，并且可以对波形缓慢变化部分的分段分配较大的时间跨度。在一些实施例中，可以将具有至少两个标记分段的一个或以上时变运动信号样本输入到分割模型，以训练初始分割模型。当满足特定条件时(例如，满足训练过程的预设迭代计数)，可以将训练好的初始分割模型用作如上所述的分割模型。
应当注意，以上提供的过程700的描述是为了说明的目的，而不是意图限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本申请的原理的情况下，可以对上述方法和系统的应用形式和细节进行各种修改和改变。在一些实施例中，可使得用其他技术而不使用传感器获取时变运动信号。例如，通过在对象的生理运动的至少一个完整周期中对对象执行扫描，可以从对象的一个或以上图像(例如，电影图像)中导出时变运动信号。根据例如一个或以上图像中的对象的运动状态，处理设备140(例如，生理运动划分模块420)可以直接从一个或以上图像中提取时变运动信号。在一些实施例中，过程700可以包括一个或以上其他操作。然而，那些变化和修改也落入本申请的范围内。
图8是根据本申请的一些实施例所示的用于确定放射源的至少两个轴向位置的示例性过程800的流程图。在一些实施例中，过程800的至少一部分可以由处理设备140执行(例如，在图2所示的计算设备200中实现)。例如，过程800可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备(例如，存储设备150、存储器220、存储器390)中，并且由处理设备140(例如，图2所示的处理器210、图3所示的CPU 340或图4所示的处理设备140中的一个或以上模块)来调用和/或执行。以下所示过程的操作仅出于说明的目的。在一些实施例中，过程800可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或未讨论的一个或以上操作完成。另外，如图8所示和以下描述的过程800的操作顺序并非旨在限制。在一些实施例中，可以根据过程800实现操作506。
在802中，处理设备140(例如，轴向位置确定模块430)可以确定从放射源发射的放射束的轴向覆盖范围。
放射束的轴向覆盖范围可以表示沿着轴的放射束的空间范围。所述轴可以沿着轴向延伸并横穿成像设备110的等中心点。在一些实施例中，放射束的轴向覆盖范围也可以被称为放射束的轴向视场。
在804中，处理设备140(例如，轴向位置确定模块430)可以确定放射源的至少两个轴向位置，使得感兴趣区域在轴向上的运动范围在放射源在相对于对象的至少两个轴向位置上的轴向覆盖范围的组合之内。
在一些实施例中，基于感兴趣区域在轴向上的运动范围和从放射源发射的放射束的轴向覆盖范围，处理设备140(例如，轴向位置确定模块430)可以确定放射源的至少两个轴向位置。例如，处理设备140(例如，轴向位置确定模块430)可以确定至少两个模拟轴向位置，并且确定放射源在相对于对象的至少两个模拟轴向位置上发射的放射束的轴向覆盖范围的模拟组合。然后，处理设备140(例如，轴向位置确定模块430)可以将轴向覆盖范围的模拟组合与感兴趣区域在轴向上的运动范围进行比较。此外，基于比较结果，处理设备140(例如，轴向位置确定模块430)可以调节至少两个模拟轴向位置，以确定放射源的至少两个轴向位置。
在一些实施例中，放射源相对于对象的至少两个轴向位置可以逐步或连续地变化。例如，当放射源在每个时间仓内发射放射束时，相对于对象的至少两个轴向位置可以连续改变。又例如，相对于对象的至少两个轴向位置可以是离散的位置，并且仅当放射源到达指定位置时，放射源才可以发射放射束。
应当注意，以上提供的过程800的描述是出于说明的目的，而不是意图限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本申请的原理的情况下，可以对上述方法和系统的应用形式和细节进行各种修改和改变。例如，感兴趣区域在轴向上的运动范围可以被感兴趣区域在轴向上的实时轴向范围代替。随着生理运动，感兴趣区域的实时轴向范围可以随时间变化。处理设备140(例如，轴向位置确定模块430)可以实时跟踪感兴趣区域的运动，并且基于感兴趣区域的实时轴向范围确定相对于对象的至少两个轴向位置。即，放射源在相对于对象的至少两个轴向位置上的轴向覆盖范围的组合可以随时间变化。在一些实施例中，可以省略过程800中描述的一个或以上操作。
图9是根据本申请的一些实施例所示的用于使放射源发射放射束的示例性过程900的流程图。在一些实施例中，过程900的至少一部分可以由处理设备140执行(在例如，图2所示的计算设备200上执行)。例如，过程900可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备(例如，存储设备150、存储器220、存储器390)中，并且由处理设备140(例如，图2所示的处理器210，图3所示的CPU 340或图4所示的处理设备140中的一个或以上模块)调用和/或执行。以下所示过程的操作仅出于说明的目的。在一些实施例中，过程900可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或未讨论的一个或以上操作完成。另外，如图9所示和以下描述的过程900的操作顺序并非旨在限制。在一些实施例中，可以根据过程900实现操作508。
在一些实施例中，对象可以由在轴向上可移动的工作台(例如，成像设备110的工作台114)支撑。例如，在CT成像、PET-CT成像系统和CT直线加速器系统的任何一种系统中，支撑对象的工作台可以在轴向上移动。
在902中，处理设备140(例如，放射束发射模块440)可以使工作台移动到工作台位置，使得放射源位于相对于对象的至少两个轴向位置中的一个轴向位置上。
在一些实施例中，可使用一组或以上的坐标表示至少两个轴向位置。例如，处理设备140(例如，轴向位置确定模块430)可以建立坐标系，其原点处于例如成像设备110的等中心点、放射源的位置(或成像设备110的机架113的位置)。并且，基于使用一组或以上坐标表示的至少两个轴向位置，处理设备140(例如，放射束发射模块440)可以使工作台移动到工作台位置。在一些实施例中，在如本申请中所描述的每个时间仓内，处理设备140可以使工作台移动到不同的工作台位置，使得放射束可以完全覆盖在时间仓中的感兴趣区域的运动范围(或实时轴向范围)。
在904中，当工作台处于工作台位置时，处理设备140(例如，放射束发射模块440)可以使放射源向感兴趣区域发射放射束。
在一些实施例中，放射源可以产生具有至少两个不同能谱的X射线。在具有单个放射源(例如，扫描源115)的双能量CT系统中，包括在单个放射源中的X射线管可以利用由电压发生器提供的电源产生X射线。由电压发生器提供的电源可以在低X射线管电压和高X射线管电压之间快速切换，然后可以生成具有两个不同能谱的X射线以对感兴趣区域进行扫描。可选地或附加地，单个放射源可以在阳极上具有两个或以上焦点，使得单个放射源可以以不同的视角发射放射束。可替代地，单个放射源可以被多个放射源代替。多个放射源中的每个放射源可以以不同的视角发射具有相同或不同的能谱的X射线。可替代地，可以使用多层探测器实现附加的基于能量谱的对比度，其中每个探测器层表现出不同的能量响应。
应当注意，以上提供的过程900的描述是为了说明的目的，而不是意图限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本申请的原理的情况下，可以对上述方法和系统的应用形式和细节进行各种修改和改变。在一些实施例中，过程900可以包括一个或以上其他操作。然而，那些变化和修改也落入本申请的范围内。
图10是根据本申请的一些实施例所示的用于使放射源发射放射束的示例性过程1000的流程图。在一些实施例中，过程1000的至少一部分可以由处理设备140执行(在例如，图2所示的计算设备200上实现)。例如，过程1000可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备(例如，存储设备150、存储器220、存储器390)中，并且由处理设备140(例如，图2所示的处理器210、图3所示的CPU 340或图4所示的处理设备140中的一个或以上模块)调用和/或执行。以下所示过程的操作仅出于说明的目的。在一些实施例中，过程1000可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或未讨论的一个或以上操作完成。另外，如图10所示和以下所述的过程1000的操作顺序并非旨在限制。在一些实施例中，可以根据过程1000实现操作508。
在一些实施例中，放射源可以安装在沿轴向上可移动的机架(例如，成像设备110的机架113)上。例如，在轨道CT型系统中，机架可以在轴向上移动。
在1002中，处理设备140(例如，放射束发射模块440)可以使机架移动到机架位置，使得放射源位于相对于对象的至少两个轴向位置中的一个轴向位置上。
在一些实施例中，可以使用一组或以上坐标表示至少两个轴向位置。例如，处理设备140(例如，轴向位置确定模块430)可以建立坐标系，其原点处于例如成像设备110的等中心点、工作台上的位置(例如，成像设备110的工作台114上的位置)。并且，基于使用一组或以上坐标表示的至少两个轴向位置，处理设备140(例如，放射束发射模块440)可以使机架移动到机架位置。在一些实施例中，在如本申请中描述的每个时间仓内，处理设备140可以使机架移动到不同的机架位置，使得放射束可以完全覆盖在时间仓中的感兴趣区域的运动范围(或实时轴向范围)。
在1004中，当机架位于机架位置时，处理设备140(例如，放射束发射模块440)可以使放射源将放射束发射至感兴趣区域。关于发射放射束的更多描述可以在本申请的其他地方找到。参见例如图9及其描述。
应当注意，以上提供的过程1000的描述是出于说明的目的，而不是意图限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本申请的原理的情况下，可以对上述方法和系统的应用形式和细节进行各种修改和改变。在一些实施例中，过程1000可以包括一个或以上其他操作。然而，那些变化和修改也落入本申请的范围内。
图11是根据本申请的一些实施例所示的用于确定至少一个时间仓的示例性过程1100的流程图。在一些实施例中，过程1100的至少一部分可以由处理设备140执行(在例如，如图2所示的计算设备200上实现)。例如，过程1100可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备(例如，存储设备150、存储器220、存储器390)中，并且由处理设备140(例如，图2所示的处理器210、图3所示的CPU 340或图4所示的处理设备140中的一个或以上模块)调用和/或执行。以下所示过程的操作仅出于说明的目的。在一些实施例中，过程1100可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或未讨论的一个或以上操作完成。另外，如图11所示和以下描述的过程1100的操作顺序并非旨在限制。在一些实施例中，可以根据过程1100实现操作512。
在1102中，处理设备140(例如，时间仓确定模块460)可以获取要在其上发射治疗束的感兴趣区域的计划位置。
在一些实施例中，可以在预定的治疗计划中设置要发射治疗束的感兴趣区域的计划位置。例如，基于先前的CT扫描，操作者可以确定要在其上发射治疗束的感兴趣区域的计划位置。在一些实施例中，感兴趣区域的计划位置可以包括感兴趣区域相对于对象中其他器官/组织的位置、感兴趣区域相对于发射治疗束的放射源的位置、感兴趣区域相对于成像设备110的其他组件(例如，机架113)的位置等，或其组合。与计划位置有关的信息(例如，一组或以上坐标)可以存储在存储设备(例如，存储设备150、存储器220、存储器390)中。处理设备140(例如，时间仓确定模块460)可以从存储设备中获取感兴趣区域的计划位置，在所述的计划位置发射治疗束。
在1104中，处理设备140(例如，时间仓确定模块460)可以感兴趣区域在轴向上的位置中确定至少一个感兴趣区域的位置。所述感兴趣区域的位置与要在其上发射治疗束的感兴趣区域的计划位置相匹配。
在一些实施例中，可以如本申请中其他地方所描述(例如，操作510)的方式确定感兴趣区域在轴向上的位置。例如，通过识别在每个时间仓中的“穷举扫描”或“预测扫描”生成的图像帧中的感兴趣区域，处理设备140可以确定感兴趣区域在轴向上的位置。
在一些实施例中，感兴趣区域在轴向上的位置与感兴趣区域的计划位置匹配可以表示感兴趣区域相对于对象中的另一器官/组织的轴向位置可以与感兴趣区域相对于对象的相同器官/组织的计划轴向位置相同。在一些实施例中，处理设备140(例如，时间仓确定模块460)可以获取计划位置上的感兴趣区域的图像(例如，计划图像)，并且将其与对应于不同时间仓和感兴趣区域在轴向上的不同位置的图像帧进行比较。如果在计划位置上的感兴趣区域的图像与特定图像帧一致(例如，两个图像中的感兴趣区域的位置彼此一致)，那么处理设备140(例如，时间仓确定模块460)可以确定在特定图像帧中的感兴趣区域的位置作为感兴趣区域的至少一个位置之一，所述位置与要在其上发射治疗束的感兴趣区域的计划位置相匹配。
在1106中，基于感兴趣区域的至少一个匹配位置，处理设备140(例如，时间仓确定模块460)可以确定至少一个时间仓。
如本申请的其他地方所述，对于生理运动的整个周期中的至少两个时间仓中的每个时间仓，可以确定感兴趣区域在轴向上的位置。另外，可以建立感兴趣区域在轴向上的位置与生理运动(例如，由时变运动信号表示)之间的关系。基于所述关系，处理设备140可以确定与感兴趣区域的至少一个匹配位置对应的至少一个时间仓。
在一些实施例中，在确定了至少一个时间仓之后，处理设备140可以使成像设备110(例如，工作台114)将对象移动到治疗位置，并且在与至少一个时间仓对应的时间间隔内，可以对感兴趣区域的计划位置发射治疗束。其中，如果时间间隔和至少一个时间仓与生理运动(例如，呼吸运动、心脏运动)的相同阶段对应，那么该时间间隔可以被认为与至少一个时间仓对应。
应当注意，以上提供的过程1100的描述是出于说明的目的，而不是意图限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本申请的原理的情况下，可以对上述方法和系统的应用形式和细节进行各种修改和改变。在一些实施例中，过程1100可以包括一个或以上其他操作。然而，那些变化和修改也落入本申请的范围内。例如，过程1100中所示的操作可以应用于其他应用，包括例如外科手术干预以及诸如高强度聚焦超声(HighIntensity Focused Ultrasound,HIFU)、热疗、近距离放射治疗、冷冻疗法等，或其任意组合的治疗。
在以上描述对源自患者外部的射束的治疗的应用范围内，将认识到治疗射束可以从一个或以上角度或在一个或以上连续的角度范围内进入患者。此外，将认识到通过从外部治疗束将要进入患者的角度对感兴趣区域进行成像，可以从与计划治疗光束进入的光束角度/光束角度范围对应的视场(射束方向观成像)最相关地确定感兴趣区域的运动轨迹，所述感兴趣区域具有在轴向上的运动分量。这样的治疗束可以包括X射线束、带电粒子束、中子束、超声束等。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于阅读此申请后的本领域的普通技术人员来说，上述发明披露仅作为示例，并不构成对本申请的限制。虽然此处并未明确说明，但本领域的普通技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。例如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特性。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或以上提及的“一实施例”、“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或以上实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域的普通技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的过程、机器、产品或物质的组合，或对其任何新的和有用的改进。对应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可以采取体现在一个或以上计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，其中计算机可读程序代码包含在其中。
计算机可读信号介质可能包含一个内含有计算机程序代码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。此类传播信号可以有多种形式，包括电磁形式、光形式等或任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通信、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序代码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF等，或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序代码可以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、Fortran2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态程序设计语言如Python、Ruby和Groovy，或其他程序设计语言等。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，比如局域网络(LAN)或广域网路(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，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
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、或其他名称的使用，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，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或以上发明实施例的理解，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实施例、附图或对其的描述中。然而，本申请的该方法不应被解释为反映所声称的待扫描对象物质需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
在一些实施例中，用于描述和要求保护本申请的某些实施例的表示数量或性质的数字应理解为在某些情况下被术语“约”、“近似”或“基本上”修饰。例如，除非另外说明，否则“大约”、“近似”或“基本上”可以指示其所描述的值的±20％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、专利申请公布和其他材料(如论文、书籍、说明书、出版物、记录、事物和/或类似的东西)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。其他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)

1.一种系统，包括：
至少一个存储介质，所述存储介质包括一组指令；以及
至少一个处理器，所述处理器与所述至少一个存储介质通信，其中，在执行所述指令时，所述至少一个处理器被配置为使所述系统执行操作，包括：
确定对象的感兴趣区域在轴向上的范围；
确定放射源相对于所述对象的至少两个轴向位置；以及
使所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置的每个轴向位置上向所述感兴趣区域发射放射束，以生成所述感兴趣区域的图像帧，其中，与所述至少两个轴向位置对应的所述放射束共同覆盖所述感兴趣区域在所述轴向上的所述范围；以及
基于所述感兴趣区域的所述图像帧，确定所述感兴趣区域在所述轴向上的接收放射治疗的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述确定对象的感兴趣区域在轴向上的范围包括：
基于所述对象的扫描获取所述对象的图像；
识别所述对象的所述图像中的所述感兴趣区域；以及
基于所识别的感兴趣区域，确定所述感兴趣区域的所述范围。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述放射源产生具有至少两个不同能谱的X射线。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述确定放射源相对于所述对象的至少两个轴向位置，包括：
确定所述放射源的所述放射束的轴向覆盖范围；以及
确定所述放射源的所述至少两个轴向位置，使得所述感兴趣区域在所述轴向上的所述范围在所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置上的所述轴向覆盖范围的组合之内。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述对象由在所述轴向上可移动的工作台支撑，其中，所述使所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置的每个轴向位置上向所述感兴趣区域发射放射束，以生成所述感兴趣区域的图像帧，包括：
使所述工作台移动到工作台位置，使得所述放射源位于相对于所述对象的所述至少两个轴向位置中的一个轴向位置上；以及
当所述工作台位于所述工作台位置时，使所述放射源向所述感兴趣区域发射所述放射束。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述放射源安装在沿所述轴向可移动的机架上，其中，所述使所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置的每个轴向位置上向所述感兴趣区域发射放射束，以生成所述感兴趣区域的图像帧，包括：
使所述机架移动到机架位置，使得所述放射源位于相对于所述对象的所述至少两个轴向位置中的一个轴向位置上；以及
当所述机架位于所述机架位置时，使所述放射源向所述感兴趣区域发射所述放射束。
7.根据权利要求1所述的系统，还包括：
跟踪所述感兴趣区域的运动，其中，所述确定放射源相对于所述对象的至少两个轴向位置，包括：
基于所述跟踪的所述感兴趣区域的运动，确定相对于所述对象的所述至少两个轴向位置。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述使所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置的每个轴向位置上向所述感兴趣区域发射放射束，以生成所述感兴趣区域的图像帧，包括：
使所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置中的每个轴向位置上从一个或以上角度向所述感兴趣区域发射所述放射束，所述一个或以上角度是要向所述感兴趣区域发射所述治疗束的角度。
9.一种用于对运动对象成像的方法，包括：
确定对象的感兴趣区域在轴向上的范围；
确定放射源相对于所述对象的至少两个轴向位置；以及
使所述放射源在相对于所述对象的所述至少两个轴向位置的每个轴向位置上向所述感兴趣区域发射放射束，以生成所述感兴趣区域的图像帧，其中，与所述至少两个轴向位置对应的所述放射束共同覆盖所述感兴趣区域在所述轴向上的所述范围；以及
基于所述感兴趣区域的所述图像帧，确定所述感兴趣区域在所述轴向上的接收放射治疗的位置。
10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如权利要求9所述的方法。
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