專利名稱：適應(yīng)性x射線控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及醫(yī)學(xué)成像，并且更具體地，涉及醫(yī)學(xué)成像期間對(duì)
x射線曝光的控制。
背景技術(shù)：
放射手術(shù)(radiosurgery)和放射性療法系統(tǒng)是一種放射治療系統(tǒng)，該放 射治療系統(tǒng)通過在最小化對(duì)周圍組織和關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)(例如脊髓)的放射曝 光的同時(shí)，向病變組織實(shí)施給定劑量的放射(radiation)(例如X射線或伽馬 射線)，從而使用外部放射線來治療病變組織(例如腫瘤、損傷、血管畸形、 神經(jīng)紊亂等)。放射手術(shù)和放射性療法被設(shè)計(jì)成用來在不傷害健康的組織和 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的同時(shí)使病變組織壞死。放射性療法的特征為低放射量每次治療， 和多次治療(例如30到45天的治療)。放射手術(shù)的特征為一次或者最多幾 次治療中相對(duì)較高的放射劑量。
在放射手術(shù)和放射性療法中，從多個(gè)角度向病變組織處實(shí)施放射劑量。 由于每個(gè)射束的角度不同，每個(gè)射束可以相交于病變組織所處的目標(biāo)區(qū)域， 同時(shí)每個(gè)射束在其往返目標(biāo)區(qū)域的途中穿過健康組織的不同區(qū)域。所以，目 標(biāo)區(qū)域上的累積放射劑量很高，而對(duì)健康組織和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的平均放射劑量很 低。放射性療法和放射手術(shù)治療系統(tǒng)可以被分類為基于框架(frame-based) 和圖像引導(dǎo)(image-guided)的系統(tǒng)。
在基于框架的放射手術(shù)和放射性療法中，為患者準(zhǔn)備剛性的伸入式 (invasive)框架以在診斷成像和治療計(jì)劃階段以及接下來的治療實(shí)施階段 固定患者。在整個(gè)過程中框架被固定在患者上。由圖像引導(dǎo)的放射手術(shù)和放 射性療法(IGR)通過在治療期間對(duì)患者位移進(jìn)行跟蹤和糾正，消除了對(duì)伸
入式框架固定的需要。
由圖像引導(dǎo)的放射性療法和放射手術(shù)系統(tǒng)包括基于臺(tái)架的
(gantry-based)系統(tǒng)和基于機(jī)器人(robotic-based)的系統(tǒng)。在基于臺(tái)架的 系統(tǒng)中，放射源被附在臺(tái)架上，所述臺(tái)架在單個(gè)平面上圍繞一個(gè)旋轉(zhuǎn)中心(等 中心(isocenter))移動(dòng)。在治療期間每次實(shí)施射束時(shí)，射束的軸線穿過該等 中心。在一些被稱為強(qiáng)度調(diào)節(jié)放射治療(IMRT)系統(tǒng)的基于臺(tái)架的系統(tǒng)中， 射束的截面被定形以使射束符合治療中的病變組織。在基于機(jī)器人的系統(tǒng) 中，放射源不限制于單個(gè)旋轉(zhuǎn)平面。
在由圖像引導(dǎo)的系統(tǒng)中，通過將患者的二維(2-D)體內(nèi)治療
(intra-treament) X射線圖像(表示患者在哪里)與患者的一個(gè)或者多個(gè)預(yù) 治療的三維(3-D)區(qū)域(volume)研究(表示患者應(yīng)該在哪里以適應(yīng)治療 計(jì)劃)的2-D參考投影進(jìn)行配準(zhǔn)來完成治療期間的患者跟蹤。該預(yù)治療3-D 區(qū)域研究可以通過斷層(CT)掃描、磁共振成像(MRI)掃描、正電子發(fā)射 層析成像(PET)掃描或者類似技術(shù)來獲得。
使用射線跟蹤算法生成被稱為數(shù)字重構(gòu)射線照片(DDR)的參考投影(參 考圖像)，所述算法復(fù)制體內(nèi)治療X射線成像系統(tǒng)的幾何形狀來產(chǎn)生與所述 體內(nèi)治療X射線圖像具有相同比例的圖像。通常，體內(nèi)治療X射線系統(tǒng)是 立體的，所述體內(nèi)治療X射線系統(tǒng)從兩個(gè)不同的視點(diǎn)產(chǎn)生患者的圖像(例如 正交視圖)。
隨著X射線成像技術(shù)的進(jìn)步，用來采集體內(nèi)治療X射線圖像的X射線 檢測(cè)器的靈敏度也在增大。這些增強(qiáng)至少一部分取決于改進(jìn)的成像材料(例 如非晶硅)和圖像釆集技術(shù)(例如CCD和CMOS成像陣列)以及處理算法， 所述處理算法降低了 X射線檢測(cè)器的量子噪聲和電子噪聲水平，并且增大了 任何給定的成像放射水平的體內(nèi)治療X射線圖像的信噪比。通常，高的信噪 比產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像，由于改進(jìn)了對(duì)解剖特征和/或基準(zhǔn)標(biāo)記的檢測(cè)能力，所
述高質(zhì)量的圖像變成了在圖像配準(zhǔn)和患者跟蹤上的改進(jìn)。對(duì)于任何給定的噪 聲特征，可以通過改變X射線屬性來提高對(duì)解剖目標(biāo)的檢測(cè)能力。兩種所述
改變可以包括增大成像放射劑量或能量來增強(qiáng)SNR。圖1示出了被改進(jìn)的對(duì) 視場(chǎng)20中的解剖目標(biāo)10的檢測(cè)能力，隨著放射劑量的增大，SNR從1: 1
增大到2: l再到5: 1。 X射線源被用來產(chǎn)生體內(nèi)治療X射線圖像，所述X
射線源通常被設(shè)置到足夠的劑量和能量水平，以穿透更大體型的患者和提供
用于姿態(tài)調(diào)整和治療期間的穩(wěn)定且可靠地跟蹤患者和解剖運(yùn)動(dòng)所需要的X 射線圖像質(zhì)量(SNR水平)。然而，在某最小SNR (例如1: 1)上，患者跟 蹤和圖像配準(zhǔn)的改進(jìn)可以通過增大患者受到高放射劑量的危險(xiǎn)而得到補(bǔ)償。


參考附圖描述了本發(fā)明的非限制性實(shí)施例，在附圖中 圖1示出了 X射線檢測(cè)和信噪比的關(guān)系；
圖2A示出了-一個(gè)實(shí)施方式中的由圖像引導(dǎo)的機(jī)器人放射手術(shù)系統(tǒng)； 圖2B示出了由圖像引導(dǎo)的放射手術(shù)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式中的非等中心 (non-isocentric)方文身寸治療；
圖3是示出了適應(yīng)性X射線控制的一個(gè)實(shí)施方式的方法的流程圖4示出了適應(yīng)性X射線控制的一個(gè)實(shí)施方式中的治療節(jié)點(diǎn)；
圖5是示出了適應(yīng)性X射線控制的另一個(gè)實(shí)施方式的方法的流程圖；以
及
圖6示出了可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式的系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
在下面的描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的徹底的理解，以例如 特定組件、裝置、方法等的示例列出了許多特定的細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域
的技術(shù)人員來說很顯然，可以不使用這些特定的細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施方 式。在其它情況下，為了避免不必要地模糊本發(fā)明的實(shí)施方式，公知的材料 或者方法將不再詳細(xì)描述。
在此使用的術(shù)語(yǔ)"連接"，可以表示直接連接或者通過一個(gè)或者多個(gè)介
于其間的組件或者系統(tǒng)間接連接。在此使用的術(shù)語(yǔ)"X射線圖像"，可以表
示可視x射線圖像(例如顯示在視頻屏幕上)或x射線圖像的數(shù)字表現(xiàn)方 式(例如對(duì)應(yīng)于x射線檢測(cè)器的像素輸出的文件)。在此使用的術(shù)語(yǔ)"體內(nèi) 治療x射線圖像"指在患者姿態(tài)調(diào)整期間或者放射手術(shù)或者放射性治療過程
的治療實(shí)施階段中的時(shí)刻在任何點(diǎn)采集的圖像，所述時(shí)刻可以包括放射治療
源打開或者關(guān)閉時(shí)的時(shí)刻。在此使用的術(shù)語(yǔ)"IGR"可以指由圖像引導(dǎo)的放 射性療法、由圖像引導(dǎo)的放射手術(shù)或者同時(shí)指這二者。在此討論的"目標(biāo)" 可以是患者的解剖特征，例如病變組織(例如腫瘤、損傷、血管畸形、神經(jīng) 紊亂等)或者正常組織，并且所述目標(biāo)可以包括一個(gè)或者多個(gè)非解剖 (non-anatomical)參考結(jié)構(gòu)。
除非下面描述中特別指明，可以理解例如"處理"、"計(jì)算"、"確定"、"估 計(jì)"、"獲得"、"生成"或者類似術(shù)語(yǔ)可以指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者類似的電子計(jì)算 裝置的行為或者處理，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者類似的電子計(jì)算裝置操作被表示 為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲(chǔ)器中的物理(或者電子)量的數(shù)據(jù)和將其轉(zhuǎn)換 成物理存在于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)器或者寄存器或其它這樣的信息存儲(chǔ)、傳送或 顯示裝置中的其它類似的數(shù)據(jù)。在此描述的方法的實(shí)施方式可以使用計(jì)算機(jī) 軟件來實(shí)現(xiàn)。如果以符合公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言來進(jìn)行編寫，被設(shè)計(jì)成執(zhí)行所 述方法的指令序列可以被編譯以在各種硬件平臺(tái)上執(zhí)行和適用于各種操作 系統(tǒng)的接口。另外，沒有參考任何特定的編程語(yǔ)言來描述本發(fā)明的實(shí)施方式。 但可以理解，可以使用各種編程語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖2A顯示了由圖像引導(dǎo)的基于機(jī)器人的放射治療系統(tǒng)100，如加利福
尼亞的艾可瑞(Accuray)公司制造的射波刀(CyberKnife )放射手術(shù)系統(tǒng)。 在圖2A中，放射治療源是一個(gè)安裝在機(jī)器臂102的端部上的線性加速器 (LINAC) 101，該機(jī)器臂102的端部具有多個(gè)自由度，以定位LINACIOI， 從而在圍繞患者的實(shí)施區(qū)域中利用在多個(gè)平面中從多個(gè)角度實(shí)施的射束來 照射病例組織(目標(biāo)區(qū)或區(qū)域)。治療可以包括具有單個(gè)等中心(匯聚點(diǎn))、 多個(gè)等中心或者非等中心通路的射束路徑。圖2B顯示了在一個(gè)實(shí)施方式中 非等中心的放射治療。在圖2B中，長(zhǎng)在脊髓(202)周圍的病理組織(例如， 腫瘤)201例如通過放射治療射束203、 204、 205和206而被治療，每個(gè)所 述放射治療射束203、 204、 205和206射束與病理目標(biāo)區(qū)域相交，而不會(huì)匯 聚到目標(biāo)內(nèi)的單個(gè)點(diǎn)或等中心。
在圖2A中，成像系統(tǒng)可以包括X射線源103A和103B以及X射線檢 測(cè)器104A和104B。這兩個(gè)X射線源103A和103B可以被安裝在手術(shù)室的 天花板上的固定位置上，并且可被調(diào)整成從兩個(gè)不同的角度位置(例如，相 差90度角)發(fā)射成像X射線束，以相交于機(jī)器等中心105 (它提供了用于 在治療期間定位治療床106上的患者的參考點(diǎn))并且在穿過患者之后照射X 射線檢測(cè)器104A和104B各自的成像平面。在其它實(shí)施方式中，系統(tǒng)100 可以包括多于兩個(gè)的X射線源和多于兩個(gè)的X射線檢測(cè)器，任何X射線源 和X射線檢測(cè)器均是可以移動(dòng)的而不是固定的。在其它實(shí)施方式中，X射線 源和X射線檢測(cè)器的位置可以相互交換或者位于相互面對(duì)的墻上。
X射線檢測(cè)器104A和104B可以由閃爍材料和CMOS (互補(bǔ)金屬氧化 硅)陣列或者CCD (電荷耦合器件)成像單元制成，所述閃爍材料(例如， 非晶硅)用于將X射線轉(zhuǎn)換為可見光，所述CMOS (互補(bǔ)金屬氧化硅)陣 列或者CCD (電荷耦合器件)成像單元用于將光轉(zhuǎn)換為用于在配準(zhǔn)過程中 與參考圖像進(jìn)行比較的數(shù)字圖像。
如上所述，常規(guī)系統(tǒng)的成像放射水平(輸出水平(level))可以基于成
像條件的最壞假設(shè)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，X射線源(例如，源103A 和103B)的輸出水平可以獨(dú)立地適應(yīng)于實(shí)際成像條件和實(shí)際信噪比而產(chǎn)生X 射線圖像，該圖像有足夠高的信噪比以使患者在調(diào)整和治療期間對(duì)X射線的 暴露最小化的同時(shí)獲得滿意的患者跟蹤效果。最初，X射線源可以設(shè)置成標(biāo) 定輸出水平，該標(biāo)定輸出水平例如基于穿過患者后的信號(hào)衰減的最壞假設(shè)， 或者根據(jù)患者生理數(shù)據(jù)(例如體重)計(jì)算而得?？蛇x擇地，可以使用來自于 患者的預(yù)治療診斷X射線研究(例如，CT掃描)的衰減數(shù)據(jù)來計(jì)算輸出水 平?？梢詼y(cè)量X射線圖像和/或由此而得的圖像的信噪比SNR (例如參見 M. J. Tapiovaara & M. Sandborg，五va/w加'ow o//mage Qwa鄉(xiāng)F/owmscopy Meosz^ewe她a/ d Mo她Car/o Ca/ci//a"'ora， 40 Phys. Med. Biol. 589-607 (1995))并將該信噪比SNR用于適應(yīng)性地控制后續(xù)的X射線圖像采集?？?以針對(duì)每對(duì)源和檢測(cè)器單獨(dú)優(yōu)化X射線放射屬性以使患者在調(diào)整和治療期 間對(duì)X射線的暴露最小化的情況下達(dá)到滿意的成像效果。
圖3顯示了在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中適應(yīng)性X射線控制300的方法。 如圖3所示，該方法可以包括測(cè)量使用上述初始輸出值的X射線源(例如， X射線源103A和103B)產(chǎn)生的X射線圖像的SNR (步驟301)。然后，該 方法可以基于所測(cè)量的SNR適應(yīng)性地調(diào)整X射線源的輸出水平(步驟302)。 在一個(gè)實(shí)施方式中，步驟302可以包括把所測(cè)量的SNR與可靠的患者跟蹤 所需求的預(yù)定下限SNR閾值(SNRl)和預(yù)定上限SNR閾值(SNRu)進(jìn)行 比較(步驟302a)。如果所測(cè)量的SNR比率小于SNRl，該方法增大X射線 源的輸出以獲得在SNRu和SNRL之間的SNR (步驟302b)。如果所測(cè)量的 SNR大于SNRu，該方法減小X射線源的輸出以獲得在SNRu和SNRl之同 的SNR (步驟302c)。如果所測(cè)量的SNR在SNRu和SNRL之間，不改變X 射線的輸出(或成像參數(shù))。X射線源的輸出可以包括能量水平和曝光持續(xù) 時(shí)間(工作時(shí)間)， 一個(gè)或兩個(gè)參數(shù)可以被增大或減小以調(diào)整X射線源的輸
出。在下面的更詳細(xì)的描述的實(shí)施方式中，該方法可以包括響應(yīng)于患者的位
移來為后續(xù)的X射線圖像調(diào)整X射線源的輸出，以將SNR保持在SNRu和 SNRL之間(步驟303)。在下面更詳細(xì)描述的其它實(shí)施方式中，可以利用適 應(yīng)于患者的位移的圖像采集過程來采集的后續(xù)的X射線圖像(步驟304)。 其它實(shí)施方式包括將下面更詳細(xì)描述的設(shè)備、系統(tǒng)和能實(shí)施該方法的產(chǎn)品。 如果所測(cè)量的SNR小于SNRl或大于SNRu，系統(tǒng)可以通知由圖像引導(dǎo) 的放射治療系統(tǒng)的操作者并要求操作者增大或減小X射線源的輸出以獲得 期望SNR范圍內(nèi)的SNR?？蛇x擇地，可以由系統(tǒng)自動(dòng)地做出對(duì)輸出的調(diào)整 (例如，用技術(shù)領(lǐng)域己知的閉環(huán)反饋)而不需要操作者的干涉。如上所述的 對(duì)X射線源的輸出調(diào)整可以在整個(gè)放射治療時(shí)段期間響應(yīng)于由于患者位置 的改變而導(dǎo)致的成像條件的改變來實(shí)施，所述患者位置的改變由有意地患者 重新定位(例如，作為治療計(jì)劃的一部分)或者患者做出的非計(jì)劃的位移而 引起。其它成像參數(shù)也可以響應(yīng)于患者的位移而被調(diào)整。例如，下面更詳細(xì) 的描述中，后續(xù)的X射線之間的時(shí)間間隔和X射線的數(shù)量可以響應(yīng)于患者 的位移而被調(diào)整。
如上所述的放射治療計(jì)劃可以包括將放射治療射束從許多治療節(jié)點(diǎn)應(yīng) 用到病理組織， 一條或多條射束可以從每一個(gè)節(jié)點(diǎn)被施加。圖4顯示了 LINAC 101怎樣被定位在節(jié)點(diǎn)401，所述節(jié)點(diǎn)可以是近似球形分布的節(jié)點(diǎn)的 一部分，例如像節(jié)點(diǎn)401這樣的。節(jié)點(diǎn)的具體數(shù)目和應(yīng)用于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的治療 射束的數(shù)目可以作為病例組織的位置和類型的函數(shù)而變化(例如，節(jié)點(diǎn)的數(shù) 目可以在50到300之間變化，射束的數(shù)目可以在200到1200之間變化)， 并且可以在治療計(jì)劃階段被確定。治療計(jì)劃可以包括到病理組織(例如，最 小劑量)和到健康組織和結(jié)構(gòu)(例如，最大劑量)的目標(biāo)放射劑量?；颊呓?收的總放射劑量是治療射束的放射劑量和成像X射線源的放射劑量的總和。 因此，治療計(jì)劃可以設(shè)置治療射束的總劑量(例如，數(shù)量、能量水平和/或持 續(xù)時(shí)間)以占用所計(jì)劃的成像X射線曝光的放射劑量(例如，圖像數(shù)量、能 量水平和持續(xù)時(shí)間)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，初始治療計(jì)劃可以要求在治療期間的固定時(shí)間間隔 (例如，每?jī)擅?獲取X射線圖像。初始治療計(jì)劃可以基于所預(yù)期的患者位 移量，例如基于患者在經(jīng)歷相同或相似過程時(shí)的大量統(tǒng)計(jì)歷史實(shí)例。在治療 期間，患者位移可以通過比較兩個(gè)或更多連續(xù)的X射線圖像而被檢測(cè)?？梢?使用連續(xù)圖像之間的差異來利用治療坐標(biāo)系統(tǒng)配準(zhǔn)患者坐標(biāo)系統(tǒng)，從而保證 治療射束可以相對(duì)于病理組織而被準(zhǔn)確定位。連續(xù)圖像之間的差異可以通過 使用現(xiàn)有技術(shù)中的公知的方法來測(cè)量，例如特征識(shí)別、模式強(qiáng)度匹配等等(例
如，可參考G. P. Penney & J. Weese,爿Co附/ aWsow o/5Vwz7anXy A/eoswms ybr 2D-3Z) Me血a/ /扁ge Aeg/WraZ/o/ , 17 IEEE Trans. Med. Imag. 586-595, (1998))。如果連續(xù)的X射線圖像之間的差異指示了很小量的在治療容許限 度內(nèi)的患者位移(小的偏移或低的偏移變化)，后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí) 間間隔可以被圖像采集過程增大以減少患者暴露在成像X射線下。如果連續(xù) 的X射線圖像之間的差異指示了很大量的患者位移(大的偏移或高的偏移變 化)，后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間隔可以被圖像采集過程減小。
圖5顯示了在上述方法300的一個(gè)實(shí)施方式中的步驟305中的圖像采集 過程500。該過程開始于比較連續(xù)的X射線圖像來檢測(cè)患者的位移(步驟 501)。然后，如果連續(xù)的X射線圖像之間的差異所指示的患者位移大于位移 和/或位移變化閾值(位移閾值)，后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間隔可以被 減小(步驟502)以保證后續(xù)的X射線圖像之間的任何患者位移不會(huì)超過指 定量(例如，偏移的均方根(RMS) 0.5mm)。然而，如果在所述時(shí)間間隔 期間，連續(xù)的X射線圖像之間的差異所指示的患者位移小于的位移閾值，則 后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間隔可以被增大(步驟503)。
在具有計(jì)劃X射線圖像數(shù)目和計(jì)劃治療節(jié)點(diǎn)和/或治療路徑的給定的治
療計(jì)劃中，總的治療時(shí)間可以由在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要放置和發(fā)射放射治療源
(例如LINAC 101)所需要的時(shí)間來確定。增大或減小連續(xù)的X射線圖像之 間的時(shí)間間隔將導(dǎo)致計(jì)劃治療時(shí)間和計(jì)劃成像時(shí)間之間的差異。因此，在一 個(gè)實(shí)施方式中，圖像采集過程可以包括響應(yīng)于患者的位移來調(diào)整X射線圖像 的總數(shù)以保持治療時(shí)間和成像時(shí)間之間的一致。也就是說，每一個(gè)治療節(jié)點(diǎn) 和/或治療路徑的X射線圖像的數(shù)目(例如，X射線圖像與治療節(jié)點(diǎn)和/或治 療路徑的比率)可以響應(yīng)于患者的位移而被調(diào)整。如圖5所示，方法500可 以包括確定后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間隔是否響應(yīng)于患者的位移而被 增大或減小(步驟504)。如果時(shí)間間隔被增大，X射線圖像的總數(shù)將被減小
(步驟504)。如果時(shí)間間隔被減小，X射線圖像的總數(shù)將被增大(步驟505)。 對(duì)于射線源的給定輸出水平，增大X射線圖像的總數(shù)將增加在放射治療 時(shí)段期間的累積放射曝光。相反地，減小X射線圖像的總數(shù)將減少在放射治 療時(shí)段期間的累積放射曝光。在一個(gè)實(shí)施方式中，如果X射線圖像的總數(shù)被 減小，方法500可以包括增大當(dāng)前或?qū)淼闹委煏r(shí)段(治療部分)中的治療 放射劑量來補(bǔ)償被減少的成像X射線曝光以及保持所計(jì)劃的積累放射曝光
(步驟506)。如果X射線圖像的總數(shù)被增大，方法500可以包括減小當(dāng)前 或?qū)淼闹委煏r(shí)段中的治療放射劑量來補(bǔ)償被增加的成像X射線曝光，以保 持所計(jì)劃的積累放射曝光(步驟507)。
如上所述的利用連續(xù)的X射線圖像的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)來調(diào)整上述放射曝光，可 能并不足以檢測(cè)突然的患者位移，如由于肌肉抽搐或痙攣而導(dǎo)致的位移。例 如，即使X射線圖像的頻率是每秒一張，咳嗽或者肌肉抽搐可能在患者體內(nèi) 導(dǎo)致足夠的位移，從而使得X射線治療射束失去它的預(yù)定目標(biāo)。在一個(gè)實(shí)施 方式中，方法500可以包括檢測(cè)突然位移的步驟，如果患者位移超過指定速 度就關(guān)掉治療X射線源并觸發(fā)一個(gè)新的X射線圖像(步驟508)。例如，這 樣的步驟可以通過利用機(jī)器視覺系統(tǒng)或附著于患者的應(yīng)力表(strain gauge)
監(jiān)視患者而被執(zhí)行。這種監(jiān)視方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，因此沒有詳細(xì)描 述。在一個(gè)實(shí)施方式中，掃描激光器可以不斷地映射和監(jiān)視三維患者表面。
連續(xù)掃描的比較可以檢測(cè)導(dǎo)致顯著偏移(例如，大于lmm)的突然位移， 終止治療實(shí)施直到患者和目標(biāo)校準(zhǔn)可以通過驗(yàn)證，并且可以觸發(fā)X射線圖像 采集過程。這個(gè)方法允許圖像采集(作為時(shí)間或治療節(jié)點(diǎn)的函數(shù))的更大幅 度的減少，因?yàn)榭梢耘c連續(xù)成像方法一起檢測(cè)患者校準(zhǔn)中的顯著變化，以及 觸發(fā)新的X射線圖像采集以在治療恢復(fù)之前驗(yàn)證患者校準(zhǔn)。
圖6顯示了用于實(shí)施放射治療的系統(tǒng)的一種實(shí)施方式，其中本發(fā)明的特 征將被實(shí)施。如下面所述以及如圖6所示，系統(tǒng)600可以包括診斷成像系統(tǒng) 700、治療計(jì)劃系統(tǒng)800和治療實(shí)施系統(tǒng)900。
診斷成像系統(tǒng)700可以是能夠產(chǎn)生患者的醫(yī)學(xué)診斷圖像的任何系統(tǒng)，該 醫(yī)學(xué)診斷圖像可用于后續(xù)的醫(yī)學(xué)診斷、治療計(jì)劃和/或治療實(shí)施。例如，診斷 成像系統(tǒng)700可以是計(jì)算斷層掃描(CT)系統(tǒng)、磁共振成像(MRI)系統(tǒng)、 正電子發(fā)射斷層掃描(PET)系統(tǒng)、超聲系統(tǒng)等等。為了便于討論，可能在 下面涉及CT X射線成像形態(tài)時(shí)論述診斷成像系統(tǒng)700。然而，也可使用諸 如上述那些的其它成像形態(tài)。
診斷成像系統(tǒng)700包括成像源710，用于產(chǎn)生成像射束(例如，X射 線、超聲波、無線電波等)；和成像檢測(cè)器720，用于檢測(cè)并接收由成像源 710產(chǎn)生的射束，或由來自成像源的射束激發(fā)的次級(jí)射束或發(fā)射(例如，在 MRI或PET掃描中)。
成像源710和成像檢測(cè)器720耦合到數(shù)字處理系統(tǒng)730以控制成像操作 和處理成像數(shù)據(jù)。診斷成像系統(tǒng)700包括總線或其它裝置735，用來在數(shù)字 處理系統(tǒng)730、成像源710和成像檢測(cè)器720之間傳遞數(shù)據(jù)和命令。數(shù)字處 理系統(tǒng)730可包括一個(gè)或多個(gè)通用處理器(例如微處理器)、例如數(shù)字信號(hào) 處理器(DSP)的專用處理器或者其它類型的裝置，例如控制器或現(xiàn)場(chǎng)可編
程門陣列(FPGA)。數(shù)字處理系統(tǒng)730也可包括其它部件(未示出)，例如 存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)裝置、網(wǎng)絡(luò)適配器等等。數(shù)字處理系統(tǒng)730可構(gòu)造成以標(biāo)準(zhǔn)的 格式產(chǎn)生數(shù)字診斷圖像，所述標(biāo)準(zhǔn)的格式例如DICOM (醫(yī)學(xué)中的數(shù)字成像 和通信)格式。在其它實(shí)施方式中，數(shù)字處理系統(tǒng)730可產(chǎn)生其它標(biāo)準(zhǔn)的或 非標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字圖像格式。數(shù)字處理系統(tǒng)730可經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路1100傳輸診斷 圖像文件(例如前述DICOM格式化的文件)到治療計(jì)劃系統(tǒng)800，所述數(shù) 據(jù)鏈路可以是例如直接鏈路、局域網(wǎng)(LAN)鏈路或廣域網(wǎng)(WAN)鏈路， 例如因特網(wǎng)。此外，在系統(tǒng)之間傳遞的信息可以通過連接該系統(tǒng)的通信介質(zhì) 而被拉或推，例如在遠(yuǎn)程診斷或治療計(jì)劃構(gòu)造中。在遠(yuǎn)程診斷或治療計(jì)劃中， 用戶可利用本發(fā)明的實(shí)施方式來進(jìn)行診斷或治療計(jì)劃，而不管系統(tǒng)用戶和患 者之間的物理分離的存在。
治療計(jì)劃系統(tǒng)800包括處理裝置810，用于接收和處理圖像數(shù)據(jù)。處 理裝置810可代表一個(gè)或多個(gè)通用處理器(例如，微處理器)、例如數(shù)字信 號(hào)處理器(DSP)的專用處理器或例如控制器或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA) 的其它類型的裝置。處理裝置810可構(gòu)造成執(zhí)行用于進(jìn)行在此討論的治療計(jì) 劃操作的指令。
治療計(jì)劃系統(tǒng)800也可包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器820，該系統(tǒng)存儲(chǔ)器可包括隨機(jī) 存取存儲(chǔ)器(RAM)或其它動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)裝置，通過總線855連接到處理裝置 810，用來存儲(chǔ)要由處理裝置810執(zhí)行的信息和指令。在處理裝置810執(zhí)行 指令期間，系統(tǒng)存儲(chǔ)器820也可用來存儲(chǔ)臨時(shí)變量或其它中間信息。系統(tǒng)存 儲(chǔ)器820也可包括連接到總線855的只讀存儲(chǔ)器(ROM)和/或其它靜態(tài)存 儲(chǔ)裝置，用來存儲(chǔ)用于處理裝置810的靜態(tài)信息和指令。
治療計(jì)劃系統(tǒng)800也可包括存儲(chǔ)裝置830，該存儲(chǔ)裝置830代表連接到 總線855用來存儲(chǔ)信息和指令的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置(例如，磁盤驅(qū)動(dòng)器或 光盤驅(qū)動(dòng)器)。存儲(chǔ)裝置830可用來存儲(chǔ)用于執(zhí)行在此討論的治療計(jì)劃步驟
的指令。
處理裝置810也可連接到顯示裝置840，例如陰極射線管(CRT)或液 晶顯示器(LCD)，用來向用戶顯示信息(例如，VOI的2D或3D展示)。 例如鍵盤的輸入裝置850可連接到處理裝置810，用來把信息和/或命令選擇 傳達(dá)到處理裝置810。 一個(gè)或多個(gè)其它用戶輸入裝置(例如鼠標(biāo)、軌跡球或 光標(biāo)方向鍵)也可用于傳達(dá)方向信息，從而為處理裝置810選擇命令并在顯 示器840上控制光標(biāo)運(yùn)動(dòng)。
應(yīng)當(dāng)理解，治療計(jì)劃系統(tǒng)800僅代表治療計(jì)劃系統(tǒng)的一個(gè)例子，治療計(jì) 劃系統(tǒng)可以具有許多不同的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)，可以比治療計(jì)劃系統(tǒng)800包括更多 的部件或更少的部件并且可結(jié)合本發(fā)明使用。例如， 一些系統(tǒng)經(jīng)常具有多個(gè) 總線，例如外圍總線、專用緩存總線等。治療計(jì)劃系統(tǒng)800也可包括MIRIT (醫(yī)學(xué)圖像檢查和導(dǎo)入工具)以支持DICOM導(dǎo)入(因此圖像可被融合，并 且目標(biāo)被描繪在不同系統(tǒng)上并隨后導(dǎo)入治療計(jì)劃系統(tǒng)以用于計(jì)劃和劑量計(jì) 算)、擴(kuò)展圖像融合能力，從而允許用戶在各種成像形態(tài)(例如，MRI， CT， PET等等)的任一種成像形態(tài)下進(jìn)行治療計(jì)劃和觀察劑量分布。治療計(jì)劃系 統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，因此，不提供更詳細(xì)的論述。
治療計(jì)劃系統(tǒng)800可與諸如放射治療實(shí)施系統(tǒng)900的治療實(shí)施系統(tǒng)共享 其數(shù)據(jù)庫(kù)(例如，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置830中的數(shù)據(jù))，使得它可以不必在治療 實(shí)施之前從治療計(jì)劃系統(tǒng)導(dǎo)出。治療計(jì)劃系統(tǒng)800可經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路1200鏈 接到放射治療實(shí)施系統(tǒng)900，該數(shù)據(jù)鏈路1200可以是直接鏈路、LAN鏈路 或WAN鏈路，如上面關(guān)于數(shù)據(jù)鏈路1100所論述的。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)數(shù)據(jù)鏈路 1100和1200實(shí)施為L(zhǎng)AN或WAN連接時(shí)，診斷成像系統(tǒng)700、治療計(jì)劃系 統(tǒng)800和/或放射治療實(shí)施系統(tǒng)900中的任何系統(tǒng)可以位于分散的場(chǎng)所使得所 述系統(tǒng)可以在物理上彼此遠(yuǎn)離?？蛇x地，診斷成像系統(tǒng)700、治療計(jì)劃系統(tǒng) 800和/或放射治療實(shí)施系統(tǒng)900中的任何系統(tǒng)可以彼此集成為一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)。
放射治療實(shí)施系統(tǒng)900包括治療學(xué)的和/或外科的放射治療源910，以按
照治療計(jì)劃施加指定放射劑量到目標(biāo)區(qū)域。放射治療實(shí)施系統(tǒng)卯o也可包括
成像系統(tǒng)920以捕獲患者區(qū)域(包括目標(biāo)區(qū)域)的內(nèi)部治療圖像，用來與上 述診斷圖像配準(zhǔn)或關(guān)聯(lián)以便相對(duì)于放射源定位患者。成像系統(tǒng)920可以包括 任何的上述成像系統(tǒng)。治療實(shí)施系統(tǒng)900也可包括數(shù)字處理系統(tǒng)930，用 于控制放射源910、成像系統(tǒng)920和患者支撐裝置，例如治療床940。數(shù)字 處理系統(tǒng)930可以被構(gòu)造成將由診斷成像系統(tǒng)700中的數(shù)字處理系統(tǒng)730產(chǎn) 生的數(shù)字重構(gòu)射線照片(DDR)和/或由治療計(jì)劃系統(tǒng)800中的處理裝置810 產(chǎn)生的DDR與來自成像系統(tǒng)920的二維放射圖像進(jìn)行比較、和/或與來自成 像系統(tǒng)920的通過兩個(gè)或多個(gè)立體投影而產(chǎn)生的二維放射圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。數(shù) 字處理系統(tǒng)930可包括一個(gè)或多個(gè)通用處理器(例如，微處理器)、例如數(shù) 字信號(hào)處理器(DSP)的專用處理器或例如控制器或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (FPGA)的其它類型的裝置。數(shù)字處理系統(tǒng)930也可包括其它部件(未示 出)，例如存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)裝置、網(wǎng)絡(luò)適配器等等。數(shù)字處理系統(tǒng)930可通過 總線945或其它類型的控制和通信接口連接到放射源910、成像系統(tǒng)920和 治療床940。
數(shù)字處理系統(tǒng)930可實(shí)施方法(例如，上述方法300和500)來從成像 系統(tǒng)920獲得的圖像與手術(shù)前的治療計(jì)劃圖像進(jìn)行比較和/或配準(zhǔn)，以便在治 療實(shí)施系統(tǒng)900內(nèi)對(duì)準(zhǔn)治療床940上的患者，并相對(duì)于目標(biāo)區(qū)域精確定位放 射源。
治療床940可以連接到具有多個(gè)(例如5個(gè)或更多)自由度的另一個(gè)機(jī) 器臂(未示出)。該床臂可具有五個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)大體上垂直的線性自 由度?？蛇x地，該床臂可具有六個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)大體上垂直的線性自由 度或至少四個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。該床臂可垂直地安裝到柱或墻壁上，或水平地安
裝到基座、地板或天花板上。可選地，治療床940可以是另一機(jī)械機(jī)構(gòu)的部 件，例如加利福尼亞的艾可瑞(Accuray)公司開發(fā)的阿克蘇姆(Axum ) 治療床，或者是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的另一類型的常規(guī)治療臺(tái)。
應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的方法和設(shè)備不限于僅僅用于醫(yī)學(xué)診斷成像和治 療。在可選實(shí)施方式中，這里的方法和設(shè)備可用于醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之外的應(yīng)用， 例如工業(yè)成像和材料的非破壞性測(cè)試(例如，汽車工業(yè)中的電機(jī)組、航空工 業(yè)中的飛機(jī)機(jī)身、建筑工業(yè)中的焊接和石油工業(yè)中的鉆孔巖心)以及地震勘 測(cè)。例如，在這些應(yīng)用中，"治療"可泛指射束的應(yīng)用，以及"目標(biāo)"可指 非解剖對(duì)象或區(qū)域。
從前面的描述可明顯地看出本發(fā)明的特征可以被至少部分地具體到軟 件中。也就是說，該技術(shù)可以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其它數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相應(yīng)于它的 諸如處理裝置810的處理器來實(shí)施，例如，執(zhí)行諸如系統(tǒng)存儲(chǔ)器820的存儲(chǔ) 器包含的指令序列。在不同的實(shí)施方式中，硬件電路可以跟軟件指令結(jié)合使 用來實(shí)施本發(fā)明。因此，該技術(shù)不局限于任何特定的硬件電路和軟件的組合 或者用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行的指令的特殊源。另外，遍及這個(gè)描述，為了簡(jiǎn) 化描述不同的功能和操作可能描述為被軟件編碼實(shí)施或引起。然而，本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以理解這種表達(dá)的意思是這些功能是被諸如處理裝置810的處理 器或控制器執(zhí)行編碼實(shí)現(xiàn)的。
機(jī)器可讀介質(zhì)可以用于存儲(chǔ)軟件和數(shù)據(jù)，所述軟件和數(shù)據(jù)在被數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)使得系統(tǒng)實(shí)施本發(fā)明的不同方法。這個(gè)執(zhí)行軟件和數(shù)據(jù)可以被存 儲(chǔ)在不同的位置，包括例如，系統(tǒng)存儲(chǔ)器820和存儲(chǔ)器830或者任何能存儲(chǔ) 軟件程序和/或數(shù)據(jù)的其它裝置。
因此，機(jī)器可讀介質(zhì)包括任何能以機(jī)器(例如，計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)裝置、個(gè) 人數(shù)字助手、制造工具、具有一個(gè)或多個(gè)處理器的任何裝置等等)可訪問的 形式提供(例如，存儲(chǔ)和/或傳輸)信息的裝置。例如，機(jī)器可讀介質(zhì)包括可
記錄的/不可記錄的媒介(例如，只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)、磁盤存儲(chǔ)介質(zhì)、光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)、閃存裝置等等)，以及電學(xué)、光學(xué)、 聲學(xué)或者其它形式的傳播信號(hào)(例如，載波、紅外信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等等)等 等。
應(yīng)當(dāng)理解，在本說明書中"一個(gè)實(shí)施方式"或"實(shí)施方式"的引用意味 著與結(jié)合實(shí)施方式描述的特殊特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明的至少一個(gè)
實(shí)施方式中。因此，需要強(qiáng)調(diào)和理解的是，在本說明書的不同部分對(duì)兩個(gè)或 更多的"實(shí)施方式"或"一個(gè)實(shí)施方式"或"可選實(shí)施方式"的引用不是都 指同一個(gè)實(shí)施方式。而且，特殊的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以適當(dāng)?shù)亟M合在一個(gè) 或多個(gè)本發(fā)明的實(shí)施方式中。另外，雖然按照多個(gè)實(shí)施方式描述了本發(fā)明， 但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的實(shí) 施方式在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以實(shí)行修改和改變。說明書和附圖應(yīng)當(dāng)被 視為是對(duì)本發(fā)明的說明而不是限制。
權(quán)利要求
1、一種方法，該方法包括測(cè)量利用X射線源生成的X射線圖像的信噪比；以及基于所述X射線圖像的信噪比來適應(yīng)性地調(diào)整所述X射線源的輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中適應(yīng)性地調(diào)整所述X射線源的輸 出包括如果所述信噪比小于下限信噪比閾值，則增大所述輸出以增大所述信噪 比；以及如果所述信噪比大于上限信噪比閾值，則減小所述輸出以減小所述信噪比。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，該方法還包括響應(yīng)于患者的位移來為后續(xù)的X射線圖像調(diào)整所述輸出，以將所述信噪 比維持在所述下限信噪比閾值與所述上限信噪比閾值之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中調(diào)整所述X射線源的輸出包括調(diào) 整所述X射線源的能量水平和所述X射線源的工作持續(xù)時(shí)間中的至少一者。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中調(diào)整所述X射線源的輸出是自動(dòng) 執(zhí)行的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，該方法還包括在調(diào)整所述X射線源的 輸出之前，請(qǐng)求系統(tǒng)操作者的認(rèn)可。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，該方法還包括利用適應(yīng)于患者的位移的圖像采集過程來采集后續(xù)的X射線圖像。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述圖像采集過程包括 比較連續(xù)的X射線圖像以檢測(cè)患者的位移；以及響應(yīng)于所述患者的位移來調(diào)整后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間隔。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中調(diào)整所述時(shí)間間隔包括 當(dāng)所述患者的位移減小時(shí)，增大所述后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間隔；以及當(dāng)所述患者的位移增大時(shí)，減小所述后續(xù)的x射線圖像之間的時(shí)間間隔。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述圖像采集過程包括響應(yīng)于患者的位移來調(diào)整在由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的x射線圖像的總數(shù)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求io所述的方法，其中調(diào)整所述x射線圖像的總數(shù)包括當(dāng)響應(yīng)于所述患者的位移而增大所述后續(xù)的x射線圖像之間的時(shí)間間 隔時(shí)，減小在所述由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的x射線圖像的總數(shù)；以及當(dāng)響應(yīng)于所述患者的位移而減小所述后續(xù)的x射線圖像之間的時(shí)間間隔時(shí)，增大在所述由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的X射線圖像的總 數(shù)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，該方法還包括調(diào)整放射治療劑量來補(bǔ)償成像x射線曝光中的變化，該變化由響應(yīng)于所 述患者的位移而對(duì)所述X射線圖像的總數(shù)和所述X射線源的輸出的調(diào)整引 起，其中所述放射治療劑量是當(dāng)前治療部分和將來治療部分中的至少一者。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，該方法還包括當(dāng)增大在所述由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的X射線圖像的 總數(shù)時(shí)，減小所述X射線源的輸出水平以將累積放射曝光水平維持在累積放 射曝光界限之下。
14、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述圖像采集過程包括 響應(yīng)于患者的位移來調(diào)整X射線圖像與治療節(jié)點(diǎn)的比率。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中調(diào)整所述比率包括 當(dāng)所述患者的位移小于在治療計(jì)劃階段期間所假定的位移量或者位移變化時(shí)，減小所述X射線圖像與治療節(jié)點(diǎn)的比率；以及當(dāng)所述患者的位移大于在治療計(jì)劃階段期間所假定的位移量或者位移變化時(shí)，增大所述x射線圖像與治療節(jié)點(diǎn)的比率。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中每個(gè)治療節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)或多個(gè)治療路徑，其中所述圖像采集過程還包括響應(yīng)于患者的位移來調(diào)整所述X射線圖像與所述治療路徑的比率。
17、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，該方法還包括在所述由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間檢測(cè)患者的位移；以及響應(yīng)于患者的位移大于超過目標(biāo)精準(zhǔn)閾值的偏移的情況，觸發(fā)對(duì)x射線圖像的采集。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中檢測(cè)患者的位移包括下列步驟中的至少一者比較連續(xù)的X射線圖像； 利用機(jī)器視覺系統(tǒng)監(jiān)視所述患者； 讀取附在所述患者上的應(yīng)力表；以及 激光掃描所述患者的三維輪廓。
19、 一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生X射線圖像的X射線源；以及處理裝置，該處理裝置用于控制所述成像系統(tǒng)，其中所述處理裝置被設(shè)置為測(cè)量利用X射線源生成的X射線圖像的信噪比；以及基于所述x射線圖像的信噪比來適應(yīng)性地調(diào)整所述X射線源的輸出。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中為了調(diào)整所述X射線源的輸出，所述處理裝置被設(shè)置為如果所述信噪比小于下限信噪比閾值，增大所述輸出以增大所述信噪比；以及如果所述信噪比大于上限信噪比閾值，減小所述輸出以減小所述信噪比。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述處理裝置還被設(shè)置為 響應(yīng)于患者的位移來為后續(xù)的X射線圖像調(diào)整所述輸出，以將所述信噪比維持在所述下限信噪比閾值與所述上限信噪比閾值之間。
22、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述X射線源的輸出包括能量 水平和持續(xù)時(shí)間，并且其中為了調(diào)整所述X射線源的輸出，所述處理裝置被 設(shè)置為調(diào)整所述能量水平和所述持續(xù)時(shí)間中的至少一者。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述處理裝置被設(shè)置為在沒有 操作者干預(yù)的情況下自動(dòng)地調(diào)整輸出水平。
24、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述處理裝置被設(shè)置為從操作 者獲得許可以調(diào)整所述X射線源的輸出水平。
25、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述成像系統(tǒng)還被設(shè)置為在所 述處理裝置的控制下利用適應(yīng)于患者的位移的圖像采集過程來采集后續(xù)的X射線圖像。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述處理裝置被設(shè)置為 比較連續(xù)的X射線圖像以檢測(cè)患者的位移；以及 響應(yīng)于所述患者的位移來調(diào)整后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間隔。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中為了調(diào)整時(shí)間間隔，所述處理 裝置被設(shè)置為當(dāng)所述患者的位移減小時(shí)，增大所述后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間 隔；以及當(dāng)所述患者的位移增大時(shí)，減小所述后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間隔。
28、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述處理裝置還被設(shè)置為 響應(yīng)于患者的位移來調(diào)整在由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的 X射線圖像的總數(shù)。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中為了調(diào)整所述X射線圖像的總 數(shù)，所述處理裝置被設(shè)置為當(dāng)響應(yīng)于所述患者的位移而增大所述后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間 隔時(shí)，減小在所述由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的X射線圖像的總 數(shù)；以及當(dāng)響應(yīng)于所述患者的位移而減小所述后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間 隔時(shí)，增大在所述由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的X射線圖像的總 數(shù)。
30、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括放射實(shí)施系統(tǒng)，該放 射實(shí)施系統(tǒng)用于實(shí)施放射治療劑量，其中所述處理裝置還被設(shè)置為調(diào)整所述 放射治療劑量以補(bǔ)償成像X射線曝光中的變化，該變化由響應(yīng)于所述患者的 位移而對(duì)所述X射線圖像的總數(shù)和所述X射線源的輸出的調(diào)整引起，其中 所述放射治療劑量是當(dāng)前治療部分和將來治療部分中的至少一者。
31、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述處理裝置還被設(shè)置為 當(dāng)增大在所述由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的X射線圖像的總數(shù)時(shí)，減小所述X射線源的輸出水平以將累積放射曝光水平維持在累積放 射曝光界限之下。
32、 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述處理裝置還被設(shè)置為 響應(yīng)于患者的位移來調(diào)整X射線圖像與治療節(jié)點(diǎn)的比率。
33、 根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中為了調(diào)整所述比率，所述處理 裝置被設(shè)置為當(dāng)所述患者的位移小于在治療計(jì)劃階段期間所假定的位移量或者位移變化時(shí)，減小所述比率；以及當(dāng)所述患者的位移大于在治療計(jì)劃階段期間所假定的位移量或者位移 變化時(shí)，增大所述比率。
34、 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)治療節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)或多個(gè) 路徑，其中所述處理裝置還被設(shè)置為-響應(yīng)于所述患者的位移來調(diào)整所述X射線圖像與所述治療路徑的比率。
35、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述處理裝置還被設(shè)置為 在所述由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間檢測(cè)患者的位移； 如果所述患者的位移大于超過目標(biāo)精準(zhǔn)閾值的偏移，則中斷所述放射治療并觸發(fā)對(duì)X射線圖像的采集。
36、 一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括包含數(shù)據(jù)的機(jī)器可訪問介質(zhì)，當(dāng)所述數(shù)據(jù)被機(jī)器訪問時(shí)使得所述機(jī)器執(zhí) 行以下操作測(cè)量利用X射線源生成的X射線圖像的信噪比；以及基于所述X射線圖像的信噪比來適應(yīng)性地調(diào)整所述X射線源的輸出。
37、 根據(jù)權(quán)利要求36所述的產(chǎn)品，其中適應(yīng)性地調(diào)整所述X射線源的輸出水平的操作包括如果所述信噪比小于下限信噪比閾值，則增大所述輸出以增大所述信噪比；以及如果所述信噪比大于上限信噪比閾值，則減小所述輸出以減小所述信噪比。
38、 根據(jù)權(quán)利要求37所述的產(chǎn)品，其中所述機(jī)器可訪問介質(zhì)還包括使 得所述機(jī)器執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)，所述操作包括響應(yīng)于患者的位移來為后續(xù)的X射線圖像調(diào)整所述輸出，以將所述信噪 比維持在所述下限信噪比閾值與所述上限信噪比閾值之間。
39、 根據(jù)權(quán)利要求37所述的產(chǎn)品，其中調(diào)整所述X射線源的輸出的操 作包括調(diào)整所述X射線源的能量水平和所述X射線源的工作持續(xù)時(shí)間中的 至少一者。
40、 根據(jù)權(quán)利要求37所述的產(chǎn)品，其中調(diào)整所述X射線源的輸出的操 作是在沒有操作者的干預(yù)的情況下自動(dòng)執(zhí)行的。
41、 根據(jù)權(quán)利要求37所述的產(chǎn)品，其中所述機(jī)器可訪問介質(zhì)還包括使 得所述機(jī)器執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)，所述操作包括在調(diào)整所述X射線源的輸出之前，請(qǐng)求系統(tǒng)操作者的許可。
42、 根據(jù)權(quán)利要求37所述的產(chǎn)品，其中所述機(jī)器可訪問介質(zhì)還包括使 得所述機(jī)器執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)，所述操作包括利用適應(yīng)于患者的位移的圖像采集過程來采集后續(xù)的X射線圖像。
43、 根據(jù)權(quán)利要求42所述的產(chǎn)品，其中所述采集后續(xù)的X射線圖像的 操作包括 比較連續(xù)的X射線圖像以檢測(cè)患者的位移；以及響應(yīng)于所述患者的位移來調(diào)整所述后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間隔。
44、 根據(jù)權(quán)利要求43所述的產(chǎn)品，其中所述響應(yīng)于患者的位移來調(diào)整 后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間隔的操作包括當(dāng)所述患者的位移減小時(shí)，增大所述后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間 隔；以及當(dāng)所述患者的位移增大時(shí)，減小所述后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間隔。
45、 根據(jù)權(quán)利要求44所述的產(chǎn)品，其中所述機(jī)器可訪問介質(zhì)還包括使 得所述機(jī)器執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)，所述操作包括響應(yīng)于患者的位移來調(diào)整在由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的 X射線圖像的總數(shù)。
46、 根據(jù)權(quán)利要求45所述的產(chǎn)品，其中所述響應(yīng)于患者的位移來調(diào)整 在由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的X射線圖像的總數(shù)的操作包括當(dāng)響應(yīng)于所述患者的位移而增大所述后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間 隔時(shí)，減小在所述由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的X射線圖像的總 數(shù)；以及當(dāng)響應(yīng)所述患者的位移而減小所述后續(xù)的X射線圖像之間的時(shí)間間隔 時(shí)，增大在所述由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的X射線圖像的總數(shù)。
47、 根據(jù)權(quán)利要求45所述的產(chǎn)品，其中所述機(jī)器可訪問介質(zhì)還包括使 得所述機(jī)器執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)，所述操作包括調(diào)整放射治療劑量來補(bǔ)償成像X射線曝光中的變化，該變化由響應(yīng)于所 述患者的位移而對(duì)所述X射線圖像的總數(shù)和所述X射線源的輸出的調(diào)整引 起，其中所述放射治療劑量是當(dāng)前治療部分和將來治療部分中的至少一者。
48、 根據(jù)權(quán)利要求46所述的產(chǎn)品，其中所述機(jī)器可訪問介質(zhì)還包括使得所述機(jī)器執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)，所述操作包括當(dāng)在所由述圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間所獲取的X射線圖像的總數(shù)增大時(shí)，減小所述x射線源的輸出水平以將累積放射曝光水平維持在累積放射曝光界限之下。
49、 根據(jù)權(quán)利要求42所述的產(chǎn)品，其中所述機(jī)器可訪問介質(zhì)還包括使得所述機(jī)器執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)，所述操作包括響應(yīng)于所述患者的位移來調(diào)整x射線圖像與治療節(jié)點(diǎn)的比率。
50、 根據(jù)權(quán)利要求49所述的產(chǎn)品，其中所述響應(yīng)于患者的位移來調(diào)整X射線圖像與治療節(jié)點(diǎn)的比率的操作包括當(dāng)所述患者的位移小于在治療計(jì)劃階段期間所假定的位移量或者位移變化時(shí)，減小所述X射線圖像與治療節(jié)點(diǎn)的比率；以及當(dāng)所述患者的位移大于在治療計(jì)劃階段期間所假定的位移量或者位移變化時(shí)，增大所述x射線圖像與治療節(jié)點(diǎn)的比率。
51、 根據(jù)權(quán)利要求50所述的產(chǎn)品，其中每個(gè)治療節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)或多個(gè)路徑，其中所述機(jī)器可訪問介質(zhì)還包括使得所述機(jī)器執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)，所述 操作包括- 響應(yīng)于患者的位移來調(diào)整所述X射線圖像與所述治療路徑的比率。
52、 根據(jù)權(quán)利要求42所述的產(chǎn)品，其中所述機(jī)器可訪問介質(zhì)還包括使得所述機(jī)器執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)，所述操作包括在由圖像引導(dǎo)的放射治療時(shí)段期間檢測(cè)所述患者的位移； 如果所述患者的位移大于超過目標(biāo)精準(zhǔn)閾值的偏移，則中斷所述由圖像 引導(dǎo)的放射治療時(shí)段并觸發(fā)對(duì)X射線圖像的采集。
53、 根據(jù)權(quán)利要求52所述的產(chǎn)品，其中所述在由圖像引導(dǎo)的放射治療 時(shí)段期間檢測(cè)患者的位移的操作包括以下步驟中的至少一者比較連續(xù)的X射線；利用機(jī)器視覺系統(tǒng)監(jiān)視所述患者； 讀取附在所述患者上的應(yīng)力表；以及 激光掃描所述患者的三維輪廓。
54、 一種設(shè)備，該設(shè)備包括用于測(cè)量利用X射線源生成的X射線圖像的信噪比的裝置；以及 用于基于所述X射線圖像的信噪比來適應(yīng)性地調(diào)整所述X射線源的輸 出的裝置。
55、 根據(jù)權(quán)利要求54所述的設(shè)備，其中所述用于適應(yīng)性地調(diào)整所述X 射線源的輸出的裝置包括用于在所述信噪比小于下限信噪比閾值的情況下增大所述輸出以增大 所述信噪比的裝置；以及用于在所述信噪比大于上限信噪比閾值的情況下減小所述輸出以減小 所述信噪比的裝置。
56、 根據(jù)權(quán)利要求55所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括用于響應(yīng)于患者的位移來為后續(xù)的X射線圖像調(diào)整所述輸出以將所述 信噪比維持在所述下限信噪比閾值與所述上限信噪比閾值之間的裝置。
57、 根據(jù)權(quán)利要求55所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括用于利用適應(yīng)于患者的位移的圖像采集過程來采集后續(xù)的x射線圖像的裝置。
全文摘要
一種用于測(cè)量X射線圖像的信噪比并且響應(yīng)于圖像質(zhì)量及患者的位移來適應(yīng)性地控制X射線曝光的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。
文檔編號(hào)A61N5/01GK101384299SQ200780005551
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月14日
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