基于几何结构的实时自适应放疗的制作方法

基于几何结构的实时自适应放疗
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年7月1日提交的美国申请序列号62/869,344的优先权的权益，其在此通过引用全部并入本文。
技术领域
3.本公开内容总体上涉及放射疗法或放疗。更特别地，本公开内容涉及用于在放疗治疗期间调整放疗装置的参数的系统和方法。


背景技术：

4.放疗用于治疗哺乳动物(例如人和动物)组织中的癌症和其他疾病。放疗包括基于线性粒子加速器(linac)的放疗和圆形粒子加速器(例如，回旋加速器、同步加速器和同步回旋加速器)。应准确控制放射束的方向和形状以确保目标肿瘤接受规定的放射，并且射束的布置应尽量使得对周围健康组织的损害最小化，该周围健康组织包括通常称为危及器官(oar)的特别敏感的器官。治疗规划可以用于控制放射束参数，并且放疗装置通过根据治疗计划向患者递送空间上变化的剂量分布来实现治疗。


技术实现要素：

5.在一些实施方式中，提供了用于实时调整对患者的放疗治疗的计算机实现的方法、暂态或非暂态计算机可读介质以及包括存储器和处理器的系统，该计算机实现的方法、暂态或非暂态计算机可读介质和系统执行包括以下的操作：通过处理器电路检索参考计划，该参考计划包括患者的信息的三维(3d)体积表示和多个放疗射束递送区段；通过处理器电路针对多个放疗射束递送区段中的第一射束递送区段识别信息的3d体积表示的第一部分，该第一部分包括由第一射束递送区段照射的目标的体积部分；通过处理器电路访问表示放疗治疗分割期间患者变形的变形模型；通过处理器电路基于变形模型使信息的3d体积表示的第一部分变形；以及通过处理器电路基于信息的3d体积表示的变形的第一部分来更新放疗治疗装置的一个或更多个参数。
6.在一些实现方式中，参考计划包括一个或更多个目标体积和/或一个或更多个危及器官(oar)的描绘，并且其中，信息的3d体积表示包括患者的多个二维图像切片或患者的3d体积表示。
7.在一些实现方式中，操作包括基于在放疗治疗分割之前或放疗治疗分割期间捕获的患者的描述来生成变形模型，该描述基于一个或更多个图像捕获模态。
8.在一些实现方式中，操作包括通过将准直器的开口相对于源位置投影在第一射束递送区段处来生成患者的第一3d切出；以及基于患者的第一3d切出来识别第一部分。
9.在一些实现方式中，操作包括通过将准直器的开口相对于源位置投影在多个放疗射束递送区段中的第二放疗射束递送区段处来生成患者的第二3d切出；以及基于患者的第二3d切出针对第二放疗射束递送区段识别信息的3d体积表示的第二部分。
10.在一些实现方式中，第一部分中的体积部分包括待照射的目标的一部分和危及器官，并且操作还包括：识别第一部分中与待照射的目标对应的第一组体素；识别第一部分中与危及器官对应的第二组体素；基于变形模型分别使第一组体素变形和使第二组体素变形；以及基于变形的第一组体素和变形的第二组体素来改变在第一放疗射束递送区段期间递送的射束的形状。
11.在一些实现方式中，操作包括识别信息的3d体积表示的第二部分，该第二部分包括在第一射束递送区段中被照射的区域之外的体积部分。
12.在一些实现方式中，操作包括基于变形模型分别使第一部分和第二部分变形；以及基于变形的第一部分和变形的第二部分更新放疗治疗装置的一个或更多个参数。
13.在一些实现方式中，使第一部分变形包括将由变形模型限定的几何变换应用于第一部分。
14.在一些实现方式中，基于由参考计划限定的治疗目的来更新放疗治疗装置的一个或更多个参数，其中，治疗目的中的至少一个惩罚属于危及器官(oar)的体素的暴露，以防止导致至oar的剂量增加的一个或更多个参数的调整。
15.在一些实现方式中，包括更新一个或更多个参数的操作包括调整多叶准直器叶片和夹片的位置以适合体积部分中描绘的对象的轮廓。
16.在一些实现方式中，操作包括：针对多个放疗射束递送区段中的第二放疗射束递送区段识别信息的3d体积表示的第二部分，该第二部分包括由第二射束递送区段照射的目标的第二体积部分；基于变形模型使信息的3d体积表示的第二部分变形；以及基于信息的3d体积表示的变形的第二部分来更新放疗治疗装置的一个或更多个参数。
17.在一些实现方式中，操作包括将第一部分和第二部分组合成信息的3d体积表示的组合部分，其中，针对信息的3d体积表示的组合部分执行变形和更新。
18.上述概述旨在提供本专利申请的主题的概述。其并不旨在提供对本发明主题的排他性或详尽解释。包括具体实施方式以提供关于本专利申请的其他信息。
附图说明
19.在不一定按比例绘制的附图中，贯穿若干视图，相似的附图标记描述基本上相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记表示基本上相似的部件的不同实例。附图大体上示出了本文献中讨论的各种实施方式作为示例而非作为限制。
20.图1示出了根据一些示例的适于执行基于几何结构的放疗治疗的示例性放疗系统。
21.图2示出了根据本公开内容的一些示例的示例性图像引导放疗装置。
22.图3示出了根据本公开内容的一些示例的示例性放疗治疗图像变形。
23.图4和图5示出了根据本公开内容的一些示例的用于执行基于几何结构的放疗治疗的示例性操作的流程图。
具体实施方式
24.本公开内容包括用于通过考虑一个或更多个对象的个体对象运动来实时调整放疗装置参数(也称为“控制点”)以改进和增强放疗治疗的各种技术。技术益处包括减少正常
组织暴露于放射和更有效的治疗递送。所公开的技术可以适用于多种医学治疗和诊断设置或放疗治疗设备和装置。
25.由于存在严重损伤和晚期效应的风险，应该最小化在放疗治疗中至重要器官和健康组织的剂量。然而，通常在患者的第一次治疗会话之前基于患者的一个或几个图像集(例如，患者的时间快照)执行治疗规划。然后最常在几天到几周的时间跨度内以若干分割递送治疗计划。治疗计划由不同重量——累计计量——的若干射束区段构成，所述若干射束区段使用塑造区段的注量的不同多叶准直器和夹片设置以离散或连续的机架角度递送。对于带电粒子，它是每个点的累计计量和可以改变的扫描磁体的速度。在治疗过程中，患者将近似为静止的，忽略分割期间的任何内部器官运动或形状变化以及分割之间的变化，例如体重减轻或肿瘤体积减少。为了补偿这些差异，向目标体积应用裕度以确保覆盖并因此确保对肿瘤的局部控制。特别地，为了补偿这些差异，应用要被放疗射束照射的区域周围的裕度以增加给定区段中的放射暴露(例如，增加射束形状的大小)。虽然这样的方法增加了在给定区段中用规定剂量照射肿瘤的可能性，但该方法可能具有使oar和周围正常组织过度暴露于放射的负面后果。
26.肿瘤和周围组织中的敏感器官(称为oar)的位置和形状不是静态的，而是受诸如重力的外力以及诸如呼吸、心跳、排便等的内部运动的影响，并且因此可能会在治疗的每个分割期间移动和改变形状。另外，由于例如膀胱充盈或患者体重减轻，在分割之间肿瘤和oar可能移动，并且此外，作为治疗的结果，在治疗分割之间肿瘤的体积可能减小。因此，至目标和oar二者的计划剂量与实际递送剂量之间可能存在差异。最小化这种差异的一种方式是主动跟踪目标移动并且可能主动跟踪oar，并在递送期间相应地调整当前射束区段。跟踪的目的是动态调整当前区段(以及可能的后续区段)，以实现对静态患者计算的预期剂量分布。跟踪具有减少裕度的潜力，从而减少至周围正常组织和oar的剂量。对于简单的、明确定义的、刚性的患者变形，例如平移和旋转，调整给定区段以实现类似于参考剂量的剂量分布是相当简单的。然而，在一般情况下，患者变形不是刚性的，并且因此重现剂量分布要困难得多。
27.现有方法通过将整个目标体积的移动作为一个整体考虑来在放疗期间调整射束递送区段。即，现有方法根据整个变形目标的投影来确定新的区段参数。以这种方式，现有方法最终仍然会过度或不足地向肿瘤递送放射和/或超过oar允许的剂量。为了优化向目标(例如，肿瘤)的放疗剂量递送或减少递送到oar的放射量，所公开的技术通过考虑在射束的视角中可见的对象(例如，感兴趣区域，例如oar和/或目标)的运动和变形部分和/或在射束的视角中不可见的对象的运动和变形部分来执行对放疗装置参数的修改。即，所公开的技术仅基于与给定区段相交的目标体积的2d图像的堆叠(例如，基于分割中针对给定区段的放疗射束递送参数或控制点)例如在射束的视角中的2d图像(根据其可以重建3d表示)的堆叠以及待照射的对象、目标(例如，肿瘤)的移动和/或在所考虑的2d图像堆叠中的oar，来修改放疗治疗装置参数(例如，控制点)。以这种方式，所公开的技术减少了oar所暴露于的放射量并且增加了递送至给定区段中的肿瘤的放射量。
28.在一些实施方式中，为了基于患者几何结构执行对放疗装置参数的实时调整，所公开的技术通过处理器电路检索包括患者的三维(3d)图像信息以及多个放疗射束递送区段的参考计划。所公开的实施方式通过处理器电路针对多个放疗射束递送区段中的第一射
束递送区段识别3d图像信息的第一部分，该第一部分包括由第一射束递送区段照射的目标的体积部分。所公开的实施方式通过处理器电路在放疗治疗分割期间访问变形模型(例如，表示患者运动的运动模型)并且通过处理器电路基于运动模型使3d图像信息的第一部分变形。所公开的实施方式通过处理器电路基于3d图像信息的变形的第一部分来更新放疗治疗装置的一个或更多个参数。
29.特别地，所公开的技术提供了用于跟踪的过程，其在治疗期间的每一时刻使用患者变形模型和患者的感兴趣区域的参考几何结构。在此过程中，目标和/或oar的子体积由参考区段(例如，指定mlc叶片和夹片的位置、床位置的射束递送区段参数或控制点，和/或其他放疗装置参数)与参考几何结构的交集来确定，然后根据当前患者变形模型动态地调整当前区段(例如，一个或更多个放疗装置参数)。在一些情况下，参考区段和参考几何结构的交集位于放疗装置的等中心平面内。作为输入，该过程接收被称为参考计划的优化治疗计划和描述在每个时刻与参考几何结构相比患者的当前变形的几何变换(例如，患者变形或运动模型)。优化的或初始参考计划是在第一次治疗分割之前计算的，但随后可以针对每个分割在分割之间的某个时间更新参考计划(从而产生每日计划)或以更长的间隔更新参考计划。该计划可以包括目标体积(例如，肿瘤)和oar的描绘，并且患者解剖结构变形更新可以由位移矢量场提供。
30.图1示出了示例性放疗系统100，该示例性放疗系统100适于使用本文所讨论的方法中的一种或更多种来执行放疗计划处理操作。执行这些放疗计划处理操作，以使得放疗系统100能够基于捕获的医学成像数据和治疗剂量计算或放疗机器配置参数的特定方面向患者提供放疗。特别地，以下处理操作可以被实现为由治疗处理逻辑120实现的基于几何结构的放疗治疗工作流程130的一部分。然而，应当理解，可以提供以下治疗处理逻辑120的许多变化和使用情况，其包括数据验证、可视化和其他医学评估和诊断设置。
31.放疗系统100包括托管治疗处理逻辑120的放疗处理计算系统110。放疗处理计算系统110可以连接至网络(未示出)，并且这样的网络可以连接至因特网。例如，网络可以将放疗处理计算系统110与一个或更多个医疗信息源(例如，放射学信息系统(ris)、医疗记录系统(例如，电子医疗记录(emr)/电子健康记录(ehr)系统)、肿瘤学信息系统(ois))、一个或更多个图像数据源150、图像获取装置170(例如，成像模态)、治疗装置180(例如，放射疗法装置，在本文中也称为放疗装置)和治疗数据源160连接。作为示例，放疗处理计算系统110可以被配置成通过执行来自治疗处理逻辑120的指令或数据来在给定分割内实时监测当前患者几何结构以计算向受试者的剂量递送(例如，根据一个或更多个mr图像)，并且基于计算出的剂量递送与治疗计划中指定的预期剂量递送的比较来针对在相同分割中递送的后续剂量修改放疗装置的参数。特别地，放疗处理计算系统110可以被配置成监测当前患者几何结构以更新和/或创建患者变形模型(例如，患者运动模型)，该患者变形模型将用于针对放疗治疗计划的给定射束递送区段使3d体积的一个或更多个部分变形。一旦这些部分变形，放疗处理计算系统110可以更新放疗装置的一个或更多个控制点以适应射束递送区段(例如，改变在一个或更多个区段中递送的射束的形状)。
32.放疗处理计算系统110可以包括处理电路112、存储器114、存储装置116和其他硬件和软件可操作特征例如用户接口142、通信接口(未示出)等。存储装置116可以存储暂态或非暂态计算机可执行指令，例如操作系统、放疗治疗计划(例如，训练数据、治疗规划策
略、患者运动模型、患者变形模型、射束递送区段信息、患者的3d和/或2d图像信息和装置调整参数等)、软件程序(例如，图像处理软件、图像或解剖可视化软件等)以及由处理电路112执行的任何其他计算机可执行指令。
33.在示例中，处理电路112可以包括处理装置，例如一个或更多个通用处理装置，例如微处理器、中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、加速处理单元(apu)等。更特别地，处理电路112可以是复杂指令集计算(cisc)微处理器、精简指令集计算(risc)微处理器、超长指令字(vliw)微处理器、实现其他指令集的处理器或实现指令集的组合的处理器。处理电路112也可以由诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)、片上系统(soc)等的一个或更多个专用处理装置来实现。
34.如本领域技术人员将认识到的，在一些示例中，处理电路112可以是专用处理器，而不是通用处理器。处理电路112可以包括一个或更多个已知的处理装置，例如由intel
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制造的pentium
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、core
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、xeon
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或系列的微处理器，由amd
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制造的turion
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、athlon
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、sempron
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、opteron
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、fx
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、phenom
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系列的处理器，或由太阳微系统公司(sun microsystems)制造的各种处理器中的任何处理器。处理电路112也可以包括图形处理单元，例如由nvidia
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制造的制造的系列的gpu，由intel
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制造的gma、iris
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系列或由amd
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制造的radeon
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系列的gpu。处理电路112还可以包括加速处理单元例如由intel
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制造的xeon phi
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系列。所公开的实施方式不限于以其他方式被配置成满足识别、分析、维护、生成和/或提供大量数据或操纵这样的数据以执行本文中公开的方法的计算需求的任何类型的处理器。此外，术语“处理器”可以包括多于一个物理(基于电路)处理器或基于软件的处理器，例如多核设计或各自具有多核设计的多个处理器。处理电路112可以执行存储在存储器114中并从存储装置116访问的暂态或非暂态计算机程序指令序列，以执行将在下面更详细地说明的各种操作、过程、方法。应当理解，系统100中的任何部件可以单独实现并作为独立装置进行操作，并且可以耦接至系统100中的任何其他部件以执行本公开内容中描述的技术。
35.存储器114可以包括只读存储器(rom)、相变随机存取存储器(pram)、静态随机存取存储器(sram)、闪速存储器、随机存取存储器(ram)、动态随机存取存储器(dram)例如同步dram(sdram)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、静态存储器(例如，闪速存储器、闪存盘、静态随机存取存储器)以及其他类型的随机存取存储器、高速缓冲存储器、寄存器、致密盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)或其他光存储装置、盒式磁带、其他磁存储装置、或者可以用于存储能够由处理器系统112或者任何其他类型计算机装置访问的包括图像、训练数据、ml技术参数、装置适配功能、数据或者暂态或非暂态计算机可执行指令(例如，以任何格式存储)的信息的任何其他非暂态介质。例如，计算机程序指令可以由处理电路112访问，可以从rom或任何其他合适的存储器位置被读取，并且可以被加载到ram中以由处理电路112执行。
36.存储装置116可以构成包括暂态或非暂态机器可读介质的驱动单元，在该暂态或非暂态机器可读介质上存储有由本文中描述的方法或功能(在各种示例中，包括治疗处理逻辑120和用户接口142)中的任何一个或者更多个实施或利用的一个或更多个暂态或非暂态指令集和数据结构(例如，软件)。在由放疗处理计算系统110执行指令期间，指令还可以全部或至少部分地驻留在存储器114内和/或处理电路112内，其中存储器114和处理电路
112也构成暂态或非暂态机器可读介质。
37.存储器114和存储装置116可以构成非暂态计算机可读介质。例如，存储器114和存储装置116可以将用于一个或更多个软件应用的暂态或非暂态指令存储或加载在计算机可读介质上。利用存储器114和存储装置116存储或加载的软件应用可以包括例如用于通用计算机系统以及软件控制的装置的操作系统。放疗处理计算系统110还可以操作包括用于实现治疗处理逻辑120和用户接口142的软件代码的各种软件程序。此外，存储器114和存储装置116可以存储或加载整个软件应用、软件应用的一部分或者与软件应用相关联的代码或数据，其能够由处理电路112执行。在其他示例中，存储器114和存储装置116可以存储、加载和操纵一个或更多个放疗治疗计划、成像数据、分割数据、治疗可视化、直方图或测量结果等。可以预期，软件程序不仅可以被存储在存储装置116和存储器114上，而且还可以存储在诸如硬盘驱动器、计算机磁盘、cd-rom、dvd、蓝光dvd、usb闪存驱动器、sd卡、记忆棒的可移除计算机介质上或任何其他合适的介质上；也可以通过网络传送或接收这样的软件程序。
38.尽管未描绘，但是放疗处理计算系统110可以包括通信接口、网络接口卡和通信电路。示例通信接口可以包括例如网络适配器、线缆连接器、串行连接器、usb连接器、并行连接器、高速数据传输适配器(例如，光纤、usb 3.0、雷电接口(thunderbolt)等)、无线网络适配器(例如，ieee802.11/wi-fi适配器)、电信适配器(例如，与3g、4g/lte和5g网络等进行通信)等。这样的通信接口可以包括一个或更多个数字和/或模拟通信装置，一个或更多个数字和/或模拟通信装置允许机器经由网络与其他机器和装置例如位于远处的部件进行通信。网络可以提供局域网(lan)、无线网络、云计算环境(例如，软件即服务、平台即服务、基础设施即服务等)、客户端-服务器、广域网(wan)等的功能。例如，网络可以是可以包括其他系统(包括与医学成像或放疗操作相关联的附加图像处理计算系统或基于图像的部件)的lan或wan。
39.在示例中，放疗处理计算系统110可以从图像数据源150(例如，ct和/或mr图像)获得图像数据152，以托管在存储装置116和存储器114上。在另一示例中，软件程序可以代替患者图像的功能，例如强调图像信息的一些方面的图像的有符号距离功能或经处理的版本。
40.在示例中，放疗处理计算系统110可以从图像数据源150获得图像数据152或向图像数据源150传送图像数据152。在其他示例中，作为由基于几何结构的放疗治疗工作流程130生成的放疗装置参数调整或区段适配的结果，治疗数据源160接收或更新规划数据162；图像数据源150还可以提供或托管图像数据152以在基于几何结构的放疗治疗工作流程130中使用。
41.处理电路112可以通信地耦接至存储器114和存储装置116，并且处理电路112可以被配置成从存储器114或存储装置116执行存储在其上的计算机可执行指令。处理电路112可以执行指令以使来自图像数据152的医学图像在存储器114中被接收或获得并且使用治疗处理逻辑120来处理。
42.此外，处理电路112可以利用软件程序来生成中间数据，例如要由例如神经网络模型、机器学习模型、基于几何结构的放疗治疗工作流程130使用的更新参数，或者如本文所讨论的装置参数调整或区段适配的生成所涉及的其他方面。此外，使用本文进一步讨论的技术，这样的软件程序可以利用治疗处理逻辑120来实现基于几何结构的放疗治疗工作流
程130以产生更新的放疗参数以提供给治疗数据源160来修改在给定分割内递送至目标的剂量和/或用于在输出装置146上呈现。处理电路112随后可以经由通信接口和网络向治疗装置180传输更新的放疗参数，其中更新的参数将用于经由治疗装置180用放射来治疗患者，与工作流程130的结果一致。软件程序和工作流程130的其他输出和使用可以与放疗处理计算系统110的使用一起发生。放疗参数(也称为控制点)可以包括针对给定治疗分割的每个区段或部分的mlc位置和设置、机架角度、放射剂量(例如，监测单元(mu)的量)、放疗射束方向、放射束大小、弧形放置、射束开关持续时间、机器参数、机架速度、mri脉冲序列、它们的任意组合等等。
43.在示例中，图像数据152可以包括一个或更多个mr图像(例如，2dmri、3d mri、2d流式mri、4d mri、4d体积mri、4d影像mri等)、功能mri图像(例如，fmri、dce-mri、扩散mri)、计算机断层扫描(ct)图像(例如，2d ct、2d锥束ct、3d ct、3d cbct、4d ct、4dcbct)、超声图像(例如，2d超声、3d超声、4d超声)、正电子发射断层扫描(pet)图像、x射线图像、荧光镜图像、放疗射野图像、单光子发射计算机断层扫描(spect)图像、计算机生成的合成图像(例如，伪ct图像)等。此外，图像数据152还可以包括以下或与以下相关联：医学图像处理数据例如训练图像和地表真实图像(ground truth image)、轮廓图像和剂量图像。在其他示例中，可以以非图像格式(例如，坐标、映射等)来表示解剖区域的等效表示。
44.在示例中，可以从图像获取装置170接收图像数据152，并且该图像数据152可以存储在图像数据源150(例如，图片存档与通信系统(pacs，picture archiving and communication system)、供应商中立档案库(vna，vendor neutral archive)、医疗记录或信息系统、数据仓库等)中的一个或更多个中。因此，图像获取装置170可以包括mri成像装置、ct成像装置、pet成像装置、超声成像装置、荧光镜装置、spect成像装置、集成的线性加速器和mri成像装置、cbct成像装置或用于获得患者的医学图像的其他医学成像装置。可以以图像获取装置170和放疗处理计算系统110可以用于执行与所公开的实施方式一致的操作的任何数据类型或任何格式类型(例如，以医学数字成像和通信(dicom)格式)接收和存储图像数据152。此外，在一些示例中，本文中讨论的模型可以被训练成处理原始图像数据格式或其衍生。
45.在示例中，图像获取装置170可以与治疗装置180集成为单个设备(例如，与线性加速器组合的mri装置，也被称为“mri-linac”)。例如，这样的mri-linac可以用于确定患者体内目标的位置，从而根据放疗治疗计划将放射束准确地引导到预定目标。例如，放疗治疗计划可以提供关于要施加至每个患者的特定放射剂量的信息。放疗治疗计划还可以包括其他放疗信息和放疗装置参数，例如射束角度、剂量-体积直方图信息、治疗期间要使用的放射束的数量、每射束的剂量等。mri-linac可以用于计算、生成和/或更新患者变形模型，以使患者的3d或2d图像的与给定射束递送区段对应的图像部分变形。
46.放疗处理计算系统110可以通过网络与外部数据库进行通信，以发送/接收与图像处理和放疗操作有关的多个各种类型的数据。例如，外部数据库可以包括机器数据(包括装置约束)，该机器数据提供与治疗装置180、图像获取装置170或者与放疗或医疗过程有关的其他机器相关联的信息。机器数据信息可以包括放射束大小、弧形放置、射束开关持续时间、机器参数、区段、mlc配置、机架速度、mri脉冲序列等。外部数据库可以是存储装置并且可以配备有适当的数据库管理软件程序。此外，这样的数据库或数据源可以包括以中央方
式或分布式方式定位的多个装置或系统。
47.放疗处理计算系统110可以使用一个或更多个通信接口经由网络收集并获得数据并且与其他系统进行通信，一个或更多个通信接口通信地耦接至处理电路112和存储器114。例如，通信接口可以提供放疗处理计算系统110与放疗系统部件之间的通信连接(例如，允许与外部装置交换数据)。例如，在一些示例中，通信接口可以具有与输出装置146或输入装置148的适当的接口电路以连接至用户接口142，用户接口142可以是用户可以通过其将信息输入至放疗系统中的硬件键盘、小键盘或触摸屏。
48.作为示例，输出装置146可以包括显示装置，该显示装置输出用户接口142的表示以及医学图像、治疗计划以及这样的计划的训练、生成、验证或实现的状态的一个或更多个方面、可视化或表示。输出装置146可以包括一个或更多个显示屏，一个或更多个显示屏显示医学图像、接口信息、治疗规划参数(例如，轮廓、剂量、射束角度、标签、映射等)、治疗计划、针对给定的治疗分段被识别和变形的图像部分、目标、定位目标和/或跟踪目标，或与用户有关的任何信息。连接至用户接口142的输入装置148可以是键盘、小键盘、触摸屏或用户可以使用其向放疗系统100输入信息的任何类型的装置。替选地，输出装置146、输入装置148以及用户接口142的特征可以被集成到诸如智能电话或平板计算机(例如苹果联想三星等)的单个装置中。
49.此外，放疗系统100的任何部件和所有部件均可以被实现为虚拟机(例如，经由vmware、hyper-v以及类似的虚拟化平台)或独立装置。例如，虚拟机可以是用作硬件的软件。因此，虚拟机可以包括共同用作硬件的至少一个或更多个虚拟处理器、一个或更多个虚拟存储器以及一个或更多个虚拟通信接口。例如，放疗处理计算系统110、图像数据源150或类似部件可以被实现为虚拟机或被实现在基于云的虚拟化环境内。
50.图像获取装置170可以被配置成针对感兴趣区域(例如，目标器官、目标肿瘤或这两者)获取患者的解剖结构的一个或更多个图像。典型地为2d图像或切片的每个图像可以包括一个或更多个参数(例如，2d切片厚度、取向和位置等)。在示例中，图像获取装置170可以获取任何取向的2d切片。例如，2d切片的取向可以包括矢状取向(sagittal orientation)、冠状取向(oronal orientation)或轴向取向。处理电路112可以调整一个或更多个参数例如2d切片的厚度和/或取向，以包括目标器官和/或目标肿瘤。在示例中，可以根据诸如3d cbct或ct或mri体积的信息来确定2d切片。当患者正在经受放疗治疗时，例如当使用治疗装置180时，可以由图像获取装置170“近实时”地获取这样的2d切片(其中如本领域已知的，“近实时”意味着在图像获取与治疗之间没有滞后(或具有最小的滞后)的情况下获取数据)。在示例中，可以使用一个或更多个2d切片的堆叠来生成感兴趣区域的3d体积表示。
51.图2示出了示例性图像引导的放疗装置202，该图像引导的放疗装置202包括放射源例如x射线源或线性加速器、床216、成像检测器214和放疗输出部204。放疗装置202可以被配置成发射放疗射束208以向患者提供治疗。放疗输出部204可以包括一个或更多个衰减器或准直器，例如多叶准直器(mlc)。
52.作为示例，患者可以被安置在由治疗床216支承的区域212中，以根据放疗治疗计划接收放疗剂量。放疗输出部204可以安装或附接至机架206或其他机械支承件。当床216被插入到治疗区域中时，一个或更多个底盘马达(未示出)可以使机架206和放疗输出部204围
绕床216旋转。在示例中，当床216被插入到治疗区域中时，机架206可以围绕床216连续地旋转。在另一示例中，当床216被插入到治疗区域中时，机架206可以旋转至预定位置。例如，机架206可以被配置成使治疗输出部204围绕轴线(“a”)旋转。床216和放疗输出部204两者都可以独立地移动到患者周围的其他位置，例如，能够沿着横向方向(“t”)移动、能够沿着侧向方向(“l”)移动，或者围绕一个或更多个其他轴线旋转，例如围绕横轴(表示为“r”)旋转。通信地连接至一个或更多个致动器(未示出)的控制器可以控制床216的移动或旋转，以根据放疗治疗计划将患者适当地安置在放疗射束208内或放疗射束208外。床216和机架206两者均能够以多个自由度彼此独立地移动，这允许患者被安置成使得放疗射束208可以精确地对准肿瘤。
53.坐标系(包括轴a、t和l)可以具有位于等中心210处的原点。等中心210可以限定为如下位置：在该位置处，放疗射束208的中心轴与坐标轴的原点相交，例如以将规定的放射剂量递送至患者身上的位置或体内的位置。替选地，等中心210可以限定为如下位置：在该位置处，针对由机架206安置的放疗输出部204围绕轴线a的各种旋转位置，放疗射束208的中心轴与患者相交。
54.机架206还可以具有附接的成像检测器214。成像检测器214优选地被定位成与放射源(输出部204)相对，并且在示例中，成像检测器214可以位于放疗射束208的场内。成像检测器214可以优选地与放疗输出部204相对地安装在机架206上，例如以保持与放疗射束208对准。随着机架206旋转，成像检测器214围绕旋转轴旋转。在示例中，成像检测器214可以是平板检测器(例如，直接检测器或闪烁体检测器)。以这种方式，成像检测器214可以用于监测治疗射束208，或者成像检测器214可以用于对患者的解剖结构进行成像，例如射野成像。放疗装置202的控制电路可以集成在放疗系统100内或远离放疗系统100。
55.在说明性示例中，可以自动地安置床216、治疗输出部204或机架206中的一个或更多个，并且治疗输出部204可以根据用于特定治疗递送实例的指定剂量来建立放疗射束208。可以根据放疗治疗计划例如使用机架206、床216或放疗输出部204的一个或更多个不同的取向或位置来指定治疗递送的序列。治疗递送可以顺序地发生，但是可以在患者身上或患者体内的期望治疗位点中相交，例如在等中心210处相交。由此，可以将放疗的规定的累积剂量递送至治疗位点，同时可以减少或避免对治疗位点附近的组织的损害。
56.因此，图2特别地示出了放疗装置202的示例，其可操作以与放疗治疗计划和在给定分割内调整的装置的参数一致地或根据放疗治疗计划和在给定分割内调整的装置的参数向患者提供放疗治疗，具有其中放疗输出部可以围绕中心轴线(例如，轴线“a”)旋转的配置。可以使用其他放疗输出部配置。例如，可以将放疗输出部安装至具有多个自由度的机器人臂或操纵器。在另一示例中，治疗输出部可以是固定的，例如位于与患者侧向分开的区域中，并且可以使用支承患者的平台来将放疗等中心与患者体内的指定目标位点对准。在另一示例中，放疗装置可以是线性加速器和图像获取装置的组合。在一些示例中，图像获取装置可以是mri、x射线、ct、cbct、螺旋ct、pet、spect、光学层析成像、荧光成像、超声成像或放疗射野成像装置等，如本领域普通技术人员将认识到的。
57.返回参照图1，基于几何结构的放疗工作流程包括患者变形处理132、参考患者解剖结构处理134、图像部分识别和变形处理136以及放疗装置参数适配处理140。在实现方式中，由参考患者解剖结构处理134、图像部分识别和变形处理136以及放疗装置参数适配处
理140实现的处理可以在给定的治疗分割期间(例如，当每个射束递送区段开始或结束时)和/或在患者经历给定治疗分割之前或之后实时执行。
58.在示例中，参考患者解剖结构处理134获得针对给定患者的放疗治疗计划。可以由临床医生生成放疗治疗计划，以在一个或更多个放疗治疗分割期间进行放疗的递送。放疗治疗计划包括表示oar的患者的图像信息和待照射的目标。图像信息可以是2d或3d mr或ct图像的集合。放疗治疗计划还包括多个放疗射束递送区段。每个射束递送区段限定在整个放疗治疗分割中使用的一组放疗装置控制点。特别地，一个射束递送区段限定在治疗分割的第一时间点或时间间隔期间使用的第一组控制点，并且第二射束递送区段限定在治疗分割的第二时间点或时间间隔期间使用的第二组控制点，第二时间点或时间间隔在第一时间点之后、之前和/或邻近第一时间点。多个射束递送区段限定在整个治疗分割中使用的射束递送参数。放疗治疗计划还包括一个或更多个目标体积和/或一个或更多个oar的描绘。
59.在示例中，患者变形处理132生成、获得和/或更新患者变形模型。患者变形模型表示在即将到来的、实时的和/或过去的治疗分割期间患者和/或患者的区域的估计或预测的运动。在实施方式中，患者变形模型基于在放疗治疗分割之前或在放疗治疗分割期间捕获的患者的一个或更多个描述中的至少一个来生成。一个或更多个描述可以基于一个或更多个磁共振(mr)图像、一个或更多个计算机断层扫描(ct)图像、一个或更多个锥束计算机断层扫描(cbct)图像、表面扫描或无线电信标来生成。患者变形模型可以表示在治疗分割期间和/或整个治疗分割中特定时间或时间间隔处实际和/或估计(预测)的患者运动。患者变形模型可以作为一个或更多个位移向量来提供。
60.在示例中，图像部分识别和变形处理136获得针对由放疗治疗计划限定的给定区段的控制点。图像部分识别和变形处理136处理参考治疗计划中的3d或2d图像信息以识别3d或2d图像信息的与给定区段相交的给定部分。特别地，图像部分识别和变形处理136识别3d或2d图像信息的在射束递送区段中的特定射束递送区段处在射束的视角内的部分。图像部分识别和变形处理136可以以相同方式针对治疗计划中的每个附加区段识别一个或更多个其他部分。
61.在一些实施方式中，针对参考计划的每个区段，将照射目标体积的全部或目标体积的部分。图像部分识别和变形处理136针对给定区段将识别的部分限定为基本跟踪体积(etv)，其由三维目标体积信息(例如，移动目标体积)与患者的三维切出的交集确定，患者的三维切出通过在整个患者体积中相对于源位置投影区段的准直器开口来创建。特别地，在参考患者图像信息中识别的部分包括移动目标体积的被当前区段照射的部分。图像部分识别和变形处理136可以通过跟踪从假想眼(mlc视图或射束视角)穿过虚拟屏幕中的每个像素的路径并计算通过其可见的对象的颜色来计算或识别患者体积的被照射或在射束的视角内的部分。可以利用任何其他断层扫描重建技术来针对给定的射束递送区段生成来自患者的3d图像中描绘的解剖结构的mlc射束的视角的投影图像。
62.以这种方式，图像部分识别和变形处理136仅跟踪或处理移动目标体积的在准直器开口内的部分。重新创建至etv的剂量对应于确保目标覆盖的目的。给定患者的体素化表示，属于etv的选定的一组体素可以通过{v∈p：m*v∈s}正式地描述，其中p是属于etv的中的一组体素，m是将点相对于放射源投影到等中心平面上的齐次变换矩阵，以及s是由区
段的准直器开口的等中心投影限制的属于等中心平面的中的一组点。以这种方式，针对参考计划的每个射束区段创建跟踪体积。特别地，图像部分识别和变形处理136可以识别患者图像的以下部分：该部分在给定区段期间在射束的视角内并且仅包括与肿瘤(或待照射的目标)对应的部分内的区域。可以排除也在所识别部分内在射束的视角内的其他区域(例如，oar)。在一些实施方式中，图像部分识别和变形处理136可以针对给定区段识别第一部分和第二部分。第一部分可以包括在射束的视角内的图像部分的仅包括目标的区域，并且第二部分可以包括在射束的视角内的图像部分的仅包括oar的区域。以这种方式，可以单独跟踪和表示每个区段处oar和肿瘤(或目标)的运动。在一些实施方式中，所识别的部分包括在治疗区段期间待照射的目标的全部或部分以及在治疗区段期间在射束的视角之内或之外的oar的全部或部分。
63.在一些实施方式中，除了etv之外，图像部分识别和变形处理136在基于3d或2d参考患者图像的体积表示内跟踪或识别一个或更多个附加体积。创建的附加图像部分可以包括作为etv的补充的跟踪体积，例如基于2d或3d参考患者图像的体积表示中的不在由限定的区段的边界内的体素。与该体积对应的目的是最小化目标体素中的过量。特别地，图像部分识别和变形处理136可以针对给定区段识别参考患者图像的在射束的视角内的第一部分和参考患者图像的不在射束的视角内的第二部分(例如，第二部分可以是参考患者图像的在治疗分割内在第二区段处在射束的视角内的部分)。
64.作为另一示例，图像部分识别和变形处理136针对参考计划的每个射束区段在跟踪体积之中包括oar。图像部分识别和变形处理136可以跟踪在射束区段内部的oar的部分例如{v∈o：m*v∈s}以及该体积的补充二者，其中o是属于oar的中的一组体素。类似地，可以在跟踪体积中引入健康组织结构，该跟踪体积同样可能包括体积的与当前区段相交的部分和不与当前区段相交的部分二者。将这些体积添加到跟踪体积将迫使针对每个射束区段在跟踪期间与这些结构的过量相关的计划目的被满足。如本文描述的，当区段的控制点限定照射在2d或3d患者参考图像中描绘或包括的对象的给定部分(但不是全部)的放疗射束时，体积与区段相交。
65.例如，图像部分识别和变形处理136可以通过相对于源位置将准直器的开口投影在第一放疗射束递送区段处来生成患者的第一3d切出。图像部分识别和变形处理136基于患者的3d切出来针对给定区段识别参考患者成像信息的在射束的视角内的第一部分。图像部分识别和变形处理136可以通过相对于源位置将准直器的开口投影在多个放疗射束递送区段中的第二放疗射束递送区段处来生成患者的第二3d切出。图像部分识别和变形处理136可以基于患者的第二3d切出来识别3d图像信息的在第二区段期间在射束的视角内的第二部分。
66.在一些实施方式中，图像部分识别和变形处理136从患者变形处理132获得患者变形模型。图像部分识别和变形处理136基于患者变形模型使识别的图像部分的位置或取向进行变形或调整(例如，参考图像的以下图像部分：在射束的视角内，在给定区段期间在射束的视角外，仅包括在给定区段期间在射束的视角内的肿瘤，仅包括在给定区段期间在射束的视角内的oar，包括在给定区段期间在射束的视角之内或之外的oar的一部分和肿瘤的一部分，和/或它们的任何组合)。图像部分识别和变形处理136在治疗分割期间、在放疗治
疗分割之后和/或在放疗治疗分割之前实时执行这样的变形和/或调整。在实施方式中，图像部分识别和变形处理136通过在放疗分割的给定时刻或区段处对图像部分应用几何变换来执行这样的变形和/或调整。
67.图3示出了根据本公开内容的一些示例的示例性放疗治疗图像变形。例如，如图3所示，图像部分识别和变形处理136获得参考区段310，该参考区段310对患者的放疗治疗计划中指定的患者体积的一部分给药。特别地，图像部分识别和变形处理136获得针对给定区段的控制点并且还从治疗计划中获得对应的2d或3d图像信息。图像部分识别和变形处理136使用控制点投影准直器或mlc的视图，以识别基于2d或3d图像信息的体积表示的在给定区段期间在准直器或mlc的视图内的部分。患者体积的这部分在参考区段310的递送期间被照射。图3示出了参考区段310和3d体积在2d平面上的投影。
68.针对每个参考区段310，通过图像部分识别和变形处理136识别一个或更多个区域(跟踪体积)。例如，图像部分识别和变形处理136识别仅包括在参考区段310中的目标或肿瘤的第一区域320。绘制第一区域320以包括参考区段310中的目标的部分312，在3d中，该部分312从准直器观察在oar下方的参考区段310中。特别地，图像部分识别和变形处理136识别参考区段310中与待照射的目标对应的第一组体素。图像部分识别和变形处理136识别仅包括参考区段310中的oar的一部分的第二区域322。特别地，图像部分识别和变形处理136识别参考区段310中与射束的视角内和/或射束的视角外的oar对应的第二组体素。在实施方式中，图像部分识别和变形处理136可以识别第三区域(未示出)，该第三区域包括在参考区段310中和/或是作为参考区段310的补充的另一参考区段的一部分和/或不在射束的视角内的oar和肿瘤或目标两者。
69.一旦跟踪体积被识别，图像部分识别和变形处理136获得患者变形模型。使用患者变形模型，图像部分识别和变形处理136使每个跟踪体积分开且独立地变形(例如，调整形状、大小、位置和/或取向)。例如，图像部分识别和变形处理136基于变形模型分别使第一组体素变形和使第二组体素变形。以这种方式，例如，图像部分识别和变形处理136使参考区段310的仅包括目标或肿瘤的区域与参考区段310的仅包括oar的区域分开且独立地变形。图像部分识别和变形处理136生成变形的跟踪体积330，其表示对包括在跟踪体积中的患者体积的部分进行的调整。在一些实施方式中，图像部分识别和变形处理136将第一区域320和第二区域322组合成单个变形的跟踪体积330。在一些情况下，当设置mlc的叶片时，仅包括肿瘤的第一区域320与仅包括oar的第二区域322分开考虑。在一些实施方式中，图像部分识别和变形处理136将第一区域320和第二区域322的变形版本存储为单独的图像。特别地，作为一个示例，如图所示，基于变形模型，图像部分识别和变形处理136确定包括在第一区域320中的目标相对于其在参考区段310中的位置顺时针旋转了20度。此外，基于变形模型，图像部分识别和变形处理136确定第二区域322中的oar逆时针旋转了10度。图像部分识别和变形处理136生成变形的跟踪体积330，其包括或考虑第一区域和第二区域322的这些变形。以类似的方式，可以基于变形模型类似地使针对当前区段和/或一个或更多个后续区段或先前区段(相邻或非相邻)识别的任何其他跟踪体积或区域变形。在一些实施方式中，图像部分识别和变形处理136针对给定治疗分割的治疗计划中的每个区段重复生成变形的跟踪体积330的过程一次或更多次。在一些实施方式中，针对给定区段执行一次图像部分识别和变形处理136以限定图像部分，并且针对一组剩余的区段执行多于一次图像部分的变形。
70.返回参照图1，放疗装置参数适配处理140基于由图像部分识别和变形处理136提供的变形的识别部分(例如，变形的跟踪体积330)来针对给定区段计算新的控制点或更新控制点。特别地，放疗装置参数适配处理140改变在射束区段期间递送的射束的形状，针对该射束区段基于变形的第一组体素和第二组体素(图3)(例如，参考区段310中与待照射的目标对应的第一组体素以及参考区段310中与在射束的视角内和/或射束的视角外的oar对应的第二组体素)计算或确定变形。作为一个示例，放疗装置参数适配处理140基于由参考计划限定的治疗目的计算或更新放疗治疗装置的一个或更多个参数，其中治疗目的中的至少一个惩罚属于危及器官(oar)的体素的暴露，以防止导致至oar的剂量增加的一个或更多个参数的调整。在一些实施方式中，放疗装置参数适配处理140更新一个或更多个参数(例如，调整多叶准直器叶片和夹片的位置)以适配给定区段的参考图像的体积部分中描绘的对象(例如，目标或肿瘤)的轮廓。特别地，放疗装置参数适配处理140识别治疗计划中与变形的识别部分对应的射束区段。
71.即，放疗装置参数适配处理140确定哪个射束区段用于识别在射束区段期间在射束的视角内的部分。然后，放疗装置参数适配处理140获得由所识别的射束区段指定的控制点(例如，放疗装置参数)。一旦获得控制点，放疗装置参数适配处理140基于描绘对象(例如，oar和/或肿瘤)的部分的变形(例如，形状、取向和/或位置的改变)来调整一个或更多个控制点。在实施方式中，调整控制点以增加、减少或改变在识别的区段期间递送的放疗射束的形状，以增加或减少暴露于目标和/或oar的放射量。
72.在实施方式中，基于变形的跟踪体积(例如，包括在区段期间在射束的视角内的对象的识别部分)，通过几何地尝试重新创建参考区段的意图来确定新区段(例如，新控制点)。取决于参考计划的哪个目的被认为是最重要的，可以通过几种不同的方式创建更新的区段。由于应该适应投影的mlc叶片和体素化情况下可能的投影本身两者的有限分辨率，mlc叶片和夹片的更新位置可以以某种方式适配跟踪体积的变形投影，例如将叶片的中间位置适配于变形部分中的对象的轮廓和/或在设置新位置时考虑参考计划的叶片/夹片到投影轮廓的距离。例如，放疗装置参数适配处理140可以获得指定叶片和/或夹片投影之间的距离(例如，放射束的边缘到oar或oar的一部分之间的距离)的针对所识别的区段的治疗计划参数。放疗装置参数适配处理140重新计算区段以生成用于变形部分的新射束形状，该变形部分包括相对于区段的治疗计划参数中的oar位置处于新位置的oar的部分。当生成新的射束形状时，放疗装置参数适配处理140可以将放射束的边缘与oar的位于新位置的部分之间的指定距离保持为与治疗计划中的距离相同。
73.在实施方式中，mlc的夹片和叶片的位置被调整到投影轮廓线的轮廓，以确保目标(肿瘤)覆盖。如果在针对给定区段创建跟踪体积时已经包括了oar，则放疗装置参数适配处理140可以通过对属于oar的体素的暴露进行处罚来生成新的区段参数或控制点，新的区段参数或控制点确保在设置新的叶片位置时不违反治疗计划中指定的oar剂量目的。例如，放疗装置参数适配处理140可以以减少oar的放射暴露量的方式减小用于区段的射束的大小或形状。
74.作为示例，放疗装置参数适配处理140基于变形的识别部分优化mlc叶片位置。特别地，可以通过一些标准例如在变形的图像部分中描绘的目标位置轮廓的最大或平均位置来在算法上确定叶片和夹片的定位。一种稍微更复杂的方式是通过优化而包括不同目的之
间的权衡和/或使用机器学习模型来决定叶片位置。下面提供了用于叶片定位的优化过程的示例，其中etv和补充etv用作跟踪体积。最小化的函数(假设放疗装置参数适配处理140仅惩罚etv的剂量不足和补充etv的过量)定义为：min-w1n
etv，j
w2n
cetv，j
，n
etv，j
，n
cetv，j
≥0。满足的权重。n
etv，j
，n
cetv，j
是新区段中的叶片对j内属于etv和补充etv的体素数量。每个叶片对j内的体素数量由以下确定：
[0075][0076]
其中，ρj(x)是给定跟踪体积沿平行于叶片的轴的密度，aj和bj是叶片的位置，例如应该在优化中确定的量。在实施方式中，这种优化本质上是非凸的，并且只能近似求解。
[0077]
在越来越先进的场景中，累积剂量可以包括在mlc叶片和夹片的定位中，代替几何跟踪或者除了几何跟踪之外产生剂量测定跟踪。然后可以更新上面的优化以代替体素和体素密度或者除了体素和体素密度之外包括将在区段中递送的剂量和剂量密度。在实施方式中，当更新当前区段参数时，可以考虑先前递送到所有结构的剂量。如果患者变形很大，则放疗装置参数适配处理140可以在变形之后将etv分裂成两个或更多个部分。如果剂量累积，则该信息可以用于构建新区段以补偿治疗期间或治疗之后的剂量不足。并且相反，如果某些区域已经接受了比计划的更多的剂量，则可以在治疗期间去除区段或区段的一部分以补偿这种影响。
[0078]
在一些实施方式中，治疗计划中的患者图像的第一部分对应于在治疗分割的第一区段期间待照射的区域内的体积部分。例如，治疗处理逻辑120从患者的2d或3d参考图像的堆叠中识别体积表示的第一部分，该第一部分包括在治疗分割的第一区段期间待照射的目标(例如，射束的视角内的目标)(例如，第一部分可以仅包括目标并且可以排除在第二区段期间也在射束的视角内的其他区域)。识别患者图像的第二部分，该第二部分包括待照射区域之外的体积部分。第二部分可以来自相同的射束递送区段和/或来自另一个不同的射束递送区段。例如，治疗处理逻辑120基于患者的2d或3d参考图像来识别体积表示的第二部分，该第二部分不包括待照射的目标(例如，射束的视角内的目标)但包括在射束的视角之外的oar(例如，在随后或先前的区段期间通过射束可见或在准直器的视图内的oar和/或在第一区段期间通过射束不可见的oar)。例如，治疗处理逻辑120识别患者的2d或3d参考图像的第二部分，该第二部分包括待照射的目标(例如，射束的视角内的目标)的以下部分：该部分在第一区段期间在射束的视角之外，但在第二区段期间在射束的视角内。基于患者变形模型使第一部分和第二部分分别变形。在第一部分和第二部分变形之后，放疗装置参数适配处理140基于第一部分和第二部分的变形版本更新射束递送区段(例如，当前区段、先前区段和/或后续区段的参数)。
[0079]
在一些实施方式中，治疗计划中的患者图像的第一部分对应于在以下区域内的体积部分：该区域在治疗分割的第一区段期间包括待照射的目标。例如，治疗处理逻辑120识别患者的2d或3d参考图像的体积表示的第一部分，该第一部分包括在治疗分割的第一区段期间待照射的目标(例如，射束的视角内的目标)(例如，第一部分可以仅包括目标并且可以排除在第二区段期间也在射束的视角内的其他区域)。识别患者图像的第二部分，该第二部分包括在第二区段(第二区段与第一区段相邻或不相邻)期间照射的目标的体积部分。例
如，治疗处理逻辑120识别患者的2d或3d参考图像的体积表示的第二部分，该第二部分包括在治疗分割的第二区段期间待照射的目标(例如，射束的视角内的目标)(例如，第二部分可以仅包括目标并且可以排除在第二区段期间也在射束的视角内的其他区域)。第一部分和第二部分基于患者变形模型分别变形。在第一部分和第二部分变形之后，放疗装置参数适配处理140基于第一部分和第二部分的变形版本更新射束递送区段(例如，当前区段、先前区段和/或后续区段的参数)。
[0080]
图4是示出根据示例实施方式的在执行过程400中治疗处理逻辑120的示例操作的流程图。过程400可以以由一个或更多个处理器执行的计算机可读指令实施，使得过程400的操作可以部分或全部由治疗处理逻辑120的功能部件执行；因此，下面参照其通过示例的方式描述过程400。然而，在其他实施方式中，过程400的操作中的至少一些可以部署在各种其他硬件配置上。因此，过程400不旨在限于治疗处理逻辑120并且可以整体或部分地由任何其他部件来实现。过程400的一些或全部操作可以并行、无序或完全省略。
[0081]
在操作410处，治疗处理逻辑120检索参考计划，该参考计划包括基于患者的图像信息的三维(3d)体积表示和多个放疗射束递送区段。
[0082]
在操作420处，治疗处理逻辑120针对多个放疗射束递送区段中的第一射束递送区段识别3d图像信息的第一部分，该第一部分包括由第一射束递送区段照射的目标的体积部分。
[0083]
在操作430处，治疗处理逻辑120访问表示放疗治疗分割期间患者运动的变形模型。
[0084]
在操作440处，治疗处理逻辑120基于变形模型使3d图像信息的第一部分变形。
[0085]
在操作450处，治疗处理逻辑120基于3d图像信息的变形的第一部分来更新放疗治疗装置的一个或更多个参数。
[0086]
图5是示出根据示例实施方式的在执行过程500中治疗处理逻辑120的示例操作的流程图。过程500可以以由一个或更多个处理器执行的计算机可读指令实现，使得过程500的操作可以部分地或全部地由治疗处理逻辑120的功能部件执行；因此，下面参照其通过示例的方式描述过程500。然而，在其他实施方式中，过程500的操作中的至少一些可以部署在各种其他硬件配置上。因此，过程500不旨在限于治疗处理逻辑120并且可以整体或部分地由任何其他部件来实现。过程500的一些或全部操作可以并行、无序或完全省略。
[0087]
在操作510处，治疗处理逻辑120获得患者的一个或更多个图像。
[0088]
在操作520处，治疗处理逻辑120描绘所获得的患者的一个或更多个图像。
[0089]
在操作530处，治疗处理逻辑120使用所描绘的图像生成参考放疗治疗计划，该参考放疗治疗计划包括多个射束递送区段。
[0090]
在操作540处，治疗处理逻辑120针对每个射束递送区段识别参考放疗治疗计划中的图像的一个或更多个部分，一个或更多个部分包括在给定区段中待照射的区域。
[0091]
在操作550处，治疗处理逻辑120针对参考放疗治疗计划中的给定控制点对获得患者变形模型。
[0092]
在操作560处，治疗处理逻辑120基于患者变形模型使图像的所识别的一个或更多个部分变形。
[0093]
在操作570处，治疗处理逻辑120使用图像的变形部分针对放疗射束递送区段中的
给定控制点对计算一个或更多个新参数。
[0094]
在操作580处，治疗处理逻辑120确定是否还有附加控制点要处理，并且如果是，则进行到操作550以针对附加控制点通过使图像部分变形来计算新参数。
[0095]
如先前所讨论的，各个电子计算系统或装置可以实现如本文中所讨论的方法或功能操作中的一个或更多个。在一个或更多个实施方式中，放疗处理计算系统110可以被配置成、适合或用于控制或操作图像引导放疗装置202，执行或实现过程400和过程500的操作，或者执行任何一个或更多个本文所讨论的其他方法。在各种实施方式中，这样的电子计算系统或装置作为独立装置进行操作或者可以连接(例如，联网)至其他机器。例如，这样的计算系统或装置可以在服务器-客户端网络环境中作为服务器或客户端机器进行操作，或者在对等式(或分布式)网络环境中作为对等机器进行操作。计算系统或装置的特征可以由个人计算机(pc)、平板pc、个人数字助理(pda)、蜂窝电话、web装置或者能够执行指定要由该机器采取的动作的指令(顺序的或以其他方式)的任何机器来实施。
[0096]
也如上所指示的，以上讨论的功能可以通过存储在机器可读介质上的指令、逻辑或其他信息来实现。尽管可能已经在各种示例中参考单个介质描述了机器可读介质，但是术语“机器可读介质”可以包括存储一个或更多个暂态或非暂态指令或数据结构的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓冲存储器和服务器)。术语“机器可读介质”也应该被认为包括如下任何有形介质：所述任何有形介质能够存储、编码或携载用于由机器执行并且使机器执行本发明主题的方法中的任何一种或更多种方法的暂态或非暂态指令，或者所述任何有形介质能够存储、编码或携载由这样的指令利用或与这样的指令相关联的数据结构。
[0097]
以上具体实施方式包括对附图的参考，附图形成了具体实施方式的一部分。附图通过说明的方式而不是通过限制的方式示出了可以实践本发明主题的具体实施方式。这些实施方式在本文中也被称为“示例”。这样的示例可以包括除了示出的或描述的元素之外的元素。然而，本公开内容还预期了仅提供示出的或描述的那些元素的示例。此外，本公开内容还预期了使用关于特定示例(或者特定示例的一个或更多个方面)或关于在本文中示出或描述的其他示例(或者其他示例的一个或更多个方面)示出或描述的那些元素(或者那些元素的一个或更多个方面)的任何组合或排列的示例。
[0098]
本文献中引用的所有出版物、专利和专利文献都通过引用将其全部内容并入本文中，就好像通过引用单独地并入一样。如果在本文献与通过引用并入的那些文献之间存在不一致用法，则并入的参考中的用法应当被视为对本文献的用法的补充；对于矛盾的不一致，以本文献中的用法为准。
[0099]
在本文献中，在介绍本发明主题的各个方面的元素或其实施方式中的元素时使用术语“一”、“一个”、“该”和“所述”以如在专利文献中常见的那样包括元素中的一个或多于一个或更多个，独立于“至少一个”或者“一个或更多个”的任何其他实例或用法。在本文献中，除非另有指示，否则术语“或”用于指非排他性的或者使得“a或b”包括“包括a但不包括b”、“包括b但不包括a”以及包括“a和b”。
[0100]
在所附权利要求中，术语“包含(including)”和“其中(in which)”被用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的通俗英语等同物。此外，在所附权利要求中，术语“包括(comprising)”、“包括(including)”和“具有”旨在是开放性的，以意指除了所列
出的元素之外可能还存在附加元素，使得在权利要求中的这样的术语(例如，包括(comprising)、包括(including)、具有)之后的仍被认为落入该权利要求的范围内。此外，在所附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅被用作标记，并不旨在对其对象施加数值要求。
[0101]
本发明主题还涉及一种适合、被配置或被操作成用于执行本文中的操作的计算系统。该系统可以是针对所需目的而专门构建的，或者该系统可以包括通过存储在计算机中的计算机程序(例如，指令、代码等)选择性地激活或重新配置的通用计算机。除非另有说明，否则本文中示出和描述的本发明的实施方式中的操作的实施或执行的顺序不是必要的。也就是说，除非另有说明，否则可以以任何顺序执行操作，并且本发明的实施方式可以包括与本文中公开的操作相比附加或更少的操作。例如，预期到，在另外的操作之前、与另外的操作同时或在另外的操作之后实施或执行特定操作在本发明主题的方面的范围内。
[0102]
鉴于以上内容，将看到，实现了本发明主题的若干目的并且获得了其他有益的结果。已经详细地描述了本发明主题的方面，将明显的是，在不偏离如所附权利要求书中限定的本发明主题的方面的范围的情况下，修改和变化是可能的。由于在不偏离本发明主题的方面的范围的情况下可以在上述构造、产品和方法中进行各种改变，所以上述说明书中包含的以及附图中示出的所有内容旨在应被解释为说明性的而非限制意义。
[0103]
本文中描述的示例可以在各种实施方式中实现。例如，一个实施方式包括一种计算装置，该计算装置包括处理硬件(例如，处理器或其他处理电路)和包括在其上实施的指令的存储器硬件(例如，存储装置或易失性存储器)，使得所述指令在由处理硬件执行时使计算装置实现、执行或协调用于这些技术和系统配置的电子操作。本文讨论的另一实施方式包括一种例如可以由机器可读介质或其他存储装置实施的计算机程序产品，该计算机程序产品提供用于实现、执行或协调用于这些技术和系统配置的电子操作的暂态或非暂态指令。本文讨论的另一实施方式包括一种方法，该方法能够在计算装置的处理硬件上操作以实现、执行或协调用于这些技术和系统配置的电子操作。
[0104]
在其他实施方式中，可以在分布式或集中式计算系统中提供实现上述电子操作的各方面的逻辑、命令或者暂态或非暂态指令，该分布式或集中式计算系统包括用于计算系统例如台式计算机或笔记本个人计算机、移动装置例如平板计算机、上网本和智能电话、客户端和服务器托管的机器实例等的任何数量的形式因素。本文中讨论的另一实施方式包括将本文中讨论的技术并入其他形式，包括并入被编程的逻辑、硬件配置或者专用的部件或模块的其他形式，其包括具有用于执行这样的技术的功能的相应装置的设备。用于实现这样的技术的功能的相应算法可以包括上述电子操作中的一些或全部的序列或者在附图和以下详细描述中所描绘的其他方面。
[0105]
以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。例如，以上描述的示例(或示例的一个或更多个方面)可以彼此结合使用。另外，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开内容的教导。尽管本文中描述的材料的尺寸、类型以及示例参数、功能和实现方式旨在限定本发明主题的参数，但是它们绝不是限制性的实施方式，而是示例性的实施方式。在回顾以上描述之后，许多其他实施方式对本领域技术人员而言将是明显的。因此，应当参考所附权利要求以及这样的权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定本发明主题的范围。
[0106]
此外，在以上具体实施方式中，可以将各种特征组合在一起以简化本公开内容。这不应该被解释为意指：未要求保护的公开特征对任何权利要求都是必不可少的。而是，本发明主题可能在于少于特定公开的实施方式的所有特征。因此，所附权利要求由此被并入具体实施方式中，其中每个权利要求自身独立地作为单独的实施方式。应当参考所附权利要求以及这样的权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定本发明主题的范围。