用于多叶准直器的基于图像的孔径验证系统技术方案

一种辐射递送系统，包括多叶准直器(MLC)，该MLC包括壳体、布置在壳体内的多个叶子、以及在壳体内布置在相对于束轴线偏移的位置的图像传感器。多个叶子可动以限定针对MLC的孔径，图像传感器指向多个叶子。图像传感器用于生成孔径的倾斜视角图像。该辐射递送系统还包括处理装置，用于接收倾斜视角图像、把倾斜视角图像变换成具有参考坐标空间的俯视图像、并基于俯视图像确定针对MLC的孔径是否对应于指定的孔径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多叶准直器的基于图像的孔径验证系统相关申请本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2015年6月12日递交的美国临时申请No.62/175,131的权益。
本专利技术的实施例涉及多叶准直器(MLC)，尤其涉及具有基于图像的孔径验证系统的MLC。
技术介绍
准直器被频繁地用在放射治疗(treatment)中，用于对高能粒子束(被称为治疗束)进行成形。某些放射治疗系统使用被称为多叶准直器(MLC)的可变孔径准直器。多叶准直器是由一组个体叶子组成的准直器，这些个体叶子能够独立地移动进入或离开治疗束的路径。对于共形(conformal)放射疗法和放射外科，MLC使得能够进行治疗束的共形成形(从而例如与目标的边界相匹配)。在MLC中，每个叶子通常由其自己的电动机致动，并具有其自己的位移计(displacementgauge)来精确地控制该叶子的位置。为了确保精度，每个叶子的每个个体位移计必须被校准。另外，MLC是高度复杂的，并容易受到多种失效途径的影响。附图说明附图的各个图以示例方式而非限制方式图示了本专利技术的实施例。图1图示了根据本专利技术的一种实施例，示例性多叶准直器的剖视侧视图。图2图示了根据一种实施例，多叶准直器的叶子库(bank)。图3图示了根据一种实施例，针对多叶准直器的叶子的侧视图。图4A图示了根据一种实施例，针对多叶准直器的孔径的倾斜视角图像。图4B图示了根据一种实施例，针对多叶准直器的孔径预先生成的俯视模板图像。图5图示了根据一种实施例，模板图像的区域与MLC孔径的倾斜视角图像的对应区域之间的关键点匹配。图6图示了根据一种实施例，模板图像的角部与倾斜视角图像的同一角部之间的示例性关键点匹配。图7A图示了根据一种实施例，针对多叶准直器的校准孔径的失真倾斜视角图像。图7B图示了根据一种实施例，图7A的校准孔径在透视变换和光学校正之后的俯视图像。图8图示了把用于MLC的孔径的倾斜视角图像变换到俯视图像的方法的一种实施例。图9图示了对基于图像的孔径验证系统进行校准的方法的一种实施例。图10图示了根据一种实施例，在MLC孔径的俯视图像上覆盖了该MLC孔径的图形表示(pictorialrepresentation)。图11图示了根据本文所述的实施例，在MLC孔径的俯视图像上覆盖了该MLC孔径的附加图形表示。图12图示了根据本文所述的实施例，在MLC孔径的俯视图像上覆盖了该MLC孔径的另一图形表示。图13A图示了根据一种实施例，病人平面屏蔽件(planeshield)的视觉指示(visualindication)。图13B图示了根据一种实施例，MLC中的叶子的可见边缘的视觉指示。图13C图示了根据一种实施例，基于孔径验证系统的MLC的叶子的图形表示。图13D图示了根据一种实施例，正在接近目标位置的移动叶子的视觉指示。图13E图示了根据一种实施例，移动叶子的视觉指示。图13F图示了根据一种实施例，实线肿瘤轮廓的视觉指示。图13G图示了根据一种实施例，虚线肿瘤轮廓的视觉指示。图13H图示了根据一种实施例，检测标记的视觉指示。图14A图示了根据一种实施例，MLC孔径的静态图像。图14B图示了根据一种实施例，由除了基于图像的孔径验证系统之外的孔径验证系统所确定的MLC孔径的图形表示。图14C图示了根据一种实施例，覆盖有肿瘤轮廓的MLC叶子的位置。图14D图示了根据一种实施例，覆盖有计算出的DRR的MLC叶子的位置的第一示意图。图14E图示了根据一种实施例，覆盖有计算出的DRR的MLC叶子的位置的第二示意图。图14F图示了根据一种实施例，覆盖有MLC图形的MLC的叶子俯视图像。图14G图示了根据一种实施例，由基于图像的孔径验证系统测得的叶子位置与由附加孔径验证系统测得的叶子位置之间的比较。图14H图示了根据一种实施例，覆盖有检测标记的MLC的叶子的图像。图14I图示了根据一种实施例，在针对MLC的叶子所指令的位置上覆盖了这些叶子的检测标记。图15A图示的示意图示出了根据一些实施例，针对肿瘤轮廓和MLC的叶子的检测标记。图15B图示了根据一些实施例的图15A的示意图，还示出了其他MLC图形覆盖物。图15C图示了根据一些实施例的图15B的示意图，还示出了由基于图像的孔径验证系统所生成的MLC孔径的俯视图像。图15D图示了一部分MLC孔径的图像，其覆盖物示出了叶子的不可见部分。图16图示了使用基于图像的孔径验证系统和附加孔径验证来对MLC孔径进行验证的方法的一种实施例。图17图示了可以用来执行放射治疗的系统的一种实施例。图18图示了根据本专利技术实施例的影像引导放射治疗系统的配置。图19图示了根据本专利技术的实施例，基于影像引导放射治疗系统的桶架(gantry)。具体实施方式本文描述了多叶准直器(MLC)，具有内置基于图像的孔径验证系统。该MLC包括容纳了多个叶子的壳体，这些叶子能够移动以调节MLC的孔径。该壳体还容纳了图像传感器，该图像传感器生成这些叶子的图像。这些图像能够用来验证这些叶子的位置，并从而验证MLC的孔径。还描述了把这种基于图像的孔径验证系统应用于MLC的方法。在一种实施例中，MLC内布置的图像传感器生成该MLC的孔径的失真倾斜视角图像。然后，处理装置把失真倾斜视角图像变换到参考坐标空间(RCS)中的非失真的俯视图像。这可以通过由变换矩阵或其他几何变换参数来对倾斜视角图像进行变换来执行，这些变换矩阵或几何变换参数可能已经在MLC的校准过程中生成。然后，处理装置可以确定基于非失真的俯视图像的估计孔径是否与治疗计划中指定的MLC孔径相一致。在另一实施例中，处理装置基于第一孔径验证系统(或主孔径验证系统)，针对MLC的叶子确定叶子位置的第一估计，其中，针对这些叶子的叶子位置限定了针对MLC的孔径。处理装置还基于由基于图像的孔径验证系统所生成的图像，针对该MLC的多个叶子确定叶子位置的第二估计。然后，处理装置将第一估计和第二估计映射到共同的参考坐标空间，并基于第一估计与第二估计的比较，来针对这些叶子验证叶子位置，其中，如果第一估计相对于第二估计的偏差小于阈值，则这些叶子位置通过验证。处理装置还可以生成第一估计的图形表示，显示由基于图像的孔径验证系统所生成的图像，并在该图像上方覆盖显示该图形表示。另外，处理装置还可以生成第二估计的附加图形表示，并在该图像上方覆盖显示此附加图形表示。使用基于图像的孔径验证系统提供了这样的优点：用户能够对MLC的孔径进行视觉检查，并将该孔径与治疗计划中指定的孔径和/或从另一孔径验证系统所确定的孔径进行比较。这样的视觉检查使得用户能够对于当前的孔径是否正确作出其自己的判断，而不是仅依赖于由MLC输出的状态。这样，在向病人执行辐射递送之前，用户可以对于孔径的正确性有更高的安全感。图1图示了根据本专利技术的一种实施例，多叶准直器(MLC)100的示例。MLC100是由病人平面屏蔽件130和一组个体准直叶子110构成的准直器，这些叶子110被布置在壳体105内。病人平面屏蔽件130提供中间辐射屏蔽，并在放射束到达这些准直叶子110之前对MLC内的放射束提供附加的准直。一种示例的MLC包括多达41个叶子对，每对叶子具有多达约1.2mm的厚度。另一种示例的MLC包括多达26个叶子对，每对叶子具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射递送系统，包括：多叶准直器(MLC)，包括：壳体；布置在所述壳体内的多个叶子，其中，所述多个叶子可动以限定针对所述MLC的孔径；以及图像传感器，在所述壳体内布置在相对于束轴线偏移的位置，其中，所述图像传感器指向所述多个叶子，所述图像传感器用于生成所述孔径的倾斜视角图像；和处理装置，用于：接收所述倾斜视角图像；把所述倾斜视角图像变换成具有参考坐标空间的俯视图像；以及基于所述俯视图像，确定针对所述MLC的孔径是否对应于指定的孔径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.12 US 62/175,131;2016.01.27 US 15/008,2321.一种辐射递送系统，包括：多叶准直器(MLC)，包括：壳体；布置在所述壳体内的多个叶子，其中，所述多个叶子可动以限定针对所述MLC的孔径；以及图像传感器，在所述壳体内布置在相对于束轴线偏移的位置，其中，所述图像传感器指向所述多个叶子，所述图像传感器用于生成所述孔径的倾斜视角图像；和处理装置，用于：接收所述倾斜视角图像；把所述倾斜视角图像变换成具有参考坐标空间的俯视图像；以及基于所述俯视图像，确定针对所述MLC的孔径是否对应于指定的孔径。2.如权利要求1所述的辐射递送系统，其中，所述多个叶子遵循平行的直线轨迹，其中，所述多个叶子中每一者的位置改变在所述俯视图像中被表示为所述参考坐标空间的一个轴线上的位置改变。3.如权利要求1所述的辐射递送系统，其中，要由所述图像传感器生成的倾斜视角图像是包括光学镜头失真的失真倾斜视角图像，其中，所述处理装置还用于：在所述倾斜视角图像到所述俯视图像的变换之前，执行附加变换以从所述失真倾斜视角图像移除所述光学镜头失真。4.如权利要求1所述的辐射递送系统，其中，所述处理装置用于向所述倾斜视角图像应用几何变换，以变换所述倾斜视角图像。5.如权利要求4所述的辐射递送系统，其中，所述处理装置用于生成代表所述几何变换的变换矩阵，其中，所述处理装置用于执行以下操作来生成所述变换矩阵：使所述多个叶子限定预定的校准孔径，所述预定的校准孔径对应于模板图像中示出的已知孔径；使所述图像传感器生成所述校准孔径的附加倾斜视角图像；对所述校准孔径的附加倾斜视角图像执行图像处理以找到第一关键点；对所述模板图像执行图像处理以找到第二关键点；执行特征匹配以将所述第一关键点的成员匹配到所述第二关键点的相应成员；以及确定把所述第一关键点与所述第二关键点对齐的变换。6.如权利要求5所述的辐射递送系统，其中，对于所述已知孔径，所述多个叶子处于不均匀位置并造成多个关键点。7.如权利要求1所述的辐射递送系统，其中：所述多个叶子包括第一叶子库和第二叶子库，所述第一叶子库布置在所述束轴线的第一侧，所述第二叶子库布置在所述束轴线的、与所述束轴线的所述第一侧相反的第二侧。8.如权利要求1所述的辐射递送系统，其中，所述处理装置用于执行以下操作来基于所述俯视图像确定针对所述MLC的孔径是否对应于指定的孔径：从所述俯视图像确定所述多个叶子的叶子位置；把来自所述俯视图像的叶子位置和与所述指定的孔径相关联的附加叶子位置进行比较，以确定所述叶子位置和所述附加叶子位置之间的差别；确定所述差别小于阈值；以及确定所述叶子位置与所述附加叶子位置之间存在匹配。9.如权利要求1所述的辐射递送系统，其中，所述倾斜视角图像包括梯形失真效应，其中，所述俯视图像仿真了如果所述图像传感器的方向平行于...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·塞西尔·查普洛，彼得·乔丹，卡尔文·毛雷尔，萨博吉特·辛格，安德鲁·W·菲廷，安德里·米隆恩科，高健，
申请(专利权)人：爱可瑞公司，
类型：发明
国别省市：美国,US