基于辐射场测量的辐射疗法系统中的束斑调整技术方案

已经公开了用于基于辐射场测量来调整辐射疗法系统中的束斑的示例计算机实现的方法。该示例方法包括：配置电子束以在辐射疗法系统的电子束靶标(303)上生成第一束斑(302)；确定针对源自第一束斑的第一辐射束(230)的一个或多个辐射场质量度量的值，并基于该值来确定第一辐射束是否在指定质量范围之外。一辐射束是否在指定质量范围之外。一辐射束是否在指定质量范围之外。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于辐射场测量的辐射疗法系统中的束斑调整
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请在主题上与2021年3月30日提交的美国专利申请No.17/216,693相关，其通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]除非本文另外指出，否则本节中描述的方法不是本申请中的权利要求的现有技术并且不因包含在本节中而被承认为现有技术。
[0004]辐射疗法是针对诸如癌性肿瘤之类的特定解剖靶标(计划靶标体积或PTV)的局部处理。理想情况下，辐射疗法是在计划靶标体积上执行，使周围的正常组织免于接收超过指定公差的剂量，从而使健康组织受损的风险最小化。在递送辐射疗法之前，通常采用成像系统来提供解剖靶标和周围区域的三维图像。根据这样的成像，可以估计解剖靶标的尺寸和质量，确定计划靶标体积，并使用专用处理计划系统(TPS)来生成适当的处理计划。TPS具有光子束和电子束模型，这些模型可以准确地表示由辐射疗法递送系统所生成的束。
[0005]当前，辐射肿瘤学领域正在转向例如经由立体定向放射外科(SRS)和立体定向放射疗法(SRT)来处理较小计划靶标体积。立体定向放射外科和立体定向放射疗法是辐射疗法的高级形式，其涉及向患者解剖结构的小聚焦区域递送高辐射剂量。由于高辐射剂量和小靶标体积与这些SRS处理相关联，因此所递送的处理要求高几何准确度。由TPS中的束模型所提供的预测剂量分布以及由实际处理递送系统所提供的递送剂量都要求这种高几何准确度。

技术实现思路

[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于调整辐射疗法系统中的束斑的计算机实现的方法，如权利要求1中所限定的。根据本专利技术的另一方面，提供了一种辐射疗法系统，如权利要求12中所限定的。根据本专利技术的另一方面，提供了一种提高辐射疗法系统中的束斑的一个或多个属性与被包括在辐射疗法系统的处理计划模型中的预先配置的束数据之间的一致性的方法，如权利要求22中所限定的。可选特征在从属权利要求中被指定。
[0007]根据各种实施例，计算机实现的过程包括：使用辐射疗法系统的现有成像面板直接测量辐射疗法系统中的束斑尺寸、形状和强度分布，以及基于此类测量来修改束斑的一个或多个属性。具体地，在生成处理束并且多叶准直器被定位成阻挡束的一部分并围绕束的中心轴旋转的同时，利用成像面板获取辐射投影图像(例如，X射线投影图像)序列。基于投影图像，重建束斑的二维(2D)图像，该图像指示束斑的面积、尺寸、形状、位置和2D强度形貌。附加地，通过对小辐射场进行成形并使用现有的成像面板来测量辐射场半影，可以确定处理束的输出因子。计算机实现的过程还包括基于重建的2D束斑图像来修改束斑的尺寸、形状和/或位置，使得束斑满足针对一个或多个预定质量度量的阈值。在一些实施例中，可以通过将系统的电子束生成部件的参数的现有值改变为新值来修改束斑。可以执行束斑测量和电子束修改的附加迭代，直到束斑满足这样的阈值。因为作为自动化过程的一部分，每
次迭代可以在几分钟内被执行，所以实施例的计算机实现的过程可以作为工厂设置的一部分、现场质量保证工具和/或作为定期服务工具而被使用。因此，可以防止半影和/或输出因子偏差以及由不对称束斑或不满足必要几何要求的束所产生的其他问题。此外，可以确认每单位束面积的辐射靶标能量密度在可接受的限度内，从而确保辐射疗法系统的可靠的靶标功率水平和延长的靶标寿命。
[0008]根据各种实施例，计算机实现的过程包括：使用辐射疗法系统的现有成像面板来测量由束斑生成的辐射场的一个或多个属性，并且基于这种辐射场测量来修改束斑的一个或多个属性。辐射场的属性经由一个或多个特定辐射场质量度量来量化，其可以指示源自束斑的辐射束是否在指定质量范围之外。这种辐射场质量度量的示例包括以下中的一项或多项：面积重合因子、半影不对称因子和辐射束输出因子。
[0009]前述
技术实现思路
仅是说明性的并且不旨在以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和下面的详细描述，另外的方面、实施例和特征将变得显而易见。
附图说明
[0010]根据下面的描述和所附权利要求并结合附图，本公开的前述和其他特征将变得更加显而易见。这些附图仅描绘了根据本公开的几个实施例，并且因此不应被视为对其范围的限制。将通过使用附图以附加的具体性和细节来描述本公开。
[0011]图1是可以有利地实现本公开的各个方面的辐射疗法系统的透视图。
[0012]图2示意性地图示了根据各种实施例的图1的辐射疗法系统的侧视图。
[0013]图3示意性地图示了针对特定束限制设备的具有相关联的处理束半影的处理束。
[0014]图4示意性地图示了可以有益地实现各种实施例的图1的辐射疗法系统的束生成子系统。
[0015]图5示意性地图示了根据各种实施例的在执行束斑成像过程时的图1的辐射疗法系统的束生成子系统的一部分。
[0016]图6示意性地图示了根据各种实施例的束斑图像。
[0017]图7示意性地图示了根据各种实施例的用于生成束斑的2D图像的边缘测量算法的各个步骤。
[0018]图8阐述了根据一个或多个实施例的用于调整辐射疗法系统中的束斑的计算机实现的过程的流程图。
[0019]图9示意性地图示了根据各种实施例的用于生成狭缝场图像的孔径900和成像器910。
[0020]图10示意性地图示了根据各种实施例的狭缝场X射线图像以及相关联的半影和输出因子。
[0021]图11A
‑
图11C示意性地图示了根据各种实施例的针对处理束、孔径和孔径定向的特定组合的面积重合因子的确定。
[0022]图12阐述了根据一个或多个实施例的用于基于辐射场的测量来调整辐射疗法系统中的束斑的计算机实现的过程的流程图。
[0023]图13是被配置为执行本公开的各种实施例的计算设备的图示。
[0024]图14是根据本公开的一个或多个实施例的用于实现用于分割图像的方法的计算机程序产品的说明性实施例的框图。
具体实施方式
[0025]在下面的详细描述中，对形成其一部分的附图进行参考。在附图中，除非上下文另有指示，否则相似的符号通常标识相似的部件。详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施例并不意味着限制。在不脱离本文所提出的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以做出其他改变。将容易理解的是，如本文总体描述的和附图中所图示的本公开的各方面可以以多种不同的配置来被布置、替换、组合和设计，所有这些都被明确地设想并且构成本公开的一部分。
[0026]介绍
[0027]如上面所指出，对于涉及高辐射剂量和/或小靶标尺寸的辐射处理，要求所递送的辐射处理的高几何准确度。许多因素会影响所递送的辐射处理的准确度，包括束斑的尺寸、形状和位置，束斑是在辐射靶标上被电子束撞击并生成处理辐射束(诸如基于线性加速器的辐射疗法系统中的X射线束或其他辐射束)的区域。例如，为了实现某些图像引导的辐射疗法(IGRT)处理所需的高空间准确度，IGRT成像等中心必须本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于基于辐射场测量来调整辐射疗法系统中的束斑的计算机实现的方法，所述方法包括：配置电子束以在所述辐射疗法系统的电子束靶标上生成第一束斑；确定针对源自所述第一束斑的第一辐射束的一个或多个辐射场质量度量的值；以及基于所述值，确定所述第一辐射束是否在指定质量范围之外。2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中确定针对所述一个或多个辐射场质量度量的所述值包括：配置所述辐射疗法系统的准直器以生成所述第一辐射束的多个狭缝场图像。3.根据权利要求2所述的计算机实现的方法，还包括：针对所述多个狭缝场图像中的每一个狭缝场图像，在被生成时将所述辐射疗法系统的准直器定位在围绕所述准直器的旋转轴的不同的相应旋转角处。4.根据权利要求1、2或3所述的计算机实现的方法，其中所述一个或多个辐射场质量度量包括以下中的一项或多项：面积重合因子、半影不对称因子或辐射束输出因子，所述面积重合因子量化至少一个辐射束狭缝场图像与参考辐射束狭缝场图像的一致性。5.根据权利要求4所述的计算机实现的方法，其中所述参考辐射束狭缝场图像包括利用相对于所述辐射疗法系统的成像器以参考旋转角定向的狭缝孔径而生成的所述第一辐射束的狭缝场图像，并且所述至少一个辐射束狭缝场图像包括利用以相对于所述参考旋转角的不同旋转角定向的所述狭缝孔径而生成的所述第一辐射束的狭缝场图像。6.根据权利要求4或5所述的计算机实现的方法，还包括：在确定所述面积重合因子之前将所述至少一个辐射束狭缝场图像与所述参考辐射束狭缝场图像对准。7.根据权利要求1至6中任一项所述的计算机实现的方法，其中确定所述第一辐射束在所述指定质量范围之外包括：基于所述值并且基于至少一个阈值来生成针对所述第一辐射束的束质量分数。8.根据权利要求7所述的计算机实现的方法，其中所述至少一个阈值包括：具有与其相关联的第一分数贡献的第一阈值和具有与其相关联的第二分数贡献的第二阈值。9.一种辐射疗法系统，所述系统包括：成像器；处理递送辐射源，包括电子束靶标并且被配置为将处理束引导至患者解剖结构的靶标体积；以及一个或多个处理器，被配置为：配置电子束以在所述电子束靶标上生成第一束斑；确定针对源自所述第一束斑的第一辐射束的一个或多个辐射场质量度量的值；以及基于所述值，确定所述第一辐射束是否在指定质量范围之外。10.根据权利要求9所述的系统，其中确定针对所述一个或多个辐射场质量度量的所述值包括：配置所述辐射疗...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：瓦里安医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：