患者身体区域的优化跟踪的制作方法

1.本发明涉及医疗设备(例如放射治疗设备)，具体涉及用于跟踪患者身体区域的医疗设备和相关方法。


背景技术：

2.放射治疗可以描述为使用电离辐射(例如x射线)来治疗人体或动物体。放射治疗通常用于治疗患者或受试者体内的肿瘤。在这样的治疗中，电离辐射用于照射并因此破坏或损坏形成肿瘤一部分的细胞。
3.现代放射治疗使用减少给予健康组织的辐射剂量从而提供安全治疗的技术。例如，一种使靶区域周围的健康组织所接收的辐射剂量最小化的标准方法是从多个不同角度将辐射引向靶区域，例如通过使用旋转台架围绕患者旋转辐射源。这样，可以在靶区域处积累累积的辐射剂量。然而，由于辐射从多个不同的角度施加，因此无法在健康组织中积累相同的、高的累积辐射剂量。
4.然而，治疗期间的患者移动(例如呼吸、咳嗽、吞咽等)可能导致肿瘤的移动。治疗期期间的这种运动可以被称为分次内(intrafractional)运动，并且这些运动可能影响施加到患者身体的不同区域的剂量。换言之，患者在放射治疗期间的移动可能由于减少施加到肿瘤的剂量而降低治疗的有效性，并且可能对健康组织造成损伤。
5.解决由分次内运动引起的问题的已知技术包括训练患者的呼吸或要求患者在放射治疗期间屏住呼吸。在这种技术中，基于治疗的要求来调整患者的呼吸。然而，这对于某些患者可能是不舒适的或不可能的，并且经常限制可以施加辐射的时间。
6.不包括训练患者呼吸的技术包括呼吸门控和跟踪技术。呼吸门控技术可以包括将患者的呼吸周期分成两个或更多个区域，例如应当施加辐射的第一最佳区域以及出于安全原因不应当施加辐射的第二次优区域。响应于感测到患者的呼吸周期已经进入次优区域，停止(门控)辐射的施加。呼吸门控技术包括作出关于患者身体在其整个呼吸周期内的移动与肿瘤移动之间的关系的假设。关于肿瘤移动的信息可以通过从替代呼吸信号外推来获取，替代呼吸信号可以通过使用相机或使用直接应用于患者的外部标志或应变仪观察患者胸部的移动来获取。然而，替代信号与肿瘤移动之间的相关性可能不准确。
7.跟踪技术包括基于肿瘤的移动来调整治疗束的方向、形状或其他特性。例如，可以移动多叶准直器的叶，以便根据肿瘤的移动调整治疗束的形状。然而，为了利用跟踪技术，必须获取关于靶区域的移动的信息。放射治疗设备可以配备有成像装置，并且例如四维计算机断层摄影(4dct)可以用于跟踪肿瘤或靶区域。该成像模态可以用于以可接受的准确度跟踪肿瘤，但是该成像模态具有有限的获取时间。这意味着由4dct确定的靶区域位置是在获取时间期间肿瘤的平均位置。因此，基于4dct的跟踪技术在用于控制放射治疗时有可能对患者的治疗引入微小的不准确性。
8.迄今为止，基于由kv成像器拍摄的2d(投影)图像来跟踪靶区域尚未被采用以用于跟踪靶区域的目的，因为已经认为，为了以足够的准确度跟踪靶区域，将必须以短的规则间
隔拍摄大量的kv图像。这将增加患者接收的剂量至不可接受的水平。
9.本发明寻求解决现有技术中遇到的这些和其它缺点。


技术实现要素：

10.在所附权利要求中阐述了本发明。本发明的方面在独立权利要求中阐述，可选特征在从属权利要求中阐述。
11.根据一个方面，提供了一种用于跟踪患者身体区域的移动的医疗设备。该区域具有运动范围，例如呼吸运动范围。设备包括控制器，其被配置为基于描述区域的至少一部分的一个或多个初始图像来确定区域的运动。控制器还被配置为基于所确定的运动来预测与区域的运动或位置相关联的至少一个特性将满足至少一个标准的运动事件时间，其中，至少一个标准包括区域位于其运动范围中的特定点处。控制器还被配置为基于所预测的运动事件时间来确定应捕捉至少一个后续图像的至少一个后续图像捕捉时间。
12.根据另一方面，提供了一种用于跟踪患者身体区域的方法。该区域具有运动范围，例如呼吸运动范围。该方法包括：接收多个图像，多个图像中的每一者描述区域的至少一部分，并且多个图像中的每一者已经在相应的图像捕捉时间拍摄。方法还包括：基于多个图像和相应图像捕捉时间确定区域在图像捕捉时间之间的运动；基于所确定的运动来预测与运动相关联的至少一个特性将满足至少一个标准的运动事件时间。至少一个标准包括区域位于其运动范围中的特定点处。方法还包括：基于所预测的运动事件时间来确定应捕捉后续图像的至少一个后续图像捕捉时间。
13.根据另一方面，提供了一种计算机可读介质。介质包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在由计算机执行时使得计算机：接收多个图像，多个图像中的每一者描述区域的至少一部分，并且多个图像中的每一者已经在相应的图像捕捉时间拍摄；基于多个图像和相应图像捕捉时间确定区域在图像捕捉时间之间的运动；基于所确定的运动来预测与运动相关联的至少一个特性将满足至少一个标准的运动事件时间；以及基于所预测的运动事件时间来确定应捕捉后续图像的至少一个后续图像捕捉时间。
14.根据另一方面，公开了一种用于跟踪患者身体的内部区域的移动的医疗设备。设备包括控制器，其被配置为基于多个图像和替代信号来生成患者移动模型，该多个图像描述区域的至少一部分，多个图像使用包括成像辐射源的成像装置来拍摄，替代信号指示患者的表面解剖结构的移动。患者移动模型使得能够根据替代信号和/或根据时间来估计区域的位置。控制器还被配置为：使用患者移动模型来估计区域的位置将满足至少一个标准的运动事件时间；以及基于所预测的运动事件时间来确定应使用成像装置捕捉至少一个后续图像的至少一个后续图像捕捉时间。
15.根据另一方面，公开了一种用于跟踪患者身体的内部区域的移动的方法。该方法包括：基于多个图像和替代信号来生成患者移动模型，该多个图像描述区域的至少一部分，多个图像使用包括成像辐射源的成像装置来拍摄，替代信号指示患者的表面解剖结构的移动。患者移动模型使得能够根据替代信号和/或根据时间来估计区域的位置。方法还包括：使用患者移动模型来估计区域的位置将满足至少一个标准的运动事件时间；以及基于所预测的运动事件时间来确定应使用成像装置捕捉至少一个后续图像的至少一个后续图像捕捉时间。
16.根据另一方面，提供了一种计算机可读介质。介质包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在由计算机执行时使得计算机：基于多个图像和替代信号来生成患者移动模型，该多个图像描述区域的至少一部分，多个图像使用包括成像辐射源的成像装置来拍摄，替代信号指示患者的表面解剖结构的移动。患者移动模型使得能够根据替代信号和/或根据时间来估计区域的位置。控制器还被配置为：使用患者移动模型来估计区域的位置将满足至少一个标准的运动事件时间；以及基于所预测的运动事件时间来确定应使用成像装置捕捉至少一个后续图像的至少一个后续图像捕捉时间。
17.各个方面的特征可以适当地互换使用，并且技术人员将理解这一点。
附图说明
18.现在参考附图仅以示例的方式描述具体实施例，附图中：
19.图1a至图1e描述了根据本发明的放射治疗设备或装置。
20.图2a描述了示出根据现有跟踪方法的具有肿瘤移动的kv图像的定时的曲线图，并且图2b描述了示出根据本发明方法的具有肿瘤移动的kv图像的定时的曲线图。
21.图3描述了所公开的方法。
22.图4a和图4b描述了根据本发明的基于不同运动事件的图像的定时。
23.图5描述了根据本发明的控制图。
24.图6a和图6b描述了对象在拍摄第一图像的第一时间与拍摄第二图像的第二时间之间的移动。
25.图7描述了所公开的方法。
具体实施方式
26.本技术涉及用于跟踪对象或物品的运动的方法。方法可以用于其中物品或对象的跟踪是有用的任何应用场景。该方法对于跟踪患者身体的靶区域特别有用，例如用于诊断目的。本技术还涉及能够执行所公开的方法的医疗设备。
27.本发明方法的特别有益的用途是它们在放射治疗领域的应用。图像引导放射治疗(igrt)可以被描述为使用成像作为放射治疗的一部分以提高治疗实施的精度和准确度。现代放射治疗设备通常包括成像装置。可以在治疗开始之前立即拍摄图像，然后可以使用这些图像相对于治疗计划将患者准确地定位在工作台上。甚至可以在治疗期间拍摄图像，其可以用于更新放射治疗。因此，igrt可以用于治疗肿瘤，同时考虑患者的移动。这对于随着患者呼吸而改变位置的肿瘤特别重要。使用跟踪技术，例如可以在图像指示肿瘤的显著体积不再直接在治疗辐射束的路径中时停止辐射的施加。
28.不同的成像模态可以用作igrt的一部分，例如超声和mri。超声和mri是非电离模态，因此不会向患者给予辐射剂量。然而，kv成像利用电离辐射来获得图像。由于这个原因，迄今为止，还没有在igrt内的跟踪中采用kv图像，因为认为这样做会将显著剂量的辐射传递给患者。
29.参考图2a，其是示出了根据迄今为止认为kv图像可以并入到适用于放射治疗的跟踪技术中的唯一方式的图像获取方案的曲线图。该曲线图示出了肿瘤随时间的移动，其中时间沿着x轴，位置沿着y轴。曲线描述了当患者移动时肿瘤的运动。该移动的大部分与患者
的呼吸周期相关联，因此曲线具有粗略的周期性。竖直线指示拍摄kv图像的时间。kv成像的获取频率或帧速率是规则的，并且合理地高，以便确保不遗漏肿瘤位置的潜在重要变化或肿瘤运动的变化。如果要使用所得到的kv图像来通知和更新放射治疗计划，则这是特别重要的。然而，这种技术的问题是给予患者的剂量高得不可接受。
30.现在参考图2b，其是与图2a类似的示意图，并且示出了肿瘤随时间的移动。然而，在此，kv图像的获取由本发明的方法控制。代替定期地并且以高帧速率拍摄kv图像，使用运动估计技术以便通知应当何时发生kv图像的获取。基于先前获取的kv图像，使用运动估计技术来预测运动事件将何时发生。例如，可以基于先前获取的kv图像确定肿瘤的一个或多个运动向量，并且这些运动向量可以用于预测肿瘤的未来运动。运动估计技术可用于预测运动事件将发生的时间。例如，运动估计技术可以用于确定肿瘤将停止运动并变得静止、改变方向或将处于患者体内的特定预定位置的未来时间。然后，可以基于该预测的未来事件时间来对下一kv图像进行排序。例如，可以确定下一kv图像应当恰好在所预测的运动事件时间之前、之时或之后拍摄。因此，本发明方法允许对较少kv图像进行最佳使用，因为图像仅在被判断为对跟踪过程最有用且有影响的时间拍摄。因此，从kv图像到患者的剂量显著减少，同时对于肿瘤运动中的任何变化维持高响应时间。
31.虽然参考跟踪肿瘤，但是可以跟踪患者身体的任何区域。例如，危及器官(oar)是由于临床原因而在放射治疗期间应当接收最小辐射剂量的组织区域。oar可以例如在肿瘤附近，并且放射治疗的重要部分是oar的限定和对这些组织的辐射剂量的管理。虽然本发明方法可用于跟踪肿瘤以确保其保持在治疗束的路径内，或者当肿瘤离开治疗束的路径时停止辐射的施加，但是本发明方法同样可应用于跟踪oar以确保其不进入治疗束的路径。
32.本发明的方法可以在包括成像装置的医疗设备(例如放射治疗设备)上进行。图1a示出了合适的放射治疗设备100。设备100可描述为图像引导放射治疗(igrt)机器。igrt机器100包括可旋转台架102，治疗装置104和成像装置106固定到该可旋转台架。在该示例中，治疗装置104和成像装置106附接到台架，使得它们可与台架一起旋转，即，使得它们随着台架旋转而旋转。在放射治疗期间患者112躺在其上的诊察台110定位于设备的治疗体积中。
33.治疗装置104包括治疗束源114和治疗束靶116。治疗束源114被配置为朝向患者112发射或引导治疗辐射，例如mv能量辐射。如技术人员将理解的，治疗束源114可以包括电子源、用于朝向重金属(例如钨)靶加速电子以产生高能光子的直线加速器、以及被配置为准直所得到的光子并因此产生治疗束的准直器。一旦治疗辐射已经从源114传递并穿过患者112，辐射就继续朝向治疗束靶116，在那里辐射被阻挡/吸收。治疗束靶116可以包括成像面板(未示出)。治疗束靶因此可以形成电子射野成像设备(epid)的一部分。epid通常是技术人员已知的，并且在本文中将不进行详细讨论。
34.成像装置106(也称为成像系统106)包括成像束源118和成像面板120。成像束源118被配置为朝向患者112发射或引导成像辐射，例如x射线/kv能量辐射。如技术人员将理解的，成像束源118可以是x射线管或其它合适的x射线源。成像束源119被配置为产生kv能量辐射。一旦成像辐射从成像束源118传递并穿过患者112，辐射就继续朝向成像面板120。成像面板120可以被描述为辐射检测器或辐射强度检测器。成像面板120被配置为产生指示入射在成像面板120上的辐射的强度的信号。在使用中，这些信号指示已经穿过患者112的辐射的强度。这些信号可以被处理以形成患者112的图像。该过程可以被描述为成像装置
106和/或成像面板120捕捉图像。通过在患者周围的多个角度上拍摄图像，可以例如使用断层摄影重建技术产生患者的3d图像。
35.在所例示的示例中，治疗装置104和成像装置106安装在台架上，使得治疗束在与成像束的方向大体垂直的方向上行进。
36.因为台架102是可旋转的，所以治疗束可以从一定角度范围递送给患者。类似地，可以从一定角度范围对患者成像。例如参见图1b至图2e，其中的每一者都示出了处于不同旋转角度的图1a的台架102。在图1b中，台架被定位在“第一”台架旋转角度，其中，治疗源114在竖直/向下的方向上将治疗束引向患者，并且成像源118在水平/从右到左的方向上将成像束引向患者。在图1c中，台架已经被顺时针旋转45度到“第二”旋转角度。在图1d中，台架已经顺时针旋转另外的45度(即相对于图1b顺时针旋转90度)到“第三”旋转角度，使得治疗源114在水平/“从右到左”的方向上将治疗束引向患者，并且成像源118在竖直/向上的方向上将成像束引向患者。最后，在图1e中，台架已经顺时针旋转另外的45度(即相对于图1b顺时针旋转135度)到“第四”旋转角度。
37.如技术人员将理解的，台架102可以相对于患者旋转到多个离散的角度位置中的任何一者。治疗装置104可以根据治疗计划在这些离散的角度位置的每一者或多者处将辐射引向患者。治疗装置104甚至可以用于在其被台架102旋转时在所有旋转角度连续照射患者。施加辐射的角度以及治疗束的强度和形状可以取决于与给定患者有关的具体治疗计划。
38.设备100可以另外包括表面扫描系统。表面扫描系统是被配置为在患者被定位在患者定位表面上的同时扫描患者的系统。在一个示例中，表面扫描系统可以包括处理器、图案投影仪和至少一个相机或其他检测装置。图案投影仪被配置为从上方将2d或3d图案投影到患者上。一个或多个相机观察投影到患者上的图案，并且处理器被配置为基于所检测/观察的投影图案来确定与患者的位置相关联的信息。表面扫描系统在本领域中是已知的，并且可以用于跟踪患者的运动。表面扫描系统可以用于基于对投影到患者上的2d或3d图案的检测来确定表面表示。表面表示可以被描述为表示患者的移动的计算机模型。表面表示算法可以是基于特征、点或模型的方法或基于全局相似性的技术中的任何一种。这样的算法对于技术人员是已知的。
39.替代性地，表面扫描系统不必包括图案投影仪，而是可以使用相机和已知的视频分析技术来监测患者表面解剖结构的移动。
40.设备100另外包括控制器(未示出)。控制器是被配置为控制设备100的处理器或处理设备。控制器与包括或存储指令的计算机可读存储介质联接，指令在由控制器执行时使得控制器执行本文公开的任何一个或多个方法。因此，本文所述的方法可以在计算机可读介质上具体实施，该计算机可读介质可以是非瞬态计算机可读介质。计算机可读介质承载计算机可读指令，这些计算机可读指令被布置为在处理器上执行，以便使处理器进行本文描述的任何或所有方法。
41.如本文所用的术语“计算机可读介质”是指存储用于使处理器以特定方式操作的数据和/或指令的任何介质。这种存储介质可以包括非易失性介质和/或易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘。易失性介质可以包括动态存储器。存储介质的示例性形式包括软盘、软磁盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其它磁性数据存储介质、cd-rom、任
何其它光学数据存储介质、具有一个或多个孔的图案的任何物理介质、ram、prom、eprom、闪速eprom、nvram以及任何其它存储芯片或匣。
42.控制器被配置为向设备100的多个不同部件(例如上文和本文其他地方描述的部件)发送控制信号。具体地，控制器被配置为向成像装置发送指令，以便指示在特定时间拍摄图像，和/或被配置为更新图像排序信息，使得可以由控制器控制捕捉图像的时间。控制器还被配置为向治疗装置发送控制信号，以便实现放射治疗的改变。控制器还收集指示设备100的各种部件的性能和动作的数据。例如，控制器控制台架的旋转并记录台架已经旋转到的角度。
43.图3是描述了根据本发明的跟踪患者身体区域的方法300的流程图。图4a和图4b示出了曲线图400a、400b。这些曲线图示出了患者身体区域在y轴上的位移与沿着x轴的时间的关系。连续的竖直线描述了拍摄图像的时间。竖直虚线指示预测将发生运动事件的时间。图4a和图4b示出了根据不同获取方案拍摄的图像，获取方案使用不同的图像捕捉标准创建，如将在下面解释的。在图3的流程图的以下描述中，将适当地参考图4a和图4b。
44.虽然为了简单起见在曲线图上沿单个方向描述了位移，但是应当理解，区域的运动可以在三维中发生，并且因此位移可以是三维向量。而且，虽然参考了位移，但是所公开的方法可以同样地利用标量位置。图2a、图2b、图4a和图4b所示的曲线图描述了患者身体的区域的位置随时间的变化。
45.在方框301，接收患者身体的区域的一个或多个图像。该一个或多个图像可以是多个图像。各个图像描述了区域的至少一部分。如从图4a和图4b可以理解的，各个图像具有其自己的相关联的图像捕捉时间。图像可以经由被配置为发射成像辐射和/或电离辐射的成像装置来获得。图像可以是kv图像，即，可以经由kv成像装置(例如x射线或ct成像装置)来获得。在一个示例中，存在包括在多个图像内的两个图像：在第一图像捕捉时间拍摄的第一图像和在第二图像捕捉时间拍摄的第二图像。在图4a中经由附图标记402a和在图4b中经由附图标记402b描述了适当的多个图像的示例。
46.在方框302，确定一个或多个图像中的区域的位置。该位置自动确定。该步骤可以使用已知的自动分割或自动轮廓描述技术来执行。
47.在方框303，确定区域的运动。该运动基于在方框302确定的一个或多个图像中的区域的位置以及相关的图像捕捉时间来确定。该运动可以基于在方框301接收的图像的子集或全部来确定。合适的子集可以是在做出303的确定时接收到的两个最近的图像。所确定的运动可以被描述为可以确定的图像的图像捕捉时间之间的运动。在特定实现方式中，确定运动包括确定描述区域的运动的参数。合适的参数是运动向量。可以确定运动向量集合，其中各个运动向量描述了区域在两个相应图像捕捉时间之间的运动。
48.确定运动可以包括计算或确定数学对象或函数，其可以用于根据时间确定区域的位置或速度，例如计算运动向量或患者移动模型。
49.确定运动可以包括基于各个所接收的图像中的患者身体的区域的位置和各个图像的相应图像捕捉时间来确定运动。使用一种或多种运动估计技术，基于图像(例如基于第一图像和第二图像)为该区域确定至少一个运动向量。至少一个运动向量包括向量速度值。换言之，确定区域的运动可包括确定区域的运动方向和运动速度两者。例如，在利用如图4a和图4b所示的两个图像(402a或402b)的实现方式中，可以使用已知的图像分析或运动估计
技术在第一图像和第二图像中识别患者的区域。基于两个图像中的区域的所确定位置，可确定运动向量410a、410b。例如，如果区域在第一时间与第二时间之间已经移动了25个像素，则移动速度可以简单地计算为25个像素/(t
2-t1)。对于包括成像装置的医疗设备，图像的视场已知具有高准确度水平。由于图像的视场是已知的，因此也可以以例如mm/s或cm/s的单位来表示该速度值。关于图6a和图6b描述了确定运动向量的示例。
50.在一个示例中，可以对在方框301接收的图像中的各个像素执行运动估计，以便以本文例如关于图6a和图6b公开的方式获取各个像素的运动向量。可以应用区域生长方法/算法，以便确定附近像素的哪些运动是类似的。可以将彼此邻近(例如在距离阈值内)并且具有类似运动向量(例如在运动阈值内)的像素分组在一起，并且将其确定为与患者解剖结构的相同区域相关联。该分析可以基于预先分割的原始图像。
51.虽然已经参考了确定一个运动向量，但是应当理解，可以确定与区域的运动相关联的若干运动向量。这在区域较大并且不能用单个运动向量准确描述的情况(例如当患者呼吸时在不同方向上移动的长肿瘤)下是有用的。其中计算多个运动向量的实现方式更好地考虑了身体中的组织通常不是刚性的并且因此不作为固体对象移动的事实。对于患者身体的可变形区域，可以使用多个运动向量来跟踪该区域，这将描述当患者移动时该区域的变形。在意图跟踪患者心脏的移动的示例中，可以使用多个运动向量。跟踪心脏中心移动的运动向量可能表明心脏没有表现出明显的随时间的移动，但是与心脏的壁和其它心脏组织相关联的一个或多个运动向量将给出心脏随时间的移动的更好指示。
52.在方框304，可选地，更新放射治疗。治疗可以基于在方框302确定的图像中的区域的位置和在方框303确定的区域的运动中的一者或两者来更新。基于在治疗期间拍摄的图像中的肿瘤或其他靶区域的位置和运动来更新放射治疗是已知的，并且可以使用已知的技术来执行。这确保了治疗随着靶位置在治疗期间变化而适应。
53.例如，靶可能由于患者的移动(例如呼吸、咳嗽、吞咽等)而移动。在治疗期期间的这种运动可以被称为分次内运动。更新放射治疗可以包括调整影响辐射到患者的递送的一个或多个参数。例如，处理器可以被配置为基于所确定的运动和/或区域在图像中的位置来控制以下内容中的至少一者：辐射束的门控；通过调整多叶准直器(mlc)实现的束的形状；或者患者支撑系统的移动。
54.可选地，在方框305，确定与区域相关联的运动范围。这可以包括确定运动范围数据，其指示区域移动通过的运动范围。方框305的确定可以在任何合适的时间发生，例如在治疗之前或期间。方框305的确定可以在方框301和303中的任何一者之前执行。图4a和图4b示出了肿瘤在其周期性地(或半周期性地)移动通过由最大位移值和最小位移值限定的运动范围408时随时间的移动。
55.可以使用多种方法来确定运动范围。例如，可以获得第二多个图像，从该第二多个图像可以提取运动范围(“第二”的使用是与可以在方框301接收的“第一”多个图像区分)。在图4a中通过参考附图标记404描述了适当的第二多个图像，从该第二多个图像可以估计/提取运动范围数据。区域的运动范围408经由在y方向上延伸的双头箭头来描述。运动范围在肿瘤或患者身体的其它区域的最小位移与最大位移之间延伸。当区域(例如肿瘤)移动通过其运动范围时，拍摄第二多个图像中的图像。在所描述的说明性示例中，多个图像包括在患者的呼吸周期中的各个点处拍摄的6个图像。第一多个图像与第二多个图像之间可能存
在重叠，使得第一多个图像402a(从其可以确定区域的运动)完全或部分地被第二多个图像404(从其可以确定区域的运动)包含。如从图4a中可以理解的，包括第一多个图像402a的第一图像和第二图像也形成第二多个图像404的一部分。通过将第一多个图像402a中的图像用于多于一个目的，即提取运动范围数据和确定区域的运动，实现了图像的最佳使用，并且减少了到患者的辐射剂量。确定运动范围可以包括手动分割图像，或使用自动分割技术，以确定各个图像中肿瘤的位置，然后比较图像中肿瘤的位置以便确定位置极值。
56.运动范围数据也可以使用表面扫描系统和相关联的方法来确定。在一个示例中，患者可以被定位在患者位置表面(另外被称为诊察台或工作台)上，并且使用表面扫描系统来成像。连续扫描允许根据已知算法生成患者的表面表示/模型，从该表面表示/模型可以提取运动范围数据。
57.运动范围数据可以包括区域的最小位移和最大位移。换言之，运动范围数据可以包括区域的运动的极值。具体地，如果方法的目的是在呼吸周期中的特定点拍摄图像，则在整个患者的呼吸周期的特定点拍摄图像。从这些图像中，可以提取肿瘤在整个患者呼吸周期内的最小位移和最大位移。运动向量或平均运动向量也可以在最大位移点和最小位移点记录。
58.可以使用已知的运动估计和/或图像分析技术来估计/提取区域的运动范围。运动范围数据可以是最大位移值和最小位移值。例如，可以确定最大位移值和最小位移值的坐标，并且将其记录和保存为运动范围数据。虽然在所描述的示例中，多个图像在仅仅一个移动周期内获得，但是应当理解，图像可以在多个周期内拍摄。
59.除了最大位移值和最小位移值之外，还可以在整个运动周期内记录多个位移值，使得运动范围数据描述区域在整个运动周期内的位移。
60.应当理解，对于具有可旋转成像装置的放射治疗设备，构成运动范围数据的运动范围位置值应当被记录在三维空间中，而不是例如相对于成像面板的2d表面来记录。
61.运动范围数据可以包括在多个方向/维度中的每一者上的最大位移和最小位移。例如，对于患者的区域，可以在医疗设备的治疗或成像体积内的x、y和z坐标系中记录最大位移和最小位移。这种坐标系可以被描述为房间坐标。
62.运动范围数据可以被描述为移动弧。移动弧可以包括在多个维度中的每一者上的位移，例如在用于定义医疗设备的治疗或成像体积的三维坐标系内的x、y和z方向中的一些或全部上的位移。
63.确定运动范围数据的替代方法包括使用非电离成像模态。例如，可以获得患者的mr图像，从这些图像中可以提取运动范围。替代性地，可以使用光学传感器、相机或超声技术来获得第二多个图像。有益的是就在跟踪区域的运动之前拍摄第二多个图像，以确保运动范围数据是准确的并且指示治疗期间的运动范围。还可以使用非成像技术来确定运动范围/运动范围数据，例如呼吸应变仪、应变带、例如光学传感器的一个或多个传感器等。
64.如从方法300的以下描述中将理解的，该方法可以包括：在由运动估计数据(例如运动向量)确定的时间连续拍摄患者身体的区域的图像，然后基于新获取的图像连续更新运动估计数据(例如运动向量)以确保区域的确定的运动保持为最新。这可以被描述为实时跟踪区域的移动。如果后续图像表明运动范围数据不准确，或者不再表示患者的移动，则可以自动更新运动范围数据。
65.在一个实现方式中，在方框302在各个后续图像中确定区域的位置，并将其与运动范围数据进行比较。如果该确定揭示了该区域已经延伸超过由运动范围数据指示的最小位移或最大位移，则可以更新运动范围数据，例如以适当地包括新的最大位移或最小位移。替代性地，仅当观察到区域规则地行进超过运动范围数据时，才可更新运动范围数据。这可以包括与阈值进行比较，该阈值可以是区域已经延伸超过在305确定的运动范围的次数或者每单位时间的数量。因此，跟踪区域的移动，将所确定的靶的运动与运动范围数据进行比较，以确定运动范围数据是否仍然适当和准确。
66.在方框306，预测运动事件时间。运动事件时间基于所确定的区域的运动来预测。运动事件时间是运动事件将发生的时间。当与区域的运动和/或位置相关联的至少一个特性满足标准或满足标准的组合时，发生运动事件。例如，当运动的特性以指定方式变化时，可以发生运动事件。例如，速度可以变化，使得满足速度标准。该标准可以涉及移动的速度或方向中的一者或两者。
67.当区域到达其运动范围中的特定点(例如患者呼吸周期中的最大位移点和最小位移点)时，可以发生运动事件。最大位移点和最小位移点可以被称为转折点，并且可以例如从运动范围数据来确定。对于随着患者呼吸而移动的区域，这些最大位移和最小位移可以在时间上大致(尽管不一定精确地)与肺扩张的最大点和最小点相对应。对于通常包括两个主要移动方向(例如正移动方向和负移动方向)的周期性移动，这些最大移动点和最小移动点可以被称为转折点。
68.当预测下一转折点或其它运动事件将何时发生时，可以使用运动范围数据。在简单的实现方式中，要确定的相关事件时间可以是区域处于其最大位移的时间。这至少大致对应于最大吸入点，即当肺处于其最大延伸点处时。因为在特定时间的区域的速度从运动估计技术已知，并且因为要行进的距离可以从运动范围数据中确定，所以可以提取对区域何时将达到其最大位移的估计。
69.图4a描述了图像获取方案，其中，感兴趣的运动事件是与区域相关联的运动范围中的特定点。具体地，感兴趣的运动事件是运动的转折点。合适的标准可以是区域具有与其最大位移值或最小位移值匹配的位移，如从运动范围数据确定的。在该示例中，使用所确定的运动(例如运动向量)和运动范围数据，可以确定区域将达到其最小位移的事件时间t
event(1)
。
70.在图4的曲线图上描述了三个不同的预测运动事件时间。这三个不同的预测运动事件时间使用符号t
event(identifying number)
来标记。
71.用于预测区域何时处于转折点的替代标准可以是速度从正变为负(例如在零位移处于区域的最小值的坐标系中)。合适的标准可以被描述为运动方向已经以指定方式变化(例如变化了阈值量)或者方向在指定的方向范围内。例如，区域的方向可以放置在两个面元(bin)中的一者中：上或下或者等效地为正或负。因此，预测运动事件时间可以包括预测区域的方向何时将从一个“面元”或方向值范围变到另一个。
72.为了预测何时将发生速度变化，在303确定不同时间的多个不同运动向量是有用的。例如，在一个实现方式中，在方框301接收的多个图像402a可以包括三个图像，每个图像在相应的图像捕捉时间拍摄。通过基于第一图像与第二图像之间的区域的位置差异确定第一运动向量并且基于第二图像与第三图像之间的区域的位置差异确定第二运动向量，可以
确定区域的加速度信息。因此，然后可以预测未来运动事件时间，在该时间，区域的速度将满足特定标准，例如当速度将在转折点处改变方向时。利用卡尔曼(kalman)滤波器的技术也可以用于确定加速度信息。这些技术对于技术人员是已知的。
73.图4b示出了不同的图像获取方案，其中，相关运动事件是患者的区域进入或离开患者的指定区域412。指定区域可以是放射治疗设备的治疗体积内的三维体积。被跟踪的患者的区域(例如肿瘤或其它靶区域)例如随着患者呼吸而相对于指定区域移动。在图4b中使用附图标记412描述了指定区域的尺寸。为了确定何时拍摄后续图像，基于多个图像402b确定运动向量410b。基于运动向量410b，可以预测患者的靶区域将离开指定区域412的时间t
event(1)
。虽然参考了离开指定区域的靶区域，但是可以等效地预测靶区域将在什么时间进入指定区域。在t
event(2)
示出了患者的靶区域将进入指定区域的预测的运动事件时间。
74.当确定何时门控放射治疗束时，以高准确度确定例如肿瘤的靶区域何时在指定区域或体积中是重要的。关于图4b描述的图像获取方案和方法对于放射治疗的目的是有用的，因为通常，当患者处于他们的呼吸周期的中点时(换言之，当靶区域大致在其呼吸运动范围的最小点与最大点之间的中间时)施加治疗束是有利的。放射治疗设备可以被配置为将治疗束引向指定区域或体积，其中患者在治疗之前被定位为使得肿瘤或靶区域与该位置对准。在一些实现方式中，放射治疗设备的等中心可以落在指定区域内。当肿瘤移出该指定区域/体积特定程度时，可以门控(即关闭)治疗束。这样，减少健康组织接收的辐射剂量。
75.由于这个原因，根据治疗的性质，拍摄后续图像的合适时间可以是呼吸周期的中点。此时，靶区域的位移或位置将满足它位于呼吸运动范围中的最小位移与最大位移之间的中点的标准。该标准可以类似地是靶区域落在位于呼吸周期中点周围的阈值范围或指定区域内。换言之，与区域的运动相关联的特性(在这种情况下为区域的位置)将满足位于指定位置值(中点)的标准，或者替代性地，靶区域的位置将满足位于指定区域内的标准，其中，指定区域包括中点。
76.基于以上讨论，将理解，基于从运动估计技术获得的所确定的运动，可以预测与运动相关联的至少一个特性将满足至少一个标准的运动事件时间。如果从在方框301接收的多个图像获取多个运动向量，则标准可以是例如速度标准、位移或位置标准、或加速度标准。
77.在方框308，确定至少一个后续图像捕捉时间。后续图像捕捉时间基于预测的运动事件时间来确定。后续图像捕捉时间是应当捕捉后续图像的时间。该方法还可以包括：对一个或多个后续图像进行排序，例如通过指示医疗设备的成像装置在后续图像捕捉时间获得后续图像。然后，可以在至少一个后续图像捕捉时间获得至少一个后续图像(参见方框310)。
78.例如，后续图像捕捉时间可以与预测的运动事件时间相对应。在运动事件与移动的转折点有关的实现方式中，因此可以在转折点处获得图像。替代性地或另外地，运动事件可以是患者的区域位于预先指定的位置，例如与患者的呼吸周期的中点相对应的位置。因此，可以安排在患者呼吸周期的中点拍摄图像。
79.在另一实现方式中，后续图像捕捉时间可被确定为预测运动事件时间之前和/或之后的指定时间。图4a中描述了这样的实现方式。基于运动向量410a，预测到在t
event(1)
出现转折点。基于该预测运动事件时间t
event(1)
，确定两个后续图像捕捉时间：是t
event(1)
之前的
第一指定时间间隔432的第一后续图像捕捉时间和是t
event(1)
之后的第二指定时间间隔434的第二后续图像捕捉时间。
80.指定的时间间隔432、434可以基于预定的周期性数据。例如，可以从第二多个图像404获得患者呼吸周期的周期性或长度，并且可以相对于该时间长度确定一个或多个指定的时间间隔432、434。在一个示例中，第一指定时间间隔432可以是患者的总呼吸周期长度的一小部分。在特定示例中，指定时间间隔可以是患者完成完整呼吸周期所花费的时间的5％，使得如果测量到患者的呼吸周期持续6.0秒，则安排后续图像在预测运动事件发生之前0.3秒发生。
81.在替代实现方式中，可以针对患者的区域将满足距离或位移标准的时间安排后续图像，而不是在预测运动事件时间之前的指定时间间隔拍摄图像。这可以被描述为动态阈值，因为它将根据区域的速度/速率来调整。参考图4a，t
event(1)
是预测的运动事件时间。此时，预测到将出现转折点。当预期区域与转折点相距指定距离时，可以安排后续图像422。参考图4a，预测事件时间t
event(1)
与拍摄后续图像422的时间之间的时间差432可以基于位置或位移标准。简言之：该实现方式包括预测在什么时间靶区域将在转折点的阈值距离内，以及安排在该时间拍摄后续图像。
82.将理解，在预测了运动事件时间之后，可以以一种方式或不同方式的组合来确定至少一个后续图像捕捉时间。已经描述了安排在转折点之前的阈值时间或阈值距离拍摄后续图像，但是可以使用不同的标准和事件。
83.因此，可以确定多个不同的后续图像捕捉时间，并且所得到的图像可以用于不同的目的。例如，在运动事件发生时或就在运动事件发生之前拍摄的第一图像可以用于在对于更新放射治疗将最有用的时间获得图像。第二图像可以被安排为就在运动事件之后在最适于更新所确定的靶运动的时间(即在将产生最适于确定新运动向量的图像的时间)发生。可以基于这些目的来选择和调整时间432和434。
84.在方框310已经获得后续图像之后，在方框302确定各个后续图像中的区域的位置，并且该过程继续通过步骤302至310。这样，运动向量被连续地更新并保持最新。在为了使放射治疗适应而跟踪区域的实现方式中，该方法确保优化治疗以考虑为分次内运动，同时需要拍摄显著更少的图像。
85.如关于方框304所述，跟踪方法可以用于实时或半实时地更新放射治疗。通过基于在后续图像捕捉时间捕捉的后续图像更新放射治疗，来保持治疗最新。通过这样调整放射治疗，可以优化在靶区域处接收的辐射剂量，同时最小化由健康组织接收的辐射剂量，并且特别地最小化由任何oar接收的辐射剂量。
86.更新放射治疗可以包括调整影响辐射到患者的递送的一个或多个参数。更新治疗可以包括基于后续图像停止(门控)放射治疗束的施加，和/或可以包括调整束的形状和/或强度。可以使用多叶准直器来调整束的形状。因此，可根据后续图像调整mlc叶的位置。更新放射治疗可以包括调整患者和治疗辐射源的相对位置，例如通过移动患者定位表面和/或通过旋转台架，使得治疗辐射束相对于患者以不同角度发射。
87.控制器指示放射治疗设备的相关部分实现更新的放射治疗。例如，控制器被配置为向辐射源及其相关联控制电路、准直部件(例如mlc)、以及可以影响患者与辐射源之间的相对位置的变化的部件(例如患者定位表面和台架旋转机构)中的任何一者发送控制信号。
88.作为示例，作为放射治疗的一部分，治疗辐射源被配置为在指定的时间长度内从特定的台架旋转角度沿着放射治疗设备的治疗体积内的束路径施加辐射，以便向定位于患者定位表面上的患者的肿瘤提供特定剂量的辐射。在治疗之前，将患者定位在患者定位表面上，使得肿瘤定位在束路径中。mlc用于对辐射进行整形，使得施加到肿瘤或靶区域的剂量被优化，而施加到健康组织的剂量被最小化。换言之，放射治疗设备被配置为向指定体积的空间施加辐射。然而，如本文所述，肿瘤随着患者的呼吸而移动，并且因此肿瘤不总是占据与指定体积相同的体积。本方法可用于跟踪肿瘤，并在肿瘤离开指定体积指定量时门控(停止)放射治疗的应用，或者在患者呼吸时通过调节mlc叶来跟踪肿瘤。
89.本方法可以用于预测靶区域何时将进入和离开预定体积，并且基于这些预测时间来拍摄靶区域的图像。可以关于图4b描述这种实现方式。图4b描述了可以是体积的指定区域412。对准患者，使得肿瘤与指定区域412对准。当靶区域离开指定区域412指定的程度时，应当停止辐射的施加，以便减少对健康组织的辐射剂量。当靶区域重新进入指定区域412指定程度时，应当再次开始施加辐射，以便优化施加到肿瘤的剂量。由运动向量表征的肿瘤的确定运动可用于预测这两个事件何时将发生。知道这些事件何时将发生或者可能发生允许以足够的准确度跟踪肿瘤，以允许成功地门控束，同时最小化所需的图像的数量。
90.运动向量410b可以表明患者已经开始更快地呼吸。预测靶区域将离开指定区域的时间t
event(1)
，并且就在该预测时间t
event(1)
之前拍摄后续图像(由指定时间间隔434b控制)，以确认靶区域正在离开或即将离开指定区域。基于确认靶区域即将离开指定区域的该后续图像，停止向指定区域412施加辐射。
91.基于后续图像加上所拍摄的任何其他图像(图4b中未示出)，还可以预测靶区域何时将重新进入指定区域。图4b中描述了在时间t
event(2)
的这个预测运动事件。再次，就在预测运动事件时间t
event(2)
之前拍摄图像，以确认运动估计跟踪是正确的。基于该图像，更新放射治疗，使得将辐射重新施加到指定区域412/空间体积。
92.为了实时或半实时地跟踪该区域，连续地更新所确定的运动。参考图3，在310已经获得至少一个后续图像之后，使用该至少一个后续图像来更新所确定的运动，并且该方法返回到方框303。在方框303，至少部分地基于在310获取的至少一个后续图像来确定新的运动向量，并且在方框306基于更新的运动向量来预测新的运动事件时间。
93.这样，使用优化数量的图像来实时跟踪区域的运动。因此，当所公开的方法与包括电离成像辐射源的成像装置一起使用时，对于给定的运动跟踪准确度，患者接收的剂量保持尽可能低。
94.在连续更新运动向量(所确定的运动)时，预测多个运动事件的时间，并且可以基于这些时间对多个后续图像进行排序。本方法因此可以包括：接收第一后续图像，至少部分地基于第一后续图像和第一后续图像捕捉时间来更新所确定的区域的运动；基于区域的更新运动来预测与运动相关联的至少一个特性将满足至少一个标准的第二运动事件时间；以及基于第二预测运动事件时间确定应捕捉第二后续图像的第二后续图像捕捉时间。
95.本发明的方法由于几个原因是有利的。通过确定区域的运动并使后续图像捕捉时间基于预测事件时间，而不是像先前所做的那样不断地拍摄图像，对图像数量进行了最佳使用。这在拍摄图像有“成本”的情况下(例如当图像由利用电离辐射的成像装置拍摄时)是有益的。在这种场景中，成本可以是施加到患者的辐射剂量，或者是在拍摄图像时由电子器
件接收的辐射损伤-该后一点在使用该方法来确定例如在机场安全设置中何时拍摄x射线图像的实现方式中是相关的。
96.迄今为止，已经认为kv图像的使用不适于实时跟踪患者的肿瘤或其它靶区域。已经认为，所需的帧速率和随之发生的对患者的辐射剂量将太高。然而，通过利用运动估计技术来控制何时捕捉图像，该剂量可以被降低到可接受的水平，同时维持跟踪准确度和对肿瘤或其他跟踪区域的运动变化的高响应时间。减少kv图像所拍摄的图像的数量不仅减少了提供给患者的剂量，而且延长了成像辐射检测器的寿命。
97.本发明的方法对肿瘤运动的变化具有快速响应时间。通过基于描述区域运动的连续更新的运动向量来预测未来事件时间，图像排序时间可以随着患者呼吸速度的变化而自动更新。这又允许放射治疗通过在肿瘤移动时跟踪肿瘤或通过门控治疗束的施加(所有这些都具有最小kv成像剂量)而实时更新以提高治疗的功效。
98.通过对肿瘤成像并使用运动估计技术将后续图像排序时间基于这些图像，可以直接跟踪肿瘤或患者身体的其他区域的运动。这比例如利用患者呼吸的替代信号并依赖于替代信号与肿瘤移动之间的潜在不准确的对应映射的技术更有效且更准确。
99.图5描述了示出本发明的实现方式的控制图。过程开始于510。在方框522，向患者递送治疗辐射。启用治疗束，例如mv治疗辐射。这包括从控制器向辐射源/束生成系统发送控制信号。在方框524，更新放射治疗。具体地，可以调整影响辐射到患者的递送的一个或多个参数，例如可以调整(例如在其强度上)、门控(即，停止或启动)或移动(例如借助于操纵磁体或经由例如mlc的束成形/准直装置)治疗束。在方框524进行的调整或更新是基于来自成像控制回路530的信息来执行的，这将在下面讨论。在方框526，确定治疗是否已经完成。如果是，则在方框528结束治疗。如果否，则再次启用治疗束，并且在方框522基于在方框524已经调整或更新的参数继续治疗。
100.由成像控制回路530通知应当更新治疗的方式，成像控制回路在图5中经由虚线指示。在步骤531，从控制器向成像系统发送控制信号，以便启用成像辐射。在方框532经由成像系统获取图像。在方框533分析所得到的图像，以确定肿瘤或其它靶区域或感兴趣区域的位置。基于在方框532获取的一个或多个图像，在方框534以运动向量的形式确定肿瘤的运动。基于所确定的运动向量，在方框535确定与肿瘤相关联的未来事件时间。如本文别处所述，该事件时间可以是肿瘤位置满足标准的时间，例如当肿瘤将位于治疗束的束路径内时或当肿瘤处于与患者呼吸周期相关联的转折点时。
101.在方框526，基于在方框535计算的事件时间，对未来kv图像排序。如本文别处所述，图像可被排序为在计算的未来事件时间发生，或者可被排序为就在未来事件时间之前或之后发生。这取决于放射治疗的要求和在方框535预测的运动事件的类型。在方框531从控制器向成像系统发送控制信号，以启用kv辐射，并且在532在排序的时间获取图像。
102.优化为了维持给定的跟踪准确度而需要的图像数量可以使用已知的优化技术来实现。可以准备适当的损失或成本函数，其总体目的是对于给定的运动检测准确度拍摄最小数量的图像。可以通过使用放射治疗设备的成像/治疗体积中的体模来探究跟踪准确度与所拍摄的图像的数量之间的关系。体模是移动体模，其具有以已知方式随时间变化的位置。通过拍摄移动体模的图像，可以校准该方法并探究所拍摄的图像的数量与跟踪准确度之间的关系。所得到的校准信息用于通知优化过程。
103.运动估计的已知方法可以用作本技术的方法的一部分。可以使用现有的运动估计方法来分析在方法300的方框301接收到的图像。算法可以用于创建表示图像区域从一帧到下一帧的2d平移运动的一个或多个运动向量。技术可以包括运动搜索，其中，搜索两个图像以找到与患者的区域最佳匹配的图像的区域。两个区域的位置的差异允许确定描述相关图像捕捉时间之间的区域的运动的运动向量。
104.图6a和图6b描述了可以从其确定运动向量的多个图像610、620。第一图像610在第一图像捕捉时间拍摄并描述第一位置612处的对象。第二图像620在第二图像捕捉时间拍摄并且示出在第二位置622的相同对象。可以通过使用运动估计技术分析第一图像610和第二图像620来确定对象的位移。在所示的示例中，原始位置612与后续位置622之间的二维差异可以由2d向量描述如下：(3，-3)。可以使用该位移向量以及第一图像捕捉时间和第二图像捕捉时间来计算包括速度和方向信息的运动向量。
105.在一个实现方式中，卡尔曼滤波器可以用于确定肿瘤或患者身体的其他区域的运动。卡尔曼滤波器是一种数据拟合方法，其可用于基于过去的状态测量来预测肿瘤的未来状态，例如其未来位置和速度。卡尔曼滤波器已经在其它领域中用于跟踪视频中的移动对象，并且技术人员将熟悉这些技术。使用卡尔曼滤波器的优点包括该技术占用存储少且速度快，因此可以用于实时跟踪。
106.放射治疗通常包括在治疗期间旋转放射治疗设备的台架，使得治疗辐射源围绕患者旋转。这不仅改变了治疗束指向患者的角度，而且改变了可以拍摄图像的角度。这意味着，在放射治疗期间，可能需要补偿作为旋转参考系的台架。当台架旋转不同的程度到不同的台架旋转角度时(参见图1b至图1e)，成像装置的视野中的所有东西都旋转设定的量。可以使用已知的运动估计技术来补偿这种旋转。
107.因此，本发明的方法可以包括：确定在成像装置处于特定台架旋转角度时区域的运动，预测运动事件时间并且确定至少一个后续图像捕捉时间，然后基于在第二不同台架旋转角度拍摄的图像更新所确定的运动。
108.在一个示例中，该过程利用图像中的参考特征以便考虑台架的旋转。例如，患者的平均位置或质心可以用作参考点。这些特征在帧之间不会显著改变位置。其它可能的参考特征包括患者体内的不会随着患者呼吸而移动的对象，例如，在整个治疗期间将保持充分静止的合适的骨骼或其它可见特征。其他示例参考特征包括工作台/诊察台的边缘、或者为了提供参考点而放置在工作台中或上的标记。
109.考虑台架旋转可以替代性地或另外地包括利用来自控制器的关于台架旋转角度的信息。例如，各个图像可以不仅标记有拍摄的时间，而且标记有拍摄的角度。该信息可以被馈送到已知的运动估计技术中，以便更好地跟踪肿瘤或其它靶区域。
110.考虑台架旋转可以替代性地或另外地包括开发和使用患者运动的计算机模型。该模型可以用于计算对于给定台架角度的患者投影的预期变化。
111.以上实现方式仅以示例的方式进行了描述，并且所描述的实现方式和布置在所有方面都应被认为仅是例示性的而非限制性的。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所描述的实现方式和布置进行变化。
112.在方框301和701，参考接收患者身体的一个或多个图像。虽然本文的讨论集中在接收至少两个图像并比较两个帧之间的区域的运动，但是可以使用单个图像来确定运动，
包括确定运动向量，例如通过分析与移动区域相关联的模糊程度。这些技术是已知的，不需要在本文中讨论。
113.虽然主要参考考虑患者呼吸时肿瘤位置的变化，但是该方法不限于跟踪肿瘤或跟踪与呼吸相关联的运动。所公开的方法有许多其它用途。当跟踪肿瘤或靶区域时，目标是确保将处方剂量施加到该区域，同时使到周围区域的剂量最小化。然而，等效地，可以使用本发明技术来跟踪危及器官(oar)。通过跟踪oar并通过适当地设置运动事件和图像排序标准，可以确保使施加到oar的剂量在治疗期间最小化。当跟踪与患者心脏跳动相关联的心脏移动时，或当考虑患者移动其口腔和喉咙时(例如在患者在治疗期间吞咽时)喉咙附近组织的移动时，确保向oar提供低剂量是特别重要的。在这些敏感区域中，放射治疗需要高度准确，并且减少治疗和成像剂量是特别重要的。
114.本发明的方法可用于跟踪多个区域，包括oar和靶区域。图7描述了所公开的跟踪患者身体的多个区域的方法700。方法700类似于图3中描述的方法300，并且相同的附图标记用于指示相同的步骤。参考第一区域和第二区域。第一区域可以是例如肿瘤或靶区域，第二区域可以是oar。应当理解，该方法不限于仅两个区域，并且可以使用所公开的方法来跟踪多个区域。
115.在701，接收患者身体的一个或多个图像。分析一个或多个图像，以便在方框702a确定一个或多个图像中的第一区域的位置，以及在方框702b确定一个或多个图像中的第二区域的位置。在方框703a确定患者身体的第一区域的运动。这可以包括确定与第一区域相关联的第一运动向量。在方框703b类似地分析一个或多个图像以确定第二区域的运动，例如确定与第二区域相关联的第二运动向量。
116.在方框704可以基于以下内容中的任何一者来更新放射治疗：所确定的第一区域的位置、所确定的第二区域的位置、所确定的第一区域的运动以及所确定的第二区域的运动。
117.在方框706a和706b针对第一区域和第二区域预测运动事件时间。尽管图7中未示出，但是方法700还可以包括：以上文关于图3描述的方式确定和使用第一区域的第一运动范围信息和第二区域的第二运动范围信息。
118.如上所述，当与运动相关联的至少一个特性满足标准或满足不同标准时，运动事件发生。第一区域和第二区域的标准可以相同，或者可以不同。例如，如果治疗束被定位成照射患者的特定区域或体积，则被跟踪的相关运动事件可以是第一区域或第二区域进入和离开患者的该体积。如本文别处所述，事件还可与患者呼吸周期的转折点相关联。
119.在方框708，确定一个或多个后续图像捕捉时间。图像捕捉时间基于第一预测运动事件时间和第二预测运动事件时间来确定并排序。例如，图像可以就在基于区域的运动向量预期任一区域进入或离开被照射患者的体积之前进行排序。在这些时间拍摄的图像允许在步骤712准确地更新放射治疗。可以建立适当的标准，使得仅当肿瘤充分位于被照射的患者的体积中时才对患者施加治疗辐射，并且使得如果oar进入该体积到指定程度，则门控束。
120.例如，当运动的特性以指定方式变化时，可以发生运动事件。例如，速度可以变化，使得满足速度标准。该标准可以涉及移动的速度或方向中的一者或两者。
121.最后，在所确定的后续图像捕捉时间获得图像，并且过程返回到方框702a和702b，
在这些方框，在后续图像中确定第一区域和第二区域的位置。与图3相同，继续该过程以确保运动向量或与运动相关联的其他参数保持最新。
122.虽然已经参考了使用kv成像系统(例如ct成像装置)来获得图像，但是该方法不限于与这样的硬件一起使用。例如，在放射治疗环境中，可以使用经由电子射野成像设备(epid)获得的所谓的“射野”图像。这些图像可以用作使用kv图像的替代或补充。
123.在示例实现方式中，在方法300的方框301接收多个图像，其中，一个或多个图像是经由kv成像设备获得的kv图像，并且一个或多个图像是经由epid获得的射野图像。可以确定在这些图像中的每一者中的感兴趣区域的位置，并使用这些位置来允许确定运动向量。
124.这种实现方式对于包括kv成像系统和epid的放射治疗设备特别有用。可以将在由这些不同成像模态拍摄的图像中定位的区域的位置转换成公共参考系。例如，可以使用房间坐标来描述区域的位置。通过利用由不同成像模态和/或以放射治疗设备的不同台架角度定向的不同成像系统拍摄的图像，可以确定更准确的运动向量。
125.验证患者移动模型
126.在所公开的实现方式中，替代信号可以用于跟踪患者的区域(例如肿瘤)的内部移动。替代信号可以是例如来自患者胸部周围的阻力带的信号，或者来自表面扫描系统(例如光学表面扫描系统)的输出。替代信号不直接表示患者体内的感兴趣区域的移动，然而，可以生成将替代信号联系或映射到该内部移动的患者移动模型。
127.在一个示例中，表面扫描系统用于在患者被定位在放射治疗设备的患者定位表面上时监测患者移动。所监测的移动包括患者的呼吸运动。表面扫描系统的输出表示患者表面或“外部”解剖结构的移动。在这段时间期间，拍摄示出感兴趣区域的kv图像(例如x射线和/或ct图像)或mr图像。与表面扫描系统输出相反，这些图像示出了内部患者解剖结构。通过在拍摄kv图像时使用表面跟踪系统连续地监测患者，可以生成将患者表面解剖结构的移动与患者内部解剖结构的移动联系起来的患者移动模型。具体地，如由表面扫描系统确定的患者表面解剖结构的移动可以用作替代信号以确定内部感兴趣区域的移动。
128.一旦生成了患者移动模型，就不再需要拍摄kv图像来确定或预测患者体内感兴趣区域的位置。替代信号(例如表面扫描系统的输出)可以用于在当前时间或在将来时间确定感兴趣区域的位置。替代信号可以用于确定/预测肿瘤将何时定位在放射治疗束的路径中。由此可见，替代信号可以用于实时地调整/更新/修改放射治疗。该信号可以用于更新放射治疗，例如通过以本文别处描述的任何方式调整影响辐射到患者的递送的一个或多个参数。通过这样建立患者移动模型，可以使用替代信号跟踪肿瘤的内部运动，而不必连续地拍摄kv图像。因此，可以有利地减少递送给患者的剂量。
129.然而，为了获得最佳结果，在整个治疗中应当验证患者移动模型的准确度，以确保肿瘤或其他感兴趣区域的预期位置(由患者移动模型预测的)与肿瘤的实际位置(其可以通过拍摄kv或mri图像(例如投影图像)来确定)之间的良好一致。因此，本发明的方法可用于确定拍摄kv图像的最佳时间，以便验证患者移动模型。
130.一旦基于一个或多个初始kv图像确定了区域的运动(例如一旦确定了与肿瘤相关联的运动向量)，该运动向量就可以用作更新患者移动模型的基础。在一个示例中，确定运动事件时间。在该运动事件时间，预测与区域的运动或位置相关联的特性将满足标准(例如肿瘤处于其呼吸运动的转折点的时间)。如本文别处所述，该确定可基于kv图像来确定。然
后，可以基于预测运动事件时间的知识例如在该时间或者在接近运动事件时间的时间安排后续的kv图像。一旦获取后续图像，就可以将后续图像中的肿瘤位置与由患者移动模型预测的肿瘤位置进行比较。然后，如果需要，可以基于预测位置(由模型确定)与实际位置(由kv图像确定)之间的一致水平来更新患者移动模型。模型可以基于在拍摄后续kv图像时肿瘤的预期位置与实际位置之间的差异以及在那时来自表面扫描系统的输出来更新。相反，如果位置在阈值容限程度内一致，则验证患者移动模型，并且不需要更新。
131.已经发现，当肿瘤在其运动范围的最大值与最小值之间(例如在患者呼吸周期的最大值与最小值之间)移动时，基于替代信号的患者移动模型倾向于非常准确地预测肿瘤的移动。然而，周期中的转折点的定时和持续时间可能随时间变化，并且模型的准确度将随时间降低，除非它被更新。通过在这些转折点处或附近拍摄kv图像，在可以向验证过程提供最大益处的时候拍摄用于验证模型的kv图像。换言之，通过基于感兴趣区域将被定位在例如其运动范围中的特定点的时间来确定一个或多个后续图像捕捉时间，可以在可以实现对验证过程的最大益处的时间内安排后续图像，同时仍然将递送给患者的总剂量保持为最小。
132.可以关于图3描述使用患者移动模型对患者的区域的跟踪以及对模型的验证。在301，接收患者身体的区域的一个或多个图像。在一个实现方式中，接收在区域的整个运动范围内(例如在患者的整个呼吸周期内)拍摄的多个图像。这些图像是利用包括成像辐射源的成像系统拍摄的。还接收指示患者的外部/表面解剖结构的移动的替代信号(在流程图中未示出)。替代信号在与拍摄多个图像相同的时间段期间获取。在302，例如使用自动分割技术确定图像中的区域的位置。在方框303，确定区域的运动。这可以包括基于一个或多个初始图像和替代信号生成患者移动模型。患者移动模型实现了根据替代信号和/或根据时间的对区域的运动或位置的估计或者与区域的运动或位置相关联的其他一些特性的估计。换言之，使用患者移动模型，可以估计区域在稍后时间的运动或位置。
133.现在已经生成了患者移动模型，可以实时或在不久的将来以高准确度监测替代信号并确定区域的运动或位置。因此，在方框304可以将替代信号用作用于更新放射治疗计划的基础。替代信号可以用作门控束、调整束形状、或以本文所述的任何其他方式更新治疗的触发。
134.在方框306，使用所确定的运动并且具体地使用患者移动模型来预测运动事件时间。该方法的这种实现方式的一个目的是检查患者移动模型的准确性和有效性，并且模型可能最不准确的时间是在患者呼吸周期的转折点处。因此，在一个示例中，预测运动事件时间可以是区域根据患者移动模型将被定位在患者呼吸周期中的转折点处的时间。这可以是区域运动范围的最大值或最小值。
135.在方框308，确定一个或多个后续图像捕捉时间。基于在方框306预测的运动事件时间来确定这些图像捕捉时间。例如，可以确定后续图像应当在患者呼吸周期中的转折点处或就在其之前捕捉。在方框310，在方框308确定的图像捕捉时间获得后续图像。
136.然后，该方法返回到方框302，在该方框，在一个或多个后续图像中确定与该区域的运动或位置相关联的地点、位置或其他特性。再次，这可以使用自动分割或轮廓描述技术或其他标准图像分析技术来实现。如果需要，该确定的位置允许验证和更新患者移动模型。为了验证模型，该方法还包括：使用患者移动模型来估计在后续图像捕捉时间的位置(或者
与区域的运动或位置相关联的另一特性)。将估计位置(使用患者移动模型确定)与确定或测量位置(使用后续图像确定)进行比较允许确定位置之间的差异，并且可以基于该差异更新模型。
137.如果差异(即模型与测量结果之间的一致水平)大，则可以增加要安排的kv图像的频率，以便提供更新模型所用的更多数据。如果该差异小，即如果模型是准确的，则可以降低未来kv图像的频率。这样，患者移动模型保持准确，同时最小化所需kv图像的数量，因此减少了到患者的总辐射剂量。如果使用替代信号(例如表面跟踪信号)来引导放射治疗，则可以使用替代信号来优化治疗，而无需使患者经受高剂量的成像辐射。
138.虽然参考了放射治疗，但是跟踪区域的本方法具有若干不同的用途。出于诊断原因而分析患者身体的区域如何实时或半实时地移动是有用的。该方法还可应用于医学领域之外。例如，所公开的方法可以具有安全应用，例如当确定在人走过扫描仪时何时拍摄图像时，或者当使用贯穿波拍摄机场的行李内容的图像时。
139.以上实现方式仅以示例的方式进行了描述，并且所描述的实现方式和布置在所有方面都应被认为仅是例示性的而非限制性的。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所描述的实现方式和布置进行变化。

技术特征：
1.一种用于跟踪患者身体区域的移动的医疗设备，所述患者身体的所述区域具有运动范围；所述设备包括控制器，其被配置为：基于描述所述区域的至少一部分的一个或多个初始图像来确定所述区域的运动；基于所确定的运动来预测与所述区域的所述运动或位置相关联的至少一个特性将满足至少一个标准的运动事件时间，其中，所述至少一个标准包括所述区域位于其运动范围中的特定点处；以及基于所预测的运动事件时间来确定应捕捉至少一个后续图像的至少一个后续图像捕捉时间。2.根据权利要求1所述的设备，还包括成像装置，其中，所述一个或多个初始图像使用所述成像装置来获得。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述成像装置包括成像辐射源。4.根据权利要求2至3中任一项所述的设备，其中，所述控制器被配置为向所述成像装置发送指令以在所确定的至少一个后续图像捕捉时间获得所述至少一个后续图像。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，所述控制器还被配置为：确定所述一个或多个初始图像中的所述区域的位置；以及基于所确定的所述一个或多个初始图像中的所述区域的位置和与所述一个或多个初始图像相关联的图像捕捉时间来确定所述区域的所述运动。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，与所述区域的所述运动或位置相关联的所述至少一个特性包括以下中的一者或多者：运动方向；以及运动速度。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，预测运动事件时间包括预测所述至少一个特性何时将变化阈值量。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述医疗设备是包括治疗辐射源的放射治疗设备，并且所述控制器还被配置为基于所确定的所述区域的运动和/或基于所述后续图像中的所述区域的位置来更新放射治疗。9.根据权利要求8所述的设备，其中，更新放射治疗包括调整影响到所述患者的辐射递送的一个或多个参数。10.根据权利要求8或9所述的设备，其中，所述控制器被配置为基于所确定的所述区域的运动和/或所述至少一个后续图像中的所述区域的所述位置来控制以下中的至少一者：辐射束的门控；经由调整束成形装置的所述束的形状；所述束的方向；以及患者支撑系统的移动。11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述至少一个特性是所述区域的位置，并且所述标准包括所述区域进入所述医疗设备的治疗体积内的预定区域或者按阈值量与所述预定区域重叠。12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，确定所述区域的运动包括确定所述区域的运动向量。
13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述控制器还被配置为：接收所述至少一个后续图像；以及基于所述至少一个后续图像确定所述区域的更新运动。14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述控制器还被配置为：基于所述更新运动预测与所述区域的所述运动或位置相关联的至少一个特性将满足所述至少一个标准的第二运动事件时间；以及基于所预测的第二运动事件时间确定应捕捉另外后续图像的至少一个另外后续图像捕捉时间。15.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，确定所述区域的所述运动包括：基于所述一个或多个初始图像和替代信号来生成患者移动模型，所述替代信号指示所述患者的表面解剖结构的移动。16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述患者移动模型实现根据所述替代信号和/或根据时间与所述区域的所述运动或位置相关联的所述至少一个特性的估计。17.根据权利要求15或16所述的设备，其中，基于所确定的运动来预测所述运动事件时间包括使用所述患者移动模型来预测所述运动事件时间。18.根据权利要求15至17中任一项所述的设备，其中，所述控制器还被配置为：使用所述患者移动模型来估计与在所述至少一个后续图像捕捉时间的所述区域的所述运动或位置相关联的所述至少一个特性；接收所述至少一个后续图像；使用所述至少一个后续图像来确定与在所述至少一个后续图像捕捉时间的所述区域的所述运动或位置相关联的所述至少一个特性；以及基于所估计的至少一个特性与所确定的至少一个特性之间的差异来更新所述患者移动模型。19.根据权利要求15至18中任一项所述的设备，还包括表面扫描仪，其被配置为扫描所述患者的表面解剖结构以生成所述替代信号。20.根据权利要求15至19中任一项所述的设备，还包括基于所述替代信号和患者移动模型来更新放射治疗计划。21.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，还包括成像装置，所述成像装置包括成像辐射源并且被配置为获得所述一个或多个初始图像和所述至少一个后续图像。21.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述运动范围与所述患者的呼吸周期相关联。22.根据权利要求21所述的设备，其中，所述区域的所述运动范围中的所述特定点是所述呼吸周期的转折点。23.根据权利要求21或22所述的设备，其中，所述控制器还被配置为：接收多个图像，所述多个图像中的每个图像描述所述区域的至少一部分并且在所述患者的呼吸周期中的不同点拍摄；以及基于所述多个图像确定所述区域的所述运动范围。24.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述运动事件时间与第一区域相关联，并且所述控制器还被配置为：
基于所述一个或多个初始图像来确定所述患者的身体的第二区域的运动；基于所确定的所述第二区域的运动来预测与所述第二区域相关联的运动事件时间，在所述运动事件时间，与所述第二区域的所述运动或位置相关联的至少一个特性将满足与所述第二区域相关联的至少一个标准；以及基于与所述第一区域相关联的所述预测运动事件时间和与所述第二区域相关联的所述预测运动事件时间，确定应捕捉所述后续图像的所述至少一个后续图像捕捉时间。25.一种可由医疗设备执行的用于跟踪患者身体的区域的移动的方法，所述患者身体的所述区域具有运动范围；所述方法包括：基于描述所述区域的至少一部分的一个或多个初始图像来确定所述区域的运动；基于所确定的运动来预测与所述区域的所述运动或位置相关联的至少一个特性将满足至少一个标准的运动事件时间，其中，所述至少一个标准包括所述区域位于其运动范围中的特定点处；以及基于所预测的运动事件时间来确定应捕捉至少一个后续图像的至少一个后续图像捕捉时间。26.根据权利要求19所述的方法，其中，所述医疗设备包括成像装置，并且所述一个或多个初始图像使用所述成像装置来获得。27.根据权利要求20所述的方法，其中，所述成像装置包括成像辐射源。28.根据权利要求20或21中任一项所述的方法，还包括：向所述成像装置发送指令以在所确定的后续图像捕捉时间获得所述后续图像。29.根据权利要求19至22中任一项所述的方法，还包括：确定所述一个或多个图像中的所述区域的位置；以及基于所确定的所述一个或多个初始图像中的所述区域的位置和与所述一个或多个初始图像相关联的图像捕捉时间来确定所述区域的所述运动。30.根据权利要求19至23中任一项所述的方法，其中，与所述区域的所述运动或位置相关联的所述至少一个特性包括以下中的一者或多者：运动方向；运动速度；所述区域的所述位置。31.根据权利要求19至24中任一项所述的方法，其中，预测运动事件时间包括预测所述至少一个特性何时将变化阈值量。32.根据权利要求19至25中任一项所述的方法，其中，所述医疗设备是包括治疗辐射源的放射治疗设备，并且所述方法还包括：基于所确定的所述区域的运动和/或基于所述后续图像中的所述区域的位置来更新放射治疗。33.根据权利要求26所述的方法，其中，更新放射治疗包括调整影响到所述患者的辐射递送的一个或多个参数。34.根据权利要求26或27所述的方法，所述方法还包括：基于所确定的所述区域的运动和/或所述至少一个后续图像中的所述区域的所述位置来控制以下中的至少一者：辐射束的门控；经由调整束成形装置的所述束的形状；
所述束的方向；以及患者支撑系统的移动。35.根据权利要求19至28中任一项所述的方法，其中，所述至少一个特性是所述区域的位置，并且所述标准包括所述区域进入所述医疗设备的治疗体积内的预定区域或者按阈值量与所述预定区域重叠。36.根据权利要求19至29中任一项所述的方法，其中，确定所述区域的运动包括确定所述区域的运动向量。37.根据权利要求19至30中任一项所述的方法，还包括：接收所述至少一个后续图像；以及基于所述至少一个后续图像确定所述区域的更新运动。38.根据权利要求31所述的方法，还包括：基于所述更新运动预测与所述区域的所述运动或位置相关联的至少一个特性将满足所述至少一个标准的第二运动事件时间；以及基于所预测的第二运动事件时间确定应捕捉另外后续图像的至少一个另外后续图像捕捉时间。39.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述区域的所述运动包括：基于所述一个或多个初始图像和替代信号来生成患者移动模型，所述替代信号指示所述患者的表面解剖结构的移动。40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述患者移动模型实现根据所述替代信号和/或根据时间的与所述区域的所述运动或位置相关联的所述至少一个特性的估计。41.根据权利要求39或40所述的方法，其中，基于所确定的运动来预测所述运动事件时间包括使用所述患者移动模型来预测所述运动事件时间。42.根据权利要求39至41中任一项所述的方法，其中，所述控制器还被配置为：使用所述患者移动模型来估计与在所述至少一个后续图像捕捉时间的所述区域的所述运动或位置相关联的所述至少一个特性；接收所述至少一个后续图像；使用所述至少一个后续图像来确定与在所述至少一个后续图像捕捉时间的所述区域的所述运动或位置相关联的所述至少一个特性；以及基于所估计的至少一个特性与所确定的至少一个特性之间的差异来更新所述患者移动模型。43.根据权利要求39至42中任一项所述的方法，还包括表面扫描仪，所述表面扫描仪被配置为扫描所述患者的表面解剖结构以生成所述替代信号。44.根据权利要求39至43中任一项所述的方法，还包括基于所述替代信号和患者移动模型来更新放射治疗计划。45.根据权利要求25至44中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个初始图像和所述至少一个后续图像使用包括成像辐射源的成像装置来拍摄。46.根据权利要求25至45中任一项所述的方法，其中，所述运动范围与所述患者的呼吸周期相关联。47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述区域的所述运动范围中的所述特定点是所
述呼吸周期的转折点。48.根据权利要求46或47所述的方法，还包括：接收多个图像，所述多个图像中的每个图像描述所述区域的至少一部分并且在所述患者的呼吸周期中的不同点拍摄；以及基于所述多个图像确定所述区域的所述运动范围。49.根据权利要求25至48中任一项所述的方法，其中，所述运动事件时间与所述第一区域相关联，并且所述方法还包括：基于所述一个或多个初始图像来确定所述患者的身体的第二区域的运动；基于所确定的所述第二区域的运动来预测与所述第二区域相关联的运动事件时间，在所述运动事件时间，与所述第二区域的所述运动或位置相关联的至少一个特性将满足与所述第二区域相关联的至少一个标准；以及基于所预测的与所述第一区域相关联的运动事件时间和所预测的与所述第二区域相关联的运动事件时间，确定应捕捉所述后续图像的所述至少一个后续图像捕捉时间。50.一种包括计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令在由计算机执行时，使得所述计算机实现根据权利要求25至49中任一项所述的方法。51.一种用于跟踪患者身体的内部区域的移动的医疗设备；所述设备包括控制器，其被配置为：基于以下来生成患者移动模型：多个图像，其描述所述区域的至少一部分，所述多个图像使用包括成像辐射源的成像装置来拍摄；以及替代信号，其指示所述患者的表面解剖结构的移动；其中，所述患者移动模型使得能够根据所述替代信号和/或根据时间来估计所述区域的位置；所述控制器还被配置为：使用所述患者移动模型来估计所述区域的所述位置将满足至少一个标准的运动事件时间；以及基于所预测的运动事件时间来确定应使用所述成像装置捕捉至少一个后续图像的至少一个后续图像捕捉时间。52.根据权利要求51所述的设备，其中，所述控制器还被配置为：使用所述患者移动模型来估计在所述至少一个后续图像捕捉时间的所述区域的所述位置；在所述至少一个后续图像捕捉时间获得所述至少一个后续图像；使用所述至少一个后续图像确定在所述至少一个后续图像捕捉时间的所述区域的所述位置；以及基于所估计的所述区域的位置与所确定的所述区域的位置之间的差异来更新所述患者移动模型。53.根据权利要求51或52中任一项所述的设备，还包括表面扫描仪，其被配置为扫描所述患者的表面解剖结构以生成所述替代信号。54.根据权利要求51至53中任一项所述的设备，还包括基于所述替代信号和患者移动模型来更新放射治疗计划。
55.根据权利要求51至54中任一项所述的设备，还包括成像装置，所述成像装置包括成像辐射源并且被配置为获得所述一个或多个初始图像和所述至少一个后续图像。56.根据权利要求51至55中任一项所述的设备，其中，所述至少一个标准包括所述区域位于所述患者的呼吸周期中的转折点处。57.一种用于跟踪患者身体的内部区域的移动的方法，包括：基于以下来生成患者移动模型：多个图像，其描述所述区域的至少一部分，所述多个图像使用包括成像辐射源的成像装置来拍摄；以及替代信号，其指示所述患者的表面解剖结构的移动；其中，所述患者移动模型使得能够根据所述替代信号和/或根据时间来估计所述区域的位置；所述方法还包括：使用所述患者移动模型来估计所述区域的所述位置将满足至少一个标准的运动事件时间；以及基于所预测的运动事件时间来确定应使用所述成像装置捕捉至少一个后续图像的至少一个后续图像捕捉时间。58.根据权利要求57所述的方法，还包括：使用所述患者移动模型来估计在所述至少一个后续图像捕捉时间的所述区域的所述位置；在所述至少一个后续图像捕捉时间获得所述至少一个后续图像；使用所述至少一个后续图像确定在所述至少一个后续图像捕捉时间的所述区域的所述位置；以及基于所估计的所述区域的位置与所确定的所述区域的位置之间的差异来更新所述患者移动模型。59.根据权利要求57或58中任一项所述的方法，其中，所述替代信号由被配置为扫描所述患者的表面解剖结构的表面扫描仪来生成。60.根据权利要求57至59中任一项所述的方法，还包括基于所述替代信号和患者移动模型来更新放射治疗计划。61.根据权利要求57至60中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个初始图像和所述至少一个后续图像由包括成像辐射源的成像装置来获得。62.根据权利要求57至61中任一项所述的方法，其中，所述至少一个标准包括所述区域位于所述患者的呼吸周期中的转折点处。61.一种包括计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令在由计算机执行时，使得所述计算机实现根据权利要求56至60中任一项所述的方法。

技术总结
本文公开了一种用于跟踪患者身体区域的移动的医疗设备。该区域具有运动范围，例如呼吸运动范围。设备包括控制器，其被配置为基于描述区域的至少一部分的一个或多个初始图像来确定区域的运动。控制器还被配置为基于所确定的运动来预测与区域的运动或位置相关联的至少一个特性将满足至少一个标准的运动事件时间，其中，至少一个标准包括区域位于其运动范围中的特定点处。控制器还被配置为基于所预测的运动事件时间来确定应捕捉至少一个后续图像的至少一个后续图像捕捉时间。图像的至少一个后续图像捕捉时间。图像的至少一个后续图像捕捉时间。


技术研发人员：艾布杜
受保护的技术使用者：伊利克塔有限公司
技术研发日：2021.08.11
技术公布日：2023/7/25