利用剂量体积直方图生成轮廓结构的系统和方法.pdf

一种利用剂量体积直方图为存在的关注区域限定新关注区域的系统和方法。该方法包括下列步骤：为先前存在的关注区域生成放射剂量的剂量体积直方图，选择剂量体积直方图的子集，限定与所选剂量体积直方图的子集相对应的新关注区域。

权利要求书
1.  一种利用剂量体积直方图为存在的关注区域限定新关注区域的方法，该方法包括：
为先前存在的关注区域生成放射剂量的剂量体积直方图；
选择所述剂量体积直方图的子集；以及
限定与所述剂量体积直方图的所述选择的子集相应的新关注区域。

2.  根据权利要求1所述的方法，还包括显示与所述剂量体积直方图的所述选择的子集相应的图像上的区域。

3.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述放射剂量是在一个或多个先前的治疗中实施的剂量。

4.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述放射剂量是要实施给所述患者的计划剂量。

5.  根据权利要求1所述的方法，还包括为所述患者生成治疗计划，其中用所述新关注区域来修改所述治疗计划。

6.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述新关注区域是所述存在的关注区域的更新版。

7.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述放射剂量是要实施给所述患者的计划放射剂量与先前实施给所述患者的放射剂量的组合。

8.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述剂量体积直方图是在至少两个剂量体积之间的比较的剂量体积直方图。

9.  根据权利要求8所述的方法，其中，所述剂量体积的一个是要实施给所述患者的计划放射剂量。

10.  根据权利要求8所述的方法，其中，所述剂量体积的一个是先前实施给所述患者的放射剂量。

11.  根据权利要求8所述的方法，其中，所述剂量体积的一个是要实施给所述患者的计划放射剂量与先前实施给所述患者的放射剂量的组合。

12.  根据权利要求8所述的方法，其中，所述剂量体积的一个是先前实施剂量的和或先前实施剂量之间的差中的一个。

13.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述图像是所述患者的一部分的剂量映射图。

14.  根据权利要求1所述的方法，还包括：根据所述新关注区域为所述患者调整治疗计划。

15.  一种方法，包括：
为患者生成表示第一放射剂量的第一剂量体积；
为所述患者生成表示第二放射剂量的第二剂量体积；
对所述第一剂量体积和所述第二剂量体积进行比较；
根据所述比较生成剂量体积直方图；
在所述剂量体积直方图上选择子集；以及
根据所述选择的子集生成关注区域。

16.  根据权利要求15所述的方法，其中，所述比较是在所述第一放射剂量和所述第二放射剂量之间的差。

17.  根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一放射剂量是计划剂量，而所述第二放射剂量是实施剂量。

18.  根据权利要求15所述的方法，其中，所述关注区域是自动生成的。

19.  根据权利要求15所述的方法，其中，所述实施放射剂量是多个实施剂量的和。

20.  根据权利要求19所述的方法，其中，利用变形来对所述实施剂量求和。

21.  根据权利要求15所述的方法，还包括为所述患者生成治疗计划并根据所述关注区域来调整所述治疗计划。

22.  一种利用剂量体积直方图生成轮廓的系统，该系统包括：
包括计算机处理器的放射疗法治疗装置，所述放射疗法治疗装置可操作来向患者实施治疗计划；以及
软件程序，存储在所述计算机处理器可访问的计算机可读介质中，所述软件程序可操作来为先前存在的关注区域生成放射剂量的剂量体积直方图，选择所述剂量体积直方图的子集，并限定与所述剂量体积直方图的所述选择的子集相应的新关注区域。

23.  根据权利要求22所述的系统，其中，所述软件程序包括分析模块，所述分析模块可操作来生成所述患者放射疗法剂量的所述剂量体积直方图。

24.  根据权利要求22所述的系统，其中，所述软件程序包括轮廓模块，所述轮廓模块可操作来在所述图像上生成与所述剂量体积直方图相应的轮廓。

25.  根据权利要求22所述的系统，其中，所述软件程序还可操作以生成治疗计划并根据所述新关注区域来修改所述治疗计划。

26.  一种利用剂量体积直方图限定新关注区域的方法，该方法包括：
生成第一剂量体积；
生成第二剂量体积；
比较所述第一剂量体积和所述第二剂量体积；
根据所述比较生成直方图；
在所述直方图上选择子集；以及
根据所述选择的子集生成关注区域。

27.  根据权利要求26所述的方法，其中，所述比较是在所述第一剂量体积和所述第二剂量体积之间的差。

28.  根据权利要求26所述的方法，其中自动生成所述关注区域。

29.  根据权利要求26所述的方法，还包括为所述患者生成治疗计划并根据所述关注区域来调整所述治疗计划。

30.  根据权利要求26所述的方法，其中，所述比较基于伽马指数。

31.  根据权利要求26所述的方法，其中，所述比较基于xi函数。

32.  一种利用直方图限定新关注区域的方法，该方法包括：
为先前存在的关注区域生成放射剂量的直方图；
选择所述直方图的子集；以及
限定与所述直方图的所述选择的子集相应的新关注区域。

33.  根据权利要求32所述的方法，其中，所述直方图是剂量体积直方图。

34.  根据权利要求32所述的方法，还包括显示与所述直方图的所述选择的子集相应的图像上的区域。

35.  根据权利要求32所述的方法，其中，所述放射剂量是在一个或多个先前的治疗中实施的剂量。

36.  根据权利要求32所述的方法，其中，所述放射剂量是要实施给所述患者的计划剂量。

37.  根据权利要求32所述的方法，还包括为所述患者生成治疗计划，以及其中使用所述新关注区域来修改所述治疗计划。

38.  根据权利要求32所述的方法，其中，所述新关注区域是所述存在的关注区域的更新版。

39.  根据权利要求32所述的方法，其中，所述放射剂量是要实施给所述患者的计划放射剂量与先前实施给所述患者的放射剂量的组合。

40.  根据权利要求32所述的方法，其中，所述直方图是在至少两个剂量体积之间的比较的剂量体积直方图。

41.  根据权利要求40所述的方法，其中，所述剂量体积的一个是要实施给所述患者的计划放射剂量。

42.  根据权利要求40所述的方法，其中，所述剂量体积的一个是先前实施给所述患者的放射剂量。

43.  根据权利要求40所述的方法，其中，所述剂量体积的一个是要实施给所述患者的计划放射剂量与先前实施给所述患者的放射剂量的组合。

44.  根据权利要求40所述的方法，其中，所述剂量体积的一个是先前实施剂量的和或先前实施剂量之间的差中的一个。

45.  根据权利要求32所述的方法，其中，所述图像是所述患者的一部分的剂量映射图。

46.  根据权利要求32所述的方法，还包括根据所述新关注区域为所述患者调整治疗计划。

说明书利用剂量体积直方图生成轮廓结构的系统和方法
相关申请
本申请要求2005年7月22日提交的、名为“SYSTEM ANDMETHOD FOR FEEDBACK GUIDED QUALITY ASSURANCE ANDADAPTATIONS TO RADIATION THERAPY TREATMENT”的美国临时专利申请No.60/701,580的优先权，其全部内容通过引用而包含于此。
背景技术
在过去的几十年里，已经把计算机和联网技术、放射疗法治疗计划软件以及医学成像器械(CT、MRI、US和JPET)的改进结合进了放疗实践中。这些改进导致了图像引导放射疗法(“IGRT”)的发展。IGRT是利用患者内部解剖的剖面影像更好地把放射剂量对准肿瘤同时减少对健康器官的放射暴露的放射疗法。用调强放射疗法(IMRT)来控制实施到肿瘤的放射剂量，该调强放射疗法(IMRT)包括改变放射束的尺寸、形状以及强度以便适应患者肿瘤的尺寸、形状和位置。IGRT和IMRT导致对肿瘤的控制得到了改善，同时还降低了放射肿瘤周围的健康组织所导致的严重副作用的可能性。
IMRT正在成为多个国家的治疗标准。然而，在很多情况下，由于时间、资源和帐单的限制，并不用IMRT来治疗患者。可以使用患者的每日图像来确保IMRT计划生成的高梯度位于患者治疗的正确位置上。而且，这些图像可以根据需要提供在线或离线调整计划所需的信息。
在放射疗法领域中，公知地，在患者治疗过程中可能出现很多不确定和变化的源。这些源的有些表示随机误差，诸如每天患者摆位位置的微小差异。其它源可归结于如果在治疗期间患者的肿瘤退化或患者体重下降可能发生的生理变化。第三种可能的类型与动作有关。动作可能与其它类型的任一种叠加，因为有些动作可能是更加随机并不可预测的，诸如患者咳嗽或放屁，而有时其它动作可以是比较有规律的，诸如呼吸动作。
发明内容
在放射疗法中，不确定的因素会影响患者的治疗质量。例如，当向靶区实施治疗剂量时，标准规程是也治疗靶周围的高剂量“边缘”区域。这有助于确保靶即使在治疗过程期间或单次照射治疗期间改变其位置也能收到所需剂量。靶的位置越不确切，则通常就需要使用越大的边缘。
自适应放射疗法通常指的是下述原理，即，在放射疗法治疗的过程中使用反馈来改进将来治疗。在离线自适应疗法过程和在线自适应疗法过程中，可以使用反馈。在患者没有接受治疗时，诸如在多次放射治疗之间，发生离线自适应疗法过程。在该疗法的一个版本中，在每次照射治疗期间，在每次照射治疗之前或之后获取患者的新CT图像。在从前几次放射治疗获取图像之后，对这些图像进行评估从而确定靶结构的多日位置的有效包络。接着，可以制订新的计划以便更好地反映靶结构的运动范围，而不是利用运动的规范假设。离线自适应疗法的更复杂版本是：在每次照射治疗之后重新计算实施剂量并累计这些剂量，在该累计期间可以利用变形技术以便考虑到内部运动。之后可以比较累计剂量和计划剂量，以及如果发现差异，则可以修改后续次的放射治疗以便考虑到这些变化。
通常患者在治疗室中时发生在线自适应疗法处理，可能而不是必须在治疗实施期间发生。例如，有些放射疗法治疗系统设有成像系统，诸如在线CT或X射线系统。可以在治疗前使用这些系统来验证或调整患者的摆位以进行治疗实施。成像系统还可以用来在实际的治疗实施期间对治疗进行调整。例如，成像系统可以与治疗共同使用，以便修改治疗实施来反映患者解剖结构的变化。
本发明的一个方面是公开自适应疗法技术应用的新时机，另外方面是提供用于自适应疗法的新方法。具体而言，通常自适应疗法集中在用于修改患者治疗的反馈上，但是本发明集中在质量保证情况下所用的自适应疗法处理上。在系统级验证的情况下，这尤为正确。
例如，可以用检测器来收集表示有多少治疗束穿过患者的信息，据此可以确定治疗输出的大小以及用于实施的任何放射样式(radiationpattern)。该实施验证过程的好处是使操作者能够检测机器实施中的错误，诸如不正确的叶片样式或机器输出。
然而，检查机器是否正确运行本身并不能保证治疗计划的正确实施，因为还需要检查用来对机器进行编程的外部输入是否有效且一致。因此，本发明的一个方面包括用于整个治疗过程的改进质量保证的自适应类型反馈环的更广义概念。在这方面，本发明包括下列步骤：定位要治疗的患者，使用用于图像引导的方法来确定患者的位置，基于图像引导按照治疗需要重定位患者，以及开始治疗。随后，在治疗期间或之后，重新计算患者的剂量并结合治疗之前或期间收集到的患者图像信息。这些步骤都完成之后，收集质量保证数据以便分析实施没有按计划执行的程度，检查在新可用数据的情况下计划的实施是否合理。在这点上，反馈的概念不再用来根据患者或实施的变化表示治疗的变化，而是用来检查最初实施本身。
作为例子，除非诸如通过施加不正确的密度校准而使得用户计划的图像变得被破坏，可以为患者制订治疗计划。在这种情况下，治疗计划将基于不正确的信息，可能向患者实施不正确的剂量。然而，很多质量保证技术不会检测到该错误，因为它们验证机器是否按指令运行，而不检查给机器的指令是否基于正确的输入信息。同样地，有些自适应疗法技术可以应用到该实施中，但是如果该例子的校准问题仍存在，则修正后的治疗仍面临同样的缺陷。
为了质量保证，可以使用多个过程来扩展反馈的使用。例如，在一个实施例中，这些过程将包括上面描述的实施验证技术。这些方法所提供的机器性能的检查是系统级质量保证工具箱中的一个有价值的部分。而且，实施验证过程可以被扩展到分析其它系统错误，诸如基于具有缺损(truncated)视野的图像的实施。
在一个实施例中，本发明提供了利用剂量体积直方图限定新的关注区域的方法。该方法包括这些步骤：为先前存在的关注区域生成放射剂量的剂量体积直方图，选择该剂量体积直方图的子集，以及限定与所选的剂量体积直方图的子集相对应的新的关注区域。
在另一个实施例中，本发明提供了一种包括下述步骤的方法：生成表示用于患者的第一放射剂量的第一剂量体积，生成表示用于该患者的第二放射剂量的第二剂量体积，比较第一剂量体积和第二剂量体积，基于该比较生成剂量体积直方图，在该剂量体积直方图上选择子集，以及基于所述选择的的子集生成关注区域。
在又一个实施例中，本发明提供了利用剂量体积直方图生成轮廓的系统。该系统包括放射疗法治疗装置和软件程序。放射疗法治疗装置可操作来向患者实施治疗计划并包括计算机处理器。软件程序存储在计算机处理器可访问的计算机可读介质中，并可操作来为先前存在的关注区域生成放射剂量的剂量体积直方图，选择该剂量体积直方图的子集，以及限定与所选的剂量体积直方图的子集相对应的新的关注区域。
在另一个实施例中，本发明提供了一种利用剂量体积直方图限定新的关注区域的方法。该方法包括下述行为：生成第一剂量体积，生成第二剂量体积，比较第一剂量体积和第二剂量体积，基于该比较生成直方图，在该直方图上选择子集，并根据所述选择的子集生成关注区域。
在另一个实施例中，本发明提供了一种利用直方图限定新的关注区域的方法。该方法包括下述行为：为先前存在的关注区域生成放射剂量的直方图，选择该直方图的子集，限定与所选直方图的子集相对应的新的关注区域。
通过考虑下面的详细描述以及所附附图，本发明的其它方面将变得显而易见。
附图说明
图1是放射疗法治疗系统的透视图。
图2是图1中所示的放射疗法治疗系统中可以使用的多叶片准直器的透视图。
图3是图1中的放射疗法治疗系统的示意性图示。
图4是放射疗法治疗系统中所用的软件程序的示意图。
图5示出了包括多个识别的靶的患者14的头部和颈部区域的图像122。
图6示出了利用图1的放射疗法治疗系统生成的剂量体积直方图。
图7示出了基于图6的剂量体积直方图所生成的新轮廓。
图8示出了图6的剂量体积直方图中的哪个部分对应于图7的新生成的轮廓。
图9是根据本发明一个实施例的利用剂量体积直方图生成轮廓的方法的流程图。
图10是根据本发明一个实施例的利用剂量体积直方图生成轮廓的方法的流程图。
具体实施方式
在详细解释本发明的实施例之前，应该明白本发明的应用并不局限于下列描述中提出的或在下列附图中给出的结构和部件配置细节。本发明可以是其它实施例并以其它方式实施或执行。还应该明白此处所用的措词或术语是用于描述而不是用于限制的。本文所用的“包括”、“包含”、或“具有”及其各种变形意思是包含其后所列的项目和其等价物以及其它项目。除非具体说明或另外限制，术语“安装”、“连接”、“支持”和“耦合”及其变形用法宽泛并包含直接和间接的安装、连接、支持和耦合。此外，“连接”和“耦合”并不局限于物理或机械连接或耦合。
虽然在描述附图时使用了方向参考，诸如上、下、向下、向上、向后、底部、前、后等，然而相对于附图进行这些参考(如通常看来)只是为了方便。这些方向不是用来以字面意思或以任何形式限制本发明的。此外，这里使用的诸如“第一”、“第二”和“第三”这样的术语，是用来描述的，而不用来指示或暗示相对重要性或显著性。
此外，应该明白，本发明的实施例包括硬件、软件和电子部件或模块，为了讨论，本发明可以被说明或描述成大部分部件单独用硬件实现。然而，本领域中的普通技术人员，在阅读完该详细描述的基础上，将意识到，在至少一个实施例中，可以用软件来实施本发明的基于电子学的方面。同样地，应该注意到，可以用多个基于硬件和软件的装置以及多种不同结构的部件来实施本发明。此外，如在后面段落中描述的，附图中示出的具体机械构造是用来举例说明本发明的实施例的，还可以使用其它备选的机械构造。
图1示出了能够为患者实施放射疗法治疗的放射疗法治疗系统10。放射疗法治疗可以包括基于光子的放射疗法、短程疗法、电子束疗法、光子、中子或粒子疗法，或其它类型的治疗疗法。放射疗法治疗系统10包括机架18。机架18可以支撑放射模块22，放射模块22可以包括放射源24和可操作来生成放射束30的线性加速器26。虽然附图中示出的机架18是环形机架，即其延伸整个360°的弧形从而生成完整的环或圆，但是还可以采用其它类型的安装布置。例如，可以使用C型、部分环形机架或机器人臂。还可以使用能够将放射模块22定位在相对于患者14的各种旋转和/或轴向位置处的框架。此外，放射源24可以在不遵循机架18的形状的路径上行进。例如，即使示出的机架18通常是圆形的，放射源24可以在非圆形路径上行进。
放射模块22还可以包括可操作来修改或调整放射束30的调整装置34。调整装置34提供放射束30的调整并引导放射束30朝向患者14。具体而言，指引放射束30朝着患者的一部分。广泛来说，该部分可以包括整个身体，但是通常比整个身体小并可由二维区域或三维体积来限定。期望接收放射的部分，可以被称为靶38或靶区38，是关注区域的一个例子。靶38还可以包括靶周围或部分围绕靶的边缘。其它类型的关注区域是危险区域。如果某部分包括危险区域，则放射束最好从危险区域转移。患者14可以具有不止一处需要接受放射疗法的靶区。这种调整有时被叫做调强放射疗法(“IMRT”)。
如图2所示，调整装置34可以包括准直装置42。准直装置42包括一组颚件46，其定义并调节放射束30可以通过的孔50的尺寸。颚件46包括上颚件54和下颚件58。上颚件54和下颚件58可移动以便调节孔径50的尺寸。
在一个实施例中，且如图2所示，调整装置34可以包括多叶片准直器62，其包括多个可操作从一个位置移动到另一个位置以便提供强度调整的交错叶片66。还应该注意，叶片66可以被移动到在最小和最大打开位置之间的任意位置。多个交错的叶片66在放射束30到达患者14上的靶38之前调整放射束30的强度、尺寸和形状。每个叶片66都由诸如马达或气阀这样的致动器70独立控制，以便叶片66可以打开或关闭从而允许或阻挡放射线通过。致动器70可以由计算机74和/或控制器控制。
放射疗法治疗系统10还可以包括检测器78，例如千伏或兆伏电压检测器，可操作来接收放射束30。线性加速器26和检测器78还可以操作作为计算机X射线断层摄影(CT)系统，以生成患者14的CT图像。线性加速器26向患者14内的靶38发射放射束30。靶38吸收一些放射。检测器78检测或测量靶38所吸收的放射量。随着线性加速器26绕着患者14旋转并向患者144发射放射，检测器78从多个角度收集吸收数据。收集的吸收数据被传送给计算机74，以便处理吸收数据并生成患者身体组织和器官的图像。图像还可以示出骨骼、软组织和血管。
可以利用具有扇形几何形状、多片几何形状或锥形束几何形状的放射束30获得CT图像。此外，还可以利用传送兆伏电压能量或千伏电压能量的线性加速器26来获得CT图像。还应该注意，可以将所获得的CT图像与先前获得的CT图像(来自放射疗法治疗系统10或其它图像获得装置，诸如CT扫描仪、MRI系统以及PET系统)配准。例如，患者14的先前获得的CT图像可以包括限定轮廓过程获得的识别的靶38。可以将患者14的新获得的CT图像与先前获得的CT图像配准，以便帮助识别新CT图像中的靶38。这种配准过程可以使用刚性或可变形的配准工具。
在有些实施例中，放射疗法治疗系统10可以包括X射线源和CT图像检测器。X射线源和CT图像检测器以与上述线性加速器26和检测器78相似的方式操作，以便获得图像数据。图像数据被传送给计算机74，在此被处理以生成患者身体组织和器官的图像。
放射疗法治疗系统10还可以包括支撑患者14的支持件，诸如治疗床82(在图1中示出)。治疗床82沿着x，y或者z方向中的至少一个轴移动。在本发明的其它实施例中，患者支持件可以是适于支撑患者身体任一部分的装置。患者支持件不限于必须支撑整个患者身体。系统10还可以包括可操作来操纵治疗床82的位置的驱动系统86。驱动系统86可以由计算机74控制。
在图2和3中示出的计算机74，包括用于运行各种软件程序和/或通信应用程序的操作系统。尤其是，计算机74可以包括操作与放射疗法治疗系统10通信的(多个)软件程序90。(多个)软件程序90能够从外部软件程序和硬件接收数据，并且应该注意的是，还可以把数据输入给(多个)软件程序90。
计算机74可以包括适于由医务人员访问的任何适合的输入/输出装置。计算机74可以包括诸如处理器、I/O接口和存储装置或存储器的典型硬件。计算机74还可以包括诸如键盘和鼠标的输入装置。计算机74还可以包括诸如监视器的标准输出装置。此外，计算机74可以包括诸如打印机和扫描仪的外围装置。
计算机74可以与其它计算机74或放射疗法治疗系统10联网。其它计算机74可以包括另外和/或不同的计算机程序以及软件，并且不必与此处描述的计算机74相同。计算机74和放射疗法治疗系统10可以与网络94通信。计算机74和放射疗法治疗系统10还可以与(多个)数据库98和(多个)服务器102通信。应该注意，(多个)软件程序90还可以驻留在(多个)服务器102上。
可以根据任意网络技术或网络布局或技术和网络布局的组合来构建网络94，并且网络94可以包括多个子网络。图3中示出的计算机和系统之间的连接可以通过局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)、公共交换电话网络(“PSTN”)、无线网络、内联网、因特网、或任意其它合适的网络来完成。在医院或医疗设施中，图3中所示的计算机和系统之间的通信可以通过Health Level Seven(“HL7”)或任何版本的其它协议和/或其它需要的协议来进行。HL7是规定两个来自不同卖方的计算机应用程序(发送器和接收器)之间的接口的实施的标准协议，用于医疗环境中的电子数据交换。HL7可以允许医疗机构交换来自不同应用系统的重要数据集。具体说来，HL7可以定义要交换的数据、交换的计时以及与应用程序的错误通信。通常，格式实质上是通用的并可配置为满足所涉及应用的需要。
图3中所示出的计算机和系统之间的通信还可以通过任意版本的医学数字成像和通信(“DICOM”)协议和/或其它需要的协议进行。DICOM是由NEMA制定的国际通信标准，其定义了用来在医学设备的不同部分之间传输关于医学图像的数据的格式。DICOM RT指的是放射治疗数据专用的标准。
图3中的双向箭头通常表示图3中所示出的网络94和任一计算机74以及系统10之间的双向通信和信息传输。然而，对于某些医学和计算机化设备来说，可能只需单向通信和信息传输。
图4示意性地说明了软件程序90。软件程序90包括多个互相通信以便执行放射疗法治疗过程的功能的模块。各个模块互相通信以便确定放射疗法治疗计划的实施是否按预期发生。
软件程序90包括治疗计划模块106，可操作以根据由医务人员输入到系统10的数据为患者14生成治疗计划。该数据包括患者14的至少一部分的一个或多个图像(例如，计划图像和/或治疗前图像)。治疗计划模块106把治疗分成多次照射治疗，并根据医务人员输入的处方为每次照射或每个治疗确定放射剂量。治疗计划模块106还根据围绕靶38画出的各种轮廓为每个靶38确定放射剂量。在同一治疗计划中可以存在并包括多个靶38。
软件程序90还包括患者定位模块110，可操作来为特定次的治疗相对于机架18的等中心定位并调整患者14。当患者在治疗床82上时，患者定位模块110获取患者14的图像并对患者14的当前位置和患者在计划图像中的位置进行比较。如果患者的位置需要调节，患者定位模块110就提供指令给驱动系统86以便移动治疗床82，或者人工移动患者14到新位置处。在一种结构中，患者定位模块110可以从位于治疗室内的激光器接收数据，从而提供相对于机架18的等中心的患者位置数据。根据来自激光器的数据，患者定位模块110向驱动系统86提供指令，驱动系统86移动治疗床82以获得患者14相对于机架18的正确排布。应该注意，除了激光器之外的装置和系统也可以用来向患者定位模块110提供数据以协助排布过程(alignment process)。
软件程序90还包括图像模块114，可操作来获取患者14的至少一部分的图像。图像模块114可以根据期望协议在治疗开始之前、在治疗期间以及治疗之后，指示诸如CT成像装置这样的机载图像装置来获取患者14的图像。还可以使用其它离线成像装置或系统来获取患者14的治疗前的图像，诸如非定量CT、MRI、PET、SPECT、超声、传输成像、荧光检查、基于RF的定位等。所获取的图像可以用于患者14的配准和/或确定或预测要实施给患者14的放射剂量。还可以用所获取的图像来确定患者14在之前的治疗期间所接受的放射剂量。
软件程序90还包括分析模块118，其可操作以在治疗计划过程和/或治疗后过程期间分析剂量分布。剂量分布通常是三维体积，以及可以用叫做剂量体积直方图(“DVH”)的二维图进行分析。DVH可以包括多个子集，子集可以包括剂量体积曲线以及曲线之上和之下的区域。分析模块118可以生成DVH并在屏幕/监视器上进行显示以供医务人员观察。
图5—8示出了患者14的头部和颈部区域的DVH例子。图5示出了患者14的头部和颈部区域的图像122，其包括多个标识的靶。图5还示出了对应于接受了放射的头部和颈部区域的某些标识的靶的DVH126。DVH 126包括曲线130，其表示实施给患者14的放射的剂量体积。图6示出了包括多个子集134、138和142的DVH 126的放大版本。每个子集134、138和142分别表示实施给头部特定区域146、150和154的放射量。图7示出了根据DVH 126基于特定靶146、150和154的剂量而生成的新轮廓。图8示出了DVH 126的子集134、138和142中的哪个对应于新生成的轮廓。
DVH有助于理解提供给每个靶的剂量范围。这种理解能够有助于在治疗计划过程期间确定哪个结构正在接收过多或过少的放射剂量。根据DVH，医务人员可以修改治疗计划以便确保向靶进行精确的放射实施。
在患者14的计划治疗过程中，使用系统10的医务人员可以在显示器/监视器上查看DVH并选择DVH曲线的一个区域或选择DVH曲线上的点，以便标识接受指定范围内的剂量的3D图像的部分或剂量体积。这种方法能够有助于治疗计划，因为它能帮助用户更好地理解哪个区域最难正确接收剂量。
在本发明的一个方面中，分析模块118能够为已经对患者14实施的放射治疗计划回溯地分析剂量分布。在这方面，用户能够通过访问分析模块118以在DVH图上选择区域来标识剂量图上的剂量偏差位置，从而评估治疗的成功度。此外，分析模块118不仅可以利用单个剂量分布和相应的DVH图，还可以有效地对多个剂量体积进行了比较，例如对计划剂量体积和根据实际实施重新计算的剂量体积进行比较。通过结合该附加信息，DVH图可以显示剂量体积或剂量体积之间的比较，同样地，与DVH图的交互作用还可以表示计划接收指定范围内的剂量的剂量分布区域，并显示实施的放射剂量不同于计划放射剂量的区域。剂量体积的比较可以是一系列和、或差、或其它合适的数学函数。
作为一个例子，可以使用伽马指数(gamma index)来估算传递给患者14的剂量。伽马(γ)指数用来同时测试平坦区中百分剂量差(percent dose difference)和高梯度区域中的距离差异(distance toagreement)。百分剂量差在剂量均匀的区域—平坦区域—中是有用的量度，但是对于高剂量梯度区域不合适。γ指数是由Low等人提出的(Daniel A.Low，William B.Harms，Sasa Mutic，，James A.Purdy，“A technique for the quantitative evaluation of dose distributions”，Medical Physics，第25卷，第5期，1998年5月，第656—661页)。给出百分剂量/距离标准(例如5％-3mm)，为剂量截面分布图(1-D)、图像(2-D)或体积(3-D)中的每个取样点计算γ。其中，γ<＝1时满足该标准；γ>1时不满足该标准。
作为另一个例子，可以利用xi指数估算实施给患者14的剂量。xi(ξ)指数是Van Dyk等人(1993)概述的用于治疗计划试运行(commissioning)的过程的普遍化(generalization)。用该方法，首先比较两种分布的梯度分量，接着进行剂量差(ΔD)和距离误差(distance-to-agreement，DTA)分析。由于有两种剂量分布和两种剂量梯度等级(高剂量梯度或低剂量梯度)，具有四种可能的组合。假设Vref是参考分布中的体素，而Veval是估算分布中的体素，这些组合如下：
·Vref是高剂量梯度，Veval是高剂量梯度
·Vref是高剂量梯度，Veval是低剂量梯度
·Vref是低剂量梯度，Veval是高剂量梯度
·Vref是低剂量梯度，Veval是低剂量梯度
在所建议的比较工具中，对于参考和比较分布都具有低剂量梯度的区域来说，获得ΔD值。对于其它的所有情况，执行DTA分析。梯度比较考虑到在重建和计划的分布之间可能存在剂量梯度完全不匹配的情况。一旦获得ΔD和DTA值，可以发现每个体素的数字指数近似由Low等人(1998)提出的伽马指数。根据下述等式得到数字指数ξ：

小于等于1的ξ值被认为是可以接受的。虽然体积可以具有高梯度体素和低梯度体素，但是由于ξ值无量纲，所以该方法可进行平均或显示。
识别存在剂量偏差的靶之后，可以在靶38周围画出新的轮廓。这样就可以在生成新的治疗计划或替换治疗计划时评估或使用这些识别的靶38。
软件程序90还可以包括轮廓模块158，其可操作来在图像上生成一个或多个轮廓。医务人员可以根据一个或多个DVH图在一个患者图像上手动画出靶38周围的轮廓。在另一方面，分析模块118还可以与轮廓模块158通信，以便根据一个或多个DVH图来自动画出靶38周围的轮廓。
软件程序90还可以包括治疗实施模块162，其操作来指示放射疗法治疗系统10根据治疗计划向患者14实施放射治疗。治疗实施模块162可以生成并发送指令给机架18、线性加速器26、调整装置34、以及驱动系统86，以便向患者14实施放射。指令协调机架18、调整装置34以及致动器86的需要运动，以便按照治疗计划中规定的那样向正确的靶实施适当剂量的放射束30。
治疗实施模块162还计算要实施的放射束30的合适样式、位置以及强度，以便与治疗计划中规定的处方匹配。利用调整装置34生成放射束30的样式，具体而言，通过移动多叶片准直器中的多个叶片生成放射束30的样式。治疗实施模块162可以根据治疗参数使用规范的、预定的或模板的叶片样式来生成放射束30的合适的样式。治疗实施模块162还可以包括能够被访问的用于典型情况的样式库，以便与当前患者数据进行比较从而确定放射束30的样式。
图9示出了利用剂量体积直方图生成轮廓结构的方法的流程图。医务人员与软件程序90进行交互，以生成(在200)患者14的靶38的剂量体积直方图。DVH通常作为图像显示在与系统10相连的计算机监视器上。在一个方面中，生成剂量体积直方图，以便评估治疗计划的成功度。在该方面，医务人员与软件程序90进行交互，以便在所显示的剂量体积直方图的图像上选择(在204)子集，从而识别与所述选择的子集相应的剂量映射图上的剂量偏差的区域。医务人员可以用鼠标、触控键盘、或其它基于绘图的识别系统在所显示的图像上选择子集。根据所选剂量体积直方图的子集，软件程序90向医务人员显示(在208)剂量映射图的相应子集。在有些方面，软件程序90可以在剂量映射图上生成(在212)与靶38的剂量分布更好对应的新轮廓。
图10示出了利用剂量体积直方图生成轮廓结构的方法的流程图。医务人员生成(在250)治疗计划，该治疗计划包括用于患者14的计划放射剂量的第一剂量体积。实施治疗计划之后，分析模块118确定(在254)第二剂量体积，其表示治疗期间实施给患者14的放射量。医务人员还与分析模块118进行交互，以对第一剂量体积和第二剂量体积进行比较(在258)从而在系统显示器/监视器上生成(在262)比较结果的剂量体积直方图。医务人员还与分析模块118进行交互，以在所显示的剂量体积直方图的图像上选择(在266)子集，以识别与所述选择的子集对应的剂量映射图像上的剂量偏差区域。医务人员可以用鼠标、触控键盘、或其它基于绘图的识别系统在所显示的图像上选择子集。根据在剂量体积直方图上所述选择的的子集，软件程序90向医务人员显示(在270)剂量映射图像的相应子集。在有些方面，软件程序90可以在剂量映射图像上生成(在274)与靶38的剂量分布更好对应的新轮廓。
在下列权利要求中陈述了本发明的各种特征和优点。