CN116600855A

CN116600855A - 选择成像视角来优化跟踪体积可探测性和模型质量

Info

Publication number: CN116600855A
Application number: CN202180055238.2A
Authority: CN
Inventors: C·B·弗雷德里克; R·E·布罗德赫斯特; E·施纳尔
Original assignee: Accuray Inc
Current assignee: Ankerui LLC
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2023-08-15
Also published as: EP4210820B1; WO2022055634A1; EP4210820A1; US11878187B2; JP7456068B2; US20220072336A1; US20220203133A1; US11278743B1; JP2023550228A

Abstract

从第一视角识别感兴趣区域(ROI)的图像，所述图像具有与所述ROI相关联的不确定性值。基于所述图像生成包括与所述ROI相关联的一个或更多个参数的模型。使用所述模型确定对于多个视角的多个跟踪质量指标，通过所述成像系统可从所述多个视角捕获ROI的后续图像，所述多个跟踪质量指标指示所述后续图像对与所述ROI相关联的不确定性值的降低。基于对于所述第二视角指示所述不确定性值的降低的所述多个跟踪质量指标中的相应跟踪质量指标，为所述后续图像选择所述多个视角中的第二视角。

Description

选择成像视角来优化跟踪体积可探测性和模型质量

相关申请

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求于2020年09月08日提交的美国专利申请第17/014,021号的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及选择成像视角来优化跟踪体积可探测性和模型质量。

背景技术

在放射治疗中，放射递送系统可以利用运动跟踪来确定预期靶或感兴趣区域的运动与跟踪结构的位置的直接测量之间的相关性。通过拟合记录靶或感兴趣区域并预测相对于跟踪结构的运动的运动模型来确定所述相关性。

发明内容

从以下给出的详细描述以及从本公开的各种实施方式的附图将更全面地理解本公开。

附图说明

图1A示出根据本文所述实施例的螺旋放射递送系统。

图1B示出可根据本文所述的实施例使用的机器人放射治疗系统。

图1C示出根据本文所述实施例的基于C形臂机架的放射治疗系统。

图2描绘了根据本公开的实施例的选择成像视角来优化跟踪体积可探测性和模型质量的方法的流程图。

图3A是根据本公开的实施例的具有感兴趣区域的多个视角的成像系统的示例的图示。

图3B是根据本公开的实施例的基于跟踪质量指标来选择用于捕获后续图像的视角的示例的图示。

图4描绘了根据本公开的实施例的基于接收感兴趣区域的后续图像来更新模型的方法的流程图。

图5是根据一些实施例的可以执行本文所描述的操作中的一个或更多个的示例计算设备的框图。

具体实施方式

在此描述用于选择成像视角来优化跟踪体积可探测性和模型质量的方法和装置的实施例。放射递送系统可以利用高频在线运动跟踪。高频在线运动跟踪取决于预期靶的运动与跟踪结构(假设与靶一前一后地移动)的位置的低频但准确且直接的测量(例如，二维(2D)X射线图像)和高频运动替代物(例如，在假设静态靶的情况下跟踪呼吸或其它准周期运动或无运动的LED标记)之间的相关性。

为了获得低频直接测量，放射递送系统可以包括成像系统，例如千伏(kV)或磁共振(MR)成像系统，以捕获可包括跟踪结构的感兴趣区域(ROI)的2D X射线图像。

当采集这些图像时，在非治疗成像剂量的量(和/或成像时间/频率)和位置不确定性之间存在折衷。例如，拍摄较少数量的图像减少了患者所暴露于的非治疗成像剂量，但增加了位置不确定性(下文也称为“欠采样”)。相反，拍摄大量的图像降低了位置不确定性，但增加了患者所暴露于的非治疗成像剂量(下文也称为“过采样”)。因此，当确定要在什么时间捕获这些图像和/或要从什么视角捕获这些图像时，平衡这两个考虑是重要的。

本公开的各方面可以通过选择优化跟踪体积和模型质量的成像视角和/或时间来补救上述和其他缺陷。当从第一视角获取ROI的图像时，所述图像可具有对应于与所述ROI相关联的位置不确定性的不确定性值。例如，不确定性值可以对应于ROI内的跟踪结构或靶的位置不确定性。

处理设备的处理逻辑可基于图像生成与ROI相关联的模型。该模型可以包括与ROI相关联的一个或更多个参数。在实施例中，所述一个或更多个参数可以是可影响ROI的位置不确定性的任何特征或值。与ROI相关联的参数的示例可包括但不限于与ROI相关联的呼吸运动轨迹、ROI内的放射敏感结构、ROI的可见度或ROI的视角。

处理逻辑可使用该模型来确定对于多个视角的跟踪质量指标，可从所述多个视角捕获ROI的后续图像。跟踪质量指标可以指示与ROI相关联的不确定性值被会从每个视角捕获的后续图像的降低。跟踪质量指标可用于标识相对于其它视角具有不确定性值的高降低的一个或更多个视角。

处理逻辑可以基于跟踪质量指标从多个视角中选择第二视角用于捕获后续图像。处理逻辑可基于对应的跟踪质量指标来选择所述第二视角，所述对应的跟踪质量指标指示来自第二视角的后续图像将降低与ROI相关联的不确定性值。选择第二视角确保后续图像将降低ROI的位置不确定性，防止捕获可能不包含有用信息的后续图像(例如不改善ROI的位置不确定性)并减少或消除过采样。通过减少或消除过采样，还减少了患者可能暴露于的非治疗成像剂量，改善了放射递送系统的性能。

尽管在放射递送系统的上下文中描述了本公开的实施例，但是提供这样的描述仅用于说明性目的。本公开的各方面可以由受益于优化ROI的成像视角选择的任何类型的成像系统来利用。例如，本公开的各方面可被包括成像系统的各种类型的外科引导系统利用。此外，虽然可以利用kV成像系统来描述本公开的实施例，但是本公开的各方面可以由其他类型的成像系统来利用，诸如MR成像系统或兆伏(MV)成像系统。

在实施例中，本公开的各方面可以提供一种改进的MR成像系统。因为MR成像不涉及放射剂量，所以当利用MR成像系统时不需要减少患者对放射的暴露。然而，本公开的各方面可用于优化使用MR成像系统采集的ROI的图像的位置，定向和/或时机。例如，MR成像系统可能不能足够快地捕获三维(3D)图像以捕获整个ROI上的运动。与其试图捕获ROI的3D图像，可以从ROI内的各种位置和定向采集多个一维(1D)或二维MR图像(其可以比3D图像更快地采集)。本发明的各方面可用于优化这些图像的位置，定向和/或时机，以最小化与使用MR成像系统跟踪ROI内的关键靶和敏感结构相关联的不确定性。

图1A示出根据本公开的实施例的螺旋放射递送系统800。螺旋放射递送系统800可以包括安装到环形机架820上的直线加速器(LINAC)850。直线加速器850可用于通过将电子束导向X射线发射靶来生成放射束(即治疗束)。治疗束可以向靶区(即肿瘤)递送放射。治疗系统还包括与直线加速器850的远端耦合的多叶准直器(MLC)860。多叶准直器包括容纳多个叶片的壳体，所述多个叶片是可移动的，以便调节多叶准直器的孔径从而实现成形治疗束。在实施例中，多叶准直器860可以是二元多叶准直器，其包括设置在两个相对的组中的多个叶片，其中所述两个相对的组的叶片彼此交错且可打开或关闭以形成孔径。在一些实施例中，多叶准直器860可以是电磁致动的多叶准直器。在实施例中，多叶准直器860可以是任何其它类型的多叶准直器。环形机架820具有环形形状，其中患者830穿过环/环状物的孔洞并且所述直线加速器850安装在环的周边并且围绕穿过中心的轴线旋转，以便以从患者周围的一个或多个角度递送的射束照射靶区。在治疗期间，患者830可同时被移动穿过治疗床840的机架的孔洞。

螺旋放射递送系统800包括成像系统，该成像系统包括作为成像源的直线加速器850和X射线探测器870。直线加速器850可用于生成患者830的感兴趣区域(ROI)的兆伏X射线图像(MVCT)，这是通过将入射在与直线加速器850相对的X射线探测器870上的一系列X射线束引导到ROI处，以对患者830进行成像，用于设置和生成治疗前图像。在一个实施例中，螺旋放射递送系统800还可以包括次级成像系统，该次级成像系统包括相对于直线加速器850正交地(例如分开90度地)安装在环形机架820上的kV成像源810，并且可以被对准以将成像X射线束投射在靶区处并且在穿过患者130之后照射探测器的成像平面。

图1B示出了可根据本文所述的替代实施例使用的放射治疗系统1200。如图所示，图1B示出了放射治疗系统1200的配置。在所示实施例中，放射治疗系统1200包括用作放射治疗源的直线加速器(LINAC)1201和与直线加速器1201的远端耦合以使治疗束成形的多叶准直器1205。在一个实施例中，直线加速器1201被安装在具有多个(例如5个或更多个)自由度的机械臂1202的端部上，以便将直线加速器1201定位成：在多个平面中，在患者周围以操作量以从多个角度递送的射束照射病理解剖学构造(例如靶)。治疗可涉及具有单个等中心点、多个等中心点或非等中心方式的射束路径。

直线加速器1201在治疗期间可通过移动机械臂1202被定位在多个不同节点(预定的位置，在该位置处直线加速器1201停止，并且放射可以被递送)处。在节点处，直线加速器1201可将一个或更多个放射治疗束递送至靶，其中放射束形状由多叶准直器1205的叶片位置确定。节点可以围绕患者以近似球形分布的方式设置。节点的具体数量和施加于每个节点的治疗束的数量可能根据待治疗的病理解剖学构造的位置和类型而有所不同。

在另一个实施例中，机械臂1202和直线加速器1201在其端部可以在递送放射的同时在节点之间连续运动。在直线加速器1201的连续运动期间，通过多叶准直器1205中的叶片的快速运动来确定放射束形状和二维强度图。

放射治疗系统1200包括成像系统1210，该成像系统具有与X射线源1203A和1203B(即成像源)以及固定的X射线探测器1204A和1204B连接的处理设备1230。备选地，X射线源1203A、1203B和/或X射线探测器1204A、1204B可以是可移动的，在这种情况下，它们可以被重新定位以保持与靶的对准，或者备选地从不同的定向对靶成像，或者采集许多X射线图像并重建三维(3D)锥形束CT。在一个实施例中，X射线源不是点源，而是X射线源阵列，如本领域技术人员所理解的那样。在一个实施例中，直线加速器1201用作成像源，其中直线加速器功率电平被降低到对于成像可接受的电平。

成像系统1210可以执行诸如锥形束CT或螺旋兆伏计算机断层扫描(MVCT)的计算机断层扫描(CT)，并且由成像系统1210生成的图像可以是二维(2D)或三维(3D)的。两个X射线源1203A和1203B可以安装在手术室的天花板上的固定位置中，并且可以被对准以从两个不同的角位置(例如分开90度地)投射X射线成像束，以在机器等中心点(这里称为治疗中心，其提供用于在治疗期间将患者定位在治疗床1206上的参考点)相交，并且在穿过患者之后照射相应的探测器1204A和1204B的成像平面。在一个实施例中，成像系统1210提供靶和周围感兴趣体积(VOI)的立体成像。在其它实施例中，成像系统1210可以包括多于或少于两个X射线源和多于或少于两个探测器，并且任意所述探测器可以是可移动的而不是固定的。在又一实施例中，X射线源和探测器的位置可以互换。探测器1204A和1204B可以由将X射线转换为可见光的闪烁材料(例如非晶硅)、以及CMOS(互补金属氧化物硅)或CCD(电荷耦连器件)成像单元制成，该CMOS或CCD成像单元将光转换为数字图像，该数字图像可以在将数字图像坐标系转换为参考图像坐标系的图像配准处理期间与参考图像进行比较，如本领域技术人员所公知的那样。参考图像例如可以是数字重建放射影像(DRR)，其是基于通过将射线投射穿过CT图像来模拟X射线图像形成过程而从三维CT图像生成的虚拟X射线图像。

在一个实施例中，IGRT递送系统1200还包括次级成像系统1239。成像系统1239是锥形束计算机断层扫描(CBCT)成像系统，例如medPhoton成像环系统。备选地，可以使用其它类型的容积成像系统。次级成像系统1239包括连接到臂和轨道系统(未示出)的可转动机架1240(例如环)，所述臂和轨道系统沿着一个或多个轴(例如沿着从治疗床1206的头部延伸到尾部的轴线)移动可转动机架1240。成像源1245和探测器1250安装到可转动机架1240。可转动机架1240可以围绕从治疗床的头部延伸到尾部的轴线转动360度。因此，成像源1245和探测器1250可以定位在许多不同的角度。在一个实施例中，成像源1245是X射线源，探测器1250是X射线探测器。在一个实施例中，次级成像系统1239包括可单独转动的两个环。成像源1245可以安装到第一环，而探测器1250可以安装到第二环。在一个实施例中，可转动机架1240在放射治疗递送期间搁置在治疗床的尾部处以避免与机械臂1202碰撞。

如图1B所示，图像引导放射治疗系统1200还可以与治疗递送工作站150相关联。治疗递送工作站可以远离放射治疗系统1200定位在与放射治疗系统1200和患者所处的治疗室不同的室内。治疗递送工作站150可以包括处理设备(其可以是处理设备1230或其他处理设备)和存储器，所述处理设备和存储器基于对在此所述的基于一个或多个图像配准的靶运动的探测来改变对患者1225的治疗递送。

图1C示出了C形臂放射递送系统1400。在一个实施例中，在C型臂系统1400中，直线加速器的束能量可以在治疗期间被调节，并且可以允许直线加速器被用于X射线成像和放射治疗。在另一个实施例中，系统1400可以包括用于生成X射线图像的机载kV成像系统和用于生成较高能量治疗放射束的单独的直线加速器。系统1400包括机架1410、直线加速器1420，与直线加速器1420的远端耦合以使光束成形的多叶准直器1470，以及射野成像探测器1450。C形臂机架1410可以转动到对应于所选择的投射的角度，并且用于采集治疗床1440上的患者1430的VOI的X射线图像。在包括射野成像系统的实施例中，直线加速器1420可以生成穿过患者1430的靶并且入射到射野成像探测器1450上的X射线束，从而创建靶的X射线图像。在生成靶的X射线图像之后，直线加速器1420的射束能量可以增加，使得直线加速器1420可以生成放射束以治疗患者1430的靶区。在另一实施例中，kV成像系统可以生成穿过患者1430的靶的X射线束，同时创建靶的X射线图像。在一些实施例中，射野成像系统可以在治疗的递送期间采集射野图像。射野成像探测器1450可以在射束穿过患者1430之后测量出口放射注量。这可以使得内部或外部基准或解剖块(例如肿瘤或骨骼)能够定位在射野图像内。

备选地，这里描述的kV成像源或射野成像器和操作方法可以与其它类型的基于机架的系统一起使用。在一些基于机架的系统中，机架使kV成像源和直线加速器围绕穿过等中心点的轴线转动。基于机架的系统包括具有通常环状物形状的环形机架，其中患者的身体延伸穿过环/环状物的孔洞，并且kV级成像源和直线加速器安装在环的周边并且围绕穿过等中心点的轴线转动。基于机架的系统还可以包括C形臂机架，其中以悬臂方式将kV级成像源和直线加速器安装在穿过等中心点的轴线上方并绕其转动。在另一实施例中，kV级成像源和直线加速器可以用在基于机械臂的系统中，该系统包括如上所述安装有kV级成像源和直线加速器的机械臂。本公开的各方面还可用于其他此类系统，诸如基于机架的直线加速器系统，与放射疗法和放射外科手术相关联的静态成像系统，使用集成图像引导的质子治疗系统，介入放射学和术中X射线成像系统等。

图2描绘了根据本公开的实施例的选择成像视角来优化跟踪体积可探测性和模型质量的方法200的流程图。方法200可以由处理逻辑来执行，该处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、处理器、处理设备、中央处理单元(CPU)、片上系统(SoC)等)，软件(例如，在处理设备上运行/执行的指令)，固件(例如，微代码)或其组合。在实施例中，方法200的各个部分可以由如先前在图1A-1C中描述的放射递送系统的处理设备的处理逻辑来执行。

参考图2，方法200示出各种实施例所使用的示例功能。尽管在方法200中公开了特定的功能框(“框”)，但是这样的框是示例。即，实施例非常适合于执行方法200中所述的各种其它框或框的变型。应当理解，方法200中的框可以以不同于所呈现的顺序来执行，并且可能不是方法200中的所有框都被执行。

方法200开始于框210，其中处理逻辑从具有与ROI相关联的不确定性值的第一视角识别ROI的图像。在实施例中，不确定性值可以对应于与所述ROI和/或ROI内的一个或更多个对象相关联的位置不确定性。例如，不确定性值可以对应于与ROI内的跟踪结构相关联的位置不确定性。

在一些实施例中，ROI的图像可以由成像系统在由放射递送系统施予的治疗环节期间获取。在实施例中，ROI的图像可以是先前获取的图像。例如，该图像可以是先前作为治疗计划环节的一部分捕获的ROI的图像。

在框220处，处理逻辑基于所述图像生成包括与所述ROI相关联的一个或更多个参数的模型。所述一个或更多个参数可以是可影响ROI的位置不确定性的任何特征或值。在实施例中，所述参数可以包括与ROI相关联的患者的呼吸运动轨迹。所述呼吸运动轨迹可以描述在患者呼吸周期的不同阶段期间ROI的运动，并且包括呼吸周期的各个阶段的时间。在实施例中，参数可以包括ROI内或ROI附近的放射敏感结构。例如，参数可指示患者的直肠在ROI内或在ROI附近。在一个实施例中，参数可以包括成像系统对ROI的可见性。在实施例中，参数可以包括ROI的视角。在一些实施例中，在模型中可以使用其他参数。

在框230处，处理逻辑确定可从其捕获后续图像的视角的跟踪质量指标。跟踪质量指标可以指示从每个视角捕获的后续图像是否将降低在框210处识别的图像的不确定性值。在实施例中，跟踪质量指标可以通过检验模型拟合目标函数L的泰勒级数的高阶项来确定，如下所示：

其中：

t是进行测量时的时间。对于旋转机架，该时间还可以指定成像系统和患者支架相对于治疗束的位置。

p_t是一组跟踪结构测量值或跟踪结构在二维X射线图像中的探测或候选位置

m_t是高频替代物运动数据

f_s是将高频数据转换成跟踪结构的位置的运动模型

s是该运动模型的参数

是X射线图像中将3D数据与其对应的2D数据相关联的投影算子。对于点的情况，这是视角投影矩阵。对于图像数据，这是一个DRR生成器。

d是根据所述模型衡量2D测量数据p_t与在其2D预测位置中的跟踪结构之间的相似性的某个距离函数。在实施例中，所述距离函数可以反映由于跟踪结构相对于成像几何结构的3D位置而引起的误差的放大。在一些实施例中，距离函数可以反映测量中的先验不确定性。在一个实施例中，距离函数可以反映较旧的测量的与年龄相关的低权重。在实施例中，距离函数可以反映候选跟踪结构的空间概率分布以图像匹配，基于2D图像数据的质量对误差矢量进行加权。在一些实施例中，距离函数可以反映反映模型的统计质量的其他因素，作为对其描述跟踪结构的运动的能力的估计。

模型拟合目标函数的值可用于评估ROI的模型质量，其中目标函数的较小值指示对于ROI的较好的模型拟合。然而，这未必描述在预测与ROI相关联的运动时模型的质量。例如，这可能不描述模型如何预测与ROI相关联的患者的呼吸运动。

对模型拟合的质量的附加测量可以通过检验相对于s在最小值时的形状来获得，其中最优模型参数已知。考虑关于的泰勒级数展开：

其中第一项是目标函数在最小值处的值，第二项是目标函数的梯度，并且第三项是Hessian矩阵——目标函数的二阶导数的矩阵：

其中H为关于与模型相关的参数的Hessian算子。该矩阵可以描述函数的曲率。大曲率意味着，在模型参数空间中的方向s′上给一个小的阶跃，函数的值改变一个大的量。如果曲率在特定方向上非常大，则关于该方向上的最小值的位置有更大的确定性，因为函数/测量对该方向上的参数变化更敏感。

当Hessian处于最小值s′时，Hessian可以是对称的正定(SPD)矩阵。这样的矩阵可以被认为是描述椭圆体(以零为中心)或二次域，其中等似然目标函数值是椭圆体的。SPD矩阵是协方差矩阵的形式，并且Hessian矩阵在最小值时可以被认为是描述(正态)分布的协方差，模型参数从该(正态)分布得出如下：

上述等式描述了所生成的模型的参数的分布。分布的协方差是Hessian的逆，其中Hessian曲率矩阵可以被认为是确定性矩阵，而它的逆可以被认为是不确定性矩阵，其中可期望小的不确定性。如果从中得出模型参数的分布的方差较小(例如，对应于大的Hessian矩阵)，则模型质量可能较大。因此，最优的下一个成像时间是该图像能够最大地增加目标函数的Hessian的大小(largeness)的时间。可替换地(或附加地)，下一个最优成像时间也可以强制维持最小量的期望误差(由不确定性给出)。

为了确定用于捕获图像的最优视角，可以将另一角度添加到图像集：

其中t'对应于将来当新的跟踪测量将被获取时的时间，并且a_t′对应于在时间t'时的高频运动替代物的预测值。可以关于模型参数计算Hessian，以确定后续图像之后的确定性：

行列式可以被认为是确定性矩阵的大小的量度。SPD的行列式与其表示的椭圆体的体积成比例。因此，最优成像时间可以是：

可以使用合理的外推来预测时间t'处的未知值。该问题是易处理的，因为它是对离散的一组成像视角/时间的一维优化。在实施例中，这个问题可以通过求解多个将来的时间点而变得更普遍。例如，如果一次性地估计用于一次完整机架旋转的点，则在考虑到点集的任何时间限制的情况下，可以估计更高质量的时间点。

行列式中的每个项可以是定义椭圆体的SPD矩阵。SPD矩阵的和是SPD矩阵，从而和也表示椭圆。后续图像的最优时间/视角可以对应于生成确定性椭圆体的时间/视角，该确定性椭圆体在被添加到第一椭圆体时生成最大的椭圆体。

在框240处，处理逻辑基于第二视角的指示不确定性值的降低的相应跟踪质量指标从多个视角中选择第二视角。在实施例中，处理逻辑可基于指示多个视角的不确定性值的最大降低的相应跟踪质量指标来选择第二视角。在一个实施例中，处理逻辑可以基于指示超过阈值的不确定性值的降低的相应跟踪质量指标来选择第二视角。在一些实施例中，处理逻辑可以基于其他标准来选择第二视角。在实施例中，处理逻辑可以在放射递送系统进行的治疗环节期间自动地(例如在没有用户干预的情况下)选择第二视角。

图3A是根据本公开的实施例的具有感兴趣区域的多个视角的成像系统的示例的图示300。图示300包括成像系统302，其可以是X射线(kV或MV)成像系统、MR成像系统或任何其它类型的成像系统。在实施例中，成像系统302可以对应于图1A的kV成像源810或图1B的成像系统1210。在一些实施例中，成像系统302可以包括成像探测器(未示出)，如先前在图1A-C中描述的。

在实施例中，成像系统302可以耦合到环形机架，例如图1A的环形机架820。在一个实施例中，成像系统302可以耦合到机械臂，例如图1B的机械臂1202。在一些实施例中，成像系统302可以耦合到C形臂机架，例如图1C的C形臂机架1410。

图示300还包括感兴趣区域312。在实施例中，感兴趣区域312可以对应于患者的感兴趣区域。感兴趣区域312可以包括一个或多个靶和/或跟踪结构。

图示300包括第一视角304、第二视角306、第三视角308和第四视角310，它们可以对应于可从中捕获感兴趣区域312的图像的不同视角。在实施例中，第一视角304可对应于从中捕获第一图像的视角，如图2的框210处所描述的。在一些实施例中，第二视角306、第三视角308和第四视角310可以对应于被考虑用于捕获感兴趣区域312的后续图像的多个视角的子集，如在图2的框230和240处所描述的。

在成像系统302耦合到机架的实施例中，当成像系统302通过机架围绕感兴趣区域312旋转时，第一视角304、第二视角306、第三视角308和第四视角310可以对应于成像系统302相对于感兴趣区域312的不同角度。在成像系统耦合到机械臂的实施例中，当成像系统302通过机械臂沿着围绕感兴趣区域312的路径定位时，第一视角304、第二视角306、第三视角308和第四视角310可以对应于相对于感兴趣区域312的不同定向。

图3B是根据本公开的实施例的基于跟踪质量指标来选择用于捕获后续图像的视角的示例的图示350。在图示350中，第一视角304对应于从其捕获第一图像的视角。如前所述，图像可以具有相关联的不确定性值(例如不确定性352)。

第二视角306、第三视角308和第四视角310可以分别具有相应的跟踪质量指标，指标354、指标356和指标358。如前所述，跟踪质量指标可以指示从第一视角304捕获的图像的不确定性352值的降低。在确定指标354、指标356和指标358之后，处理设备的处理逻辑可以选择第二视角306、第三视角308或第四视角310中的一个来捕获感兴趣区域312的后续图像。

参考图3B，指标354的值为2.4，指标356的值为8.2，指标358的值为6.3。因为指标356具有最大值，所以指标356指示从第三视角308捕获的后续图像相对于具有较低相应指标(例如，指标354和指标358)的第二视角306和第四视角310可具有第一图像的不确定性352值的最大降低。因此，处理逻辑可以选择第三视角308用于捕获后续图像。

在实施例中，处理逻辑可以选择用于从第三视角308捕获后续图像的时间。例如，如果感兴趣区域312是可能受患者的呼吸运动影响的位置，则用于从第三视角捕获后续图像的特定时间可以与患者的特定呼吸阶段一致，以使位置不确定性的降低最大化。

尽管图3A和3B示出用于捕获后续图像的四个视角，但是本公开的实施例可以包括可以考虑用于捕获后续图像的任何数量的视角。此外，尽管图3B描述了基于不确定性的最大降低来选择第三视角308，但是本公开的实施例可以利用其他标准来选择用于捕获后续图像的视角。

图4描绘了根据本公开的实施例的基于接收感兴趣区域的后续图像来更新模型的方法400的流程图。方法400可以由处理逻辑来执行，该处理逻辑可以包括硬件(例如，电路，专用逻辑，可编程逻辑，处理器，处理设备，中央处理单元(CPU)，片上系统(SoC)等)，软件(例如，在处理设备上运行/执行的指令)，固件(例如，微代码)或其组合。在实施例中，方法400的各个部分可以由如先前在图1A-1C中描述的放射递送系统的处理设备的处理逻辑来执行。

参考图4，方法400示出各种实施例所使用的示例功能。尽管在方法400中公开了特定功能框(“框”)，但是这些框是示例。即，实施例非常适合于执行方法400中所述的各种其它框或框的变型。应当理解，方法400中的框可以以不同于所呈现的顺序来执行，并且不是方法400中的所有框都可被执行。

方法400开始于框410，其中处理逻辑使成像系统捕获ROI的后续图像。后续图像可以从基于与第一图像相关联的不确定性值的降低而选择的视角来捕获，如先前在图2中所描述的。在实施例中，可以在由放射递送系统执行的治疗环节期间捕获后续图像。

在框420处，处理逻辑从成像系统接收所述后续图像。

在框430处，处理逻辑基于所述后续图像更新包括与ROI相关联的一个或更多个参数的模型。在实施例中，模型可以对应于在图2的框220处生成的模型。在一些实施例中，更新模型可以包括修改，添加和/或移除模型的参数。例如，在接收到包括与ROI内的放射敏感结构的位置相关联的附加信息的后续图像时，处理逻辑可以修改模型的对应于ROI内的放射敏感结构的位置的参数。

图5是根据一些实施例的可执行本文所述的一个或多个操作的示例计算设备500的框图。计算设备500可以连接到LAN、内联网、外联网和/或因特网中的其它计算设备。计算设备可以作为客户机-服务器网络环境中的服务器机器或作为对等网络环境中的客户机的能力来操作。计算设备可以由个人计算机(PC)、机顶盒(STB)，服务器，网络路由器，交换机或网桥，或能够执行指定该机器要采取的动作的一组指令(顺序的或以其他方式)的任何机器来提供。此外，虽然仅示出单个计算设备，但是术语“计算设备”还应当被理解为包括单独地或联合地执行一组(或多组)指令以执行本文所讨论的方法的计算设备的任意集合。

示例计算设备500可以包括处理设备(例如，通用处理器，PLD等)502，主存储器504(例如，同步动态随机存取存储器(DRAM)，只读存储器(ROM))，静态存储器506(例如，闪存和数据存储设备518)，它们可以经由总线530彼此通信。

处理设备502可以由诸如微处理器、中央处理单元等的一个或多个通用处理设备提供。在说明性实例中，处理设备502可包括复杂指令集计算(CISC)微处理器，精简指令集计算(RISC)微处理器，超长指令字(VLIW)微处理器或实施其它指令集的处理器或实施指令集组合的处理器。处理设备502还可以包括一个或多个专用处理设备，例如专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)，数字信号处理器(DSP)，网络处理器等。根据本公开的一个或多个方面，处理设备502可以被配置为执行这里描述的操作，用于执行这里讨论的操作和步骤。

计算设备500还可包括可与网络520通信的网络接口设备508。计算设备500还可以包括视频显示单元510(例如，液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT))，字母数字输入设备512(例如，键盘)，光标控制设备514(例如，鼠标)和声信号生成设备516(例如，扬声器)。在一个实施例中，视频显示单元510，字母数字输入设备512和光标控制设备514可以组合成单个组件或设备(例如，LCD触摸屏)。

根据本公开的一个或多个方面，数据存储设备518可以包括计算机可读存储介质528，在该计算机可读存储介质528上可以存储一个或多个指令集，该指令集可以包括用于执行在此描述的操作的视角选择指令525。在由计算设备500执行指令期间，指令还可以完全地或至少部分地驻留在主存储器504内和/或处理设备502内，主存储器504和处理设备502也构成计算机可读介质。还可以经由网络接口设备508在网络520上发送或接收指令。

虽然计算机可读存储介质528在说明性示例中示出为单个介质，但是术语“计算机可读存储介质”应当被理解为包括存储一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“计算机可读存储介质”还应当被理解为包括能够存储、编码或携带用于由机器执行并使机器执行本文所述方法的一组指令的任何介质。因此，术语“计算机可读存储介质”应被理解为包括但不限于固态存储器、光学介质和磁性介质。

应当注意，这里描述的方法和装置不限于仅与医学诊断成像和治疗一起使用。在可替换的实施方式中，这里的方法和装置可以用于医学技术领域之外的应用，例如工业成像和材料的非破坏性测试。在这样的应用中，例如，“治疗”通常可以指由治疗计划系统控制的操作的实现，诸如应用波束(例如，放射、声等)，而“靶”可以指非解剖对象或区域。

前面的描述阐述了许多具体细节，例如具体系统、组件、方法等的示例，以便提供对本公开的若干实施例的良好理解。然而，所属领域的技术人员将了解，可在没有这些特定细节的情况下实践本发明的至少一些实施例。在其它情况下，为了避免不必要地模糊本公开，没有详细描述公知的组件或方法或者以简单的框图形式呈现公知的组件或方法。因此，所阐述的具体细节仅仅是示例性的。特定实施例可以与这些示例性细节不同，并且仍然被认为在本公开的范围内。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合包括在至少一个实施例中的实施例描述的特定特征、结构或特性。因此，短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”在整个说明书中不同地方的出现不一定都指同一实施例。

尽管这里以特定顺序示出和描述了方法的操作，但是可以改变每个方法的操作顺序，使得可以以相反的顺序执行某些操作，或者使得可以至少部分地与其它操作同时执行某些操作。在另一个实施例中，不同操作的指令或子操作可以是间歇的或交替的方式。

以上对本发明的说明性实现方式的描述(包括摘要中所描述的内容)并非旨在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式。虽然这里为了说明的目的描述了本发明的特定实现和示例，但是相关领域的技术人员将认识到，在本发明的范围内各种等效修改是可能的。词语“示例”或“示例性”在本文中用于表示用作示例，实例或说明。本文中描述为“示例”或“示例性”的任何方面或设计未必解释为比其它方面或设计优选或有利。相反，词语“示例”或“示例性”的使用旨在以具体方式呈现概念。如在本申请中所使用的，术语“或”旨在表示包括性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另有说明，或从上下文清楚地看出，“X包括A或B”旨在表示任何自然的包括性置换。即，如果X包括A；X包括B；或X包括A和B两者，则“X包括A或B”在任何前述情况下都满足。此外，在本申请和所附权利要求中使用的冠词“一”和“一个”通常应被解释为意指“一个或多个”，除非另有说明或从上下文中清楚地指示单数形式。此外，在全文中使用术语“一实施例”或“一个实施例”或“一实施方式”或“一个实施方式”不旨在表示相同的实施例或实施方式，除非这样描述。此外，本文中使用的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是指在不同元件之间进行区分的标记，并且根据它们的数字命名不一定具有序数含义。

Claims

1.一种装置，包括：

成像系统；和

处理设备，其可操作地耦合到所述成像系统，以：

从第一视角识别感兴趣区域(ROI)的图像，所述图像具有与所述ROI相关联的不确定性值；

基于所述图像生成包括与所述ROI相关联的一个或更多个参数的模型；

使用所述模型确定对于多个视角的多个跟踪质量指标，通过所述成像系统可从所述多个视角捕获ROI的后续图像，所述多个跟踪质量指标指示所述后续图像对与所述ROI相关联的不确定性值的降低；以及

基于对于所述第二视角指示所述不确定性值的降低的所述多个跟踪质量指标中的相应跟踪质量指标，为所述后续图像选择所述多个视角中的第二视角。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括放射递送系统。

3.如权利要求2所述的装置，其中，在通过所述放射递送系统进行的治疗环节期间通过所述处理设备自动选择所述第二视角。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述成像系统包括X射线成像系统。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述成像系统包括磁共振(MR)成像系统。

6.如权利要求1所述的装置，其中，所述处理设备还用于：

使成像源从所述第二视角捕获ROI的后续图像；

接收来自所述成像源的后续图像；以及

基于所述后续图像更新所述模型。

7.如权利要求1所述的装置，其中，所述成像系统可操作地耦合到环形机架，并且所述第一视角对应于所述成像系统相对于所述ROI的第一角度，并且所述第二视角对应于所述成像系统相对于所述ROI的第二角度。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述模型包括与所述ROI相关联的呼吸运动轨迹。

9.如权利要求1所述的装置，其中，所述一个或更多个参数包括所述ROI内的一个或更多个放射敏感结构。

10.如权利要求1所述的装置，其中，所述一个或更多个参数包括所述ROI的可见性。

11.一种方法，包括：

通过处理设备基于对于所述第二视角指示所述不确定性值的降低的所述多个跟踪质量指标中的相应跟踪质量指标，为所述后续图像选择所述多个视角中的第二视角。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述后续图像将由放射递送系统的成像系统捕获。

13.如权利要求12所述的方法，其中，在通过所述放射递送系统进行的治疗环节期间通过所述处理设备自动选择所述第二视角。

14.如权利要求11所述的方法，其中，所述成像系统包括X射线成像系统。

15.如权利要求11所述的方法，其中，所述成像系统包括磁共振(MR)成像系统。

16.如权利要求11所述的方法，还包括：

使所述成像系统从所述第二视角捕获所述ROI的后续图像；

接收来自所述成像系统的后续图像；以及

基于所述后续图像更新所述模型。

17.如权利要求11所述的方法，其中，所述成像系统可操作地耦合到环形机架，并且所述第一视角对应于所述成像系统相对于所述ROI的第一角度，并且所述第二视角对应于所述成像系统相对于所述ROI的第二角度。

18.如权利要求11所述的方法，其中，所述模型包括与所述ROI相关联的呼吸运动轨迹。

19.如权利要求11所述的方法，其中，所述一个或更多个参数包括所述ROI内的一个或更多个放射敏感结构。

20.如权利要求11所述的方法，其中，所述一个或更多个参数包括所述ROI的可见性。

21.一种非暂时性计算机可读存储介质，其包括指令，所述指令在由处理设备执行时使所述处理设备：

22.如权利要求21所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述后续图像将由放射递送系统的成像系统捕获。

23.如权利要求22所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，在通过所述放射递送系统进行的治疗环节期间通过所述处理设备自动选择所述第二视角。

24.如权利要求21所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述成像系统包括X射线成像系统。