在呼吸相關的（4d）錐形光束ct圖像中調製臺架旋轉速度和圖像獲取的製作方法
2023-06-05 22:11:21 1
在呼吸相關的（4d）錐形光束ct圖像中調製臺架旋轉速度和圖像獲取的製作方法
【專利摘要】提供了優化4D錐形光束計算機斷層射線（4DCBCT）成像的方法，該方法包括使用掃描儀來生成目標的投影（其中投影用來形成對目標的錐形光束計算機斷層射線（CBCT）掃描，其中CBCT包括目標的3D圖像），以及使用適當編程的計算機來根據測量的患者呼吸信號實時地控制臺架的旋轉速度和CBCT的投影獲取，其中CBCT的實時獲取形成經優化的4DCBCT圖像集。
【專利說明】在呼吸相關的(4D)錐形光束CT圖像中調製臺架旋轉速度和圖像獲取
【技術領域】
[0001]本發明一般地涉及放射治療。更具體地，本發明涉及使用數學優化模型來獲得肺部和肺部腫瘤的4DCBCT圖像以用於呼吸運動引導的4DCBCT (RMG-4DCBCT)。
【背景技術】
[0002]肺癌是世界範圍內癌症相關的死亡的領先因素(18%)，每年有120萬新案例的報告。儘管36%到71%的肺癌患者接受了放射治療和改進治療結果的持續努力，5年生存率仍只有16%。這些患者迫切地需要更好的治療技術和工具以改進生存率。
[0003]1-Gy的腫瘤劑量的增加導致4%的生存改進。另一方面，1-Gy的全肺平均劑量的減少導致2%的肺炎減少。根據這些統計，顯然更優靶向的放射治療有改進治療結果的可能。圖像引導的放射治療(IGRT)已經用於同時增加腫瘤劑量並最小化對周圍健康組織的劑量。 [0004]IGRT在美國有超過93%的放射腫瘤學家使用。然而，當存在顯著的呼吸動作時成像技術諸如MR1、PET、CT和CBCT是模糊的或者包含假影。結果是，放射治療醫師難以準確地定位肺部腫瘤患者用於治療，這增加了靶向於腫瘤的一些放射將輻射健康的肺部組織的可能性。
[0005]圖1a示出了展示第一個(Pl)投影和第i個(Pi)投影的CBCT成像的投影幾何的圖。臺架以常量速度和投影之間的常量脈衝率繞目標旋轉。圖1b示出了放射治療中使用的帶機載成像儀的線性加速器的照片。
[0006]放射治療醫師用於IGRT的最普遍的成像技術中的兩種是CT和CBCT成像。CT圖像是通過在平面或切片中獲得投影，然後將臺架向前移動小距離重複該過程而獲得的。在已經沿解剖體獲得了數個切片之後，各切片被重構成3D圖像。替換性地，一些CT系統在連續的螺旋運動中獲得投影，而不是使用切片。當與CBCT圖像相比較時CT圖像通常有更高的質量，因此CT圖像通常用於診斷和治療計劃的目的。CBCT與CT不同在於，包含X射線源和檢測器的臺架是繞解剖體旋轉的，在這期間獲得了一系列的錐形投影(見圖lb)。然後使用Feldkamp-Davis-Kress (FDK)算法重構各投影以給出患者解剖體的3D視圖。
[0007]CBCT圖像可以在治療室中使用附連到線性加速器的OBI獲得，並由放射治療醫師在治療室中使用以定位他們的患者用於治療。
[0008]4DCT成像提供了 3D幾何的視頻或電影。隨著時間可以觀察到心臟、腹部、前列腺、肺部和腫瘤的運動。為了獲取肺部的4DCT圖像，呼吸周期被劃分成呼吸倉，諸如吸氣限制、呼氣限制和兩個限制之間的不同階段。在每個呼吸倉中收集整組切片，從而可以獲得變化中的解剖體的四維視圖。在實踐中普遍使用兩種技術以獲取4DCT圖像:(1)前瞻，其中你一直等到患者的呼吸處於所需的區域中，然後在移動長榻用於下一切片並重複該過程之前獲取切片。(2)回顧，其中你通過對數據集過採樣來獲取呼吸周期的所有階段的數據，然後回顧性地將切片分配到呼吸倉。
[0009]已經示出了在呼吸周期期間肺部腫瘤通常移動0.5到I釐米，和最多達5釐米。通過4DCT成像沒有完全地消除假影。已經觀察到在90%的橫膈膜和心臟的4DCT圖像中存在至少一個假影。雖然有與呼吸運動相關聯的各問題，但4DCT成像自從首次發布以來已經有了顯著的增長。在2009年，在美國4DCT的使用超過了 44%，伴之以持續的向上趨勢。
[0010]CBCT圖像是通過獲得120到600次均衡地間隔的投影而獲得的。對每個投影，由源發射椎體形狀的光束並由檢測器記錄光束的衰減(見圖la)。臺架以常量角速度繞患者旋轉，角速度出於安全原因被限制為6° /s，並使用大概0.2秒的X射線脈衝率。總成像時間可以是大概I或2分鐘，這取決於所需的投影數量和臺架的速度。
[0011]對於較小的目標諸如胳膊、頭和頸部，使用光束是完整椎體形狀的全扇投影是可能的。這可以減少 成像時間，因為臺架只需要旋轉180°加上椎體的角寬度。在大多數實踐應用中，諸如腹部，使用臺架旋轉整個360°的半扇投影。
[0012]一旦已經收集了所有的投影之後，使用圖像重構算法來重構目標的3D視圖。FDK算法是用來重構圖像的最常見的算法。圖像重構可以是花幾分鐘來重構單個圖像的慢速過程。已經實現了總變差(Total Variation)和密成幀(Tight Frame)方法以使用圖形處理單元(GPU)來重構圖像。除了通過使用GPU獲得的計算時間改進之外，這些方法展示了將投影數量減少到100以下並因此減少對患者的放射劑量的希望。
[0013]如果投影在臺架角度上均衡地間隔則圖像質量更好；良好投影間隔的示例見圖2a中的極坐標圖。然而，當涉及呼吸運動時，投影在呼吸周期期間在不同的階段進行；見圖2b中的極坐標圖，其中標號(I)、(2)和(3)用來標識在吸氣極限、呼氣極限和吸氣中期獲得的投影。在發生顯著的呼吸運動的區域中，結果圖像很可能包含假影，或者圖像會是模糊的。
[0014]4DCBCT成像試圖產生示出呼吸周期期間肺部和腫瘤的運動的圖像。這是通過在數個呼吸倉中收集一組完整的投影來達到的；圖2c的極坐標圖中的投影給出了僅從吸氣極限呼吸倉獲得的投影的示例。在每個呼吸倉內存在有限的解剖運動，因此減少了結果圖像中的模糊和假影。三維圖像在每個呼吸倉中重構，並創建了示出解剖體的4D視圖的視頻。商業系統使用常量臺架角速度和常量X射線脈衝率，並將投影后期處理到呼吸倉中。然而，如圖2c中的極坐標圖中可見，如果臺架以常量角速度繞患者旋轉，那麼投影之間的角度分隔是不理想的且會發生投影聚類。
[0015]已經存在一些通過考慮在圖像重構算法中考慮運動來處理呼吸運動的嘗試。運動補償的CBCT使用呼吸運動估計來重構圖像。通過進一步採取此方案，一些研究者已經試圖修改圖像重構算法來尋找帶有單獨的周期性組件的靜止組件。這些方法假定患者的呼吸是規律的，因此如果患者的呼吸是不規律的則算法很可能在重構圖像上有困難。
[0016]在每個治療期期間考慮肺癌運動，並在肝、胰臟和其它胸/腹部惡性疾病中應用的演進的圖像指導的方法之一，是第一代四維椎形光束計算機斷層射線(4D CBCT)。投影圖像和呼吸信號是同步獲取的並後期處理到呼吸相關的階段倉中，諸如吸氣末，吸氣中等。
[0017]然而，在當前的實現中在呼吸信號和圖像獲取之間沒有通信。這導致擠到一塊的(bunched)數個角度投影，並且CBCT圖像遭受糟糕的圖像質量和條狀假影。糟糕的質量限制了將當前圖像用於在線指導及解剖和功能適配。
[0018]所有當前的4DCBCT系統公共的是使用臺架的常量角速度。臺架以比3DCBCT成像慢得多的速率繞患者旋轉。在已經收集了投影之後，將它們與記錄的呼吸跡線相比較，然後後處理到呼吸倉中。目標是在每個呼吸倉中收集足夠多的、有相對均衡的角度分隔的投影以重構圖像。然而，使用常量角速度導致投影聚類。
[0019]作為投影聚類的示例，考慮圖3a的頂行中的左側線圖，其中給出了有15hz (周期每秒)的呼吸率的患者的正弦曲線呼吸波形。
[0020]圖3a_3d示出了有15hz的正弦曲線呼吸模式的聚類的和錯過的投影的示例。在行(I)中患者的呼吸波形是以縱軸上的位移和橫軸上的時間示出的，其中呼吸周期分成了10個位移倉。列出的百分比是花費在每個位移倉中的時間的近似百分比。垂直線(1)、(2)和(3)分別對應於分配到呼吸倉1、5和8的投影。極坐標圖示出了採用1.5° /s的常量臺架速度在呼吸倉I (1)、5 (2)和8 (3)中獲得的投影的臺架角度。
[0021]圖3a的X軸刻度對應於若使用0.2s的脈衝率時獲得投影的時間。相對應於位移倉1、5和8的投影分別以(1)、(2)和(3)標記。如果臺架以角速度1.5° /s旋轉且每0.2秒獲得投影，那麼在4分鐘內總共會獲得1200個投影。如果分析呼氣極限處的位移倉(1)，那麼在呼氣極限處將會在0.82秒中以0.9°到1.2°的角度分隔獲得4或5個投影。在之後的3.18秒內患者的呼吸將不會進入呼氣極限呼吸倉，在這期間臺架移動了 4.77°。此過程將以每4或5個投影的群集隨之以在下一投影群集之前至少4.77°的間隙而重複。示出位移倉I中的每個投影的臺架角度的極坐標圖是圖3b中的呼氣限制(I)極坐標圖。如果每個呼吸倉獲得4個投影，則總共將會有60個群集中的240個投影。在最壞情況的情形中，將會每呼吸倉5個投影，導致位移倉I中的300個投影。
[0022]投影聚類導致對患者的更高放射劑量換來圖像質量上的小改進。
[0023]圖3c中的位移倉5的(2)極坐標圖示出了錯過的投影的示例。即使極坐標圖具有投影之間的極好的角度分 隔，每個呼吸周期也只存在一個投影。患者已經接受了來自60個投影的放射劑量，但沒有足夠的投影來重構質量合適的圖像。此問題發生是因為在吸氣期間只有0.13秒花費在位移倉5中，且再一個0.13秒在呼氣期間。0.2秒的投影脈衝率可以完全錯過位移倉。在示例中，投影是在呼氣期間獲得的而不是在吸氣期間。在實踐中，位移倉可以在連續的周期中的吸氣和呼氣期間均錯過，從而導致投影之間的大間隙。在最壞情況中，呼吸倉可以在吸氣和呼氣期間錯過，從而導致沒有投影分配到呼吸倉5。
[0024]圖3d中的極坐標圖(3 )示出了極坐標圖(I)和(2 )之間的情況。吸氣和呼氣期間都獲得投影，從而導致總共120個投影，但投影不是均衡分隔的。對於位移倉8，可以有足夠的投影來重構圖像，但如果投影是更均衡地分布的則只需要更少的投影來獲得具有可比較的質量的圖像。
[0025]因為投影是後期處理到呼吸倉中的，所以，如果患者的呼吸是不規律的，那麼，由於沒有帶患者呼吸數據的反饋用來調節臺架，第一代方法不能夠適應。因此如果患者的呼吸是不規律的，則圖像質量可能是糟糕的。
[0026]所需要的是4DCBCT成像期間實時地改進每個呼吸倉中的投影的角度分隔的方法。
【發明內容】
[0027]為了解決本領域的需要，提供了優化4D錐形光束計算機斷層射線(4DCBCT)成像的方法，該方法包括使用掃描儀來生成目標的投影(其中投影用來形成對目標的錐形光束計算機斷層射線(CBCT)掃描，其中CBCT包括目標的3D圖像)，以及使用適當編程的計算機來根據測量的患者呼吸信號實時地控制臺架的旋轉速度和CBCT的投影獲取，其中CBCT的實時獲取形成經優化的4DCBCT圖像集。
[0028]根據本發明的一個方面，CBCT的投影之間的時間間隔是變化的。
[0029]在本發明的另一方面中，臺架的加速度和速度是變化的。
[0030]在本發明的又一方面中，使用呼吸跡線來優化投影調度。
[0031]在本發明的再一方面中，經優化的投影調度包括調節臺架角度和調節投影脈衝率。
[0032]根據本發明的一個方面，對臺架旋轉速度和實時的4DCBCT投影獲取的控制包括，使用傳感器來分析患者的呼吸模式以確定代表性呼吸跡線、將患者的代表性呼吸跡線劃分成多個基於階段或位移的呼吸倉、使用計算機上的數學優化技術來確定和應用來自代表性呼吸周期的臺架角度和投影脈衝率調度、如果患者的呼吸偏離代表性呼吸周期則重計算臺架角度和投影脈衝率、和根據重計算的臺架角度和投影脈衝率調度繼續投影獲取。
[0033]在本發明的另一方面中，其中臺架的運動是在規定的限制內調節的，其中限制可以包括最小和最大速度、最小和最大加速度、最小和最大急動(jerk)、最小和最大投影間時間、最小和最大投影數量、最小和最大每呼吸倉投影數量、最大成像放射劑量、最小和最大圖像質量、對於不規律呼吸的調度健壯性的最小和最大概率、當患者呼吸變得不規律時重構合適調度的最小和最大可能性、最小和最大呼吸倉數量和總成像時間。
[0034]在本發明的又一方面中，使用患者呼吸信號來調製臺架的速度和調製投影獲取以按照預先確定的經優化的角度分隔來產生呼吸跡線的每個階段的圖像。在一個方面，優化臺架角度包括數項操作，包括最小化獲取4DCBCT投影所需要的時間、最小化每個投影的臺架角度之間的角度分隔、最小化投影之間的角度分隔的均方根、最大化每個呼吸倉中的圖像質量、最大化所獲取的圖像數量、最大化呼吸倉的數量、最大化當患者呼吸變得不規律時獲取合適質量的圖像的可能性、最大化調度的健壯性和最小化對患者的劑量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1a示出了展示第一(Pl)投影和第i (Pi)投影的CBCT成像的投影幾何的圖。臺架以常量速度和投影之間的常量脈衝率繞目標旋轉。
[0036]圖1b示出了放射治療中使用的帶機載成像儀的線性加速器的圖像。
[0037]圖2a_2c分別示出了 120個均衡分布的投影的臺架角度的極坐標圖、360個投影的臺架角度的極坐標圖(其中臺架以5° /s移動，每0.2秒獲得投影，患者以每分鐘15個周期正弦波動地呼吸)、和相對應於示出投影聚類的吸氣極限呼吸倉的投影的臺架角度。當患者的呼吸處於吸氣極限(肺位移的上1/3)時獲得的投影標記為(1)，處於吸氣中段(肺位移的中間1/3)時標記為(2)，以及處於呼氣極限(肺位移的底1/3)時標記為(3)。
[0038]圖3a_3d示出了採用15hz的正弦曲線呼吸模式的聚類的和錯過的投影的示例。
[0039]圖4示出了根據本發明的一個實施例實現通過調節臺架角度和投影脈衝率來使用呼吸跡線優化投影調度的RMG-4DCBCT的系統的流程圖。
[0040]圖5a_5b將當`前發明的4DCBCT獲取方法與通過調節臺架旋轉速度和圖像獲取可達到的情況相比較，示出了相等劑量的圖像指令的改進。[0041]圖6示出了 RMG-4DCBCT方法的示意圖，其中根據本發明的一個實施例主動地使用呼吸信號來調製臺架旋轉和圖像獲取。
[0042]圖7示出了根據本發明的一個實施例用於優化圖像獲取參數和量化RMG-4DCBCT的圖像質量的改進的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0043]由於呼吸運動導致的模糊，肺部的四維錐形光束計算機斷層射線(4DCBCT)圖像很少被放射治療師用來定位患者用於治療。當前發明的一個實施例提供了用於呼吸運動引導的4DCBCT (RMG-4DCBCT)的新穎的混合整數二次規劃(MIQP)模型，該模型可以由放射治療師在治療室中使用，用來在治療之前獲得肺部和肺部腫瘤的4DCBCT圖像。響應於患者的呼吸信號，RMG-4DCBCT調節臺架角度和投影脈衝率，從而可以在呼吸周期期間的多個階段或位移倉中獲得均衡分隔的整組投影。在每個呼吸倉中，根據投影重構圖像以給出患者解剖體的4D視圖，從而可以在呼吸周期期間觀察肺部和腫瘤的運動。實踐時間量(10秒)中的完整MIQP模型的解對於領先的商業MIQP求解工具是不可能的，因此呈現了生成初始化可行解的啟發式方法和改進初始化可行解的k-opt交換啟發。在又一實施例中，使用了啟發性方法來生成有少於一秒的計算時間的初始化可行解，與當前的4DCBCT技術相比較顯著地改進了投影之間的角度分隔。當前發明的力量在於，它第一個允許在任何時候當患者的呼吸變得不規律時計算新的投影調度。當前發明相比其它4DCBCT成像技術的附加益處包括總投影數量的減少和放射劑量的減少，因為當投影之間的角度間隔更統一時需要較少的投影來重構圖像。
[0044]當前發明的一個實施例提供了用於RMG-4DCBCT的MIQP優化模型，該模型以與已有的4DCBCT技術相比 較改進投影之間的角度間隔為目標而調節臺架角度和投影脈衝率。與已有的4DCBCT方法不同，如果患者的呼吸變得不規律，則本發明能夠迅速地重優化投影序列並繼續圖像獲取。使用當前發明的優化模型的附加益處在於，由於更均衡分隔的投影，需要更少的投影來產生良好質量的圖像。這導致與已有的4DCBCT技術性相比較更低的放射劑量。
[0045]在一個方面，優化臺架角度包括數項操作，包括最小化獲取4DCBCT投影所需要的時間、最小化每個投影的臺架角度之間的角度分隔、最小化投影之間的角度分隔的均方根、最大化每個呼吸倉中的圖像質量、最大化所獲取的圖像數量、最大化呼吸倉的數量、最大化當患者呼吸變得不規律時獲取合適質量的圖像的可能性、最大化調度的健壯性和最小化對患者的劑量。
[0046]根據當前發明的一個實施例，RMG-4DCBCT改進了 4DCBCT成像期間每個呼吸倉中的投影的角度間隔。即，本發明使每個呼吸倉中的極坐標圖更像圖2a中示出的極坐標圖，而不是圖2c中示出的極坐標圖。
[0047]為了這樣做，在當前代4DCBCT方法之上使用了兩級附加自由度。
[0048]第一級自由度在於，代之以以常量角速度移動臺架，允許在規定的限制內調節臺架的運動，其中限制可以包括最小和最大速度、最小和最大加速度、最小和最大急動(jerk)、最小和最大投影間時間、最小和最大投影數量、最小和最大每呼吸倉投影數量、最大成像放射劑量、最小和最大圖像質量、對於不規律呼吸的調度健壯性的最小和最大概率、當患者呼吸變得不規律時重構合適調度的最小和最大可能性、最小和最大呼吸倉數量和總成像時間。
[0049]第二級自由度在於，代之以使用0.2秒的常量投影脈衝率，投影之間的時間間隔是變化的。
[0050]當前的發明包括實現一種RMG-4DCBCT的系統，其通過調節臺架角度和投影脈衝率來使用呼吸跡線優化投影調度。過程的流程圖在圖4中給出。分析患者的呼吸模式並確定代表性呼吸周期。代表性呼吸周期用於使用MIQP技術來計算臺架角度和投影脈衝率調度。如果患者的呼吸變得不規律，則停止獲取，然後允許患者的呼吸安定下來，重計算新的調度並繼續獲取。因此，能夠迅速地重計算投影調度是很重要的，因為任何延遲都增加成像時間且使患者不適。理想地，這將需要耗時少於一秒，但呼吸周期的長度(通常是4秒)是可以接受的。
[0051]已經存在一些確定呼吸是否不規律或是否混亂的嘗試。在任一情況中，如果呼吸是不規律的或者混亂的，提前一個或兩個周期預測患者的呼吸都是非常困難的。預測整個CBCT掃描期間的患者呼吸更加困難。為了克服與不規律的呼吸相關聯的問題，使用了聲音和視覺隊列來引導患者的呼吸。
[0052]這些系統通常監視患者腹部上的外部標記來提供關於患者呼吸的近實時數據。在訓練階段計算代表性呼吸波形，然後患者嘗試隨著聲音和視覺隊列遵循代表性呼吸波形。對大多數患者，這使他們的呼吸更規律並更易於預測。
[0053]為了減少CBCT圖像中的假影，使用了有可忽略的解剖運動的呼吸倉。例如，一個呼吸倉可以處於呼氣極限，另一個處於吸氣極限，還有幾個倉劃分吸氣和呼氣限制之間的區域。這些倉可以是基於由外部系統測量的肺部或腹部的位移，或者是基於也可以從RPM系統獲得的呼吸階段。
[0054]一旦獲得了患者的代表性呼吸波形，就用它來計算定義每個呼吸倉的估計的進入和退出時間的一組時間窗口，Rb,
[0055]Rb, j = {tsb,r teb, j}對於 b = 1，2，…N和 j = 1，…Nb (1I)
[0056]其中b是第b個呼吸倉，j是第j次患者的呼吸進入了呼吸倉b，tsb；J是時間窗口的開始或進入時間，teb，」是時間窗口的退出時間，Nb是倉b的時間窗口的數量，且N是呼吸倉的數量。
[0057]時間窗口是在圖像獲取開始之前的預處理階段中數值計算的。在tsb，j和teb，j之間獲得的投影必須分配到呼吸倉b中並用來重構呼吸倉b的圖像。
[0058]通過假定投影之間的時間間隔Λ tk將作為優化的一部分被確定並在時間tk進行投影，則給出以下的方程式和管控時間的限制如下:
[0059]tk+1 = tk+Atk 對於 k = 1，2，...，M
[0060]Δ tk ≥ Δ tmin 對於 k = 1，2，…，M
[0061]其中Δ/ > j ,Λ4是進行的投影的總數量，Mb是呼吸倉b中進行的投影的數量，且
tM=tmax是總圖像獲取時間。最小時間Λ tmin是在進行了一個投影之後檢測器準備好記錄第二個投影所需要的最小時間。這是對優化的輸入並需要對每個CBCT設備測量。tmin=0.1秒的值對於當前代的系統是理想的。
[0062]如果投影之間的時間跨度是常量，那麼可以在預處理階段將投影分配到呼吸倉中。不幸地是，當投影之間的時間跨度是決策變量時將投影分配到呼吸倉中要困難得多。為了確定在時間tk進行的投影所屬於的呼吸倉，引入了二進位變量^㈧丨如果^在時間窗口中則其值為1，否則為O:
[0063]tsb,j Sb j lt ≤ tk ≤ teb,j+(l- 5b j,k)tMax對於所有 b，j 和 k,
[0064]
【權利要求】
1.一種優化4D錐形光束計算機斷層射線(4DCBCT)成像的方法，所述方法包括: a.由掃描儀生成目標的投影； b.根據所述投影由所述掃描儀形成所述目標的錐形光束計算機斷層射線(CBCT)掃描，其中所述CBCT包括所述目標的3D圖像；以及 c.由適當編程的計算機根據測量的患者呼吸信號實時地控制所述CBCT的臺架的旋轉速度和投影獲取，其中所述CBCT的所述實時獲取形成優化的4DCBCT。
2.如權利要求1所述的優化4DCBCT成像的方法，其特徵在於，所述CBCT的投影之間的時間間隔是變化的。
3.如權利要求1所述的優化4DCBCT成像的方法，其特徵在於，所述臺架的加速度和速度是變化的。
4.如權利要求1所述的優化4DCBCT成像的方法，其特徵在於，使用呼吸跡線來優化投影調度。
5.如權利要求1所述的優化4DCBCT成像的方法，其特徵在於，所述優化的投影調度包括調節臺架角度和調節投影脈衝率。
6.如權利要求1所述的優化4DCBCT成像的方法，其特徵在於，對所述4DCBCT的所述臺架旋轉速度和投影獲取的所述實時控制包括: a.由傳感器分析患者的呼吸模式以確定代表性呼吸跡線； b.將所述患者的代表性呼吸跡線分進多個基於階段或位移的呼吸倉； c.根據所述代表性呼吸周期由所述的計算機上的數學優化技術確定和應用臺架角度和投影脈衝率調度； d.如果所述患者的呼吸偏離所述代表性呼吸周期，則由所述計算機重計算所述臺架角度和投影脈衝率調度；以及 e.根據所述重計算的臺架角度和投影脈衝率調度繼續所述投影獲取。
7.如權利要求1所述的優化4DCBCT成像的方法，其特徵在於，所述臺架的運動是在規定的限制內調節的，其中所述限制選自包括以下項的群組:最小和最大速度、最小和最大加速度、最小和最大急動、最小和最大投影間時間、最小和最大投影數量、最小和最大每呼吸倉投影數量、最大成像放射劑量、最小和最大圖像質量、對於不規律呼吸的調度健壯性的最小和最大概率、當患者呼吸變得不規律時重構合適調度的最小和最大可能性、最小和最大呼吸倉數量和總成像時間。
8.如權利要求1所述的優化4DCBCT成像的方法，其特徵在於，使用所述患者呼吸信號來調製所述臺架的速度和調製所述投影獲取以按預先確定的經優化的角度分隔為呼吸跡線的每個階段產生圖像。
9.如權利要求8所述的優化4DCBCT成像的方法，其特徵在於，優化所述臺架角度包括從包括以下項的群組中選出的操作:最小化獲取4DCBCT投影所需要的時間、最小化每個投影的臺架角度之間的角度分隔、最小化投影之間的角度分隔的均方根、最大化每個呼吸倉中的圖像質量、最大化所獲取的圖像數量、最大化呼吸倉的數量、最大化當患者呼吸變得不規律時獲取合適質量的圖像的可能性、最大化調度的健壯性和最小化對所述患者的劑量。
【文檔編號】A61B6/03GK103732146SQ201280037958
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年7月27日 優先權日:2011年7月28日
【發明者】P·J·基爾, R·奧布萊恩, B·庫珀, 盧俊, J·F·威廉森 申請人:小利蘭·史丹福大學託管委員會, 雪梨大學