使用分次间信息进行图像重构和校正的方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求十一项美国临时专利申请的权益，其包括2018年11月30日提交的序列号62/773,712(代理人案卷号38935/04001)；2018年11月30日提交的序列号62/773,700(代理人案卷号38935/04002)；2019年1月25日提交的序列号62/796,831(代理人案卷号38935/04004)；2019年2月1日提交的序列号62/800,287(代理人案卷号38935/04003)；2019年2月5日提交的序列号62/801,260(代理人卷号38935/04006)；2019年3月4日提交的序列号62/813,335(代理人案卷号38935/04007)；2019年3月20日提交的序列号62/821,116(代理人案卷号38935/04009)；2019年4月19日提交的序列号62/836,357(代理人案卷号38935/04016)；2019年4月19日提交的序列号62/836,352(代理人案卷号38935/04017)；2019年5月6日提交的序列号62/843,796(代理人卷号38935/04005)；以及2019年7月25日提交的序列号62/878,364(代理人案卷号38935/04008)。本申请还涉及在同一天提交的十个非临时美国专利申请，其包括题为“MULTIMODAL RADIATION APPARATUS AND METHODS”的代理人案卷号38935/04019；题为“APPARATUS AND METHODS FOR SCALABLE FIELD OF VIEW IMAGINGUSING A MULTI-SOURCE SYSTEM”的代理人案卷号38935/04020；题为“INTEGRATED HELICALFAN-BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY IN IMAGE-GUIDED RADIATION TREATMENT DEVICE”的代理人案卷号38935/04011；题为“COMPUTED TOMOGRAPHY SYSTEM AND METHOD FOR IMAGEIMPROVEMENT USING PRIOR IMAGE”的代理人案卷号38935/04010；题为“OPTIMIZEDSCANNING METHODS AND TOMOGRAPHY SYSTEM USING REGION OF INTEREST DATA”的代理人卷号38935/04013；题为“HELICAL CONE-BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY IMAGING WITH ANOFF-CENTERED DETECTOR”的代理人案卷号38935/04015；题为“MULTI-PASS COMPUTEDTOMOGRAPHY SCANS FOR IMPROVED WORKFLOW AND PERFORMANCE”的代理人案卷号38935/04021；题为“METHOD AND APPARATUS FOR SCATTER ESTIMATION IN CONE-BEAM COMPUTEDTOMOGRAPHY”的代理人卷号38935/04012；题为“ASYMMETRIC SCATTER FITTING FOROPTIMAL PANEL READOUT IN CONE-BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY”的代理人案卷号38935/04014；以及题为“METHOD AND APPARATUS FOR IMPROVING SCATTER ESTIMATION ANDCORRECTION IN IMAGING”的代理人案卷号38935/04018。所有上述专利申请(一个或多个)和专利(一个或多个)的内容通过引用全部并入本文。

技术领域

所公开的技术的方面涉及计算机断层摄影成像，并且具体地涉及投影数据中的图像重构和校正，并且更具体地涉及利用分次间信息来估计计算机断层摄影(CT)扫描期间的原发(primary)区(region)投影数据中的散射的装置和方法。

背景技术

在宽准直开口的情况下，锥形束CT中的散射可以占所探测光子(包括当没有使用抗散射栅格时)的显著部分。散射可负面地影响图像质量，包括对比度和定量精度。因此，散射测量和散射校正可应用于锥形束CT数据处理和图像重构，包括在图像引导放射治疗(IGRT)的情况下。IGRT可以利用诸如CT的医学成像技术来收集患者在治疗之前、期间和/或之后的图像。

大多数散射测量和校正方法属于以下类别。第一类是基于模型的方法。这些方法模拟数据采集系统和x射线与材料之间的相互作用过程。前者需要整个成像链的主要部件的详细知识以及患者的信息，其可以从规划CT或没有散射校正的第一遍重构获得。这些方法可以随机地(例如，基于蒙特卡罗模拟的方法)或确定性地(例如，基于放射转移方程的方法)实现。前者在计算上是昂贵的，而后者通常被认为是本领域中的开放问题。基于模型的方法通常是专用于患者的并且更准确。然而，这些方法需要关于数据采集系统和患者的大量在先信息，使得这些方法的有效性高度依赖于建模精度。此外，它们在计算能力和时间方面也是高要求的，导致对工作流程和吞吐量的显著负面影响。

第二类是基于去卷积核的方法。所测量的x射线投影数据被认为是原发和散射核的卷积结果。这些方法执行去卷积过程，以通过使用提前建立的适当核来分离原发和散射。这些方法在一定程度上是实用和有效的。然而，它们对于核设计是敏感的，尤其是在被扫描对象的材料和形状方面。

第三类是基于直接测量的方法，例如波束停止器阵列和原发调制。这些方法能够在采集投影数据的同时测量散射。它们不需要在先信息，因此非常鲁棒且实用。这种方法的缺点包括浪费的剂量和/或降低的图像质量。

另一种基于直接测量的方法测量来自检测器的阴影区在纵向方向上的散射，然后该散射进一步用于估计位于准直开口内的散射(原发区)。然而，该方法被设计用于单个圆形扫描(即，在相同旋转期间同时发生在原发区和散射区中的测量)，要求在准直开口的两侧(在纵向方向上)外部的检测器可用性，并且在估计精度方面受到限制。

发明内容

在一个实施例中，一种在跨多个分次的成像期间估计散射的方法包括：接收来自先前分次的先前分次散射测量；接收来自当前分次的当前分次散射测量，其中，所述当前分次期间的散射与原发(scatter-to-primary)比率大于所述先前分次期间的散射与原发比率；以及基于所述当前分次散射测量和所述先前分次散射测量来确定当前分次散射估计。.

关于一个实施例描述和/或示出的特征可以以相同的方式或类似的方式用于一个或多个其它实施例和/或与其它实施例的特征组合或代替其它实施例的特征。

本发明的描述不以任何方式限制权利要求中使用的词语或权利要求或发明的范围。权利要求中使用的词语具有其全部普通含义。

附图说明

在并入说明书并构成说明书的一部分的附图中，示出了本发明的实施例，其与上面给出的本发明的一般描述和下面给出的详细描述一起用于举例说明本发明的实施例。应当理解，附图中所示的元件边界(例如，框、框组或其他形状)表示边界的一个实施例。在一些实施例中，一个元件可以被设计为多个元件，或者多个元件可以被设计为一个元件。在一些实施例中，被示为另一元件的内部部件的元件可以被实现为外部部件，反之亦然。此外，元件可以不按比例绘制。

图1是根据所公开技术的一个方面的示例性成像装置的透视图。

图2是根据所公开技术的一个方面的集成到示例性放射诊疗设备中的成像装置的示意图。

图3是描述使用分次间信息的散射估计的示例性方法的流程图。

图4是描述使用分次间信息的散射估计的另一示例性方法的流程图。

图5是描述使用分次间信息的散射估计的另一示例性方法的流程图。

图6是描述使用分次间信息的散射估计的另一示例性方法的流程图。

图7是SPR在不同分次上对波束成形器开口的示例性拟合过程的图示。

图8是描述使用分次间数据的散射估计和校正的示例性方法的流程图。

图9是描述使用分次间数据的散射估计和校正的另一示例性方法的流程图。

图10是描述使用放射诊疗设备的IGRT的示例性方法的流程图。

图11是描述示例性的基于图像的预递送步骤的框图。

图12是描述在成像或基于图像的预递送步骤期间可以使用的示例性数据源的框图。

具体实施方式

以下包括在整个公开中可以使用的示例性术语的定义。所有术语的单数和复数形式都落入每个含义内。

如本文所使用的“部件”可以被定义为硬件的一部分、软件的一部分或其组合。硬件的一部分可以至少包括处理器和存储器的一部分，其中存储器包括要执行的指令。部件可以与设备相关联。

如本文所使用的“逻辑”与“电路”同义，包括但不限于硬件、固件、软件和/或执行(一个或多个)功能或(一个或多个)动作的每个的组合。例如，基于期望的应用或需要，逻辑可以包括软件控制的微处理器、诸如专用集成电路(ASIC)的离散逻辑、或其他编程的逻辑器件和/或控制器。逻辑也可完全体现为软件。

如本文所使用的“处理器”包括但不限于实际上任何数量的处理器系统或独立处理器(例如微处理器、微控制器、中央处理单元(CPU)和数字信号处理器(DSP)以及任何组合)中的一个或多个。处理器可以与支持处理器的操作的各种其它电路(例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、时钟、解码器、存储器控制器或中断控制器等)相关联。这些支持电路可以在处理器或其相关电子封装的内部或外部。支持电路与处理器操作地通信。支持电路不一定在框图或其它附图中与处理器分开示出。

如本文所使用的“信号”包括但不限于一个或多个电信号(其包括模拟或数字信号、一个或多个计算机指令、比特或比特流等)。

如本文所使用的“软件”包括但不限于一个或多个计算机可读和/或可执行指令，其使得计算机、处理器、逻辑和/或其他电子设备以期望的方式执行功能、动作和/或行为。指令可以以各种形式体现，诸如例程、算法、模块或包括来自动态链接源或库的单独应用或代码的程序。

虽然已经提供了上述示例性定义，申请人的意图是，与本说明书一致的最宽的合理解释被用于这些和其它术语。

如以下更详细讨论的，所公开的技术的实施例涉及用于改进的工作流和/或性能的多遍扫描。在一些实施例中，放射诊疗递送设备和方法可以利用用于CT的集成低能放射源，以与IGRT结合使用或作为IGRT的一部分使用。特别地，例如，放射诊疗递送设备和方法可以将用于使用旋转图像采集在台架中成像的低能准直放射源与用于诊疗处理的高能放射源组合。在一些实施例中，低能放射源(例如，kV)可以产生比通过使用高能放射源(例如，MV)进行成像更高质量图像。用kV能量生成的图像可以具有比用MV能量生成的图像更好的组织对比度。对于靶和危及器官(OARS)的可视化、对于自适应诊疗监视以及对于治疗规划/重新规划，可能需要高质量的体积成像。在一些实施例中，kV成像系统还可用于定位、运动跟踪和/或表征或校正能力。

图像采集方法可以包括或以其他方式利用多旋转扫描，其可以是例如连续扫描(例如，具有围绕中心轴的螺旋源轨迹以及患者支撑件通过台架孔的纵向移动)、具有患者支撑件的增量纵向移动的非连续圆形停止并反向扫描等。

根据各种实施例，成像设备使用例如波束成形器将放射源准直为例如包括锥形束或扇形束。在一个实施例中，准直束可以与在患者移动时连续旋转的台架组合，从而导致螺旋图像采集。

在一些实施例中，与增加的扫描旋转以完成高质量体积图像相关联的时间可以通过高台架速率/速度(例如，使用快速滑环旋转，包括例如高达10转/分钟(rpm)、高达20rpm、高达60rpm或更高rpm)、高kV帧速率和/或稀疏数据重构技术来减少，以在放射诊疗递送平台上提供kV CT成像。在各种实施例中，检测器(具有各种行/切片大小、配置、动态范围等)、扫描节距和/或动态准直是额外的特征(包括选择性地暴露检测器的部分和选择性地限定有效读出区域(area))。

螺旋扫描轨迹相对于圆形扫描具有几个优点。例如，由于螺旋扫描可以提供用于图像重构的更完整的投影数据，因此减少了锥形束伪影。而且，螺旋扫描可以采集具有窄轴向开口的大纵向覆盖范围的投影数据，这可以基本上减少投影数据中的散射污染。重构图像可以在低频伪影方面具有显著改进的图像质量，并且导致软组织对比度的极大增强。此外，螺旋扫描可以以大节距提高扫描速度。

参考图1和图2，示出了成像装置10(例如，x射线成像装置)。应当理解，x射线成像装置10可以与放射诊疗设备(如图2所示)相关联和/或集成到放射诊疗设备中，该放射诊疗设备可以用于各种应用，包括但不限于IGRT。x射线成像装置10包括可旋转台架系统，其被称为台架12(由支撑单元或外壳14支撑，或以其他方式容纳在支撑单元或外壳14中)。这里的台架是指包括一个或多个台架(例如环或C形臂)的台架系统，当一个或多个放射源和/或相关检测器围绕靶旋转时，所述一个或多个台架能够支撑一个或多个放射源和/或相关检测器。例如，在一个实施例中，第一放射源及其相关的检测器可以安装到台架系统的第一台架，第二放射源及其相关的检测器可以安装到台架系统的第二台架。在另一个实施例中，多于一个的放射源和相关联的(一个或多个)检测器可以被安装到台架系统的同一台架(包括例如，其中台架系统仅包括一个台架)。台架、放射源和放射检测器的各种组合可以被组合到各种台架系统配置中，以在相同的装置内对相同的体积进行成像和/或处理。例如，kV和MV放射源可以安装在台架系统的相同或不同台架上，并且作为IGRT系统的一部分选择性地用于成像和/或治疗。如果安装到不同的台架，放射源能够独立地旋转，但是仍然能够同时对相同(或几乎相同)的体积成像。如上所述，可旋转环形台架12能够达到10rpm或更高。可旋转台架12限定台架孔16，患者可以移动进入并通过该台架孔，并且被定位用于成像和/或治疗。根据一个实施例，可旋转台架12被配置为滑环台架，以提供成像放射源(例如，x射线)和相关联的放射检测器的连续旋转，同时为检测器接收的高质量成像数据提供足够的带宽。滑环台架可以消除台架在交替方向上的旋转，以便卷绕和解开承载与设备相关联的电力和信号的线缆。这种配置将允许连续的螺旋(例如，扇形束、锥形束等)的计算机断层摄影，即使当被集成到IGRT系统中时。

患者支撑件18或桌/床(couch)位于可旋转台架12附近，并被配置为支撑患者(通常在水平位置)，以纵向移动到可旋转台架12中或在其中移动。患者支撑件18可以例如在垂直于台架12的旋转平面的方向上(沿着或平行于台架12的旋转轴)移动患者。患者支撑件18可以可操作地耦合到患者支撑件控制器，用于控制患者和患者支撑件18的移动。患者支撑件控制器可以与可旋转台架12和安装到旋转台架的放射源同步，用于根据命令的成像和/或治疗规划围绕患者纵轴旋转。在一些实施例中，一旦患者支撑件处于孔16中，患者支撑件也可以在有限范围内上下、左右移动，以调整患者位置用于最佳治疗。

如图2所示，x射线成像装置10包括耦合到可旋转台架12或由其支撑的成像放射源30。成像放射源30发射用于生成高质量图像的放射束(一般表示为32)。在该实施例中，成像放射源是x射线源30，其被配置为千伏(kV)源(例如，具有在大约20kV到大约150kV范围内的能量水平的临床x射线源)。在一个实施例中，kV放射源包括高达150keV的千电子伏峰值光子能量(keV)。成像放射源可以是适于成像的任何类型的透射源。例如，成像放射源可以是例如x射线生成源(包括用于CT)或产生具有足够能量和通量的光子的任何其它方式(例如，γ源(例如，钴-57，122keV处的能量峰)、x射线荧光源(例如通过Pb k线的荧光源，在约70keV处和在约82keV处的两个峰)等)。这里对x射线、x射线成像、x射线成像源等的引用是特定实施例的示例。在各种其它实施例中，可以互换地使用其它成像透射源。

检测器34(例如，二维平面检测器或曲面检测器)可以耦合到可旋转台架12或由其支撑。x射线检测器34被定位成接收来自x射线源30的放射，并且可以与x射线源30一起旋转。检测器34可以探测或以其他方式测量未衰减的放射量，因此推断出实际上被患者或相关联的患者ROI衰减的放射(通过与最初生成的放射相比较)。当x射线源30旋转并向患者发射放射时，检测器34可以检测或以其他方式收集来自不同角度的衰减数据。

应当理解，在不背离所公开的技术的范围的情况下，X射线检测器34可以采用多种配置。如图2所示，X射线检测器34可以被配置为平板检测器(例如，多行平板检测器)。根据另一示范性实施例，X射线检测器34可以被配置为弯曲检测器。检测器34可以被调节到通道和/或轴向上的偏移(即，移位)位置。

虽然图1和2描绘了具有安装到环形台架12的放射源30的x射线成像装置10，但是其它实施例可以包括其它类型的可旋转成像装置，例如包括C形臂台架和基于机器人臂的系统。在基于台架的系统中，台架使成像放射源30围绕穿过等中心点的轴旋转。基于台架的系统包括C形臂台架，其中成像放射源30以悬臂方式安装在穿过等中心点的轴上并绕该轴旋转。基于台架的系统还包括环形台架，例如具有大致环形形状的可旋转台架12，其中患者的身体延伸穿过环/环形面的孔，并且成像放射源30安装在环的周边上并围绕穿过等中心点的轴旋转。在一些实施例中，台架12连续旋转。在其它实施例中，台架12利用基于线缆的系统，该系统反复地旋转和反转。

准直器或波束成形器部件(一般表示为36)相对于x射线源30被定位，以选择性地控制和调整由x射线源30发射的放射束32的形状，以选择性地暴露x射线检测器34的有效区域的一部分或一区。波束成形器还可以控制如何将放射束32定位在x射线检测器34上，在一个实施例中，波束成形器36可以具有一个运动度/维度(例如，以形成更细或更粗的狭缝)。在另一个实施例中，波束成形器36可以具有两个运动度/维度(例如，以形成各种大小的矩形)。在其他实施例中，波束成形器36可以能够具有各种其他动态控制的形状，包括例如平行四边形。所有这些形状都可以在扫描期间动态地调整。在一些实施例中，波束成形器的阻挡部分可以被旋转和平移。

可以控制波束成形器36以便以多种几何形状动态地调整由X射线源30发射的放射束32的形状，所述几何形状包括但不限于具有低至一个检测器行宽的波束厚度(宽度)或者包括多个检测器行的扇形束或锥形束，(其将仅是检测器的有效区域的一部分)。在各种实施例中，波束的厚度可以暴露几厘米的较大检测器有效区域。例如，5-6厘米的检测器的3-4厘米(在检测器平面的纵向上测量)可以选择性地被暴露于成像放射32。在该实施例中，3-4厘米的投影图像数据可以在每次读出时被捕获，在一侧或每侧上具有大约1-2厘米的未暴露检测器区域，其可以用于捕获散射数据，如下所述。

在其他实施例中，有源检测器的部分的更多或更少可以选择性地被暴露于成像放射。例如，在一些实施例中，波束厚度可以被减小到大约两厘米、一厘米、小于一厘米、或类似大小的范围(包括使用更小的检测器)。在其它实施例中，波束厚度可以增加到大约4厘米、5厘米、大于5厘米或类似大小的范围(包括使用更大的检测器)。在各种实施例中，暴露的检测器区域与有效检测器区域的比率可以是30-90％或50-75％。在其它实施例中，暴露的检测器区域与有效检测器区域的比率可以是60-70％。然而，在其他实施例中，各种其他的暴露的区域和有效区域大小或暴露的检测器区域与有效检测器区域的比率可以是合适的。可以配置波束和检测器，使得检测器的阴影区(有效的但未暴露于直接放射)足以捕获半影区之外的散射数据。

各种实施例可以包括对控制检测器34的选择性暴露的特征(例如，波束大小、波束/孔径中心、准直、节距、检测器读出范围、检测器读出中心等)的优化，使得测量数据对于原发(暴露)和阴影区是足够的，但是对于速度和剂量控制也是优化的。可以控制波束成形器36的形状/位置和检测器34的读出范围，使得来自X射线源30的放射束32基于正被执行的特定成像任务覆盖尽可能多或尽可能少的X射线检测器34。光束32可以成形为各种形状，包括例如平行四边形。波束成形器36可以被配置为通过波束成形器36的X射线衰减材料的旋转和/或平移来调整放射束32的形状。

准直器/波束成形器36可以以多种方式配置，以允许其调整由x射线源30发射的放射束32的形状。例如，准直器36可以被配置为包括一组钳口(jaw)或其他合适的构件，其限定和选择性地调整(来自x射线源30的放射束可以穿过的)孔径的大小。根据一个示例性配置，准直器36可以包括上钳口和下钳口，其中上钳口和下钳口在不同方向(例如，平行方向)上可移动以调整(来自x射线源30的放射束所穿过的)孔径的大小，并且还调整射束相对于患者的位置以仅照射患者的待成像的部分，以用于优化成像和最小化患者剂量。

根据一个实施例，来自x射线源30的放射束32的形状可以在图像采集期间改变。换句话说，根据一个示例性实施方式，可以在扫描之前或期间调整波束成形器36的叶片位置和/或孔径宽度。例如，根据一个实施例，在x射线源30的旋转期间，可以选择性地控制和动态地调整波束成形器36，使得放射束32具有带有足够的主要/阴影区的形状，并且在成像期间被调整为仅包括感兴趣的对象(例如，前列腺)。由x射线源30发射的放射束32的形状可以在扫描期间或之后根据期望的图像采集而改变，所述期望的图像采集可以基于成像和/或诊疗反馈，如以下更详细地讨论的。

如图2所示，x射线成像装置10可以与放射诊疗设备集成，该放射诊疗设备包括耦合到可旋转台架12或由其支撑的诊疗放射源20。根据一个实施例，诊疗放射源20被配置为诊疗放射源，例如用于治疗感兴趣区中患者体内的肿瘤的高能放射源。应当理解，治疗放射源可以是高能x射线束(例如兆伏(MV)x射线束)和/或高能粒子束(例如电子束、质子束或较重的离子束，例如碳)或其它合适形式的高能放射。在一个实施例中，第一放射源20包括1MeV或更大的兆电子伏峰值光子能量(MeV)。在一个实施例中，高能x射线束具有大于0.8MeV的平均能量。在另一个实施例中，高能x射线束具有大于0.2MeV的平均能量。在另一实施例中，高能x射线束具有大于150keV的平均能量。通常，第一放射源20具有比第二放射源30更高的能级(峰值和/或平均值等)。

在一个实施例中，诊疗放射源20是产生诊疗放射的线性加速器(LINAC)(例如MV源)，并且成像系统包括产生相对低强度和低能量成像放射的独立的x射线成像放射源(例如kV源)。在其它实施例中，诊疗放射源20可以是放射性同位素(例如Co-60，并且其通常可以具有>1MeV的能量)。诊疗放射源20可以根据治疗规划向被支撑在患者支撑件18上的患者体内的感兴趣区(ROI)发射一个或多个放射束(通常由22表示)。在一些实施例中，诊疗放射源20可以用于成像。

检测器24可以耦合到可旋转台架12或由其支撑，并且被定位成接收来自诊疗放射源20的放射22。检测器24可以探测或以其他方式测量未衰减的放射量，因此推断实际上被患者或相关联的患者ROI衰减的放射(通过与最初产生的放射相比较)。当诊疗放射源20旋转并向患者发射放射时，检测器24可以检测或以其他方式收集来自不同角度的衰减数据。

还应当理解，诊疗放射源20可以包括准直器或与准直器相关联。与诊疗放射源20相关的准直器可以以多种方式配置，其类似于与成像源30相关联的准直器/波束成形器36。例如，准直器/波束成形器可以配置为多叶片准直器(MLC)，所述MLC可以包括多个交错的叶片，所述叶片可操作以移动到最小打开或关闭位置和最大打开位置之间的一个或多个位置。应当理解，叶片可以移动到期望的位置以实现由放射源发射的放射束的期望形状。在一个实施例中，MLC能够具有亚毫米的靶定位精度。

诊疗放射源20可以被安装、配置和/或移动到与成像源30相同的平面或不同的平面(偏移)中，在一些实施例中，通过偏移放射平面可以减少由放射源20、30的同时激活引起的散射。

当与放射诊疗设备集成时，x射线成像装置10可以提供用于设置(例如，对准和/或配准)、规划和/或引导放射递送程序(治疗)的图像。典型的设置是通过将当前(治疗中)图像与治疗前图像信息进行比较来完成的。治疗前图像信息可以包括例如计算机断层摄影(CT)数据、锥形束CT数据、磁共振成像(MRI)数据、正电子发射断层摄影(PET)数据或3D旋转血管造影(3DRA)数据和/或从这些或其他成像模态获得的任何信息。在一些实施例中，x射线成像装置10可以跟踪治疗中的患者、靶或ROI运动。

重构处理器40可以可操作地耦合到检测器24和/或x射线检测器34。在一个实施例中，重构处理器40被配置为基于x射线检测器34从x射线源30接收的放射生成患者图像。将意识到，重构处理器40可以被配置为用于执行下面更全面描述的方法。该装置还包括存储器44，其适于存储信息(包括但不限于处理和重构算法和软件、成像参数、来自在先或以其他方式先前采集的图像(例如，规划图像)的图像数据、治疗规划治疗规划等)。

x射线成像装置10可以包括操作者/用户界面48，其中x射线成像装置10的操作者可以与x射线成像装置10交互或以其他方式控制x射线成像装置10，以提供与扫描或成像参数等相关的输入。操作者界面48可以包括任何合适的输入设备，例如键盘、鼠标、语音激活的控制器等。x射线成像装置10还可以包括显示器52或其它人类可读元件，以向x射线成像装置10的操作者提供输出。例如，显示器52可以允许操作者观察重构的患者图像和与x射线成像装置10的操作相关的其它信息(诸如成像或扫描参数)。

如图2所示，x射线成像装置10包括可操作地耦合到装置10的一个或多个部件的控制器(一般表示为60)，控制器60控制装置10的整体功能和操作(包括向x射线源30和/或诊疗放射源20以及控制可旋转台架12的旋转速度和位置的台架电机控制器提供功率和定时信号)。将理解，控制器60可以包括以下中的一个或多个：患者支撑件控制器、台架控制器、耦合到诊疗放射源20和/或x射线源30的控制器、波束成形器36控制器、耦合到检测器24和/或x射线检测器34的控制器等。在一个实施例中，控制器60是可以控制其它部件、设备和/或控制器的系统控制器。

在各种实施例中，重构处理器40、操作者界面48、显示器52、控制器60和/或其他部件可以组合成一个或多个部件或设备。

装置10可以包括各种部件、逻辑和软件。在一个实施例中，控制器60包括处理器、存储器和软件。作为示例而非限制，x射线成像装置和/或放射诊疗系统可以包括各种其他设备和部件(例如，台架、放射源、准直器、检测器、控制器、电源、患者支撑件等)，其可以实现与针对特定应用的成像和/或IGRT相关的一个或多个例程或步骤，其中例程可以包括成像、基于图像的预递送步骤和/或治疗递送(包括可以存储在存储器中的相应设备设置、配置和/或位置(例如，路径/轨迹))。此外，控制器(一个或多个)可以根据存储在存储器中的一个或多个例程或过程来直接或间接地控制一个或多个设备和/或部件。直接控制的一个例子是设置与成像或治疗相关联的各种放射源或准直器参数(功率、速度、位置、定时、调制等)。间接控制的一个例子是将位置、路径、速度等传送到患者支撑件控制器或其它外围设备。可以以任何适当的方式布置可以与x射线成像装置相关联的各种控制器的层级，以将适当的命令和/或信息传送到期望的设备和部件。

此外，本领域技术人员将理解，可以利用其它计算机系统配置来实现所述系统和方法。本发明的所示方面可以在分布式计算环境中实现，其中某些任务由通过通信网络链接的本地或远程处理设备来执行。例如，在一个实施例中，重构处理器40可以与单独的系统相关联。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储设备中。例如，远程数据库、本地数据库、云计算平台、云数据库或其组合可以与x射线成像装置10一起使用。

x射线成像装置10可以利用用于实现本发明的各方面的示例性环境，所述环境包括计算机，其中，计算机包括控制器60(例如，包括处理器和存储器(其可以是存储器44))和系统总线。系统总线可以将包括但不限于存储器的系统部件耦合到处理器，并且可以与其他系统、控制器、部件、设备和处理器通信。存储器可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、闪存驱动器和任何其它形式的计算机可读介质。存储器可以存储各种软件和数据(包括例程和参数)，其可以包括例如治疗规划。

诊疗放射源20和/或x射线源30可以可操作地耦合到控制器60，该控制器被配置成控制诊疗放射源20和x射线源30的相对操作。例如，x射线源30可以与诊疗放射源20同时控制和操作，此外，或者可替换地，x射线源30可以与诊疗放射源20顺序控制和操作，这取决于所实施的特定治疗和/或成像规划。

应当理解，x射线源30和x射线检测器34可以被配置为在成像扫描期间以多种方式提供围绕患者的旋转。在一个实施例中，使x射线源30的运动和暴露与患者支撑件18的纵向运动同步可以在手术期间提供患者图像的连续螺旋的采集。除了放射源20、30和检测器(一个或多个)24、34的连续旋转(例如，具有恒定患者运动速度的台架的连续和恒定旋转)之外，将理解的是，在不脱离所公开的技术的范围的情况下，可以采用其他变型。例如，可旋转台架12和患者支撑件可被控制，使得当支撑件被控制为相对于可旋转台架12移动(以恒定或可变的速度)时，台架12以“前后移动的”方式(例如，交替的顺时针旋转和逆时针旋转)(如上所述，与连续地相反)围绕支撑在患者支撑件上的患者旋转。在另一实施例中，采用连续的步进拍摄(step-and-shoot)的圆形扫描，患者支撑件18在纵向方向上的运动(步进)与可旋转机架12的扫描绕转(拍摄)交替，直到期望的体积被捕获。

可以利用各种其它类型的放射源和/或患者支撑件移动来实现放射源和患者的相对运动以便产生投影数据。可以使用放射源和/或患者支撑体的非连续运动、连续但可变/非恒定(包括线性和非线性)的移动、速度和/或轨迹等及其组合(包括与上述放射诊疗设备10的各种实施例的组合)。

通常，患者的治疗过程可以包括多个分次。在各种实施例中，整个治疗过程作为整体可以利用分次间信息来优化图像重构和校正(包括散射估计)。例如，这可以包括在治疗过程开始时执行精细散射估计。在随后的分次中，扫描配置可以逐渐改变以用于改进的工作流程和减少的患者剂量，尽管可能具有降级的散射测量(即，散射与原发数据比的增加)。散射内容通常随着更大的波束宽度而增加，并且其分布的采样随着更大的波束宽度而变得更稀疏(不太精确)，导致散射与原发比率的增加。如下文详细讨论的，例如，调整(例如，放松或收紧)扫描配置(例如，经由扫描参数设置)以改进工作流程和/或减少患者剂量可以影响散射与原发数据比。尽管与来自先前分次的测量相比，来自放松配置的散射测量可能与较高的散射与原发比率相关联，但是当前分次的散射估计的质量可能仍然是足够的。例如，由于至少两个原因，通过组合来自先前分次的散射估计，具有较高散射与原发比率的散射估计的质量可以被降低(但是足够)，与先前分次相同，或者被提高。首先，散射可以是非常低的频率，并且预期在各分次之间变化很小，因此，来自第一分次的非常精细的散射估计仍然可以被认为对于当前分次的散射是有效的。其次，在不同分次之间，生成更多的散射测量，并且因此更多的数据可用于散射估计(这具有改进散射估计和排除异常值的潜力)。

如果患者体形稳定，这种技术可以很好地工作，这对于包括少量分次(例如，大约5)的低分次治疗是真实的，但是在包括大量分次(例如，大约30)的常规分次中可能起不到较好的效果。因此，在一些实施方案中，还可以逐分次地监视患者信息，例如体重、身体质量指数(BMI)、体形等。一旦在患者体内中观察到实质性变化，就可以重新激活精细扫描配置，并且可以重新开始分次间过程。

在一些实施例中，该技术可以被集成到自适应工作流中，其中自适应软件可以向用户标记精细扫描散射估计的质量被降低。

下面的流程图和框图示出了与根据上述系统的散射估计相关联的示例性配置和方法。示例性方法可以在逻辑、软件、硬件或其组合中执行。另外，尽管以一定顺序呈现了过程和方法，但是可以以不同的顺序(包括串行和/或并行)执行方框。因此，包括成像、基于图像的预递送步骤和治疗递送的以下步骤，尽管顺序地示出，但是可以同时执行(包括实时执行)。此外，可以使用附加步骤或更少步骤。

图3是描述使用分次间信息的散射估计的示例性方法300的流程图。方法300可以将整个治疗过程视为一个整体，并且可以利用分次间信息来优化散射估计、患者剂量和/或工作流程之间的平衡。通常，方法300可以以精细扫描配置(例如小的螺旋节距和小的波束成形器开口)开始成形器，以在整个治疗过程的最开始时进行高级散射估计。使用当前测量和来自先前分次的那些来估计每个分次的散射，以便改进估计质量和/或稳定性。从一个分次到另一分次，扫描配置可以被放松以用于改进的工作流程和减少的患者剂量，同时维持足够的散射估计质量(包括例如相同或改进的散射估计质量)。

只要配置在其限制(一个或多个)(例如小于或等于允许的最大节距和/或小于或等于最大波束成形器开口)内成形器，就可以连续地调整工作流程(包括例如放松以允许降低质量的散射测量或收紧以生成与不同的散射与原发比率相关联的改进质量的散射测量)。方法300对于包括较少次数的分次的治疗过程可能是足够的(没有预期的显著的患者变化)。

方法300可以以输入305开始，其包括利用精细扫描配置的初始化。关于精细扫描配置，扫描协议可以被良好地设计(例如，紧密地)以有利于散射估计(例如，利用波束成形器的小开口和小节距)，使得散射估计对于第一分次是非常准确的。尽管该方案所需的时间可能相对较长，但其可以最初发生，例如一次或两次，并且该影响可以被认为是整个治疗可接受的。

步骤310包括对当前分次的散射测量。所述散射测量可以与来自放射源的指向靶的投影数据(包括原发数据)的整体测量和处理相结合，包括例如使用旋转放射源来发射放射束、检测器被定位以接收来自放射源的放射的检测器、具有波束成形器开口(被配置为调整由放射源发射的放射束的形状)的波束成形器和/或数据处理系统成形器(如上所述，数据处理系统具有扫描配置和参数设置)。可以应用各种散射测量方法，包括例如使用波束停止器阵列或在通过引用并入本文的申请(例如，题为“METHOD AND APPARATUS FOR SCATTERESTIMATION IN CONE-BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY”的代理人案卷号38935/04012，和题为“METHOD AND APPARATUS FOR IMPROVING SCATTER ESTIMATE AND CORRECTION IN X-RAYIMAGING”的代理人案卷号38935/04018)中描述的任何其他技术。注意到所有级分的散射测量可以存储在数据存储器315中，并且如果存在任何级分，将可用于随后的级分。

在步骤320，可以将来自当前分次的数据与一个或多个先前分次配准。在各种实施例中，取决于实际考虑，该配准可以是刚性的或可变形的。这些考虑可以在速度、资源和需求之间平衡。虽然可变形配准可以执行得更好，但是其可能在计算上更昂贵并且可能更耗时。由于散射通常是低频的，因此对于各种应用，刚性配准可能是足够的。因此，两种类型的配准技术都是可选的，并且各种实施例不限于特定的一种。数据存储器315还可以用于存储与所公开的技术相关联的所配准的数据和配准信息以及任何其他数据(例如，如在当前和/或后续分次期间所需要的)。

在步骤330，该方法可以基于当前分次散射测量和至少一个先前分次散射测量来确定当前分次的散射估计。在一个实施例中，这包括基于当前的分次散射测量确定分次内散射估计，基于至少一个先前的分次散射测量以及散射和扫描参数设置之间的关系(例如，其中当前的分次扫描配置包括至少一个不同于先前扫描配置的扫描参数设置)确定分次间散射估计，以及通过组合分次内散射估计和分次间散射估计来确定当前的分次散射估计。

步骤330可以包括使用来自当前和先前分次的数据的优化处理。例如，优化过程可以用于确定散射、原发和/或散射与原色比(SPR)的改进估计。这种优化可以考虑分次内和分次间(如果可用的话)信息。例如，对于当前分次，步骤330可以首先基于所选技术使用分次内信息来估计散射、原发和/或SPR信息。然后，假定在散射信息方面在分次之间存在固有关系，则可以改进或优化数据。

例如，另外参考图7，假设SPR是波束成形器开口扫描参数设置的大小的函数，优化可以在不同分次上执行SPR相对于波束成形器开口的拟合过程。图7示出了对于体模(phantom)和肺加脂肪层的波束成形器开口和SPR之间的示例性线性关系。可以使用扫描参数设置和散射测量之间的各种其他关系，包括使用非线性拟合技术。这样的过程也可以用于排除(由于例如在用于散射估计的视图中涉及的解剖结构的突然改变而发生的)不准确的散射测量。

接下来，在准备下一分次时，方法300确定扫描配置是否可以被放松，例如以改进工作流程或减少患者剂量，尽管通过允许更高的散射与原发比率。可以设置扫描参数设置的配置限制，以在松动过程期间保持散射测量质量的最低水平。在步骤340，该方法确定是否已经达到一个或多个配置限制(例如，与扫描参数设置相关联)。结合改进工作流程和减少患者剂量，必须保持一定质量的散射测量(例如，最大SPR)。在各种实施例中，可以设置扫描参数配置限制，使得相关联的散射测量满足取决于应用需要的最低图像质量要求。

如果一个或多个扫描参数设置还没有达到它们各自的配置限制，则该方法进行到步骤350并调整扫描配置。只有当确定扫描配置的进一步放松将不会使最终散射估计的质量降低到低于最小水平时，才执行该步骤。对扫描参数设置的调整可以根据任何适当的算法或技术(包括例如基于沿着线性或非线性轨迹的预定增量、在达到配置限制之前剩余容差的百分比、参数设置值的组合(例如，取决于节距/步长的波束成形器开口，反之亦然)、患者特性(例如，BMI)、其组合等)。在各种实施例中，可以限制调整以应用于少量参数，例如波束成形器开口、患者支撑移动步长或有效节距等。在各种实施例中，调整可以避免改变其他参数，例如管电流、电势、滤波器、旋转时间等。

在一个实施例中，在步骤350放松对后续级分的扫描参数设置是基于当前级分次据和先前级分次据的，其中，由于放松的扫描参数设置，后续级分散射测量与比当前级分散射测量更高的SPR相关联。在各种实施例中，调整针对后续分次的扫描参数设置包括根据与所述应用/治疗相关联的各种优先级来优化跨不同分次的散射估计质量、工作流程和/或患者剂量。例如，上述配置限制和/或调整可以全部被不同地加权，以在不同情况下优化或平衡质量、时间和/或剂量到不同程度。

如果可用扫描参数设置已经达到它们各自的配置限制，则该方法前进到步骤360，其中，在没有进一步放松或质量降级的情况下，保存或维持用于下一分次的扫描配置。

然后，该方法继续进行步骤310的下一分次散射测量，继续进行直到治疗完成。

图4是描述使用分次间信息的散射估计的另一示例性方法400的流程图。与方法300类似，方法400可以将整个治疗过程视为一个整体，并且可以利用分次间信息来优化散射估计、患者剂量和/或工作流之间的平衡。然而，方法400增加了对可能需要收紧或重置扫描配置的患者变化的考虑。例如，这可能发生在患者变化将降低在先分次的散射测量对当前患者情况的适用性的情况下(即，以上针对使用用于当前分次的在先分次散射测量结果所讨论的假设是基于患者稳定性或分次之间的一致性的水平，并且随着患者信息的改变而变得不太适用或可靠)。该方法400可以被视为包括类似于方法300的调整扫描配置的内部循环和监视患者信息的外部循环，例如，其中内部循环是外部循环的组成。

通常，方法400可以从精细扫描配置开始(例如小的螺旋节距和小的波束成形器开口)，以在整个治疗过程的最开始时进行高级散射估计。在内部循环中，如在方法300中，使用当前测量和来自可用先前分次的那些测量来估计每个分次的散射，以便改进估计质量和稳定性。从一分次到另一分次，扫描配置可以被调整(例如，放松)以用于改进的工作流程和减少的患者剂量，同时维持相同或改进的散射估计质量。与方法300类似，只要配置在其针对各种扫描参数设置的配置限制(一个或多个)内(例如小于或等于所允许的最大节距和/或小于或等于最大波束成形器开口)，就可以连续地调整工作流程成形器。

然而，在方法400中，外部循环被设计成监视患者信息(包括例如身体质量指数(BMI))，以提高方法400的稳定性。如果例如通过比较测量标准(measurable)与阈值确定了实质的患者信息或特征变化，则在开始另一内部循环之前，扫描配置可被紧缩或重置为精细扫描配置。

例如，在一个实施例中，工作流可以停留在内环内(例如，如在以上描述的方法300中)以用于包括较少数量的分次的治疗过程(没有预期的显著的患者变化)。在另一个实施例中，取决于在治疗过程期间患者发生的变化量，外部循环可以用于包括更多分次的治疗过程。

在步骤440，如在以上描述的方法300的步骤340中那样为下一分次做准备，方法400确定扫描配置是否可以被放松，例如以改进工作流程或减少患者剂量，尽管通过允许更高的散射与原发比率。如果一个或多个扫描参数设置还没有达到它们各自的配置限制，则该方法进行到步骤350并调整扫描配置。

然而，如果可用的扫描参数设置已经达到它们各自的配置限制，则方法400进行到步骤460以检查患者信息。患者信息可以用于监视患者体内发生的变化量，例如形状、体重、BMI等。可以定义各种阈值，使得如果所监视的信息的变化量超过特定阈值(例如，BMI的10％变化)，则下一分次可以包括具有紧缩或重置扫描参数设置的扫描配置，从而导致较低的SPR。在各种实施例中，确定患者信息是否已经超过阈值可以基于一个测量标准、多个测量标准和/或测量标准的组合(包括其中测量标准具有不同权重和/或优先级)。

如果患者信息超过阈值，则该方法前进到步骤480，通过调整后续分次的扫描参数设置来重置扫描配置，使得由于调整后的扫描参数设置下一个分次散射测量相对于先前分次散射测量得到改善。在该实施例中，重新设置扫描配置包括在步骤305以精细扫描配置开始下一分次，以便以改进的精度或质量重新估计散射。在各种实施例中，取决于应用，重置可以返回到第一分次的重置，或者可以利用专用算法来调整(例如，收紧)重置，以改善散射测量质量。

如果患者信息不超过阈值，则该方法前进到步骤470，其中，在不放松或收紧的情况下保存或维持用于下一分次的扫描配置，以调整散射测量质量。

然后，该方法继续进行步骤310的下一分次散射测量，继续进行直到治疗完成。

应当理解，在各种实施例中，确定用于当前分次的扫描参数设置是否小于扫描参数限制以及确定患者特性是否超过特性阈值的步骤可以以不同的顺序和在不同的时间执行。

例如，在一个实施例中，图5是描绘使用分次间信息的散射估计的另一示例性方法500的流程图。在该实施例中，步骤540确定在检查配置限制之前患者信息是否已经超过阈值。

如果患者信息没有超过阈值，则方法500进行到步骤550，以确定可用扫描参数设置是否已经达到它们各自的配置限制。如上所述，如果可用扫描参数设置还没有达到它们各自的配置限制，则该方法进行到步骤560以调整扫描配置(例如，放松扫描参数设置)。如果可用扫描参数设置已经达到它们各自的配置限制，则该方法进行到步骤570，保存当前配置。

如果患者信息超过阈值，则方法500进行到步骤580以重置扫描配置，如上所述。可以类似于方法300的步骤来实现其它步骤。

在另一实施例中，图6是描绘使用分次间信息的散射估计的另一示例性方法600的流程图。在该实施例中，在步骤310的当前分次散射测量之前步骤670确定分次患者信息是否已经超过阈值。

如果患者信息不超过阈值，则方法600进行到步骤310，测量当前分次散射，如上所述。如果患者信息超过阈值，则方法600进行到步骤680以如上所述地重置扫描配置。可以类似于方法300的步骤来实现其余步骤。

图8是描述使用诸如上述的分次间数据的散射估计和校正的示例性方法800的流程图。输入可以包括任何可选的在先数据和/或扫描设计。在该实施例中，步骤810包括数据采集。例如，在向靶和放射检测器投射准直放射束的放射源的旋转期间，根据上述实施例中的任何一个，该方法测量当前分次期间的投影数据(原发+散射)。

步骤810中的数据采集还可以包括在扫描之前和/或期间利用波束成形器调节放射束的形状/位置。利用波束成形器调节放射束可以包括在扫描期间旋转和平移波束成形器的高度衰减材料，以改变放射束的形状/大小(包括在扫描期间产生更多或更少的散射)。

接下来，步骤820包括散射估计。例如，根据上述任何实施例，该方法使用来自当前和先前分次(一个或多个)的散射测量来估计投影数据中的散射。然后，步骤830包括散射校正。例如，从投影数据中减去从步骤820估计的散射以获得散射校正的投影数据。输出包括适于成像的散射校正的投影数据。各种实施例可以利用不同的扫描几何形状、检测器定位/有效区域、波束成形器定位/窗口形状等。

图9是描述使用诸如上述的分次间数据的散射估计和校正的示例性方法900的流程图。输入可以包括任何可选的在先数据和/或扫描设计。在该实施例中，步骤910包括在分次1(其可以是在先分次)期间的数据采集，其中，该方法测量分次1期间的投影数据(原发+散射)。接下来，在步骤920，如上所述，该方法基于所测量的散射、先前的配置设置和/或患者信息来调整扫描配置的扫描参数设置。例如，步骤920可以调整波束成形器开口和/或扫描间距/步长。然后，步骤930包括在分次2期间的数据采集，其中，该方法测量分次2期间的投影数据(原发+散射)，然后，在步骤940，该方法可以组合来自分次1和分次2的测量的散射数据，包括使用各种模型拟合技术。

接下来，步骤950包括散射估计，其中该方法使用来自分次1和分次2的散射测量来估计用于分次2的投影数据中的散射。然后，步骤960包括散射校正，其中该方法从投影数据中减去估计的散射，以获得散射校正的投影数据。输出包括适于成像的散射校正的投影数据。与方法800的步骤类似，方法900的步骤可以根据上述实施例中的任何实施例来实现。

一个或多个优化过程也适用于所有上述实施例，以确定扫描参数、调整、限制、阈值等。

图10是描述使用放射诊疗设备(包括例如x射线成像装置10)的IGRT的示例性方法1000的流程图。患者的在先图像数据1005可以是可用的，其可以是先前采集的规划图像(包括在先CT图像)。在先数据1005还可以包括治疗规划、体模信息、模型、先验信息等。在一些实施例中，在先图像数据1005由相同的放射诊疗设备生成，但是在更早的时间生成。这里，在先图像数据1005还可以包括来自先前分次的数据。在步骤1010，使用低能放射源(例如，来自x射线源30的kV放射)执行患者的成像。在一个实施例中，成像包括具有扇形或锥形束几何形状的螺旋扫描(一个或多个)。步骤1010可以使用上述投影数据处理技术产生高质量(HQ)图像(一个或多个)或成像数据1015。在一些实施例中，可以调整图像质量以优化图像质量/分辨率与剂量之间的平衡。换句话说，不是所有的图像都需要具有最高的质量，或者可以调整图像质量以优化或折衷图像质量/分辨率和图像获取时间之间的平衡。成像步骤1010还可以包括图像处理以基于成像数据(例如，根据上述方法)生成患者图像。尽管图像处理步骤1020被示出为成像步骤1010的一分次，但是在一些实施例中，图像处理步骤1020是单独的步骤(包括其中图像处理由单独的设备执行)。

接下来，在步骤1030，至少部分地基于来自步骤1010的成像数据1015来执行下面讨论的一个或多个基于图像的预递送步骤。如下面更详细地讨论的，步骤1030可以包括确定与诊疗处理和(后续)成像规划相关联的各种参数。在一些实施例中，基于图像的预递送步骤(1030)可能在治疗递送(1040)之前需要更多的成像(1010)。步骤1030可以包括基于成像数据1015调整诊疗规划，作为自适应放射疗法例程的部分。在一些实施例中，基于图像的预递送步骤1030可以包括实时治疗规划。实施例还可以包括同时、重叠和/或交替激活成像和诊疗放射源。实时治疗规划可以涉及这些类型的成像和诊疗放射激活技术(同时、重叠和/或交替)中的任何或全部。

接下来，在步骤1040，使用高能放射源(例如，来自诊疗放射源20的MV放射)执行诊疗处理递送。步骤1040根据治疗规划向患者递送治疗剂量1045。在一些实施例中，IGRT方法1000可以包括返回到步骤1010，以便以各种间隔进行附加成像，随后是根据需要的基于图像的预递送步骤(1030)和/或治疗递送(1040)。以这种方式，可以使用能够进行自适应诊疗的一个装置10在IGRT期间产生和利用高质量成像数据1015。如上所述，步骤1010、1020、1030和/或1040可以同时、重叠和/或交替执行。

IGRT可以包括至少两个一般目标：(i)将高度适形的剂量分布递送至靶体积；以及(ii)在每个治疗分次中以高精度递送治疗波束。第三个目标可以是在每分次尽可能少的时间内完成两个一般目标。精确地递送治疗波束需要利用高质量图像来识别和/或跟踪分次内的靶体积的位置的能力。增加递送速度的能力需要根据治疗规划准确、精确和快速地移动放射源的能力。

图11是描述可以与上述步骤1030相关联的示例性的基于图像的预递送步骤/选项的框图1100。应当理解，上述x射线成像装置10(例如，作为放射诊疗设备的一部分)可以生成kV图像，所述图像可以以各种方式被使用(包括用于基于图像的预递送步骤(1030))，而不脱离本发明的范围。例如，由放射诊疗设备生成的图像1015可以用于在治疗之前对准患者(1110)。患者对准可以包括将当前成像数据1015与和较早的治疗前扫描和/或规划(其包括治疗规划)相关联的成像数据相关联或配准。患者对准还可以包括关于患者相对于放射源的物理位置的反馈，以验证患者是否物理上在递送系统的范围内。如果需要，患者可以相应地被调整。在一些实施例中，患者对准成像可以故意地具有较低的质量以最小化剂量，但是提供足够的对准信息。

由x射线成像装置10生成的图像还可以用于治疗规划或重新规划(1120)。在各种实施例中，步骤1120可以包括确认治疗规划、修改治疗规划、生成新的治疗规划和/或从一组治疗规划(有时被称为“当日规划”)中选择治疗规划。例如，如果成像数据1015显示靶体积或ROI与当开发治疗规划时相同，则可以确认治疗规划。然而，如果靶体积或ROI不相同，则可能需要重新规划诊疗处理。在重新规划的情况下，由于(在步骤1010由x射线成像装置10生成的)成像数据1015的高质量，成像数据1015可以用于治疗规划或重新规划(例如，生成新的或修改的治疗规划)。以这种方式，不需要通过不同设备的治疗前CT成像。在一些实施例中，确认和/或重新规划可以是在各种治疗之前和/或之后正在进行的流程。

根据另一示范性使用情况，由x射线成像装置10生成的图像能够用于计算成像剂量(1130)，其可以用于对患者的总剂量的持续确定和/或用于随后的成像规划。随后成像的质量也可以作为治疗规划的一部分来确定，例如，以平衡质量和剂量。根据另一示例性用例，由x射线成像装置10生成的图像可以用于计算治疗剂量(1140)，其可以用于对患者的总剂量的持续确定和/或可以被包括作为治疗规划或重新规划的一部分。

根据其他示例性用例，由x射线成像装置10生成的图像能够与规划或调整其他成像(1150)和/或其他治疗(1160)参数或规划结合使用，其包括例如作为自适应诊疗和/或治疗规划生成的部分。根据另一示例性用例，由x射线成像装置10生成的图像可以与自适应诊疗监视(1170)结合使用，其可以包括监视治疗递送并且根据需要进行适配。

应当理解，基于图像的预递送步骤(1030)不是相互排斥的。例如，在各种实施例中，计算治疗剂量(1140)可以是单独的步骤和/或可以是自适应诊疗监视(1170)和/或治疗规划(1120)的一部分。在各种实施例中，基于图像的预递送步骤(1030)可以自动地和/或在人工参与的情况下手动地执行。

图12是描述可以在成像(1010)和/或随后的基于图像的预递送步骤(1030)期间使用的示例性数据源的框图1200。检测器数据1210表示由图像放射检测器34接收的所有数据。投影数据1220是由入射在准直束区域中的放射产生的数据。半影数据1230是由入射到半影区域中的放射产生的数据。散射数据1240是由入射到半影区域之外的外围区域中的放射产生的数据，该外围区域可以被称为阴影区(一个或多个)。在一些实施例中，散射数据可以与入射在检测器的阴影区中的放射分开或除了入射在检测器的阴影区中的放射之外产生。

在一个实施例中，半影数据1230可以用于分离或识别投影和/或散射数据。在一些实施例中，散射数据1240能够用于估计投影数据1220中的散射放射。在另一个实施例中，当两个源20、30同时或以交错方式操作时，散射数据1240可以用于确定来自诊疗放射源20(例如MV)的散射的残余效应。

以这种方式，半影数据1230和/或散射数据1240可以用于提高由成像步骤1010产生的图像的质量。在一些实施例中，半影数据1230和/或散射数据1240可以与投影数据1220组合和/或鉴于可应用的成像设置1250、治疗设置1260(例如，如果同时成像和治疗放射)和在成像检测器34处的数据收集时与x射线成像装置10相关联的任何其他数据1270来分析。

尽管已经关于特定方面、实施例或多个实施例示出和描述了所公开的技术，但是显然，本领域技术人员在阅读和理解本说明书和附图之后将想到等效的变更和修改。特别地，关于由上述元件(部件、组件、设备、构件、组成等)执行的各种功能，除非另外指出，否则用于描述这些元件的术语(包括对“手段”的引用)旨在对应于执行所描述的元件的指定功能的任何元件(即，功能上等同)，即使结构上不等同于执行所公开的技术的本文所示的示例性方面、一个或多个实施例中的功能的所公开的结构。另外，虽然上文可能已相对于若干所说明方面或实施例中的仅一者或一者以上描述所揭示技术的特定特征，但此特征可与其它实施例的一个或一个以上其它特征组合，如对于任何给定或特定应用可能需要且有利。

虽然本文所讨论的实施例涉及上文所讨论的系统和方法，但是这些实施例旨在是示例性的，并且不旨在将这些实施例的适用性限制为仅本文所阐述的那些讨论。虽然已经通过对本发明的实施例的描述对本发明进行了说明，并且虽然已经相当详细地描述了实施例，但是申请人的意图不是将所附权利要求的范围限制或以任何方式限制到这样的细节。本领域技术人员将容易想到附加的优点和修改。因此，本发明在其更广泛的方面不限于所示出和描述的具体细节、代表性装置和方法以及说明性示例。因此，在不脱离申请人的总体发明构思的实质或范围的情况下，可以偏离这些细节。