本文描述的實(shí)施例通常涉及控制放射治療傳遞系統(tǒng)。更具體地，一些實(shí)施例涉及為放射治療傳遞系統(tǒng)生成統(tǒng)一的軌跡，和根據(jù)軌跡控制該系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：當(dāng)代放療治療計(jì)劃系統(tǒng)可以提供專門版本的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)(step-and-shoot)放射治療(imrt)和基于弧的imrt。一些值得注意的例子有varian的rapidarc(varianmedicalsystems，paloalto，ca，美國(guó))，elekta的vmat(elekta有限公司，crawley，英國(guó))和西門子的modulatedarc(marc)(siemensaghealthcare，erlangen，德國(guó))。在一些方面，在治療計(jì)劃過程中，考慮了諸如機(jī)架速度、葉片速度、劑量率等的參數(shù)以及對(duì)這些量的界限的限制。然后將治療計(jì)劃作為一組離散的控制點(diǎn)傳遞到直線加速器(即，放射治療傳遞系統(tǒng)的線性加速器)控制器。每個(gè)控制點(diǎn)描述了直線加速器的每個(gè)機(jī)械部件的同時(shí)位置，以及直到該時(shí)刻的累積傳遞的輻射劑量。當(dāng)放射治療傳遞系統(tǒng)處于控制點(diǎn)之間的中間狀態(tài)時(shí)，隱含地假設(shè)傳遞系統(tǒng)的部件以恒定的速度移動(dòng)，形成控制點(diǎn)之間的線性運(yùn)動(dòng)軌跡。如本文所使用的，線性軌跡意味著隨時(shí)間呈線性的一維或角位置軌跡。確定作為時(shí)間的函數(shù)的傳遞參數(shù)的過程不是輕而易舉的，要確保在控制點(diǎn)之間的輻射傳遞系統(tǒng)部件的隱式分段(implicitpiecewise)的線性軌跡被忠實(shí)地執(zhí)行，同時(shí)不能過度延長(zhǎng)傳遞過程。這可能至少部分原因是因?yàn)檫B續(xù)的“子野(segments)”之間的理想分段的線性軌跡將要求在控制點(diǎn)的無(wú)限加速度。否則，可以使用非常小的加速度來實(shí)現(xiàn)低恒定速度，這將確保線性度(linearity)，但是以增加傳遞時(shí)間為代價(jià)。此外，這不是無(wú)足輕重的問題，因?yàn)槔鐚?duì)于一個(gè)部件的兩點(diǎn)之間的線性軌跡的規(guī)范可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的傳遞時(shí)間更長(zhǎng)。常規(guī)地，與考慮整個(gè)軌跡的最優(yōu)傳遞參數(shù)相對(duì)照，可以針對(duì)各個(gè)子野局部地確定傳遞參數(shù)。例如，對(duì)于特定類型的治療，控制器可以嘗試以恒定的劑量率和恒定的機(jī)架速度給每個(gè)子野(或局部弧)的治療進(jìn)行傳遞。使用例如以下的啟發(fā)式來預(yù)先計(jì)算每個(gè)子野的鏈接傳遞參數(shù)(例如，累積輸出機(jī)器跳數(shù)(mu)，輻射輸出速率和機(jī)架速度等)：1.如果mu值大，則控制器嘗試使用最大劑量率同時(shí)改變機(jī)架速度的傳遞治療計(jì)劃。2.當(dāng)要傳遞的mu數(shù)量較少時(shí)，控制器嘗試使用最大機(jī)架速度，同時(shí)改變劑量率。3.對(duì)于中間mu范圍，控制器改變劑量率和機(jī)架速度兩者。在所有情況下，所選擇的機(jī)架速度和劑量率被選擇為使得所得到的持續(xù)時(shí)間足夠多葉準(zhǔn)直器(mlc)或其他光束整形裝置用來改變它們的形狀以適應(yīng)所有子野。在以前通過建立它們的相互關(guān)系并求解優(yōu)化問題來獲得可能得到最小出束時(shí)間(beam-ontime)的最佳傳遞參數(shù)的嘗試中，傳遞系統(tǒng)供應(yīng)商都不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的加速度和加加速度(jerk)能力以及不同部件的約束進(jìn)行明確的處理或建模。因此，不能保證治療傳遞的平滑性。相反，機(jī)架位置、葉片位置和系統(tǒng)累積劑量輸出被周期性監(jiān)測(cè)(例如，varian的rapidarc中每50ms)，并進(jìn)行在線調(diào)整，以嘗試保持接近治療計(jì)劃的分段的線性軌跡。在以前的大部分關(guān)于機(jī)器人操縱器的軌跡的工作中，樣條及其變型被用作軌跡模型。雖然樣條和樣條函數(shù)可能在保持過點(diǎn)(via-point)的精度以及提供平滑軌跡方面是成功的，但這些函數(shù)趨于波動(dòng)(振蕩)并顯著偏離線性軌跡。在某些方面，已經(jīng)開發(fā)了一種試圖解決過照(overshoot)問題的約束三次樣條方法。然而，約束樣條導(dǎo)致在過點(diǎn)處的不連續(xù)加速度。另外，實(shí)現(xiàn)這種非物理軌跡的嘗試可能導(dǎo)致過度的機(jī)械磨損和激發(fā)更高系統(tǒng)模式，這會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步的不準(zhǔn)確。梯形速度模型已被在工業(yè)中廣泛用于某些機(jī)械部件的標(biāo)準(zhǔn)位置控制。然而，這樣的模型需要不連續(xù)的加速度和無(wú)限的加加速度來實(shí)現(xiàn)軌跡。在某些情況下，代替用于位置基于樣條的模型或梯形速度模型，已經(jīng)使用指數(shù)速度模型(evm)來獲得通過多個(gè)過點(diǎn)的單個(gè)部件的軌跡，同時(shí)保持速度，加速度和加加速度約束。由于其速度，加速度和加加速度曲線的連續(xù)性，evm具有優(yōu)于梯形速度模型的優(yōu)點(diǎn)。此外，與通常使用的基于三階樣條的位置模型不同，它顯示較少的過照和欠照(over-andundershoot)，并實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的加加速度曲線。然而，evm的一些缺點(diǎn)包括，例如，計(jì)算出的軌跡太慢，這是因?yàn)樽畲蠹铀俣群图蛹铀俣炔荒鼙M可能長(zhǎng)的保持，并且位置軌跡不能以分析封閉形式表示。然而，無(wú)限序列表達(dá)式(infiniteseriesexpression)可用于位置軌跡。在一些方面，為每個(gè)“子野”構(gòu)建時(shí)間優(yōu)化速度曲線，然后修改速度曲線，使得子野的最終速度與下一子野的初始速度相融合。然而，沒有嘗試優(yōu)化總時(shí)間或?qū)⑽恢密壽E保持在其預(yù)先預(yù)定的容限內(nèi)。需要改進(jìn)對(duì)放射治療傳遞系統(tǒng)的控制，以提供最佳傳遞持續(xù)時(shí)間并且嚴(yán)格遵守治療平面的線性軌跡，同時(shí)考慮和滿足放射治療傳遞系統(tǒng)的所有位置約束。上述論點(diǎn)也適用于診斷成像系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)中，可能需要一個(gè)或多個(gè)電離和非電離輻射源與一個(gè)或多個(gè)成像檢測(cè)器以及患者托架(躺椅，桌子，平臺(tái)或座椅)同步地移動(dòng)。通常，這種同步還必須包括所傳遞的成像輻射速率和量。本文所包含的教導(dǎo)同樣適用于這樣的系統(tǒng)。通常，對(duì)線性加速器、輻射源的引用也適用于放射性同位素源，診斷成像x射線管源，超聲源和諸如磁共振成像中使用的電磁場(chǎng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述問題，一些實(shí)施例提供了一種系統(tǒng)、介質(zhì)和方法，包括獲得放射治療傳遞系統(tǒng)的多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的一組位置相關(guān)的約束，這些約束適用于通過在預(yù)定時(shí)間內(nèi)通過預(yù)定順序的多個(gè)位置的多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的同步運(yùn)動(dòng)來傳遞放療治療計(jì)劃的放射治療傳遞系統(tǒng)；確定該放射治療傳遞系統(tǒng)通過預(yù)定順序的多個(gè)位置的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間，并且在遵守約束條件的同時(shí)，在沿著預(yù)定順序的多個(gè)位置的線性軌跡的預(yù)定容限內(nèi)，傳遞放射治療計(jì)劃；以及控制放射治療傳遞系統(tǒng)的多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件，以在所確定的最小持續(xù)時(shí)間內(nèi)執(zhí)行所確定的軌跡，如記錄中所示。在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種方法，包括：獲得由計(jì)劃限定的多個(gè)部件的多個(gè)位置；獲得一組約束，其表示在所述多個(gè)位置處對(duì)所述多個(gè)部件的限制，所述約束適用于多個(gè)部件隨時(shí)間同步地改變其位置以通過預(yù)定順序的所述多個(gè)位置的計(jì)劃，所述多個(gè)部件中的至少一個(gè)被進(jìn)一步約束，以通過在不同位置之間保持在位置隨時(shí)間的預(yù)定平滑函數(shù)的預(yù)定的容差內(nèi)而隨時(shí)間改變其位置；確定位置的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間，其中所述多個(gè)部件完全同步地通過所述預(yù)定順序的多個(gè)位置，同時(shí)滿足對(duì)所述多個(gè)部件的約束；和生成所述多個(gè)部件的所確定的位置軌跡和最小持續(xù)時(shí)間的記錄。.在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括控制所述多個(gè)部件以同步運(yùn)動(dòng)方式在所確定的最小持續(xù)時(shí)間內(nèi)執(zhí)行所確定的軌跡，如所述記錄中所示。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)位置中的至少一個(gè)位置在所述計(jì)劃中通過類似位置的變量來限定。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)劃包括成像計(jì)劃，并且所述多個(gè)部件包括成像系統(tǒng)的可移動(dòng)部件。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)部件通過多個(gè)連續(xù)位置的位置隨時(shí)間改變的變化率的模式是以下兩種之一：(i)加速，恒定速度和減速，(ii)減速，恒定速度和加速。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)部件中的每一個(gè)被限制為通過在不同位置之間保持在位置隨時(shí)間的預(yù)定平滑函數(shù)的預(yù)定的容差內(nèi)而隨時(shí)間改變其位置。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種方法，包括：獲得由放療治療計(jì)劃限定的多個(gè)位置；獲得針對(duì)放射治療傳遞系統(tǒng)的多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的一組位置相關(guān)的約束，所述約束適用于通過所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的同步運(yùn)動(dòng)來傳遞放療治療計(jì)劃的放射治療傳遞系統(tǒng)，其中所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件如所述放療治療計(jì)劃所限定的，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)通過預(yù)定順序的所述多個(gè)位置；確定如所述放療治療計(jì)劃所限定的、放射治療傳遞系統(tǒng)通過所述預(yù)定順序的多個(gè)位置并傳遞所述放療治療計(jì)劃的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間，同時(shí)遵守對(duì)所述放射治療傳遞系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的約束，并且在沿著所述預(yù)定順序的多個(gè)位置的線性軌跡的預(yù)定容差范圍內(nèi)；生成放射治療傳遞系統(tǒng)的所確定的通過所述預(yù)定順序的多個(gè)位置并傳遞所述放療治療計(jì)劃的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間的記錄；和控制所述放射治療傳遞系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件以同步運(yùn)動(dòng)方式在所確定的最小持續(xù)時(shí)間內(nèi)執(zhí)行所確定的軌跡，如在所述記錄中所示。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述約束包括對(duì)于所述放射治療傳遞系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件中的每一個(gè)的邊界約束，軌跡期間的位置的導(dǎo)數(shù)的約束，以及軌跡偏差容差約束。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述邊界約束包括至少入口速度，出口速度，入口加速度，出口加速度，執(zhí)行所述軌跡的時(shí)間以及軌跡的入口位置和出口位置之間的距離。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述入口加速度和所述出口加速度等于零。在其中一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述軌跡中的所述位置的導(dǎo)數(shù)的約束包括對(duì)以下項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)的約束：加加速度，加速度和速度。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述軌跡的入口位置和出口位置之間的所述距離是預(yù)限定值。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的所述運(yùn)動(dòng)由具有三相的速度模型限定，所述速度模型依次包括第一單調(diào)速度相位，恒定速度相位和第二單調(diào)速度相位，所述第一單調(diào)速度相位和所述第二單調(diào)速度相位彼此方向相反。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括確定所確定的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間的相應(yīng)傳遞劑量。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括響應(yīng)于在所確定的最小持續(xù)時(shí)間內(nèi)所確定的軌跡的執(zhí)行的中斷：確定所述放射治療傳遞系統(tǒng)從所述放療治療計(jì)劃的所述多個(gè)位置的最小數(shù)目?jī)?nèi)的中斷位置返回到所確定的軌跡的恢復(fù)軌跡；和通過將所述恢復(fù)軌跡附加到所述中斷位置之后的所確定的軌跡的剩余部分來返回到所確定的軌跡。在其中一個(gè)實(shí)施例中，確定軌跡和最小持續(xù)時(shí)間包括：允許所述放射治療傳遞系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件中的至少一些的用于靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療治療計(jì)劃的照射子野的入口速度和出口速度中的至少一個(gè)為非零值；允許所述放射治療傳遞系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件中的至少一些在靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療治療計(jì)劃的所述軌跡的預(yù)定容差范圍內(nèi)移動(dòng)；和確定放射治療傳遞系統(tǒng)通過所述靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療治療計(jì)劃的所述預(yù)定順序的多個(gè)位置的軌跡，并且減小所述靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療治療計(jì)劃的持續(xù)時(shí)間。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種存儲(chǔ)有處理器可執(zhí)行程序指令的非暫時(shí)性介質(zhì)，所述介質(zhì)包括：用以獲得由放療治療計(jì)劃限定的多個(gè)位置的指令；用以獲得針對(duì)放射治療傳遞系統(tǒng)的多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的一組位置相關(guān)的約束的指令，所述約束適用于通過所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的同步運(yùn)動(dòng)來傳遞放療治療計(jì)劃的放射治療傳遞系統(tǒng)，其中所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件如所述放療治療計(jì)劃所限定的，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)通過預(yù)定順序的所述多個(gè)位置；用以確定如所述放療治療計(jì)劃所限定的、放射治療傳遞系統(tǒng)通過所述預(yù)定順序的多個(gè)位置并傳遞所述放療治療計(jì)劃的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間的指令，同時(shí)遵守對(duì)所述放射治療傳遞系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的約束，并且在沿著所述預(yù)定順序的多個(gè)位置的線性軌跡的預(yù)定容差范圍內(nèi)；用以生成放射治療傳遞系統(tǒng)的所確定的通過所述預(yù)定順序的多個(gè)位置并傳遞所述放療治療計(jì)劃的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間的記錄的指令；和用以控制所述放射治療傳遞系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件如所述記錄中所示的以同步運(yùn)動(dòng)方式在所確定的最小持續(xù)時(shí)間內(nèi)執(zhí)行所確定的軌跡的指令。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述約束包括對(duì)于所述放射治療傳遞系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件中的每一個(gè)的邊界約束，軌跡期間的位置的導(dǎo)數(shù)的約束，以及軌跡偏差容差約束。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述邊界約束包括至少入口速度，出口速度，入口加速度，出口加速度，執(zhí)行所述軌跡的時(shí)間以及軌跡的入口位置和出口位置之間的距離。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述入口加速度和所述出口加速度等于零。在其中一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述軌跡中的所述位置的導(dǎo)數(shù)的約束包括：加加速度，加速度和速度。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述軌跡的入口位置和出口位置之間的所述距離是預(yù)限定值。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)機(jī)械和放射生成部件的所述運(yùn)動(dòng)由具有三相的速度模型限定，所述速度模型依次包括第一單調(diào)速度相位，恒定速度相位和第二單調(diào)速度相位，所述第一單調(diào)速度相位和所述第二單調(diào)速度相位彼此方向相反。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述介質(zhì)還包括用以確定所確定的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間的相應(yīng)傳遞劑量的指令。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述介質(zhì)還包括響應(yīng)于在所確定的最小持續(xù)時(shí)間內(nèi)所確定的軌跡的執(zhí)行的中斷，用以執(zhí)行如下步驟的指令：確定所述放射治療傳遞系統(tǒng)從所述放療治療計(jì)劃的所述多個(gè)位置的最小數(shù)目?jī)?nèi)的中斷位置返回到所確定的軌跡的恢復(fù)軌跡；和通過將所述恢復(fù)軌跡附加到所述中斷位置之后的所確定的軌跡的剩余部分來返回到所確定的軌跡。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述介質(zhì)還包括：用以允許所述放射治療傳遞系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件中的至少一些的用于靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療治療計(jì)劃的照射子野的入口速度和出口速度中的至少一個(gè)為非零值的指令；用以允許所述放射治療傳遞系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件中的至少一些在靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療治療計(jì)劃的所述軌跡的預(yù)定容差范圍內(nèi)移動(dòng)的指令；用以確定放射治療傳遞系統(tǒng)通過所述靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療治療計(jì)劃的所述預(yù)定順序的多個(gè)位置的修改的軌跡、并且減小所述靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療治療計(jì)劃的持續(xù)時(shí)間的指令；和用以控制所述放射治療傳遞系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件以同步運(yùn)動(dòng)來執(zhí)行修改的軌跡的指令。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種方法，包括：獲得由成像計(jì)劃限定的多個(gè)位置；獲得針對(duì)成像系統(tǒng)的多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的一組位置相關(guān)的約束，所述約束適用于通過所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的同步運(yùn)動(dòng)來傳遞成像計(jì)劃，其中所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件如所述成像計(jì)劃所限定的，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)通過預(yù)定順序的所述多個(gè)位置；確定所述成像系統(tǒng)通過所述預(yù)定順序的多個(gè)位置并傳遞所述成像計(jì)劃的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間，同時(shí)遵守對(duì)所述成像系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的約束，并且在沿著所述預(yù)定順序的多個(gè)位置的線性軌跡的預(yù)定容差范圍內(nèi)；生成成像系統(tǒng)的所確定的通過所述預(yù)定順序的多個(gè)位置并傳遞所述成像計(jì)劃的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間的記錄；和控制所述成像系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件以同步運(yùn)動(dòng)方式在所確定的最小持續(xù)時(shí)間內(nèi)執(zhí)行所確定的軌跡，如所述記錄中所示。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述約束包括對(duì)于所述成像系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件中的每一個(gè)的邊界約束，軌跡期間的位置的導(dǎo)數(shù)的約束，以及軌跡偏差容差約束。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述邊界約束包括至少入口速度，出口速度，入口加速度，出口加速度，執(zhí)行所述軌跡的時(shí)間以及軌跡的入口位置和出口位置之間的距離。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述入口加速度和所述出口加速度等于零。在其中一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述軌跡中的所述位置的導(dǎo)數(shù)的約束包括對(duì)以下項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)的約束：加加速度，加速度和速度。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述軌跡的入口位置和出口位置之間的所述距離是預(yù)限定值。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的所述運(yùn)動(dòng)由具有三個(gè)階段的速度模型限定，所述速度模型依次包括第一單調(diào)速度階段，恒定速度階段和第二單調(diào)速度階段，所述第一單調(diào)速度階段和所述第二單調(diào)速度階段彼此方向相反。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括確定所確定的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間的相應(yīng)傳遞劑量。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括響應(yīng)于在所確定的最小持續(xù)時(shí)間內(nèi)所確定的軌跡的執(zhí)行的中斷，執(zhí)行以下步驟：確定所述成像系統(tǒng)的恢復(fù)軌跡，以從所述成像計(jì)劃的所述多個(gè)位置的最小數(shù)量?jī)?nèi)的中斷位置返回到所確定的軌跡；和通過將所述恢復(fù)軌跡附加到所述中斷位置之后的所確定的軌跡的剩余部分來返回到所確定的軌跡。在其中一個(gè)實(shí)施例中，確定軌跡和最小持續(xù)時(shí)間包括：允許成像系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件中的至少一些的要求靜止間隔的所述成像計(jì)劃的一部分的入口速度和出口速度中的至少一個(gè)為非零值；允許所述成像系統(tǒng)的所述多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件中的至少一些在要求靜止間隔的所述成像計(jì)劃的軌跡的預(yù)定容差內(nèi)移動(dòng)；和確定所述成像系統(tǒng)通過要求靜止間隔的所述成像計(jì)劃的所述預(yù)定順序的多個(gè)位置的軌跡，并減少所述成像計(jì)劃的持續(xù)時(shí)間。然而，所附權(quán)利要求不限于所公開的實(shí)施例，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地適用本文的描述來創(chuàng)建其他實(shí)施例和應(yīng)用。附圖說明通過考慮如附圖所示的以下說明，實(shí)施例將變得明顯，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，并且其中：圖1是與一些實(shí)施例兼容的放射治療室的透視圖；圖2是軌跡的描述，示出了放療治療計(jì)劃的一些方面；圖3是根據(jù)本文的一些實(shí)施例的通用類型的速度模型的示例性描述；圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的輻射傳遞系統(tǒng)的部件的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束的表示的示意圖；圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃的一些方面的示例性描述；圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃的一些方面的示例性描述；和圖7是根據(jù)本文的一些實(shí)施例的位置和速度曲線的示例性描述。具體實(shí)施方式下列描述被提供以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用一些實(shí)施例，并且闡述了發(fā)明人所設(shè)想的用于實(shí)施一些實(shí)施例的最佳模式。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，各種修改將仍然是明顯的。圖1示出了放射治療的治療室100，根據(jù)一些實(shí)施例，可以為本公開的某些方面、上下文、用例或平臺(tái)提供環(huán)境。放療治療室100包括線性加速器(直線加速器)105，工作臺(tái)155和操作員控制臺(tái)160。放療治療室100的各種部件可用于將輻射束傳送到諸如體模(phantom)180的目標(biāo)體積。該目標(biāo)體積可以包括根據(jù)放射治療計(jì)劃被定位以接收該輻射束的患者。根據(jù)一些實(shí)施例，治療室100的這些元件可用于其它應(yīng)用中。線性加速器105從治療頭110產(chǎn)生并發(fā)射輻射束(例如，x射線束)。更具體地，輻射源于輻射源150。該輻射束可以包括電子，光子或任何其它類型的輻射。根據(jù)一些實(shí)施例，該輻射束呈現(xiàn)的能量在兆伏特范圍(即>1mev)內(nèi)，因此可以被稱為兆伏特輻射束。治療頭110被耦合到機(jī)架115的突出部。機(jī)架115可控制地能夠圍繞機(jī)架軸線120旋轉(zhuǎn)。如箭頭125所示，根據(jù)一些實(shí)施例，機(jī)架115可以順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。機(jī)架115的旋轉(zhuǎn)用于使治療頭110圍繞軸線120旋轉(zhuǎn)。在輻射發(fā)射(例如，治療、校準(zhǔn)和其他過程)期間，治療頭110沿著射線束軸線130發(fā)射兆伏級(jí)x射線的發(fā)散束。該射線束朝向直線加速器105的等中心點(diǎn)135發(fā)射。等中心點(diǎn)135可以位于射線軸線130和機(jī)架軸線120的交叉處。由于射線束的發(fā)散和通過治療頭110內(nèi)射線束整形裝置的射線束整形，射線束可以將輻射傳遞到體模180的體積，而不是僅僅通過等中心點(diǎn)135。工作臺(tái)155可以在放射治療期間支撐患者，以及在本文討論的一些方面，支撐體模180。工作臺(tái)155可以是可調(diào)節(jié)的，以便有助于將體模180或者將患者的特定目標(biāo)體積定位在等中心點(diǎn)135處。工作臺(tái)155還可以用于支撐那些用于這種定位，用于校準(zhǔn)和/或用于驗(yàn)證的裝置。成像裝置140可以包括基于接收到的輻射來獲取圖像的任何系統(tǒng)。成像裝置140可以以任何方式附接到機(jī)架115，包括可擴(kuò)展和伸縮的殼體118。機(jī)架115的旋轉(zhuǎn)可使得治療頭110和成像裝置140繞等中心點(diǎn)135旋轉(zhuǎn)，使得等中心點(diǎn)135在機(jī)架115靜止和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間均保持在治療頭110和成像裝置140之間。成像裝置140可以在放射治療之前、期間和/或之后獲取投影圖像。在一些實(shí)施例中，成像裝置140可以包括模擬或數(shù)字輻射檢測(cè)器。成像裝置140可以用于基于從治療頭110發(fā)射的輻射來獲取圖像。這些圖像可以反映位于治療頭110和成像裝置140之間的物體的衰減特性。輻射源150可以包括發(fā)射千伏輻射或其他已知或成為已知的成像輻射的任何輻射源。在一些實(shí)施例中，輻射源150可以采用基于碳納米管或熱離子發(fā)射技術(shù)的陰極。在一些實(shí)施例中，每個(gè)輻射源150可以相對(duì)于治療頭110以固定的關(guān)系設(shè)置。應(yīng)當(dāng)注意，在一些實(shí)施例中，包括成像系統(tǒng)的放療系統(tǒng)的源-檢測(cè)器軌跡可以被控制為以圓形或非圓形軌跡移動(dòng)和/或具有固定或可變的輻射源-檢測(cè)器距離。操作員控制臺(tái)160包括輸入裝置165，用于從操作者接收指令，例如校準(zhǔn)線性加速器105的指令，和在特定軌跡上移動(dòng)輻射源150以及根據(jù)放射治療計(jì)劃的軌跡和速度模型從沿著該軌跡路徑的多個(gè)離散位置或地點(diǎn)傳遞輻射的指令?？刂婆_(tái)160還包括輸出裝置170，其可以包括監(jiān)視器，用于呈現(xiàn)計(jì)算的投影圖像、獲取的投影圖像、三維圖像、線性加速器105的操作參數(shù)和/或用于控制其元件的接口。輸入裝置165和輸出裝置170被耦合到處理器175和存儲(chǔ)器180。根據(jù)一些實(shí)施例，處理器175執(zhí)行程序指令或代碼。該程序指令可以被執(zhí)行以控制線性加速器105如本文所述進(jìn)行操作。該程序指令可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器180中，存儲(chǔ)器180可以包括相同或不同類型的一個(gè)或多個(gè)有形存儲(chǔ)介質(zhì)，包括但不限于固定盤，軟盤，cd-rom，dvd-rom，光學(xué)磁盤或存儲(chǔ)設(shè)備，磁帶，固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，閃存驅(qū)動(dòng)器和其他設(shè)備和系統(tǒng)。存儲(chǔ)器180可以存儲(chǔ)例如體模的虛擬模型，初始成像幾何參數(shù)，放射治療計(jì)劃，放射治療系統(tǒng)105的多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的位置相關(guān)約束組，用于控制(例如，校準(zhǔn)等)線性加速器105和/或提供放射治療的軟件應(yīng)用，以及用于執(zhí)行放射治療的其它數(shù)據(jù)。操作員控制臺(tái)160可以與線性加速器105分開安置，例如在不同的房間中，以便保護(hù)其操作者或其他實(shí)體免受輻射。例如，線性加速器105可以位于嚴(yán)密屏蔽的房間中，例如混凝土拱頂，其屏蔽操作者免受加速器105產(chǎn)生的輻射。圖1所示的每個(gè)裝置可以包括比所示的裝置更少、更多或不同的元件，并且不限于圖1所示的裝置。在外部束放療中，治療傳遞通過預(yù)定的離散狀態(tài)序列(也被稱為“控制點(diǎn)”)被建模為多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的同步致動(dòng)。在控制點(diǎn)之間，該運(yùn)動(dòng)受到約束，但未被指定，并且取決于特定傳遞模式的實(shí)現(xiàn)(例如，靜態(tài)調(diào)強(qiáng)，調(diào)制弧等)。本公開包括產(chǎn)生連續(xù)位置對(duì)時(shí)間的軌跡的過程，其能夠直接控制傳遞準(zhǔn)確度和傳遞時(shí)間之間的權(quán)衡。本公開引入了許多創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)這種優(yōu)化的軌跡。在一些方面，本文的這些方法包括，對(duì)于遵循包含三個(gè)階段速度(單調(diào)增加(或降低)，恒定速度和單調(diào)降低(或增加))的一維(1-d)速度模型的一般類別的任何部件，確定最小持續(xù)時(shí)間的方法，以及確定給定持續(xù)時(shí)間對(duì)于位置軌跡滿足本文的放射治療系統(tǒng)的機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的三組約束的可行性。第一組約束，組i，包括邊界條件以及總執(zhí)行時(shí)間和距離的約束，包括入口速度，入口加速度(零)，出口速度，出口加速度(零)，執(zhí)行軌跡所需的時(shí)間以及進(jìn)出位置之間的距離。第二組約束，組ii，可以包括在軌跡期間放射治療系統(tǒng)的機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的位置的導(dǎo)數(shù)。組ii可以包括加加速度參數(shù)、加速度參數(shù)和速度的約束。第三組約束，組iii，可以包括并考慮約束所生成的位置軌跡的軌跡容限，以在兩個(gè)位置(即控制點(diǎn))之間的時(shí)間內(nèi)，保持放射治療計(jì)劃的線性位置軌跡的預(yù)定義容限內(nèi)。如果這樣的軌跡是可行的，則這個(gè)方法可用于確定巡航速度，和兩個(gè)位置之間的軌跡的加速度、巡航以及減速間隔的持續(xù)時(shí)間。在本文一些方面，響應(yīng)于需要加強(qiáng)組i-iii的約束條件，公開了一種優(yōu)化方法，用于確定例如線性加速器(線性加速器)部件(包括機(jī)器輻射輸出速率及其導(dǎo)數(shù))的位置軌跡，目標(biāo)在于滿足所有約束條件的同時(shí)最大限度地減少傳遞的總持續(xù)時(shí)間。在一些實(shí)施例中，本文公開了一種恢復(fù)軌跡的快速計(jì)算方法，在治療傳遞中斷的情況下，該恢復(fù)軌跡在幾個(gè)控制點(diǎn)內(nèi)跟上計(jì)算/確定的優(yōu)化軌跡。因此，中斷的計(jì)算/確定的優(yōu)化軌跡可以在遍歷幾個(gè)控制點(diǎn)之前恢復(fù)。在本文的一些方面，本公開內(nèi)容展示了傳遞準(zhǔn)確度和傳遞時(shí)間之間的可能權(quán)衡，其可以用于通過允許一些機(jī)械部件在短時(shí)間間隔期間預(yù)定的容限內(nèi)移動(dòng)來加速傳統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)治療的傳遞(與傳統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)環(huán)境中的靜態(tài)情況是相反的)。因此，通過使用本文公開的方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化的軌跡，其結(jié)果通過與例如放射治療傳遞系統(tǒng)制造商報(bào)告的平均傳遞時(shí)間進(jìn)行比較來確認(rèn)。在某些情況下，從中斷點(diǎn)計(jì)算恢復(fù)軌跡，使得能夠在例如4個(gè)控制點(diǎn)內(nèi)恢復(fù)原始軌跡(即跟上)。在其他方面，申請(qǐng)人已經(jīng)在例如71個(gè)子野的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃的背景下，實(shí)現(xiàn)了在照射子野(theshootsegments)期間，如何通過允許機(jī)架在一定容差內(nèi)移動(dòng)來生成將所計(jì)劃的傳遞時(shí)間減少約15％的軌跡。在一些方面，本公開提供了一種框架和方法，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)械部件經(jīng)由預(yù)定位置(即，控制點(diǎn))的快速同步移動(dòng)，同時(shí)滿足所有機(jī)械約束并且沒有顯著降低位置精度。所提出的框架在應(yīng)用于放療治療傳遞時(shí)也允許設(shè)計(jì)者和其他實(shí)體實(shí)施原始和混合治療模式，而不需要開發(fā)特定的自動(dòng)化策略。在一些方面，可以從機(jī)器人操縱器的軌跡生成的角度來處理確定傳遞參數(shù)的問題。在機(jī)器人技術(shù)中，對(duì)于某些特定的位置和速度模型中，對(duì)“過點(diǎn)”之間的多個(gè)操縱器的時(shí)間最優(yōu)同時(shí)軌跡的生成，同時(shí)遵循速度，加速度和加加速度約束，被很好的研究。在本文的問題公式中，我們通過放射治療傳遞的控制點(diǎn)來識(shí)別機(jī)器人操縱器終點(diǎn)軌跡的通路點(diǎn)。本文提出的一些方法通過在整個(gè)傳遞時(shí)間和所生成的軌跡符合模型子野線性軌跡的程度之間制定權(quán)衡，來獲得傳遞系統(tǒng)的部件的軌跡。下面將簡(jiǎn)要介紹一下機(jī)器人操縱器軌跡生成的一些方面，并討論其在治療傳遞期間放射治療傳遞系統(tǒng)(rtds)部件的軌跡生成問題的局限性，其在本文中得到更廣泛的解決。關(guān)于rtds(放射治療傳遞系統(tǒng))的軌跡生成的一些其它方法的一些缺點(diǎn)可能包括強(qiáng)調(diào)生成時(shí)間優(yōu)化軌跡和過點(diǎn)精度，而不限制軌跡在兩個(gè)過點(diǎn)之間保持在某些預(yù)定義軌跡的容限內(nèi)(例如，線性)。圖2是包括多個(gè)過點(diǎn)(例如點(diǎn)205和210)的軌跡200的示意圖。該軌跡模型被示為包括在215處的子野線性軌跡。實(shí)際軌跡在220處示出。參見圖2，是子野的線性軌跡模型在過點(diǎn)之間的輪廓與220所示的實(shí)際機(jī)器人運(yùn)動(dòng)之間的偏差或差異。在一些方面，樣條、梯形和evm方法中的每一個(gè)都與某些特定位置或速度模型相關(guān)聯(lián)。因此，這些方法以及其他方法不提供適于用于移動(dòng)鏈接部件的一大類速度(和加速度和加加速度)模型的通用框架，其獲得部件的同時(shí)時(shí)間優(yōu)化的軌跡，同時(shí)保持在一些指定的軌跡的一定容限內(nèi)。在一些實(shí)施例中，本公開解決了其他方法的一些不足，并且提供了涉及許多獨(dú)特特征的軌跡生成框架。這些特征包括涉及包含單調(diào)增加(或減少)的間隔，恒定速度間隔和單調(diào)減少(或分別增加)間隔的通用類速度模型的兩個(gè)1維位置之間的運(yùn)動(dòng)。公開了一種方法，其可以確定滿足多個(gè)(即組)約束的位置軌跡的最小持續(xù)時(shí)間以及給定持續(xù)時(shí)間的可行性。在一些實(shí)施例中，所述約束組包括入口和出口速度；預(yù)定的持續(xù)時(shí)間和兩點(diǎn)之間的距離；均設(shè)置為零的入口和出口加速度以及受約束(即限制)的加加速度，加速度和速度參數(shù)。此外，生成的位置軌跡保持在線性軌跡隨時(shí)間的預(yù)定容限內(nèi)。如果這樣的軌跡是可行的，則本文的方法提供了確定巡航速度以及加速度，巡航和減速間隔持續(xù)時(shí)間的機(jī)制。關(guān)于速度模型的通用類別，許多不同的速度模型，包括但不限于梯形速度模型，具有多項(xiàng)式混合的線性位置軌跡，雙s速度模型和15個(gè)子野軌跡或evm屬于此類別。使用上面引入的方法作為基礎(chǔ)，本公開還涉及并且提供，一種確定機(jī)械部件的1維位置軌跡和任何通用放療治療計(jì)劃的劑量的方法，使得部件在連續(xù)的控制點(diǎn)之間同步移動(dòng)，同時(shí)，在最小化總傳遞持續(xù)時(shí)間的同時(shí)，遵守所有對(duì)位置、速度、加速度和加加速度的約束。本文中的一些方面涉及如本文所公開的優(yōu)化的軌跡的傳遞被中斷的情況。在這種情況下，本公開提供了用于快速計(jì)算恢復(fù)軌跡的方法，該恢復(fù)軌跡在幾個(gè)控制點(diǎn)內(nèi)返回或跟上預(yù)先計(jì)算的優(yōu)化軌跡。因此，雖然優(yōu)化軌跡的執(zhí)行可能被中斷，但是本文中的系統(tǒng)可以基于恢復(fù)軌跡的計(jì)算和執(zhí)行而快速地返回到該優(yōu)化的軌跡。本文的一些實(shí)施例還涉及使用本文公開的至少一些方法來減少與靜態(tài)調(diào)強(qiáng)傳遞治療相關(guān)的傳遞時(shí)間，而不會(huì)導(dǎo)致不恰當(dāng)降低傳遞準(zhǔn)確性。靜態(tài)調(diào)強(qiáng)治療傳遞的特征是機(jī)械部件在輻射束打開(即在照射子野期間)的間隔期間保持靜止。本公開提供了一種機(jī)構(gòu)，其通過允許機(jī)架例如在照射子野期間在某些預(yù)定義的容差內(nèi)移動(dòng)來生成具有減少的傳遞時(shí)間的軌跡。在一些實(shí)施例中，涉及控制點(diǎn)(包括輻射輸出本身)的rtds的每個(gè)元件可被認(rèn)為是部件。每個(gè)部件的各個(gè)離散位置由在控制點(diǎn)處的治療計(jì)劃預(yù)定。在每個(gè)控制點(diǎn)之間，每個(gè)部件沿著遵循“變化-巡航-變化”速度曲線或模型的線性或圓形路徑移動(dòng)。然而，治療計(jì)劃中沒有預(yù)定任何部件的連續(xù)位置與時(shí)間軌跡。然而，對(duì)于任何部件和任何段，希望實(shí)際軌跡接近線性(隨時(shí)間)，并且與線性軌跡的偏差受到約束(即，限制)。對(duì)于每個(gè)部件和在每段，速度、加速度和加加速度特性也存在限制。因此，本文中的一些實(shí)施例的目標(biāo)是以總體傳遞時(shí)間最小化并且滿足所有約束的方式來生成所有部件的同步軌跡。對(duì)于本文的一些實(shí)施例的目的，假設(shè)除非另有說明，其基于國(guó)際電工委員會(huì)(iec)和醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信(dicom)標(biāo)準(zhǔn)來描述放射治療計(jì)劃。另外，在下面的討論中可以使用下表1中定義的符號(hào)。在一些方面，在執(zhí)行軌跡生成過程之前，可以將以下預(yù)處理步驟應(yīng)用于治療計(jì)劃。對(duì)于任何旋轉(zhuǎn)部件(例如，機(jī)架，準(zhǔn)直器等)，只要旋轉(zhuǎn)方向不反向，控制點(diǎn)中的部件的角度值被重新以連續(xù)單調(diào)的方式表示，使得連續(xù)控制點(diǎn)內(nèi)角度值的代數(shù)減法顯示旋轉(zhuǎn)量。此外，治療計(jì)劃可能僅指定葉片端點(diǎn)的位置。滿足公式1(如下表1所述)的托架位置和葉片范圍的多個(gè)組合可以實(shí)現(xiàn)葉片端點(diǎn)的相同位置。除非治療計(jì)劃明確地描述了托架位置，否則使用啟發(fā)式來將葉片端點(diǎn)的位置分解為普通托架的位置和各葉片范圍的“合適”組合。這種方法有助于在本文的軌跡生成過程中將托架和葉片范圍作為分離的“部件”來處理。rtds可以具有許多不同的移動(dòng)部件，每個(gè)部件其各自對(duì)它們的位置，速度，加速度，加加速度和其他運(yùn)動(dòng)參數(shù)具有單獨(dú)的限制。成功實(shí)施放療計(jì)劃需要通過一系列配置同時(shí)移動(dòng)這些組件。為了準(zhǔn)確傳遞，這些部件(隱含地)預(yù)期在相應(yīng)的連續(xù)配置之間以一定的速度行進(jìn)。為了確保快速的計(jì)劃傳遞，這些部件應(yīng)盡可能快地在配置之間移動(dòng)，而不會(huì)違反任何限制/約束，同時(shí)保持每個(gè)控制點(diǎn)的同步到達(dá)。這些雙目標(biāo)以正式方式在下面描述，如表1所示。表1：rtds部件的符號(hào)假定機(jī)械(和劑量)部件的組ξ，治療計(jì)劃包括m+1個(gè)控制點(diǎn)(m個(gè)子野)，速度模型，每個(gè)子野s|1≤s≤m,速度、加速度以及加加速度的界限，我們想要找到時(shí)間點(diǎn)0＝t0≤t1≤ktm序列，使得總傳遞時(shí)間最小化同時(shí)滿足以下約束(a1，a2和a3)。對(duì)于約束a1，每個(gè)部件在其各自的控制點(diǎn)位置之間同時(shí)移動(dòng)，同時(shí)其隨時(shí)間的各自的軌跡隨時(shí)間接近于線性軌跡。即,對(duì)于約束a2，所有部件從零速度和加速度開始(在第一個(gè)控制點(diǎn))和結(jié)束(最后一個(gè)控制點(diǎn))它們的軌跡。即,對(duì)于約束a3，對(duì)于每個(gè)部件ξ以及每個(gè)子野s，對(duì)速度、加速度及加加速度的所有約束滿足：其中j是控制點(diǎn)編號(hào)，s是子野編號(hào)。在一些實(shí)施例中，本文的軌跡生成的期望結(jié)果要求總傳遞時(shí)間最小化，同時(shí)滿足所有上述約束。對(duì)于兩個(gè)控制點(diǎn)j和j+1之間的子野s，使hs＝ts-ts-1＝tj+1-tj為按計(jì)劃移動(dòng)所有部件所需要的時(shí)間。然后，該目的是最小化總傳遞時(shí)間，其可以表示為：為了實(shí)現(xiàn)上述方面，需要具有若干條件。一個(gè)條件是確定描述軌跡的可行性的方法，該軌跡描述了在給定持續(xù)時(shí)間內(nèi)和給定入口和出口速度的一個(gè)維度中的兩個(gè)位置(即，控制點(diǎn))之間的任何部件的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)遵守一般類別的“單調(diào)變化-巡航-單調(diào)變化”速度模型，并滿足位置，速度，加速度和加加速度界限。另一個(gè)條件是迭代地為每個(gè)子野分配持續(xù)時(shí)間的優(yōu)化方法，使用上述方法來檢查每個(gè)部件和每個(gè)子野的分配持續(xù)時(shí)間的可行性，并確定導(dǎo)致最小總持續(xù)時(shí)間的可行分配。關(guān)于通用類速度模型的兩點(diǎn)之間的位置軌跡的可行性，采用一種方法來確定一個(gè)部件是否可以在給定的時(shí)間間隔內(nèi)通過一個(gè)給定的距離，同時(shí)遵守運(yùn)動(dòng)學(xué)約束，并遵循涉及“單調(diào)變化-巡航-單調(diào)變化”模式一般的速度模型類別。圖3示出了這種一般的速度模型類型。如圖3所示，速度模型300體現(xiàn)了“單調(diào)變化-巡航-單調(diào)變化”的特性，形式是從入口速度305到巡航速度310，巡航階段312速度單調(diào)增加，從巡航速度310至出口速度315單調(diào)減少。示出了從入口速度到巡航速度的穩(wěn)定時(shí)間320，以及從巡航速度到出口速度的穩(wěn)定時(shí)間325?？倳r(shí)長(zhǎng)h是兩個(gè)穩(wěn)定時(shí)間和巡航時(shí)間的總和。為了確定滿足如上所述的約束和限制的通用類速度模型的軌跡的可行性，定義和解決了兩個(gè)子問題。首先，確定在給定的運(yùn)動(dòng)約束條件下行駛一定距離所需的最短持續(xù)時(shí)間。其次，確定在給定的運(yùn)動(dòng)約束條件下，在給定持續(xù)時(shí)間內(nèi)覆蓋一定距離是否可行，并計(jì)算加速度，巡航和減速階段的持續(xù)時(shí)間。對(duì)這些問題的正式描述如下。應(yīng)該注意，本文呈現(xiàn)的可行性確定可能與許多應(yīng)用相關(guān)，其中放射療法僅為其中的一種。雖然本文公開的一些方法是用于以直線移動(dòng)的物體，但是它們可以同樣適用于以圓形軌跡移動(dòng)的物體，其中線性位置及其導(dǎo)數(shù)可以分別由與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的量替代。在一些方面，我們可以假設(shè)物體從點(diǎn)pentry到點(diǎn)pexit以直線行進(jìn)。沒有任何一般性的損失的情況下，我們假設(shè)沿著運(yùn)動(dòng)軸線pexit>pentry。假設(shè)距離d＝|pexit-pentry|，單調(diào)連續(xù)速度模型f(·)和g(·)，允許的最大絕對(duì)速度vmax，入口速度ventry≤vmax，出口速度vexit≤vmax，最大絕對(duì)加速度amax，最大絕對(duì)加加速度jmax和位置容差δ，我們要找到最小持續(xù)時(shí)間及其組成，即進(jìn)口穩(wěn)定時(shí)間ten，出口穩(wěn)定時(shí)間tex，巡航持續(xù)時(shí)間tcruise和巡航速度vcruise≤vmax，使得同時(shí)滿足以下條件(1-5)。這里的進(jìn)口穩(wěn)定時(shí)間(分別為存在穩(wěn)定時(shí)間)是將部件速度從入口速度改變?yōu)檠埠剿俣?分別從巡航速度到存在速度)所需的時(shí)間，并且巡航速度是該部件在沒有任何加速或減速的情況下行進(jìn)的恒定速度。根據(jù)條件1，物體的速度模型遵循如圖所示的單調(diào)的變化-巡航-變化的模式，如下所示：根據(jù)條件2，總持續(xù)時(shí)間由進(jìn)口穩(wěn)定時(shí)間，巡航時(shí)間以及出口穩(wěn)定時(shí)間組成，如下所示：h＝texit-tentry＝ten+tcruise+tex(7)條件3表示對(duì)速度，加速度及加加速度的限制應(yīng)該滿足：···條件4描述在持續(xù)時(shí)間內(nèi)行進(jìn)的預(yù)定距離d,如下所示：條件5表示所生成的位置軌跡與線性位置軌跡隨時(shí)間的偏差必須保持在容差范圍內(nèi)，并且表示如下：關(guān)于確定最小持續(xù)時(shí)間h及其組成，可以使用三個(gè)子程序來解決該問題。(1)確定在給定約束下需要多長(zhǎng)穩(wěn)定時(shí)間來將物體的速度從一個(gè)速度改變到另一個(gè)速度。(2)確定在該速度變化期間所經(jīng)過的距離。并且，(3)確定所生成的位置軌跡與線性位置軌跡最大不同的時(shí)刻。對(duì)于子程序1，假定具有已知初始速度和零初始加速度(f(0)＝vi，)的單調(diào)速度模型f(·)，我們找出達(dá)到具有零加速度(f(tsettling)＝vf，)的某巡航速度的穩(wěn)定時(shí)間tsettling。這個(gè)穩(wěn)定時(shí)間取決于速度模型的具體函數(shù)形式和參數(shù)。指數(shù)和雙s速度模型的具體解決方案見附錄。一般來說，人們發(fā)現(xiàn)速度從vi變化到中速|(zhì)(vf+vi)/2|以及加速度從0變化到最大值的時(shí)間tmid。加速度的最大值限定為amax，加加速度的最大值為jmax，并且當(dāng)加速度在中速位置達(dá)到最大值時(shí)，加加速度變?yōu)榱?。一旦達(dá)到這個(gè)中速度、加速度和加加速度遵循對(duì)稱曲線，直到速度達(dá)到具有零加速度的vf。穩(wěn)定時(shí)間計(jì)算為tsettling＝2tmid。對(duì)于子過程2，假定速度模型，可以計(jì)算所經(jīng)過的距離q(t)，作為速度曲線下的面積，除非分析表達(dá)式可用。對(duì)于子程序3，應(yīng)當(dāng)注意到，基于導(dǎo)數(shù)的理論，當(dāng)偏差|q(t*)-qlinear(t*)|在某個(gè)t＝t*達(dá)到最大值時(shí)，速度與平均速度匹配，即這個(gè)事實(shí)用于計(jì)算t*和|q(t*)-qlinear(t*)|，并決定上述條件5是否滿足。因此，關(guān)于通用速度模型的兩個(gè)點(diǎn)之間的位置軌跡的可行性的解決方案可以通過以下步驟來表征。1.對(duì)于可行性檢查，可以計(jì)算穩(wěn)定時(shí)間和穩(wěn)定距離，以便在給定的約束條件下將速度由ventry變化至vexit。如果穩(wěn)定距離大于分配的距離d，則無(wú)法找到有效的持續(xù)時(shí)間來解決該問題。否則，可以如本文所述迭代地解決該問題。2.該迭代是通過假定巡航速度為vmax為起始。然后，在每次迭代中，計(jì)算ten及tex，以及在這兩個(gè)階段中所經(jīng)過的距離。如果距離之和大于分配距離，則以降低的巡航速度移動(dòng)到下一次迭代。如果距離之和小于或等于分配的距離，則計(jì)算巡航時(shí)間為剩余距離與巡航速度之比。作為最終檢查，使用上述子程序3，計(jì)算生成的軌跡與線性軌跡隨時(shí)間的最大偏差。如果該最大偏差在容差范圍內(nèi)，則有一個(gè)解決方案。否則，以降低的巡航速度移動(dòng)到下一次迭代。關(guān)于第二個(gè)問題(即優(yōu)化方法，問題2)，應(yīng)注意的是，除了不是試圖確定最小持續(xù)時(shí)間，這個(gè)問題類似于問題1，我們想確定一個(gè)給定的持續(xù)時(shí)間h是否可行，同時(shí)滿足方程6,7,8,9中表達(dá)的約束；并找出這種解決方案的入口穩(wěn)定時(shí)間ten，出口穩(wěn)定時(shí)間tex，巡航持續(xù)時(shí)間tcruise和巡航速度vcruise≤vmax的相應(yīng)值。為了解決問題2，應(yīng)當(dāng)注意，本文的解決方案建立在一個(gè)額外的子程序上，其中可以在給定持續(xù)時(shí)間內(nèi)獲得并滿足所有其他運(yùn)動(dòng)學(xué)約束的最高和最低可能的巡航速度。該子程序(即子程序4)計(jì)算最高和最低巡航速度，在方程6,7,8,9和10中表示的約束下、給定的分配持續(xù)時(shí)間可以達(dá)到。注意，進(jìn)口穩(wěn)定時(shí)間是從給定入口速度到達(dá)某個(gè)巡航速度的時(shí)間，同樣地，退出穩(wěn)定時(shí)間是在類似的限制條件下從某個(gè)巡航速度到達(dá)出口速度的時(shí)間。最大有效巡航速度vmax_eff現(xiàn)在通過迭代地檢查巡航速度vmax或進(jìn)口和出口穩(wěn)定時(shí)間之和剛剛等于或低于所分配的持續(xù)時(shí)間來計(jì)算。類似地，通過迭代地檢查等于或大于0的巡航速度來計(jì)算最小有效巡航速度vmin_eff，在該速度下入口和出口穩(wěn)定時(shí)間之和剛好等于或低于所分配的持續(xù)時(shí)間。圖4圖示了(通常以400表示)ventry(420),vexit(425),vmax,vmin，分配的持續(xù)時(shí)間和相應(yīng)距離之間的關(guān)系。圖4包括在405處的圖形表示，其顯示了最大速度vmax(410)和最小速度vmin(415)(0)都可以達(dá)到，因?yàn)閠en_α(430)+tex_α(435)和ten_β(440)+tex_β(445)都小于分配的持續(xù)時(shí)間h(402)。在圖4的下圖中的412，vmax_eff(450)≤vmax(410)是允許ten_α+tex_α＝h的最大有效巡航速度。類似地，vmin_eff(455)≥0(vmin,415)是ten_β+tex_β＝h(404)的最小有效巡航速度。運(yùn)行的距離計(jì)算為速度曲線下的面積。這里，dmax＝den_α+dex_α和dmin＝den_β+dex_β分別是分配的持續(xù)時(shí)間內(nèi)所有滿足的約束經(jīng)過的最大和最小距離。此外，關(guān)于問題2的解決方案，我們?cè)诒疚闹写_定迭代在vmin_eff和vmax_eff兩者之間的巡航速度，使得不僅進(jìn)口時(shí)間、出口時(shí)間和巡航時(shí)間的總和等于所分配的持續(xù)時(shí)間，而且還確定這些階段中的行進(jìn)距離等于這兩點(diǎn)之間的分配距離。參考圖4，在任何階段的經(jīng)過的距離都表示為速度-時(shí)間圖下的面積，并且該解決方案還包括和/或考慮以下內(nèi)容：1.計(jì)算至該最大有效巡航速度的穩(wěn)定距離(den_α,dex_α)以及至最小有效巡航速度的穩(wěn)定距離(den_β,dex_β)。2.在給定入口速度達(dá)到最大有效巡航速度并從最大有效巡航速度達(dá)到給定出口速度時(shí)，在分配的持續(xù)時(shí)間內(nèi)可能經(jīng)過的最大距離為速度曲線下的面積，可表示為：dmax＝den_α+dex_α+dcruise_α，其中dcruise_α＝(h-(ten_α+tex_α))·vmax_eff。3.在給定入口速度達(dá)到最小有效巡航速度并從最小有效巡航速度達(dá)到給定出口速度時(shí)，在分配的持續(xù)時(shí)間內(nèi)可能要求經(jīng)過的最小距離為速度曲線下的面積，可表示為：dmin＝den_β+dex_β+dcruise_β其中dcruise_β＝(h-(ten_β+tex_β))·vmin_eff.4.如果d為分配的距離并且d>dmax，則分配的持續(xù)時(shí)間是不可行的，因?yàn)橐旭偟木嚯x大于在約束條件下可以行駛的最大值。5.而且，如果d<dmin，則所分配的持續(xù)時(shí)間是不可行的，因?yàn)橐羞M(jìn)的距離小于在約束條件下可以行進(jìn)的最小值。6.如果dmin≤d≤dmax，我們迭代地將巡航速度由vmax_eff降至vmin_eff，直到找出巡航速度vcruise和相應(yīng)的速度曲線v(t)，其行進(jìn)的距離[v(t)下方的面積]匹配d。7.作為對(duì)可行性的最終檢查，對(duì)時(shí)刻t＝t*計(jì)算，其中v(t*)＝d/h并確定最大偏離|q(t*)-qlinear(t*)|。如果小于δ，則分配的持續(xù)時(shí)間在約束條件下是可行的。在準(zhǔn)備優(yōu)化時(shí)，我們計(jì)算每個(gè)子野的持續(xù)時(shí)間的下限和上限。對(duì)于下限的計(jì)算，我們假設(shè)每個(gè)部件以最大可能速度移動(dòng)，然后將最慢(最長(zhǎng))持續(xù)時(shí)間視為下限。對(duì)于上限的計(jì)算，假設(shè)每個(gè)部件在每個(gè)控制點(diǎn)處停止?；谶@個(gè)假設(shè)，對(duì)于給定的速度模型，我們確定任何部件在滿足所有約束的情況下經(jīng)過子野的最小持續(xù)時(shí)間。通過確定這些最小持續(xù)時(shí)間的最大值來獲得該子野的上限。即,j,1≤s≤m,j＝s-1計(jì)算,圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的方法500的流程圖?？梢允褂糜布O(shè)備和部件、設(shè)備和系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)的任何合適的組合來執(zhí)行方法500和本文所描述的其他方法。體現(xiàn)這些方法的軟件可以存儲(chǔ)在任何有形的非暫時(shí)介質(zhì)，包含但不限于硬盤驅(qū)動(dòng)器，固態(tài)驅(qū)動(dòng)器，cd-rom，dvd-rom，閃存驅(qū)動(dòng)器，光學(xué)存儲(chǔ)器以及其它類型的存儲(chǔ)設(shè)備。圖5的方法例如在一些實(shí)施例中可以通過系統(tǒng)100的至少一些元件來實(shí)現(xiàn)，但實(shí)施例不限于此。在操作505，獲得放療治療計(jì)劃中定義的多個(gè)一維位置。多個(gè)一維位置也稱為控制點(diǎn)。上文引入的圖2關(guān)于多個(gè)一維位置，可以再次被引用。在操作510處，用于放射治療傳遞系統(tǒng)(例如，100)的多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的一組位置相關(guān)約束，其通過多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件在預(yù)定時(shí)間內(nèi)經(jīng)過預(yù)定順序的多個(gè)位置的同步移動(dòng)來獲得。參考圖1，多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件可以包括例如機(jī)架115和其中的輻射束整形部件。在本文的一些實(shí)施例中，獲得并使用了用于多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件中的每一個(gè)的所有運(yùn)動(dòng)學(xué)約束。在一些情況下，多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件的位置相關(guān)約束組可以被包括在至少部分地包括放療治療計(jì)劃的記錄或記錄集中。方法500進(jìn)行到操作515，其中確定放射治療傳遞系統(tǒng)的通過預(yù)定順序的多個(gè)位置并傳遞放射療法治療計(jì)劃的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間。在操作515確定的軌跡和最小持續(xù)時(shí)間是在遵守(即，滿足)多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件中的每一個(gè)的約束條件下被計(jì)算的，并且進(jìn)一步處于沿著預(yù)定順序的線性軌跡的預(yù)定容差極限內(nèi)。在一些實(shí)施例中，操作515可以包括迭代過程，以便達(dá)到該軌跡和最小持續(xù)時(shí)間的最終決定，被確定滿足多個(gè)機(jī)械和輻射產(chǎn)生部件中的每一個(gè)的約束，包括位于沿著預(yù)定順序的多個(gè)位置的線性軌跡預(yù)定的容限內(nèi)。在操作520，可以控制(即，操作)放射治療傳遞系統(tǒng)的多個(gè)機(jī)械和放射生成部件，以在確定的最小持續(xù)時(shí)間內(nèi)執(zhí)行確定的軌跡。以這種方式，該放射治療傳遞系統(tǒng)可以根據(jù)具有在最少的時(shí)間內(nèi)具有優(yōu)化的軌跡的該放療法治療計(jì)劃的傳遞放射。在一些實(shí)施例中，這里的優(yōu)化處理可以以迭代方式執(zhí)行，包括例如以下迭代循環(huán)：1.將持續(xù)時(shí)間分配到由下限和上限界定的每個(gè)子野。分配可以通過分配更接近下限d較短的持續(xù)時(shí)間來開始。2.每個(gè)子野的每個(gè)部件的平均速度是通過將該子野的部件所經(jīng)過的距離除以分配的的子野的持續(xù)時(shí)間來計(jì)算的。3.在每個(gè)控制點(diǎn)處的每個(gè)部件的轉(zhuǎn)變速度被計(jì)算為其相鄰段中的平均速度的平均值。這決定了每個(gè)子野中每個(gè)部件的入口速度和出口速度。在一些實(shí)施例中，可以使用相鄰段的平均速度的諧波平均值，算術(shù)平均值或一些其它中間值作為轉(zhuǎn)變速度。通常，當(dāng)物體以不同的速度行進(jìn)相同的距離時(shí)，其平均速度是各個(gè)速度的諧波平均值?；蛘撸绻矬w以不同的速度行進(jìn)相同的持續(xù)時(shí)間，則其平均速度是各個(gè)速度的算術(shù)平均值。然而，如果部件在控制點(diǎn)(非單調(diào))反轉(zhuǎn)方向，則將轉(zhuǎn)換速度分配為0。4.通過確定具有分配的入口速度和出口速度的每個(gè)部件的持續(xù)時(shí)間是否可行，同時(shí)滿足所有約束，來確定子野的持續(xù)時(shí)間的可行性。5.如果可行性滿足所有子野，則確定解決方案。否則，子野的持續(xù)時(shí)間會(huì)因?yàn)槭〉目尚行远黾樱⑶抑貜?fù)(迭代)處理以尋找可行的解決方案。在一些情況下，當(dāng)優(yōu)化的軌跡被下載或以其他方式提供給直線加速器時(shí)，可能由于某種原因中斷了治療。在所有部件的位置方面，中斷點(diǎn)將與優(yōu)化軌跡上的某個(gè)點(diǎn)匹配。然而，如果從該中斷點(diǎn)恢復(fù)處理，則軌跡將不符合速度方面的優(yōu)化軌跡，因?yàn)樗胁考⒈仨氁粤闼俣然謴?fù)運(yùn)動(dòng)。因此，不能保證所有部件將以確定優(yōu)化的軌跡中計(jì)算出的相應(yīng)速度到達(dá)下一個(gè)控制點(diǎn)。然而，本公開不是確定全新的軌跡優(yōu)化，而是包括產(chǎn)生恢復(fù)軌跡的過程，以便在位置和速度方面在幾個(gè)控制點(diǎn)內(nèi)快速跟上預(yù)先計(jì)算的(即已經(jīng)確定的)優(yōu)化的軌跡。快速執(zhí)行這一過程的一個(gè)關(guān)鍵方面是，我們使用增量小型計(jì)劃作為輸入，而不是使用完整的“剩余”軌跡計(jì)劃作為優(yōu)化過程的輸入。這些小型計(jì)劃包括恢復(fù)點(diǎn)作為第一個(gè)控制點(diǎn)和隨后的幾個(gè)計(jì)劃控制點(diǎn)。此外，對(duì)于這種小型計(jì)劃的最后一個(gè)控制點(diǎn)，期望部件在位置和速度方面在優(yōu)化的軌跡中匹配相應(yīng)的控制點(diǎn)。因此，一旦解決了小型計(jì)劃的優(yōu)化問題，就可以將其附加到預(yù)先計(jì)算的優(yōu)化軌跡的剩余部分，以獲得整體優(yōu)化的恢復(fù)解決方案。在下文中，是解決方案的非正式描述。在一些實(shí)施例中，可以假設(shè)治療中斷發(fā)生在cpu-1和cpu之間。沒有任何普遍性的損失，我們可以假設(shè)放射是在這兩個(gè)cp之間。否則，可以運(yùn)行恢復(fù)算法，以cpu開始，假設(shè)在恢復(fù)之前，線性加速器將以所有部件的位置與cpu的位置相匹配的方式進(jìn)行設(shè)置。也可以使為中斷時(shí)的累積劑量。小型計(jì)劃的第一個(gè)控制點(diǎn)，即將以等于中斷時(shí)的累積劑量的劑量值來構(gòu)建。其他機(jī)械部件的位置將由其相應(yīng)的分配值來確定。給定這些假設(shè)和約束條件，使用增量數(shù)量的控制點(diǎn)來構(gòu)建小型計(jì)劃的迭代循環(huán)。在第一次迭代中，小型計(jì)劃由兩個(gè)控制點(diǎn)組成。第一個(gè)控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)于中斷時(shí)部件的狀態(tài)。第二個(gè)是原計(jì)劃的下一個(gè)控制點(diǎn)。一般來說，在每次迭代中，構(gòu)建了一個(gè)小型計(jì)劃，其中包含了原始計(jì)劃中的又一個(gè)(相對(duì)于上次迭代中的cp數(shù))控制點(diǎn)。(1)新添加的控制點(diǎn)成為當(dāng)前迭代的小型計(jì)劃的最后一個(gè)控制點(diǎn)。與原始計(jì)劃不同，最后一個(gè)控制點(diǎn)對(duì)于小型計(jì)劃不是靜態(tài)的。相反，小型計(jì)劃的最后一個(gè)控制點(diǎn)中的所有部件的速度應(yīng)與優(yōu)化軌跡中的相應(yīng)控制點(diǎn)處的部件的速度相匹配。(2)優(yōu)化適用于小型計(jì)劃。小型計(jì)劃的優(yōu)化與以下方式的整體計(jì)劃的優(yōu)化不同。(i)與原始計(jì)劃不同，在小型計(jì)劃的最后一個(gè)控制點(diǎn)，部件可能不是靜態(tài)的。然而，對(duì)于小型計(jì)劃的中間控制點(diǎn)，以與原始優(yōu)化算法中相同的方式計(jì)算轉(zhuǎn)變速度。即，作為相鄰段中的平均速度的算術(shù)平均值或諧波平均值，其又取決于所分配的持續(xù)時(shí)間。(ii)小型計(jì)劃的子野的持續(xù)時(shí)間的下限等于優(yōu)化軌跡中相應(yīng)子野的持續(xù)時(shí)間。然而，對(duì)于小型計(jì)劃的第一部分，持續(xù)時(shí)間的下限等于中斷的子野的剩余計(jì)劃持續(xù)時(shí)間(與剩余計(jì)劃劑量成比例計(jì)算)。(ii)小型計(jì)劃的子野的持續(xù)時(shí)間的上線等于優(yōu)化軌跡中相應(yīng)子野的持續(xù)時(shí)間的上線。然而，對(duì)于小型計(jì)劃的第一部分，上限計(jì)算為原始上限的一部分，與中斷的子野的剩余計(jì)劃劑量成比例。(iv)小型計(jì)劃的優(yōu)化將比完全優(yōu)化嘗試的試驗(yàn)少得多。這是因?yàn)?，?duì)于小型計(jì)劃的最后一個(gè)控制點(diǎn)，如果在幾個(gè)試驗(yàn)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)所有部件的計(jì)劃速度，則優(yōu)化循環(huán)將進(jìn)入新的迭代，并從原始計(jì)劃中增加一個(gè)控制點(diǎn)到小型計(jì)劃中，并重新嘗試優(yōu)化。在某些方面，如果在有限數(shù)量的嘗試中發(fā)現(xiàn)小型計(jì)劃的子野的持續(xù)時(shí)間的可行分配，則恢復(fù)軌跡過程以“成功”的狀態(tài)退出。如果沒有找到可行的分配，并且小型計(jì)劃的最后一個(gè)控制點(diǎn)不是原始計(jì)劃的最后一個(gè)控制點(diǎn)，則重復(fù)循環(huán)。也就是說，目前的小型計(jì)劃是增加了來自優(yōu)化的軌跡的另一個(gè)控制點(diǎn)。如前一次迭代，對(duì)于最后一個(gè)控制點(diǎn)，每個(gè)部件不一定是靜態(tài)的，并且具有與原始計(jì)劃中的相應(yīng)控制點(diǎn)相同的位置和速度。如果沒有找到可行的分配，小型計(jì)劃的最后一個(gè)控制點(diǎn)也是原計(jì)劃的最后一個(gè)控制點(diǎn)，那么小型計(jì)劃現(xiàn)在被視為一個(gè)完整的計(jì)劃，并且獲得大量試驗(yàn)的解決方案，并考慮每個(gè)子野的最壞情況上限持續(xù)時(shí)間。值得注意的是，大量的外部放射療法治療計(jì)劃是采用交替的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)子野的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃。在步進(jìn)子野中，直線加速器部件在劑量關(guān)閉時(shí)移動(dòng)到預(yù)定位置。在照射子野中，傳遞劑量，線性加速器部件保持其預(yù)定的位置。這種治療計(jì)劃的傳遞通常需要更長(zhǎng)時(shí)間，因?yàn)槊總€(gè)直線加速器部件在照射子野開始時(shí)完全停止，并且在隨后的步進(jìn)子野開始時(shí)以零速度重新開始。然而，計(jì)劃系統(tǒng)中的劑量計(jì)算顯示，只要這些偏離在某些預(yù)定的容差范圍內(nèi)，對(duì)器官的傳遞劑量可能對(duì)某些線性加速器部件從照射子野中的其預(yù)定位置的偏離不敏感?？梢杂糜谠试S某些部件在照射子野期間移動(dòng)的容差對(duì)于不同類型的部件是不同的。例如，對(duì)于葉片，容差將相當(dāng)小，但是對(duì)于機(jī)架角度或其他旋轉(zhuǎn)部件，可能有較大的容差。這種容差需要由計(jì)劃系統(tǒng)決定。這里，我們公開了一種通過利用這種位置容差，同時(shí)遵守對(duì)所有部件的最大速度，最大加速度和最大沖擊的約束，來減少傳遞時(shí)間的方法?；舅悸啡缦?。在某些部件中，照射子野被認(rèn)為是單調(diào)的，只要該部件不計(jì)劃在緊接著的下一步進(jìn)子野中改變其運(yùn)動(dòng)方向。如果照射子野在某些部件中是單調(diào)的，我們可能允許這樣的部件在其單調(diào)方向上在照射子野中移動(dòng)(當(dāng)然在容差內(nèi))，而不用擔(dān)心在即將到來的下一個(gè)步驟中，組件將不得不改變它的可能性運(yùn)動(dòng)方向允許這樣的運(yùn)動(dòng)確保部件在照射子野開始時(shí)不需要完全停止。靜態(tài)調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃的這一方面可能會(huì)減少上一個(gè)和下一個(gè)步進(jìn)子野中該部件的行進(jìn)距離。反過來，如果所討論的部件是步進(jìn)子野中最慢的部件，則可以減少這些步進(jìn)子野的持續(xù)時(shí)間。原理如圖6所示。然而，照射子野的持續(xù)時(shí)間并不改變，因?yàn)樗鼈冇纱齻鬟f的劑量，最大劑量率等決定。現(xiàn)在更正式的描述如下。參考圖6，圖形演示600示出了根據(jù)本文的某些方面將靜態(tài)調(diào)強(qiáng)傳遞轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)傳遞(605)的基本原理。圖形600包括部件速度610，部件位置615，劑量率620和累積劑量625。如圖所示，在照射子野(例如，655)中，一些傳遞系統(tǒng)部件可以以非零速度進(jìn)入和退出，并且允許部件在預(yù)定的容差670內(nèi)從原始處方移動(dòng)665。減少傳遞時(shí)間是由于在步進(jìn)子野(例如，650,660)期間，部件不一定以零速度開始和結(jié)束，因此需要行進(jìn)較小的距離。應(yīng)注意的是，對(duì)于所有部件，至少一些照射子野(例如，635)的部件速度可以為零，如在645處的部件的靜態(tài)定位所示，其中周圍的步進(jìn)子野630和640的入口速度和出口速度為零。使用上文引入的符號(hào)，靜態(tài)調(diào)強(qiáng)是包括以下性質(zhì)的治療計(jì)劃。治療包括替代的步伐子野。在控制點(diǎn)s和s-1之間的照射子野中，只有劑量改變，機(jī)械部件是靜態(tài)的，即ξ不同于劑量ξ(cps)＝ξ(cps-1)。而在步進(jìn)子野中，s′在控制點(diǎn)s′和s′-1之間，無(wú)劑量被傳遞。即，第一子野和最后一個(gè)子野是照射子野，每個(gè)偶數(shù)的子野是步進(jìn)子野。因此，子野的總數(shù)m為奇數(shù)，控制點(diǎn)的總數(shù)m+1為偶數(shù)。此外，讓s為控制點(diǎn)cps和cps-1之間的照射子野，該子野中的某些部件ξ*的預(yù)定位置為如果滿足以下情況之一，則該子野s對(duì)部件ξ*來說被認(rèn)為是單調(diào)的：ξ*(cps-2)＞ξ*(cps-1)＝：ξ*s：＝ξ*(cps)＞ξ*(cps+1)orξ*(cps-2)＜ξ*(cps-1)＝：ξ*s：＝ξ*(cps)＜ξ*(cps+1)(13.)顯然，我們可能嘗試使用照射子野中的部件ξ*的位置容差，以減少相鄰步進(jìn)子野中的傳遞距離ξ*，并且實(shí)際上減少了步進(jìn)子野的持續(xù)時(shí)間，假如(a)ξ*是相鄰步進(jìn)子野中最慢的部件，(b)在ξ*中，射線段是單調(diào)的。為了避免任何偏差誤差，在將照射子野轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)子野(部件在劑量打開時(shí)移動(dòng))時(shí)，我們希望將部件ξ*的軌跡均勻分布在照射子野中的預(yù)定位置ξ*s的周圍，并在預(yù)定的容差內(nèi)。兩種選擇是可能的。在由轉(zhuǎn)換提供的兩個(gè)選擇中，使用“將”部件ξ*從相鄰步進(jìn)子野的位置單調(diào)性“延伸”到“修改”的照射子野的選項(xiàng)。特別地，如果在原始靜態(tài)調(diào)強(qiáng)治療中使用公式13的第一種情況(或者第二種情況)來確定單調(diào)性，那么轉(zhuǎn)換的治療應(yīng)滿足如本文所示的公式14的第一種情況(分別為第二種情況))。ξ*(ts-1)＝ξ*s+δξ*sandξ*(ts)＝ξ*s-δξ*s或ξ*(ts-1)＝ξ*s-δξ*sandξ*(ts)＝ξ*s+δξ*s(14)在本文的一些實(shí)施例中，由于實(shí)際和計(jì)算的原因，僅允許一個(gè)機(jī)械部件ξ*(例如，機(jī)架)在允許范圍內(nèi)在照射子野中移動(dòng)。關(guān)于具有較短傳遞時(shí)間的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)治療的軌跡生成，我們考慮了一個(gè)靜態(tài)調(diào)強(qiáng)治療方案，其包括部件ξ*和每個(gè)子野s,1≤s≤m中每個(gè)部件ξ的m+1個(gè)控制點(diǎn)，速度，加速度和加加速度，所述部件允許在照射子野內(nèi)的最大位置容差內(nèi)從其在照射子野中的計(jì)劃的固定值移動(dòng)，我們想要找到一系列時(shí)間點(diǎn)0＝t0≤t1≤λtm，使得同時(shí)滿足以下約束(b1，b2，b3，b4和b5)。對(duì)于約束b1，所有部件以第一控制點(diǎn)處的零速度和加速度開始，并在最后一個(gè)控制點(diǎn)處以類似方式終止。對(duì)于約束b2，機(jī)械(即非劑量)部件中的每一個(gè)(除了ξ*)以零速度進(jìn)入和退出每個(gè)子野，并且在照射子野中保持靜止。請(qǐng)注意，子野編號(hào)從1開始，因此奇數(shù)子野是照射子野，而偶數(shù)子野是步進(jìn)子野。和關(guān)于約束b3，機(jī)械部件ξ*的軌跡應(yīng)該使得其位置將對(duì)稱地分布在任何照射子野中的部件的預(yù)定位置的兩側(cè)，并且將在部件的位置容差內(nèi)。即，和其中ξ*s：＝ξ(cps-1)＝ξ(cps).(17)約束b4指出劑量?jī)H在照射子野中傳遞，并且累積劑量在步進(jìn)(偶數(shù))子野是恒定的。即，和約束b5預(yù)定，如在原始優(yōu)化目標(biāo)中，對(duì)于每個(gè)部件ξ和每個(gè)子野s，所有對(duì)速度加速度和加加速度的約束都是滿足的。即，注意，在一些實(shí)施例中，目的是使總傳遞時(shí)間tdel最小化，其中hs＝ts-ts-1＝tj+1-tj和在一些實(shí)施例中，上述目的涉及以下操作。每個(gè)照射子野的持續(xù)時(shí)間僅由待傳遞的劑量和對(duì)最大劑量率的相關(guān)約束，劑量率的變化率(即“劑量加速度”)來確定。也可以假定劑量為雙-s曲線。因此，我們可以分析地確定如數(shù)學(xué)上所述的每個(gè)照射子野的持續(xù)時(shí)間。接下來，建立部件的入口(和出口)速度與其通過的容差位置的量之間的關(guān)系該關(guān)系是在部件ξ*以相同的速度進(jìn)入和退出照射子野s的約束條件下獲得，并且在預(yù)定位置的兩側(cè)的照射子野中對(duì)稱地移動(dòng)。同時(shí)保持在預(yù)定的容差內(nèi)。因此，也遵守了對(duì)該子野中的部件的最大速度和最大加速度的約束。接下來，在每個(gè)步進(jìn)子野中，識(shí)別最慢和第二最慢的運(yùn)動(dòng)部件和相應(yīng)的持續(xù)時(shí)間對(duì)于計(jì)劃的每個(gè)步進(jìn)子野和每個(gè)機(jī)械部件，我們計(jì)算在約束和具有零進(jìn)口和出口速度的條件下通過子野的最小持續(xù)時(shí)間。然后，對(duì)于每個(gè)步進(jìn)子野，如本文所述，識(shí)別最大持續(xù)時(shí)間(和最慢部件)和第二最大持續(xù)時(shí)間(和第二最慢部件)。我們識(shí)別步進(jìn)子野中最慢和第二慢部件的原因是因?yàn)?，如果子野s+1是照射子野，并且如果在相鄰子野s和s+2中，最慢的移動(dòng)部件是ξ*，即，則存在通過使用如圖5所示的照射子野s+1中的部件ξ*的容差來減小步進(jìn)子野s的持續(xù)時(shí)間以及類似地減小步進(jìn)子野s+2的持續(xù)時(shí)間的潛在機(jī)會(huì)。6.步進(jìn)子野的最大減少量被限制為我們還開發(fā)了一個(gè)迭代過程，嘗試在步進(jìn)子野s中縮短的持續(xù)時(shí)間和增加的照射子野s+1中的位置容差的使用的組合，以檢查部件ξ*的可行內(nèi)容。對(duì)于每個(gè)相鄰的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)子野對(duì)，重復(fù)該過程。最終，可以找到部件ξ*的可行的組合，使得步進(jìn)子野s的持續(xù)時(shí)間減小，并且在拍著子野s+1中找到部件的相應(yīng)入口/出口速度和位置，并且使用步進(jìn)子野s的相同的減少的持續(xù)時(shí)間來生成該步進(jìn)子野中所有其他部件的位置曲線。為了測(cè)試本文公開的一些軌跡生成過程，申請(qǐng)人使用了一個(gè)用于瓦里安系統(tǒng)的rapidarc計(jì)劃，并且采用了已公布的用于具有120葉片mlc的variantruebeam線性加速器的約束條件。該計(jì)劃由177個(gè)控制點(diǎn)(176個(gè)子野)和輸出385.79兆赫組成。應(yīng)用的機(jī)械約束見表2。對(duì)于具有指數(shù)速度模型的rapidarc計(jì)劃，總優(yōu)化持續(xù)時(shí)間計(jì)算為128秒。使用雙s速度模型，在最大加速度下花費(fèi)更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，總持續(xù)時(shí)間計(jì)算為98秒。后者的值與rapidarc計(jì)劃的平均報(bào)道的持續(xù)時(shí)間(126秒)相當(dāng)。需要注意的是，在具有8gbram的inteli7-3740qm2.7ghz計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的70.8秒內(nèi)執(zhí)行優(yōu)化軌跡生成的仿真(例如，matlab(r2007)實(shí)現(xiàn))。最大機(jī)架速度6°/s最大機(jī)架加速度1.8°/s2最大葉片速度25mm/s最大葉片加速度520mm/s2最大托架速度15mm/s最大托架加速度250mm/s2最大鉗口速度50mm/s最大鉗口加速度520mm/s2最大劑量率10mu/s最大劑量加速度500mu/s2表2：用于軌跡生成的機(jī)械約束對(duì)于相同的rapidarc計(jì)劃，在第164和165個(gè)控制點(diǎn)之間模擬中斷，在第164子野的計(jì)劃子野劑量傳遞70％之后發(fā)生中斷。對(duì)于所有其他機(jī)械部件(機(jī)架，葉片，鉗口)，中斷點(diǎn)處的位置按傳遞到總子野劑量的子野劑量的相同比例計(jì)算。構(gòu)建了一個(gè)初始的小型計(jì)劃，并執(zhí)行了恢復(fù)軌跡生成的過程。對(duì)于每個(gè)小型計(jì)劃，最多使用50次試驗(yàn)，同時(shí)試圖將小型計(jì)劃的最終控制點(diǎn)中的每個(gè)部件的速度與原始(優(yōu)化)軌跡中的相應(yīng)值相匹配。如果沒有找到這樣的匹配，那么這個(gè)小型計(jì)劃由來自原計(jì)劃的另一個(gè)控制點(diǎn)擴(kuò)展。對(duì)于中斷的rapidarc計(jì)劃，恢復(fù)過程能夠，在恢復(fù)點(diǎn)的4個(gè)控制點(diǎn)內(nèi)，匹配所有部件的速度與原始軌跡中的相應(yīng)值。需要注意的是，恢復(fù)過程的仿真實(shí)現(xiàn)(例如，matlab(r2007))在上面提到的同一pc(即具有8gbram的inteli7-3740qm2.7ghz計(jì)算機(jī))上運(yùn)行花費(fèi)了3.16秒。在一些實(shí)施例中，為了評(píng)估從靜態(tài)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃到動(dòng)態(tài)計(jì)劃的轉(zhuǎn)換，我們從西門子的調(diào)制arc(marc)動(dòng)態(tài)計(jì)劃開始。西門子的marc計(jì)劃是旋轉(zhuǎn)imrt(rimrt)計(jì)劃，用于以高劑量率進(jìn)行突發(fā)傳遞。它們與varian's或electa的vmat計(jì)劃不同之處在于在mlc葉片移動(dòng)時(shí)，劑量不能傳遞。相反，劑量在非常短的弧角下以突發(fā)方式傳遞，并且僅在形成和驗(yàn)證mlc子野形狀之后傳遞。它們是動(dòng)態(tài)計(jì)劃，因?yàn)樵趧┝總鬟f期間，機(jī)架在短弧上移動(dòng)。通過將每個(gè)照射子野的機(jī)架傳播“擠壓”到允許的光束角窗口的中間，這樣的anrimrt計(jì)劃可以被很容易地轉(zhuǎn)換成靜態(tài)調(diào)強(qiáng)實(shí)現(xiàn)，這也是這些rimrt計(jì)劃的初衷。所得的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃由71個(gè)子野組成。在靜態(tài)調(diào)強(qiáng)傳遞中，在每個(gè)步進(jìn)子野的開始，每個(gè)部件以零速度啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并在每個(gè)步進(jìn)子野的末尾完成停止。在照射子野中，只允許改變劑量。在申請(qǐng)人的仿真中，使用表2所示的約束，但是對(duì)于機(jī)架旋轉(zhuǎn)，使用了的最大機(jī)架加速度。對(duì)于靜態(tài)調(diào)強(qiáng)傳遞，確定了軌跡生成過程的總傳遞時(shí)間為276.47秒。作為轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)子野的一部分，機(jī)架允許在照射子野中的容差內(nèi)移動(dòng)。也就是說，機(jī)架部件被認(rèn)為是允許在照射子野中移動(dòng)的部件ξ*，并且允許在照射子野中的最大容差值因此，機(jī)架從未完全停止。修改后的傳遞方案實(shí)現(xiàn)了236.18秒的傳遞時(shí)間，減少了15％。圖7中示出了幾個(gè)子野的機(jī)架位置和速度的說明圖。圖7示出了在圖的705中的靜態(tài)調(diào)強(qiáng)傳遞期間的前幾個(gè)子野的機(jī)架的位置和速度分布，包括在715處的機(jī)架角度圖和720處的角速度圖。在710處示出了針對(duì)根據(jù)一些實(shí)施例確定的動(dòng)態(tài)傳遞的圖，包括在725處的機(jī)架角度的單獨(dú)圖和在730處的角速度的單獨(dú)圖。重申本文的過程和子程序至少部分地針對(duì)一般類別的“單調(diào)變化-巡航-單調(diào)變化”速度模型。在子過程中，一個(gè)重要的任務(wù)是找出從一個(gè)速度改變到另一個(gè)速度所需的穩(wěn)定時(shí)間，同時(shí)遵守加速度和加加速度的約束條件。盡管分析解決方案對(duì)于雙s和指數(shù)速度模型是可能的，但迭代數(shù)值程序可用于通用速度模型。對(duì)于大多數(shù)工業(yè)操縱器，速度模型如梯形，雙s和15子野都足夠了。在這些情況下，可以分析地獲得穩(wěn)定時(shí)間。然而，本文公開的一些確定合適的巡航速度以將分配的距離與分配的持續(xù)時(shí)間相匹配的過程本質(zhì)上是迭代的。在與本文討論的一些實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的優(yōu)化過程中，子野持續(xù)時(shí)間是獨(dú)立變量?？刂泣c(diǎn)處的不同部件的入口速度和出口速度也可以視為獨(dú)立變量。相反，轉(zhuǎn)換速度被選擇為相鄰子野的平均速度的算術(shù)平均值或諧波平均值。這樣的選擇是務(wù)實(shí)的，也避免了高的計(jì)算費(fèi)用。而且，在優(yōu)化過程中，甚至連子野持續(xù)時(shí)間都沒有以完全隨機(jī)的方式被選擇。相反，每個(gè)子野持續(xù)時(shí)間被初始化為稍大于hs_min的值，并且在不可能實(shí)現(xiàn)可行性的情況下緩慢增加。應(yīng)當(dāng)注意，本公開的主要貢獻(xiàn)是提供一種適用于通用類型的速度模型，并且還考慮過點(diǎn)之間的位置容差約束的方法。此外，雖然放療主要是為本公開選擇的上下文或應(yīng)用領(lǐng)域，但是本文公開的方法適用于涉及多個(gè)部件的同步移動(dòng)的任何種類的工業(yè)應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種改編和修改。因此，應(yīng)當(dāng)理解，權(quán)利要求可以不同于本文具體描述的方式。當(dāng)前第1頁(yè)12