CN1672651A - 在有呼吸运动的情况下用于放射治疗的患者定位系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在有呼吸运动的情况下用于放射治疗的患者定位系统和方法。本发明提出一种用于放射治疗的患者定位系统和方法，该方法包括：在第一角度获取患者体内目标的第一X线图像序列(310)；在获取第一图像序列的同时获取患者的第一呼吸信号(320)；在第二角度获取目标的第二X线图像序列(330)；在获取第二X线图像序列的同时获取患者的第二呼吸信号(340)；用第一和第二呼吸信号使第一和第二X线图像序列同步，以形成同步的第一和第二X线图像序列(350)；在同步的第一和第二X线图像序列中识别目标(360)；和在同步的第一和第二X线图像序列中确定目标在整个时间过程中的三维(3D)位置(370)。
Description
相关申请的相互参照
本申请要求了2004年2月17日申请的美国临时申请No.60/545116的优先权，该申请的副本包括在这里作为参考。
技术领域
本发明涉及放射治疗的患者定位，尤其涉及一种在有呼吸运动的情况下用于放射治疗的患者定位系统和方法。
背景技术
辐射治疗或放射治疗涉及用放射线治疗疾病，尤其是通过X线或其他电离辐射的选择性照射和放射性同位素的摄入。在辐射治疗期间，高能X线或电子束由直线加速器(LINAC)产生并被导向癌性目标的解剖结构上。治疗的目的是破坏目标解剖结构中的癌细胞而不造成不当的副作用，上述副作用可能由于在治疗期间损害了周围的健康组织和重要器官而引起。
辐射治疗通常发生在若干时段期间，在此期间传递的辐射剂量被分解为若干照射野(portal field)。对于每一个照射野，LINAC台架被旋转到不同的角位置，以分散传递到健康组织的剂量。同时，射线束保持指向目标解剖结构，该目标解剖结构通过对患者进行定位被放置在射线束的等角点。
通常患者定位是通过在患者皮肤上放置一组标记，并将该标记和一对激光器对准而实现的。通过使用计算机断层成像(CT)扫描器对患者癌性区域成像，并结合对准激光器在患者皮肤上与癌性区域位置对应的地方刺出标记，从而完成患者定位。对准激光器被包括在设置有CT扫描器的治疗室中，并且当患者躺在台床上时，使患者与激光器对准使得患者的标记和激光排成一行。按照这种方式，CT治疗计划的坐标系能够被用于传递辐射剂量的LINAC坐标系配准。
但是，皮肤标记系统的准确性有限。例如，皮肤标记没有被严格地与目标解剖结构相联系。因此，容易出现由于患者体重下降引起的外部标记和内部目标解剖结构之间的平移，从而导致辐射剂量的传输不精确。为了克服上述问题，引入了图像引导辐射治疗(IGRT)。IGRT将诸如X线、超声、CT或磁共振成像(MRI)的医学成像方式和用于患者定位的LINAC台架一起使用。
当使用上述方式的IGRT时，患者定位的原则基本相同。例如，已获取的图像显示内部目标解剖结构的当前位置。图像用LINAC坐标系配准，该坐标系不依赖患者台床的位置，因而允许台床和患者被移动进入到将LINAC台架等角点和目标解剖结构对准的位置上。
使用IGRT的另一种方式是射野成像(portal imaging)。在射野成像中，LINAC使用用于治疗的相同射线束直接获取图像。射野成像是根据将基于胶片的射野成像与计算机图象处理和配准技术结合来产生患者定位数据。因为不需要将“设置(set-up)方式”和“治疗方式”配准，这种方式具有显著的优点。但是，射野成像的一些局限性在于：对于LINAC的高能射线软组织或多或少有些透明，并且射野成像仅显示骨结构。
尽管IGRT减少了外部标记和内部目标相互关联所带来的缺陷，但是在剂量输出期间IGRT技术将身体看作刚性物体。因此，由于患者在治疗期间一直在呼吸，因而由于患者的呼吸可能引起目标解剖结构移动若干厘米。为了在辐射治疗期间考虑呼吸运动，有人提出一些建议。一种建议是使治疗束选通。换句话说，根据患者的呼吸运动，接通或切断治疗束。另一种是通过使用多叶式准直器中的准直器叶片跟随目标移动射线束以跟踪目标，还有一种建议是使治疗计划的剂量分布适应目标的时空分布。
这些技术中的一些已经计划在四维(4D)CT扫描器中实现。但是，由于在每一个治疗室中安装一台4D CT扫描器的费用过高，而且由于预处理的4D CT数据不一定给出关于患者呼吸运动的正确信息，因而这是不符合需求的。在另一种技术中，按照和计划的治疗照射野相同的角度拍摄荧光X线图像，因此能够按照二维(2D)投影图像的时间顺序观察目标运动。但是，对于一个治疗时段的每一个照射野，被投影的2D目标不得不被重新确定，患者需要在X线治疗模拟器和LINAC之间来回移动。
在另一种技术中，使用改进的赛勃刀(cyberknife)能够进行放射外科治疗。使用赛勃刀的放射外科治疗是一次性过程，其使用安装在具有6个自由度的机械臂上的轻型LINAC。两个X线系统被安装在治疗室的天花板和地板上并和光跟踪系统和光标记一起被使用，所述光跟踪系统和光标记附着在患者身上以在呼吸运动期间跟踪目标位置。由于放射治疗在许多个治疗时段中进行，并且由于这种技术使用了过度的辐射，所以这种技术正在发展的(ongoing)X线成像对放射治疗不适合。此外，在治疗室中包括两个X线系统是一种高成本的方式。
因而，这里需要一种在有呼吸运动的情况下定位和跟踪癌性目标解剖结构的技术，该技术以节省成本的方式减少邻近健康组织的射线接触。
发明内容
本发明通过提出一种在有呼吸运动的情况下用于放射治疗的患者定位系统和方法，克服了在已知技术中遇到的上述和其他问题。
在本发明的一个实施方案中，用于放射治疗的患者定位方法包括：在第一角度获取患者体内目标的第一X线图像序列；在获取第一X线图像序列的同时获取患者的第一呼吸信号；在第二角度获取目标的第二X线图像序列；在获取第二X线图像序列的同时获取患者的第二呼吸信号；用第一和第二呼吸信号使第一和第二X线图像序列同步，以形成同步的第一和第二X线图像序列；在同步的第一和第二X线图像序列中识别目标；并在同步的第一和第二X线图像序列中，确定目标在整个时间过程中的三维(3D)位置。
第一和第二X线图像序列是二维(2D)图像序列。第一角度是0度且第二角度是90度。使第一和第二X线图像序列同步的步骤包括消除第一和第二呼吸信号之间的时间延迟。如果第一和第二X线图像序列被同时获取，同步的第一和第二X线图像序列则代表这两个X线图像序列。
在同步的第一和第二X线图像序列中识别目标的步骤包括从同步的第一和第二X线图像序列的一个图像中选择目标，并在同步的第一和第二X线图像序列的剩余图像中跟踪该目标。确定目标在整个时间过程中的3D位置的步骤包括从同步的第一和第二X线图像序列中提取目标，并使用第一和第二角度执行三角测量。
上述方法进一步包括匹配目标的3D位置和目标的四维(4D)位置，并产生图形用户界面(GUI)，上述目标的3D位置来自于同步的第一和第二X线图像序列，上述目标的4D位置从患者的计算机断层(CT)扫描中获得，上述GUI具有显示目标3D位置的第一窗口，该目标的3D位置和目标的4D位置匹配。GUI包括用于显示度量的第二窗口，该度量代表目标3D位置和目标4D位置之间的差别。
上述方法进一步包括：产生目标3D位置的第一X线图像序列和描述目标4D位置的第一数字重建放射照片(DRR)；将目标3D位置的第一X线图像序列和第一DRR叠加，以确定匹配和不匹配的目标3D位置和目标4D位置中的一个；根据目标已经匹配的3D和4D位置，定位患者并执行放射治疗；并在获取第一和第二X线图像序列的同时时跟踪内部标记物。通过使用三角测量方法，和内部标记物有关的数据被用于确定目标的3D位置。
在本发明另一个典型实施方案中，用于放射治疗的患者定位系统包括：存储程序的存储设备；和存储设备通信的处理器，该处理器运行程序以便：在第一角度获取患者体内目标的第一X线图像序列；在获取第一X线图像序列的同时获取患者的第一呼吸信号；在第二角度获取目标的第二X线图像序列；在获取第二X线图像序列的同时获取患者的第二呼吸信号；用第一和第二呼吸信号使第一和第二X线图像序列同步，以形成同步的第一和第二X线图像序列；在同步的第一和第二X线图像序列中识别目标；和在同步的第一和第二X线图像序列中，确定目标在整个时间过程中的三维(3D)位置。
通过使用X光机获取第一和第二X线图像序列。X光机安装在直线加速器(LINAC)设备上。X光机使用千电子伏特(KeV)和兆电子伏特(MeV)束中的一个获取第一和第二X线图像序列。使用呼吸监测带和光跟踪设备中的一个获取第一和第二呼吸信号。
处理器进一步运行程序代码以匹配目标的3D位置和目标的4D位置，上述目标的3D位置来自于同步的第一和第二X线图像序列，上述目标的4D位置从患者的CT扫描中获得。通过使用CT、螺旋CT、正电子发射断层成像(PET)、荧光检查法、超声和磁共振(MR)成像设备获取CT数据。
处理器进一步运行程序代码以跟踪内部标记物，同时获取第一和第二X线图像序列。内部标记物是金球(gold balls)。处理器进一步运行程序代码以根据目标已经匹配的3D和4D位置，执行放射治疗。
在本发明的另一个典型实施方案中，一种用于图像引导辐射治疗(IGRT)的患者定位方法包括：使用CT成像技术，获取与患者体内癌性目标有关的图像数据；获取目标在第一角度的第一X线图像序列和患者的第一呼吸信号；获取目标在第二角度的第二X线图像序列和患者的第二呼吸信号；用第一和第二呼吸信号使第一和第二X线图像序列同步，以形成同步的第一和第二X线图像序列；从同步的第一和第二X线图像序列的一个图像中选择目标，并在同步的第一和第二X线图像序列的剩余图像中跟踪该目标；和从同步的第一和第二X线图像序列中提取目标，并使用第一和第二角度执行三角测量，以便在同步的第一和第二X线图像序列中确定目标在整个时间过程中的3D位置。
第一角度和第二角度彼此正交。上述方法进一步包括将来自于同步的第一和第二X线图像序列的目标的3D位置和从患者的计算机断层(CT)扫描中获得的目标的4D位置进行匹配，根据目标的已经匹配的3D和4D位置确定患者的位置并执行IGRT。
上述特征属于典型实施方案并且这些特征用来帮助理解发明。应当理解它们不应被看作对权利要求所限定的本发明的限制，或是对权利要求的等同替换方式的限制。因此，这些特征不应被看作在确定等同替换时是决定性的。通过下面对附图和权利要求的描述，很容易理解本发明的其他特征。
附图说明
图1是根据本发明典型实施方案的用于放射治疗的患者定位系统的框图；
图2是说明图像引导辐射治疗(IGRT)方法的流程图，IGRT使用了根据本发明典型实施方案的用于放射治疗的患者定位方法；和
图3是说明根据本发明典型实施方案的用于放射治疗的患者定位方法的流程图。
具体实施方式
图1是根据本发明典型实施方案的用于放射治疗的患者定位系统100的结构图，上述患者定位系统考虑了呼吸运动。如图1所示，系统100包括直线加速器(LINAC)设备105，床110和治疗单元115。LINAC设备105主要包括底座120和台架125，其中底座120包括用于控制LINAC设备105的控制单元。台架125包括LINAC 130和X线千电子伏特(KeV)成像源，位于治疗头135内部的射线束屏蔽设备(未显示)，和附着在电子射野成像设备190上的KeV或兆电子伏特(MeV)成像板(imaging panel)195。
在辐射治疗或放射治疗的过程中，台架125能够关于水平轴旋转。为了随着台架运动，治疗头135被安装到台架125上，并且LINAC 130或X线KeV成像源产生高能辐射，诸如电子、光子或任何其他可检测的辐射。台架125的运动和从LINAC 130发出的辐射的分布由控制单元控制，作为对治疗单元115发出命令的响应。治疗单元115或者放置在远离LINAC设备105的房间中，或者放置在LINAC设备105所在房间的屏蔽区域180中。
如图1所示，电子射野成像设备190被安装到台架125上。射野成像能够在任何台架125角度和在台架125旋转期间被获得。射野成像设备190包括成像板195，该成像板可以是用作一个或多个光电传感器阵列的平板非晶硅探测器。成像板195能够测量透过患者140射出的辐射。透过患者140射出的辐射量能够被用于收集患者140的出射剂量信息。然后使用由治疗单元115产生的数字重建放射照片(DRRs)，将输出的辐射剂量和计划输出剂量相比较以确定输出辐射剂量是否按照计划输出。
治疗单元115主要包括中央处理单元(CPU)145和存储器150，它们两个可以被连接到输入设备155和输出设备160。治疗单元115包括模块165，该模块包括一个或多个考虑到呼吸运动的用于放射治疗的患者定位方法。治疗单元115也包括模块170，该模块包括以先前获取的计算机断层成像(CT)数据为基础的患者治疗信息。存储器150可以包括随机访问存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。存储器150也可以包括数据库、磁盘驱动器、磁带机或这些装置的组合，以用于保存患者治疗信息。输入设备155可以由键盘或鼠标组成，并且输出设备160可以由液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT)显示器组成。
如图1进一步所示，患者140包括紧缚在患者胸部的带式呼吸监测器175。例如，呼吸监测器175可以是诸如应变计的呼吸监测带，其产生和患者140胸廓呼吸运动同步的信号。该信号通过传感器185或直接通过硬件连接可以被发送到治疗单元115。呼吸监测器175也可以是附着在患者胸部或腹部的与传感器185一起工作的光标记物，以便将和患者140的呼吸状态有关的数据传送到治疗单元115，在本实施例中传感器185是光电传感器。
图2是说明图像引导辐射治疗(IGRT)方法的流程图，根据本发明的典型实施方案，IGRT使用了考虑到呼吸运动的用于放射治疗的患者定位方法。如图2所示，患者140到医师(诸如肿瘤学家)处就诊，接受癌症诊断(210)。在本实施例中，患者140被诊断为患有癌性肿瘤。一旦患者140被诊断，对癌性区域的CT扫描就在医师的指导下进行。所进行的CT扫描产生患者140的多幅X线图像并将这些图像转化为患者140身体的二维(2D)横截面图像用于进行分析，
然后，CT扫描数据可以被医师使用，以便确定药物治疗方法(220)并对癌性肿瘤进行进一步诊断。例如，CT数据可以被用于描绘患病组织和有危险的健康器官，以确定治疗等角点并设定施加到患者140身上的放射线的特定属性。在确定患者140的治疗肿瘤的药物方法之后，可以进行治疗的虚拟模拟(230)。
在这一步骤，执行治疗过程的图形模拟。这就提供了医师治疗肿瘤所需的灵活性，同时避开处于危险中的健康组织或器官。接着，为患者140接收辐射治疗做准备(240)。例如，使用激光投影仪在患者140的皮肤上放置与癌性肿瘤相关的标记来完成上述过程。这些标记将被用于确定患者140在LINAC设备105下方的位置。在患者140被标记之后，该患者被转送到辐射治疗的房间，然后被定位在LINAC设备105下方。
在执行辐射治疗之前，根据本发明典型实施方案，患者140被定位在LINAC设备105的下方(250)。这是这样实现的：首先，确定患者140的位置，通过对台架125进行定向使被照射区域(例如目标解剖结构)的中心或患者140的等角点位于LINAC 130的等角点上，。然后，如图3所示，从LINAC 130中投射高能射线束，并获取目标的2D X线图像序列(310)。从台架125的第一角度获得X线图像序列。在这段时间期间，指示患者140呼吸模式的呼吸信号通过呼吸监测器175获取，并被发送到治疗单元115(320)。
在以第一台架125角度获取第一X线图像序列及相应的呼吸信号之后，台架125被移动到和第一角度垂直的另一个角度，并获取另一个2DX线图像序列(330)。在获取第二X线图像序列的同时，通过呼吸监测器175获取呼吸信号并将其发送到治疗单元115(340)。在治疗单元115中，X图像序列及其相关的呼吸信号被同步(350)。X线序列和呼吸信号能够被同步是因为在获取X线序列时使用了频率固定的外部触发信号，而且又使用了同一个触发信号对呼吸监测器175进行数字化。因此，用外部触发信号的计数增量对X线序列的帧和呼吸信号的采样进行编号。
因此，如果获取X线图像的固有时间延迟已知，X线序列和呼吸信号就能够被回溯性地同步化。因此，通过消除和呼吸信号相关的时间延迟，X线图像序列及其相关呼吸信号被同步。但是，应当理解由于呼吸信号采样周期的缩短，可以预料到呼吸信号的轮廓将保持一致，因而简化了消除时间延迟的过程。在消除时间延迟之后，如果它们在第一和第二台架125角度被同时获取，代表第一和第二X线图像序列的两个同步的X线图像序列被创建。
在同步的基础上，然后通过每一个同步的X线图像序列，目标可以被识别并被跟踪(360)。例如，这可以通过医师在治疗单元115的输出设备160上识别目标实现。然后医师通过使用鼠标或记录笔，可以在目标周围绘制边框，并通过使用图像处理技术，目标可以在每一个同步X线图像序列中被跟踪。诸如可以在使用卡尔曼滤波施加时间一致性的同时在被选区域和X线图像序列中的图像之间查找最大互相关系数的图像处理技术可以被使用。
接着，可以从每一个同步X线图像序列中提取目标，并且能够确定目标的三维(3D)位置(370)。这通过执行使用第一和第二角度的三角测量实现。通过利用X线束和LINAC设备105的像平面的几何关系，第一和第二角度的三角测量产生目标的3D位置，上述几何关系在LINAC设备105校准期间被预先获取。通过将不确定性反映为所提取目标的不准确测量，三角测量方法也考虑到了与在X线图像序列中定位目标相联系的任何不确定性。
一旦目标的3D位置被确定，它们将和相应的CT数据比较以查看是否匹配(380)。通过使用目标的提取数据和来自于CT扫描的预先设计的目标四维(4D)轨迹或通过提供指示两个轨迹间差别的度量，完成步骤380。如果3D位置和CT数据匹配，根据从这里导出的目标定位信息，患者140被定位，并且模拟辐射治疗的方案继续保持不变(260)。换句话说，根据从匹配的3D位置和CT数据中导出的位置信息执行射线束选通或跟踪，因而能够在治疗期间从不同角度正确输出辐射剂量。但是，应当理解如果在设计的治疗中有明显变化，该计划不应当被使用，而是应当在执行辐射治疗之前，使用新获取的肿瘤轨迹调整计划。
因此，根据本发明的典型实施方案，单个的X线系统可以被用于从不同的角度获取患者的两个X线图像序列。X线图像序列被相继获取，而且与患者相应的呼吸监测信号回溯性同步化。使用同步后的数据能够确定关于呼吸监测信号的目标解剖结构的3D轨迹。一旦已经确定目标的3D轨迹，根据IGRT执行患者设置，而且根据目标的3D轨迹定位患者。然后使用目标的3D轨迹，可以执行带有束跟踪和/或束选通的辐射治疗，因而考虑到了所有照射野的运动补偿，在这些照射野中辐射剂量在治疗期间从不同的角度被输出。因此，辐射治疗可以被动态调节以便在治疗期间跟踪器官的运动，使得能够准确输出辐射剂量，并使周围组织的辐射照射最小化。
在本发明可选的实施方案中，X线系统或X线源可以被安装到和LINAC台架分离的C型臂上。例如，C型臂可以是遥控的机械臂。在本发明的另一个可选实施方案中，双平面(biplane)X线系统可以被用于获取两个X线图像序列。在本发明的另一个可选实施方案中，射野成像技术可以被用于测量患者的呼吸运动。
在本发明的另一个可选实施方案中，获取X线图像序列的角度可以是0度和90度。在本发明的另一个可选实施方案中，当仅在两个照射野执行辐射治疗时，角度可以接近90度。
在本发明的可选变换中，图形用户界面(GUI)可以被产生并被显示在治疗单元的计算机显示器上，其具有显示目标3D位置的窗口，上述目标的3D位置和目标的4D位置匹配。GUI还可以设计为包括另一个显示度量的窗口，该度量表示目标3D位置和目标4D位置之间的差别。
在本发明的另一个变换中，在执行CT扫描之前内部标记物可以被引入到患者体内。例如，内部标记物可以是直径几个毫米的金球，可以被植入到目标附近。由于它们在执行CT扫描之前被植入，从CT数据中能够获知它们相对于目标的位置。此外，因为标记物在X线图像中显现出高对比度，因而它们将有助于定位目标。
应当进一步理解的是因为附图中描述的部分系统组件和方法步骤可以用软件实现，取决于本发明的编程方式，系统组件(或处理步骤)之间的实际连接可以不同。根据这里给出的本发明的提示，本领域的普通技术人员能够想到本发明的这些和类似实现方式或结构。
也应当理解上述说明仅表示了示例的实施方案。为了便于读者理解，上面的说明集中于可能的实施方案的有代表性的例子，这种有代表性的例子用于说明本发明的原理。这种说明不是用于完全列举所有可能的变型形式。那些可能不是用于本发明的特定部分而提出的可选择实施方案，或者那些可用于一部分的未说明的可选择实施方案不视为是对那些可选择实施方案的权利的放弃。可以实现其它的应用和实施方案而不超出本发明的精神和范围。
因此，这意味着本发明不限于特定描述的实施方案，因为能够产生无数的涉及对上述方案的排列组合和对上述方案进行非创造性置换的实现方式，但是本发明依据下面的权利要求所限定的保护范围。应当理解，许多未进行说明的实施方案包括在下面权利要求的文字限定的范围内，它们是等同的。
Claims (29)
1.一种用于放射治疗的患者定位方法，包括：
在第一角度获取患者体内目标的第一X线图像序列；
在获取第一X线图像序列的同时获取患者的第一呼吸信号；
在第二角度获取目标的第二X线图像序列；
在获取第二X线图像序列的同时获取患者的第二呼吸信号；
用第一和第二呼吸信号使第一和第二X线图像序列同步，以形成同步的第一和第二X线图像序列；
在同步的第一和第二X线图像序列中识别目标；和
在同步的第一和第二X线图像序列中确定目标在整个时间过程中的三维(3D)位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二X线图像序列是二维(2D)图像序列。
3.根据权利要求1所述的方法，其中第一角度是0度且第二角度是90度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中对第一和第二X线图像序列进行同步的步骤包括：
消除第一和第二呼吸信号之间的时间延迟。
5.根据权利要求1所述的方法，其中如果同时获取第一和第二X线图像序列，那么同步的第一和第二X线图像序列则代表上述两个X线图像序列。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在同步的第一和第二X线图像序列中识别目标的步骤包括：
从同步的第一和第二X线图像序列的一个图像中选择目标；
在同步的第一和第二X线图像序列的剩余图像中跟踪该目标。
7.根据权利要求1所述的方法，其中确定目标在整个时间过程中的3D位置的步骤包括：
从同步的第一和第二X线图像序列中提取目标；
使用第一和第二角度执行三角测量。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将目标的3D位置和目标的四维(4D)位置相匹配，上述目标的3D位置来自于同步的第一和第二X线图像序列，上述目标的4D位置从患者计算机断层成像(CT)扫描中获取。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
产生图形用户界面(GUI)，GUI具有显示目标3D位置的第一窗口，其中目标的3D位置和目标的4D位置匹配。
10.根据权利要求9所述的方法，其中GUI包括用于显示度量的第二窗口，上述度量表示目标3D位置和目标4D位置之间的差别。
11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
产生目标3D位置的第一X线图像序列和说明目标4D位置的第一数字重建放射照片(DRR)。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
将目标3D位置的第一X线图像序列和第一DRR叠加，以确定匹配和不匹配的目标3D位置和目标4D位置中的一个。
13.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
根据目标已匹配的3D位置和4D位置，确定患者位置并执行放射治疗。
14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
跟踪内部标记物同时获取第一和第二X线图像序列。
15.根据权利要求14所述的方法，其中和内部标记物有关的数据被用于使用三角测量方法确定目标的3D位置。
16.一种用于放射治疗的患者定位系统，包括：
存储程序的存储设备；
和存储设备通信的处理器，该处理器运行程序以便：
在第一角度获取患者体内目标的第一X线图像序列；
在获取第一X线图像序列的同时获取患者的第一呼吸信号；
在第二角度获取目标的第二X线图像序列；
在获取第二X线图像序列的同时获取患者的第二呼吸信号；
用第一和第二呼吸信号使第一和第二X线图像序列同步，以形成同步的第一和第二X线图像序列；
在同步的第一和第二X线图像序列中识别目标；和
在同步的第一和第二X线图像序列中确定目标在整个时间过程中的三维(3D)位置。
17.根据权利要求16所述的系统，其中使用X光机获取第一和第二X线图像序列。
18.根据权利要求17所述的系统，其中X光机被安装在直线加速器(LINAC)设备上。
19.根据权利要求17所述的系统，其中X光机使用千电子伏特(KeV)和兆电子伏特(MeV)束中的一种获取第一和第二X线图像序列。
20.根据权利要求16所述的系统，其中使用呼吸监测带和光跟踪设备获取第一和第二呼吸信号。
21.根据权利要求16所述的系统，其中处理器进一步运行程序代码，以便：
将目标的3D位置和目标的4D位置相匹配，上目标的3D位置来自于同步的第一和第二X线图像序列，上述目标的4D位置从患者的计算机断层成像(CT)扫描中获取。
22.根据权利要求21所述的系统，其中通过使用CT、螺旋CT、正电子发射断层成像(PET)、荧光检查法、超声和磁共振(MR)成像设备获取CT数据。
23.根据权利要求16所述的系统，其中处理器进一步运行程序代码，以便：
跟踪内部标记物，同时获取第一和第二X线图像序列。
24.根据权利要求23所述的系统，其中内部标记物是金球。
25.根据权利要求16所述的系统，其中处理器进一步运行程序代码，以便：
根据目标已经匹配的3D和4D位置，执行放射治疗。
26.一种用于图像引导辐射治疗(IGRT)的患者定位方法，包括：
使用计算机断层成像(CT)技术获取和患者体内癌性目标相关的图像数据；
在第一角度获取目标的第一X线图像序列并获取患者的第一呼吸信号；
在第二角度获取目标的第二X线图像序列并获取患者的第二呼吸信号；
用第一和第二呼吸信号使第一和第二X线图像序列同步，以形成同步的第一和第二X线图像序列；
从同步的第一和第二X线图像序列的一个图像中选择目标，并在同步的第一和第二X线图像序列的剩余图像中跟踪该目标；和
从同步的第一和第二X线图像序列中提取目标，并使用第一和第二角度执行三角测量，以便在同步的第一和第二X线图像序列中确定目标在整个时间过程中的3D位置。
27.根据权利要求26所述的方法，其中第一角度和第二角度彼此正交。
28.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：
将目标的3D位置和目标的4D位置相匹配，上述目标的3D位置来自于同步的第一和第二X线图像序列，上述目标的4D位置从患者的计算机断层成像(CT)扫描中获取。
29.根据权利要求28所述的方法，进一步包括：
根据目标的已匹配的3D和4D位置，确定患者位置并执行IGRT。
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