CN100489843C - 用于质子束治疗系统的配置管理和选取系统 - Google Patents

用于质子束治疗系统的配置管理和选取系统 Download PDF

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Abstract

在复杂的多处理器的由软件控制的系统(10)中，例如在质子束治疗系统(PBTS)中，提供可由授权的用户容易地修改以将该由软件控制的系统准备用于各种操作模式的治疗可配置参数(80，82)是重要的。本特殊发明涉及一种用于PBTS(10)的配置管理系统(54)，配置管理系统(54)使用数据库(72)来维护数据及配置参数(80，82)，并且还生成并分发能够被PBTS(10)用来实现治疗实施的系统控制文档(56)。通过允许PBTS(10)独立于数据库(72)进行运行，系统控制文档(56)的使用降低了数据库(72)中的单点故障带来的不良影响。PBTS(10)通过系统控制文档(56)从数据库(72)中访问数据、参数和控制设置，这就保证了在(和如果)与数据库(72)相关的单点故障发生时，上述数据和配置参数(80，82)都是可访问的。

Description

用于质子束治疗系统的配置管理和选取系统
发明领域
本发明涉及粒子放射治疗系统，尤其涉及一种用于放射束治疗系统的可降低单点故障影响的改进型数据存储系统。
背景技术
粒子放射治疗涉及到谐调复杂的系统和装置以能够瞄准病人的癌性区域。具体地说，质子束治疗利用一个或多个精确对准的粒子流来照射癌或肿瘤细胞。含有能量的质子破坏被瞄准的细胞或组织以有效地阻止疾病发展。在质子束的治疗中，病人应该相对于一个或多个质子束而被准确地定位，以使得质子束只照射所需的目标区域。否则，粒子流可能损坏病人体内的其它健康细胞。以这种方式进行的特定对准需要大量的控制系统来在规定的治疗期间保持对多个病人的准确和精确的剂量输送。
如在美国第4,870,287号专利中描述的那样，质子治疗设备可包括质子能量源、注射装置、质子束传输系统、调度装置(switchyard)和多个治疗站，以便适应多个病人。各个治疗站可包括多个治疗组件，例如治疗平台、台架结构和病人监控组件。另外，质子治疗设备的控制和监控可被计算机和硬件子系统来控制，这些计算机和硬件子系统使用软件可配置组件来协调各个治疗站的活动。
此外，控制系统的活动可包括粒子束强度管理、粒子束定位和调整、数字成像性能、安全状况监控和各种其它的治疗功能。这些系统一起形成了非常复杂的硬件和软件组件的集合。通过对多个治疗站进行管理还可进一步提高质子治疗设备的性能，在这种情况下，需要具有系统冗余(system redundancy)以及对各个治疗站可选择的控制。
质子治疗系统的复杂体系结构为高容量的病人处理量的协调控制带来了大量的障碍。在典型的治疗日中，可使用多个治疗站来为多个病人配置规定的治疗剂量，为此，同步治疗的实施可能会影响病人之间的并发的治疗剂量。例如，各个治疗站可能需要不同的质子束能量传输，其中总体的能量被计算出来并在上述能量源中产生，调度装置将适量的质子束能量转向各个治疗站，多个台架被定位以将被转来的能量传送到治疗平台中的病人的目标区域。
为了实现多治疗站的协作控制，传统的质子束治疗控制系统使用例如数据库服务器的集中式(centralized)计算机系统，或单独的计算机子系统来局部化(localize)控制。集中式计算机带来的问题是，如果一个或多个治疗组件发生故障或离线，则作为一个整体的系统可能会关闭。而且，如果集中式计算机发生故障，诸治疗组件都可能停止工作，这是因为它们依赖于集中式计算机的操作指令。不幸的是，系统关闭会对被实施的高容量治疗带来不便，并且会增加成本以及降低治疗的效率。
一些治疗还可能被推迟或延期到另一天，这会给每个人都带来不变，包括病人和系统操作员。在其它的情况中，被推迟或延期的治疗可能会使所提供的治疗变差，其中，治疗时间可能需要被减少或在被减少的时间周期内需要调整剂量以适应更多的治疗。另外，被推迟的治疗由于操作的拉长周期还可能带来附加的治疗费用，在这种情况下，系统操作员需要被给予加班费，治疗实施(treatment delivery)系统也要保持操作较长的周期时间。因此，由于在治疗实施的过程中发生的不可避免的故障，所以单独的集中式计算机并不能解决问题，而这会给病人带来危险。
由于病人的安全备受关注，所以一些传统的质子束治疗控制系统使用单独的计算机子系统来对特殊治疗组件进行局部化的控制。局部化控制带来的问题是，各个组件都需要系统操作员人工地输入用于各个治疗站的各个病人的规定治疗和操作参数。不幸的是，由于需要有额外时间以输入用于各个病人治疗和系统操作的规定参数，各个治疗的时间将会被延长。而且，待实施的高容量的治疗将需要被减少以适应上述额外的时间，或需要雇佣额外的系统操作员来延长治疗的天数，这额外地导致了操作费用。
因此，需要一种能够在没有危及病人安全的情况下管理多个治疗实施组件并协调同步治疗实施的改进型质子束治疗控制系统。还需要一种能够在一个或多个治疗组件发生故障时减少集中式计算机故障的不良作用的改进型质子束治疗控制系统。此外，上述系统的体系结构应该能够在适应与质子束治疗控制系统关联的复杂度的同时将用户交互的简单性保持在可接受的水平，以便能够以有效的方式便利配置、维护和开发。
发明内容
一种具有多个治疗设备的放射束治疗系统满足了上述需要，其中所述多个治疗设备包括放射束源和放射束传输设备。在一个实施方案中，所述放射束治疗系统包括：数据库组件，其存储有与选定的治疗设备相关的参数的子集，其中，所述参数包括能够被用来配置所述选定的治疗设备以用于操作的指令信息。此外，放射束治疗系统包括接口组件，其允许用户修改存储在所述数据库中的与所述选定的治疗设备相关的所述参数的子集。此外，所述放射束治疗系统还可包括管理组件，其从所述数据库中提取参数的子集并生成数据存储单元，所述数据存储单元包括具有可被所述选定的治疗设备识别的格式的所述被提取的参数的子集，其中，所述数据存储单元允许至少部分地基于包含在所述数据存储单元中的所述指令信息而对所述选定的治疗设备进行配置，所述管理组件还将所述数据存储单元分发给所述选定的治疗设备，由此允许所述选定的治疗设备独立于所述数据库组件而进行操作。
一方面，所述选定的治疗设备的操作包括治疗模式的操作。所述多个治疗设备包括带电粒子源、加速装置以及放射束传输系统中的至少一个。所述带电粒子源或加速装置包括质子同步加速器，所述放射束传输系统包括多个控制和聚焦磁体，所述控制和聚焦磁体具有沿抽空的放射束传输管分布的放射束传感器。所述放射束传输系统连接至一系列的调度装置，所述调度装置包括双极偏转磁体的阵列，所述双极偏转磁体的阵列使所述放射束偏向多个通往分别具有可旋转台架的治疗单元的聚焦和偏转光学器件中的任意一个。而且，在各个所述可旋转台架之内设置有放射束输送系统，其适于根据具体的病人治疗计划将治疗的放射剂量传输给躺在治疗平台上的病人。
另一方面，所述参数的子集包括用于所述选定的治疗设备的治疗数据、配置参数、操作参数和控制设置。所述选定的治疗设备是由软件控制的设备，其需要至少一个所述参数的子集以用于操作和治疗。所述数据库组件包括集中式数据库服务器，所述集中式数据库服务器按照能够便利地提供对被存储的配置和操作信息的访问的方式而为所述选定的治疗设备存储诸如数据、参数和控制设置的配置和操作信息，其中，对参数的选取和修改能够通过所述集中式数据库服务器经由来自所述接口组件的请求而被容易地执行。所述集中式数据库服务器提供配置管理活动，所述配置管理活动可包括记录保持和版本/修订控制。所述管理组件通过生成适当的数据存储单元并将所述数据存储单元分发给所述选定的治疗设备从而减少单点故障的发生。归功于对用于参数选取和操作配置的所述数据存储单元的相关信任，由所述管理组件对所述数据存储单元进行的分发使得所述选定的治疗设备的操作独立于所述数据库组件。
另一方面，所述放射束治疗系统包括处在所述管理组件与所述选定的治疗设备之间的至少一个通信链路，以用于将所述被生成的数据存储单元分发给所述选定的治疗设备。所述参数的子集以数据库表结构、记录和值中的至少一种形式被存储在所述数据库组件中。该数据存储单元安排在可被所述选定的治疗设备识别的统一信息集中。该统一信息集按照如下方式来使用所述选定的治疗设备的固有功能，即，所述选定的治疗设备不必需要附加的数字或补充程序或应用程序以用于从数据存储单元中识别配置参数值。所述数据存储单元包括按照适用于各个所述选定的治疗设备的面向文档的方式得到存储和访问的数据类型。所述数据存储单元包括按照适用于各个所述选定的治疗设备的面向地址的方式得到存储和访问的数据类型。该数据存储单元包括一个或多个易失性或非易失性系统控制文档。该数据存储单元包括一个或多个含义文本文档的系统控制文档。所述一个或多个系统控制文档包括一个或多个文本文档。
另一方面，所述管理组件将可配置参数发送给各个治疗设备，并且其中所述选定的治疗设备从所述可配置参数中选取可用的参数。此外，所述管理组件有选择地将代表可由各个治疗设备使用的参数的可配置参数发送给各个治疗设备。
前述的需要还可以通过包括多个分布式功能组件的放射束治疗系统得到满足，所述多个分布式功能组件的操作得到协调以产生选定的操作模式，在一个实施方案中，所述系统包括：数据库组件，其存储有与所述分布式功能组件相关的多个参数。此外，所述系统还包括接口组件，其允许用户选择操作模式，所述数据库组件为所述操作模式识别与所述分布式功能组件相关的适当的参数的子集，所述接口组件生成至少一个系统控制文档，所述至少一个系统控制文档包含适当的参数的子集，该适当的参数的子集被用来配置选定的分布式功能组件以使其以能够产生所述选定的操作模式的方式操作。此外，所述系统还包括控制文档分发组件，其为各个所述分布式功能组件提供适当的系统控制文档，以使得所述功能组件在产生所述选定的操作模式的同时能够基本独立于所述数据库组件而进行操作。
前述的需要还可以通过这样一种放射束治疗系统得到满足，在一个实施方案中，所述系统包括多个治疗设备和数据库，所述多个治疗设备包括放射束源和放射束传输设备，所述数据库用于存储与选定的治疗设备相关的特定参数的子集，其中，所述特定参数包括能够用来配置所述选定的治疗设备以用于操作的指令信息的逻辑集合。此外，所述系统还包括接口，其用于允许用户修改存储在所述数据库中的与选定的治疗设备相关的特定参数的子集。而且，所述系统还可包括管理组件，其从所述数据库中提取选定的特定参数的子集并生成系统控制文档，所述系统控制文档包括具有可被所述选定的治疗设备识别的格式的所述被提取的特定参数的子集，其中，所述系统控制文档允许至少部分地基于包含在所述系统控制文档中的所述指令信息而对所述选定的治疗设备进行配置，所述管理组件还将所述系统控制文档分发给所述选定的治疗设备，由此允许所述选定的治疗设备独立于所述数据库组件而进行操作。此外，所述特定参数的子集包括设备专用参数的子集。
前述的需要还可以通过一种具有多个功能组件的放射束治疗系统来得到满足，所述多个功能组件包括放射束源和放射束传输设备。在一个实施方案中，所述系统包括数据库，其存储有与所述功能组件的操作相关的可配置参数的子集，所述数据库还包括允许用户修改所述被存储的可配置参数的子集的接口组件。此外，所述系统还包括管理组件，其从所述数据库中选取与被选择的功能组件相关的可配置参数的子集，所述管理组件还从被存储的可配置参数中生成控制文档，并在随后将生成的控制文档分发给所述被识别的功能组件，以使得所述被识别的功能组件能够独立地操作。
前述的需要还可通过这样一种放射束治疗系统来得到满足。在一个实施方案中，所述系统包括至少一个功能组件和数据库组件，所述至少一个功能组件能够经由可配置参数的子集被配置用于治疗实施，所述数据库组件将可配置参数的子集作为信息的逻辑集合来存储，所述数据库组件具有允许用户修改所述信息的逻辑集合的用户接口。此外，所述系统还包括管理组件，其与所述数据库组件和所述至少一个功能组件通信，其中，所述管理组件识别与所述至少一个功能组件相关的可配置参数的子集，从所述被识别的可配置参数的子集中生成第一文档，以及将所述第一文档分发给所述至少一个功能组件，从而使所述至少一个功能组件在接收到所述第一文档后能够从所述第一文档中选取出所述可配置参数的子集并对所述至少一个功能组件自身进行配置以用于传输治疗。
前述的需要还可通过这样一种管理多个分布式设备的方法来得到满足，所述多个分布式设备在用于放射束治疗系统的治疗实施中使用。在一个实施方案中，所述方法包括在集中式配置管理系统中为各个设备存储操作指令，所述集中式配置管理系统具有数据库组件，所述操作指令在所述数据库组件内得到维护，以及为所述放射束治疗系统选择操作模式，并为待在对所述放射束治疗系统进行配置以使其运行于所述选定的操作模式时被使用的各个所述分布式设备识别存储于所述数据库组件中的操作指令的子集。此外，所述方法还可包括为各个所述分布式设备生成数据存储单元，所述数据存储单元含有用于配置各个分布式设备以使其能够按照致使所述放射治疗系统运行于所述选定的操作模式的方式运行所必需的操作指令。而且，所述方法还可包括将所述数据存储单元传输给所述分布式设备，由此为选定的分布式设备提供所述必需的操作指令以使其在无需进一步访问所述集中式配置管理系统的情况下进行操作，从而引致所述放射束治疗系统按照所需的操作模式运行。
一方面，生成数据存储单元包括生成多个数据存储单元。而且，生成数据存储单元包括生成至少一个闪存单元。此外，生成数据存储单元包括生成至少一个系统控制文档。而且，将所述数据存储单元传输给所述分布式设备包括将所述数据存储单元传输给所述分布式设备。
前述的需要还可以通过这样一种用于配置具有多个功能组件的放射束治疗系统的方法来满足，所述多个功能组件用于将放射束导向多个治疗单元中的至少一个。在一个实施方案中，所述方法包括在数据库中保持多个可配置参数，所述可配置参数被用来协调所述多个功能组件的功能，以此产生对所述放射束治疗系统的操作控制；和选择这样一个操作模式，其中所述放射束被引导向具有所需操作参数集的特定治疗单元。此外，所述方法还包括从保持在所述数据库中的多个可配置参数中识别出参数的子集，所述参数的子集被用以按照这样一种方式来配置和控制所述功能组件，即，使所述放射束被引导向具有所需操作参数集的选定治疗单元。此外，所述方法还包括生成至少一个系统控制文档，所述系统控制文档反映了被用来配置和控制所述功能组件的参数的子集；以及将所述至少一个系统控制文档分发给所述多个功能组件中的至少一个，由此指导所述功能组件的操作。
本发明的其它目的和有益效果在参照附图在下面进行描述后将变得显而易见。
附图说明
图1描述的是可在粒子放射治疗设备中使用的基于临床的例如质子束治疗系统(PBTS)的放射束治疗系统的一个实施方案；
图2描述的是可被用于访问和保持PBTS配置数据和参数的PBTS配置管理系统的一个实施方案。
图3A描述了PBTS治疗实施系统、PBTS用户接口系统和PBTS配置管理系统的简化方框图，其中所述PBTS配置管理系统具有管理组件、数据库组件和控制文档组件。
图3B进一步描述具有与数据库组件相关的功能组件的PBTS配置管理系统；
图3C进一步描述管理组件，所述管理组件可被PBTS配置管理系统用来从数据库组件中识别、选取和更新配置参数，以及使用控制文档组件生成系统控制文档；
图4A描述了在数据库组件中的配置参数的逻辑组织的一个实施方案；
图4B描述了配置参数关联的一个实施方案，其中，对于一个参数的调整可影响其它参数；
图4C描述了使用映射表生成与PBTS中的特定治疗实施设备相关联的系统控制文档的一个实施例；
图5描述了可被PBTS配置管理系统用来调整PBTS治疗实施系统的参数的系统配置处理的一个实施方案；
图6描述了可由PBTS配置管理系统的管理组件使用以更新由PBTS治疗实施系统使用的系统配置参数的参数更新处理的一个实施方案；
图7显示了使用本发明的PBTS配置管理系统来管理、更新和分发PBTS治疗实施系统的配置参数的有益效果。
具体实施方式
在复杂的多处理器的由软件控制的系统中，提供可由授权的用户容易地修改以将该由软件控制的系统准备用于各种操作模式的治疗可配置参数是重要的。在一个实施方案中，本发明的配置管理系统提供了一种集中式数据服务器以用于由软件控制的系统，该集中式数据库服务器存储配置和操作信息，例如，数据、参数和控制设置。数据库方式有利地提供了对被存储的配置和操作信息的简易存取，其中，参数选取(retrieval)和修改可经由来自用户接口系统的请求而由配置管理系统容易地执行。另外，配置管理系统提供了可包括将在本文的下面进行详细描述的记录保持和版本/版本控制在内的配置管理活动。
在传统的治疗实施系统中，治疗实施组件使用单点获取(single pointacquisition)方案直接从数据库组件中访问操作和配置参数。单点获取需要直接依赖于数据库组件用于经由治疗实施装置和数据库组件之间的直接通信链路的操作和参数选取。这种操作依赖性的结果是，如果出现网络问题以及数据库组件离线或不可用时，则传统的治疗实施系统被迫关闭，病人的治疗被终止直到数据库组件起作用地上线或可用为止。单点故障不利于病人的健康、治疗的稳定性和操作效率。
相反，本发明通过生成例如文本文档(flat file)、只读文档或闪存元件的静态文件、将操作和配置参数包括到静态文件、并将静态文件分发给治疗实施组件，从而减少了单点故障的发生。归功于对用于参数选取和操作配置的静态文件的相关信任，静态文件的分发使得上述治疗实施组件的操作独立于数据库组件。尽管通信链路可被用来将所生成的静态文件或系统控制文档分发给治疗实施组件，但是操作的信赖被有利地偏向于静态文件。静态文件或系统控制文档的范围和功能将在下面的本文中进行详细的描述。
而且，为了便于更新和选取，例如配置参数可作为例如记录或值而被存储在数据库表结构中。在生成静态文件或系统控制文档时，被选取到的配置参数值可以安排在可由治疗实施组件识别的统一信息(consolidated information)集中。该统一信息集有利地以这样的一种方式来使用治疗实施装置的固有功能，即，治疗实施装置从静态文本中解析配置参数值不一定需要附加的数字或补充程序或应用程序。而且，静态文件或系统控制文档为由软件控制的系统提供了快速、局部化的参数选取能力，以及独立操作能力，这将在本文的下面进行详细描述。
下面将参照附图，其中，在所有的附图中相同的标号表示相同的部件。图1描述的是可在粒子放射治疗设备中使用的基于临床的例如质子束治疗系统(PBTS)10的放射束治疗系统的一个实施方案。在一个实施方案中，质子束治疗系统10可包括多个治疗实施组件，其包括带电粒子源11、加速装置12和质子束传输系统14。另外，粒子源11/加速装置12可例如包括质子同步加速器(proton synchrotron)，并且质子束传输系统14可例如包括多个控制和聚焦磁体，该控制和聚焦磁体具有沿抽空的放射束传输管分布的放射束传感器。
一方面，质子束传输系统14连接一系列调度装置(switchyard)16，调度装置16可包括用于使质子束偏向多个质子束聚焦和偏转光学器件26中的任意一个的双极偏转磁体(dipole bending magnet)阵列，质子束聚焦和偏转光学器件26通向分别具有可旋转的台架18的治疗单元。而且，质子束输送系统20可位于各个可旋转的台架18之内，以用于根据具体的病人治疗计划将治疗的放射剂量传输给躺在治疗平台22上的病人24。示例性的质子束治疗系统在美国第4,870,287号专利中被充分地公开，其公开的内容被完全并入本文以做参考。
在操作中，具有预定能量的带电粒子束可由质子同步加速器12产生，并由质子束传输系统14传输到调度装置16。调度装置16可被配置成选择一个或多个台架18以用于向其传输放射。各个可旋转的台架18能够将质子束输送系统20相对于病人24的目标位置进行定向。质子束定向允许辐射沿着旋转轴线或者说是所谓的等角点(isocenter)被直接淀积作用在预定位置。另外，为了有助于将准确和精确的剂量(dosage)传输给一个或多个病人24，质子束输送系统20可根据病人治疗计划的处方说明来定位、配置和校准以用于放射传输。
质子束治疗系统110的中央组件中的一个是放射输送系统20，其被设计成将精确的剂量分布传输到病人体内的目标体积。通常，上述传输系统包括用于修改或监控与治疗计划有关的放射束的具体属性的组件。放射束输送系统20可包括例如用于扩展或相反地修改放射束的位置和分布轮廓(profile)的装置、调整放射束能量的分散性元件以及多个用于监控上述属性的放射束传感器。关于放射输送系统20的其它公开内容由第4,870,287号美国专利提供。
图2描述了粒子放射治疗设备50的中央配置的一个实施方案，其中，该粒子放射治疗设备50可被用来以参照图1描述的上述方式为病人提供质子束治疗。粒子放射治疗设备50可包括图1中的质子束治疗系统(PBTS)10、用户接口系统52和配置管理系统54，配置管理系统54可被用来生成一个或多个用于PBTS 10的PBTS治疗实施组件11、12、14、16、18、20的静态文件或系统控制文档56。另外，一个或多个被生成的系统控制文档56可通过配置管理系统54以能够将配置数据和参数以可识别的格式提供到PBTS治疗实施组件11、12、14、16、18、20的方式被分发给PBTS 10。
在一个实施方案中，用户接口系统52可包括可被用来选取和修改用于PBTS 10的配置参数的公知的计算机工作站，例如，个人计算机。一个或多个用户，例如系统操作员、现场服务工程师、医务员工和设备管理员等可经由用户接口系统52更新配置管理系统54中的PBTS配置数据、参数和/或控制设置。用户接口系统52提供对可用来配置前述的位于PBTS 10中的PBTS治疗实施组件的数据、参数和控制设置的访问。PBTS
10可通过可由配置管理系统54生成并提供的系统控制文档56来访问配置数据。
应该认识到，在不背离本发明教导的范围的情况下可以存在对于配置管理系统54的多个用户接口系统52。然而，处于安全的考虑，优选的实施方案可包括对于配置管理系统54的一个指定用户接口系统52，以用来更新PBTS 10中的PBTS治疗实施组件11、12、14、16、18、20的数据、参数和控制设置。应该认识到，还存在可应用到与组件相关的软件和与组件相关的硬件的可配置参数和控制设置。一些可通过配置管理系统54配置的软件和硬件组件可包括但不限于电源、特斯拉测量器(teslameters)、传感器、探测器、定时控制系统、用户接口、网络配置和安全系统。
在一个实施方案中，配置管理系统54可包括公知的诸如数据库的集中式计算机系统，其可被用来以这样一种方式将PBTS配置数据和参数存储在数据库组件(例如文档)中，即，在被用户激励时可由用户接口系统52便利地选取。通过配置系统54进行配置数据和参数的操纵有利地允许维护配置数据和参数的完整性，以及为用户提供交互式的接口。在下文中将详细描述的方式中，配置管理系统54可包括处理和管理组件，其可被用来对更新的参数设置与可接受的操作范围进行核查。例如，如果电源的操作范围界于0到500安培，则管理组件将核查电源的输出以使其不能小于0安培和大于500安培。
在一个实施方案中，配置管理系统54使用PBTS软件应用程序，该PBTS软件应用程序允许授权的用户在便利地访问和修改PBTS的可配置参数的同时保持数据的完整性。PBTS软件应用程序可与各种平台中的通用桌面环境结合使用，例如使用基于UNIX平台上的SolarisTM和XWindowsTM的通用桌面环境。在一个方面中，可配置的参数可包括被PBTS10需要用来配置例如控制设置的数据或信息块，其中，可配置参数的值可根据治疗剂量和/或环境来改变。在PBTS 10中的一些设备需要配置数据来进行正确的初始化。例如，磁体被配置为具有专用于它们的目标能量的缺省输出来。此外，PBTS 10的其它功能组件(例如离子源、电源、定时装置等)可能会需要可配置的初始化数据、比例因子、转换因素、映射等。
如将在下面将详细描述的一样，经由用户接口系统52用户通过图形用户界面(GUI)可访问数据，并且这些数据被存储并保持在配置管理系统54的数据库组件中。在授权的用户请求配置更新时，到数据库组件的连接被创建，对于数据的任意修改都可被应用到数据库组件。此外，授权的用户账号可通过用户接口系统52被创建，其中，被授权的用户包括不同的许可等级或访问级别，这由管理员来确定。例如，不同类型的用户可被授权访问仅与特殊工作功能相关的数据。加速装置的员工可允许修改与加速装置相关的参数，例如，磁体设置。医务人员可被允许修改与治疗室相关的参数，例如探测器和散射箔。其它各种用户(例如现场服务员工和系统管理员)可访问维护系统所需的数据。
此外，PBTS配置管理组件54的数据库组件可用两组数据来初始化：治疗数据和非治疗数据。治疗数据集可包括被批准用于治疗操作的配置数据。在大部分的情况下，有一组可用的治疗数据集或一组被批准的治疗数据。非治疗数据集可以包括可被用于其它功能操作的配置数据，例如研究、维护和/或调试(tuning)。在大部分的情况下，被授权的用户能够选取并浏览大部分可配置的参数。如果用户对参数进行写访问，则用户能够在可接受的范围内修改它的值，这将在本文的下面进行详细的描述。然而，所提出的与治疗数据相关的修改需要得到指定管理员的批准，其中，该指定的管理员负责病人治疗和批准对治疗数据所提出修改。
在一个实施方案中，图1中的PBTS 10还可包括一个或多个PBTS工作站62，PBTS工作站62可放置被用来操作和控制PBTS 10的PBTS治疗实施组件11、12、16、18、20的硬件和软件。PBTS工作站62独立于配置管理系统54运行以便对PBTS 10提供局部控制。如前所述，用户接口系统52被用来与配置管理系统54进行交互。相反，PBTS工作站62被用来与PBTS治疗实施组件11、12、16、18、20进行交互。在一个实施方案中，在配置管理系统54和PBTS 10之间没有直接的链路。作为一种替换，PBTS工作站62和/或PBTS 10通过系统控制文档56从配置管理系统54访问PBTS配置数据、参数和控制设置。
一方面，本领域的普通技术人员应该认识到，配置管理系统54将一个或多个系统控制文档56提供给治疗实施系统10的治疗实施组件11、12、14、16、18和20。此外，还应该认识到治疗实施组件11、12、14、16、18和20可从系统控制文档56中选取一个或多个操作参数。另一方面，本领域的普通技术人员应该认识到管理组件适于发送可配置参数到各个治疗设备，其中，选定的治疗设备从可配置的参数中选取可使用的参数。此外，管理组件可有选择地将代表可由各个治疗设备使用的参数的可配置参数发送给各个治疗设备。
该特殊的实施方案有利地提供了配置管理系统54与PBTS工作站62之间的控制分离。配置数据、参数和控制设置利用配置管理系统54可方便地得到更新，这提供了更可靠的数据库管理和受控参数修订。当(和如果)配置管理系统54离线或不可用时，系统控制文档56的生成允许PBTS工作站62访问PBTS配置数据、参数和控制设置。因此，PBTS 10能够独立于配置管理系统54进行操作。
在治疗实施的过程当中，PBTS治疗实施组件11、12、14、16、18和20的操作被符合愿望得到协调，以将精确地校准和对准的质子束导向病人24的特定目标区域或等角点60。如前所述，病人24由治疗平台22支撑，台架18绕旋转轴旋转，并被用来适当地将质子束58相对于病人24和等角点60对准。PBTS控制系统62监控和协调用来配置和导引质子束58以及保证病人的安全的硬件和软件子系统的操作活动。在放射治疗中病人的安全备受关注，PBTS 10的严格控制必须在任何时间被保持以保证质子束58用恰当的强度或能量水平准确和精确地导引。应该认识到关于PBTS控制系统62的更深层次的讨论在第5,260,581号美国专利中被充分的公开，其全部的内容被并入本文以做参考。
此外，包括PBTS工作站62的PBTS 10可利用系统控制文档56从配置管理系统54访问配置数据、参数和控制设置。在一个实施方案中，系统控制文档56可包括一系列以一个或多个可识别的文档或格式的字符串或字符，其可被PBTS 10、PBTS工作站62或PBTS 10的功能组件11、12、14、18和20来解析以选取以控制文档格式(例如文本文档、二进制文档、闪存文档等)存储中的配置数据参数等。使用文本文档的有益之处在于：文本文档是人们可读的。但是在不背离本发明的教导的领域或功能的情况下，本领域的普通技术人员可以使用各种其它文件结构，如二进制文档。此外，一方面，系统控制文档56可使用例如逗号、连字号、分号等的参考标识符来描述。作为一种选择，字符串可使用表示制表符或换行的编码来描述。此外，在记录本身中不易发现的字符的顺序定位的集合可被用做解析串的参考标识符。
在各种实施方案中，系统控制文档56可以是面向文档和/或面向地址的，并以各种不同的格式存储。例如，面向文档方案可包括“文本文件(textual document)”(例如，基于ASCII字符集)，该“文本文件”利用非易失性数据存储装置(例如，硬磁盘驱动器、光学驱动器、磁带驱动器，闪存设备，等等)作为分立的文档而得到存储和访问。类似地，面向地址的方案可包括系统控制文档信息，该系统控制文档信息以可在易失性或非易失性存储器或存储装置内的选定单元中(例如，被存储在特定存储地址中的信息的位/字节)得到访问的方式存储。还应该认识到，包含在系统控制文档中的信息可通过大量不同的方式表示，例如，使用二进制、八进制、十六进制、html(超文本链接标示语言)或其它数据类型/表述来表示。这些数据类型可以面向文件、面向地址来访问，或以适用于被期望地配置以使用系统控制文档信息的各个装置或设备的其它组织方式来访问。
在某些实施方案中，系统控制文档56可包括例如被存储在各种类型的数据存储单元(例如，闪存、只读存储器等)中的数据文档或格式。如公知的一样，可编程序的只读存储器(PROM)是能够被用户修改一次的只读存储器。由于PROM的处理相对不灵活，所以许多被设计成由用户修改的PROM芯片可用能够被编程、擦掉和重新编程多次的可擦可编程只读存储器(EPROM)或电可擦可编程只读存储器(EEPROM)来实现。此外，闪存代表了一种能够在存储块单元中擦写和重新编程的非易失性存储器。能够根据本发明的教导来使用的其它类型的装置可包括磁和光数据存储格式，例如光盘，软盘和磁带驱动器等。因此，通常应该认识到在不背离本发明的范围下，系统控制文档可包括各种类型的，具有各种组成部分的数据储存或存储器元件。此外，来自配置管理系统54的访问配置数据、参数和控制设置可被存储在各种类型的数据存储或储存器元件中，以便将系统控制文档提供给PBTS 10的操作和治疗装置11、12、14、18和20中。
一旦配置数据、参数等被从系统控制文档56中识别和选取出来，PBTS控制系统62或PBTS 10的功能组件11、12、14、18和20可使用被选取出的数据、参数等来配置它的功能和操作组件以用于治疗实施。应该认识到PBTS 10可以将包括电子数据表(spreadsheet)和表格等的只读格式文档作为PBTS系统控制文档56来接收和解释。
此外，被选取出的信息还可包括可被PBTS 10用来配置它的操作组件的指令集。在治疗实施的过程当中，无需依赖于配置管理系统54的处理和管理组件就可以进行配置是有利的。因此，PBTS 10的操作组件可以独立的方式来工作，这降低了配置管理系统54中的单点故障的负面效应。配置管理系统54对数据、参数和控制设置的管理允许保护数据的完整性以及确保没有数据的重复。例如，数据完整性可用自动备份来保护，其中，配置管理系统54将包括被拷贝的配置数据、参数等的备份文档在无需用户同意的情况下存档在单独的存储组件中。此外，对配置数据、参数等的受控访问允许配置管理系统54根据预定的标准对多次更新按优先级顺序排列以充分地避免配置数据、参数等的重复。此外，PBTS 10从系统控制文档56访问数据、参数和控制设置，这就确保了配置数据、参数等在(和如果)相对于配置管理系统54的单点故障发生时是可访问的。
例如，PBTS 10的配置可包括对质子能量源11、加速装置12和质子束传输装置14进行设置以将规定的质子束58传输给调度装置16。此外，PBTS 10的配置还可包括对调度装置16进行设置以将规定的质子束60导引到特定的治疗站和相应的台架18，从而将质子束60导向病人24上的特定等位角60。此外，配置数据、参数等还可包括治疗实施的长度、质子束的能量强度、放射剂量的持续时间和对病人的多个治疗区域的放射。存储在系统控制文档56中的配置数据、参数等是可局部访问的，从而如果配置管理系统54由于某种原因离线时，PBTS 10及其组件还可继续运行，这对于病人来说是至关重要的。有益地，通过配置管理系统54生成系统控制文档56并将其分发给PBTS治疗实施系统10及其组件可以有利地提供控制分离，从而使得PBTS 10及其组件对病人进行传输治疗时对配置管理系统54的依赖减少。
通常，应该认识到PBTS控制系统62和配置管理系统54的处理组件可例如包括：以本文中描述的方式操作的计算机、程序逻辑或其它表示数据和指令的底层配置(substrate configuration)。在各种其它的实施方案中，PBTS控制系统58和配置管理系统54的处理和管理组件可包括控制器电路、处理器电路、处理器、通用单片或多片微处理器、数字信号处理器，嵌入式微处理器以及微控制器等。此外，还应该认识到在一个实施方案中，程序逻辑可实现为一个或多个组件，其中，这些组件可被配置成在一个或多个处理器中运行。这些组件可包括但不限制于软件或硬件组件、例如软件模块的模块、面向对象软件组件、类组件和任务组件、处理方法、函数、属性、过程、子程序、程序编码段、驱动器、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表格、矩阵和变量。
一方面，配置管理系统54可使用被设计用于相关数据库开发和实现的应用程序来实现。还应该认识到配置管理系统54可被实现为带有分离的表格或其它公知的例如链表、二叉树等数据结构的电子数据表或单一的数据库。而且，配置管理数据系统54还可被实现为能够被集中管理的多个数据库。还应该认识到配置管理系统54的上述结构和方案可在需要的时候被改变以执行被用来组织和分类配置管理系统54中的信息的关系和关联。
图3A-3C描述了图1和2中的PBTS 10以及图2中的配置管理系统54的各种功能性实施方案。为了便于描述，图3A描述了用户接口系统52、配置管理系统54和治疗实施系统10的简化方框图。在该具体的实施方案中，配置管理系统54可包括管理组件70、数据库组件72和控制文档组件74，它们可被功能性地相互连接以管理、更新和分发用于PBTS10的PBTS配置数据、参数和控制集合。PBTS数据库系统组件70、72和74可包括适用于与PBTS 10的特定功能有关的硬件和/或软件子系统。
使用如本文所述的系统控制文档可以通过生成例如文本文档、二进制文档、闪存文档等的包括操作和配置参数的静态文件，接着将该静态文件分布到治疗实施组件从而有利地减少单点故障的发生。此外，归功于对用于操作和参数选取的系统控制文档的关联依赖，系统控制文档的分发允许治疗实施组件的操作独立于数据库组件。一方面，尽管通信链路可被用来将生成的系统控制文档或静态文件分发给一个或多个治疗实施组件，但是操作依赖性可偏向于分布式系统控制文档或静态文件。
为了便于更新和选取，配置参数可以例如作为记录或值而被存储在数据库表结构中。在生成静态文件或控制文档时，被选取到的配置参数值可以安排在可被治疗实施组件识别的统一的信息集中。该统一的信息集有利地以这样一种方式使用了治疗实施装置的固有功能，即，额外的数字或辅助程序或应用程序对于治疗实施装置从静态文档中解析配置参数值而言不是必要的。这些处理的范围和功能将在下文中进行详细的描述。
在一个实施方案中，在请求修改参数时，治疗实施系统10以电子文档的形式经由例如通信网络(以太网、内联网或因特网通信系统)从配置管理系统54接收周期性的参数更新。在某种情况下，治疗实施组件可发送询问是否可以得到更新的请求到配置管理系统。如在下面将要详细描述的一样，参数的更新以一种该系统的治疗实施组件能够容易地识别的格式发送到治疗实施系统。
图3B进一步描述了图2，3A中具有与数据库组件72关联的附加功能特征的配置管理系统54。例如数据、信息和控制设置的配置和操作参数80能以通常公知的方式作为数据库文档而被存储在配置管理系统54的数据库组件72中。例如，PBTS 10的各个PBTS治疗实施组件11、12、14、16、18和20可自身具有与其配置和操作相关的参数80的参数集。在数据库组件72中可建立具体的PBTS治疗实施组件11、12、14、16、18、20和其自有的从1到N的参数80的集合之间的关联关系。这些参数80可通过管理组件70按照通常公知的方式来检索以选取、排序和编辑，从而使得在授权用户经由用户接口系统52请求参数更新时产生参数更新文档82。更新参数的处理将在下文中进行详细的描述。
在一个实施方案中，配置数据和参数以集合的形式保持。数据库组件72负责保持批准的、当前和建议的配置数据和参数集。批准的集合可包括可接受用于允许治疗处理的参数配置集。优选地，为了安全的原因，在任何时间只有一个被批准的配置参数集。当前的参数集可包括PBTS10当前正在使用配置的参数配置集，该当前的集合可允许或不允许用于治疗。当前的集合可以是存在数据库组件72中的多个配置集合中的一个。建议的集合可包括在其能够用于治疗之前等候系统管理员的批准的参数配置集。
如图3C所示，管理组件70可被配置管理系统54用来从数据库组件72中识别、选取和更新配置参数，并使用控制文档组件74生成系统控制文档56。在生成系统控制文档56后，管理组件70随后将系统控制文档56a、56b、56c、56d、56e分发给PBTS 10的包括质子束控制系统10a、安全系统10b、电源系统10c、日志记录系统10d和各种附加系统10e的相应的PBTS治疗实施系统10a、10b、10c、10d、10e。质子束控制系统10a可包括质子束传输装置14、调度装置、台架18和质子束输送系统20。电源系统10c可包括质子能量源11和加速器12。
数据库组件72可在通常公知的存储装置中运行，例如硬件驱动器、小型盘、可移动存储介质、磁带驱动器、闪存、光学装置、集成电路等，其中，参数信息可通过用户接口系统52容易地存储、修改和选取。控制文档组件74可起到相关翻译器(relational translator)的作用，其将数据库语言格式解释为控制文档语言格式，以使得存储在数据库中的配置参数可被转换成PBTS 10的功能组件可识别的操作参数。
在复杂的、多处理器的由软件控制的系统(例如PBTS 10)中，提供可由授权用户容易地修改以将该由软件控制的系统准备用于各种操作模式的治疗可配置参数是重要的，这些操作模式例如修改参数容限(tolerance)、用户访问、访问级别、调试输出等。在大部分情况下，配置参数可由PBTS 10的执行软件以安全和及时的方式装载。此外，PBTS10经常包含操作的多个模式(治疗、研究、试运行)、多个配置设置(被动质子束传输、主动质子束传输)和多个病人设置。此外，可以有一个以上的被授权访问以修改数据和参数集的人。
在一个实施方案中，配置管理系统54提供集中式数据库服务器，该服务器为软件控制的PBTS 10存储配置和操作信息，例如数据、参数和控制设置。在一个实施方案中，参数修改和参数选取通过配置管理系统54经由来自用户接口系统52的请求被执行。此外，配置管理系统54提供配置管理活动，这些配置管理活动可包括记录保持(也就是，谁修改了某些参数、在何时修改了某些参数和为什么修改某些参数，具有被批准用于某些模式的参数)、提供数据的备份和版本/修订控制。此外，配置数据和参数可以按照这样一种方式被临时地改变，即，在指定的时间周期后，最新被修改的配置数据和参数值可回复(revert)到先前存储的值。回复到先前的数据、参数等还可以在生成控制文档56后发生。
一方面，修改数据和参数须经管理员的批准，这有助于维护数据的完整性和保证正确的治疗剂量和实施。该系统管理员可以为修改的有效性而批准、拒绝或制定一个时间限制。在一些情况下，如果有一个或多个授权的用户要求了重复的修改请求，并且系统管理员批准所有的未定修改请求，则最后的修改请求可优先于所有其它请求。在其它一些情况下，超时周期表示系统管理员正在批准被建议的修改但是仅可用于被限制的时间内。在这种特殊的情况下，一旦经过了指定的日期和/或时间，则在修改请求之前的数据或参数的先前值将被恢复。
配置管理系统54有利地包括生成控制文档56以充分地避免在PBTS10的操作期间出现的有问题的情况的能力。网络问题和单点故障可以作为异常的关闭和/或出现损坏的文件的结果而发生。系统控制文档56可包括各种类型控制文档，例如文本文档、二进制文档和闪存文档等的，这些控制文档可为PBTS 10提供快速和局部化的参数选取能力和独立操作能力。一方面，在治疗期间修改配置数据和参数会不利地影响治疗实施。因此，出于安全的原因，系统控制文档56优选地在治疗之间生成。
此外，配置管理系统54包括具有足够的配置管理能力和快速、安全和局部化的参数选取的信息管理和选取系统。例如，配置管理系统54结合数据库组件72利用管理组件70提供对参数修改的受限制的访问，其中，授权用户被允许修改配置数据、参数等，而未授权的用户则不能够访问配置数据和参数等。此外，配置管理系统54结合控制文档组件74利用管理组件70从参数文档80、82生成系统控制文档56，以用于将配置参数分发给PBTS 10。
一方面，在周期性的基础上或在参数被临时或永久被修改时，配置管理系统54可从参数文档80、82中生成系统控制文档56，从而充分地保证了在操作期间遵守正确的语法(syntax)。例如，管理组件70可访问到在PBTS 10中的各个治疗实施组件使用的编程语言。一方面，正确的语法可包括使用由编程语言规定的特定规则集来将指令元件组合成指定的治疗实施组件可识别的允许结构。正确的语法还涉及可由指定的治疗实施组件容易地从系统控制文档56中解析出来的数据和指令的系统性结构。此外，被生成的系统控制文档56被置于与PBTS 10的功能组件相关的适当目录中。此外，PBTS 10的功能组件使用的执行软件选取适当的系统控制文档56，并装载被请求的配置参数以用于治疗实施。
图4A描述了在数据库组件72中的多个配置参数值80的逻辑组织的一个实施方案。如前所述，存在大量的可被用于PBTS 10中的各个PBTS治疗实施组件的配置参数值80。跟踪用于PBTS治疗实施组件的配置参数值是非常复杂和麻烦的。因此，管理组件70可被用来通过使用多个映射表74将参数映射到PBTS 10中的具体治疗实施组件。在数据库组件72中，包括部署标记(deployment label)76a、76b、76c至查找关键值(lookupkey)78的映射表74可被建立以识别和选取配置参数80，以此生成多个系统控制文档86。一方面，查找关键值78识别数据和参数值80在数据库组件72内能够被存放的位置，其中，在数据或参数值80能够在数据库组件72中找到的情况下，各个部署标记76指向具体的查找关键值78。
例如，PBTS 10的第一治疗实施组件可被映射到包括第一组部署标记76a的第一映射表74a。PBTS 10的第二治疗实施组件可被映射到包括第二组部署标记76b的第二映射表74b。PBTS 10的第三治疗实施组件可被映射到包括第三组部署标记76c的第三映射表74c。如在图4A中所述，第一组部署标记76a可指向查找关键值A、C和E(78)，而查找关键值A、C和E(78)则可进一步指向配置参数值V1、V2和V5(80)。第二组部署标记76b可指向查找关键值B和E(78)，而查找关键值B和E(78)则可进一步指向配置参数值V2和V5(80)。第三组部署标记76c可指向查找关键值A、D、E和F(78)，而查找关键值A、D、E和F(78)则可进一步指向配置参数值V1、V4、V5和V6(80)。
在大部分的情况下，如图4A中用虚线表示的参数的引用在数据库组件72中以通常公知的方式发生。一方面，一旦配置参数值80被识别和选取，配置参数值80可如图4A中虚线所示的那样被随后输入到系统控制文档86中，以用于分发到PBTS 10中的相应PBTS治疗实施组件。例如，第一映射表74a可被用来生成并分发第一系统控制文档86a到PBTS10的第一治疗实施组件。第二映射表74b可被用来生成并分发第二系统控制文档86b到PBTS 10的第二治疗实施组件。第三映射表74c可被用来生成并分发第三系统控制文档86c到PBTS 10的第三治疗实施组件。
应该认识到参数值选取的顺序可被改变，并且可以依赖于指定的治疗实施组件从控制文档中解析信息的特殊顺序。在不背离本发明的范围的情况下，本领域的普通技术人员还应该认识到也可以使用任意数目的控制文档生成技术。
如前所述，治疗参数值可能需要得到更新以反映新的治疗剂量，等等。因此，一旦配置参数值80被识别并被设置于数据库组件72中，则配置参数值80可使用更新的配置参数值82来替换或修改。还应该认识到，存储数据和信息在本领域中是公知的，并且任意数目的通常公知的存储方法可被用来在数据库组件72中存储被更新的配置参数值80。
图4B描述了配置参数关联(parameter association)94的局部组织的一个实施方案。针对特定配置参数的用户输入修改90可以这样一种方式来影响其它附属的配置参数，即，它使得附属的参数值可能需要被重新计算。一方面，多个参考单元92可被用来识别对应于用户输入的修改90的多个参数关联94。例如，如图4B中所示，针对由查找关键值A指示的第一配置参数值V1的第一输入修改90a可指向第一参考单元92a，参考单元92a则可进一步指向第一和第二参数关联94a、94b。由于V1已经被用户修改，数据库组件72定位出与查找关键值D和F相关联的配置参数值V4和V6的位置。随后，配置参数值V4和V6可根据一个具体的函数来重新计算，例如，V4＝V4+V1以及V6＝V6+V1。应该认识到，在不背离本发明的范围的情况下，重新计算函数可根据具体应用而变化。
相似地，在另一个实施例中，针对由查找关键值B指示的第二配置参数值V2的第二输入修改90b可指向第二参考单元92b，而第二参考单元92b则进一步指向第三参数关联94c。由于V2已经被用户修改，所以数据库组件72定位出与查找关键值A相关联的配置参数值V1的位置。随后，配置参数值V1可根据一个具体函数来重新计算，例如V1＝V1+V2。此外，针对由查找关键值C指示的第三配置参数值V3的第三输入修改90c可指向第三参考单元92c，第三参考单元92c则可进一步指向第四、五和第六参数关联94d、94e和94f。由于V3已经被用户修改，所以数据库组件72定位出与查找关键值B、E和F相关联的配置参数值V2、V5和V6的位置。随后，配置参数值V2、V5和V6可根据一个具体函数来重新计算，例如V2＝V2+V3、V5＝V5+V3和V6＝V6+V3。
应该认识到，配置参数值被重新计算的顺序可根据用户建立的特定应用优先级而变化。如前所述，对于最新的修改可赋予高于以前修改的优先级，或者可由配置管理员建立优先级。还应该认识到，在不背离本发明的范围的前提下，被本领域的普通技术人员可以使用任意数目的参数关联技术。
图4C描述了使用映射表74生成与PBTS 10中的特定治疗实施设备相关联的系统控制文档86的一个实施例。在一个实施方案中，映射表74包括用于维护数据以及实际参数及其相关属性的记录和关键值。如前所述，配置管理系统54使用来自授权用户经由用户接口装置52的输入数据来操控或修改数据库组件72中的配置数据、参数等。作为从该表到基于文本的控制文档86的映射，这些数据对于PBTS 10中的治疗实施组件和装置变得可用。例如，PBTS 10的电源可被用来给一个或多个磁体通电以使其能够以通常公知的方式达到期望得到的能量并控制质子束。存在不同类型的电源，各种类型的电源可不同地配置。结果，与电源有关的配置参数可被存储在数据库组件72中。
如图4C所示，配置参数可使用数据表被存储在例如数据库组件72中。一方面，上述数据表保存有被用来以参照图4A中描述的方式查找和维护参数及它们的值的信息，并且将在下面描述。
 
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   attr1    attr2    ...    ... ..    AmpScale    20000 .. .. ttrn
   attr1    attr2    ...    ... ..    MaxAmp    20000 .. .. ttrn
   attr1    attr2    ....    .... ...    MaxVolt    20000 .. .. ttrn
   attr1    attr2    ....    .... ...    MinAmp    -20000 .. .. ttrn
   attr1    attr2    ....    ..... ...    MinVolt    -20000 ... .. ttrn
   attr1    attr2    ....    .... ...    RampRate    720 ... . ttm
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在一个实施方案中，配置管理系统54的管理组件70使用数据库组件72选择必要的参数值80，并进一步使用控制文档组件74将参数值80写入控制文档86。作为结果，控制文档表格86中的配置参数值可用来由PBTS 10中的指定治疗实施组件进行选取。
例如，如图4C所示，数据库组件72可包括用于电源的映射表74。电源映射表74包括指向一个或多个查找关键值78的部署标记，而查找关键值78则进一步指向与电源相关联的配置参数值80。用于电源的这些配置参数值80可被输入到控制文档86中以分发给PBTS 10的电源组件。在另一个实施例中，如图4C所述，数据库组件72还可包括用于定时系统的映射表74。定时系统映射表74包括指向一个或多个查找关键值78的部署标记，而查找关键值78则进一步指向与定时系统相关联的配置参数值80。用于定时系统的这些配置参数值80可被输入到控制文档86中以分发给PBTS 10的定时系统组件。
图5描述了系统配置处理100的一个实施方案，该系统配置处理100可被配置管理系统54用来修改PBTS 10的参数。PBTS配置管理组件54的数据库组件72被用来以能够避免重复配置设置的方式维护和保持配置数据、参数等的完整性。此外，被存储的配置数据、参数等可被容易地选取、修改和归档，从而使配置参数可按照更有效的方式来更新。
系统配置处理100启动于开始状态102，接着前进到状态104。在状态104中，用户可通过用户接口系统52请求参数更新。在一个实施方案中，用户通过计算机工作站将新的系统配置参数输入用户接口系统52，并且具有新的系统配置参数的所请求的参数更新被电子地发送到配置管理系统54以用于评估(evaluation)。随后，在接收到所请求的参数更新后，配置管理系统54的管理组件70遍历地运行(runs through)一个将新的系统配置参数与值的容限进行比较的PBTS系统检验(状态106)。例如，如果电源的操作范围在0到500安培之间，则管理组件70检验用于电源的新的系统配置参数没有被设置成小于0安培和大于500安培。
在判断状态108中，如果在所请求的参数更新中的一个或多个新系统配置参数超出了容限范围，则用于先前系统配置参数的先前数据设置被保留(状态110)，并且在状态114中通知给用户，处理100随后在结束状态116终止。否则，在判断状态108中，如果在所请求的参数更新中的新系统配置参数处于预定的容限范围内，则处理100前进到状态112。在状态112中，处配置管理系统54的管理组件70执行将在下面参照图6进行更加详细描述的参数更新。一旦配置管理系统54的数据库组件72中的系统配置参数被更新为所请求的参数更新中的新配置参数，则其在状态114中被通知给用户，并且处理100在结束状态116终止。
如前所述，在例如PBTS 10的复杂的多处理器的由软件控制的系统中，提供可由授权用户容易地修改以将该由软件控制的系统准备用于各种操作模式的治疗可配置参数是重要的。配置管理系统54有利地提供了一种集中式数据库，该数据库有效地存储用于由软件控制的PBTS 10的配置数据、参数等。而且，经由来自用户接口系统52的请求，参数修改和参数选取还可以通过配置管理系统54来有效地执行。
图6描述了可由配置管理系统54的管理组件70用来更新PBTS 10所使用的系统配置参数的参数更新处理140的一个实施方案。被更新的参数可从数据库文档中容易地识别并选取，并接着被转换为控制文档以用于PBTS 10的分发。通过配置管理系统54生成系统控制文档56并将其分发给PBTS治疗实施系统10以及其组件可以提供控制分离，从而使得PBTS 10及其组件较少地依赖于配置管理系统54以对病人实施治疗。为了便于讨论，将结合参考图6和图3B。
参数更新处理140启动于开始状态142，并前进到状态144。在状态144中，配置管理系统54的管理组件70识别在数据库组件72中与被请求的参数更新有关的参数80。在状态146，被请求的参数更新82中的新系统配置参数被临时地存储在配置管理系统54的数据库组件中，同时等候系统管理员的批准。
在修改批准被授权后，或者是被请求的参数更新82以永久的方式被存储以使得用参数更新82替换以前的参数80，或者是被请求的参数更新82被用来生成用于特定治疗的控制文档56并且将以前的参数80保持在数据库组件72中。通过临时地存储参数更新82，不会出现数据的重复，并且不会丢失以前的参数80。临时的参数更新82具有指定的时间周期以按照如前所述的方式终止。由于治疗剂量能够在没有丢失以前的配置参数的情况下变化以用于各个治疗实施，所以允许具有提高的治疗灵活性。
接下来，在状态148中，管理组件70使用控制文档组件74从被请求的参数更新82中生成具有新系统配置参数的系统控制文档56。在一个实施方案中，管理组件70从数据库组件72中选取配置参数，并通过用分隔符把各个值分开以排列字符串格式的参数值。一方面，控制文档组件74已经知道将由PBTS 10的指定的功能组件对参数值进行解析的顺序。因此，管理组件70使用控制文档组件74跟踪队列中的各个参数值的位置以使得系统控制文档56能够用正确的解析顺序生成。
可选地，管理组件70可计算并更新校验和，校验和用于检测被生成的系统控制文档56的错误。一方面，生成的系统控制文档56提供校验和机制来验证被生成的数据是当前的和最新的。在系统控制文档56生成时，管理组件70使用校验和算法来检测文件的损坏。校验和的方法在网络数据包传输中是公知的检测损坏的形式。发送处理将校验和添加到数据包的末尾，接收者使用该校验和确认该数据包没有损坏。除了上面描述的以外还具有许多校验和算法。它们基本上是通过获取数据包/文档中信息并执行数学操作和/或逻辑操作(移位、旋移位(bit twiddling)等)以“总计”数据包/文档。接收处理在数据中使用同样的算法并将其与校验和比较。如果它们匹配，则没有数据损坏。接下来，配置管理系统54建立与PBTS 10的通信，并将生成的系统控制文档56分发给PBTS 10的适当的功能组件。接下来，参数更新处理140在终止于结束状态154。
PBTS 10或其操作组件有利地通过系统控制文档56来访问数据、参数等。这就充分地保证了即便是在配置管理系统54发生单点故障时数据、参数等也是可以访问的。此外，PBTS 10或其操作组件的配置在治疗实施过程中不依靠配置管理系统54就可以实现。因此，PBTS 10或其操作组件可以独立的方式操作，从而降低了配置管理系统54中的单点故障的不利影响。
图7显示了使用本发明的配置管理系统54管理、更新和分发用于PBTS 10的配置参数的有益效果。如本文中所述，配置管理系统54有利地利用了面向数据库的文档管理系统和控制文档配置系统的积极特征。
如图7所示，配置管理系统54参照数据库管理系统提供对于配置信息的受控访问，例如验证和日志记录、在PBTS 10读取参数之前的参数范围检验、配置参数中的操作模式分离、自动备份以及数据的完整性。此外，数据库管理系统还可提供用于单个参数的修改控制、参数修改失效期管理以及报告生成能力，从而确保系统控制文档的正确语法和数据的完整性。
如图7中进一步所示，配置管理系统54参照控制文档配置系统提供对系统控制文档中的配置参数的快速访问，这将与访问数据库中的字段相比采用较少的时间访问文档，并用较高的可靠度来提供对配置参数的局部访问，以充分地保证在数据库服务器或网络中断和/或故障的情况下参数信息是可用的。另外，控制文档配置系统可进一步给用户、管理员和/或系统操作员以存档或只读的形式提供配置信息。本领域的普通技术人员应该认识到，在不背离本发明的范围的情况下，配置管理系统54可被增加在或增加到现存的各种当前使用的医疗设备的控制文档配置系统中。
尽管本发明优选的实施方案显示、描述和指出了本发明的如应用到这些特殊的实施方案中的新颖特征，但应该理解以被描述的设备的各种细节的形式进行的省略、替换和改变可由本领域的普通技术人员在不背离本发明的范围的情况下做出。因此，本发明的范围不局限于上面的描述，而是由附加的权利要求书来限定。

Claims (71)

1.一种具有多个治疗设备的放射束治疗系统，所述多个治疗设备包括放射束源和放射束传输设备，所述放射束治疗系统包括：
数据库组件，其存储有与选定的治疗设备相关的参数的子集，其中，所述参数包括能够被用来配置所述选定的治疗设备以用于操作的指令信息；
接口组件，其允许用户修改存储在所述数据库组件中的与所述选定的治疗设备相关的所述参数的子集；以及
管理组件，其从所述数据库组件中提取参数的子集并生成数据存储单元，所述数据存储单元包括具有可被所述选定的治疗设备识别的格式的所述被提取的参数的子集，其中，所述数据存储单元允许至少部分地基于包含在所述数据存储单元中的所述指令信息而对所述选定的治疗设备进行配置，所述管理组件还将所述数据存储单元分发给所述选定的治疗设备，由此允许所述选定的治疗设备独立于所述数据库组件而根据所述指令信息进行操作。
2.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述选定的治疗设备能够在治疗模式下进行操作。
3.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述多个治疗设备还包括加速装置，并且所述放射束源包括带电粒子源。
4.如权利要求3所述的放射束治疗系统，其中，所述带电粒子源或加速装置包括质子同步加速器，所述放射束传输设备包括多个控制和聚焦磁体，所述控制和聚焦磁体具有沿抽空的放射束传输管分布的放射束传感器。
5.如权利要求4所述的放射束治疗系统，其中，所述放射束传输设备连接至一系列的调度装置，所述调度装置包括双极偏转磁体的阵列，所述双极偏转磁体的阵列使所述放射束偏向多个通往分别具有可旋转台架的治疗单元的聚焦和偏转光学器件中的任意一个。
6.如权利要求5所述的放射束治疗系统，其中，在各个所述可旋转台架之内设置有放射束输送系统，其适于根据具体的病人治疗计划将治疗的放射剂量传输给躺在治疗平台上的病人。
7.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述参数的子集包括用于所述选定的治疗设备的治疗数据、配置参数、操作参数和控制设置。
8.如权利要求7所述的放射束治疗系统，其中，所述选定的治疗设备是由软件控制的设备，其需要至少一个所述参数的子集以用于操作和治疗。
9.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述数据库组件包括集中式数据库服务器，所述集中式数据库服务器按照能够便利地提供对被存储的配置和操作信息的访问的方式而为所述选定的治疗设备存储诸如数据、参数和控制设置的配置和操作信息，其中，对参数的选取和修改能够通过所述集中式数据库服务器经由来自所述接口组件的请求而能够被执行。
10.如权利要求9所述的放射束治疗系统，其中，所述集中式数据库服务器提供配置管理活动，所述配置管理活动包括记录保持和修订控制。
11.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述放射束治疗系统包括处在所述管理组件与所述选定的治疗设备之间的至少一个通信链路，以用于将所述被生成的数据存储单元分发给所述选定的治疗设备。
12.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述参数的子集以数据库表结构、记录和值中的至少一种形式被存储在所述数据库组件中。
13.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述数据存储单元安排在可被所述选定的治疗设备识别的统一信息集中。
14.如权利要求13所述的放射束治疗系统，其中，所述统一信息集按照如下方式来使用所述选定的治疗设备的固有功能，即，所述选定的治疗设备不必需要附加的数字或补充程序或应用程序以用于从所述数据存储单元中识别配置参数值。
15.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述数据存储单元包括按照适用于各个所述选定的治疗设备的面向文档的方式得到存储和访问的数据类型。
16.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述数据存储单元包括按照适用于各个所述选定的治疗设备的面向地址的方式得到存储和访问的数据类型。
17.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述数据存储单元包括一个或多个易失性或非易失性系统控制文档。
18.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述数据存储单元包括一个或多个系统控制文档。
19.如权利要求18所述的放射束治疗系统，其中，所述一个或多个系统控制文档包括一个或多个文本文档。
20.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述管理组件将可配置参数发送给各个治疗设备，并且其中所述选定的治疗设备从所述可配置参数中选取可用的参数。
21.如权利要求1所述的放射束治疗系统，其中，所述管理组件有选择地将代表可由各个治疗设备使用的参数的可配置参数发送给各个治疗设备。
22.一种放射束治疗系统，所述系统包括多个分布式功能组件，所述多个分布式功能组件的操作得到协调以产生选定的操作模式，以进行放射束治疗，所述系统包括：
数据库组件，其存储有与所述分布式功能组件相关的多个参数；
接口组件，其允许用户选择操作模式，所述数据库组件为所述操作模式识别与所述分布式功能组件相关的参数的子集，所述接口组件生成至少一个系统控制文档，所述至少一个系统控制文档包含参数的子集，该参数的子集被用来配置一个或多个选定的分布式功能组件以使其以能够产生所述选定的操作模式的方式操作；以及
控制文档分发组件，其为各个所述分布式功能组件提供系统控制文档，以使得所述分布式功能组件在根据所述系统控制文档中的信息产生所述选定的操作模式的同时能够独立于所述数据库组件而进行操作。
23.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述操作模式包括治疗操作模式。
24.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述多个分布式功能组件包括带电粒子源、加速装置和放射束传输系统中的至少一个。
25.如权利要求24所述的放射束治疗系统，其中，所述带电粒子源或加速装置包括质子同步加速器，所述放射束传输系统包括多个控制和聚焦磁体，所述控制和聚焦磁体具有沿抽空的放射束传输管分布的放射束传感器。
26.如权利要求25所述的放射束治疗系统，其中，所述放射束传输系统连接至一系列的调度装置，所述调度装置包括双极偏转磁体的阵列，所述双极偏转磁体的阵列使所述放射束偏向多个通往分别具有可旋转台架的治疗单元的聚焦和偏转光学器件中的任意一个。
27.如权利要求26所述的放射束治疗系统，其中，在各个所述可旋转台架之内设置有放射束输送系统，其适于根据具体的病人治疗计划将治疗的放射剂量传输给躺在治疗平台上的病人。
28.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述多个参数包括用于所述分布式功能组件的治疗数据、配置参数、操作参数和控制设置。
29.如权利要求28所述的放射束治疗系统，其中，所述分布式功能组件是由软件控制的设备，其需要所述多个参数中的至少一个参数以用于操作和治疗实施。
30.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述数据库组件包括集中式数据库服务器，所述集中式数据库服务器按照能够便利地提供对被存储的配置和操作信息的访问的方式而为所述分布式功能组件存储诸如数据、参数和控制设置的配置和操作信息，其中，对参数的选取和修改能够通过所述集中式数据库服务器经由来自所述接口组件的请求而被容易地执行。
31.如权利要求30所述的放射束治疗系统，其中，所述集中式数据库服务器提供配置管理活动，所述配置管理活动包括记录保持和修订控制。
32.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述放射束治疗系统包括处在所述控制文档分发组件与所述分布式功能组件之间的至少一个通信链路，以用于将所述被生成的系统控制文档分发给所述分布式功能组件。
33.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述多个参数以数据库表结构、记录和值中的至少一种形式被存储在所述数据库组件中。
34.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述系统控制文档安排在可被所述分布式功能组件识别的统一信息集中。
35.如权利要求34所述的放射束治疗系统，其中，所述统一信息集按照如下方式来使用所述分布式功能组件的固有功能，即，所述治疗实施设备不必需要附加的数字或补充程序或应用程序以用于从所述系统控制文档中识别配置参数值。
36.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述系统控制文档包括按照适用于各个所述分布式功能组件的面向文档的方式得到存储和访问的数据类型。
37.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述系统控制文档包括按照适用于各个所述分布式功能组件的面向地址的方式得到存储和访问的数据类型。
38.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述系统控制文档包括一个或多个易失性或非易失性数据存储单元。
39.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述系统控制文档包括一个或多个文本文档。
40.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述控制文档分发组件将可配置参数发送到各个功能组件，并且其中选定的功能组件从所述可配置参数中选取可用的参数。
41.如权利要求22所述的放射束治疗系统，其中，所述控制文档分发组件有选择地将代表可由各个功能组件使用的参数的可配置参数发送给各个功能组件。
42.一种放射束治疗系统，包括：
多个治疗设备，其包括放射束源和放射束传输设备；
数据库，其用于存储与选定的治疗设备相关的特定参数的子集，其中，所述特定参数包括能够用来配置所述选定的治疗设备以用于操作的指令信息的逻辑集合；
接口，其用于允许用户修改存储在所述数据库中的与选定的治疗设备相关的特定参数的子集；以及
管理组件，其从所述数据库中提取选定的特定参数的子集并生成一个或多个系统控制文档，所述系统控制文档包括具有可被所述选定的治疗设备识别的格式的所述被提取的特定参数的子集，其中，所述系统控制文档允许至少部分地基于包含在所述系统控制文档中的所述指令信息而对所述选定的治疗设备进行配置，所述管理组件还将所述系统控制文档分发给所述选定的治疗设备，由此允许所述选定的治疗设备独立于所述数据库而根据所述系统控制文档中的信息进行操作。
43.如权利要求42所述的放射束治疗系统，其中，所述特定参数的子集包括设备专用参数的子集。
44.一种具有多个功能组件的放射束治疗系统，所述多个功能组件包括放射束源和放射束传输设备，所述系统包括：
数据库，其存储有与所述功能组件的操作相关的可配置参数的子集，所述数据库还包括允许用户修改所述被存储的可配置参数的子集的接口；以及
管理组件，其从所述数据库中选取与被选择的功能组件相关的可配置参数的子集，所述管理组件还从被存储的可配置参数中生成一个或多个控制文档，并在随后将生成的控制文档分发给所述被选择的功能组件，以使得所述被选择的功能组件能够独立地根据所述控制文档中的信息进行操作。
45.一种放射束治疗系统，包括：
至少一个功能组件，其能够经由可配置参数的子集被配置用于治疗实施；
数据库组件，其将可配置参数的子集作为信息的逻辑集合来存储，所述数据库组件具有允许用户修改所述信息的逻辑集合的用户接口；以及
管理组件，其与所述数据库组件和所述至少一个功能组件通信，其中，所述管理组件识别与所述至少一个功能组件相关的可配置参数的子集，从所述被识别的可配置参数的子集中生成第一文档，以及将所述第一文档分发给所述至少一个功能组件，从而使所述至少一个功能组件在接收到所述第一文档后能够从所述第一文档中选取出所述可配置参数的子集并对所述至少一个功能组件自身进行配置以用于传输治疗。
46.一种用于管理多个分布式设备的方法，所述多个分布式设备在用于放射束治疗系统的治疗实施中使用，所述方法包括：
在集中式配置管理系统中为各个设备存储操作指令，所述集中式配置管理系统具有数据库组件，所述操作指令在所述数据库组件内得到维护；
为所述放射束治疗系统选择操作模式，并为在对所述放射束治疗系统进行配置以使其运行于所述选定的操作模式时使用的各个所述分布式设备识别存储于所述数据库组件中的操作指令的子集；
为各个所述分布式设备生成至少一个数据存储单元，所述数据存储单元含有用于配置各个分布式设备以使其能够按照致使所述放射治疗系统运行于所述选定的操作模式的方式运行所必需的操作指令；以及
将所述数据存储单元传输给所述分布式设备，由此为选定的分布式设备提供所述必需的操作指令以使其在无需进一步访问所述集中式配置管理系统的情况下进行操作，从而引致所述放射束治疗系统按照所需的操作模式运行。
47.如权利要求46所述的方法，其中，生成数据存储单元包括生成多个数据存储单元。
48.如权利要求46所述的方法，其中，生成数据存储单元包括生成至少一个闪存单元。
49.如权利要求46所述的方法，其中，生成数据存储单元包括生成至少一个系统控制文档。
50.如权利要求46所述的方法，其中，选择操作模式包括选择治疗操作模式。
51.如权利要求46所述的方法，其中，管理多个分布式设备包括管理多个治疗组件。
52.如权利要求46所述的方法，其中，管理多个分布式设备包括管理带电粒子源、加速装置和放射束传输系统中的至少一个。
53.如权利要求52所述的方法，其中，管理所述带电粒子源或加速装置包括管理质子同步加速器，并且其中管理所述放射束传输系统包括管理多个控制和聚焦磁体，所述控制和聚焦磁体具有沿抽空的放射束传输管分布的放射束传感器。
54.如权利要求53所述的方法，其中，所述放射束传输系统连接至一系列的调度装置，所述调度装置包括双极偏转磁体的阵列，所述双极偏转磁体的阵列使所述放射束偏向多个通往具有旋转台架的各个治疗单元的聚焦和偏转光学器件中的任意一个。
55.如权利要求54所述的方法，其中，在各个所述可旋转台架之内设置有放射束输送系统，其适于根据具体的病人治疗计划将治疗的放射剂量传输给躺在治疗平台上的病人。
56.如权利要求46所述的方法，其中，存储操作指令包括存储用于各个所述分布式设备的治疗数据、配置参数、操作参数和控制设置。
57.如权利要求56所述的方法，其中，所述分布式设备是由软件控制的设备，所述由软件控制的设备需要至少一个所述操作指令以用于操作和治疗。
58.如权利要求46所述的方法，其中，存储所述操作指令包括在数据库组件中存储所述操作指令，所述数据库组件包括集中式数据库服务器，所述集中式数据库服务器按照能够便利地提供对被存储的配置和操作信息的访问的方式而为所述分布式设备存储诸如数据、参数和控制设置的配置和操作信息，其中，对参数的选取和修改能够通过所述集中式数据库服务器经由来自接口组件的请求而能够被执行。
59.如权利要求58所述的方法，其中，维护所述操作指令包括访问所述集中式数据库服务器以提供配置管理活动，所述配置管理活动包括记录保持和修订控制。
60.如权利要求46所述的方法，其中，传输所述数据存储单元包括经由位于所述集中式配置管理系统与所述分布式设备之间的通信链路传输所述数据存储单元，以将所述生成的数据存储单元分发给所述分布式设备。
61.如权利要求46所述的方法，其中，存储所述操作指令包括以数据库表结构、记录和值中的至少一种形式在所述数据库组件中存储所述操作指令。
62.如权利要求46所述的方法，其中，生成所述数据存储单元包括将所述数据存储单元安排在可由所述分布式设备识别的统一信息集中。
63.如权利要求62所述的方法，其中，所述统一信息集按照如下方式来使用所述分布式设备的固有功能，即，所述分布式设备不必需要附加的数字或补充程序或应用程序以用于从所述数据存储单元中识别操作指令值。
64.如权利要求46所述的方法，其中，生成所述数据存储单元包括按照适用于各个选定的治疗设备的面向文档的方式得到存储和访问的数据类型。
65.如权利要求46所述的方法，其中，生成所述数据存储单元包括按照适用于各个选定的治疗设备的面向地址的方式得到存储和访问的数据类型。
66.如权利要求46所述的方法，其中，生成所述数据存储单元包括生成一个或多个易失性或非易失性系统控制文档。
67.如权利要求46所述的方法，其中，生成所述数据存储单元包括生成一个或多个系统控制文档。
68.如权利要求66所述的方法，其中，生成一个或多个系统控制文档包括生成一个或多个文本文档。
69.如权利要求46所述的方法，其中，传输所述数据存储单元包括将可配置参数传输给各个分布式设备，并且其中各个分布式设备从所述可配置参数中选取可用的参数。
70.如权利要求46所述的方法，其中，传输所述数据存储单元包括有选择地将代表可由各个分布式设备使用的参数的可配置参数发送给各个分布式设备。
71.一种用于配置具有多个功能组件的放射束治疗系统的方法，所述多个功能组件用于将放射束导向多个治疗单元中的至少一个，所述方法包括：
在数据库中保持多个可配置参数，所述可配置参数被用来协调所述多个功能组件的功能，以此产生对所述放射束治疗系统的操作控制；
选择这样一个操作模式，其中所述放射束被引导向具有所需操作参数集的特定治疗单元；
从保持在所述数据库中的多个可配置参数中识别出参数的子集，所述参数的子集被用以按照这样一种方式来配置和控制所述功能组件，即，使所述放射束被引导向具有所需操作参数集的特定治疗单元；
生成至少一个系统控制文档，所述系统控制文档反映了被用来配置和控制所述功能组件的参数的子集；以及
将所述至少一个系统控制文档分发给所述多个功能组件中的至少一个，由此指导所述功能组件的操作。
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