專利名稱：利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用呼吸信號(hào)來控制圖像同步的裝置和方法，特別是涉及一種在超聲治療中利用呼吸信號(hào)來控制圖像同步的裝置和方法。
背景技術(shù)：
醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的耐熱性比正常細(xì)胞要差，在42.5℃以上的溫度環(huán)境下，30分鐘內(nèi)腫瘤細(xì)胞死亡，而正常細(xì)胞損傷較輕且可逆轉(zhuǎn)。高強(qiáng)度聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)就是根據(jù)腫瘤細(xì)胞的這一特點(diǎn)，以超聲波為能量源，利用其穿透性和可聚焦性，將探頭發(fā)射出的平均聲強(qiáng)較低的超聲波通過介質(zhì)耦合，經(jīng)過皮膚進(jìn)入人體腫瘤組織，聚焦或者匯聚到一個(gè)空間點(diǎn)，形成一個(gè)平均聲強(qiáng)在1000W/cm2以上的焦域(焦域大小Φ3×8mm)，使該焦域瞬時(shí)(0.1秒到5秒)產(chǎn)生強(qiáng)烈的溫度升高(高于70℃)，加上其空化作用(即強(qiáng)超聲在液體中產(chǎn)生類似霧狀的氣泡，其形成和消失可以產(chǎn)生極高的溫度和壓力，從而使組織受到嚴(yán)重破壞)和機(jī)械振蕩作用，破壞焦域處的組織。通過對(duì)腫瘤進(jìn)行如此由點(diǎn)到線、由線到面、由面到體逐點(diǎn)掃描的固化治療，從而使整個(gè)腫瘤組織固化，實(shí)現(xiàn)治療的目的。
在對(duì)疾病進(jìn)行治療的過程中，特別是在超聲治療的過程中，常常需要把病人在治療前、后拍攝到的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行對(duì)比，以分析治療的效果。但是由于人體的呼吸運(yùn)動(dòng)會(huì)引起胸腔和腹腔內(nèi)器官的輕微移動(dòng)和變形，因此在不同的呼吸狀態(tài)下獲得的醫(yī)學(xué)圖像之間本身就存在著差異。這就給圖像對(duì)比分析的工作帶來很大的干擾，因?yàn)閷?duì)于差異的醫(yī)學(xué)圖像，并不能夠輕易的判斷出這種差異是由于治療引起的，還是由呼吸運(yùn)動(dòng)引起的，或者是由兩者共同引起的。即使能夠判斷出來，這也將影響到對(duì)治療效果的分析。
由于呼吸運(yùn)動(dòng)是不可避免的，呼吸運(yùn)動(dòng)給醫(yī)學(xué)圖像帶來的影響也是難以避免的，因此出于實(shí)際的考慮是——如何能夠使治療前后所獲得的醫(yī)學(xué)圖像都對(duì)應(yīng)于非常接近的呼吸狀態(tài)。即利用呼吸信號(hào)控制不同時(shí)間采集的圖像同步，從而盡量減小由于呼吸運(yùn)動(dòng)給圖像對(duì)比帶來的影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的裝置，其特征在于，具有呼吸監(jiān)測(cè)單元，與患者連接，對(duì)患者的呼吸進(jìn)行監(jiān)測(cè)，輸出與呼吸狀態(tài)對(duì)應(yīng)的呼吸信號(hào)；成像裝置，掃描患者病灶處的圖像；圖像采集裝置，與上述成像裝置連接，用于采集上述成像裝置輸出的圖像；以及微處理裝置，分別與上述呼吸監(jiān)測(cè)單元和上述圖像采集裝置連接，一方面接受上述呼吸監(jiān)測(cè)單元輸出的呼吸信號(hào)，并根據(jù)該呼吸信號(hào)來記錄呼吸信號(hào)特征值，另一方面控制上述圖像采集裝置，采集并記錄上述成像裝置輸出的圖像。上述微處理裝置在開始治療的同時(shí)，根據(jù)上述呼吸監(jiān)測(cè)單元檢測(cè)到的患者呼吸信號(hào)來記錄原始的呼吸信號(hào)特征值N0，同時(shí)控制上述圖像采集裝置，采集并記錄此時(shí)的圖像。在治療結(jié)束的同時(shí)，上述微處理裝置采集當(dāng)前的呼吸信號(hào)特征值N1，并比較N1是否等于N0。如果N1＝N0，則上述微處理裝置記錄上述圖像采集裝置所采集的此時(shí)的圖像，然后結(jié)束流程。如果N1≠N0，則等待一定的時(shí)間間隔T0，然后再次采集當(dāng)前的呼吸信號(hào)特征值N1，然后再判斷N1是否等于N0，重復(fù)這樣的步驟，直到N1＝N0，然后結(jié)束流程。
本發(fā)明提供一種利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的方法，在開始治療的同時(shí)，根據(jù)患者呼吸信號(hào)來記錄原始的呼吸信號(hào)特征值N0，同時(shí)采集并記錄此時(shí)的圖像。在治療結(jié)束的同時(shí)，采集當(dāng)前的呼吸信號(hào)特征值N1，并比較N1是否等于N0。如果N1＝N0，則采集并記錄此時(shí)的圖像，然后結(jié)束流程。如果N1≠N0，則等待一定的時(shí)間間隔T0，然后再次采集當(dāng)前的呼吸信號(hào)特征值N1，然后再判斷N1是否等于N0，重復(fù)這樣的步驟，直到N1＝N0，然后結(jié)束流程。
當(dāng)N1＝N0時(shí)，表示N1和N0都是從呼吸周期開始經(jīng)過相同的時(shí)間間隔記錄的特征值，因此在這兩個(gè)時(shí)刻的呼吸狀態(tài)幾乎相同，所采集的圖像可以進(jìn)行對(duì)比。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的裝置的工作流程圖。
圖3是表示如何獲得呼吸信號(hào)特征值的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用呼吸信號(hào)控制不同時(shí)間采集的圖像同步的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖中可以看出，該裝置由兩路構(gòu)成。一路是呼吸傳感器101→信號(hào)處理裝置102→AD轉(zhuǎn)換器103→微處理裝置104，另一路是成像裝置107→圖像采集裝置105→微處理裝置104。其中呼吸傳感器101與患者連接，對(duì)人呼吸產(chǎn)生的氣體流動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，輸出與呼吸狀態(tài)(呼吸氣流)對(duì)應(yīng)的模擬電信號(hào)；信號(hào)處理裝置102接收呼吸傳感器101輸出的與呼吸狀態(tài)對(duì)應(yīng)的模擬電信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行放大和濾波、去噪，即將微弱的模擬電信號(hào)放大到一定的幅度，并且抑制信號(hào)中的噪聲和干擾，提高信噪比。結(jié)果處理后的信號(hào)被輸出到AD轉(zhuǎn)換器103(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，AD轉(zhuǎn)換器103將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后輸出給微處理裝置104進(jìn)行處理。另外，成像裝置107掃描患者病灶處的圖像，例如可以是B超裝置、CT或MRI(核磁共振成像)裝置等；圖像采集裝置105在微處理裝置104的控制下，采集成像裝置107掃描的圖像，并將所采集的圖像輸入微處理裝置104。以上的呼吸傳感器101、信號(hào)處理裝置102和AD轉(zhuǎn)換器103構(gòu)成了本發(fā)明的呼吸監(jiān)測(cè)單元。
以下參照?qǐng)D2，對(duì)本發(fā)明的圖像同步采集裝置的工作流程進(jìn)行說明。首先，在步驟S1中，微處理裝置104在開始治療的同時(shí)，根據(jù)呼吸監(jiān)測(cè)單元檢測(cè)到的患者呼吸信號(hào)來記錄原始的呼吸信號(hào)特征值N0，同時(shí)記錄圖像采集裝置105所采集的此時(shí)的圖像。呼吸信號(hào)特征值N的獲得方法將在后面描述。
然后對(duì)患者進(jìn)行治療。在治療結(jié)束的同時(shí)，微處理裝置104在步驟S2中采集當(dāng)前的呼吸信號(hào)特征值N1。然后在步驟S3中，微處理裝置104比較N1是否等于N0。
如果N1＝N0，則表示此時(shí)的呼吸狀態(tài)與治療開始時(shí)的呼吸狀態(tài)相同。微處理裝置104記錄圖像采集裝置105所采集的此時(shí)的圖像，然后結(jié)束流程。
如果N1≠N0，則表示此時(shí)的呼吸狀態(tài)與治療開始時(shí)的呼吸狀態(tài)不同。進(jìn)入步驟S4，等待一定的時(shí)間間隔T0(例如10ms)，然后返回步驟S2，繼續(xù)采集當(dāng)前的呼吸信號(hào)特征值N1，然后再判斷N1是否等于N0。重復(fù)步驟S2、S3、S4，直到N1＝N0。
以下利用圖3，詳細(xì)說明呼吸信號(hào)特征值N的獲得方法。呼吸傳感器101檢測(cè)患者的呼吸信號(hào)，輸出給信號(hào)處理裝置102。信號(hào)處理裝置102對(duì)該模擬電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和去噪處理，然后輸出給AD轉(zhuǎn)換器103轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。由于人體每次呼吸轉(zhuǎn)換的瞬間，各種物理量會(huì)發(fā)生較大變化，例如此時(shí)的氣體流量幾乎為0，相應(yīng)地，呼吸傳感器101所檢測(cè)到的呼吸信號(hào)也會(huì)有較大的波動(dòng)。微處理裝置104讀取該信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)來判斷是否是一次呼吸周期的開始。如果是一次呼吸周期的開始，則設(shè)定N＝0；如果不是一次呼吸周期的開始，則對(duì)N累加1，即當(dāng)前N＝N+1。然后等待一定的時(shí)間間隔T0(與步驟S4的時(shí)間間隔相等)，微處理裝置104再次讀取呼吸傳感器101檢測(cè)到的呼吸信號(hào)，重復(fù)上述的過程。
因此，步驟S1中的原始呼吸信號(hào)特征值N0為治療開始時(shí)刻累加的呼吸信號(hào)特征值N，步驟S4中的呼吸信號(hào)特征值N1是治療結(jié)束后的累加的呼吸信號(hào)特征值N。當(dāng)N1＝N0時(shí)，表示N1和N0都是從呼吸周期開始經(jīng)過相同的時(shí)間間隔記錄的特征值，因此在這兩個(gè)時(shí)刻的呼吸狀態(tài)幾乎相同，所采集的圖像可以進(jìn)行對(duì)比。
例如，設(shè)定采樣時(shí)間間隔T0＝10ms。在治療前呼吸傳感器101檢測(cè)到呼吸周期的開始，此時(shí)設(shè)定N＝0。如果20ms后開始治療，則此時(shí)N經(jīng)過了2次累加，即N0＝0+1+1＝2。微處理裝置104在此同時(shí)控制圖像采集裝置105來采集圖像，作為原始圖像。
在治療結(jié)束的時(shí)刻，例如是從呼吸周期開始經(jīng)過了10ms，則此時(shí)N1＝0+1＝4。微處理裝置104判斷此時(shí)的N1≠N0，然后等待一個(gè)時(shí)間間隔T0，此時(shí)N1＝1+1＝2。微處理裝置104判斷此時(shí)的N1＝N0，控制圖像采集裝置105采集此時(shí)的圖像，然后結(jié)束工作流程。由于N1和N0都是從呼吸周期開始經(jīng)過相同的時(shí)間間隔記錄的特征值，因此在這兩個(gè)時(shí)刻的呼吸狀態(tài)幾乎相同，所采集的圖像可以進(jìn)行對(duì)比。
綜上所述，本發(fā)明根據(jù)呼吸狀態(tài)實(shí)時(shí)采集同步圖像，從而基本消除了呼吸運(yùn)動(dòng)給超聲治療的圖像對(duì)比工作所帶來的干擾，這也就有助于醫(yī)生對(duì)超聲治療的效果做出一個(gè)準(zhǔn)確地判斷。
另外，需要說明的是，雖然在上述說明中是以在超聲治療中根據(jù)呼吸狀態(tài)實(shí)時(shí)采集同步圖像為例，但本發(fā)明不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知道，本發(fā)明還可以應(yīng)用于其他需要比較治療前和治療后醫(yī)學(xué)圖像的治療領(lǐng)域。此外，以上的實(shí)施例是根據(jù)患者呼吸的氣體流動(dòng)來獲得呼吸信號(hào)特征值的，但本發(fā)明不限于此，也可以監(jiān)測(cè)其他物理量，例如壓力、溫度等，然后用同樣的方法來來獲得呼吸信號(hào)特征值。
本發(fā)明所舉實(shí)施例僅為舉例之用，根據(jù)本發(fā)明所教示的內(nèi)容，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行變更和改進(jìn)，但均在本發(fā)明所保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的裝置，其特征在于，具有呼吸監(jiān)測(cè)單元，與患者連接，對(duì)患者的呼吸進(jìn)行監(jiān)測(cè)，輸出與呼吸狀態(tài)對(duì)應(yīng)的呼吸信號(hào)；成像裝置，掃描患者病灶處的圖像；圖像采集裝置，與上述成像裝置連接，用于采集上述成像裝置輸出的圖像；以及微處理裝置，分別與上述呼吸監(jiān)測(cè)單元和上述圖像采集裝置連接，一方面接受上述呼吸監(jiān)測(cè)單元輸出的呼吸信號(hào)，并根據(jù)該呼吸信號(hào)來記錄呼吸信號(hào)特征值，另一方面控制上述圖像采集裝置，采集并記錄上述成像裝置輸出的圖像，上述微處理裝置在開始治療的同時(shí)，根據(jù)上述呼吸監(jiān)測(cè)單元檢測(cè)到的患者呼吸信號(hào)來記錄原始的呼吸信號(hào)特征值N0，同時(shí)控制上述圖像采集裝置，采集并記錄此時(shí)的圖像，在治療結(jié)束的同時(shí)，上述微處理裝置采集當(dāng)前的呼吸信號(hào)特征值N1，并比較N1是否等于N0，如果N1＝N0，則上述微處理裝置記錄上述圖像采集裝置所采集的此時(shí)的圖像，然后結(jié)束流程，如果N1≠N0，則等待一定的時(shí)間間隔T0，然后再次采集當(dāng)前的呼吸信號(hào)特征值N1，然后再判斷N1是否等于N0，重復(fù)這樣的步驟，直到N1＝N0，然后結(jié)束流程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的裝置，其特征在于，上述呼吸監(jiān)測(cè)單元包括呼吸傳感器，與患者連接，對(duì)人呼吸進(jìn)行監(jiān)測(cè)，輸出與呼吸狀態(tài)對(duì)應(yīng)的模擬電信號(hào)；信號(hào)處理裝置，接收上述呼吸傳感器輸出的與呼吸狀態(tài)對(duì)應(yīng)的模擬電信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行放大和濾波、去噪處理；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后輸出給上述微處理裝置進(jìn)行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的裝置，其特征在于，上述呼吸信號(hào)特征值N是這樣獲得的，即上述微處理裝置讀取經(jīng)上述呼吸傳感器、信號(hào)處理裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換器而輸出的呼吸信號(hào)，并根據(jù)該呼吸信號(hào)來判斷是否是一次呼吸周期的開始，如果是一次呼吸周期的開始，則設(shè)定N＝0；如果不是一次呼吸周期的開始，則對(duì)N累加1，即設(shè)定當(dāng)前N＝N+1，然后等待上述時(shí)間間隔T0，上述微處理裝置再次讀取呼吸信號(hào)，重復(fù)上述判斷過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的裝置，其特征在于，上述呼吸傳感器是氣體流量傳感器，對(duì)呼吸產(chǎn)生的氣體流動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，輸出與呼吸氣流對(duì)應(yīng)的模擬電信號(hào)。
5.一種利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的方法，其特征在于，在開始治療的同時(shí)，根據(jù)患者呼吸信號(hào)來記錄原始的呼吸信號(hào)特征值N0，同時(shí)采集并記錄此時(shí)的圖像，在治療結(jié)束的同時(shí)，采集當(dāng)前的呼吸信號(hào)特征值N1，并比較N1是否等于N0，如果N1＝N0，則采集并記錄此時(shí)的圖像，然后結(jié)束流程，如果N1≠N0，則等待一定的時(shí)間間隔T0，然后再次采集當(dāng)前的呼吸信號(hào)特征值N1，然后再判斷N1是否等于N0，重復(fù)這樣的步驟，直到N1＝N0，然后結(jié)束流程。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的方法，其特征在于，上述呼吸信號(hào)特征值N是這樣獲得的，即首先根據(jù)所檢測(cè)的呼吸信號(hào)來判斷是否是一次呼吸周期的開始，如果是一次呼吸周期的開始，則設(shè)定N＝0；如果不是一次呼吸周期的開始，則對(duì)N累加1，即設(shè)定當(dāng)前N＝N+1，然后等待上述時(shí)間間隔T0，再次讀取呼吸信號(hào)，重復(fù)上述判斷過程。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的方法，其特征在于，上述呼吸信號(hào)是與呼吸氣體流量對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用呼吸信號(hào)控制圖像同步的裝置，該裝置具有呼吸監(jiān)測(cè)單元、成像裝置、圖像采集裝置以及微處理裝置，微處理裝置一方面接受呼吸監(jiān)測(cè)單元輸出的呼吸信號(hào)，并根據(jù)該呼吸信號(hào)來記錄呼吸信號(hào)特征值，另一方面控制圖像采集裝置，采集并記錄成像裝置輸出的圖像。微處理裝置在開始治療的同時(shí)，根據(jù)呼吸監(jiān)測(cè)單元檢測(cè)到的患者呼吸信號(hào)來記錄原始的呼吸信號(hào)特征值N0，同時(shí)控制圖像采集裝置，采集并記錄此時(shí)的圖像。在治療結(jié)束的同時(shí)，微處理裝置采集當(dāng)前的呼吸信號(hào)特征值N1，并比較N1是否等于N0，由此根據(jù)呼吸狀態(tài)來使控制圖像同步。
文檔編號(hào)A61B6/03GK1814322SQ200510004988
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
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