確定檢查區(qū)域的運動的制作方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明的方法用于確定患者的檢查區(qū)域的運動。該方法基于使用包括至少一個發(fā)送單元以及多個接收單元的平面的天線裝置，以及基于借助由控制信號控制的發(fā)送單元向檢查區(qū)域發(fā)送(S)雷達(dá)信號和借助接收單元接收(E)通過檢查區(qū)域反射的雷達(dá)信號。根據(jù)本發(fā)明的方法還包括從接收單元中讀出(Au)接收信號，其中，接收信號相應(yīng)于所接收的雷達(dá)信號。發(fā)明人已認(rèn)識到，通過以有利的方式和方法將接收信號與控制信號關(guān)聯(lián)來將所接收的雷達(dá)信號與分別發(fā)送了所接收的雷達(dá)信號的發(fā)送單元對應(yīng)(Z)，能夠?qū)崿F(xiàn)將從所關(guān)聯(lián)的接收信號中導(dǎo)出的參數(shù)適配于(A)可調(diào)用地存儲的模型數(shù)據(jù)。在此，模型數(shù)據(jù)涉及檢查區(qū)域的運動。
【專利說明】確定檢查區(qū)域的運動

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于確定檢查區(qū)域的運動的方法和醫(yī)學(xué)診斷或治療設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]對于大量醫(yī)學(xué)檢查和治療有利的是確定患者的運動例如心跳或呼吸運動。尤其在借助諸如計算機斷層成像或磁共振斷層成像的成像模態(tài)進(jìn)行檢查或治療中重要的是確定患者的運動。此外，患者運動的確定對于借助輻射治療設(shè)備進(jìn)行的醫(yī)療治療也是重要的。所采集的運動可以用于所獲得的圖像數(shù)據(jù)的運動校正或者用于觸發(fā)。通常，運動數(shù)據(jù)提供關(guān)于諸如心率或呼吸頻率的生理參數(shù)的信息。為了確定這種運動或生理參數(shù)，例如已知使用EKG來確定心率以及使用呼吸帶來確定呼吸頻率。
[0003]從DE 102 59 522 Al已知一種用于感測與身體內(nèi)部的身體部分或生命體的身體的位置和/或運動有關(guān)的信息。該方法包括將電磁信號發(fā)送至生命體的預(yù)定身體區(qū)域，以及接收從身體區(qū)域反射的電磁信號以及在與發(fā)送信號的傳播時間差和/或頻率差方面評估所接收的接收信號。該方法用于確定信息并且特征在于使用高頻范圍、尤其雷達(dá)范圍中的頻率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的任務(wù)是說明一種用于確定患者的檢查區(qū)域的運動的方法。
[0005]下面關(guān)于要求保護(hù)的設(shè)備以及關(guān)于要求保護(hù)的方法來描述該任務(wù)的根據(jù)本發(fā)明的解決方案。在此所提及的特征、優(yōu)點或替選的實施形式同樣可以轉(zhuǎn)用于其它所要求保護(hù)的對象，并且反之亦然。換言之，例如針對設(shè)備的具體權(quán)利要求也可以以結(jié)合方法描述或要求保護(hù)的特征來改進(jìn)。該方法的相應(yīng)的功能特征在此通過相應(yīng)的具體模塊來構(gòu)建。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的方法用于確定患者的檢查區(qū)域的運動。該方法基于使用平面的、包括至少一個發(fā)送單元以及多個接收單元的天線裝置，以及基于借助由控制信號控制的發(fā)送單元向檢查區(qū)域發(fā)送雷達(dá)信號以及借助接收單元接收通過檢查對象反射的雷達(dá)信號。根據(jù)本發(fā)明的方法還包括從接收單元中讀出接收信號，其中接收信號對應(yīng)于所接收的雷達(dá)信號。發(fā)明人已知，通過將接收信號與控制信號關(guān)聯(lián)將所接收的雷達(dá)信號與分別發(fā)送了該所接收的雷達(dá)信號的發(fā)送單元對應(yīng)能夠以有利的方式和方法實現(xiàn)將從所關(guān)聯(lián)的接收信號中導(dǎo)出的參數(shù)匹配于可調(diào)用地存儲的模型數(shù)據(jù)。在此，模型數(shù)據(jù)涉及檢查區(qū)域的運動，從而可以精確地確定檢查區(qū)域的運動。
[0007]通過位于平面的天線裝置中的多個接收單元，通過所接收的雷達(dá)信號的對應(yīng)形成與雷達(dá)信號的傳播有關(guān)的附加的空間信息。該附加的空間信息引起更好地將根據(jù)本發(fā)明的參數(shù)匹配于模型數(shù)據(jù)。為此，模型數(shù)據(jù)當(dāng)然必須考慮附加的空間信息本身。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面將參數(shù)匹配于涉及檢查對象的體積的時間變化的模型數(shù)據(jù)。由此可以將根據(jù)本發(fā)明提高的信息含量用于確定檢查區(qū)域的運動的確定的、特別重要的方面。因為諸如肺部或心臟的器官的體積的變化可以推斷出故障和疾病。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，至少匹配于涉及檢查區(qū)域的運動的頻譜的模型數(shù)據(jù)。由此，可以采集運動的規(guī)律性，這例如對于識別節(jié)律失常的心臟運動是重要的。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，檢查區(qū)域是患者的肺部，其中，借助至少1Hz的掃描頻率接收和發(fā)送雷達(dá)信號。因為這通常是對于能夠可靠確定肺部運動的頻率所需的最小頻率。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，匹配包括匹配于用于胸式呼吸的模型數(shù)據(jù)以及匹配于用于腹式呼吸的模型數(shù)據(jù)。從胸式呼吸和腹式呼吸的附加的求差中，可以獲得對于診斷和/或?qū)τ诳刂破渌O(shè)備有價值的信息。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，檢查區(qū)域是患者的心臟，其中，借助至少500Hz的掃描頻率接收和發(fā)送雷達(dá)信號。因為這通常是對于能夠可靠確定心臟運動的頻率所需的最小頻率。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，模型數(shù)據(jù)基于檢查區(qū)域的訓(xùn)練過的模型。因為對基于訓(xùn)練過的模型的模型數(shù)據(jù)的匹配在相應(yīng)良好的訓(xùn)練條件下非常精確地進(jìn)行并且允許精確確定檢查區(qū)域的運動。
[0014]在本發(fā)明的另一擴(kuò)展方案中，其包括借助所匹配的參數(shù)后處理在接收和發(fā)送期間拍攝的檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。由此可以校正基于檢查區(qū)域的運動的圖像錯誤。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面發(fā)送單元和接收單元位于緊靠患者處，從而主要是反射和接收所發(fā)送的雷達(dá)信號的近場部分。由此可以特別簡單和省地方地處理天線裝置。
[0016]在本發(fā)明的另一擴(kuò)展方案中，其包括借助所匹配的參數(shù)控制醫(yī)學(xué)診斷和治療設(shè)備。由此可以提高醫(yī)學(xué)診斷和治療設(shè)備的分別受控的功能的精度，這最后引起更好的診斷或治療。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，醫(yī)學(xué)診斷和治療設(shè)備設(shè)計為實施根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0018]根據(jù)另一方面，醫(yī)學(xué)診斷和治療設(shè)備包括平面的天線裝置集成到其中的患者臥榻。通過集成而非常省地方地構(gòu)建天線裝置，并且根據(jù)本發(fā)明的方法可以特別簡單地實施，尤其無需將帶或其它測量系統(tǒng)安裝在患者上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面借助附圖中示出的實施例詳細(xì)描述和解釋本發(fā)明。其中，
[0020]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的俯視圖，
[0021]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的側(cè)視圖，
[0022]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)系統(tǒng)的電路圖，
[0023]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的計算機斷層成像設(shè)備，
[0024]圖5不出了有規(guī)律的呼吸運動的I和Q分量，
[0025]圖6示出了兩個疊加的運動的I和Q分量，
[0026]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0027]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的俯視圖，其尤其適于實施根據(jù)本發(fā)明的方法。該天線裝置20平面地構(gòu)建并且包括用于發(fā)送S雷達(dá)信號的、單個可控的發(fā)送單元21和用于接收E雷達(dá)信號的、單個可讀出的接收單元22。在此示出的示例中，發(fā)送單元21是白色的并且接收單元22有陰影地示出。發(fā)送單元21以及接收單元22的天線分別按貼片天線的形式構(gòu)建。貼片天線是平面地構(gòu)建的、通常為矩形的天線，其邊長尤其可以具有值λ/2，其中λ是天線用作諧振器時的波長。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的天線裝置20可以構(gòu)建為使得發(fā)送單元21和接收單元22都設(shè)計為用于發(fā)送S和接收E雷達(dá)信號。換言之，在本發(fā)明的一定實施形式中發(fā)送單元21可以起接收單元22的作用(反之亦然)。然而根據(jù)本發(fā)明的天線裝置20也可以構(gòu)建為使得發(fā)送單元21僅用于發(fā)送S雷達(dá)信號并且接收單元22僅用于接收E雷達(dá)信號。如果后者成立，則發(fā)送單元21和接收單元22如在此示出那樣可以按照棋盤狀圖案來布置；然而其也可以形成其他圖案，只要這在技術(shù)上是有意義的。
[0029]在俯視圖中，在圖1中示出的發(fā)送單元20和接收單元22的示例中僅分別天線可見。天線在在此示出的示例中相同地構(gòu)建。然而發(fā)送單元21以及接收單元22的天線也可以不同地成形或者以其他方式不同地構(gòu)建，以便改善發(fā)送特性和接收特性。在此示出的天線可以具有不同的邊長，其典型地位于數(shù)厘米的范圍中。尤其，在915MHz，868MHz及433MHz處的諧振是所希望的，這對應(yīng)于貼片天線中大約16.4cm, 17.3cm及34.6cm的邊長。圖1中可見的天線具有大約1cm至50cm的邊長，從而天線裝置20具有大約0.5m至1.5m寬和Im至2m長的尺度。單個天線及整個天線裝置20都可以具有與在此提及的實施形式不同的尺度和形狀，只要這是技術(shù)上有意義的。
[0030]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的側(cè)視圖，其尤其適于實施根據(jù)本發(fā)明的方法。在此處示出的實施形式中，天線裝置20僅具有居中布置的、用于發(fā)送S雷達(dá)信號的發(fā)送單元21。此外，天線裝置20具有四個圍繞發(fā)送單元21對稱布置的接收單元22，從而整個天線裝置20形成十字形。發(fā)送和接收單元分別具有貼片天線，其分別具有大約1cm至50cm的邊長。圖2中示出的線纜建立了在天線單元20及控制和評估單元19之間的、用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接，其中控制和評估單元19設(shè)計為通過本地振蕩器12控制發(fā)送單元21以及評估接收單元22的接收信號。
[0031]在此處示出的實施形式中，各個接收單元22通過鉸鏈彼此連接，從而發(fā)送單元21與接收單元22之間的相應(yīng)角度是可調(diào)的。由此，當(dāng)天線裝置20直接放置在患者3上、尤其直接在其身體上或下時，天線裝置20本身在固定構(gòu)建的天線或固定構(gòu)建的發(fā)送和接收單元情況下在一定程度上匹配于患者3的輪廓。用于連接發(fā)送或接收單元的鉸鏈也可以構(gòu)建為咬合連接(Klick-Verbindung),從而天線裝置20中的發(fā)送或接收單元的數(shù)目可以改變。在此示出的天線裝置20的實施形式尤其適于確定患者3由于呼吸引起的運動，方式是將其放置在患者3的喉部和/或腹部上或其下。
[0032]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)系統(tǒng)的電路圖。本地振蕩器12產(chǎn)生典型地在10MHz與5GHz之間的范圍中的信號頻率。由本地振蕩器產(chǎn)生的信號通過示出為三角的功率放大器放大至所希望的發(fā)送功率。信號在此處示出的示例中通過開關(guān)24依次傳輸給發(fā)送單元21，其中每個發(fā)送單元21分別具有用于以信號頻率發(fā)送S雷達(dá)信號的天線。由發(fā)送單元21發(fā)送的雷達(dá)信號可以由接收單元22接收，其中在此處示出的示例中每個接收單元22包括一個天線。接收信號由I/Q解調(diào)器13解調(diào)并且分別轉(zhuǎn)換為I分量(1_1至1_5)以及分別轉(zhuǎn)換為Q分量(9_1至9_5)。在此，接收信號被劃分為使得一部分以原始相位被解調(diào)并且形成I分量，并且其中第二部分以90°相位偏移地被解調(diào)并且形成Q分量。
[0033]在此處示出的示例中，I/Q解調(diào)器13以與發(fā)送單元21相同的信號頻率來運行。在另一在此未示出的實施形式中，I/Q解調(diào)器13以中間頻率來運行，其稍微地、典型地在數(shù)kHz的范圍中不同于信號頻率。此外，所使用的發(fā)送單元21和接收單元22的數(shù)目當(dāng)然可以變化，尤其根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)系統(tǒng)中的發(fā)送單元21以及接收單元22的數(shù)目可以不同。此夕卜，可以使用諸如混合器、濾波器、放大器等的電子部件，以便產(chǎn)生所希望的控制信號或解調(diào)和進(jìn)一步處理接收信號，尤其以便實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的對應(yīng)Z。在另一實施形式中，數(shù)字地進(jìn)行解調(diào)。
[0034]在此處示出的實施形式中，發(fā)送單元21并不同時發(fā)送其各自的雷達(dá)信號。替代地，發(fā)送單元21發(fā)送雷達(dá)信號的時間系列，其中，發(fā)送單元21位于不同的空間位置上。由此，發(fā)送單元21發(fā)送時間系列，其允許通過發(fā)送(或接收)的時刻推斷出發(fā)送了相應(yīng)的雷達(dá)信號的發(fā)送單元21的空間位置。然而，由于在患者3上反射雷達(dá)信號時非常小的時間延遲，并不將發(fā)送S雷達(dá)信號的絕對時刻與雷達(dá)信號的接收E相比較，而是通過將相應(yīng)于所發(fā)送的雷達(dá)信號的控制信號與相應(yīng)于所接收的雷達(dá)信號的接收信號相關(guān)聯(lián)來進(jìn)行對于發(fā)送了所接收的雷達(dá)信號的發(fā)送單元21的空間位置的推斷。
[0035]更確切而言，從雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】基本上已知，通過控制信號以及接收信號的關(guān)聯(lián)，尤其借助I/Q解調(diào)器推斷出對象的運動和/或位置。然而未知的是，通過控制信號與接收信號的關(guān)聯(lián)提高借助用于醫(yī)學(xué)使用的雷達(dá)系統(tǒng)獲得的信息含量。這尤其是適用的，因為I/Q解調(diào)不僅可以對于固定對應(yīng)的天線對執(zhí)行，而且基本上對于發(fā)送單元21與每個接收單元22的組合可以執(zhí)行。因為在此處示出的實施形式中，所有發(fā)送單元22可以同時接收由一個發(fā)送單元21發(fā)送的雷達(dá)信號。
[0036]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的計算機斷層成像設(shè)備。計算機斷層成像設(shè)備是醫(yī)學(xué)診斷和治療設(shè)備的示例實施形式。在此示出的計算機斷層成像設(shè)備具有拍攝單元，其包括X射線源8以及X射線探測器9。拍攝單元在拍攝斷層成像圖像期間圍繞縱軸線5旋轉(zhuǎn)，并且X射線源8在螺旋拍攝期間發(fā)射X射線17。在拍攝圖像時，患者3躺臥在患者臥榻6上?；颊吲P榻6與臥榻底座4連接為使得該臥榻底座支承患者臥榻6及患者3?；颊吲P榻6設(shè)計為使患者3沿著拍攝方向運動穿過計算機斷層成像設(shè)備的機架16的開口 10。在此處示出的示例中，將根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)系統(tǒng)的天線裝置20集成到患者臥榻6中。
[0037]在該實施例中，本發(fā)明包括控制和評估單元19，其集成到臥榻底座4中并且因此始終位于X射線17的光路外部?？刂坪驮u估單元19可以附加地以未示出的方式，例如借助由鉛制成的板或殼體相對于X射線散射輻射進(jìn)行屏蔽?？刂坪驮u估單元19此外與計算機18連接用于數(shù)據(jù)交換?？刂坪驮u估單元19尤其包括一個或多個本地振蕩器12以及一個或多個I/Q解調(diào)器13。尤其，當(dāng)天線裝置20構(gòu)建為可以放置在患者3上柔性墊時，控制和評估單元19也可以安裝在患者臥榻6或臥榻底座4外部的單獨殼體中。在任何情況下有利的是，控制和評估單元19通過相應(yīng)的包覆物而相對于X射線輻射受保護(hù)。
[0038]控制和評估單元19的功能是借助控制信號控制天線裝置20和由此控制各個發(fā)送單元21，及從各個接收單元22讀出接收信號?？刂菩盘栍绕淇梢酝ㄟ^至少一個本地振蕩器12和必要時通過諸如混合器、放大器或濾波器的其它電子部件來產(chǎn)生。在此示出的控制和評估單元19設(shè)計為通過控制信號與接收信號的關(guān)聯(lián)將由接收單元22接收的雷達(dá)信號與發(fā)送了所接收的雷達(dá)信號的發(fā)送單元21相對應(yīng)Z?？刂坪驮u估單元19還設(shè)計為從計算機18接收信號或?qū)⑿盘杺鬏斀o計算機18。
[0039]在此處示出的示例中，計算機斷層成像設(shè)備形式的醫(yī)學(xué)診斷或治療單元通過以在計算機18上可執(zhí)行地存儲的計算機程序形式的確定單元23而設(shè)計為用于確定患者3的檢查區(qū)域的運動。通常適用的是，確定單元23不僅可以以硬件而且可以以軟件形式來構(gòu)建。例如，確定單元23可以構(gòu)建為所謂的FPGA (英語的“Field Programmable Gate Array (現(xiàn)場可編程門控陣列)”的縮寫)，或者包括算術(shù)的邏輯單元。與在此所示出的不同，確定單元23也可以緊靠控制和評估單元19或者與其一起構(gòu)建為緊湊的單元。尤其，確定單元23也可以集成到臥榻底座4中。
[0040]此外，在此處示出的示例中，醫(yī)學(xué)診斷或治療單元構(gòu)建為將由根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)系統(tǒng)確定的運動用于控制St醫(yī)學(xué)診斷或治療單元和/或用于后處理Nb通過醫(yī)學(xué)診斷或治療單元獲得的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)例如可以是圖像數(shù)據(jù)。醫(yī)學(xué)診斷或治療單元可以設(shè)計為尤其通過在計算機18上可調(diào)用地存儲的計算機程序進(jìn)行控制St以及后處理Nb?？刂芐t包括根據(jù)醫(yī)學(xué)診斷或治療單元的形式例如以電磁輻射、電子或粒子來照射患者3。于是，照射例如可以僅在患者3的心臟的靜止階段或者在患者3的胸腔的與呼吸運動有關(guān)的確定位置中發(fā)生。也可以通過控制St來調(diào)節(jié)照射強度或照射角度。控制St在另一實施形式中包括通過患者臥榻6的行駛來定位患者3。后處理Nb例如涉及基于運動的檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)來分割或配準(zhǔn)圖像的時間系列。
[0041]計算機18與輸出單元11以及輸入單元7連接。輸出單元11例如是一個(或多個)LCD、等離子或OLED屏幕。輸出單元11上的輸出2例如包括用于控制計算機斷層成像設(shè)備以及控制和評估單元19的各個單元的圖形用戶界面。此外，在輸出單元7上可以示出所采集的數(shù)據(jù)的不同的視圖。輸入單元7例如是鍵盤、鼠標(biāo)、所謂的觸屏或者是用于語音輸入的麥克風(fēng)。
[0042]在其它的、在此未示出的實施例中，醫(yī)學(xué)診斷或治療設(shè)備可以是與計算機斷層成像設(shè)備不同的成像設(shè)備，例如是磁共振斷層成像設(shè)備或C型臂X射線設(shè)備。醫(yī)學(xué)診斷或治療設(shè)備還可以設(shè)計為用于正電子發(fā)射斷層成像。此外，醫(yī)學(xué)診斷或治療設(shè)備可以是這樣的設(shè)備，該設(shè)備設(shè)計為用于發(fā)射電磁輻射和/或電子和/或例如離子的粒子，并且由此適于在放射治療或粒子治療中使用。
[0043]圖5不出了規(guī)則運動的I和Q分量，而圖6不出了兩個疊加的運動的I和Q分量。在此，Q分量分別繪制在縱軸上，I分量分別繪制在橫軸上。在此繪制的I或Q分量是借助根據(jù)本發(fā)明的方法來確定的。I和Q分量的時間變化可以匹配于涉及檢查區(qū)域的運動的模型數(shù)據(jù)。例如，疊加的運動涉及胸式呼吸和腹式呼吸。根據(jù)本發(fā)明，可以通過參數(shù)與模型數(shù)據(jù)的適配A來將不同的、疊加的運動彼此區(qū)分。
[0044]在在連續(xù)波模式中使用的雷達(dá)系統(tǒng)的情況下，可以對于發(fā)送單元21以及接收單元22的每個所評估的對，確定以接收信號相對于所發(fā)送的雷達(dá)信號的(實數(shù)的)I和Q分量形式的、復(fù)數(shù)的時間相關(guān)的傳輸系數(shù)，并且更確切而言作為時間t的函數(shù):I (t, j)，Q(t，j)其中j = 1..N，并且N是所評估的天線對的數(shù)目。對于其它雷達(dá)模式，必要時形成另一類型的信號，然而通常每個天線對的信號可以描述為矢量U(t，j)其中j = 1..N。變量t可以是時間連續(xù)的或也可以是時間離散的。在簡單的連續(xù)波雷達(dá)的情況下，U是帶有組成部分I和Q的二分量矢量。
[0045]在多頻率連續(xù)波雷達(dá)的情況下，U包含用于每個信號頻率的I和Q分量，于是在M個信號頻率情況下是2xM個分量的。在超寬帶雷達(dá)情況下，U的元素對應(yīng)于在所發(fā)送的雷達(dá)信號與所接收的雷達(dá)信號之間的不同延遲(和由此間隔)。U的值于是描述在相應(yīng)延遲下在所發(fā)送的雷達(dá)信號與所接收的雷達(dá)信號之間的關(guān)聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的方法可以在多頻率連續(xù)波模式中執(zhí)行，只要是有利的，因為頻率的變化與對患者3的身體的進(jìn)入深度的變化同義。由此，可以在天線裝置20的不改變的位置情況下確定身體內(nèi)不同深度中的不同檢查區(qū)域的運動。
[0046]所關(guān)聯(lián)的接收信號例如匹配于具有僅少數(shù)個患者特定的參數(shù)的、肺部的訓(xùn)練過的模型。該實施形式允許時間分辨地評估患者3的各個呼吸位置中的胸式呼吸和腹式呼吸以及肺部體積。此外，以該方式獲得的參數(shù)集合可以用于識別確定的患者3，因為所導(dǎo)出的參數(shù)對于患者3是特定的。這尤其可以保證，正確的患者3在正確的設(shè)備上被醫(yī)治?；诜尾炕驍U(kuò)展的全身模型的這樣訓(xùn)練過的模型，可以識別患者3的取向和定位，以便避免在配準(zhǔn)從患者3采集的圖像數(shù)據(jù)時的錯誤。如果天線裝置20被位置固定地安裝在例如患者臥榻6中，則可以借助根據(jù)本發(fā)明的方法精確地說明患者3的位置，因為所導(dǎo)出的參數(shù)有關(guān)于患者3相對于天線裝置的位置或取向。此外可能的是，借助根據(jù)本發(fā)明的方法將呼吸指示給出到患者3。
[0047]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的用于確定患者的檢查區(qū)域的運動的方法的流程圖。根據(jù)本發(fā)明的方法包括向檢查區(qū)域發(fā)送S雷達(dá)信號，接收E通過檢查區(qū)域反射的雷達(dá)信號，以及從接收單元中讀出Au接收信號，其中，接收信號相應(yīng)于所接收的雷達(dá)信號。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法包括將由接收單元22接收的雷達(dá)信號與分別發(fā)送了所接收的雷達(dá)信號的發(fā)送單元21對應(yīng)Z。對應(yīng)Z可以通過將接收信號與控制信號關(guān)聯(lián)來進(jìn)行。所接收的雷達(dá)信號與發(fā)送單元21的直接對應(yīng)Z也相應(yīng)于所接收的雷達(dá)信號的空間對應(yīng)。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的方法還包括確定B患者3的檢查區(qū)域的運動。因為借助根據(jù)本發(fā)明的方法可以借助多普雷效應(yīng)從由發(fā)送單元21發(fā)送的、由檢查區(qū)域反射和接下來由接收單元22接收的雷達(dá)信號中確定檢查對象的運動的速度和方向。該確定例如借助確定單元23來進(jìn)行。本發(fā)明還允許精確地以及無接觸地、快速且可靠地確定患者3的運動。
[0049]該確定例如可以通過適配A進(jìn)行，方式為將由I/Q解調(diào)器13獲得的I和Q分量的數(shù)字化的值適配于與檢查區(qū)域的已知運動對應(yīng)的、可調(diào)用地存儲的I和Q分量的時間系列。在該情況下，所測量的I和Q分量還具有被適配于以所存儲的I和Q分量的形式的模型數(shù)據(jù)的參數(shù)的作用。
[0050]檢查區(qū)域的運動的確定尤其可以包括將從所關(guān)聯(lián)的接收信號中導(dǎo)出的參數(shù)適配A于可調(diào)用地存儲的模型數(shù)據(jù)，其中，模型數(shù)據(jù)涉及檢查區(qū)域的運動。參數(shù)例如是幅值、平均頻率、頻率分布的寬度或者其各自的傅里葉變換的值。參數(shù)還可以是運動的檢查區(qū)域的體積以及空間延展，其例如通過長度、寬度和深度來描述。
[0051]在本發(fā)明的一個實施形式中，尤其適配A于涉及檢查區(qū)域的體積的時間變化的模型數(shù)據(jù)。此外，可以適配于涉及檢查區(qū)域的運動的頻譜的模型數(shù)據(jù)。如果應(yīng)確定檢查區(qū)域的基于患者3的呼吸的運動，則有利的是適配于用于胸式呼吸的模型數(shù)據(jù)以及用于腹式呼吸的模型數(shù)據(jù)。模型數(shù)據(jù)例如可調(diào)用地存儲在計算機18上或者借助因特網(wǎng)或內(nèi)部網(wǎng)可訪問的服務(wù)器上。
[0052]在根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式中，模型數(shù)據(jù)通過模型的訓(xùn)練建立。這種訓(xùn)練包括，對于多個患者借助根據(jù)本發(fā)明的天線裝置20繪出矢量U(t，j)形式的信號，其中j = 1..N并且N是所評估的天線對的數(shù)目。在此，與信號U(t，j)同時，借助成像的診斷設(shè)備、例如計算機斷層成像設(shè)備采集各個患者的圖像數(shù)據(jù)。接下來，信號U(t，j)經(jīng)受主軸線變換，以便降低維度j并且于是獲得時間分辨的矢量V(k，t)其中k〈j。通過結(jié)合同步采集的圖像數(shù)據(jù)評估矢量V(k，t)而可能的是確定呼吸的周期性dT并且以該方式對于不同的開始時間t_x確定時間上平均的矢量
[0053]V* (k, t = t_x) = [V (k, t) +V (k, t+dT) +V (k, t+2*dT) +...]
[0054]例如可以在五個不同的時刻t_x上評估呼吸周期，由此可以對于不同的呼吸位置各確定一個矢量V*(k, t = t_x)。為了簡化示出，從中獲得具有k ‘= k*x個元素的另一矢量
[0055]V**(k ‘)= [V*(k, t = t_l), V*(k, t = t_2), V*(k, t = t_3)…V*(k, t_x)]。以該方式將時間分辨的信號u(t，j)轉(zhuǎn)換為矢量V**(k ‘)。該矢量V**(k ‘)然后可以與從圖像數(shù)據(jù)中可以確定的、待確定的模型參數(shù)諸如肺部體積、肺部的形狀等一起存儲在數(shù)據(jù)庫中。在后面的使用中，于是通過測量U(t，j)和由此導(dǎo)出的V**(k ‘)，可以通過搜索數(shù)據(jù)庫獲得分別尋找的模型參數(shù)的值。替選于數(shù)據(jù)庫，也可以訓(xùn)練帶有輸入?yún)?shù)v**(k‘)和作為輸出參數(shù)的模型參數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，因為于是進(jìn)行V**的元素的自動加權(quán)。
[0056]在本發(fā)明的另一實施形式中，以至少1Hz的掃描率發(fā)送S和接收E雷達(dá)信號，從而可以采集患者3的肺部的運動。在本發(fā)明的另一實施形式中，以至少500Hz的掃描率發(fā)送S和接收E雷達(dá)信號，從而可以采集患者3的心臟的運動。在這兩個實施形式中，由不同的發(fā)送單元21發(fā)送的雷達(dá)信號當(dāng)然必須相區(qū)別，例如通過不同的頻率，不同的頻率調(diào)制或者不同的發(fā)送時刻。如果根據(jù)本發(fā)明的天線裝置20包括帶有各I個天線的10個發(fā)送單元21，并且如果力求1Hz (或500Hz)的掃描率，則10個天線中的每個每秒發(fā)送10個雷達(dá)信號(或500個雷達(dá)信號)。掃描率在本申請的意義下于是與發(fā)送單元21的數(shù)目基本無關(guān)。
[0057]例如，所有發(fā)送單元21可以同時以分別不同的頻率發(fā)送雷達(dá)信號以實現(xiàn)相應(yīng)的掃描率。于是在連續(xù)波模式中的運行是可能的，從而掃描率可以非常高。替選地，發(fā)送單元21可能以相同的頻率相繼發(fā)射雷達(dá)信號。于是，運行以脈沖模式進(jìn)行。尤其，發(fā)送單元21可以在每個周期即其中每個天線在脈沖式運行中發(fā)送恰好一個雷達(dá)信號、并且在掃描率為1Hz時持續(xù)1/10秒的時段中按規(guī)定的順序發(fā)送雷達(dá)信號。在另一實施形式中，根據(jù)本發(fā)明的方法按超寬帶模式實施。
[0058]在另一實施形式中，根據(jù)本發(fā)明的方法還包括控制St醫(yī)學(xué)診斷或治療單元和/或后處理Nb通過醫(yī)學(xué)診斷或治療單元獲得的數(shù)據(jù)，并且更確切而言分別借助患者3的檢查區(qū)域的確定運動來進(jìn)行。這樣構(gòu)建的根據(jù)本發(fā)明的方法例如通過校正已經(jīng)采集的圖像數(shù)據(jù)或者觸發(fā)照射設(shè)備來提高診斷和醫(yī)治的質(zhì)量。
[0059]雖然通過優(yōu)選實施例詳細(xì)示出和描述的本發(fā)明的細(xì)節(jié)，但是本發(fā)明并不通過所公開的示例受限并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從中導(dǎo)出其它變型方案，而不偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍。尤其可以按照與所說明的順序不同的順序來執(zhí)行方法步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種用于借助平面的天線裝置(20)確定患者(3)的檢查區(qū)域的運動的方法，該天線裝置包括至少一個發(fā)送單元(21)以及多個接收單元(22)，其中，該方法包括如下步驟: -借助由控制信號控制的發(fā)送單元(21)向檢查區(qū)域發(fā)送(S)雷達(dá)信號， -借助接收單元(22)接收(E)通過檢查區(qū)域反射的雷達(dá)信號， -從接收單元讀出(Au)接收信號，其中，接收信號相應(yīng)于所接收的雷達(dá)信號， -通過將接收信號與控制信號關(guān)聯(lián)來將所接收的雷達(dá)信號與分別發(fā)送了所接收的雷達(dá)信號的發(fā)送單元(21)相對應(yīng)(Z)， -將從所關(guān)聯(lián)的接收信號中導(dǎo)出的參數(shù)適配(A)于涉及檢查區(qū)域的運動的、可調(diào)用地存儲的模型數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，進(jìn)行至少到涉及檢查區(qū)域的體積的時間變化的模型數(shù)據(jù)的適配㈧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，進(jìn)行至少到涉及檢查區(qū)域的運動的頻譜的模型數(shù)據(jù)的適配(A)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述檢查區(qū)域是患者(3)的肺部，其中，雷達(dá)信號的發(fā)送(S)和接收(E)以至少1Hz的掃描率來進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述適配(A)不僅包括適配于用于胸式呼吸的模型數(shù)據(jù)而且包括適配于用于腹式呼吸的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述檢查區(qū)域是患者(3)的心臟，其中，雷達(dá)信號的發(fā)送(S)和接收(E)以至少500Hz的掃描率來進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，模型數(shù)據(jù)基于檢查區(qū)域的訓(xùn)練過的模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，還包括: -借助所適配的參數(shù)后處理(Nb)在接收(E)和發(fā)送⑶期間所采集的檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中，所述至少一個發(fā)送單元(21)和所述接收單元(22)緊靠患者(3)，從而主要反射和接收所發(fā)送的雷達(dá)信號的近場部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，還包括: -借助所適配的參數(shù)控制(St)醫(yī)學(xué)診斷或治療設(shè)備。
11.一種醫(yī)學(xué)診斷或治療設(shè)備，其設(shè)計為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的醫(yī)學(xué)診斷或治療設(shè)備，包括天線裝置(20)集成于其中的患者臥榻⑶。
【文檔編號】A61B6/03GK104274185SQ201410309068
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月1日
【發(fā)明者】T.阿爾曼丁格, T.哈尼曼, A.亨寧, J.佩納, F.普范娜 申請人:西門子公司