[发明专利]光学呼吸状态传感器

说明书

本申请涉及用于检测患者的呼吸状态的医学监测器。本申请特别应用于改进在磁共振（MRI）成像环境下检测经历扫描程序的患者的呼吸状态的可靠性和准确性，并特别参考该应用来进行描述。

MRI系统集中并引导相对较强的静磁场（B₀）、射频场（B₁）以及磁场梯度（快速改变的磁场）以生成图像数据。典型地，诸如患者监测器的在MRI扫描器的内部或附近操作的电子设备暴露于由这些场和梯度引起的干扰。梯度和射频场还能够感应出电流，该电流可能损害患者或电子设备。

在许多MRI扫描程序期间，在患者处于MRI环境下时，监测患者的呼吸。在屏气成像技术中，医师、技术人员和/或扫描器电子设备常常监测患者呼吸以确定患者何时屏气，以便在正确的时间采集图像数据。还可以在数据采集期间监测患者呼吸，从而以对应的呼吸状态标记所采集的数据。还监测患者呼吸以通知医务人员即时临床行动是否必要。

由于针对呼吸而监测的患者位于MRI的场中，因而装置必须在暴露于上面提到的场和梯度时恰当地起作用。监测患者呼吸的一项技术涉及利用气囊来测量呼吸，利用束带围绕患者的腹部保持该气囊。随着患者呼吸，囊中的压力增加和减少。设置在囊中或与囊相邻的压力换能器将压力差转换为电信号。关于该技术的问题是，有效电子部件暴露于由MRI产生的干扰，这引起潜在的准确性、可靠性以及安全问题。另一个问题是，有效部件可能对MRI数据和图像具有不利影响。另一项技术涉及通过ECG导联发送高频、低振幅的电压/电流波形并执行提取振幅的变化的解调方案以导出呼吸波形。关于该技术的问题是，用于MRI兼容的ECG的导联具有高阻抗，这抑制了该技术在没有过高的电压/电流的情况下工作，并可能造成患者风险。此外，梯度可能在导联中感应出电流。另一项技术使用远程相机或激光器来监测腹部运动。然而，患者、技术人员、装置或临床医生可能阻挡激光或相机的视野。

本申请提供克服了上述问题及其他问题的新的改进的光学呼吸状态传感器。

根据一个方面，提供了一种对象监测器。束带限定对象的周期运动的部分，诸如胸腔或腹部。光学感测设备包括：壳体；处于张力下以缩回至所述壳体中的带子，其中所述带子和所述壳体中的至少一个与所述束带连接；配置为使光聚焦在与所述带子一起运动的图案上的透镜；以及配置为检测从所述图案反射的光的光电检测器。光学解码器根据从所述图案反射的所述光确定所述束带的运动。

根据另一个方面，提供了一种MR系统。MR扫描器从检查区域中的对象的一部分生成MR数据。所述检查区域中或与所述检查区域相邻的光学感测设备包括：壳体；处于张力下以缩回至所述壳体中的带子，其中所述带子和所述壳体中的至少一个与所述束带连接；配置为使光聚焦在与所述带子一起运动的图案上的透镜；以及配置为检测从所述图案反射的光的光电检测器。光学解码器根据从所述图案反射的所述光确定所述束带的运动。

根据另一个方面，提供了一种用于确定对象的周期运动的方法。使光聚焦在与带子一起运动的图案上，所述带子连接至限定对象的周期运动的部分的束带并处于张力下以缩回。检测从所述图案反射的所述光。根据从所述图案反射的所述光检测所述束带的所述运动。

一个优点在于对患者的呼吸状态的可靠的检测。

另一个优点在于扫描程序期间MRI扫描器的无干扰操作。

其他优点在于关于呼吸或其他周期解剖运动的相位、速率以及其他信息的准确且可靠的测量。

在阅读并理解下面的详细描述的基础上，本领域普通技术人员将意识到本发明的更多优点。

本发明可以体现为各种部件和部件的布置以及各种步骤和步骤的布置。附图仅出于图示说明优选实施例的目的，并且不应被解释为限制本发明。

图1是根据本申请的MRI和光学呼吸状态系统的图解说明；

图2是根据本申请的光学呼吸状态传感器的一个实施例的图解说明；

图3是根据本申请的光学呼吸状态传感器的另一个实施例的图解说明；

图4是光学呼吸状态设备的操作的流程图。

参考图1，图示说明的是磁共振（MR）成像系统12，该磁共振成像系统包括生成通过检查区域13的时间上均匀的B₀场的主磁体。主磁体能够是环形或孔型磁体、C状开放式磁体、其他设计的开放式磁体等。设置为与主磁体相邻的梯度磁场线圈用来沿着选定的相对于B₀磁场的轴生成磁场梯度，以便空间地编码磁共振信号、产生损坏磁化的场梯度等。典型地，梯度场延伸至远远超出成像区域，且典型地为一米或更远的强场。