[发明专利]用于检测内部器官运动的雷达系统的紧凑型天线布置

说明书

一种用于检测在医学扫描仪中的患者的内部器官的位移的紧凑型雷达系统。该系统包括位于支撑患者的床布置中的至少一个发射天线和至少一个接收天线。特别地，接收天线位于距患者参考位置的预定距离处，以使得能够检测从经历非对称位移的内部器官的区域反射的电磁能。该系统还包括激励发射天线和接收天线的雷达激励系统，其中发射天线对患者身体的包括内部器官的体积进行辐照。另外，接收天线检测从经历非对称位移的内部器官的区域反射的电磁能，以使得能够确定患者的吸气和呼气。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月8日提交的美国申请序列号No.16/154,002的优先权，其内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的方面涉及一种用于检测位于医学扫描仪中的患者的内部器官的位移的紧凑型雷达系统，并且更具体地涉及一种用于检测在医学扫描仪中的患者的内部器官的位移的紧凑型雷达系统，该紧凑型雷达系统包括至少一个发射天线和至少一个接收天线，其中接收天线位于距患者参考位置的预定距离处，以使得能够检测内部器官的非对称位移。

背景技术

诸如正电子发射计算机断层扫描（PET）、计算机断层扫描（CT）、单光子发射计算机断层扫描（SPECT）以及其他的医学成像技术被用于获得患者身体内部的图像。在利用此类成像技术进行诊断扫描期间，患者的呼吸运动可能会导致不期望的图像伪影或两个模态的不正确对齐，这都归因于在患者呼吸期间发生的内部器官运动。

为了克服这些缺点，常规的成像系统利用与呼吸相关的门控技术来获得呼吸波形。然后使用该波形来将呼吸与时间相关，以便提供图像数据的运动校正。这样的系统通常包括由训练有素的操作员定位在患者身上的设备和传感器。例如，可以将应变仪或光学跟踪仪附接到患者以测量呼吸期间的胸部抬高。但是，此类系统的操作和准确性取决于系统设置和操作员训练。例如，在某些类型的系统中使用的压力传感器在使用前需要由训练有素的操作员进行调节。此外，压力传感器在扫描过程中可能会松动，并且需要操作员重新定位以便保持准确性。在利用皮肤位置的光学检测的其他类型的系统中，需要目标和传感器之间的视线路径，该视线路径可能被患者的毯子、弯曲的膝盖等遮盖。而且，该系统需要大量的设置时间，并且不是用户友好的。

备选地，可以使用多普勒雷达系统来检测内部器官运动。这种系统在电磁频谱的超高频（UHF）带宽内运行，并且包括发射电磁（EM）辐射的贴片天线，该电磁辐射会辐照患者身体的相对较大的体积。这产生了来自体内各种器官的EM辐射的不期望反射，这些反射不是检测呼吸感兴趣的。此外，EM辐射可能会被位于患者身体外部的表面反射出来，例如被成像系统的CT机架表面、墙壁或其他表面反射出来。来自不感兴趣的器官的反射以及来自身体外部的表面的反射会在反射的雷达信号中产生不希望的噪声，并导致相对低的信噪比（SNR）。

发明内容

公开了一种用于检测在医学扫描仪中的患者的内部器官的位移的紧凑型雷达系统。该系统包括位于支撑患者的床布置中的至少一个发射天线和至少一个接收天线。特别地，接收天线位于距患者参考位置的预定距离处，以使得能够检测从经历非对称位移的内部器官的区域反射的电磁能。该系统还包括激励（energizing）发射天线和接收天线的雷达激励系统，其中发射天线辐照患者身体的包括内部器官的体积。另外，接收天线检测从经历非对称位移的内部器官的区域反射的电磁能，以使得能够确定患者的吸气和呼气。

本领域技术人员可以以任何组合或子组合的方式联合或分开地应用本发明的各个特征。

附图说明

在下面的详细描述中结合附图进一步描述本发明的示例性实施例，在其中：

图1描绘了根据本发明的一方面的低增益贴片天线。

图2描绘了位于患者床内的发射天线和接收天线，其中所述接收天线位于距患者的耳孔的距离D处。

图3包括上部图和下部图，该上部图描绘了包括心脏信号部分以及心脏信号和呼吸信号的组合部分的反射的雷达信号，且该下部图描绘了分别对应于雷达信号的I信号和Q信号。