[发明专利]一种基于呼吸信号的超带宽雷达导航成像系统及方法

说明书

本发明属于医学成像技术领域，具体提供了一种基于呼吸信号的超带宽雷达导航成像系统及方法，先生成超带宽频段波并通过雷达天线发射至目标对象形成发射波；然后对反射波进行调解数字化后与所述超带宽频段波做相关性分析，最终解析得到呼吸信号；最后根据呼吸信号实时对目标进行追踪导航扫描以重建目标成像。该方案的设备简单且成本低等优点，且不占用设备扫描时间，从而节省了病人的扫描时间；另一方面，不需要当前各种磁共振系统中的各种捆绑在腹部的方式，信号采集不需要紧贴病人身体或者需要屏气，为非接触式，因而非常方便医生及病人的操作，使用更为灵活，提升了用户体验，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于医学成像技术领域，具体涉及一种基于呼吸信号的超带宽雷达导航成像系统及方法。

背景技术

当前医学成像系统中的腹部成像，无论何种方式，腹部的成像都会有明显的呼吸运动伪影，这种伪影会导致医学图像质量低下，不利于医生后期对疾病的检查及诊断。因此为了减少呼吸运动伪影常采用呼吸门控采集患者高清医学影像，呼吸信号的采集在腹部成像导航系统中已不可或缺。

当前呼吸信号的采集设备以传感器为主，尤其是温度传感器、流量传感器、电压式传感器和位移传感器等接触式传感器运用最为广泛，它们大都穿戴复杂，而且价格较为昂贵。传统的传感器以呼吸门控的方式接收患者由于呼吸运动而产生具有一定幅度的呼吸波，为了得到清晰的腹部图像，就要达到同步采集的效果，因此当呼吸波在一定阈值的上下限之间时(一般选择呼气末期75％时间)采集患者数据，这样可以最大程度上减少由于呼吸运动而对腹部图像产生的伪影。呼吸传感器虽然操作简单，但是由于是接触式的要给患者进行腹带的穿戴，而腹带气体的压缩和释放容易受到患者自身运动的影响，因此其感应到的呼吸运动不完全准确，对呼吸门控的触发就会产生误差。

具体地，在磁共振系统的扫描仪的扫描过程中，为了重建清晰的图像，往往在较长的扫描时间内，扫描仪重复发射一系列射频脉冲序列，再通过傅里叶变换的方式重建一幅图像。核磁共振成像(MRI)对腹部进行成像时，MRI射频脉冲序列周期内，呼吸运动处于不同的时刻，所得到的影像信号也就来自呼吸过程中的不同时刻，最终导致由多次不同采集时间所采集到的图像信号叠加而获得的成像将出现严重的运动伪影。而且在扫描过程中，要求成像对象始终保持静止状态，即需要成像对象保持闭气静止状态。用户体验低下，严重限制了市场应用扩展。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中医学成像精度低且使用不方便的问题。

为此，本发明提供了一种基于呼吸信号的超带宽雷达导航成像系统，包括：脉冲生成模块、雷达天线模块、信号处理模块及扫描模块；

所述脉冲生成模块用于生成纳米脉冲波，并将所述纳米脉冲波调制成超带宽频段波；

所述雷达天线模块包括天线发射单元及天线接收模块，所述天线发射单元用于将所述超带宽频段波发射至目标对象并发生反射，所述天线接收模块用于接收从目标处反射回来的反射波；

所述信号处理模块用于对所述反射波进行调解数字化后与所述超带宽频段波做相关性分析，最终得到呼吸信号；

所述扫描模块用于根据所述呼吸信号实时对目标进行追踪导航扫描以重建目标成像。

优选地，所述纳米脉冲波采用伪随机M序列码形式的单冲击脉冲波。

优选地，所述系统还包括信号传输模块，所述信号传输模块用于将所述呼吸信号转换成光信号，并通过有线方式或者中间无线方式传输至所述扫描模块。

优选地，所述扫描模块包括MRI、PET、PET-MR或CT。

优选地，所述目标对象为人体腹内肝脏表面。

优选地，所述雷达天线模块的脉冲发射端与所述扫描模块的扫描端固定连接。

优选地，所述相关性分析具体包括信号识别及信号分离；