[实用新型]一种胸腹表面呼吸运动信号错相位超分辨电路

说明书

本发明一种胸腹表面呼吸运动信号错相位超分辨电路属于精密仪器和胸腹部放射治疗技术领域；该电路包括信号转换模块，相位差多输出模块，电阻链多相位生成模块，多相位正弦方波转换模块和多相位融合逻辑门模块；这些模块作为一个整体，缺一不可，共同实现了将一个周期的呼吸运动信号变成多个周期的错相位方波信号，且相位相差错相位超分辨方波输出信号的四分之一周期；即实现了对胸腹表面呼吸运动信号的超分辨，这个结果所能够带来的进一步技术优势在于，在多个呼吸周期过程中，通过判断方波信号的频率变化即可判断呼吸频率的变化，更重要的是，由于超分辨方波的周期远小于呼吸运动周期，因此能够在小于一个呼吸周期的时间范围内判断呼吸频率变化。

技术领域

本发明一种胸腹表面呼吸运动信号错相位超分辨电路属于精密仪器和胸腹部放射治疗技术领域。

背景技术

在胸腹部肿瘤放射治疗过程中，呼吸使得肿瘤区域逸出靶区或正常组织进入靶区，不仅降低了放疗效果，而且容易产生并发症。

为了解决呼吸运动给放射治疗带来的负面影响，临床上最早采用了呼吸保持和呼吸门控等方法，通过对呼吸的干预实现肿瘤位置的控制，虽然取得了一定的效果，但是患者耐受性差；为了提高患者耐受性，不干预患者呼吸，又出现了跟踪系统，通过监测肿瘤区域实现对肿瘤位置的跟踪，然而，由于这种方法属于滞后补偿方法，因此总会出现“慢半拍”的问题；为了提高跟踪精度，学者们采用了预测手段，期初，将呼吸运动视为一个呼吸周期的简单重复，然而，由于呼吸运动本身具有无明显规律的准周期特性，因此预测精度并不高，随着时间的推移，误差会越来越大；后来，学者们根据呼吸运动的历史规律，通过拟合，形成以时间为变量的呼吸运动模型，进而对未来呼吸运动进行预测，这种方法的效果较好；本课题组的研究生樊琪和史领采用高斯过程回归方法对呼吸运动进行预测，并以均值和方差的形式给出预测结果，为呼吸运动提供了一种全新的预测手段。

对于呼吸运动的宏观特性由幅值和频率来决定，由于幅值和频率之间又存在着一定的对应关系，因此只需要准确获得呼吸频率，即可实现呼吸运动预测，然而，对于呼吸频率的预测，至少要采集一个呼吸周期，这样就给呼吸频率快速分析带来了一定的困难。如果能够对呼吸运动信号进行超分辨，就可以实现在少于一个呼吸运动周期的时间获得呼吸频率，进而快速实现对呼吸运动进行预测与分析。然而，在本领域，还没有发现对呼吸运动信号进行超分辨的技术手段。

发明内容

为了实现对呼吸运动信号进行超分辨，本发明公开了一种胸腹表面呼吸运动信号错相位超分辨电路与方法，能够将一个周期的呼吸运动信号变成多个周期的错相位方波信号，且相位相差错相位超分辨方波输出信号的四分之一周期；这个结果所能够带来的进一步技术优势在于，在多个呼吸周期过程中，通过判断方波信号的频率变化即可判断呼吸频率的变化，更重要的是，由于超分辨方波的周期远小于呼吸运动周期，因此能够在更短时间内，即小于一个呼吸周期的时间范围内，判断出呼吸频率的变化。

本发明的目的是这样实现的：

一种胸腹表面呼吸运动信号错相位超分辨电路，包括信号转换模块，相位差多输出模块，电阻链多相位生成模块，多相位正弦方波转换模块和多相位融合逻辑门模块；

所述信号转换模块的输入为一个周期的呼吸运动信号f(t)，输出为：

其中：t₀为呼吸运动信号f(t)开始采集的时间；ω为呼吸运动信号f(t)的角频率；T为呼吸运动信号f(t)的周期；