CN102300504A - 使用两种不同类型的多个衬垫的固定 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种固定设备，包括两种不同类型的至少两个可充气的和可放气的衬垫(3，4)。所述第一类型的衬垫(3)是在充气时可变形而在放气时不可变形的，而所述第二类型的衬垫(4)布置为在充气时至少部分向着所述第一类型的衬垫的方向膨胀。所述固定设备提供了改进的适配性并且因而将容易且完美地适应于几乎每个身体部分的形状和大小。

Description

使用两种不同类型的多个衬垫的固定

技术领域

本发明涉及医疗成像技术领域，具体而言涉及用于采集高质量成像数据的固定设备。

背景技术

现今已知各种医疗成像技术，例如磁共振成像(MRI)、磁感应断层摄影(MIT)、计算机断层摄影(CT)以及其他。几乎所有这些技术对于由被检查对象的运动而产生并且导致受干扰的或者甚至不能使用的图像的运动伪影是敏感的。因而，可以将大部分的这些成像技术的图像采集期划分为几个自由运动期和固定期，其中只在固定状态期间获得图像数据，其中最小化或者避免对象的运动以得到成功的图像重建。

用于固定患者的常规设备通常包括框架和用于将该框架固定至将被检查的患者身体部分的固定结构。然而，这种固定设备的应用是费力并且费时的，因为必须使这些固定设备适应于并且附接至该患者的各个身体部分。此外，在已经将这种刚性固定设备附接至患者的身体部分之后，该患者常常在随后的整个检查持续时间中保持固定不动，在例如MIT监视的情况下该检查可以花几个小时。因而，常规固定设备在很长一段时间内限制了患者的自由运动，这对于患者是很不舒服的和/或可能导致在这种检查期间的幽闭感受。此外，固定设备对于头部的应用是特别易于出错的，并且常常导致该设备的不完美适配，继而导致运动伪影。

发明内容

本发明的目的在于提供具有良好适配性的固定设备，即使是对于更长持续时间的检查，其也可以被容易地应用并且方便了患者。

这一目的通过根据权利要求1所述的固定设备来实现。有利的实施例在从属权利要求中给出。

根据本发明的固定设备包括两种不同类型的至少两个可充气的和可放气的衬垫，其中所述第一类型的衬垫是在充气时可变形而在放气时不可变形的，并且所述第二类型的衬垫布置为在充气时至少部分向着所述第一类型的衬垫的方向膨胀。所述固定设备优选适合于患者身体部分的固定，更优选地用于患者头部的固定。

根据本发明的可充气的和可放气的衬垫提供了改进的适配性并且因而提供了对被检查的患者身体部分的改进固定，因为它们将容易地适应于几乎每个身体部分的形状和尺寸。此外，它们可以快速地，也即，在几秒钟之内应用和移除。这允许将整个成像过程分成其中不允许被检查身体部分的运动以及采集图像的固定部分，和其中允许运动以及不采集图像的非固定部分。当将身体部分固定时，可以配准该身体部分的位置，该位置能够用于稍后的通过各种方法的图像重建。用于配准的装置和用于图像重建的方法对本领域技术人员而言是已知的。

所述第一类型的衬垫在其充气时，也即填充了空气时是可变形的或者柔软的，并且将适应于放置其上的对象的形状。因而，如果对象被放置于充气的第一类型的衬垫上时，该衬垫将会改变其形状以匹配所述对象的形状。在放气的状态中，该衬垫是硬的并且不再能够变形，并保持其当前形状，也即，当对象被放置在该充气的衬垫上时该衬垫所具有的形状。

所述第二类型的衬垫可以通过充气而膨胀并且通过放气而收缩，并且它们布置为至少部分向着所述第一类型的衬垫的方向膨胀。因而，当充气时，第二类型的衬垫将最终接触放置于所述第一类型的衬垫上的对象，并且给所述对象施加力。继而，所述对象将被压入并且被放气的或者正在放气的所述第一类型的衬垫固定。

本发明的固定设备的优点在于其提供了无创固定，可以容易且快速地应用并且适合于不同形状和大小的被固定对象。

在本发明的一个实施例中，所述固定设备是在MRI、MIT和/或CT应用中使用的固定设备。

在本发明的另一实施例中，所述固定设备适合于固定从包括以下的组中选择的对象：患者的手足、上肢、下肢、四肢、关节、腿、臂、肘、前臂、手腕、膝盖、手、颈部和/或头部。优选地，所述固定设备适合于固定患者的头部，也即，所述固定设备是头部固定设备。

所述衬垫的罩体可以由任意适当的材料制造；优选其由合成材料制造，更优选地其由塑料制造。最优选地，所述衬垫的罩体是半刚性的材料。

在本发明的另一实施例中，所述第一类型的衬垫包括具有气室的天然和/或合成弹性材料。当所述第一类型的衬垫放气时，空气被从所述气室中移除，导致所述材料的变硬。在优选实施例中，具有气室的弹性材料是泡沫材料，优选是聚亚胺酯泡沫，或者聚苯乙烯泡沫塑料。在进一步的优选实施例中，所述第二类型的衬垫部分围绕着放置于其上的对象。例如，所述对象可能不仅接触所述衬垫的底部表面，而且也接触一个或多个侧部表面。

在本发明的另一实施例中，所述第二类型的衬垫只填充了空气和/或包括具有气室的天然和/或合成的弹性材料。在优选实施例中，第二类型的衬垫包括软质泡沫材料，优选塑料泡沫。在另一优选实施例中，软质材料被附接于所述第二类型的衬垫的表面。然后这一材料将接触放置于所述第一类型的衬垫上的对象。在另一优选实施例中，所述第二类型的衬垫在充气时具有预定义的形状并且变硬。优选地，所预定义的形状与被检查的对象匹配。在本发明的另一优选实施例中，如果所述固定设备被装配于，例如，MIT、MRI或者CT设备中，那么(多个)所述第二类型的衬垫被定位于所述第二类型的衬垫之上。

在本发明的另一实施例中，使用≥2、≥3、≥4、≥5个第一类型的衬垫和/或使用≥2、≥3、≥4、≥5个第二类型的衬垫。

在优选实施例中，所述第一类型的衬垫用于固定和/或头部的下部和/或颈部。在另一优选实施例中，所述第二类型的衬垫用于接触头部的前额部分和/或鼻根区域。这提供的优点在于所述第二类型的衬垫不接触头部的敏感区域。进一步的优点在于这一固定设备提供了无创固定，可以容易且快速地应用并且适合于不同形状和大小的头部。

在优选实施例中，使用两个所述第一类型的衬垫，其中一个用于固定头部的下部而另一个用于固定患者的颈部。在另一优选实施例中，使用两个所述第二类型的衬垫，其中一个用于接触头部的前额部分而另一个用于接触鼻根区域。这具有的优点在于可以实现特别好的适配性，其中不需要接触头部的极端敏感区域。

在另一实施例中，所述固定设备包括至少一个真空泵和/或空气泵。在另一优选实施例中，所述固定设备的每个衬垫与不同的真空泵和/或空气泵连接。在优选实施例中，将(多个)所述第一类型的衬垫和(多个)所述第二类型的衬垫连接至至少一个独立地提供每个衬垫的充气和放气的真空泵和/或空气泵。在另一实施例中，本发明的固定设备因而包括至少一个如以上描述布置的真空泵和/或空气泵。

在另一实施例中，所述固定设备包括至少一个支持充气和/或放气过程的阀。优选地，将衬垫连接至真空泵和/或空气泵的每个管线包括阀。在另一实施例中，本发明的固定设备因而包括至少一个如以上描述布置的阀。

在另一实施例中，所述固定设备包括至少一个用于测量压力和/或气流的装置。在优选实施例中，所述装置是压力和/或气流传感器。压力和/或气流传感器提供关于经过所述排气管线的气体量的信息，此外提供每个衬垫的状态信息。在优选实施例中，在所述第二类型的衬垫中的压力传感器用于自动检测患者的运动和/或运动意图。在另一优选实施例中，在所述第一类型的衬垫中和/或在包括所述固定设备的成像设备的床中实施的压力应变计用于监视患者的位置和/或运动。这提供的优点在于可以自动地配准患者的运动或者运动意图并且，例如，所述固定设备可以释放所述患者以执行他或者她的运动和/或在检测到运动的情况下，所述成像设备不执行测量。

在另一实施例中，所述固定设备包括至少一个用于控制所述衬垫的充气和/或放气的装置。在优选实施例中，所述装置是电子控制系统，其操控所述固定程序并且处理所述用于测量压力和/或气流的装置的数据。

在本发明的另一实施例中，所述固定设备可以连接至另一控制单元，例如操作者面板、计算机或者用于所述患者的远程按钮。

在本发明的另一实施例中，所述固定设备还包括至少一个支持所述衬垫布置的固定的机械装置。

在本发明的另一实施例中，所述固定设备包括患者可操作来释放所述固定的控制装置。这种控制装置可以开启(多个)阀和/或控制真空和/或空气泵以使所述第一类型的衬垫充气和/或使所述第二类型的衬垫放气。这具有的优点在于如果，例如当患者感觉不舒适时，他或者她可以容易且快速地释放所述固定。在优选实施例中，所述控制装置是按钮和/或远程按钮。

在另一实施例中，所述固定设备还包括定位系统，其配准被固定的身体部分，优选患者头部，的位置和/或取向。这具有的优点在于这些信息对于随之发生的图像重建可是有帮助的。

在另一实施例中，本发明的固定设备用于支撑和/或固定婴儿和/或新生儿。当在所述第二类型的衬垫中使用另外的压力传感器来自动检测所述婴儿和/或新生儿的运动和/或运动意图时，这一实施例是尤其有益的。

更优选的是，所述固定设备另外包括加热系统，例如，以在检查期间给患者、婴儿和/或新生儿保持温暖。

在本发明的另一实施例中，本发明的固定设备用于支撑和/或固定患有脊柱后凸和/或脊柱前凸的患者，所述患者在躺到，例如MIT或者CT上时，常常感到其脊柱疼痛。

在另一实施例中，本发明的固定设备用于固定患者的关节并且同时借助于根据本发明的至少一个所述衬垫来给所述关节应用机械应力。这具有的优点在于从所述检查可以导出额外的并且有价值的应力下关节诊断图像信息。在本发明的优选实施例中，在机械应力下的关节是膝盖、肘、踝、手腕和/或手指。

在另一实施例中，根据本发明的固定设备构建于成像设备中，优选是MIT、MRI或者CT。因而，本发明还涉及包括本发明的固定设备的任意成像设备。在本发明的另一实施例中，提供固定设备作为单独的器具。在后者的情况下，所述固定设备可以安装在齿条上。

在另一方面中，本发明涉及用于操作根据本发明的固定设备或者成像系统的方法，其包括步骤：a)使所述第一类型的衬垫放气并且使所述第二类型的衬垫充气。

在一个实施例中，所述方法还包括步骤：b)采集图像数据；和/或c)使所述第一类型的衬垫充气并且使所述第二类型的衬垫放气。

在优选实施例中，借助于MRI、MIT或者CT来执行数据采集。

在优选实施例中，在步骤b)的图像数据的采集之前测量被固定身体部分的固定质量。这具有的优点在于数据采集只在身体部分的固定足够实现高质量数据采集的情况下执行。因而，只在理想的固定期期间采集高质量的图像数据。

在另一优选实施例中，步骤a)至步骤c)至少执行两次。换言之，成像数据的采集时间被分为至少两个相等或者不同的持续时期。这具有的优点在于患者不需要被固定较长的时期而可能使其感觉不适。相反，图像采集期被分为两个或者更多个较短持续时期，这将导致甚至在较长的检查持续时期期间患者感觉更加舒适。

在另一优选实施例中，针对每个固定期配准被固定身体部分的位置。因而，如果执行至少两个数据采集期，那么在随后的图像重建期间可以利用这一位置信息来处理所采集的图像数据。

在另一优选实施例中，同时或者相继地执行所述衬垫的充气和放气。优选地，同时执行充气和放气。如果相继地执行充气和放气，那么优选首先使(多个)所述第一类型的衬垫放气接着是使(多个)所述第二类型的衬垫充气。

在另一实施例中，所述方法还包括处理所述图像数据的步骤d)。这种图像数据的处理也被称为图像重建，其中例如由MRI或者MIT系统所采集的成像数据被处理并且显示为图像。优选地，将在分开的固定期期间采集的至少两组成像数据与关于被固定身体部分的位置的数据一起处理。

在另一优选实施例中，例如由医师在分开的步骤e)中评估这些可以被显示为图像的经处理数据，以便从其导出医疗信息。作为例子，医师可以使用由图像重建产生的图像以诊断大脑损伤、头骨骨折和/或脑部肿瘤。

附图说明

通过参考在下文中描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见。

在附图中：

图1示出了固定设备的优选实施例，其中在CT中构建了头部固定设备。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的固定设备的优选实施例，其中该固定设备是构建在MIT系统中的头部固定设备。示出了断层摄影设备1，其包括用于图像采集的传感器2。此外，该断层摄影设备包括根据本发明的固定设备，该固定设备包括四个衬垫3、4。

衬垫3是第一类型的衬垫，而衬垫4是第二类型的衬垫。患者仰卧安置在断层摄影设备中，其中他的头部下部和颈部依靠在分别具有头部和颈部形状的衬垫3上。

第二类型的两个衬垫4布置为分别接触患者头部的前额部分和患者鼻根区域。因而，没有接触患者头部的敏感区域。

衬垫3、4的罩体由半刚性的塑料材料制造并且第一类型的衬垫3包括聚苯乙烯泡沫塑料，而第二类型的衬垫4包括软质塑料泡沫并且接触安置在第一类型的衬垫上的对象。

衬垫3和4与真空泵/空气泵6和阀5连接，以允许单独地控制衬垫的充气和放气。此外，电子控制系统7示出为与该真空泵/空气泵6连接。

最初，第一类型的衬垫3填充着空气。因而，它们是柔软且有弹性的，并且它们能够容易地使其形状与患者的头部相适应。第二类型的衬垫4是被放气了的，从而它们的体积很小。能够将头部放置于成像设备中并且允许患者的运动，从而能够将头部移动至舒适的位置。

当激活固定设备时，借助于真空泵来从衬垫3中移除空气。随后这些衬垫将保持其形状并且变硬。因而，将患者的头部固定在其位置。此外，在衬垫3放气的同时对衬垫4充气，以确保和强化该固定。充气和放气的过程是针对每个衬垫分别控制的，利用了与每个衬垫连接的压力和气流传感器。

此外，测量固定的质量以决定MIT成像是否应该开始。如果该固定不是足够稳固，将重复先前步骤以便实现更好的固定。

当达到了可接受的固定状态时，配准头部的位置并且在随后的图像重建和分析方法中使用该获得的信息。

与在固定时充气的衬垫4连接的压力传感器分别允许对运动和运动意图的检测。在这种情况下，能够释放该固定并且稍后在头部处于不同的位置时重新建立固定。

该系统通过监视运动、衬垫中的压力以及固定的持续时间来防止对于患者不能接受的不舒适。此外，患者通过按下按钮也可以引起对固定的立即释放。

通过开启阀和将衬垫3填充空气和从衬垫4移除空气来执行固定的释放。这可以在几秒钟之内完成。

图像采集的期间被分为几个更短的固定期，其中患者可以引起固定的释放，例如，通过有意的运动或者通过按下按钮。可选地，该系统自动检测运动和停止检测或者定义特定的时间片段。图像只在头部被固定时采集。

在数据采集和患者释放之后，由图像重建来处理图像数据，其中将在不同的固定期期间采集的所有成像数据组与关于被固定身体部分的位置的数据一起处理。

然后将这些经处理的数据显示成图像并且由主治医师评估这些经处理数据，以便从其导出医疗信息。

虽然已经在图中和前述描述中图示和详细描述了本发明，但是这种图示和描述被认为是图示性或者示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

本领域技术人员在实践所要求的发明时，通过对附图、公开内容以及所附权利要求的研究，可以理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求中，措辞“包括”不排除其他元件或者步骤，并且不定冠词“一”或者“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中陈述某些措施的这一事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。在权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制该范围。

Claims (14)

1.固定设备，包括两种不同类型的至少两个可充气的和可放气的衬垫，其中

第一类型的衬垫(3)是在充气时可变形而在放气时不可变形的，并且

第二类型的衬垫(4)布置为在充气时至少部分向着所述第一类型的衬垫的方向膨胀。

2.如权利要求1所述的固定设备，其中，在所述第二类型的衬垫的表面上附接有软质材料。

3.如权利要求1所述的固定设备，其中，所述第二类型的衬垫在充气时具有预定义的形状。

4.如权利要求1所述的固定设备，还包括至少一个真空泵和/或空气泵(6)。

5.如权利要求1所述的固定设备，还包括至少一个用于测量压力和/或气流的装置。

6.如权利要求1所述的固定设备，还包括至少一个用于控制所述衬垫的充气和/或放气的装置(7)。

7.如权利要求1所述的固定设备，还包括所述患者可操作以释放所述固定的控制装置。

8.如权利要求1所述的固定设备，其中，所述固定设备是头部固定设备。

9.一种成像系统(1)，包括如权利要求1-8所述的固定设备。

10.一种用于操作如权利要求1-8所述的固定设备或者如权利要求9所述的成像系统的方法，包括步骤：

a)使所述第一类型的衬垫(3)放气并且使所述第二类型的衬垫(4)充气。

11.如权利要求10所述的方法，还包括步骤：

b)采集图像数据；和/或

c)使所述第一类型的衬垫充气并且使所述第二类型的衬垫放气。

12.如权利要求11所述的方法，其中，至少执行两次所述步骤a)至c)。

13.如权利要求11所述的方法，其中，针对每个固定期来配准被固定身体部分的位置。

14.如权利要求11所述的方法，还包括处理所述图像数据并且从其导出医疗信息的步骤。

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