CN107106089B - 具有集成传感器系统的患者耳机 - Google Patents
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Abstract
用于在医学扫描模态中使用的患者耳机(50)，包括框架部件(52)、两个耳罩(54)和传感器系统(60)，所述两个耳罩(54)在患者耳机(50)的操作状态下被布置为与患者的一只耳朵相接触，所述传感器系统(60)包括光学发射器(64)和光学传感器(68)，所述光学发射器被配置用于将电磁辐射导向至患者皮肤的一部分，所述光学传感器被配置用于接收从患者皮肤的所述部分返回的电磁辐射，并且用于提供对应于接收到的电磁辐射的输出信号，其中，所述输出信号指示所述患者的至少一个生理参数，并且用作用于确定所述患者的所述至少一个生理参数的基础；‑用于在医学扫描模态(10)中使用的患者耳机系统(48)，包括这种患者耳机(50)的实施例以及数据采集和分析单元(76)，所述数据采集和分析单元(76)被配置为采集所述光学传感器(68)的输出信号并且通过应用与所述输出信号相关的预定标准来分析采集到的输出信号，并且，如果满足预定标准中的一个，则提供触发输出信号(80)；‑医学扫描模态(10)，其被配置用于感兴趣对象(20)，特别是患者的至少部分的扫描数据的无接触采集，包括这种患者耳机系统(48)的实施例，其中，所述医学成像模态(10)具体地被形成为磁共振成像系统。
Description
技术领域
本发明涉及具有用于具体地在磁共振成像系统的医学扫描模态中使用的传感器系统的患者耳机；包括这种耳机和传感器系统的患者传感器系统；一种医学扫描模态，具体地是磁共振成像系统，其包括这种患者传感器系统；以及一种通过使用这种患者传感器系统来确定要通过这种医学扫描模态检查的患者的至少一个生理参数以门控医学扫描模态的扫描过程的方法。
背景技术
在医学扫描领域中，监测患者的生理参数，例如但不限于心动周期和呼吸周期，并且使用监测到的生理参数用于例如通过门控和/或触发扫描过程的时间控制是公知的。
在扫描检查期间确定生理参数通常借助于需要设置在患者上的合适的传感器来执行。例如，确定患者的呼吸波形的常规方式是采用包括呼吸传感器的呼吸带式监测设备，所述呼吸传感器通常被附接至患者的胸部，并由围绕胸部缠绕的带保持。
在文献WO 2011/033422A1中，描述了一种磁共振成像系统，其包括用于在检查体积内生成射频脉冲和/或用于从检查体积中的对象位置接收磁共振信号的射频线圈单元。该文中还建议将至少一个生理传感器的设置集成到射频线圈单元中以接收来自对象的生理信号。生理传感器使用已经存在的用于将接收到的磁共振信号从射频线圈单元发送到远程信号采集和处理硬件的用于信号传输的装置。此外，美国专利申请US2014/0123980公开了一种配备有测量用户的氧饱和度的SpO2传感器的患者耳机系统。
发明内容
希望提供一种用于确定患者的生理参数的生理传感器，其能够省略患者上的设置，并且能够独立于医学扫描模态的任何扫描单元进行操作。
在本发明的一个方面中，所述目的通过在医学扫描模态中使用的患者耳机来实现。所述耳机包括框架部件、两个耳罩和传感器系统，所述框架部件适于患者的头部的形状，所述两个耳罩被附接至所述框架部件，使得在患者耳机的操作状态下所述耳罩中的每个被布置为与患者的一只耳朵接触。
所述传感器系统包括至少一个光学发射器，其临时固定地可附接至耳罩和框架部件中的一个，并且被配置用于将电磁辐射导向至患者皮肤的一部分。所述传感器系统还包括至少一个光学传感器，其临时固定地可附接至耳罩和框架部件中的一个，并且被配置用于接收从所述患者皮肤的所述部分返回的电磁辐射中的至少部分。所述至少一个光学传感器还被配置用于提供对应于接收到的电磁辐射的输出信号。所述至少一个光学传感器的输出信号指示患者的至少一个生理参数，并且用作用于确定所述患者的所述至少一个生理参数的基础。
如本申请中所使用的，短语“耳罩”应当具体理解为涵盖环耳型耳罩以及贴耳式耳罩。
如在本申请中所使用的，短语“光学发射器”应当具体理解为发射电磁辐射的发射器，所述电磁辐射在涵盖人类可见的电磁波的光学波段(optical regime)，以及红外辐射的波段(近红外(NIR)、中红外(MIR)和远红外(FIR))，以及极高频(EHF)的射频辐射的波段，即，从可见光到低至30GHz的射频的频带宽度的范围内。光学传感器被理解为适于感测由光学发射器发射的电磁辐射。
如本申请中所使用的，短语“生理参数”应当具体理解为表征感兴趣个体对象的至少部分的功能的物理量度，并且应当具体涵盖例如但不限于呼吸循环参数和心动周期参数的参数。
如本申请中所使用的，短语“临时固定可附接”应当具体理解为由操作者针对所期望的时间在固定配置中进行附接，并且可由操作者以非破坏性的方式从一种固定配置转移到另一种固定配置的选项。
本发明的目的还在于基于要被检查的患者的一个或多个生理参数来提供扫描模态的触发。值得注意的是，本发明的另一目的是无需在医学扫描模态中额外布线来实现这种触发。为了实现该目的，所述患者耳机系统还包括数据采集和分析单元，其被配置为采集光学传感器的输出信号并且通过应用与输出信号相关的预定标准来分析采集到的输出信号，并且如果满足预定标准中的一个时提供触发输出信号。
所述患者耳机的一个优点在于，能够至少以降低的传感器系统的设置时间来确定至少一个生理参数，并且其能够独立于患者耳机所用于的医学扫描模态的任何扫描单元来操作。
所述患者耳机的另一个优点在于，框架部件和耳罩向固定附接的传感器系统提供与佩戴患者耳机的患者一起行进的参考框架。以这种方式，能够建立患者与传感器系统之间的明确且稳定的空间关系。其效果是，能够根据患者的一部分相对于患者的平衡的运动并且不考虑患者整体的任何运动来确定至少一个生理参数。这是特别有利的，因为要被测量的量没有被确定为两个实质上相等的大的量的差异，这是一种已知的导致高精度要求的条件。
另一优点在于，已经可用于医学扫描模态的现有患者耳机能够容易地被改进为根据本发明的患者耳机，因此通常能够节省部件和成本。
在优选实施例中，患者耳机还包括
-至少一个扬声器，以及
-音频接收部件，其被配置用于接收至少形成用于驱动至少一个扬声器的基础的音频信号。
在这种情况下，每个耳罩被布置为以使患者能够听到由至少一个扬声器发出的声学信号的方式接触患者的一只耳朵。优选地，可以经由电气或气动路径或两者的组合将音频信号提供给音频接收部件。
在一个实施例中，音频接收部件可以被设计为常规音频插头部件，其被配置为接收用于驱动至少一个扬声器的模拟或数字电音频信号。
在一个实施例中，音频接收部件可以被设计为接收器单元，其被配置用于以无线方式接收表示音频信号的射频信号。
在一个实施例中，扬声器被安装在患者耳机的耳罩的每个耳罩中。在这种情况下，每个耳罩被布置为以使患者能够听到由每个扬声器发出的声学信号的方式接触患者的一只耳朵。耳罩的这种实施例和后面的一个实施例实现从医务人员到患者的单向通信(one-way communication)。
在一个实施例中，所述患者耳机还配备有麦克风来形成完整的头戴式设置，以实现患者与医务人员之间的相互通信(mutual communication)。
在患者耳机的另一优选实施例中，至少一个光学传感器被设计为数字相机。如本申请中所使用的，短语“数字相机”应当具体理解为涵盖数字单镜头相机或数字视频相机，二者都可以是RGB输入设备或IR(红外)敏感的，取决于光学发射器的实际实施例。
以这种方式，表示光学传感器的输出信号的数字数据很容易地能够用于确定患者的至少一个生理参数。
在优选实施例中，至少一个光学发射器和至少一个光学传感器被设计为形成集成单元，使得至少一个光学传感器和至少一个光学发射器之间的相互相对空间关系是固定的。以这种方式，能够确保从患者皮肤的部分返回到至少一个光学传感器的电磁辐射的量对于大量的患者位置是足够的。
优选地，至少一个光学发射器和至少一个光学传感器被安装在共用壳体中。
在又一优选实施例中，患者耳机包括多个光学发射器和多个光学传感器。以这种方式，患者耳机根据想要的检查提供操作者能够从中进行选择的确定生理参数的若干选项。
优选地，光学发射器和光学传感器临时固定附接至耳罩和框架部件中的一个，使得其光轴在操作状态下被导向至患者的前额、患者的面颊和患者的两鬓中的一个，作为默认位置。以这种方式，患者耳机能够快速投入操作，无需任何进一步的调整。
在另一优选实施例中，光学发射器之一和光学传感器之一通常被安装在耳机的耳罩中的至少一个中，使得其光轴被导向至患者耳朵的皮肤。
在另一优选实施例中，患者耳机还包括保持器部件，其被附接至框架部件并被配置用于保持光学传感器或分别保持多个光学传感器。保持器部件提供用于将光学传感器临时固定地附接并导向患者头部的皮肤部分的附加选项。优选地，保持器部件实质上是刚性的，并且包括用于调节保持器部件相对于框架部件的位置的至少一个铰接连杆，以及用于将铰接连杆锁定在期望位置的锁定部件。优选地，锁定部件被设计为通过摩擦保持期望位置。具体地，锁定部件和/或保持器部件可以被设计为鹅颈管保持器。
在另一优选实施例中，所述患者耳机还包括电磁感应装置，其被配置用于当患者耳机被定位在相应的受电感应装置附近时，以无线方式通过传送电力向患者耳机供电。
以这种方式，所述患者耳机能够容易地被提供电力，省略了在定位患者期间需要操作者参与的繁琐的布线，从而不干扰光学发射器或光学传感器。
如果光学传感器被配置为，或多个光学传感器被分别配置为通过使用射频数据发射器或光学数据线缆中的一个来发送输出信号，也能够至少减少用于数据发送的繁琐的布线和对光学发射器或光学传感器的潜在干扰。
在本发明的另一方面，提供一种用于在医学扫描模态中使用的患者耳机系统。所述患者耳机系统包括本文中公开的患者耳机的实施例。
在本发明的又一方面中，提供一种医学扫描模态，其被配置用于对感兴趣对象(特别是患者)的至少部分的扫描数据的无接触式采集。
所述医学扫描模态包括
-具有检查空间的扫描单元，所述检查空间被提供用于在其中布置至少感兴趣对象的部分，
-控制单元，其被配置用于控制医学成像模态的功能，
-信号处理单元，其被配置为根据采集到的扫描数据来生成扫描图像，以及
-如本文所公开的患者传感器系统的实施例。
通过以患者传感器系统的实施例装备医学扫描模态，能够实现针对各种实施例所描述的相应的优点。
具体地，所设想的医学扫描模态包括但不限于磁共振成像(MRI)装置(特别是孔型磁共振装置)、计算机断层摄影(CT)装置、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)装置、正电子发射断层摄影(PET)装置或诸如MR-LINAC系统、MR热疗治疗系统或MR引导的高强度聚焦超声(HIFU)系统的图像引导治疗系统。
在优选实施例中，所述医学扫描模态被形成为磁共振成像系统，其被配置用于采集感兴趣对象(通常是患者)的至少部分的磁共振图像。所述扫描数据由磁共振信号形成，并且所生成的扫描图像由磁共振图像形成。
所述扫描单元还包括
-主磁体，其被提供用于至少在所述检查空间中生成静态磁场B0，其中，所述检查空间被提供在主磁体的孔区域中；
-磁梯度线圈系统，其被配置用于生成被叠加至静态磁场B0的梯度磁场；
-至少一个射频天线设备，其被配置用于将射频激励场B1施加到感兴趣对象的部分或部分内的核，以进行磁共振激励；以及
-至少一个射频天线设备，其被配置用于从通过应用射频激励场B1已经激励的感兴趣对象的部分或部分内的核接收磁共振信号。
在医学扫描模态的优选实施例中，控制单元被配置为接收触发输出信号并且通过使用接收到的触发输出信号控制由医学扫描模态执行的扫描过程，以门控和/或触发对扫描数据的采集。这使得能够对应于生理功能的特定阶段，例如但不限于患者的心动周期的特定阶段或呼吸周期的特定阶段，采集被分配给至少一个生理参数的特定值或值的特定范围的扫描数据。
在本发明的另一方面，提供一种方法，其用于通过使用本文所公开的患者耳机系统的实施例来确定要由医学扫描模态检查的患者的至少一个生理参数，以门控医学扫描模态的扫描过程。
所述方法包括以下步骤
-通过采集指示至少一个生理参数的患者传感器系统的一个或多个光学传感器的一个或多个输出信号来执行校准过程，
-确定要被用作阈值的与一个或多个输出信号相关的值，
-定义与关于所确定的阈值的一个或多个输出信号相关的至少一个标准，
-采集一个或多个光学传感器的一个或多个输出信号，
-将所定义的至少一个标准应用于采集到的一个或多个输出信号，
-如果满足至少一个所定义的标准，则生成触发输出信号，并且
-通过利用所生成的触发输出信号来门控扫描过程。
在本发明的又一方面中，提供一种软件模块，其用于执行通过使用本文中所公开的患者传感器的实施例来确定要由医学扫描模态检查的患者的至少一个生理参数以门控医学扫描模态的扫描过程的所公开的方法的实施例中的步骤。要进行的方法步骤被转换为软件模块的程序代码，其中，程序代码是在医学扫描模态的存储单元中可实现的，并且是由医学扫描模态的处理器单元可执行的。处理器单元可以是控制单元的处理器单元，其通常用于控制医学扫描模态的功能。备选地或补充地，处理器单元可以是被特别分配以执行方法步骤中的至少一些的另一处理器单元。
通过在耳机系统中的光学传感器系统的测量来确定至少一个生理参数，如呼吸率或心率。在实践中，患者的脸部不被衣服覆盖，被集成在头戴式设备中的相机几乎相同地被定位在不同的患者上，这允许生成稳定且可靠的信号来触发成像系统。分析调制后的反射光学或IR信号，并且适当的算法向成像系统提供触发信号。此外，可以使用光学传感器阵列来实现其他任务，诸如大量运动的控制、功能成像的反馈、患者的状态的确定以及这些任务之间的相关性。
所述软件模块能够实现所述方法的稳定且可靠的执行，并且能够允许方法步骤的快速修改。
附图说明
参考下文描述的实施例，本发明的这些及其它方面将变得显而易见并得到阐明。然而，这种实施例不一定表示本发明的全部范围，因此对权利要求和本文做出参考，以解释本发明的范围。
在附图中：
图1示出了被设计为磁共振成像系统的根据本发明的医学成像模态的实施例的一部分的示意图，
图2示意性地图示了在操作状态下被附接在患者上的根据本发明并依照图1的患者耳机系统的配置的正视图，
图3示意性地图示了依照图2的配置的侧视图，
图4示意性地示出了依照图2和图3的患者耳机的实施例的配置的正视图的细节，
图5示意性地示出了在操作状态下被附接在患者上的根据本发明的患者耳机的备选实施例的配置的正视图的细节，
图6示意性地示出了在操作状态下被附接在患者上的根据本发明的患者耳机的另一备选实施例的配置的正视图的细节，
图7示意性地示出了在操作状态下被附接在患者上的根据本发明的患者耳机的又一备选实施例的配置的正视图的细节，以及
图8示出了根据本发明的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的医学成像模态10的实施例的一部分的示意图，所述医学成像模态10被配置用于对感兴趣对象20(通常为患者)的至少部分的扫描数据的无接触采集。医学成像模态10被设计为磁共振成像系统，但不限于保护范围。如针对用于医学成像模态10的这种实施例中所描述的，患者耳机和患者耳机系统也可应用于其它医学成像模态，诸如正电子发射断层摄影设备或计算机断层摄影设备，如本领域技术人员所理解的那样。
采集到的扫描数据由磁共振信号形成，并且所生成的扫描图像由磁共振图像形成。
磁共振成像系统因此被配置用于对感兴趣对象20的至少部分的磁共振图像的无接触采集。为此，磁共振成像系统包括具有主磁体14的扫描单元12，所述主磁体14被提供用于生成静态磁场B0。主磁体14具有中心孔，所述中心孔提供针对被定位在其中感兴趣对象20的围绕中心轴18的检查空间16。主磁体14被配置为至少在检查空间16中生成静态磁场B0。静态磁场B0定义与中心轴18平行对齐的检查空间16的轴向方向。
磁共振成像系统包括具有可滑动布置的台面44的检查台42，以在检查之前和之后支撑在检查空间16之外的感兴趣对象20，以及在检查期间支撑被布置在检查空间16内的感兴趣对象20。
磁共振成像系统还包括具有磁梯度线圈的磁梯度线圈系统22，其被提供用于生成被叠加到静态磁场B0的梯度磁场。如本领域中所公知的，磁梯度线圈被同心地布置在主磁体14的孔内。
此外，磁共振成像系统包括被设计为全身线圈的射频天线设备36，其被提供用于在射频发射阶段期间向检查空间16应用射频磁场B1，以激励感兴趣对象20的或其内部的核。射频天线设备36还被配置用于在射频接收期间从通过应用射频激励场B1已经被激发的感兴趣对象20的部分的或部分内的核接收磁共振信号。在磁共振成像系统的操作状态下，射频发射阶段和射频接收阶段以连续的方式发生。射频天线设备36被同心地布置在主磁体14的孔内。如在本领域中所公知的，圆柱形金属射频屏蔽24被同心地布置在磁梯度线圈系统22的磁梯度线圈与射频天线设备36之间。
磁共振成像系统还包括控制单元26，其被提供用于控制磁共振成像系统的功能。控制单元26包括被设计为触摸屏设备32的人机接口设备，用于显示和控制目的。
此外，磁共振成像系统包括射频发射器单元38，其被连接至控制单元26并由控制单元26进行控制。射频发射器单元38被提供为在射频发射阶段经由射频切换单元40将磁共振射频的射频功率馈送至射频天线设备36。在射频接收阶段期间，射频切换单元40将磁共振信号从射频天线设备36导向至驻留在控制单元26中的信号处理单元34。信号处理单元34被配置用于处理采集到的磁共振信号，以根据由磁共振信号表示的采集到的扫描信号来生成由感兴趣对象20的部分的磁共振图像表示的扫描图像。这种技术对本领域技术人员是公知的，因此不需要在本文中以进一步的细节进行描述。
控制单元26还包括数字存储单元28，其用于至少临时存储所生成的磁共振图像。磁共振成像系统被连接至经由数据连接而存储于医学中心的图片存档和通信系统(PACS)。以这种方式，数据能够在磁共振成像系统与PACS之间进行传送。
此外，磁共振成像系统包括患者耳机系统48，其用于确定要通过使用磁共振成像系统进行检查的感兴趣对象20的生理参数。
患者耳机系统48包括患者耳机50以及数据采集和分析单元76。
患者耳机50包括以常规U形设计的框架部件52，其适于患者头部的形状，并由弹性塑料材料制成(图2)。由弹性框架部件52提供的弹性力确保在患者耳机50的操作状态下，被附接至框架部件52的两个耳罩541、542中的每一个可靠地与患者的一只耳朵相接触(图3)。
患者耳机50还包括音频接收部件58，其被设计为被连接至数字-模拟转换器的无线接收器单元，两者都被集成到耳罩541、542中的一个。音频接收部件58被配置用于从由被集成在检查台42中的
主设备形成的射频音频发射器56接收射频信号(图2)。射频信号表示音频信号，并由数字-模拟转换器转换为模拟电压信号，以驱动被安装在耳罩541、542中的一个的至少一个扬声器(图3)。
尽管在该具体实施例中，射频信号由
主设备被提供给音频接收部件58，但是本领域技术人员应当理解，表示音频信号的信号也可以由其他合适的链路设备(诸如微波链路装置或光学链路设备)来提供，其中，音频接收部件必须配备适当的接收装置。
此外，患者耳机50包括传感器系统60。传感器系统60包括多个相同的光学发射器64和多个相同的光学传感器68。多个光学传感器68中的每个光学传感器68被设计为数字相机。
多个光学发射器64中的每个光学发射器64被配置用于将电磁辐射导向至患者皮肤的一部分。多个光学传感器68中的每个光学传感器68被配置用于接收从患者皮肤的部分返回的电磁辐射中的至少部分。
多个光学发射器64的光学发射器64和多个光学传感器68的光学传感器68被设计为形成集成单元741-744，使得每个集成单元741-744的光学发射器64与光学传感器68之间的相互相对空间关系是固定的。如图3中所指示的，光学发射器64的光轴66和光学传感器68的光轴70以一定距离与集成单元74i相交，i＝1-4，具有接近平均患者头部的高概率。
然后，患者耳机50包括被配置用于以无线方式为患者耳机50供电的电磁感应装置62。这通过以下方式来实现：将患者耳机50的电磁感应装置62定位于靠近被永久安装在患者检查台42的台面44的一端、被提供用于支撑患者头部的台面44下方的对应的电磁感应装置46或其上方。
如图3中所示，每个都包括光学发射器64和光学传感器68的一个集成单元741、744被永久安装在患者耳机50的每个耳罩541、542中。其光轴66、70在患者耳机50的操作状态下实质上指向患者的一只耳朵。
另外两个集成单元742、743通过被设计为固定夹具84的保持器部件暂时固定被附接至耳罩541、542，一个集成单元742、743被附接至每个耳罩541、542(图4)。这些集成单元742、743的光学发射器64和光学传感器68的光轴66、70实质上导向一个区域，在所述区域中，患者的左右脸颊被认为是设置在患者耳机50的操作状态下。通过由操作者改变耳罩541、542上的固定夹具84的位置，集成单元742、743能够被导向患者头部的其他部分，诸如脸颊或前额。
多个光学传感器68中的每个光学传感器68被配置用于提供对应于从已由光学发射器64中的一个照射的患者皮肤的部分返回的接收到的电磁辐射的输出信号。每个输出信号指示患者的生理参数，并且用作用于确定患者的生理参数的基础。在该具体实施例中，生理参数是患者的心动周期，其根据光学传感器68的输出信号来确定，所述输出信号指示患者的皮肤颜色的变化。为此，光学发射器64被配置为发射若干波长的光，对于所述若干波长的光，富氧血液和贫氧血液具有不同的吸收率。用于确定患者的心动周期的方法因此类似于从反射脉冲血氧测定法所公知的方法。
多个光学传感器68的每个光学传感器68配备有基于蓝牙协议的射频数据发射器72(图3)，并且被配置为以无线方式将其输出信号发射至数据采集和分析单元76(图2)。光学传感器68的射频数据发射器72由如前所述的电磁感应装置62供电。
数据采集和分析单元76配备有基于蓝牙协议的射频数据接收器78，并且被配置为采集光学传感器68的输出信号，并通过应用与输出信号相关的预定标准来分析采集到的输出信号。数据采集和分析单元76还被配置为，如果满足预定标准中的一个，则提供触发输出信号80(图1)，磁共振成像系统的控制单元26被配置为接收并使用所述触发输出信号80来控制要执行的扫描过程，如下文将更详细进行描述的。
尽管在该具体实施例中，射频天线设备36被描述为发射/接收射频线圈，但是也设想将本发明应用于包括被配置用于接收磁共振信号(如本领域中公知的被设计为局部线圈)的射频天线设备的磁共振成像系统。磁共振成像系统可以例如采用与本发明的患者耳机兼容的头部线圈。在这种情况下，头部线圈和周围表面被表面材料所覆盖，所述表面材料对由光学发射器发射的电磁辐射是高度吸收的，从而不影响通过反射图案的光学传感器的测量。
接下来，描述用于通过使用前面描述的患者耳机系统48来确定要由磁共振成像系统进行检查的患者的生理参数(即心动周期)以门控磁共振成像系统的扫描过程的方法的实施例。在图8中给出了所述方法的流程图。在执行方法的准备时，应当理解，所有涉及的单元和设备都处于操作状态并如图1中所示进行配置。
为了能够执行所述方法，控制单元26包括软件模块82(图1)。将要进行的方法步骤被转换为软件模块82的程序代码，其中，程序代码被实现在控制单元26的数字存储器单元28中，并且可由控制单元26的处理器单元30执行。备选地，患者耳机系统48可以包括具有数字存储单元和处理器单元的控制单元，例如在数据采集和分析单元76内，软件模块可以驻留在患者耳机系统48的控制单元的数字存储单元中，并且患者耳机系统48的处理器单元可以具体地被配置为执行所述方法。
应当理解，磁共振成像系统处于准备操作状态，并且感兴趣对象20以背卧位躺在检查台44上，如图1所示。
在第一步骤104中，通过采集患者传感器系统48的光学传感器681-684的输出信号来执行校准流程，所述输出信号指示由心动周期给出的生理参数。
在下一步骤106中，确定与要被用作阈值的与输出信号相关的值。在本实施例中，这些值由输出信号的最大振幅给出，所述输出信号在多个心动周期上被平均以获得平均振幅。
在所述方法的随后步骤108中，定义与关于所确定的阈值的输出信号相关的标准。在本实施例中，针对平均振幅的至少80％的输出信号来定义标准。
在至少扫描过程期间中以重复方式执行的一系列步骤中，采集110光学传感器681-684的输出信号，将所定义的标准应用于112输出信号，并且如果满足所定义的标准，则生成114触发输出信号80。磁共振成像系统的控制单元26接收触发输出信号80，并使用它们来门控116扫描过程。
以这种方式，对由患者耳机系统48获得的生理参数的准连续反馈被提供给磁共振成像系统的控制单元26，以达到控制扫描过程的定时的目的。
在下文中，公开了用于在被设计为磁共振成像系统的医学扫描模态中使用的、根据本发明的患者耳机的若干备选实施例。各个备选实施例参考具体附图来描述，并且由具体备选实施例的前缀编号来标识，从“1”开始。在所有实施例中功能相同或基本相同的特征由与其相关的备选实施例的前缀编号组成的附图标记来识别，其后是特征编号。如果在相应的附图描绘中没有描述备选实施例的特征，或者在附图描绘中没有示出在附图中所提到的附图标记，则应参考前述实施例的描述。
仅描述与依照图4的实施例不同的特征。对于下面未描述的备选实施例的特征，参考第一实施例的描述。
备选实施例包括一个或多个保持器部件，其被附接至耳罩54和框架部件52中的一个。保持器部件被配置用于分别保持光学传感器68或集成单元74。对于在其中一个或多个保持器部件被示出为被附接至耳罩54的备选实施例，也可以设想它们可以被附接至框架部件52，反之亦然。
图5中示出了患者耳机150的第一备选实施例。患者耳机150包括两个保持器部件(仅示出患者右侧的一个保持器部件，其他保持器部件是相同地设计和装备)，其被设计为环形滑块部件86，所述环形滑块部件86与耳罩1541、1542中的每一个中提供的相应凹槽滑动配合。三个集成单元1741-1743中的多个被固定附接至每个滑块部件86。环形滑块部件86通过摩擦锁定在相应的凹槽中，并且能够由操作者通过手动地将超过摩擦保持力的力施加到滑块部件86来移动，以优化集成单元的位置。
在图6中示出了患者耳机250的另一备选实施例。患者耳机250包括两个保持器部件(仅示出一个保持器部件，其他保持器部件相同地设计和装备)，其被设计为通过铰接件90附接至耳罩254之一的刚性杆88。一个集成单元274被固定附接至每个刚性杆88。刚性杆88通过摩擦力保持在适当的位置，并且能够由操作者围绕铰接轴92来移动，以优化集成单元274的位置。作为附加选项，铰接件90可以通过轴承支撑在耳罩254中，所述轴承能够使刚性杆88围绕另一铰接轴(未示出)旋转，所述另一铰接轴被布置为垂直于铰接轴92并且垂直于图6的画图平面。
在图7中示出了患者耳机350的另一备选实施例。患者耳机350包括两个保持器部件(仅示出一个保持器部件，其他保持器部件被相同地设计和装备)。每个保持器部件被设计为两个链接的刚性杆94、96，所述两个链接的刚性杆通过第一铰接件98在其一个端部处相互连接。两个刚性杆94、96中的一个的另一端通过第二铰接件100被附接至耳罩354中的一个。四个集成单元3741-3744中的多个被固定附接并被布置为沿着远离耳罩354的刚性杆96均匀间隔的阵列。刚性杆94、96通过摩擦力保持在适当位置，并且能够由操作者围绕两个铰接轴来移动，以优化集成单元3741-3744的位置。
尽管已经在附图和前面的描述中详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述被认为是图示性或范例性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容和所附权利要求，可以在实践要求保护的发明时理解和实现对所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
附图标记列表
10医学成像模态 68光学传感器
12扫描单元 70光轴
14主磁体 72射频数据发射器
16检查空间 74集成单元
18中心轴 76数据采集和分析单元
20感兴趣对象 78射频数据接收器
22磁梯度线圈系统 80触发输出信号
24射频屏蔽 82软件模块
26控制单元 84固定夹具
28数字存储单元 86滑块部件
30处理器单元 88刚性杆
32触摸屏设备 90铰接件
34信号处理单元 92铰接轴
36射频天线设备 94刚性杆
38射频发送器单元 96刚性杆
40射频切换单元 98第一铰接件
42检查台 100第二铰接件
44台面
46感应装置(台) 步骤
48患者耳机系统 104采集输出信号
50患者耳机 106确定阈值
52框架部件 108定义标准
54耳罩 110采集输出信号
56射频音频发射器 112应用标准
58音频接收部件 114生成触发输出信号
60传感器系统 116门控扫描过程
62感应装置(耳机)
64光学发射器
66光轴
Claims (12)
1.用于在磁共振成像系统中使用的患者耳机（50），包括
- 框架部件（52），其适于患者的头部的形状，
- 两个耳罩（54），其被附接至所述框架部件（52），使得所述耳罩（54）中的每个在所述患者耳机（50）的操作状态下被布置为与所述患者的一只耳朵接触，以及
- 多个集成单元，其能够被临时固定地附接至所述耳罩（54）和所述框架部件（52）中的至少一个，并且相对于所述患者的所述头部的位置进行移动，同时保持被附接至所述耳罩（54）和所述框架部件（52）中的所述至少一个，所述集成单元中的每个包括：
- 至少一个光学发射器，其被配置用于将电磁辐射导向至所述患者的皮肤的一部分，以及
- 至少一个光学传感器（68），其被配置用于接收从所述患者的皮肤的所述部分返回的所述电磁辐射的至少部分，并且用于提供对应于接收到的电磁辐射的输出信号，其中，所述光学发射器的光轴与所述光学传感器的光轴在所述患者的皮肤的所述部分处交叉，并且其中
- 所述输出信号指示所述患者的至少一个生理参数，并且用作用于确定所述患者的所述至少一个生理参数的基础，其中，所述患者耳机包括数据采集和分析单元（76），所述数据采集和分析单元（76）被配置为采集所述光学传感器（68）的输出信号，并且通过应用与所述输出信号相关的预定标准来分析采集到的输出信号，并且如果满足所述预定标准中的一个，则提供触发输出信号（80）以控制所述磁共振成像系统的扫描过程。
2.如权利要求1中所述的患者耳机（50），还包括
- 至少一个扬声器，以及
- 音频接收部件（58），其被配置用于接收至少形成用于驱动所述至少一个扬声器的基础的音频信号。
3.如权利要求1所述的患者耳机（50），其中，所述多个集成单元中的至少一个的所述光学传感器（68）被设计为数字相机。
4.如权利要求1所述的患者耳机，还包括保持器部件（84、86、88、94、96），其被附接至所述耳罩（54）和所述框架部件（52）中的一个，并被配置用于保持所述集成单元。
5.如权利要求1所述的患者耳机（50），还包括电磁感应装置（62），其被配置用于当所述患者耳机（50）被定位在相应的受电感应装置（46）附近时，以无线方式通过输送电力向所述患者耳机（50）供电。
6.如权利要求1-5中任一项所述的患者耳机（50），其中，所述多个集成单元中的至少一个的所述光学传感器（68）被配置为通过使用射频数据发射器（72）或光学数据线缆中的一个来发射所述输出信号。
7.一种医学扫描系统，其被配置用于对感兴趣对象（20）的至少部分的扫描数据的无接触式采集，所述医学扫描系统包括
- 扫描单元（12），其具有被提供为用于在其中布置所述感兴趣对象（20）的至少所述部分的检查空间（16），
- 控制单元（26），其被配置用于控制所述医学扫描系统的功能，
- 信号处理单元（34）其被配置为根据采集到的扫描数据来生成扫描图像，以及
- 如权利要求1中所述的患者耳机（50）。
8.如权利要求7所述的医学扫描系统，其中，所述感兴趣对象（20）包括患者。
9.如权利要求7所述的医学扫描系统，其中，所述医学扫描系统被形成为磁共振成像系统，其被配置用于采集感兴趣对象（20）的至少部分的磁共振图像，并且其中，所述扫描数据由磁共振信号形成，并且所生成的扫描图像由磁共振图像形成，
所述扫描单元（12）还包括
- 主磁体（14），其被提供为用于至少在所述检查空间（16）中生成静态磁场B0，其中，所述检查空间（16）被提供在所述主磁体（14）的孔形区域中；
- 磁梯度线圈系统（22），其被配置用于生成被叠加至所述静态磁场B0的梯度磁场；
- 至少一个射频天线设备（36），其被配置用于将射频激励场B1施加到所述感兴趣对象（20）的所述部分的核或所述部分内的核，以进行磁共振激励；并且还被配置用于从通过应用所述射频激励场B1已经激发的所述感兴趣对象（20）的所述部分的核或所述部分内的核接收磁共振信号。
10.如权利要求7-9中任一项所述的医学扫描系统，其中，所述控制单元（26）被配置为接收所述触发输出信号（80）并且通过使用接收到的触发输出信号（80）来控制由所述医学扫描系统执行的扫描过程。
11.一种通过使用如权利要求1中所述的患者耳机（50）来确定要由医学扫描系统检查的患者的至少一个生理参数以门控所述医学扫描系统的扫描过程的方法，所述方法包括以下步骤
- 通过采集指示所述至少一个生理参数的所述多个集成单元中的至少一个的所述光学传感器（68）的输出信号来执行校准过程，
- 确定（106）要被用作阈值的与所述输出信号相关的值，
- 定义（108）与关于所确定的阈值的所述输出信号相关的至少一个标准，
- 采集所述输出信号，
- 将所定义的至少一个标准应用（112）于采集到的输出信号，
- 如果满足至少一个所定义的标准，则生成（114）触发输出信号（80），并且
- 通过利用所生成的触发输出信号（80）来门控（116）所述扫描过程。
12.一种通过使用如权利要求1中所述的患者耳机（50）来确定要由医学扫描系统检查的患者的至少一个生理参数以门控所述医学扫描系统的扫描过程的装置，包括数字存储单元和处理器单元，其中，要进行的如在权利要求11中所述的方法的步骤被转换为程序代码，其中，所述程序代码能够在所述数字存储单元中实现，并且能够由所述处理器单元执行。
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