CN109561853A - 在医学成像扫描期间跟踪和补偿患者运动的系统、装置和方法 - Google Patents

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Abstract

在医学成像扫描期间跟踪和补偿患者运动的光学标记设备或装置可包括一个或多个光学标记、一个或多个安装件和基板。所述一个或多个光学标记可适于由医学成像扫描仪和/或运动跟踪系统的一个或多个检测器和/或相机检测。所述一个或多个安装件可配置成将所述一个或多个标记附接至所述基板。所述基板又可配置成附接至对象患者身体的一个或多个区域。例如，在一些实施方案中，基板可适于放置或以其它方式附接在患者的鼻梁上。

Description

在医学成像扫描期间跟踪和补偿患者运动的系统、装置和 方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年4月26日提交的发明名称为“在医学成像扫描期间跟踪和补偿患者运动的系统、装置和方法(SYSTEMS,DEVICES,AND METHODS FOR TRACKING ANDCOMPENSATING FOR PATIENT MOTION DURING A MEDICAL IMAGING SCAN)”的第62/327,884号美国临时申请的根据35U.S.C.§119(c)的权益，该美国临时申请根据37C.F.R.§1.57通过引用整体并入本文。
背景
本公开总体上涉及运动跟踪领域，并且更具体地涉及在医学成像扫描期间跟踪和补偿患者运动的系统、装置和方法。
存在用于执行患者的医学成像的各种模态。例如，磁共振成像(MRI)是在放射学中使用以详细地可视化身体的内部结构的医学成像技术。MRI扫描仪是使患者或患者身体的一部分位于强磁体内的装置，其中磁场用于对准一些原子核(通常为氢原子核-质子)的磁化并且施加射频磁场以系统性地改变该磁化的对准。这使得核产生可由扫描仪测定的旋转磁场，并且记录该信息以构建身体的扫描区域的图像。这些扫描通常需要几分钟(在某些扫描仪中多达约40分钟)，并且在某些装置中，任何显著的移动都可能破坏图像并需要重复扫描。
于2015年7月22日提交并于2016年2月4日公开的第US 2016/0035108号美国专利申请公开描述了自适应地补偿对象运动的系统、装置和方法，其可与本文中所公开的一个或多个实施方案组合地使用和/或附加于本文中所公开的一个或多个实施方案。第US2016/0035108号美国专利申请公开通过引用整体并入本文，并且构成本说明书的一部分。
此外，存在可施用于患者的各种放射疗法、质子疗法和其它疗法。例如，可将放射疗法施用于靶向组织区域。在一些系统中，可响应于患者的运动动态地施用放射疗法。然而，在许多这种系统中，对患者运动的跟踪不具有高的精确度。相应地，这种系统的使用可导致将辐射疗法施用于非靶向组织区域，从而在有意地影响患病组织的同时无意地伤害健康组织。对于质子疗法和其它疗法也是如此。
概述
在MRI扫描或治疗程序期间确定患者头部或其它身体部分的动态位置和取向的准确且可靠的方法是在这种程序期间补偿对象运动的任何尝试中的需求。为了这种目的，本文中公开了包括使用至少一种光学标记设备或装置(例如舒适且刚性地安装到对象的骨架上的紧凑、廉价的目标)的实际光学头部跟踪能力的系统和方法。
在一些实施方案中，例如，光学标记设备或装置100包括一个或多个光学标记和/或基座部分。基座部分还可包括基板和附接至基板的一个或多个安装件。在某些实施方案中，一个或多个光学标记可适于由医学成像扫描仪或治疗装置和/或其运动跟踪系统的一个或多个检测器和/或相机检测。在某些实施方案中，基座部分和/或其基板可适于附接至对象患者身体的一个或多个区域。例如，在一些实施方案中，基座部分和/或其基板可适于放置或以其它方式附接在患者的鼻梁上。在一些实施方案中，基板可适于直接附接至对象患者。在某些实施方案中，一个或多个安装件可适于连接基板与一个或多个光学标记。
在一些实施方案中，在医学成像扫描期间跟踪对象运动的光学标记设备包括：基板，所述基板配置成附接在医学成像扫描的对象的鼻梁上，所述基板包括柔性材料，所述柔性材料配置成经成形而基本上覆盖对象的鼻梁的曲率以与对象的鼻梁至少部分地接触，所述基板包括纵向轴线；第一安装件，所述第一安装件连接至基板的表面，其中，第一安装件配置成放置在对象的鼻子的第一侧上，其中，第一安装件包括刚性材料；第二安装件，所述第二安装件连接至基板的表面，其中，第二安装件配置成放置在对象的鼻子的第二侧上，其中，第二安装件包括刚性材料，其中，第一安装件和第二安装件沿着基板的纵向轴线定位，其中，第一安装件和第二安装件中的每一个包括顶表面，其中，顶表面成角度，使得其不平行于鼻子的第一侧和鼻子的第二侧，其中，顶表面包括一个或多个图案，其中，一个或多个图案形成指示器；第一光学标记和第二光学标记，第一光学标记配置成附接至第一安装件的顶表面，第二光学标记配置成附接至第二安装件的顶表面，其中，第一光学标记和第二光学标记中的至少一个或多个配置成由一个或多个光学检测器识别以用于在医学成像扫描期间跟踪对象的运动。
在某些实施方案中，光学标记设备还包括第三安装件和第三光学标记，其中第三安装件连接至基板的表面，并且其中第三光学标记配置成附接至第三安装件的顶表面。在某些实施方案中，第三光学标记配置成基本上放置在对象的鼻梁上。在某些实施方案中，第三安装件的仅中心部分连接至基板。在某些实施方案中，第三安装件包括顶表面，其中，第三安装件的顶表面在附接至对象之前基本上平行于基板。
在一些实施方案中，光学标记设备还包括第三安装件，其中，第三安装件连接至基板的表面，其中，第三安装件包括一个或多个支柱，其中，第三光学标记配置成附接至一个或多个支柱。在某些实施方案中，基板的中心部分包括空隙空间。在某些实施方案中，空隙空间配置成在基板附接至对象的鼻梁之后通过移除中心部分的一些或全部来形成。
在一些实施方案中，基板的中心部分包括可移除部分，可移除部分配置成经过移除可移除部分减小中心部分的厚度。在一些实施方案中，基板的中心部分比基板的末端部分薄。在一些实施方案中，基板配置成通过第一安装件的孤立移动来防止第二安装件的显著移动。在一些实施方案中，第一安装件的顶表面成角度，使得当第一光学标记附接至第一安装件时第一光学标记与光学检测器的视线正交。在一些实施方案中，第一安装件的顶表面包括用于固定第一光学标记的凹陷区域。在一些实施方案中，第一安装件的顶表面包括凹陷部分，并且第一光学标记包括突出部分，其中，第一光学标记的突出部分配置成插入凹陷部分中以将第一光学标记附接至第一安装件。在一些实施方案中，指示器配置成向使用者提供视觉引导以用于将第一光学标记附接至第一安装件以及用于将第二光学标记附接至第二安装件。在一些实施方案中，第一光学标记配置成通过化学粘合剂附接至第一安装件。
在一些实施方案中，在医学成像扫描期间跟踪对象运动的光学标记设备包括：基板，所述基板配置成附接在医学成像扫描的对象的鼻梁上，所述基板包括柔性材料，所述柔性材料配置成经成形而基本上覆盖对象的鼻梁的曲率以与对象的鼻梁至少部分地接触，所述基板包括纵向轴线；第一安装件，所述第一安装件连接至基板的表面，其中，第一安装件定位在基板的末端，其中，第一安装件包括刚性材料；第二安装件，所述第二安装件连接至基板的表面，其中，第二安装件定位在基板的中心部分，其中，第二安装件包括刚性材料，其中，第一安装件和第二安装件沿着基板的纵向轴线定位，其中，第一安装件和第二安装件中的每一个包括顶表面，其中，顶表面包括指示器；第一光学标记和第二光学标记，所述第一光学标记配置成附接至第一安装件的顶表面，所述第二光学标记配置成附接至第二安装件的顶表面，其中，指示器为使用者提供视觉引导用于以正确的取向附接第一安装件和第二安装件，其中，第一光学标记和第二光学标记中的至少一个或多个配置成由一个或多个光学检测器识别以用于在医学成像扫描期间跟踪对象的运动。
在某些实施方案中，第一标记的孤立移动不会导致第二标记显著移动。在某些实施方案中，第一光学标记和第二光学标记定位成使得第一光学标记和第二光学标记中的至少一个能够被一个或多个检测器观察。在某些实施方案中，基板的中心部分包括比基板的末端窄的宽度。在某些实施方案中，基板的中心部分的一个或多个区域是可移除的。
在一些实施方案中，在医学成像扫描期间跟踪对象运动的光学标记设备包括：基板，所述基板配置成附接在医学成像扫描的对象的鼻梁上，所述基板包括柔性材料，所述柔性材料配置成经成形而基本上覆盖对象的鼻梁的曲率以与对象的鼻梁至少部分地接触，所述基板包括纵向轴线，其中，所述基板包括两个末端部分和中心部分，所述两个末端部分沿着基板的纵向轴线，所述中心部分沿着基板的纵向轴线在两个末端之间，其中，中心部分配置成比两个末端更加柔软；第一安装件，所述第一安装件连接至基板的表面，其中，第一安装件定位在基板的两个末端中的一个处，其中，第一安装件包括刚性材料；第二安装件，所述第二安装件连接至基板的表面，其中，第二安装件定位在基板的中心部分，其中第二安装件包括刚性材料，其中，第一安装件和第二安装件中的每一个包括顶表面；第一光学标记和第二光学标记，所述第一光学标记配置成附接至第一安装件的顶表面，第二光学标记配置成附接至第二安装件的顶表面，其中，第一光学标记和第二光学标记中的至少一个或多个配置成由一个或多个光学检测器识别以用于在医学成像扫描期间跟踪对象的运动。
在某些实施方案中，基板的中心部分包括空隙空间。在某些实施方案中，空隙空间配置成在基板附接至对象的鼻梁之后通过移除中心部分的一些或全部来形成。在某些实施方案中，基板的中心部分包括可移除部分，所述可移除部分配置成经过移除可移除部分减小中心部分的厚度。在某些实施方案中，基板的中心部分比基板的两个末端部分薄。在某些实施方案中，第一标记的孤立移动不会导致第二标记显著移动。
出于本发明概述的目的，本文中描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应当理解，不是必须所有这些优点都可以根据本发明的任何特定实施方案来实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本发明可以按这样的方式实施或进行，即，在不必实现本文中可能教导或建议的其它优点的情况下实现本文中所教导的一个优点或一组优点。
所有这些实施方案均旨在落入本文中所公开的本发明的范围内。通过参考附图的以下详细描述，这些和其它实施方案对于本领域技术人员将变得显而易见，本发明不限于任何特定公开的实施方案。
附图简述
通过结合附图参考以下描述，将实现对本文中所描述的装置和方法的更好理解，在附图中：
图1A是示例性光学标记设备的前透视图；
图1B是另一示例性光学标记设备的前透视图；
图1C是另一示例性光学标记设备的前透视图；
图2A是示例性基座部分的前透视图；
图2B是另一示例性基座部分的前透视图；
图2C是另一示例性基座部分的前透视图；
图2D是另一示例性基座部分的前透视图；
图3A是示例性基座部分的前透视图；
图3B是图3A的示例性基座部分的另一前透视图；
图3C是图3A的示例性基座部分的侧透视图；
图3D是图3A的示例性基座部分的后透视图；
图4A是示例性基板的前透视图；
图4B是另一示例性基板的前透视图；
图4C是另一示例性基板的前透视图；
图4D是另一示例性基板的前透视图；
图5A是一对示例性侧安装件的前透视图；
图5B是另一对示例性侧安装件的前透视图；
图5C是另一对示例性侧安装件的前透视图；
图5D是另一对示例性侧安装件的前透视图；
图6A是示例性中心安装件的前透视图；
图6B是另一示例性中心安装件的前透视图；
图6C是另一示例性中心安装件的前透视图；
图6D是另一示例性中心安装件的前透视图；
图7A是光学标记设备或装置的一个或多个光学标记相对于医学成像扫描、治疗程序和/或运动跟踪的患者或对象的示例性位置的正视图的示意图；
图7B是光学标记设备或装置的一个或多个光学标记相对于医学成像扫描、治疗程序和/或运动跟踪的患者或对象的示例性位置的侧视图的示意图；
图7C是光学标记设备或装置的一个或多个光学标记相对于医学成像扫描、治疗程序和/或运动跟踪的患者或对象的示例性位置的俯视图的示意图；
图8A是光学标记设备或装置的一个或多个光学标记相对于医学成像扫描仪、治疗装置和/或运动跟踪系统或其装置的示例性位置的正视图的示意图；
图8B是光学标记设备或装置的一个或多个光学标记相对于医学成像扫描仪、治疗装置和/或运动跟踪系统或其装置的示例性位置的侧视图的示意图；
图9A是光学标记相对于对象的旋转的实施方案的俯视图的示意图；
图9B是光学标记相对于对象的旋转的实施方案的正视图的示意图；
图10是示例性光学标记设备的前透视图；
图11是示例性光学标记设备的前透视图。
详述
虽然在下文中公开了若干实施方案、实例和说明，但是本领域普通技术人员将理解，本文中所描述的发明扩展超出具体公开的实施方案、实例和说明，并且包括本发明的其它用途和明显的修改及其等同物。参考附图描述了本发明的实施方案，其中，相同的附图标记始终表示相同的元件。在本文所呈现的描述中所使用的术语不旨在简单地以任何限制或约束的方式解释，因为其与本发明的某些特定实施方案的详细描述结合使用。另外，本发明的实施方案可包括若干新颖的特征，并且没有单个特征单独负责其期望的属性或者对于实践本文所述的发明是必不可少的。
使用诊断技术和治疗技术，可能有利的是以高的精确度跟踪患者运动。这种高的精确度跟踪可改善由诊断设备(例如成像技术)获得和产生的成像品质。此外，使用高的精确度患者运动跟踪技术可改善患者治疗的应用，例如放射治疗、质子治疗等。通过用高的精确确度计算患者运动，治疗技术可仅对靶向组织施用治疗并且避开健康的周围组织。
更具体地，存在用于治疗放射和其它治疗的各种技术。例如，在放射疗法、质子疗法或其它疗法中有利的是将辐射动态地施用于靶向区域，以便计算患者的移动。患者的移动可包括呼吸、抽搐或患者的任何其它自主或不自主运动。通过动态且自动地跟踪患者的移动，可以按更有针对性的方式施用放射疗法、质子疗法和任何其它类型的疗法，从而允许避开和/或不伤害周围的健康组织。本文中所公开的系统可被调节和配置成以约0.1mm的精确度和约0.1度的角度精确度来跟踪患者平移，以便更好地将放射疗法、质子疗法或任何其它疗法施用于靶向组织或身体区域。
本文中所公开的装置、系统和方法涉及利用一个或多个光学标记设备或装置的患者运动跟踪系统。更具体地，在某些实施方案中，光学标记设备或装置可包括一个或多个光学标记102，所述一个或多个光学标记102可独立地使用和/或与一个或多个基座部分101结合地使用。在一些实施方案中，一个或多个光学标记102通过使系统更容易、准确和/或快速地跟随和/或跟踪患者的移动来帮助患者运动跟踪系统检测患者运动。例如，在某些实施方案中，患者运动跟踪系统和/或医学成像扫描仪的一个或多个检测器和/或相机可适于实时或者接近实时地检测一个或多个光学标记102的位置和/或移动。在一些实施方案中，患者运动跟踪系统还可适于利用一个或多个光学标记102的检测位置，以便计算和/或确定患者的移动。关于患者运动跟踪系统和/或医学成像扫描仪的不同实施方案和实例的更多具体细节通常可在第US2016/0035108号美国专利申请公开中找到，该美国专利申请公开通过引用整体并入本文并且形成本说明书的一部分。
用于跟踪患者移动的前述方法可应用于诊断环境以及治疗环境中。例如，如本文中所公开的，所述系统可适于跟踪患者移动，以便将这种移动数据馈送至MRI扫描仪，使得MRI扫描仪可调节扫描仪的焦点和位置，以产生患者的清晰的MRI图像。此外，所述系统可适于连接至治疗技术。例如，所述系统可适于跟踪患者移动，以便在避开周围健康组织的同时将治疗辐射束引导至患病组织区域。
本文中所公开的患者移动或运动跟踪系统可用于跟踪患者的周期性不自主移动，例如呼吸。通过高精确度地跟踪周期性患者移动，系统可在患者的不自主移动持续的同时适于在靶向组织处于特定位置的战略时刻期间施用放射疗法、质子疗法等。另外，所述系统可适于不仅跟踪患者的正常呼吸移动，而且系统可适于跟踪由患者活动或基于患者的患病组织引起的患者的不规则移动。例如，当患者跑步时，患者的肋骨具有较大的外展(egression)，系统可跟踪该外展以便连续地识别靶向组织区域。在另一实例中，患者可能患有COPD或其它呼吸病症或图示问题。例如，患者可能患有创伤(theurofusion)，该创伤为肺外水，其阻止患者呼吸或肿瘤刺激肺部区域从而阻止正常呼吸。所述系统可适于跟踪由于此类病况导致的这种不规则的患者移动。
光学标记设备的概述
在一些实施方案中，光学标记设备或装置100或其多个可与医学成像扫描仪、治疗装置和/或其运动跟踪系统结合使用。例如，在某些实施方案中，一个或多个光学标记设备或装置100可定位在经受医学成像扫描、治疗程序和/或运动跟踪的患者身体的一个或多个区域上。在某些实施方案中，医学成像扫描仪、治疗系统和/或运动跟踪系统的一个或多个检测器和/或相机可适于检测这种一个或多个光学标记设备或装置100的位置和/或移动。例如，一个或多个检测器可适于实时和/或接近实时地检测一个或多个光学标记设备或装置100的位置。在一些实施方案中，医学成像系统、治疗系统和/或运动跟踪系统可利用检测到的一个或多个光学标记设备或装置100的位置，以通过检测一个或多个光学标记装置或装置100被定位的位置来确定患者的移动。在某些实施方案中，医学成像扫描仪、治疗系统和/或运动跟踪系统可适于利用这种确定的患者运动来获得和/或标准化关于患者运动的一个或多个医学图像。这种医学成像扫描仪和/或运动跟踪系统的其它细节和其它实施方案和实例包括在第US 2016/0035108号美国专利申请公开中，该美国专利申请公开通过引用整体并入本文并且形成本说明书的一部分。
图1A是示例性光学标记设备的前透视图。图1B是另一示例性光学标记设备的前透视图。图1C是另一示例性光学标记设备的前透视图。在一些实施方案中，光学标记设备100可适于定位和/或放置在患者身体的区域上。例如，如图1A至图1C中所示，在某些实施方案中，光学标记设备100可适于放置在患者的鼻梁1上。在一些实施方案中，光学标记设备100可适于相对于患者的面部和/或患者身体的其它区域以大致纬度方向或大致水平方向放置在鼻梁1和/或患者身体的其它区域上。例如，在一些实施方案中，光学标记设备100可适于沿着与连接患者眼睛的水平轴线基本上或几乎平行的轴线和/或与绘制在患者眼睛之间竖直轴线或在鼻孔之间与患者的鼻子1相交的竖直轴线基本上或几乎垂直的轴线放置。在其它实施方案中，光学标记设备100可适于相对于患者的面部和/或患者身体的其它区域以大致纵向或大致竖直的方向放置在鼻梁1或患者身体的其它区域上。例如，在某些实施方案中，光学标记设备100可适于沿着与绘制在患者眼睛之间竖直轴线或在鼻孔之间与患者的鼻子相交的竖直轴线基本上或几乎平行的轴线和/或与连接患者眼睛的水平轴线基本上或几乎垂直的轴线放置。
将光学标记设备100配置成放置在患者的鼻梁1上可能是有利的，因为鼻梁1的一般形状和骨结构提供了足够的稳定性以允许光学标记设备100相对于患者的身体保持在相同的位置中。例如，在图1A至图1C中，光学标记设备100的中间或中心部分可适于放置在患者鼻梁1的中间或中心部分上，以使得光学标记设备100的纵向轴线与患者鼻子的纵向轴线垂直。在其它实施方案中，光学标记设备100的纵向轴线可适于与患者鼻子1的纵向轴线平行放置。
在其它实施方案中，光学标记设备100可适于放置在患者身体的任何其它部分上、上方和/或附近。为了提供足够的稳定性以将光学标记设备100充分地保持在适当的位置以使一个或多个检测器检测其位置，可能有利的是将光学标记设备100配置成放置在可提供足够稳定性的骨结构上方或附近。例如，在某些实施方案中，光学标记设备100可适于放置在患者的鼻子、下巴、颧骨、眼睛、嘴和/或前额上方和/或附近。此外，在一些实施方案中，光学标记设备100可适于与大致纵向轴线平行、与大致纬度轴线平行放置，或者沿着与患者面部的大致纵向轴线或大致纬度轴线不平行的轴线放置。
在一些实施方案中，光学标记设备100可包括一个或多个光学标记102。在某些实施方案中，光学标记设备100可包括基座部分101。在一些实施方案中，光学标记设备100可包括附接至基座部分101的一个或多个光学标记102。在某些实施方案中，一个或多个光学标记102可永久地、半永久地和/或临时地附接至基座部分101。在一些实施方案中，一个或多个光学标记102可经由化学粘合剂、锁定结构或其它机械结构或其组合附接至基座部分101。在其它实施方案中，一个或多个光学标记102可简单地放置在基座部分101的顶部上。
光学标记设备101的基座部分101还可包括基板106和一个或多个安装件104(例如，标记支承结构、标记定位结构、标记对准结构、标记安装件和/或类似物)。在一些实施方案中，标记可集成至安装件104中，而不是附接至安装件104的单独结构。一个或多个安装件104可附接至基板106。在某些实施方案中，一个或多个光学标记102和基座部分101可构造为单件。在其它实施方案中，一个或多个光学标记102的基座部分101可分别构造为两个或更多个件，其还可适于通过化学和/或机械机构彼此附接。例如，在某些实施方案中可使用粘合剂。相似地，在一些实施方案中，基座部分101可构造为单件。在其它实施方案中，基座部分101的一个或多个安装件104和带106可单独地构造为两个或更多个，并且还可适于通过化学和/或机械机构附接。
光学标记
在一些实施方案中，光学标记设备100可包括一个或多个光学标记102。例如，如图1A中所示的实施方案中所示，光学标记设备100可包括三个光学标记102：两个侧光学标记102B和一个中心光学标记102A。然而，在其它实施方案中，单个光学标记设备100可包括零个、一个、两个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或十个侧和/或中心光学标记102。例如，在图1B中所示的实施方案中，光学标记设备100可仅包括两个侧光学标记102B。在图1C中所示的实施方案中，光学标记设备100可仅包括一个中心光学标记102A。
一个或多个中心光学标记102A可配置成附接至一个或多个中心安装件104A。一个或多个侧光学标记102B可配置成附接至一个或多个侧安装件104B。在某些实施方案中，光学标记设备100可包括零个、一个、二个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或十个侧和/或中心安装件104。
在某些实施方案中，光学标记设备100的一个或多个光学标记102可适于沿直线放置，如图1A至图1C中所示。例如，一个或多个侧光学标记102B和/或中心光学标记102A可沿着基座部分101的基板106的纵向轴线放置成直线。然而，在其它实施方案中，光学标记设备100的一个或多个光学标记102可适于沿着基板106的纵向轴线以交错的方式放置。这种配置可有利于防止一个或多个光学标记102的重叠和/或减小光学标记设备100的长度和/或尺寸。例如，一个或多个光学标记102的这种交错配置当用于具有较小或较窄鼻子的患者(例如儿童)时可能是有利的。
在一些实施方案中，医学成像扫描仪、治疗系统和/或运动跟踪系统可适于检测和/或跟踪放置在经历医学成像扫描、治疗和/或运动跟踪的患者上的一个或多个光学标记设备100的所有光学标记102的位置和/或移动。在其它实施方案中，医学成像扫描仪、治疗系统和/或运动跟踪系统可适于检测放置在经历医学成像扫描、治疗程序和/或运动跟踪的患者上的一个或多个光学标记设备或装置100的多个光学标记102的仅一个子集的位置和/或移动。例如，在一些实施方案中，医学成像扫描仪、治疗系统和/或运动跟踪系统可适于检测光学标记设备100的总共三个光学标记102中的一个或两个的位置和/或移动。例如，在某些实施方案中，医学成像扫描仪、治疗系统和/或运动跟踪系统可适于检测左和右光学标记102B的位置和/或移动，而不是两者之间的中心定位的光学标记102A的位置和/或移动。相似地，在一些实施方案中，医学成像扫描仪、治疗系统和/或运动跟踪系统可适于检测中心光学标记102A和两个侧光学标记102B的任何子集的位置和/或移动。一个或多个侧标记102B和/或中心标记102A的可见性可取决于妨碍光学检测器视野的头部线圈或本体线圈的存在。
提供两个或更多个光学标记102的优点可以是允许运动跟踪系统区分刚性移动和皮肤移动。例如，如果检测到两个或更多个光学标记102以基本上相同的量一起移动，则运动跟踪系统可确定该运动是刚性颅骨(skull)移动。相反，如果仅两个或更多个光学标记102中的一个或子集相对于其它光学标记102移动得更多，则运动跟踪系统可确定该移动是孤立的弹性皮肤移动。
在某些实施方案中，一个或多个光学标记102可包括一个或多个基准点定位器108。例如，在图1中所示的实施方案中，光学标记102可包括光学标记102的表面上的一个或多个椭圆形和/或圆形基准点定位器108。运动跟踪系统、治疗系统和/或医学成像扫描仪的一个或多个检测器可适于特定地检测一个或多个基准点定位器108和/或其位置。在其它实施方案中，一个或多个基准点定位器108可为矩形、正方形或任何其它形状。
在一些实施方案中，可能有利的是具有一个或多个光学标记102，其配置成使得一个或多个光学标记102相对于医学成像扫描仪、治疗系统和/或运动跟踪系统的一个或多个检测器的视线不直接正交以使反射最小化。在其它实施方案中，可能有利的是具有一个或多个光学标记102，其配置成使得一个或多个光学标记102在从一个或多个检测器观察时是平坦的或者相对于医学成像扫描仪、治疗系统和/或运动跟踪系统的一个或多个检测器的视线是直接正交的。例如，在一些实施方案中，光学标记102可配置成使得从光学标记102的表面绘制的正交线与来自一个或多个检测器的视线之间的角度是约1°、约2°、约3°、约4°、约5°、约6°、约7°、约8°、约9°、约10°、约11°、约12°、约13°、约14°、约15°、约16°、约17°、约18°、约19°、约20°、约21°、约22°、约23°、约24°、约25°、约26°、约27°、约28°、约29°、约30°、约35°、约40°、约45°、约50°、约55°、约60°、约65°、约70°、约75°、约80°、约85°、约90°或者在上述的任意两个角度之间的角度。
在一些实施方案中，附接有一个或多个光学标记102的一个或多个安装件104可配置成特定角度，以提供一个或多个光学标记102相对于一个或多个检测器的所需的角度。例如，中心安装件104A可包括两个或更多个支柱，所述支柱成形并成角度为在附接至其上时产生基本上水平的中心光学标记102A。相似地，侧安装件104B可成形为使得在被附接时朝向基板的端部放置的侧安装件104B的末端可比在被附接时放置在基板的中心部分的侧面104B的中心端厚。通过这样做，当侧光学标记102B附接至这种侧安装件104B并且当光学标记设备100和/或其基板106弯曲或弯成放置在对象的鼻子上时，可获得侧光学标记102B相对于一个或多个检测器的视线所需的角度。关于基准点定位器108的更多细节可在第US2016/0035108号美国专利申请公开中找到，该美国专利申请公开通过引用整体并入本文并且形成本说明书的一部分。
基座部分
在某些实施方案中，光学标记设备100可包括基座部分101。在一些实施方案中，光学标记设备100的基座部分101还可包括一个或多个安装件104和基板106。例如，如图1A至图1C的实施方案中所示，一个或多个安装件104可适于将基座部分101的基板106与一个或多个光学标记102连接。
图2A是光学标记设备100的示例性基座部分101的前透视图。图2B是光学标记设备100的另一示例性基座部分101的前透视图。图2C是光学标记设备100的另一示例性基座部分101的前透视图。图2D是光学标记设备100的另一示例性基座部分101的前透视图。
如图2A至图2D中所示，基座部分101可包括一个或多个安装件104和基板106。在一些实施方案中，一个或多个安装件104和一个或多个基板106可构造为单件。在其它实施方案中，一个或多个安装件104和一个或多个基板106分别构造为两个或更多个单独的件，其可适于通过化学和/或机械机构彼此附接。例如，在一些实施方案中，一种或多种粘合剂可用于这种目的。
在一些实施方案中，基座部分101可包括一个或多个侧安装件104b，所述侧安装件104b在配置和/或形状上与如上所述的一个或多个中心安装件104a不同。在图2A中所示的实施方案中，基座部分101可包括基板106，所述基板106上附接有两个侧安装件104b和一个中心安装件104a。两个侧安装件104b中的每一个可在基板的每个末端或纵向端112处或附近附接至基板106。侧安装件104b中的每一个可包括不均匀的厚度，其中，侧安装件104b可朝向侧安装件104b的一部分逐渐或者以其它方式变厚，所述侧安装件104b的一部分配置成更靠近基板106的末端放置。例如，如图2A中所示，在一些实施方案中，侧安装件104b的顶表面可以是锥形的或倾斜的，以使得其朝向沿着基板106的纵向轴线更靠近末端的部分逐渐变厚。当光学标记102附接至侧安装件104b时，可确定侧安装件104b的顶表面的斜度或角度，以获得光学标记102相对于一个或多个光学检测器的视线的期望角度。侧安装件104b的角度或斜度可以为约10°、约20°、约30°、约40°、约50°、约60°、约70°、约80°、约90°和/或在由上述值中的两个值限定的范围内。两个或更多个侧安装件104b的顶表面可成角度，使得当基板106平放在平坦表面上时，一个侧安装件104b的顶表面不平行于另一个侧安装件104b的顶表面。相似地，侧安装件104b的顶表面可成角度，使得当光学标记设备100附接至患者时，其不平行于患者的鼻子侧面。
基座部分101或其基板106的位于两个侧安装件104b之间的部分可被称为基座部分101或其基板106的中心部分105。该中心部分105可配置成放置在对象的鼻梁上和/或与对象的鼻梁接触。通过将中心部分105放置在鼻梁上，部分或全部与鼻梁接触，光学标记设备101可基本上保持在与对象接触的位置。例如，可能有利的是沿纵向轴线附接基座部分101或其基板106的中心部分105的至少一半或约一半，使得其与对象的鼻梁的刚性部分接触。
中心安装件104a可配置成附接至中心部分105。如上所讨论，中心安装件104a可包括两个或更多个支柱或其它结构，所述两个或更多个支柱或其它结构提供支承以将光学标记102以基本上平坦的配置放置在中心安装件104a的顶部上。例如，在图2A中所示的实施方案中，中心安装件104a可包括两个支柱。当基座部分101和/或其基板106弯曲或以其它方式变形以与对象的曲率匹配或基本上匹配时，在一些实施方案中，中心安装件104a也可以按相似的方式弯曲或以其它方式变形。两个柱中的每一个的顶表面可朝向基座部分101或其基板106的中心成角度或向下倾斜。由此，当中心安装件104a弯曲或变形时，两个或更多个支柱的顶表面可被调平以提供支承用于将光学标记102附接成基本上平坦的配置。
在其它实施方案中，如图2B中所示，中心安装件104a可包括连续平坦的顶表面，并且没有任何支柱结构。在某些这种实施方案中，仅中心安装件104a的中心部分可被固定至基板106。相反，中心安装件104a的其它周边部分可在没有任何固定的情况下简单地放置在基板106上方。通过这样做，当基座部分101或其基板106弯曲或变形以放置在对象的鼻梁上时，中心安装件104a的周边部分可与基板106分离，而仅中心安装件104a的中心部分固定至基板106。这样，即使当基座部分101或其基板106弯曲或变形时，没有任何支柱结构的中心安装件104a也可提供支承，用于将光学标记102相对于一个或多个检测器的视线放置成基本上平坦的配置。
在某些实施方案中，基座部分仅包括一个或多个侧安装件104b，并且不包括任何中心安装件104a。例如，在图2C中所示的实施方案中，基座部分101可包括附接至基板106的两个侧安装件104b，而没有任何中心安装件104a。在其它实施方案中，基座部分仅包括一个或多个中心安装件104a，并且不包括任何侧安装件104b。例如，在图2D中所示的实施方案中，基座部分101可包括附接至基板106的一个中心安装件104a，并且没有任何侧安装件104b。
安装件104和/或其配置的数量可基于光学标记设备100将结合使用的医学成像扫描仪、治疗系统和/或运动跟踪系统的特征来确定。例如，取决于相机或检测器位置、角度、头部线圈的使用、本体线圈的使用和/或其它特征，可以使用具有包括一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或十个侧安装件104b和/或中心安装件104a的基座部分101的光学标记设备100。
如上所述，基座部分101、其基板106和/或安装件104可在施用于对象之前和/或期间弯曲或以其它方式变形。例如，如果将光学标记设备100附接在对象的鼻梁上，则光学标记设备100的基座部分101、基板106和/或安装件104可弯曲或以其它方式变形，以基本上匹配或遵循对象的鼻梁或鼻子的曲率。
在一些实施方案中，基座部分101、其基板106和/或安装件104最初可构造为第一配置。例如，如图2A至图2D中所示，基座部分101的基板106最初可构造为平坦配置。在某些实施方案中，最初构造为平坦的基板106随后可被改变为弯曲的或以其它方式变形，例如以与对象皮肤的曲率匹配或基本上匹配。在一些实施方案中，基板106可暴露于热、化学品、光、力、压力或其任意组合以被模制成非平坦形状。在某些实施方案中，基板106被印刷成完美地或基本上平坦的并且在制造工艺期间被弯曲。
图3A示出了处于变形配置的示例性基座部分的前透视图。图3B示出了图3A的示例性基座部分的另一前透视图。图3C示出了图3A的示例性基座部分的侧透视图。图3D是图3A的示例性基座部分的后透视图。
基板
为了有利于基座部分101、基板106和/或一个或多个安装件104的弯曲，在一些实施方案中，可能有利的是基板106、一个或多个安装件104或其一部分是柔性的和/或可柔顺的。例如，在一些实施方案中，柔性和/或柔顺的基板106可被模制、弯曲或以其它方式改变或变形，以符合或基本上符合患者皮肤的表面形状。在一些实施方案中，基板106可具有可延展的刚性，用于相对于对象或使用者灵活地调节。
在光学标记设备100适于放置在患者或对象的鼻梁上的一些实施方案中，可能有利的是，基座部分101、基板106和/或一个或多个安装件104是柔性的以允许其形状或配置符合患者鼻梁的形状。这能够最大化或至少增加基板106与患者皮肤之间的接触表面积，以最大化或至少增加粘合强度。这还可以最小化随时间的滑动量并且进一步改善由医学成像扫描仪、治疗系统和/或运动跟踪系统收集的一个或多个数据的质量。
在一些实施方案中，基板106可适于抑制皮肤的移动，以在患者的皮肤移动时使一个或多个光学标记102的移动相对于一个或多个其它光学标记102的移动最小化。由此，在一些实施方案中，基板106、一个或多个安装件104、一个或多个光学标记102和/或光学标记设备100本身可在医学图像扫描、治疗程序和/或运动跟踪期间适于保持在患者身体区域上的基本上相同的位置。
在一些实施方案中，基板106包括柔性材料，例如橡胶。在某些实施方案中，基板106的结构配置成提供柔性。例如，在某些实施方案中，基板106可由网状材料和/或栅栏状材料构成以提供柔性。在一些实施方案中，基板106可构造为具有多个孔的材料层以在放置在患者身体的区域上时提供柔性和/或粘合性。在其它实施方案中，基板106由柔性材料构成并且也处于柔性结构。例如，基板106可包括手术胶带和/或类似材料。
在某些实施方案中，柔性基板106也可有利于允许多个光学标记102中的每一个彼此独立地移动。例如，如果患者斜视或以其它方式做出面部表情，则光学标记设备100的一个或多个光学标记102可移动。如果基板106包括非柔性材料，则一个光学标记102的移动可影响和/或引起相同的光学标记设备100的一个或多个其它光学标记102的移动。然而，如果基板106由足够柔性的材料构成，则一个光学标记102的移动可能不会影响或至少较少地影响相同的光学标记设备100的一个或多个其它光学标记102。
由此，在一些实施方案中，基板106包括某些特征以减小使一个或多个安装件104和/或光学标记102相对于彼此移动所需的应力。例如，在一些实施方案中，多个光学标记102可直接和/或经由一个或多个安装件104耦联至基板106。
在一些实施方案中，基板106的宽度可为约20mm。在某些实施方案中，基板106的宽度可为约10mm、约12mm、约14mm、约16mm、约18mm、约20mm、约22mm、约24mm、约26mm、约28mm、约30mm和/或在由上述值中的两个值限定的范围内。在一些实施方案中，基板106的长度可为约60mm。在某些实施方案中，基板106的长度可为约30mm、约35mm、约40mm、约45mm、约50mm、约55mm、约60mm、约65mm、约70mm、约75mm、约80mm、约85mm、约90mm和/或在由上述值中的两个值限定的范围内。在一些实施方案中，基板106的两个末端可以是圆形的，以在附接光学标记设备100时为对象提供舒适性。在其它实施方案中，基板106的末端可包括锐角。
图4A示出了示例性基板的前透视图。图4B示出了另一示例性基板的前透视图。图4C是另一示例性基板的前透视图。图4D是另一示例性基板的前透视图。
在一些实施方案中，包括图4A中所示的实施方案，基板106和/或其一部分(例如位于两个或更多个侧标记102b之间的中心部分)可适于可拉伸、可弯曲、可压缩等，以使两个或更多个侧标记102b至少部分地能够彼此独立地移动。例如，如图4A至图4B中所示的中心部分105可适于可伸展、可弯曲、可压缩等，以使得多个侧标记102b和/或中心标记102a能够彼此相对地运动。
在一些实施方案中，如图4A中所示，整个基板106可包括基本上相似的厚度、横截面形状、材料组成、柔性和/或刚性。在其它实施方案中，基板106可沿其长度在厚度、形状、材料组成、柔性和/或刚性方面变化。例如，在一些实施方案中，可能期望使位于两个或更多个侧标记之间的基板106的部分(例如图1B中所示的侧标记102B)与基板106的另一部分相比更柔性、可拉伸等，例如使得侧标记在附接至患者之后能够更容易地相对于彼此移动。例如，在如图4D中所示的一些实施方案中，基板106的中心部分105可比基板106的其它区域薄。厚度的变化可取决于对标记102(例如两个侧标记102b)之间的相对移动的期望的阻力大小。在一些实施方案中，如图4D所示，中心部分105与外部部分之间的厚度差异是逐渐变化的，例如在厚度上呈锥形地变化。在其它实施方案中，中心部分105和外部部分之间的厚度差异可以是更加突变的，例如在厚度上以阶梯式变化。例如，在一些实施方案中，基板106可包括多层组合物，所述多层组合物由粘附在一起的两层或更多层材料形成。在中心部分105中，基板106可包括比在外部部分更少的层，因此导致中心部分105不同于外部部分。作为另一实例，基板106可形成为整体结构，例如通过注塑或其它制造工艺，并且沿基板106的长度在厚度上的差异可以是该整体结构设计的一部分。
在一些实施方案中，可能期望的是具有基板106的中心部分105，其配置成具有在将基板施用于患者之前的第一类型的刚性、可弯曲性、可拉伸性、刚度等，以及在将基板施用于患者之后的第二类型的刚性、可弯曲性、可拉伸性、刚度等。例如，参考示出了具有三个轴线A、B和C的坐标系的图4A，当将基板106施用于患者以使基板106相对可弯曲或顺应于轴线A时，这可能是期望的。这使得基板106能够容易地围绕患者的鼻子形成。然而，当将基板106施用于患者的鼻子上时，可能不期望基板106沿着基板的长度(例如，在与轴线B平行的方向上)是可拉伸的。此外，可能期望基板106配置成当将基板106施用于患者的鼻子时阻止标记绕轴线C相对于彼此旋转。换言之，当将基板106施用于患者的鼻子时，可能期望使两个或更多个标记围绕轴线A相对于彼此旋转，并且当将基板106施用于患者的鼻子时，可能期望限制标记相对于彼此的其它移动。然而，在将基板106施用于患者的鼻子之后，可能期望允许标记相对于彼此更自由地移动。例如，这可使运动跟踪系统能够检测标记相对于彼此的相对运动，并且确定这种运动是因局部皮肤运动而不一定是感兴趣目标的移动，如患者的大脑。
在某些实施方案中，如图4B和4C中所示，改变基板106的刚性、柔性、可拉伸性等可通过基板106的一个或多个部分来实现，所述基板106的一个或多个部分包括配置成在将基板106施用于患者之后打开的空隙空间(例如，空隙、空间、开口、减小的横截面积部分等)。例如，在图4B中所示的实施方案中，中心部分105的一部分可包括空隙空间109，从而导致基板106的两个末端部分通过两个纵向延伸部分111连接。空隙空间109可在通过移除一个或多个可移除部分107将基板106施用于患者之后产生。例如，可移除部分107可在刻痕线，穿孔区域和/或类似物处附接至基板106的剩余部分，以在不损坏基板106的剩余部分的情况下使得可移除部分107能够容易且一致地从基板的剩余部分拉开。在一些实施方案中，可移除部分107可包括一个或多个拉片，所述一个或多个拉片使得使用者能够在施用于患者之后更容易地抓住可移除部分107以将其移除。虽然本文中所公开的这种实施方案和一些其它实施方案示出了产生完全穿过基板106的空隙109的可移除部分107，但是一些实施方案可包括可移除部分107，所述可移除部分107可配置成仅在那个区域移除基板106的一部分材料，并因此不会产生完全穿过基板106的厚度的空隙109。例如，基板106可包括复合多层结构，所述复合多层结构具有比第二层更加可拉伸、可弯曲和/或柔性的至少一个层。在这种实施方案中，可能期望的是使可移除部分107引起第二层的移除，同时留下更加可拉伸、可弯曲和/或柔性的第一层。在图4C中所示的实施方案中，中心部分105可包括通过移除两个可移除部分107所产生的两个空隙空间109，从而导致基板106的两个末端部分通过单个桥状纵向延伸部分111连接。在一些实施方案中，中心部分105配置成是完全可移除的，从而在施用于患者之后将基板分成两个单独的非连接部分。
在某些实施方案中，沿着中心部分105的一个或多个空隙空间可配置成在将基板106附接至对象之后形成。换言之，最初，基板106可包括连续的材料带，以帮助基板106附接在对象上。在附接基板106之后，中心105的一个或多个部分然后可以从基板106的剩余部分移除，从而沿着中心部分105产生较少的材料以减小一个末端或侧标记102b在另一个末端或侧标记102b上移动的效果。例如，在图4B所示的实施方案中，通过移除其中的切口部分，可在中心部分105的中心形成单个空隙空间。相似地，在图4C中所示的实施方案中，通过移除一个或两个切口部分，可沿中心部分105的顶部和底部形成一个或两个空隙空间。
在一些实施方案中，基板106或其一部分可适于足够硬，使得光学标记设备100可作为单个单元容易地安装至患者，但是足够柔性以在安装于患者上时对标记的相对运动显示最小的阻力。在一些实施方案中，基板106由热敏材料构成，该热敏材料在暴露于热(例如体热)时软化和/或变得更柔软。这可能使得单元更容易安装在患者上，并且一旦基板106因暴露于来自与患者的皮肤接触的体热而变软，由此允许对标记102的相对运动的较小阻力。
在一些实施方案中，基板106的中心部分105可适于在施用于患者之后是可溶解的，或者可适于在施用于患者之后被移除、切割、分离等。例如，在一些实施方案中，中心部分105可包括一个或多个刻痕线、穿孔区域和/或类似物，所述一个或多个刻痕线、穿孔区域和/或类似物使得在施用于患者之后相对容易地移除或断开中心部分105的至少一部分。在一些实施方案中，中心部分105适于是可移除的，以在施用于患者之后增加中心部分105的柔性，但是另一部分适于保持在适当位置，由此使得整个设备100仍然可作为医疗程序完成后的单个单元。例如，椭圆形或其它形状的部分可适于从中心部分105移除。
在一些实施方案中，如上所述，可能有利的是用足够刚性的材料构造基板106，以便在将光学标记设备100附接或以其它方式放置在患者上时提供便利。例如，如果用于构造基板106的材料太柔软，则健康护理提供者可能难以将光学标记设备100放置在患者上。由此，用于构造基板106的材料可具有最佳的柔性和/或刚性范围，以对简单施用提供足够的支承，并且还允许光学标记102中的每个独立地移动一定程度，并且基本上不影响一个或多个其它光学标记102。
在某些实施方案中，基板106的一个或多个表面可适于放置或以其它方式附接至患者的皮肤。在一些实施方案中，基板106可适于通过一种或多种粘合剂附接至患者的皮肤。可使用任何医用粘合剂。
在某些实施方案中，可能有利的是，基板106由材料构成和/或以使得基板106与患者皮肤之间的接触表面积最大化或至少高于使用连续平坦的基板106的表面积的方式构成。在基板106包括网状材料和/或结构的一些这种实施方案中，水可被用作粘合剂。例如，在某些实施方案中，当将一定量的水施用于患者的皮肤并且将基板106放置成使得一定量的水滞留在基板106和患者的皮肤之间时，基板的材料和/或结构可以按这样的方式来构造，即，利用水的表面张力可为衬底106、一个或多个安装件104和/或一个或多个光学标记102提供充分支承和/或稳定性。
在某些实施方案中，基板106可包括橡胶、橡胶类材料或任何其它柔性材料。在一些实施方案中，基板106由薄的橡胶层或其它柔性材料制成。在某些实施方案中，基板106的厚度可为约0.01mm、约0.02mm、约0.03mm、约0.04mm、约0.05mm、约0.06mm、约0.07mm、约0.08mm、约0.09mm、约0.10mm、约0.20mm、约0.30mm、约0.40mm、约0.50mm、约0.60mm、约0.70mm、约0.80mm、约0.90mm、约1mm、约2mm、约3mm、约4mm，约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm、约1cm、约1.1cm、约1.2cm、约1.3cm、约1.4cm、约1.5cm、约1.6cm、约1.7cm、约1.8cm、约1.9cm、约2cm或在上述的任意两个数字之间。
在某些实施方案中，基板106足够厚以对一个或多个安装件104和/或一个或多个光学标记102提供足够的支承。例如，在一些实施方案中，基板106足够厚以允许一个或多个安装件104和/或一个或多个光学标记102相对于患者的皮肤保持基本上在相同位置，尽管患者移动。换言之，在某些实施方案中，一个或多个光学标记102和/或安装件104可以按使得基板106根据患者皮肤的移动自然移动的方式固定或附接至基板106。
安装件
在一些实施方案中，光学标记设备100包括一个或多个安装件104。在某些实施方案中，一个或多个安装件104可适于将基板106与一个或多个光学标记102连接和/或附接。在某些实施方案中，基板106、一个或多个安装件104、一个或多个光学标记102和/或其任意组合可由单件材料构成。在其它实施方案中，基板106、一个或多个安装件104、一个或多个光学标记102和/或其任意组合可单独构造并且适于随后通过化学和/或机械机构(例如，使用粘合剂)附接和/或以其它方式连接。
在一些实施方案中，一个或多个光学标记102可适于放置和/或以其它方式附接至一个或多个安装件104的顶表面上。在某些实施方案中，一个或多个光学标记102可适于通过化学和/或机械机构(例如，经由粘合剂)附接至一个或多个安装件104的表面。
在一些实施方案中，一个或多个安装件104可由刚性材料(和/或，在一些实施方案中，比基板106更加刚性的材料)构成。例如，在某些实施方案中，一个或多个安装件104可由聚乳酸塑料、ABS、尼龙、任何类型的热塑性塑料、泡沫或任何其它相对刚性的材料构成，以对一个或多个附接的光学标记102提供足够的支承。在一些实施方案中，可能有利的是使用具有足够低熔点的一类热塑性塑料来构造安装件104。
在某些实施方案中，一个或多个安装件104的顶表面的角度可确定放置一个或多个光学标记102的角度。例如，一个或多个侧安装件104b可包括倾斜或成角度的顶表面。在某些实施方案中，一个或多个光学标记102可附接或以其它方式放置在这种表面上；由此，安装件104的顶表面的角度可确定光学标记102的角度。
安装件104的形状和/或安装件104的任何表面的角度可以是任何形状和/或角度，以获得光学标记102的期望角度。在一些实施方案中，一个或多个光学标记102的角度可通过安装件104的角度和/或形状和/或基板106的角度和/或形状来确定。在某些实施方案中，可能有利的是对基板106和一个或多个安装件104的特定形状和/或角度进行协调，以获得一个或多个光学标记102的期望角度。
图5A示出了一对示例性侧安装件的前透视图。图5B示出了另一对示例性侧安装件的前透视图。图5C示出了另一对示例性侧安装件的前透视图。图5D示出了另一对示例性侧安装件的前透视图。
在一些实施方案中，侧部安装件104b可包括凹陷的顶表面502。例如，如图5A中所示，侧安装件104b的顶表面可以是凹陷的，以使得光学标记102可插入顶表面502。顶表面的凹陷区域可为约15mm宽。在其它实施方案中，顶表面的凹陷区域的宽度和/或长度可为约10mm、约11mm、约12mm、约13mm、约14mm、约15mm、约16mm、约17mm、约18mm、约19mm、约20mm和/或在由上述值中的两个值限定的范围内。
顶表面502可包括一个或多个椭圆形状或其它图案，其与待附接的光学标记102的一个或多个椭圆形状或其它图案基本上匹配。这能够引导使用者以特定取向和/或方向附接光学标记102。例如，可在顶表面502上提供箭头或其它标记。例如，一个或多个图案或其它指示可为使用者提供视觉引导，以根据正确的顶部和底部取向将光学标记102附接至安装件上。在一些实施方案中，一个或多个椭圆形状或图案可蚀刻在顶表面502上，例如通过激光打印机蚀刻在由塑料制成的安装件上。
在其它实施方案中，顶表面502可以是基本上平坦的，而不是如
图5B中所示是凹陷的。平坦的顶表面502可相似地包括一个或多个椭圆形状、箭头或其它图案或标记，以引导使用者以特定取向或方向附接光学标记。因为在一些实施方案中顶表面502是平坦的，所以光学标记102可胶合或以其它方式附接，而不是放置在凹陷区域。从制造角度来看，这可能是有利的，因为可能难以制造与光学标记的形状或轮廓基本上匹配的顶表面502的凹陷区域。
在某些实施方案中，如图5C中所示，顶表面502可以不包括任何图案或其它指示。在一些实施方案中，如图5D中所示，顶表面502可包括一个或多个孔或凹陷部分，以便于附接在光学标记上。例如，光学标记102可包括从光学标记102的后表面或底表面延伸的一个或多个突出部分。这种一个或多个突起可配置成插入顶表面502的一个或多个孔或凹陷部分中，以将光学标记102附接至安装件104。
图6A示出了示例性中心安装件的前透视图。图6B是另一示例性中心安装件的前透视图。图6C是另一示例性中心安装件的前透视图。图6D是另一示例性中心安装件的前透视图。
在一些实施方案中，与侧安装件104b相似，中心安装件104a的顶表面502也可以是凹陷的。中心安装件104a的顶表面502还可包括一个或多个图案或指示，例如图6A中所示的一个或多个椭圆图案。此外，在某些实施方案中，如图6B中所示，与侧安装件104b相似，中心安装件104a的顶表面502也可以是基本上平坦的，但是仍然包括一个或多个图案或指示。此外，在某些实施方案中，如图6C中所示，与侧安装件104b相似，中心安装件104a的顶表面502可以是基本上平坦的，并且没有任何图案。另外，在一些实施方案中，与侧安装件104b相似，中心安装件104a的顶表面502还可包括一个或多个孔或凹陷区域，光学标记器102的一个或多个突起可插入所述一个或多个孔或凹陷区域。
不同尺寸的光学标记设备
在一些实施方案中，可能有利的是提供可调节和/或不同尺寸的光学标记设备100。例如，不同尺寸的光学标记设备或装置100可有利于适应于具有光学标记设备100将附接的不同尺寸的鼻子和/或不同面部特征的儿童和/或成人。在一些实施方案中，为这种目的，一个或多个光学标记102、一个或多个安装件104和/或一个或多个基板106可适于具有不同的尺寸。例如，光学标记设备100的一些实施方案可包括比其它更长的基板106。
在一些实施方案中，光学标记系统可包括仅两种尺寸的光学标记设备或装置100：大尺寸和小尺寸。可能有利的是提供两种尺寸以适应于具有光学标记设备100将附接的较小鼻子或其它面部特征的儿童或其它人。例如，不同尺寸的光学标记设备或装置100或其基板106可适应于具有较陡鼻子或具有较低脊部的较浅鼻子的对象。然而，与此同时，如果提供太多不同尺寸的光学标记设备100，则成像过程可能过于复杂。在某些实施方案中，系统可包括三种尺寸的光学标记设备100：大尺寸、中尺寸和小尺寸。
在一些实施方案中，光学标记设备100可以是可调节的，以适应于具有光学标记设备100将附接的不同尺寸的鼻子或其它面部特征的成像对象。例如，在某些实施方案中，基板106可以是足够柔性的，以根据患者皮肤的曲率来模制。在一些实施方案中，一个或多个安装件104也可以是足够柔性的，以被模制成适应于由患者皮肤的曲率产生的不同角度。在其它实施方案中，可利用不同尺寸和/或形状的光学标记102来适应患者的差异。以以上任何或所有可调节特征或其子集也可被组合，以提供对于患者的特定性质可调节的光学标记设备100。
在某些实施方案中，可根据患者的具体情况调节基板106、一个或多个安装件104、一个或多个光学标记102、其任何子集或上述全部，以便获得一个或多个光学标记102的可接受角度。例如，在一些实施方案中，可能有利的是具有一个或多个光学标记102，所述一个或多个光学标记102配置成使得一个或多个光学标记102相对于医学成像扫描仪、治疗装置和/或运动跟踪系统的一个或多个检测器的视线不直接正交地放置，以使反射最小化。例如，在一些实施方案中，光学标记102可配置成使得从光学标记102的表面绘制的正交线与来自一个或多个检测器的视线之间的角度为约1°、约2°、约3°、约4°、约5°、约6°、约7°、约8°、约9°、约10°、约11°、约12°、约13°、约14°、约15°、约16°、约17°、约18°、约19°、约20°、约21°、约22°、约23°、约24°、约25°、约26°、约27°、约28°、约29°、约30°、约35°、约40°、约45°、约50°、约55°、约60°、约65°、约70°、约75°、约80°、约85°、约90°或者为上述的任意两个角度之间的角度。
最佳标记位置
如本文中所讨论的，一个或多个光学标记102的位置对于通过检测和/或跟踪一个或多个光学标记102来获得质量跟踪数据是至关重要的。图7A示出了光学标记设备或装置的一个或多个光学标记相对于医学成像扫描、治疗程序和/或运动跟踪的患者或对象的示例性位置的正视图的示意图。图7B示出了光学标记设备或装置的一个或多个光学标记相对于医学成像扫描、治疗程序和/或运动跟踪的患者或对象的示例性位置的侧视图的示意图。图7C示出了光学标记设备或装置的一个或多个光学标记相对于医学成像扫描、治疗程序和/或运动跟踪的患者或对象的示例性位置的俯视图的示意图。
如图7A中所示，对象的颅底宽度706通常可为约142mm。对于一些对象，颅底宽度706可宽至约150mm并且可窄至约136mm。此外，如图中所示，在一些实施方案中，一个或多个侧光学标记102b可配置成放置在对象鼻子2的侧面上。更具体地，通过将侧光学标记102b放置在对象的鼻子侧面上，可指定沿对象鼻子的中心和侧光学标记102b的中心之间的颅宽度的水平距离702以精确地定位侧光学标记102b的位置。在一些实施方案中，沿着颅宽度的该水平距离702可为约11mm。在某些实施方案中，沿着颅宽度的该水平距离702可为约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm、约10mm、约11mm、约12mm、约13mm、约14mm、约15mm和/或在由上述值中的两个值限定的范围内。
如图7B中所示，对象的颅长度708通常可为约191mm。对于一些对象，颅长度708可宽至约200mm并且可窄至约184mm。在一些实施方案中，通过将光学侧标记102b放置在对象的鼻子2的侧面上，沿着头后部或颅长度的后端与侧光学标记102b的中心之间的颅长度的水平距离704可被指定为精确定位侧光学标记102b的位置。在一些实施方案中，沿着颅长度的该水平距离704可为约188mm。在某些实施方案中，沿着颅长度的该水平距离704可为约170mm、约175mm、约180mm、约185mm、约190mm、约195mm、约200mm，和/或在由上述值中的两个值限定的范围内。
如图7C中所示，当从对象头部的顶部观察时，侧光学标记102b放置在对象鼻子2侧面上可产生标记110的表面与竖直线之间的角度710。该角度710可进一步用于精确地定位侧光学标记102b的配置或位置。如图7C中所示，沿着侧光学标记102b的表面延伸的线与从对象的头部的顶部观察时的竖直线之间的角度710可为约17°。在某些实施方案中，该角度710可为约10°、约11°、约12°、约13°、约14°、约15°、约16°、约17°、约18°、约19°、约20°、约21°、约22°、约23°、约24°、约25°、约26°、约27°、约28°、约29°、约30°、约35°、约40°、约45°、约50°、约55°、约60°、约65°、约70°、约75°、约80°、约85°、约90°和/或在由上述值中的两个值限定的范围内。该角度710可取决于对象鼻子的形状或配置。
而且，如图8A至图8B中所示，一个或多个光学标记102的最佳定位可取决于所利用的医学成像扫描仪、治疗装置和/或运动跟踪系统的类型和/或一个或多个检测器或其相机的特定位置和/或角度。图8A示出了光学标记设备或装置的一个或多个光学标记相对于医学成像扫描仪、治疗设备和/或运动跟踪系统或其装置的示例性位置的正视图的示意图。图8B示出了光学标记设备或装置的一个或多个光学标记相对于医学成像扫描仪、治疗装置和/或运动跟踪系统或其装置的示例性位置的侧视图的示意图。
如图8A和图8B中所示，可通过利用光学标记设备获得经历医学成像扫描和/或治疗装置的对象802的运动。例如，可使用装置100的一个或多个光学标记设备将一个或多个侧光学标记104b附接至医学成像扫描或治疗程序的对象802。可使用医学成像扫描仪或治疗系统804的一个或多个光学检测器和/或相机来检测和跟踪一个或多个侧光学标记104b和/或中心标记104a。
此外，一个或多个光学标记102的最佳定位还可取决于一个或多个光学标记102的旋转特性。图9A示出了光学标记相对于对象的旋转的实施方案的俯视图的示意图。图9B示出了光学标记相对于对象的旋转的实施方案的正视图的示意图。
如图9A和图9B中所示，侧光学标记102b可与对象鼻子的生理角度成一定角度。更具体地，角度902可存在于沿y轴绘制的竖直线(如图9A所示)与沿侧光学标记102b延伸的线之间。例如，该角度902可为约17°。在这种实施方案中，如图9A中所示，从对象头部的顶部观察对象的相机或检测器入射角可为约+3°至约+59°。
在某些实施方案中，如图9A中所示，角度902和从对象头部的顶部观察对象的相机或检测器入射角中的每一个可为约0°、约5°、约10°、约15°、约20°、约25°、约30°、约35°、约40°、约45°、约50°、约55°、约60°、约65°、约70°、约75°、约80°、约85°、约90°和/或在由上述值中的两个值限定的范围内。
在其它实施方案中，如图9A中所示，光学标记设备或装置100可改变或操纵沿y轴的竖直线与从侧光学标记102b的表面延伸的线之间的角度904。例如，在一些实施方案中，角度904可为约45°。由于这种配置，在一些实施方案中，如图9A中所示，从对象头部的顶部观察对象的相机或检测器入射角可为-25°至+31°。
在某些实施方案中，如图9A中所示，角度904和从对象头部的顶部观察对象的相机或检测器入射角中的每一个可为约-90°、约-85°、约-80°、约-75°、约-70°、约-65°、约-60°、约-55°、约-50°、约-45°、约-40°、约-35°、约-30°、约-25°、约-20°、约-15°、约-10°、约-5°、约0°、约5°、约10°、约15°、约20°、约25°、约30°、约35°、约40°、约45°、约50°、约55°、约60°、约65°、约70°、约75°、约80°、约85°、约90°和/或在由上述值中的两个值限定的范围内。
相似地，在某些实施方案中，如图9B中所示，当从正视图观察时，沿侧光学标记102b的延长线与沿z轴的竖直线之间可存在角度906。例如，角度906可为约10°。在这种实施方案中，如图9B所示，从对象的面部上方观察对象的相机或检测器入射角可为约10°。
在某些实施方案中，如图9B中所示，角度906和从对象面部上方观察对象的摄像机或检测器入射角中的每一个可为约0°、约5°、约10°、约15°、约20°、约25°、约30°、约35°、约40°、约45°、约50°、约55°、约60°、约65°、约70°、约75°、约80°、约85°、约90°和/或在由上述值中的两个值限定的范围内。
在其它实施方案中，如图9B中所示，当从正视图观察时，光学标记设备或装置100可改变或操纵沿侧光学标记102b的延长线与沿z轴的竖直线之间的角度908。例如，在一些实施方案中，角度908可为约0°。由于这种配置，在一些实施方案中，如图9B中所示，从对象的面部上方观察对象的相机或检测器入射角可为约0°。
在某些实施方案中，如图9B中所示，角度908和从对象头部的顶部观察对象的相机或检测器入射角中的每一个可为约-90°、约-85°、约-80°、约-75°、约-70°、约-65°、约-60°、约-55°、约-50°、约-45°、约-40°、约-35°、约-30°、约-25°、约-20°、约-15°、约-10°、约-5°、约0°、约5°、约10°、约15°、约20°、约25°、约30°、约35°、约40°、约45°、约50°、约55°、约60°、约65°、约70°、约75°、约80°、约85°、约90°和/或在由上述值中的两个值限定的范围内。
其它实施方案
如上所述，可使用不同的形状和/或材料来形成基板106、一个或多个安装件104和/或一个或多个光学标记102。图10示出了另一示例性光学标记设备的前透视图。如图10中所示，在某些实施方案中，光学标记设备或装置1000可包括基本上符合对象鼻子的形状的基板1002。基板1002可配置成放置在对象的鼻子上以便附接。基板1002可包括一个或多个孔1004以提供粘附并充分防止光学标记设备1000的滑动。光学标记设备1000还可包括安装件1006，所述安装件1006可包括与上述一个或多个安装件104相似的一个或多个特征。
另外，在其它实施方案中，光学标记设备100可适于附接至患者身体和/或面部的不同部分。图11示出了另一示例性光学标记设备的前透视图。在图11中所示的实施方案中，光学标记设备1100可包括适于舒适地插入患者鼻孔中的一个或多个突出部分1102、1104。通过将突出部分1102、1104插入患者鼻孔中，在一些实施方案中，光学标记设备100可以是足够稳定的，以从可附接至一个或多个安装件1106的一个或多个光学标记102提供足够稳定的跟踪数据。一个或多个安装件1106可包括与上述一个或多个安装件104相似的一个或多个特征。
在其它实施方案中，光学标记设备100可构造为适于插入患者口中的嘴件或嘴部咬合部。在某些实施方案中，光学标记设备100可配置成使得患者可咬住光学标记设备100以保持光学标记设备100的位置基本稳定。
尽管已在某些实施方案和实施例的背景下公开了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明扩展超出了具体公开的实施方案，延伸至本发明的其它替代实施方案和/或用途以及其显而易见的修改和等同物。另外，虽然已经详细示出和描述了本发明实施方案的若干变体，但是基于本公开，在本发明范围内的其它修改对于本领域技术人员是容易显而易见的。还预期的是，可进行实施方案的特定特征和方面的各种组合或子组合，并且仍然落入本发明的范围内。应当理解，所公开的实施方案的各种特征和方面可彼此组合或替代，以便形成所公开的发明的实施方案的变化模式。本文中所公开的任何方法不需要按照所述顺序进行。因此，旨在本文中所公开的本发明的范围不应受上述特定实施方案的限制。
条件性语言，除其它之外，例如“可以(can)”、“可以(could)”、“可能(might)”或“可(may)”，除非另有明确说明或者在所使用的上下文中以其它方式理解，通常旨在表达某些实施方案包括，而其它实施方案不包括，某些特征、元件和/或步骤。因此，这种条件性语言通常不旨在暗示一个或多个实施方案以任何方式需要特征、元件和/或步骤，或者一个或多个实施方案必须包括用于在有或没有使用者输入或提示的情况下用于决定是否将这些特征、元件和/或步骤包括在任何特定实施方案中或将在任何特定实施方案中执行的逻辑。本文中所使用的标题仅为了方便读者，并不意味着限制本发明或权利要求的范围。
此外，虽然本文中所描述的方法和装置可容许各种修改和替代形式，但是其具体实例已在附图中示出并且在本文中详细描述。然而，应当理解，本发明不限于所公开的特定形式或方法，而是相反，本发明将覆盖落入所描述的各种实施方式和随附的权利要求书的主旨和范围内的所有修改、等同物和替代物。此外，与实施方式或实施方案相关的任何特定特征、方面、方法、性质、特性、质量、属性、元件等本文的公开内容可用于本文中阐述的所有其它实施方式或实施方案中。本文中所公开的任何方法不需要按照所述顺序进行。本文中所公开的方法可包括从业者采取的某些动作；然而，这些方法还可明确地或暗示性地包括这些行为的任何第三方指令。本文中所公开的范围还涵盖任何和所有重叠、子范围及其组合。诸如“多至”、“至少”、“大于”、“小于”、“之间”等语言包括所述的数字。在诸如“约”或“大约”的术语之前的数字包括所引用的数字，并且应基于环境来解释(例如，在这种情况下尽可能准确地解释，例如±5％、±10％、±15％等)。例如，“约3.5mm”包括“3.5mm”。在诸如“基本上”的术语之前的短语包括所述的短语，并且应基于环境来解释(例如，在这种情况下合理地可能)。例如，“基本上恒定”包括“常数”。除非另有说明，否则所有测量均处于包括温度和压力的标准条件下。

Claims (27)

1.在医学成像扫描期间跟踪对象运动的光学标记设备，所述光学标记设备包括：
基板，所述基板配置成附接在医学成像扫描的所述对象的鼻梁上，所述基板包括柔性材料，所述柔性材料配置成经成形而基本上覆盖所述对象的所述鼻梁的曲率以与所述对象的所述鼻梁至少部分地接触，所述基板包括纵向轴线；
第一安装件，所述第一安装件连接至所述基板的表面，其中所述第一安装件配置成放置在所述对象的鼻子的第一侧上，其中，所述第一安装件包括刚性材料；
第二安装件，所述第二安装件连接至所述基板的所述表面，其中所述第二安装件配置成放置在所述对象的所述鼻子的第二侧上，其中所述第二安装件包括刚性材料，其中所述第一安装件和所述第二安装件沿所述基板的所述纵向轴线定位，
其中所述第一安装件和所述第二安装件中的每一个包括顶表面，其中所述顶表面成角度，使得所述顶表面不平行于所述鼻子的所述第一侧和所述鼻子的所述第二侧，其中所述顶表面包括一个或多个图案，其中所述一个或多个图案形成指示器；
第一光学标记和第二光学标记，所述第一光学标记配置成附接至所述第一安装件的所述顶表面，并且所述第二光学标记配置成附接至所述第二安装件的所述顶表面，
其中，所述第一光学标记和所述第二光学标记中的至少一个或多个配置成由一个或多个光学检测器识别以用于在所述医学成像扫描期间跟踪所述对象的运动。
2.如权利要求1所述的光学标记设备，还包括第三安装件，其中所述第三安装件连接至所述基板的所述表面；以及第三光学标记，其中所述第三光学标记配置成附接至所述第三安装件的顶表面。
3.如权利要求2所述的光学标记设备，其中第三光学标记配置成基本上放置在所述对象的所述鼻梁上方。
4.如权利要求2所述的光学标记设备，其中仅所述第三安装件的中心部分连接至所述基板。
5.如权利要求2所述的光学标记设备，其中所述第三安装件包括顶表面，其中所述第三安装件的所述顶表面在附接至所述对象之前基本上平行于所述基板。
6.如权利要求1所述的光学标记设备，还包括第三安装件，其中所述第三安装件连接至所述基板的所述表面，其中所述第三安装件包括一个或多个支柱，其中所述第三光学标记配置成附接至所述一个或多个支柱。
7.如权利要求1所述的光学标记设备，其中所述基板的中心部分包括空隙空间。
8.如权利要求7所述的光学标记设备，其中所述空隙空间配置成在所述基板附接至所述对象的所述鼻梁之后通过移除所述中心部分的一些或全部来形成。
9.如权利要求1所述的光学标记设备，其中所述基板的中心部分包括可移除部分，所述可移除部分配置成经过移除所述可移除部分减小所述中心部分的厚度。
10.如权利要求1所述的光学标记设备，其中所述基板的所述中心部分比所述基板的末端部分薄。
11.如权利要求1所述的光学标记设备，其中所述基板配置成通过所述第一安装件的孤立移动来防止所述第二安装件的显著移动。
12.如权利要求1所述的光学标记设备，其中所述第一安装件的所述顶表面成角度，使得当所述第一光学标记附接至所述第一安装件时所述第一光学标记与所述光学检测器的视线正交。
13.如权利要求1所述的光学标记设备，其中所述第一安装件的所述顶表面包括用于固定所述第一光学标记的凹陷区域。
14.如权利要求1所述的光学标记设备，其中所述第一安装件的所述顶表面包括凹陷部分，并且所述第一光学标记包括突出部分，其中所述第一光学标记的所述突出部分配置成插入所述凹陷部分以将所述第一光学标记附接至所述第一安装件。
15.如权利要求1所述的光学标记设备，其中所述指示器配置成向使用者提供视觉引导，以用于将所述第一光学标记附接至所述第一安装件以及用于将所述第二光学标记附接至所述第二安装件。
16.如权利要求1所述的光学标记设备，其中所述第一光学标记配置成通过化学粘合剂附接至所述第一安装件。
17.在医学成像扫描期间跟踪对象运动的光学标记设备，所述光学标记设备包括：
基板，所述基板配置成附接在医学成像扫描的所述对象的鼻梁上，所述基板包括柔性材料，所述柔性材料配置成经成形而基本上覆盖所述对象的所述鼻梁的曲率以与所述对象的所述鼻梁至少部分地接触，所述基板包括纵向轴线；
第一安装件，所述第一安装件连接至所述基板的表面，其中所述第一安装件定位在所述基板的末端，其中所述第一安装件包括刚性材料；
第二安装件，所述第二安装件连接至所述基板的所述表面，其中所述第二安装件定位在所述基板的中心部分，所述第二安装件包括刚性材料，其中所述第一安装件和所述第二安装件沿所述基板的所述纵向轴线定位，
其中所述第一安装件和所述第二安装件中的每一个包括顶表面，其中所述顶表面包括指示器；
第一光学标记和第二光学标记，所述第一光学标记配置成附接至所述第一安装件的所述顶表面，并且所述第二光学标记配置成附接至所述第二安装件的所述顶表面，其中所述指示器为使用者提供视觉引导用于以正确的取向附接所述第一安装件和所述第二安装件，
其中所述第一光学标记和所述第二光学标记中的至少一个或多个配置成由一个或多个光学检测器识别以用于在所述医学成像扫描期间跟踪所述对象的运动。
18.如权利要求17所述的光学标记设备，其中所述第一标记的孤立移动不会导致所述第二标记显著移动。
19.如权利要求17所述的光学标记设备，其中所述第一光学标记和所述第二光学标记定位成使得所述第一光学标记和所述第二光学标记中的至少一个能够被一个或多个检测器观察。
20.如权利要求17所述的光学标记设备，其中所述基板的所述中心部分包括比所述基板的末端窄的宽度。
21.如权利要求17所述的光学标记设备，其中所述基板的所述中心部分的一个或多个区域是可移除的。
22.在医学成像扫描期间跟踪对象运动的光学标记设备，所述光学标记设备包括：
基板，所述基板配置成附接在医学成像扫描的所述对象的鼻梁上，所述基板包括柔性材料，所述柔性材料配置成经成形而基本上覆盖所述对象的所述鼻梁的曲率以与所述对象的所述鼻梁至少部分地接触，所述基板包括纵向轴线，其中所述基板包括：
两个末端部分，所述两个末端部分沿所述基板的纵向轴线；以及
中心部分，所述中心部分沿所述基板的所述纵向轴线在所述两个末端之间，其中所述中心部分配置成比所述两个末端更加柔性；
第一安装件，所述第一安装件连接至所述基板的表面，其中所述第一安装件定位在所述基板的所述两个末端中的一个处，其中所述第一安装件包括刚性材料；
第二安装件，所述第二安装件连接至所述基板的所述表面，其中所述第二安装件定位在所述基板的中心部分，其中所述第二安装件包括刚性材料，其中所述第一安装件和所述第二安装件中的每一个包括顶表面；
第一光学标记和第二光学标记，所述第一光学标记配置成附接至所述第一安装件的所述顶表面，并且所述第二光学标记配置成附接至所述第二安装件的所述顶表面，
其中所述第一光学标记和所述第二光学标记中的至少一个或多个配置成由一个或多个光学检测器识别以用于在所述医学成像扫描期间跟踪所述对象的运动。
23.如权利要求22所述的光学标记设备，其中所述基板的所述中心部分包括空隙空间。
24.如权利要求23所述的光学标记设备，其中所述空隙空间配置成在所述基板附接至所述对象的所述鼻梁之后通过移除所述中心部分的一些或全部来形成。
25.如权利要求22所述的光学标记设备，其中所述基板的所述中心部分包括可移除部分，所述可移除部分配置成经过移除所述可移除部分减小所述中心部分的厚度。
26.如权利要求22所述的光学标记设备，其中所述基板的所述中心部分比所述基板的所述两个末端部分薄。
27.如权利要求22所述的光学标记设备，其中所述第一标记的孤立移动不会导致所述第二标记显著移动。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114469343A (zh) * 2019-10-31 2022-05-13 武汉联影智融医疗科技有限公司 标定件、手术导航坐标系配准系统、方法、设备和介质

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3117768B1 (en) 2006-05-19 2019-11-06 The Queen's Medical Center Motion tracking system and method for real time adaptive imaging and spectroscopy
EP2747641A4 (en) 2011-08-26 2015-04-01 Kineticor Inc METHOD, SYSTEMS AND DEVICES FOR SCAN INTERNAL MOTION CORRECTION
US10327708B2 (en) 2013-01-24 2019-06-25 Kineticor, Inc. Systems, devices, and methods for tracking and compensating for patient motion during a medical imaging scan
US9305365B2 (en) 2013-01-24 2016-04-05 Kineticor, Inc. Systems, devices, and methods for tracking moving targets
US9782141B2 (en) 2013-02-01 2017-10-10 Kineticor, Inc. Motion tracking system for real time adaptive motion compensation in biomedical imaging
WO2016014718A1 (en) 2014-07-23 2016-01-28 Kineticor, Inc. Systems, devices, and methods for tracking and compensating for patient motion during a medical imaging scan
US9943247B2 (en) 2015-07-28 2018-04-17 The University Of Hawai'i Systems, devices, and methods for detecting false movements for motion correction during a medical imaging scan
CN108697367A (zh) 2015-11-23 2018-10-23 凯内蒂科尓股份有限公司 用于在医学成像扫描期间跟踪并补偿患者运动的系统、装置和方法
EP3261572B1 (en) * 2016-05-20 2018-08-01 Brainlab AG Tracking reference fixation support
WO2018136868A1 (en) * 2017-01-20 2018-07-26 Thomas Jefferson University Head neck immobilization wrap
WO2020072335A1 (en) * 2018-10-04 2020-04-09 Smith & Nephew, Inc. Dual-position tracking hardware mount for surgical navigation
WO2021098964A1 (en) * 2019-11-21 2021-05-27 Banyan Technologies Gmbh Method for obtaining a spatial pattern of an anatomical structure of a subject, related system and markers
WO2022248038A1 (en) * 2021-05-26 2022-12-01 Banyan Technologies AG Method for obtaining a spatial pattern of an anatomical structure of a subject and related system
EP4169473A1 (en) * 2021-10-25 2023-04-26 Erbe Vision GmbH Apparatus and method for registering live and scan images
US11894126B1 (en) * 2023-02-24 2024-02-06 Ix Innovation Llc Systems and methods for tracking movement of a wearable device for advanced image stabilization

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4928709A (en) * 1988-04-27 1990-05-29 Regents Of The University Of Minnesota Cervical range of motion measuring device
US20050054910A1 (en) * 2003-07-14 2005-03-10 Sunnybrook And Women's College Health Sciences Centre Optical image-based position tracking for magnetic resonance imaging applications
US7024237B1 (en) * 1999-10-29 2006-04-04 University Of Florida Research Foundation, Inc. Mask system and method for stereotactic radiotherapy and image guided procedures
CN203122412U (zh) * 2013-02-01 2013-08-14 复旦大学附属华山医院 颈椎活动度测量仪
CN105338897A (zh) * 2013-01-24 2016-02-17 凯内蒂科尔股份有限公司 用于在医学成像扫描期间追踪和补偿患者运动的系统、设备和方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7747312B2 (en) * 2000-01-04 2010-06-29 George Mason Intellectual Properties, Inc. System and method for automatic shape registration and instrument tracking
CA2700531A1 (en) * 2007-09-24 2009-04-02 Surgivision, Inc. Mri-compatible patches and methods for using the same
US9561019B2 (en) * 2012-03-07 2017-02-07 Ziteo, Inc. Methods and systems for tracking and guiding sensors and instruments
US20140005527A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 General Electric Company Method and system for dynamic referencing and registration used with surgical and interventional procedures
WO2014071969A1 (en) * 2012-11-06 2014-05-15 Brainlab Ag Two-part tracking reference structure
CA2892017A1 (en) * 2012-11-20 2014-05-30 Lacrima Medical, Ltd. Apparatus and methods for applying pressure to a face of a subject
US9717461B2 (en) * 2013-01-24 2017-08-01 Kineticor, Inc. Systems, devices, and methods for tracking and compensating for patient motion during a medical imaging scan
WO2015022684A1 (en) * 2013-08-10 2015-02-19 Needleways Ltd. Medical needle path display
WO2016014718A1 (en) * 2014-07-23 2016-01-28 Kineticor, Inc. Systems, devices, and methods for tracking and compensating for patient motion during a medical imaging scan

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4928709A (en) * 1988-04-27 1990-05-29 Regents Of The University Of Minnesota Cervical range of motion measuring device
US7024237B1 (en) * 1999-10-29 2006-04-04 University Of Florida Research Foundation, Inc. Mask system and method for stereotactic radiotherapy and image guided procedures
US20050054910A1 (en) * 2003-07-14 2005-03-10 Sunnybrook And Women's College Health Sciences Centre Optical image-based position tracking for magnetic resonance imaging applications
CN105338897A (zh) * 2013-01-24 2016-02-17 凯内蒂科尔股份有限公司 用于在医学成像扫描期间追踪和补偿患者运动的系统、设备和方法
CN203122412U (zh) * 2013-02-01 2013-08-14 复旦大学附属华山医院 颈椎活动度测量仪

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114469343A (zh) * 2019-10-31 2022-05-13 武汉联影智融医疗科技有限公司 标定件、手术导航坐标系配准系统、方法、设备和介质
CN114469343B (zh) * 2019-10-31 2023-06-23 武汉联影智融医疗科技有限公司 标定件、手术导航坐标系配准系统、方法、设备和介质

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