CN111317482A - 用于检测呼吸运动的检测设备和方法以及医疗设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测呼吸运动的检测设备和方法以及医疗设备。此外，本发明涉及对应的计算机程序(1)和对应的计算机可读存储介质(8)。为了检测呼吸运动，在此，检测设备(6，7)具有至少两个U形的金属的信号耦合元件(12)，这些信号耦合元件互相交错地布置，使得在信号耦合元件(12)之间产生至少一个耦合点(19)，在该耦合点处，可以在两个信号耦合元件(12)之间传输信号。此外，设置有分析电子设备(6，9)，该分析电子设备被配置为用于检测指示呼吸运动的接收信号的变化，通过将针对第一信号耦合元件给出的信号，耦合到第二信号耦合元件中，而在第二信号耦合元件中产生所述接收信号。

Description

用于检测呼吸运动的检测设备和方法以及医疗设备
技术领域
本发明涉及一种用于检测患者的呼吸运动的检测设备和方法。此外，本发明涉及对应的计算机程序、对应的计算机可读存储介质以及具有对应的检测设备的医疗设备。
背景技术
现在，医学技术上的许多设备支持的方法，依赖于待检查或者待治疗的患者的准确的位置信息或者运动信息，和/或易受患者的位置变化或者运动干扰。例如，这同样可能涉及成像方法或者应用，例如肿瘤放射疗法。在后者中，将肿瘤针对性地暴露在高的射线负荷下，以由此阻止肿瘤生长，或者在理想情况下甚至杀死肿瘤。在这种疗法中，应当使相应的肿瘤周围的健康组织尽可能少地也受到损害。根据相应的肿瘤的状况，在治疗期间，肿瘤可能由于相应的患者的呼吸运动而运动，特别是离开为治疗肿瘤而设置的辐射的射线路径或者焦点。然后，由此，可能不是肿瘤，而是周围的健康组织，处于射线路径或者焦点中，并且以不期望的方式受到损害。因此，为了避免这种情况，需要进行目标准确的照射，这种目标准确的照射只有在知道呼吸运动的情况下才可以实现。
相反，在成像方法中，呼吸运动例如可能导致模糊或者不清楚的图像，然后，这些模糊或者不清楚的图像使得不能进行准确或可靠的诊断，或者不能与其它数据进行空间上的关联或配准。
从当今的医疗技术中，例如已知使用所谓的胸带或呼吸带或者基于压力传感器或应力传感器的呼吸检测器，来检测呼吸运动。这种呼吸带或者呼吸检测器通常佩戴在患者上，由此不适合用于所有应用或者个别情况，因为这些呼吸带或者呼吸检测器例如可能处于射线路径中，或者可能妨碍介入式手术，并且还具有有限的灵敏度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，使得能够改善对患者的呼吸运动的检测。根据本发明，上述技术问题通过本发明的主题来解决。在说明书中以及在附图中给出本发明的有利的设计方案和扩展方案。
根据本发明的检测设备用于、即被配置为用于检测患者的呼吸运动。为此，检测设备具有至少两个至少基本上U形的金属的信号耦合元件。在此，这些信号耦合元件以没有接触的方式，彼此交叉、即互相交错地布置在基板上，使得分别在信号耦合元件中的第一信号耦合元件的两个侧部段之间，至少基本上与其平行地布置信号耦合元件中的第二信号耦合元件的第一侧部段。在此，第二信号耦合元件的第二侧部段布置在由第一信号耦合元件三面包围的区域外部。
也就是说，信号耦合元件中的每一个，具有至少基本上彼此平行地布置或者伸展、即延伸的两个侧部段，以及一个底部部段，该底部部段相应地将两个侧部段彼此连接。在此，例如可以仅仅通过部段的布置或者取向来区分部段，但是部段例如同样可以具有不同的宽度和/或长度。各个信号耦合元件分别可以一体地构造，也就是说，使得各个部段不需要作为分离的构件而存在。
此外，根据本发明的检测设备具有与信号耦合元件连接的分析电子设备。该分析电子设备被构造并且被配置为，用于检测指示(即显示或给出)或者表征呼吸运动的接收信号的变化。在此，通过将针对信号耦合元件中的用作发送器的信号耦合元件给出的信号，耦合到信号耦合元件中的第二信号耦合元件中，在第二信号耦合元件中产生该接收信号。在此，信号耦合元件中的第二信号耦合元件用作接收器，并且布置在第一信号耦合元件的近场区域中。后者特别是可以意味着，在将来自第一信号耦合元件的信号传输或者过耦合(überkoppelt)到第二信号耦合元件的耦合点处，两个信号耦合元件之间的距离小于4λ或者小于λ/2π，其中，λ是如下信号的预先给定的波长，为了检测呼吸运动，而针对信号耦合元件中的相应地用作发送器的信号耦合元件，给出该信号。
例如可以通过用于避免干扰的法定的预给定参数，或者通过针对交谈的(sprechende)应用目的而在法律上预先给定或者保留的频带，来预先给定波长λ。特别是，将信号耦合元件的尺寸或者长度与波长λ协调，其中，信号耦合元件沿着其U形走向或者其U形延伸，即，从一个侧部段、然后到底部部段、然后到第二侧部段，可以具有λ/2的长度。
在这里提出的例如可以理解为天线的信号耦合元件的布置中，在不同的信号耦合元件的彼此相邻地布置的相应的两个侧部段之间，产生至少一个耦合点，跨过该耦合点，将信号从信号耦合元件中的一个耦合到信号耦合元件中的下一个或者另一个。也就是说，在耦合点的区域中，相应的两个信号耦合元件的侧部段，至少逐段地至少基本上彼此平行地延伸，从而可以将信号在两个侧部段之间、即在两个信号耦合元件之间的耦合或者过耦合或者传输，理解为串话(übersprechen)。
在此，耦合特性或者传输特性，尤其是可能与两个信号耦合元件的距离有关，特别是与形成或者包围相应的耦合点的两个侧部段的距离有关。因为两个侧部段在耦合点的区域中至少基本上彼此平行地延伸，因此在此产生相应的电容。外部的影响，例如引入耦合点的区域中的材料或者物体或者场或者对应的变化或者运动，可能影响或者改变该电容。对电容的这种影响又使得相应的耦合点处的耦合特性或者传输特性发生变化。也就是说，如果将检测设备布置在患者的区域中，例如布置在患者上方或者下方，则患者的呼吸运动将导致相应的耦合点处的电容或者耦合特性或传输特性发生变化，由此(在针对用作发送器的信号耦合元件给出的信号没有变化的情况下也)导致产生的接收信号发生变化。
为了检测呼吸运动，也就是说，为了将由呼吸运动引起的接收信号的变化，例如与由于其它作用或者影响而触发的变化区分开，例如可以执行对应的校准。例如同样可以作为条件预先给定，仅将如下变化检测为呼吸运动或者呼吸运动的结果，即，这些变化重复地反转，也就是说，这些变化至少基本上或者大致有节奏地或者规则地或者周期性地重复。因为一般的呼吸在严格的数学意义上不是规则的或者周期性的，因此在此，例如可以通过对应的预先给定的间隔、阈值、值范围等，来允许对应的偏差。也就是说，例如可以将接收信号的几乎周期性的、伪周期性的或者准周期性的变化，检测为呼吸运动。
本发明的一个特别的优点是，通过在此提出的布置，能够实现检测设备的特别紧凑的结构。特别是与其它天线类型、例如简单的矩形的贴片天线相比，特别是通过交错的布置，可以以特别高的空间密度实现多个耦合点。也就是说，可以对应地以交错的方式，即作为链或者行，来布置多个信号耦合元件。由此，有利地使得能够在检测呼吸运动时，实现空间上的分辨率。在此，通过借助本发明、针对检测使用的信号的给定波长或者频率可实现的、有利地特别高的耦合点的空间密度，可以有利地实现对检测设备覆盖的表面区域的特别精细的光栅扫描(Abrasterung)或者扫描，即，实现检测到的呼吸运动的特别高的空间分辨率。
本发明的另一个优点是，例如与围绕患者的胸部放置的传统的呼吸带相比，可以以特别平坦并且节省结构空间的方式来构造检测设备。例如，可以将信号耦合元件的布置集成到患者床或者患者台中，然后，相应的患者躺在患者床或者患者台上。也就是说，然后，由此可以在没有外部传感器的情况下，由此在不影响或者妨碍对患者的检查或者治疗的情况下，检测呼吸运动。由于在近年来以及近几十年来，在电子信号生成、信号检测和信号处理领域取得的进步，特别是在可实现的精度以及时间分辨率和频率分辨率方面取得的进步，特别是与所提到的、例如可能至少部分基于机械原理的呼吸带相比，基于电子测量原理的本发明，可以有利地以显著改善的精度和灵敏度，来检测呼吸运动。
在本发明的有利的设计方案中，按照信号耦合元件的U形走向或者信号耦合元件的U形延伸进行测量，信号耦合元件分别具有16.1cm至17.6cm之间、优选16.82cm的长度。在此，这些数值可以具有例如5％的公差。也就是说，如果将信号耦合元件矫直，使得信号耦合元件具有直线形的外形，而不是其U形的外形，则这些长度对应于从相应的信号耦合元件的一端、到在纵向延伸方向上相对的一端的长度。因为如所描述的，信号耦合元件可以用作或者理解为天线，其中，其长度对应于优选发送或者接收到的信号的波长的一半，因此在此提出的信号耦合元件的长度，与从大约930MHz至大约853MHz、优选大约892MHz的信号频率对应。这使得信号耦合元件能够用于不同的合适的频带，特别是不仅能够用于915MHz或者915MHz附近的频率，而且能够用于868MHz或者868MHz附近的频率。这又意味着，根据本发明的检测设备可以有利地特别灵活地在世界范围内使用。
在本发明的另一个有利的设计方案中，信号耦合元件分别由具有最大50μm、优选小于25μm的厚度的金属层形成。在此，该意义上的厚度是指，与金属信号耦合元件的相应的主延伸平面垂直、由此对应地也与基板的主延伸平面或者主延伸方向垂直的、实际的金属信号耦合元件的材料厚度
Figure BDA0002321430790000051
对于实际的应用情况，信号耦合元件例如可以由铝、铜或者对应的合金或者类似的金属材料构成的大约17μm厚的层制成。这不仅能够实现有利地特别薄的、由此可以特别简单地与相应的单独的结构空间条件匹配的检测设备的结构，而且能够使信号耦合元件对于X射线辐射也至少基本上是透明的。由此，可以有利地在基于X射线的医疗设备中使用根据本发明的检测设备，而不影响例如射线强度或者产生的图像质量。特别优选将基板构建为，使得检测设备的天线系统的总厚度或者总高度，即基板、信号耦合元件以及可能存在的基板的其它功能层或涂层的总厚度或者总高度，最大为0.5mm。由此，可以有利地特别容易地将检测设备或者天线系统，例如集成在医疗设备的患者台中，由此检测设备或者天线系统在任何时候都可以使用，可以一致地运行或者有用，并且针对损坏受到保护。
在本发明的另一个有利的设计方案中，基板由塑料材料制成，并且在远离信号耦合元件的后侧被金属化。换言之，也就是说，可以将信号耦合元件布置或者设置在基板的、与后侧相对的上侧。然后，可以将该上侧布置为面向患者。在此，可以以远离患者的方式布置的、金属化的、即金属涂覆的基板的后侧，可以防止或者减小对信号耦合元件、耦合点或者对应的周围空间区域或者表面区域的电气特性的不期望的影响。例如，现在广泛使用的医疗设备的患者台或者患者床，经常由碳纤维或者使用碳纤维制成，在不对基板的后侧进行连续的、优选进行整个表面的金属化的情况下，碳纤维例如可能改变信号耦合元件的发送特性和/或接收特性，由此可能导致检测设备的功能受影响。然而，在此，如果将检测设备以集成的方式布置在对应的患者台上，或者以近表面的方式布置在这种患者台中，并且运行，则根据本发明，通过后侧的金属化，来防止这种影响，或者将这种影响最小化，或者限制这种影响，使得不影响或者不显著地影响根据本发明的检测设备的功能。在此，由塑料材料、例如由玻璃纤维增强塑料制造基板，不仅是利用既定的制造方法以低廉的成本制造检测设备的一种可能性，而且也可以有利地在信号耦合元件与后侧的金属化之间提供电绝缘。
本发明的另一方面是借助根据本发明的检测设备来检测患者的呼吸运动的方法。在所述方法中，借助分析电子设备，针对信号耦合元件中的正好第一信号耦合元件，给出预先给定的、优选连续的发送信号。为此，分析电子设备例如可以具有对应的信号发生器、放大器等。此外，在根据本发明的方法中，借助分析电子设备测量如下的接收信号，即，通过将来自第一信号耦合元件的发送信号，通过耦合点，耦合到信号耦合元件中的第二信号耦合元件中，在第二信号耦合元件中产生或者感应出该接收信号，第二信号耦合元件以与第一信号耦合元件交错的方式，布置在第一信号耦合元件的近场区域中。
然后，在根据本发明的方法的另一个方法步骤中，在将检测设备布置在患者的区域中时，作为接收信号的特别是重复反转的如下变化，来检测呼吸运动，即，该变化在发送信号不对应地变化的情况下出现。这意味着，由于呼吸运动，接收信号例如可能与患者的呼吸节奏对应地重复减弱，并且在重复的减弱之间，信号相应地增大。也就是说，在此，接收信号的变化的方向或者符号对应地重复地反转。这特别是由于如下原因，即，将发送信号从相应地用作发送器的信号耦合元件，耦合或者传输到相应地用作接收器的信号耦合元件中，在相应的耦合点处，受耦合点的或者耦合点处的电容影响，或者与耦合点的或者耦合点处的电容有关。该电容又可能特别是受存在于耦合点周围或者耦合点的区域中的水分子的影响。在患者的呼吸运动中，患者的含水的组织区域相对于耦合点、即相对于信号耦合元件和检测设备运动。这导致电容发生变化，由此导致耦合点处的耦合特性或者传输特性发生变化，由此导致以电子方式可检测到的接收信号的变化。在此，接收信号的这种变化特别是与发送信号的变化无关。发送信号例如可以是恒定的，或者可以以预先给定的方式变化或者进行了调制。然而，特别是在没有其它外部影响的情况下，发送信号的这种时间上的变化或者调制，始终以可预测的方式，直接与接收信号的对应的时间上的变化或者调制对应或者相关，因此不影响由呼吸运动引起的接收信号的附加的变化或者对该变化的检测。
特别优选分析电子设备可以被配置为用于，通过对接收信号的变化进行分析，来确定相应的当前的呼吸阶段，即，呼吸运动或者呼吸周期的阶段或者区段。可以自动确定或者检测到的这些呼吸阶段例如是吸气和呼气。此外，例如根据所使用的检测设备的灵敏度，和/或例如根据患者相对于检测设备的布置，可以自动确定或者检测其它呼吸阶段，例如吸气和/或呼气的相应的开始或者第一子区段和/或相应的结束或者最后的子区段，和/或例如相应的呼吸周期在时间上的中点，和/或例如反转点，在该反转点，患者的至少一个子区域相对于检测设备的运动方向(例如在吸气与呼气之间)反转。
特别优选例如可以依据在此根据本发明检测到的呼吸运动或者呼吸阶段，来控制对应的医疗设备。例如，如果医疗设备是照射设备，则可以将照射脉冲化，并且自动使照射与检测到的呼吸运动或者呼吸阶段同步，使得总是在同一呼吸阶段或者呼吸周期的同一点进行辐射，也就是说，优选在患者的状况或者位置相应地相同的情况下进行辐射。由此，例如可以特别可靠并且目标准确地击中肿瘤组织。对应地，例如可以依据根据本发明检测到的呼吸运动或者呼吸阶段，自动与此同步地控制医学成像设备，使得医学成像设备相应地在同一呼吸阶段或者在呼吸周期内部的同一时刻，记录单个图像(Einzelbild)。这有利地使得运动模糊减少，并且使得单个图像彼此可以简单地叠加或者配准，由此最终使得图像质量得到改善。
在本发明的另一个有利的设计方案中，使用具有多于两个的信号耦合元件的根据本发明的检测设备，其中，信号耦合元件中的至少一个的两个侧部段，分别正好在侧面包围信号耦合元件中的另外两个的侧部段。换言之，也就是说，多个信号耦合元件以没有接触的方式，以在纵向方向上或者以曲折的模式交错或者互连(verkettet)的方式布置。例如，可以在如下纵向方向上布置八个信号耦合元件，该纵向方向例如可以至少基本上与信号耦合元件的侧部段的纵向延伸垂直地延伸。
通过多个信号耦合元件的这种成行(reihenartige)的布置，可以覆盖对应地更大的表面区域，然后，可以借助检测设备，在该表面区域中检测呼吸运动。在此，同样可以设置在纵向方向上交错布置的信号耦合元件的多个这种行，以便在横向方向上，即横向于纵向方向，也能够覆盖对应地更大的表面区域，并且在检测呼吸运动时，实现对应的位置分辨率。
根据本发明的当前设计方案设置为，按照预先给定的模式(Schema)，根据预先给定的循环或者节奏(Rhythmus)，来改变信号耦合元件中的用作发送器的信号耦合元件。换言之，也就是说，在第一时刻，可以将信号耦合元件中的第一信号耦合元件用作发送器。在作为对应的接收信号，测量到借助该信号耦合元件发送或者传输的信号之后，然后可以在稍后的第二时刻，将信号耦合元件中的另一个用作或者切换为发送器。特别是，相应地在由发送和接收或者测量构成的这种步骤中，可以将信号耦合元件中的如下信号耦合元件用作发送器，即，该信号耦合元件在相应的先前的步骤中用作接收器。这可以一直继续，直到信号耦合元件中的、在当前的步骤中用作接收器的信号耦合元件，形成由信号耦合元件构成的布置的端部为止。随后，通过对应地改变信号耦合元件中的相应的用作发送器的信号耦合元件，例如可以在相反的方向上，或者按照预先给定的模式，重新遍历由信号耦合元件构成的布置。由此，可以有利地对空间区域或者表面区域进行扫描或者采样，因此可以以位置解析的方式检测呼吸运动。此外，因为在呼吸运动期间，特别是在呼吸周期内部，特别是在不同的呼吸阶段中，患者的不同的区域可能不同地运动，因此这种方法可以使对呼吸运动的检测不易受患者和检测设备的相对布置影响，并且必要时使得能够对呼吸阶段进行更准确或者更可靠的确定或者识别。由此，例如在患者不对称的情况下，在呼吸运动不对称的情况下，和/或在患者相对于信号耦合元件的布置或者取向不准确或者未知的情况下，可以特别准确地以位置解析的方式检测呼吸运动。
本发明的另一方面是计算机程序或者计算机程序产品，计算机程序或者计算机程序产品包括命令或者控制指令，在通过(特别是医疗设备的)数据处理装置执行计算机程序时，这些命令或者控制指令促使数据处理装置特别是自动或者半自动地执行根据本发明的方法的至少一个实施方式。换言之，也就是说，根据本发明的方法可以对根据本发明的方法的方法步骤进行编码，或者表示根据本发明的方法的方法步骤。
本发明的另一方面是计算机可读存储介质，在计算机可读存储介质上存储有根据本发明的计算机程序或者计算机程序产品的至少一个实施方式。
本发明的另一方面是医疗设备，该医疗设备具有根据本发明的检测设备的至少一个实施方式。根据本发明的医疗设备例如可以是照射设备或者成像设备。根据本发明的医疗设备特别是被构造并且被配置为用于实施或者执行根据本发明的方法。为此，根据本发明的医学成像设备，例如可以作为分析电子设备的一部分，具有根据本发明的计算机可读存储介质和与其连接的处理器装置，例如微处理器、微芯片或者微控制器，用于执行存储在计算机可读存储介质上的根据本发明的计算机程序。也就是说，根据本发明的医疗设备特别是可以是结合根据本发明的方法所提到的医疗设备。相应地，根据本发明的医疗设备可以具有结合根据本发明的方法所提到的特性和/或构件中的单个、一些或者全部。
在本发明的另一个有利的设计方案中，医疗设备具有患者台或者患者床，患者台或者患者床具有用于患者的躺卧表面，其中，检测设备的信号耦合元件集成在患者台中，优选集成在躺卧表面中。为了避免损伤信号耦合元件，例如可以通过不导电的、特别是电气上可渗透(permeable)的保护层，来覆盖信号耦合元件，其中，该保护层于是可以形成患者台的表面，特别是躺卧表面。也就是说，由此，于是可以特别靠近表面地布置信号耦合元件，由此可以特别准确并且特别可靠地检测呼吸运动，但是在此同时不与患者直接进行接触，由此如所描述的，不仅可以避免损伤，而且同样可以避免例如信号耦合元件的短路。
迄今为止以及在下面给出的根据本发明的检测设备、根据本发明的方法、根据本发明的计算机程序、根据本发明的计算机可读存储介质以及根据本发明的医疗设备的特性和扩展方案，可以在本发明的这些方面之间相互转用。也就是说，根据本发明的检测设备、根据本发明的方法、根据本发明的计算机程序、根据本发明的计算机可读存储介质以及根据本发明的医疗设备的具有如下设计方案的扩展方案也属于本发明，即，在此，为了避免不必要的冗余，未明确地在相应的组合中，或者未针对本发明的各个方面中的每一个，单独描述这些设计方案。
附图说明
本发明的其它特征、细节和优点，从下面对优选实施例的描述中，以及根据附图得到。在此：
图1示出了用于检测患者的呼吸运动的方法的示例性的示意性流程图；
图2示出了具有用于检测患者的呼吸运动的检测设备的医疗设备的示意图；
图3示出了用于检测呼吸运动的检测设备的天线系统的示意性的俯视图；
图4示出了用于说明图3中的天线系统在不同的频率下的电气特性的衰减曲线。
具体实施方式
下面说明的实施例是本发明的优选实施方式。在这些实施例中，所描述的实施方式的部件分别是可以视为彼此独立的本发明的各个特征，这些特征也分别彼此独立地对本发明进行扩展，由此也可以单独或者以与所示出的组合不同的组合视为本发明的组成部分。此外，所描述的实施方式也可以通过已经描述的本发明的特征中的其它特征来补充。
在附图中，分别用相同的附图标记表示相同、功能相同或者彼此对应的元素。
图1示出了用于检测患者5(参见图2)的呼吸运动的方法的示例性的示意性流程图1。这种方法例如可以借助在图2中示意性地示出的医疗设备2来执行。在此，医疗设备2包括例如被构造为C形臂的可运动支架3，在支架3上，例如可以布置用于照射目的或者用于进行成像的射线源。此外，医疗设备2包括患者台4，在此，在患者台4上，患者5被布置在医疗设备2、特别是例如医疗设备2的辐射源的影响区域中。
此外，医疗设备2具有数据处理装置6，数据处理装置6与集成在患者台4中的天线装置7耦合。在此，数据处理装置和天线装置7一起形成用于检测患者5的呼吸运动的检测设备。为此，数据处理装置6例如可以包括信号发生装置(即信号发生器)以及分析电子设备，用于将电信号输出到天线装置7，并且对借助天线装置7测量或者接收到的信号进行测量和分析。
为此，也就是说，为了执行在图1中示意性地示出的方法，在此，数据处理装置6具有计算机可读存储介质8和与其连接的处理器装置9。在存储介质8上存储有计算机程序，计算机程序对根据流程图1的方法的方法步骤进行编码，也就是说，当借助处理器装置9执行计算机程序时，计算机程序实现所述方法的实施。也就是说，所述方法、即流程图1的方法步骤，可以是或者表示计算机程序的程序模块或功能模块或者代码块。
此外，在此，设置有显示装置10，显示装置10与数据处理装置6连接。借助显示装置10，例如可以将检测到的呼吸运动或者呼吸阶段，例如以呼吸曲线的形式，和/或作为对呼吸阶段的对应的说明输出或者可视化。数据处理装置6同样可以与医疗设备2的其它装置连接，并且例如用作、即被配置为这些装置(例如所谓的射线源)的控制设备。
在世界范围内存在不同的频带，这种检测设备根据规则在这些频带中工作，即，这种检测设备可以或者允许根据规则在这些频带中运行。在此，检测设备或者天线装置7应当尽可能覆盖所有对应的频带。此外，为了尽可能简单并且灵活地进行定位，天线装置7的结构高度应当尽可能小，例如最大为0.5mm。此外，天线装置7应当尽可能对于X射线是透明的，并且同时应当尽可能紧凑。
为了能够检测患者5的呼吸运动，并且同时满足所提到的要求，如在图3中示意性地示出的，在此，天线装置7具有由多个金属信号耦合元件12构成交错的布置，这些金属信号耦合元件12布置在由塑料材料制成的基板11上。在此，这示例性地是第一信号耦合元件13、第二信号耦合元件14、第三信号耦合元件15和第四信号耦合元件16。在此，信号耦合元件12分别具有两个至少基本上彼此平行地布置的侧部段17以及底部部段18，底部部段18与两个相应的侧部段17彼此连接。在此，为了清楚起见，仅在第一信号耦合元件13上标出了侧部段17和底部部段18。
通过信号耦合元件12的这种交错的布置，不同的信号耦合元件12的两个侧部段17，分别在多个耦合点19处，区域性地至少基本上彼此平行地延伸。通过这些耦合点19，可以从信号耦合元件12中的、用作发送器的信号耦合元件12，向信号耦合元件12中的、在相应的耦合点19处相应地相邻的信号耦合元件12，传输发送信号，该相邻的信号耦合元件12于是对应地用作接收器。例如，如果针对第一信号耦合元件13给出发送信号，则通过将发送信号例如耦合到第二信号耦合元件14中，可以在第二信号耦合元件14处，拾取对应的接收信号。附加地或者替换地，例如可以在第三信号耦合元件15处拾取接收信号。
为了针对信号耦合元件12中的、相应地用作发送器的信号耦合元件12给出发送信号，并且为了测量或者拾取对应的接收信号，在此，信号耦合元件12通过相应的连接线20与数据处理装置6电连接。
在图3中示出的由四个信号耦合元件12构成的阵列中，相应的侧部段17可以在耦合点19处，例如相对于彼此间隔开大约7mm，而各个耦合点19例如可以相对于彼此间隔开30mm。由此，例如与由适合用于相同的频率的双贴片天线(Doppelpatchantennen)构成的阵列相比，在此提出的天线装置7的设计方案能够实现耦合点19的特别紧凑的布置和特别高的空间密度，在双贴片天线中，对应的耦合点的距离例如可能是100mm。也就是说，与利用其它天线类型相比，利用在此的天线装置7或者信号耦合元件12的布置或者天线形式，可以有利地实现更密集地布置的耦合点19。由此，可以有利地对位于天线装置7上方的患者5进行更精细的扫描。
在此，天线装置7的任务是，尽可能高效地向患者5的方向发射功率，或者从那里接收功率。在此，因为集成有天线装置7的患者台4例如可以由碳、即碳纤维制成，因此患者台4可能以不期望的方式影响天线装置7、特别是信号耦合元件12的电气特性，即发送和/或接收性能或者特性。为了避免或者最小化这种问题，在此，将信号耦合元件12布置在基板11的面向患者5的上侧21，其中，将基板11的、与上侧21相对的后侧22连续地金属化。在此，金属化的后侧22针对信号耦合元件12，用作相对于对耦合点19处的信号传输特性的如下影响的电气屏蔽或者电磁屏蔽，即，这些影响不是由于患者5的呼吸运动引起的。
在此，按照各个信号耦合元件12各自的U形走向进行测量，各个信号耦合元件12具有16至18cm之间的长度，例如在此为16.82cm。由此，这些信号耦合元件不仅适合用于915MHz或者915MHz附近的信号，而且适合用于868MHz或者868MHz附近的信号，由此可以在世界范围内灵活地使用。对此，图4示意性地示出了如下曲线图，在该曲线图中，在x轴23上绘制了频率，并且在y轴24上绘制了衰减。在该曲线图中示出的、天线装置7或者信号耦合元件12的这种布置的对应的具体实现的衰减曲线25，示出了明确的最小值，在此示例性地在900MHz与908MHz之间的范围内。但是，由此，这种天线装置7仍然适合用于利用国际上常见的两个频率，在此标记为频率f1＝868MHz和f2＝915MHz，来检测患者5的呼吸运动，或者可以利用这两个频率运行，因为通过对应地调谐或者调整信号耦合元件12，频率f1、f2下的衰减、由此信号耦合元件12的衰减曲线25仍然足够小。也就是说，对于波长λ空气＝336mm的信号，与892MHz的中心频率对应，优选可以将信号耦合元件12的长度设计为λ/2，892MHz的中心频率正好位于频率f1与f2之间的中心。
在可选的方法步骤S1中，例如可以在患者台4空闲时，即，在没有患者5的情况下，跨过所有耦合点19，测量天线装置7的传输特性，来作为参考。为此，例如可以按照顺序，分别向信号耦合元件12中的一个给出预先给定的发送信号，并且可以测量产生的接收信号，来作为参考信号。
替换地，可以在患者5已经布置在患者台4上的情况下，来测量这种参考信号，其中，在一个或者多个不同的呼吸阶段中，患者例如可以屏住其呼吸。以这种方式，可以针对相应的患者，对检测设备进行校准，由此可以特别准确并且可靠地检测患者的呼吸运动或者呼吸阶段。
在方法步骤S3中，在患者5布置在患者台4上的情况下，为了检测患者5的呼吸运动或者呼吸阶段，向信号耦合元件12中的一个，例如向第一信号耦合元件13，给出预先给定的发送信号。然后，在方法步骤S4中，在信号耦合元件12中的另一个处，例如在第二信号耦合元件14处，测量产生的接收信号。
然后，在方法步骤S5中，对接收信号进行分析，以检测或者确定呼吸运动或者呼吸阶段。在此，特别是，可以将在连续的发送信号的情况下出现的、接收信号的重复反转的变化，检测为呼吸运动。也就是说，可以对接收信号或者接收信号相对于发送信号的变化或者偏差进行分析，来确定呼吸运动或者呼吸阶段。为此，同样可以将接收信号或者接收信号相对于发送信号的变化或者偏差，与先前记录的参考信号或者参考信号相对于发送信号的偏差进行比较。
如在此示意性地通过环形的程序路径P1所示出的，可以以定期重复的方式或者连续地针对天线装置7给出发送信号，并且通过对应的定期重复或者连续的分析，来监视呼吸运动或者呼吸阶段。同样可以在每一次遍历方法步骤S3至S5以及程序路径P1时，改变信号耦合元件12中的用作发送器的信号耦合元件12。因此，例如在预先给定的时间间隔之后进行第二次遍历时，例如可以针对先前用作接收器的第二信号耦合元件14，给出发送信号。然后，在此，例如可以在第三信号耦合元件15处，测量或者拾取接收信号，等等。以这种方式，可以按照顺序遍历信号耦合元件12，来对天线装置7覆盖的整个表面区域进行扫描，以检测呼吸运动或者呼吸阶段。由此，可以特别可靠地避免呼吸阶段的错误检测。
总的来说，所描述的示例示出了如何能够使用U形贴片天线来进行呼吸检测。

Claims (10)

1.一种用于检测患者(5)的呼吸运动的检测设备(6，7)，其具有：
-至少两个至少基本上U形的金属的信号耦合元件(12)，所述信号耦合元件以没有接触的方式，彼此交错地布置在基板(11)上，使得相应地在信号耦合元件中的第一信号耦合元件(12；13)的两个侧部段(17)之间，至少基本上与其平行地布置信号耦合元件中的第二信号耦合元件(12；14)的第一侧部段，并且第二信号耦合元件(12；14)的第二侧部段，布置在由第一信号耦合元件(12；13)三面包围的区域外部，以及
-与信号耦合元件(12)连接的分析电子设备(6，9)，所述分析电子设备被配置为用于检测指示呼吸运动的接收信号的变化，通过将针对信号耦合元件中的第一信号耦合元件(12；13)给出的信号，耦合到信号耦合元件中的第二信号耦合元件(12；14)中，而在第二信号耦合元件中产生所述接收信号，第一信号耦合元件用作发送器，并且第二信号耦合元件在第一信号耦合元件(12；13)的近场区域中用作接收器。
2.根据权利要求1所述的检测设备(6，7)，其特征在于，按照信号耦合元件(12)的U形走向进行测量，信号耦合元件分别具有16.1cm至17.6cm之间、优选16.82cm的长度。
3.根据上述权利要求中任一项所述的检测设备(6，7)，其特征在于，信号耦合元件(12)分别由厚度最大为50μm、优选小于25μm的金属层形成。
4.根据上述权利要求中任一项所述的检测设备(6，7)，其特征在于，所述基板(11)由塑料材料制成，并且所述基板在远离信号耦合元件的后侧(22)被金属化。
5.一种借助根据上述权利要求中任一项所述的检测设备(6，7)来检测患者(5)的呼吸运动的方法，其中，
-借助分析电子设备(6，9)，针对信号耦合元件(12)中的正好第一信号耦合元件，给出预先给定的发送信号，
-借助分析电子设备(6，9)来测量接收信号，通过将来自第一信号耦合元件(12；13)的发送信号，跨过耦合点，耦合到第二信号耦合元件(12；14)中，而在第二信号耦合元件中产生所述接收信号，第二信号耦合元件(12；14)以与第一信号耦合元件(12；13)交错的方式，布置在第一信号耦合元件的近场区域中，
-在检测设备(6，7)布置在患者(5)的区域中时，作为所述接收信号的、特别是重复反转的如下变化，检测到呼吸运动，所述变化在发送信号不对应地变化的情况下出现。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，使用具有多于两个的信号耦合元件(12)的检测设备(6，7)，其中，信号耦合元件中的至少一个(12；14，15)的两个侧部段(17)，正好分别在侧面包围信号耦合元件中的另外两个信号耦合元件(12；13，15；14，16)的侧部段，其中，
-信号耦合元件(12)中的一个正好相应地用作发送器，并且信号耦合元件(12)中的与其交错的一个用作接收器，以及
-按照预先给定的模式，根据预先给定的循环，来改变信号耦合元件(12)中的用作发送器的一个。
7.一种计算机程序(1)，其包括命令，在通过特别是医疗设备(2)的数据处理装置(6，9)执行所述计算机程序(1)时，所述命令促使所述数据处理装置执行根据权利要求5和6中任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质(8)，其上存储有根据权利要求7所述的计算机程序(1)。
9.一种医疗设备(2)，其具有根据权利要求1至4中任一项所述的检测设备(6，7)，和/或被配置为用于执行根据权利要求5和6中任一项所述的方法。
10.根据权利要求9所述的医疗设备(2)，其具有患者台(4)，所述患者台具有用于患者(5)的躺卧表面，其中，检测设备(6，7)的信号耦合元件(12)集成在患者台(4)中，优选集成在所述躺卧表面中。
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