CN117794448A - 用于基于梯度活动调节ecg数据速率的系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于监测患者的生理参数的系统(400)，包括：无线信号单元(60、500)，其具有收发器(515)，该收发器被配置成用于通过通信链路(CL)以默认传输速率传送与患者的生理参数相关联的无线数据；患者监视仪(70)，其被配置用于接收被以默认传输速率从收发器传送的无线数据；以及与无线信号单元通信耦合的处理器(64、505、535)。该处理器被配置成用于(i)接收和预处理(650)输入信号，其包括与患者的生理参数相对应的信号和来自梯度系统的瞬时梯度信号；(ii)确定(650)梯度系统的梯度信号活动值；以及(iii)基于梯度信号活动值，动态地将被从收发器传送的无线数据的默认传输速率调节(670)到调节后的传输速率。

Description

用于基于梯度活动调节ECG数据速率的系统及方法

技术领域

本公开总体上涉及屏蔽环境中的生理信号监测。这种生理信号监测特别适用于与磁共振成像中的心电图(ECG)结合，并将特别参照其进行描述。但是，应理解到，这种生理信号监测还可以适用于其它使用场景，并且不一定仅限于前述应用。更具体地，本公开涉及这样的系统和方法，其用于通过使用数字信号处理资源基于梯度信号活动(gradient signalactivity)降低数据速率来在诸如磁共振(MR)检查室之类的屏蔽区域中无线监测医疗和健康数据(例如，生命体征和/或心电图数据)。

背景技术

磁共振成像(MRI)系统在采集期间采用高功率梯度系统对成像数据进行相位编码(phase code)。遗憾的是，这些高功率梯度信号在MRI图像采集(image acquisition)期间耦合到用于监测患者的ECG导联(lead)，并且导致由梯度感生伪影(gradient inducedartifact)。这些梯度信号推动了对高动态范围接收器的需求，并且增加了接收到的信号的有效比特数(ENOB)，这导致将心电图数据传递(communicate)到患者监视仪需要更高的数据速率。需要更高的数据速率链路来传递ECG数据，同时保留ECG信息内容。系统动态范围必须适应小的期望ECG信号和高动态范围干扰信号(例如，高功率梯度信号)。使这种情况恶化的是，梯度信号的频率内容位于所需ECG信号处或非常接近所需ECG信号。传统的数据编码技术无法在不对所需ECG信号造成不利影响的情况下使用。

高动态范围接收器和高数据速率通信链路需要额外的电源，从而增加了成本。对于电池供电的ECG传感器，功耗的增加导致需要更多的充电循环或更换电池。除非采取成本更高的措施，即，集成额外的传感器、充电器或电池，否则额外的功耗会进一步降低MRI系统的处理能力。

因此，本领域中需要改进的装置及系统，以用于在屏蔽区域中无线监测医疗和健康数据，使得其成本更低、效率更高。

发明内容

本公开总体上涉及用于在屏蔽环境(例如，磁共振环境)或包括患者的一个或多个生理信号的间歇性失真的任何环境中对患者的一个或多个生理信号进行无线监测的创新性装置和系统。本文中的各种实施例和实施方案涉及改进的系统或装置，其利用数字信号处理来测量系统在存在瞬时梯度信号时和在不存在瞬时梯度信号时的时间段期间的信号动态范围。在MRI图像采集期间，算法使用各时间段期间的信号动态范围的值来调节数据链路速率。当存在瞬时梯度信号时，可以提高或最大化数据链路速率，而当不存在瞬时梯度信号时，可以降低或减小数据链路速率。屏蔽环境可以包括屏蔽磁体室，例如MR室，其具有包括钢或铜或任何合适的替代材料的屏蔽墙。该算法被提供于无线ECG信号装置内或附近，该无线ECG信号装置能够在图像采集期间定位在磁体的孔洞内。无线ECG信号单元基于动态可调的传输速率，将与患者的生理参数相对应的信号无线地传递到位于MRI磁体的孔洞外且位于屏蔽室内的基础单元或患者监视仪。申请人已经认识并意识到，在MRI图像采集期间，并不是在所有时间都需要无线ECG信号单元的高动态范围接收器和高数据速率通信链路，尤其是在不存在瞬时梯度信号时。申请人已经进一步认识并意识到，通过基于瞬时梯度信号活动动态地调节无线数据传输的传输速率，能够显著地降低监测系统的功耗。

总体上，在一方面，提供了一种无线信号单元。无线信号单元包括收发器和处理器，收发器被配置成用于通过通信链路在患者信息系统内以默认数据传输速率传送(transmit)与患者的生理参数相关联的无线数据。处理器被配置成用于：接收和预处理输入信号，输入信号包括与患者的生理参数相对应的信号和来自梯度系统的瞬时梯度信号；确定梯度系统的梯度信号活动值；以及基于梯度信号活动值，动态地将从收发器传送的无线数据的默认传输速率调节到调节后的数据传输速率(adjusted date transfer rate)。

在一个实施例中，梯度系统是磁共振成像(MRI)系统的一部分。

在一个实施例中，与患者的生理参数相对应的信号包括ECG信号。

在一个实施例中，调节后的数据传输速率包括在考虑到在图像采集程序(imageacquisition)期间发生的数据相位编码程序(date phase encoding process)的情况下传递与生理参数相对应的信号所需的最小速率。

在一个实施例中，收发器被配置成用于将与输入信号相关联的无线数据传送到包括显示器的患者监视仪，其中，患者监视仪是患者信息系统的一部分，或者被以其它方式连接到患者信息系统。

在一个实施例中，处理器还被配置成用于确定接收到的输入信号的有效位数。

在一个实施例中，处理器还被配置成用于将接收到的输入信号的所确定的有效位数与当存在瞬时梯度信号时使用的预定或默认最大有效位数进行比较。

在一个实施例中，处理器还被配置成用于当接收到的输入信号的所确定的有效位数低于当存在瞬时梯度信号时使用的预定或默认最大有效位数时，降低默认数据传输速率。

在一个实施例中，处理器还被配置成用于根据与接收到的输入信号的所确定的有效位数相关联的预定的降低传输速率(predetermined reduced transferrate)来降低默认传输速率。

总体上，在另一方面，提供了一种用于监测患者的生理参数的系统。该系统包括无线信号单元，该无线信号单元包括收发器，该收发器被配置成用于通过通信链路(CL)以默认数据传输速率传送与患者的生理参数相关联的无线数据。该系统还包括患者监视仪和处理器，该患者监视仪包括接收器，该接收器被配置成用于以默认数据传输速率接收从无线收发器的收发器传送的无线数据。该系统的处理器与无线信号单元通信地耦合，并且被配置成用于：(i)接收和预处理输入信号，该输入信号包括与患者的生理参数相对应的信号和来自梯度系统的瞬时梯度信号；(ii)确定梯度系统的梯度信号活动值；以及(iii)基于梯度信号活动值，动态地将从收发器传送的无线数据的默认传输速率调节到调节后的数据传输速率。

在一个实施例中，梯度系统是磁共振成像(MRI)系统的一部分。

在一个实施例中，与患者的生理参数相对应的信号包括ECG信号。

在一个实施例中，调节后的数据传输速率包括在考虑到在图像采集程序期间发生的数据相位编码(date phase encoding)程序的情况下传递与生理参数相对应的信号所需的最小速率。

在一个实施例中，患者监视仪还包括：监视仪处理器，该监视仪处理器被配置成用于对从收发器接收到的无线数据进行后处理；以及显示器，该显示器被配置成用于显示经后处理的无线数据。

在一个实施例中，处理器还被配置成用于：(i)确定接收到的输入信号的有效位数；(ii)将接收到的输入信号的所确定的有效位数与当存在瞬时梯度信号时使用的预定或默认最大有效位数进行比较；以及(iii)当接收到的输入信号的所确定的有效位数低于当存在瞬时梯度信号时使用的预定或默认最大有效位数时，降低默认数据传输速率。

在各种实施方式中，可以将处理器或控制器与一个或多个存储介质(本文中一般地被称作“存储器”，例如易失性和非易失性计算机存储器，如RAM、PROM、EPROM、EEPROM、软盘、压缩盘、光盘、磁带、SSD等)相关联。在一些实施方式中，所述存储介质可以被编码有一个或多个程序，所述程序当在一个或多个处理器和/或控制器上运行时，执行本文后中讨论的功能中的至少一些。各种存储介质可以被固定在处理器或控制器内或者可以为便携式的，使得被存储于其上的所述一个或多个程序可以被载入到处理器或控制器中，以便实施本文中讨论的各个方面。本文中使用的术语“程序(program)”或“计算机程序”在一般意义上指可以被用于编程一个或多个处理器或控制器的任意类型的计算机代码(例如软件或微代码)。

应理解到，预期后文更详细讨论的前述概念及额外的概念的全部组合(条件是这样的概念互不矛盾)都是本文中公开的创造性主题的部分。尤其地，预期出现在本公开末尾的要求保护的主题的全部组合都是本文中公开的创造性主题的部分。还应认识到，本文中明确使用的术语——其也可以出现在通过引用并入的任意公开中——应当被赋予与本文中公开的具体概念一致的含义。

根据后文描述的(一个或多个)实施例，各个实施例的这些及其它方面将是明显的，并将参考(一个或多个)实施例得以阐明。

附图说明

在附图中，相同的附图标记一般指不同视图中的相同部分。而且，附图不必按比例绘制，相反，重点通常放在说明各个实施例的原理上。

图1是根据本公开的各方面的一示例性组的心血管(cv)电极贴片(electrodepatch)的示意图。

图2是根据本公开的各方面的示例性标准cv电极贴片的示意图。

图3示意性地示出了根据本公开的各方面的一组cv电极贴片的示例性设置。

图4示出了根据本公开的各方面的在磁共振(MR)环境中利用并行导联(parallellead)处理系统的一个或多个电极贴片的实施例。

图5示意性地描绘了根据本公开的各方面的导联处理系统的无线信号单元。

图6是根据本公开的各方面的动态地调节来自无线收发器的无线数据的传输速率的方法的流程图。

具体实施方式

本公开描述了改进的系统和装置的各种实施例，其用于动态地调节传送患者数据的无线ECG信号单元与接收从ECG信号单元传送的患者数据的患者监视仪单元之间的无线数据传输速率。申请人已经认识并意识到，在MRI图像采集期间，尤其是在不存在瞬时梯度信号时，并非是在所有时间都需要无线ECG信号单元的高动态范围接收器和高数据速率通信链路。申请人已经进一步认识并意识到，通过基于瞬时梯度信号活动动态地调节无线数据传输的传输速率，能够显著地降低监测系统的功耗。改进的装置和系统包括无线信号单元，其包括：收发器，该收发器被配置成用于通过通信链路将与患者的生理参数相关联的无线数据传送到患者信息系统；以及处理器，该处理器与无线信号单元通信。该处理器被配置成用于对输入信号进行预处理，输入信号包括与患者的生理参数相对应的信号和来自梯度系统的瞬时梯度信号。该处理器还被配置成用于：(i)确定梯度系统的梯度信号活动值；以及(ii)基于梯度信号活动值，动态地调节从收发器传送的无线数据的传输速率。经改进的装置和系统具有本文描述的优点以及其它应理解到的优点。

参考图1，提供了对一示例性组的心血管(cv)电极贴片的示意图示。图2示出了示例性标准电极贴片的示意图示。从图1和图2中可以了解到以下内容。图1中的电极贴片10A、10B、10C和10D通常被以示例性配置提供给女性和/或超重患者。图2中的贴片10E通常被提供给不需要图1所示配置的患者。贴片10A-10E中的每个包括由塑料或聚合物层制成的柔性贴片材料或基底，并且被配置成用于附接到患者的皮肤上。可以提供粘合剂涂覆层以用于附接。图1中的每个贴片10A-10D分别包括电极20A-20D，而贴片10E在同一贴片内包括四个电极30A-30D。电极20A-20D中的每个电极分别被附接到贴片10A-10D的贴片中心，或者被形成在贴片10A-10D的贴片中心中或其上。电极30A-30D被附接到贴片10E的每个倒圆角部，或者被形成在贴片10E的每个倒圆角部中或其上。例如，电极30A被布置或定位在贴片10E的左上倒圆角部中或其上，电极30B被布置或定位在贴片10E的右上倒圆角部中或其上，电极30C被布置或定位在贴片10E的左下倒圆角部中或其上，并且电极30D被布置或定位在贴片10E的右下倒圆角部中或其上。可以预期到任何合适的配置，并且本公开不应受图1和图2所示配置的限制。

图1中的电极20A-20D和图2中的电极30A-30D被配置成用于感测患者心脏的电活动(electrical activity)。电极可以包括基于Ag-AgCL的电极或任何合适的可选型式。如图3所示，图1中的贴片10A-10D和相应的电极20A-20D可以被以合适配置附接到患者P上，以用于感测患者心脏的电活动。虽然未示出，但是图2中的贴片10E和相应的电极30A-30D也可以被以类似的合适配置附接到患者P上，以感测患者心脏的电活动。在实施例中，贴片10E可以在中心包括开口，以例如用于新生儿患者。

参考图4，描绘了在磁共振(MR)环境中带有导联处理系统(LPS)的一个或多个电极贴片的实施例。图4示出了监测系统400，包括磁共振扫描仪40的部分剖切侧视图。系统400大体上包括MR扫描仪40、一个或多个控制器C、无线信号单元60和患者监视仪70。系统400还包括患者支撑器，以用于支撑患者P进行扫描和/或将患者P相对于扫描仪40定位在所需位置和/或定向。在实施例中，对患者P的定位可以部分或完全地由控制器C控制。如本文进一步描述的，无线信号单元60被配置成从检测到的电活动生成波形信号，并且将波形信号无线地传送到患者监视仪70以供显示。由于电极的导线是导电的，因此导联导线和其它导线在图像采集期间容易受到施加到患者P的梯度场脉冲所感生的干扰电流的影响。电极和/或电极导线中的感生电流对ECG信号产生梯度噪声干扰。来自梯度脉冲的干扰的幅度(amplitude)通常为约±100mV，但也可能高达±5V。ECG的峰间值(peak-to-peak)幅度通常为约300uV到5mV。要处理具有梯度噪声干扰的ECG信号，必须使用具有高动态范围的模数转换器。动态范围是指最大输入信号与固有噪声电平(intrinsic noisy level)之间的比值，并且可用有效比特数(ENOB)表示。在实施例中，使用具有诸如16位的高动态范围(例如，许多有效位数)的ADC来适应较小的所需ECG信号和高动态范围干扰(例如，高功率梯度信号)。然而，连续使用高位数需要大量的功耗和成本。本申请的改进装置和系统被配置成优化在不会因数据编码而对所需ECG信号造成任何影响的情况下传递最小数据传输速率所需的接收到的信号的有效比特数，从而优化所需的数据速率。

扫描仪40可以包括位于扫描仪的相对两端之间的孔洞。在实施例中，扫描仪40的相对两端是开放的。扫描仪40还包括壳体，其包括主磁体44、梯度线圈46和射频(RF)线圈48。患者P的至少一部分可以被定位于MR扫描仪40的诸如水平孔洞、竖向孔洞、C型之类的检查区域中。扫描仪40还可以包括冷却机构(例如，低温冷却系统)。例如，磁体44可以包括设置在低温罩内的多个磁体或超导线圈。存在具有许多不同配置的MRI扫描仪系统，即，全景系统。应理解到，本发明不应受到所描绘的配置的任何限制。

主磁体44被配置成产生大致平行于扫描仪40的孔洞的圆筒轴线指向的静态磁场。常导型主磁体(resistive main magnet，阻抗型主磁体)也可用于实施例中。主磁体44可以是环形(例如，环状)磁体。然而，在其它实施例中，主磁体44可以包括任何合适的一个或多个磁体，例如环形磁体、平面磁体、分体磁体、开放磁体、半圆形磁体等。主磁体44可以由诸如超导材料之类的任何合适材料制成，和/或可以在控制器C的控制下操作。

梯度线圈46可以包括x梯度线圈、y梯度线圈和z梯度线圈，其被配置成在控制器C的控制下沿着一个或多个相应轴线产生梯度磁场。梯度磁场操纵和编码患者P的组织中的磁共振。线圈46可以通过控制器C选择性地在扫描仪40的壳体的孔洞中产生磁场梯度。

一个或多个射频(RF)线圈48中的每个可以被实施为身体线圈、头部线圈、表面线圈或其它用于选择性地激发磁共振的局部线圈。一个或多个射频线圈48可以被配置为传输线圈或线圈阵列，以产生RF激励脉冲，从而在患者P的组织中诱发磁共振。RF线圈48可以被定位在扫描仪40的孔洞内，以获取孔洞内的所需扫描体积的图像。控制器C可以控制线圈48。在实施例中，扫描仪40还包括射频发射器49，其与一个或多个RF线圈耦合，以用于选择性地将RF激发脉冲注入要进行成像的患者体内。

通过选择性地操作磁场梯度线圈46和射频线圈48，可以在进行成像的患者P的存在利害关系的区域的至少一部分中产生磁共振并对磁共振进行空间编码。通过经由梯度线圈46施加所选的磁场梯度，可以穿越所选的k空间轨迹，例如笛卡尔轨迹、多个径向轨迹、螺旋轨迹等。

一个或多个控制器C可以控制系统400的整体操作，并且可以包括一个或多个逻辑器件，例如处理器(例如，微处理器等)。控制器C可以包括主磁体控制器、梯度控制器和RF控制器中的一个或多个。主磁体控制器可以控制主磁体44的操作。梯度控制器可以控制梯度线圈46的操作。RF控制器可以控制射频线圈48的操作。一个或多个控制器C可以包括诸如系统控制器之类的至少一个控制器，并且可以与扫描仪40一体形成，或者可以与扫描仪40分开形成。例如，控制器可以相对于扫描仪40远程定位，并且经由有线和/或无线通信方法与包括主磁体、梯度线圈和RF线圈的系统的一个或多个组件通信。此外，控制器可以经由一个或多个网络(例如广域网(WAN)、局域网(LAN)、互联网、专用通信总线、控制器局域网(CAN)、电话网络等)与上述一个或多个元件通信。还应理解到，一个或多个控制器C可以包括诸如系统控制器之类的至少一个控制器，并且可以与患者监视仪70或系统400的任何其它组件一体形成，或者可以与患者监视仪70或系统400的任何其它组件分开形成。

所附接的贴片10中的电极感测患者P的心脏的电活动。这种电活动被从电极传送到线缆50并且传送到无线信号单元60或ECG监测设备或ECG单元。“单元”和“设备”在本文中能够互换使用，以指元件60和500。应理解到，ECG监测装置60优选的是手持式电池供电设备，其被配置成在MRI图像采集期间紧邻患者P上的电极，并且位于孔洞内或位于孔洞外。在图4中，所示出的设备60与患者P之间的距离仅用于说明。在实施例中，设备60包括可充电的蓄电池或电池。如在本文中所使用的，MRI图像采集是指对磁共振成像数据中所包含的解剖学数据进行二维或三维可视化重建。可视化可以使用计算机执行。

在实施例中，线缆50将ECG数据流直接传送(传输)到处理器64，使得能够例如通过下文讨论的处理器505和/或DSP 535从数据流中提取梯度活动(gradient activity)。在ECG数据流直接进入到处理器64的实施例中，处理器可以包括信号转换级，以在进入额外的处理步骤之前将数据流从模拟转换为数字。还应理解到，信号转换阶段期间的模拟到数字转换可以在被接收于处理器64处之前进行。在其它实施例中，线缆50可以将ECG数据流传送到单独的梯度接收系统，例如ECG设备60中的电路或接收器62。在这些实施例中，接收器62将来自电极的电流转换为ECG导联信号。换言之，接收器62生成波形信号。接收器62可以包括RF接收或接收器线圈，例如无线MRI线圈或类似的局部线圈的阵列。接收器62还可以包括RF接收天线63，其可以被调谐到所需的有利害关系的频率，即，由MR系统生成的梯度信号，并且具有相应的合适带宽。在实施例中，天线63还可以被用于与控制器C进行无线通信。在实施例中，设备60可以包括用于与控制器C进行无线通信的单独天线。

在实施例中，系统400的组件(包括ECG传感器、设备60、患者监视仪70和控制器C)经由网关进行无线通信，该网关连接到医疗设施的网络，和/或将数据或信息传送到数据存储区，以便在存储后进行实时或离线监测、控制或评估。无线传感器的优势还在于其避免了使用导电线，否则如果导电线未被正确地布线，在MR期间导电线会与磁场梯度耦合，并由于RF加热而发热。

接收器62可以包括或者被耦合到本文描述或其它设想到的各种额外电路元件。然而，本发明并不限于以下示例性示例。应理解到，本文所描述或其它设想到的额外电路元件可以额外地或可选择地被集成在处理器64和/或患者监视仪70中。在实施例中，一个或多个额外的电路元件被包括在设备60内，并且一个或多个额外的电路元件被包括在患者监视仪70中。在实施例中，被包括在设备60中的一个或多个额外的电路元件是预处理元件，并且被包括在患者监视仪70中的一个或多个额外的电路元件是后处理元件。

设备60的处理器64可以被配置成用于接收和预处理与患者P的生理参数相对应的ECG信号和梯度信号。本文描述的电路元件中的任何一个或多个都可以被集成在处理器64内。在实施例中，ECG信号可以组合地或者分开且单独地传送到前置放大器，以对从ECG电极检测到的模拟ECG信号进行前置放大。在实施例中，前置放大器可以是高质量的仪表放大器，其放大ECG信号电极上的差分信号。系统400的实施例还可以包括在处理器64内的反相器，以用于反相信号上的共模信号。系统400还可以包括高速降噪滤波器或任何合适的可选项，以移除处理器64内任何不需要的频率和/或频率分量。诸如回转率滤波器、带通滤波器和/或t波抑制滤波器之类的滤波器可以并行且同时地对ECG导联信号进行滤波。在滤波步骤之后，系统400可以包括在处理器64内的偏移放大器，以增加偏移电压，从而确保电压在模数转换器(ADC)设备68的输入信号规格范围内。此后，可以通过ADC设备68对完整的波形进行数字化处理。应理解到，ADC设备68在实施例中可以被集成在处理器64中，或者在可选实施例中与处理器64分开。还应理解到，设备60在实施例中可以是软件定义的收发器，使得传统上在硬件中实现的组件(例如，滤波器、放大器、调制器/解调器、检测器等)可以通过软件来实现。

在实施例中，处理器64还可以包括额外的电路元件，以将信号转换为无线传输介质，例如RF或红外传输介质或任何其它合适的介质。在实施例中，处理器64包括干扰降低电路，以用于接收来自接收器62或其它设备的波形信号以及来自磁共振梯度脉冲的干扰。该电路可以输出磁干扰被降低或消除的生理信号。干扰被降低的生理波形可以经由通信链路CL无线传送到包括显示设备72的患者监视仪70。患者监视仪70包括天线或接收器80，以用于接收来自设备60的生理波形。患者监视仪70还可以包括额外的电路元件82，以用于对接收到的生理波形进行后处理，使得可以在显示设备72上显示波形。

显示设备72可以被配置成在适当处理之后显示相应的人类可读ECG波形。显示设备72的示例包括计算机显示器、电视屏幕、触摸屏、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪、头戴式显示器等。在优选的实施例中，显示器72包括一体式LED宽屏(触摸屏)显示器，以便以高分辨率显示患者的生命体征。除了患者的生命体征之外，还可以显示用于操作显示器70和/或设备60所需的一个或多个电池的电量指示。此外，显示器还可以包括表示设备60和监视仪70之间的通信链路的状态的指示器。例如，当已经建立通信链路时，可以显示一图标，而当尚未建立通信链路或通信链路已经中断时，可以显示不同的图标。患者监视仪70还包括电源开关按钮。

处理器64可以经由连接74从扫描仪40和/或一个或多个控制器C接收MR循环信息。在实施例中，连接74可以被集成在处理器64内。在其它实施例中，连接74可以与处理器64分开。MR循环信息给处理器64确定系统400的梯度信号活动值和动态调节被传送到患者监视仪70的无线数据的传输速率提供依据。在实施例中，梯度信号活动值表示存在梯度信号或没有梯度信号。因此，当梯度信号活动值指示存在MR梯度信号时，处理器64不会降低通信链路的传输速率。当梯度信号活动值表明不存在MR梯度信号时，处理器64可以降低设备60与患者监视仪70之间的通信链路的传输速率。

在实施例中，梯度信号活动值可以表示梯度信号的数量(amount)或大小(size)。因此，梯度信号活动值还可以表示梯度信号是否达到或超过阈值，和/或梯度信号达到或超过阈值的程度。因此，如果梯度信号活动值指示MR梯度信号达到或超过阈值，则处理器64允许单元60以默认的高数据传输速率与患者监视仪70通信。当梯度信号活动值指示MR梯度信号低于阈值时，处理器64将设备60与患者监视仪70进行通信的速率从默认的数据传输速率降低。处理器64可以被配置成在MRI图像采集期间持续地监测梯度信号活动值。处理器64还可以基于实施例中应用的MR序列的时序或任何其它合适的过程得出梯度信号活动值。处理器64可以将无线通信链路的传输速率降低到在没有干扰的情况下单独传输ECG所需的最低速率。在实施例中，可以将16位降至5位或6位。在实施例中，当瞬时梯度信号不存在时，处理器64可以通过确定最显著位上的第一个非零数字来确定接收到的信号在不会受到梯度信号干扰的情况下的有效位数。可设想到采用任何其它合适的方法来确定接收到的信号在不会受到梯度信号干扰的情况下的有效位数。

各种电路元件可以被实施为经编程或配置的微处理器、微控制器、图形处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等。例如，一个或多个微处理器或处理器可以被配置成过滤多个ECG导联信号，检测经过滤的信号上的ECG导联信号，检测梯度信号活动度，确定信号在没有瞬时梯度信号的情况下的有效位数，以及基于检测到的梯度信号活动度值调节从收发器传送的无线数据的传输速率。处理器可以经由默认传输速率或一个或多个调节后的传输速率将经处理的导联信号输出到患者监视仪70。

本文描述的存储器(memory)和存储(storage)可以被视为非暂时性机器可读介质。如在本文中所使用的，术语非暂时性是指不包括暂时性信号，但是包括所有形式的存储，包括易失性和非易失性存储器。所公开的过滤、检测、计算和选择技术适于使用存储指令的非暂时性存储介质实现，该非暂时性介质存储能够由电子数据处理设备读取和执行以实施所公开的过滤、检测、计算和选择技术的指令(例如，软件)。

图5示出了可用于本文描述的诸如设备60之类的无线信号单元的各种组件的示意表示。图5中的无线信号单元可以与系统400一起使用，并且可以被配置为实现本文描述的各种方法。无线信号单元500包括处理器505、存储器510、收发器515、天线525、信号检测器530和数字信号处理器(DSP)535。在实施例中，处理器505和/或DSP 535用于从来自电极的ECG数据流中提取梯度信号活动。在其它实施例中，设备60可以包括上述单独的梯度信号接收系统，或者与上述单独的梯度信号接收系统通信。

处理器505基于被存储在存储器510内的程序指令控制单元500的操作。存储器510可以包括只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)和/或非易失性随机存取存储器(NVRAM)，并且向处理器505提供指令和数据。存储器510还可以包括各种存储器，例如L1、L2或L3高速缓存或系统存储器。如此，存储器510可以包括静态随机存取存储器(SRAM)、动态RAM(DRAM)、闪存、只读存储器(ROM)或其它类似的存储器件。除了其它方面，存储器510可以存储操作系统。RAM可以由处理器使用以临时存储来自电极的数据。应理解到，被描述为被存储于存储器510中的各种信息可以被额外地或可选择地存储在单独的存储器件中。根据一个实施例，操作系统可以包含代码，代码在由处理器505执行时可以控制无线监测系统400的一个或多个组件的操作。处理器505基于存储在存储器510中的程序指令执行逻辑和算术操作。这些指令是可执行的，以实现本文描述的方法。显然，在处理器在硬件中实现本文描述的一个或多个功能的实施例中，可以省去与其它实施例中的此类功能相对应的软件。

处理器505可以包括具有一个或多个处理器的处理系统，或者具有一个或多个处理器的处理系统的组件。一个或多个处理器可以用微处理器、微控制器、多个微控制器、电路、数字信号处理器(DSP)535、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、单个处理器、多个处理器、可编程逻辑器件(PLD)、控制器、状态机、门控逻辑、分立硬件组件、专用硬件有限状态机或任何其它能够执行计算或其它信息处理的合适组件的任意组合实现。处理系统还可以包括用于存储软件的机器可读介质。当被称为软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言或其它时，软件应从广义上理解为任何类型的指令。这些指令在由一个或多个处理器505执行时致使处理系统执行本文描述的各种功能。

尽管设备60、500和/或系统400通常被示出为包括各一个所描述的组件，但是在不同的实施例中可以重复使用各种组件。例如，处理器505可以包括多个微处理器，其被配置成用于独立地执行本文描述的方法，或者被配置成用于执行本文描述的方法的步骤或子程序，使得多个处理器协作以实现本文描述的功能。此外，当一个或多个组件在云计算系统中实施时，各种硬件组件可能属于不同的物理系统。例如，处理器505和/或535可以包括第一服务器中的第一处理器和第二服务器中的第二处理器。还可以有许多其它变型和配置。

单元500还包括与天线525电耦合的收发器515，以允许在本文描述的单元500与患者监视仪70之间传输和接收数据。在实施例中，收发器515可以被分为通信单元518和接收器520，并且各自与天线525电耦合。天线525可以被集成在单元500内，或者被以其它方式耦合或附接到单元500。收发器515和/或通信单元518可以包括用于实现与其它硬件设备通信的一个或多个装置。例如，收发器515和/或通信单元518可以包括被根据以太网协议进行通信的网络接口卡(NIC)。可选择地，收发器515和/或通信单元518可以实现TCP/IP栈，以用于根据TCP/IP协议进行通信。用于收发器515和/或通信单元518的各种可选或额外的硬件或配置都是可以设想到的。

单元500还可以包括信号检测器530和数字信号处理器535。信号检测器530可以被配置成检测和量化从电极接收到的信号。数字信号处理器535可以被配置成处理本文描述的信号。无线单元500的各个组件可以通过系统总线540耦合在一起，除了数据总线之外，系统总线540还可以包括电源总线、控制信号总线和状态信号总线。

参考图6，提供了在MR环境中使用无线单元500或设备60的方法600的实施例。图6的方法表示这样的方法600，该方法600用于使用无线信号单元60、500执行对无线数据的传输速率的动态调节，以优化在单元处接收到的信号的有效位数，从而优化数据速率，以便降低功耗并使装置和系统更加高效。应理解到，除非明确指出相反的情况，否则在本文中所要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，方法的步骤或动作的顺序不一定限于方法的步骤或行为的所叙述顺序。无线单元60、500和系统可以是本文所描述或设想到的任何一种。

本文描述的无线装置可以包括这样的处理器，该处理器被配置成用于确定梯度系统的梯度信号活动值，并且基于梯度信号活动值动态调节从单元的收发器传送的无线数据的传输速率。在示例性实施例中，用于确定梯度信号活动的处理硬件和/或软件可以位于处理器64、505和/或535中的一个或多个内的可编程资源中。在其它实施例中，无线收发器可以被配置成从与收发器分开的处理器64、505和/或535中的任一个或多个接收配置信息、数据速率等。在这种实施例中，处理器64、505和/或535被配置成用于确定梯度系统的梯度信号活动值，并且基于梯度信号活动值来动态调节从收发器传送的无线数据的传输速率。无线收发器和/或通信单元可以从一个或多个处理器接收经动态调节的传输速率。

在该方法的步骤610中，在医疗设施内提供无线监测系统。提供无线监测系统包括安装具有MR检查室的MR系统，MR检查室具有由电磁干扰(EMI)屏蔽材料制成的屏蔽墙，在实施例中，EMI屏蔽材料不限于铜或钢。提供无线监测系统还包括将诸如图1至图3中所示的ECG电极之类的一个或多个生理传感器以适当的定向连附于患者身上，以收集患者P的生理数据。提供无线监测系统还包括将无线单元60、500连接到一个或多个生理传感器，并且在无线信号单元与患者监视仪70之间建立通信链路CL。无线信号单元和患者监视仪两者均位于用于MRI应用的MR检查室内。患者监视仪70被连接到医疗设施的网络。

在该方法的步骤620中，将患者置于孔洞或类似设施中，并且启动MR系统的图像采集程序。如有必要，可以在启动图像采集程序之前定位或调节扫描仪的患者支撑器。

在该方法的步骤630中，通过选择性地操作磁场梯度线圈和RF线圈来例如在患者的有利害关系的区域中的至少一部分中产生磁共振并对磁共振进行空间编码。

在该方法的步骤640中，通过一个或多个生理传感器(例如，ECG电极)检测与患者生理参数相对应的信号。检测到的信号由无线信号单元的接收线圈或处理器接收。来自MR系统的瞬时梯度信号也由一个或多个生理传感器感测。

在该方法的步骤650中，无线信号单元的处理器对与患者的生理参数相对应的信号进行预处理。处理器还确定来自信号和/或MR系统的梯度信号活动值。在实施例中，连接74被用于提供来自MR系统的数据。在其它实施例中，直接从控制器C或扫描仪40获取或以其它方式访问MR系统数据。如果梯度信号活动值指示存在瞬时梯度信号，则在该方法的步骤660中，无线信号单元的收发器以默认传输速率将与输入信号相关联的经预处理的无线数据传送到患者监视仪。患者监视仪的接收器或收发器接收传送来的这种数据。

在该方法的步骤670中，处理器继续接收和预处理在图像采集程序期间与患者的生理参数相对应的信号。如果后续梯度信号活动值(或者就此而言，初始梯度信号活动值)指示瞬时梯度信号不存在或小于阈值，则处理器自动调节或降低默认数据速率，并且收发器515以经调节或降低的传输速率传送经预处理的无线数据。通过患者监视仪的接收器或收发器接收传送来的这种数据。处理器可以被配置成用于在瞬时梯度信号不存在时确定接收到的信号的有效位数，并且将所确定的有效位数与在瞬时梯度信号存在时使用的预定阈值或默认有效位数进行比较。当瞬时梯度信号不存在并且接收到的信号的有效位数低于默认数时，处理器可以根据与较低有效位数相关的速率或速率降低(rate reduction)来降低传输速率。例如，可以在存储器510的查找表中存储多个传输速率，其中，每个传输速率都与用于接收到的信号的有效比特数相对应。在另一实施例中，多个传输速率降低可以被存储在存储器510的查找表中，其中，每个传输速率降低与接收到的信号相对于默认有效位数的有效位数相对应。

例如，查找表可以包括等于16位的默认有效位数(ENOB)，其中，默认ENOB与表示最大值或100％的默认传输速率X相关联。查找表还可以包括等于15的第一降低有效位数，其中，第一降低ENOB与被表示为默认传输速率的比例的第一传输速率降低相关联。在这种实施例中，第一传输速率降低可以等于15/16，并且传输速率可以被调节为最大或默认传输速率的93.75％。类似地，查找表可以包括用于第二降低有效位数的第二传输速率降低，该第二降低有效位数等于14。第二传输速率降低可以等于14/16，并且与ENOB等于14相关联的传输速率调节可以是最大或默认传输速率的87.5％。查找表可以包括针对在系统内考虑到的每个有效比特数的传输速率值，使得处理器无需重复计算传输速率值。在查找表包括绝对传输速率值而非比例值的实施例中，查找表可以包括针对第一降低有效位数为15的传输速率Y，以及针对第二降低有效位数为14的传输速率Z，以此类推。例如，在传输速率从16位到15位的变化与传输速率从15位到14位的变化不同的情况下，使用绝对值的实施例会是更合适的。

在该方法的步骤680中，患者信息系统的患者监视仪70以默认数据传输速率或调节后的数据传输速率接收来自收发器515的经预处理的数据。患者监视仪70可以执行后处理步骤，使得能够在显示器72上显示数据。

无线单元60、500可以使用任何数量的无线协议，包括IEEE 802.11协议。IEEE802.11标准是由电气和电子工程师协会(Institute ofElectrical and ElectronicsEngineers Inc)为2.4和5千兆赫带宽空间的无线局域网创建的一系列规范。其是一种无需布线即可将计算机和其它电子设备彼此以高速连接和/或以高速连接到互联网的方法。当然，应理解到，本公开并不限于任何一种特定的无线协议。可设想到任何合适的协议，包括任何合适的无线通信技术，例如射频识别(RFID)技术、Wi-Fi技术、蓝牙技术、由移动电话通信系统使用的技术(例如，蜂窝数据技术)以及专有链接等。

本文中定义并使用的全部定义都应当被理解为统辖字典定义、通过引用并入的文件中的定义，和/或所定义术语的普通含义。

本文在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”和“一个”，除非有明确相反指示，应当被理解为意指“至少一个”。

本文在说明书和权利要求书中使用的词语“和/或”应当被理解为意指如此联合的元件——即在一些情况下联和存在而在其他情况下分离存在的元件——中“择一或两者”。用“和/或”列出的多个元件应当以相同的方式来解读，即如此联和的元件中的“一个或多个”。除了由“和/或”从句具体指定的元件以外，其他元件可以任选地存在，而无论是否与具体指定的那些元件相关或不相关。

如本文在说明书和权利要求书中使用的“或”应当被理解为具有与上文定义的“和/或”相同的含义。例如，在分开列举中的项目时，“或”或者“和/或”应当被解释为包含性的，即，对若干元件或元件列举中的至少一个的包含，但也包含多于一个，并且任选地包含额外的未列出的项目。只有明确有相反指示的术语，例如“……中的仅一个”或“……中恰好一个”，或者当被用于权利要求中时“由……组成”将指对若干元件或元件列举中恰好一个的包括。一般地，本文中使用的术语“或”当在排他性术语之后时，仅应当被解读为指示排除性的替代(即”一个或另一个而非两者”)，例如“……择一”“……中的一个”“……中的仅一个”或“……中的恰好一个”。

本文在说明书和权利要求书中使用的词语“至少一个”在涉及一个或多个元件的列举时，应当被理解为意指选自元件的列举中的元件中的一个或多个的至少一个元件，但不必然包括元件的列举内所具体列出的每个且每一个元件中的至少一个，并且不排除元件的列举中的元件的任意组合。该定义还允许除了词语“至少一个”所涉及的元件的列举内具体指定的元件以外，元件可以任选地存在，无论是否与具体指定的那些元件相关或不相关。

在在权利要求书中，以及在以上说明书中，全部的传统词语，例如“包括”“包含”“运载”“具有”“含有”“涉及”“保持”“由……构成”等要被理解为开放式的，即意指包含而不限于。仅传统词语“由……组成”和“实质上由……组成”应当分别为封闭式或半封闭式的传统词语。

虽然本文中已经描述和说明了各个范例，但本领域普通技术人员将容易想到用于执行本文中描述的功能和/或获得本文中描述的结果和/或一个或多个优点的多种其他装置和/或结构，并且这样的变型和/或修改中的每一个都被视为在本文中描述的范例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易认识到，本文中描述的所有参数、尺寸、材料和配置意图为是示范性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用该教导的一个或多个具体应用。本领域技术人员仅使用常规实验就将认识到或能够确定本文中描述的具体范例的许多等同。因此，要理解，前述范例仅以举例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同的范围内，可以以不同于具体描述并要求保护的方式实践这些范例。本公开的范例涉及本文中描述的每个单独的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法互不矛盾，则两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的任何组合也包括在本公开的范围内。

Claims (15)

1.一种无线信号单元(60、500)，包括：

收发器(515)，所述收发器被配置成用于通过通信链路(CL)在患者信息系统内以默认数据传输速率传送与患者的生理参数相关联的无线数据；以及

处理器(64、505、535)，所述处理器被配置成用于：

接收和预处理(650)输入信号，所述输入信号包括与所述患者的生理参数相对应的信号和来自梯度系统的瞬时梯度信号；

确定(650)所述梯度系统的梯度信号活动值；以及

基于所述梯度信号活动值，动态地将从所述收发器传送的所述无线数据的所述默认传输速率调节(670)到调节后的数据传输速率。

2.根据权利要求1所述的无线信号单元，其特征在于，所述梯度系统是磁共振成像(MRI)系统的一部分。

3.根据权利要求1所述的无线信号单元，其特征在于，与所述患者的生理参数相对应的所述信号包括ECG信号。

4.根据权利要求1所述的无线信号单元，其特征在于，所述调节后的数据传输速率包括在考虑到在图像采集程序期间发生的数据相位编码程序的情况下传递与所述生理参数相对应的所述信号所需的最小速率。

5.根据权利要求1所述的无线信号单元，其特征在于，所述收发器被配置成用于将与所述输入信号相关联的无线数据传送到包括显示器(72)的患者监视仪(70)，其中，所述患者监视仪是所述患者信息系统的一部分或者以其它方式连接到所述患者信息系统。

6.根据权利要求1所述的无线信号单元，其特征在于，所述处理器还被配置成用于确定接收到的所述输入信号的有效位数。

7.根据权利要求6所述的无线信号单元，其特征在于，所述处理器还被配置成用于将所确定的接收到的所述输入信号的有效位数与当存在所述瞬时梯度信号时使用的预定或默认最大有效位数进行比较。

8.根据权利要求7所述的无线信号单元，其特征在于，所述处理器还被配置成用于当接收到的所述输入信号的所确定的有效位数低于当存在所述瞬时梯度信号时使用的预定或默认最大有效位数时，降低所述默认数据传输速率。

9.根据权利要求8所述的无线信号单元，其特征在于，所述处理器还被配置成用于根据与接收到的所述输入信号的所确定的有效位数相关联的预定的降低传输速率来降低所述默认传输速率。

10.一种用于监测患者(P)的生理参数的系统(400)，包括：

无线信号单元(60、500)，所述无线信号单元包括收发器(515)，所述收发器被配置成用于通过通信链路(CL)以默认数据传输速率传送与所述患者的生理参数相关联的无线数据；

患者监视仪(70)，所述患者监视仪包括接收器，所述接收器被配置成用于以所述默认数据传输速率接收从所述无线收发器的所述收发器传送的所述无线数据；以及

与所述无线信号单元通信地耦合的处理器(64、505、535)，其中，所述处理器被配置成用于：(i)接收和预处理(650)输入信号，所述输入信号包括与所述患者的生理参数相对应的信号和来自梯度系统的瞬时梯度信号；(ii)确定(650)所述梯度系统的梯度信号活动值；以及(iii)基于所述梯度信号活动值，动态地将从所述收发器传送的所述无线数据的所述默认传输速率调节(670)到调节后的数据传输速率。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述梯度系统是磁共振成像(MRI)系统的一部分。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，与所述患者的生理参数相对应的信号包括ECG信号。

13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述调节后的数据传输速率包括在考虑到在图像采集程序期间发生的数据相位编码程序的情况下传递与所述生理参数相对应的所述信号所需的最小速率。

14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述患者监视仪还包括：

监视仪处理器，所述监视仪处理器被配置成用于对从所述收发器接收的无线数据进行后处理；以及

显示器(72)，所述显示器(72)被配置成用于显示经后处理的无线数据。

15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述处理器还被配置成用于：(i)确定接收到的所述输入信号的有效位数；(ii)将接收到的所述输入信号的所确定的有效位数与当存在所述瞬时梯度信号时使用的预定或默认最大有效位数进行比较；以及(iii)当接收到的所述输入信号的所确定的有效位数低于当存在所述瞬时梯度信号时使用的所述预定或默认最大有效位数时，降低所述默认数据传输速率。