CN1386474A - 对生物体进行生理控制测量的装置 - Google Patents
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Abstract
一种对生物体进行生理控制测量的装置,其包括:用于检测生物体生理信号(22)的信号检测装置;用于对生理信号(22)随时间的变化进行图形显示的显示装置(20),以及时间调节装置,用于对至少一个与生理信号(22)随时间的变化相关的、用于控制测量的时间过程的相对时刻进行调节。根据本发明,所述显示装置(20)被设计成,对该至少一个相对时刻与生理信号(22)的时间关系也以图形的方式进行显示,特别是通过至少一个时间条带(26、28、30)来显示。用这种方式,可以对调节的相对时刻进行更好的直观监视。
Description
技术领域
本发明涉及一种对生物体进行生理控制测量的装置。
背景技术
在对生物体进行的一系列检查中，只有在生理周期的某些时刻或某些阶段进行的测量才是有意义和有说服力的。例如在对以心脏跳动的节律或呼吸的节律运动的内部器官进行计算机层析摄影检查时，很容易理解，只有在器官运动的相似阶段得到的层析投影图才能汇集成具有解释力的、有意义的层析摄影图。因此通常根据适当选择的生理信号的标准对这样的测量在时间上进行控制。为此，利用生理信号来确定为了对测量进行时间控制而引入的一个或多个相对时刻。
为了确定这些相对时刻有一种所谓的触发方法。这种方法将生理信号中的一个触发脉冲用作参考时刻。然后根据与该触发脉冲的时间关系确定相对时刻。相对时刻的确定例如是通过给出每个触发脉冲过后的等待时间(延迟时间)和通过确定等待时间过后开始的实际接收测量数据的测量时间窗(扫描采集窗)的长度来实现的。参数“延迟时间”和“用户采集窗”一般由用户通过键盘以数字形式输入。扫描采集窗由多个可由用户调节的其它参数给出，如通过每个测量时间窗内应执行的局部测量次数，其中，测量时间窗的长度为局部测量次数与进行每次局部测量所花费的(必要时同样是可调节的)时间长度(重复时间)的乘积。
另一种方法是所谓的选通法(Gating-Verfahren)。在这种方法中，控制测量的时间窗(门)一般是由生理信号的振幅阈值确定的。当生理信号超过这样的阈值时，则将该时刻作为接通或关闭时间窗的时刻。在呼吸控制测量方法中，例如可以选择合适的呼吸运动百分比值作为阈值。
生理控制测量的问题是，作为基准使用的生理信号的信号参数常常是不稳定的，而且可能出现相当大的波动。特别是，例如因心跳加速或呼吸加快引起的在测量准备阶段和实际测量阶段之间出现的信号参数例如信号周期或者是最大或平均信号振幅的彼此偏离。如果在准备阶段就将上述参数(等待时间、测量时间窗长度、阈值等)调节到合适的值，则将出现的情况是，这些参数值在随后的测量阶段中将不再合适，并且导致测量结果没有说服力。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供可以使用户简便而可靠地进行控制的可能性，即对最少一个用于控制测量时间的相对时刻，在其被调节之后，与生理信号的当前时间过程相比较，看其是否仍然是合适的，以便实施有意义的测量。
本发明要解决的技术问题是通过一种对生物体进行生理控制测量的装置实现的，该装置包括：
-用于检测生物体生理信号的信号检测装置，
-用于对生理信号随时间的变化进行图形显示的显示装置，和
-时间调节装置，用于对至少一个与生理信号随时间的变化相关的、用于控制测量的时间变化的相对时刻进行调节。
因此，根据本发明，显示装置设置成，用图形显示至少一个相对时刻与生理信号的时间关系。
根据本发明，通过同时以图形的形式显示至少一个相对时刻，可以使用户通过将所显示的相对时刻与所显示的生理信号的当前信号变化过程进行比较，对各个相对时刻是否得到了适当的调节还是必须进行适应进行连续直观地控制。由于相对时刻是以其与生理信号的时间关系进行显示的，即两者是用同一时间尺度显示的，所以这种观察是直观的。这里不仅仅是用数值表示了相对时刻，而且也对该相对时刻相对于生理信号的时间位置进行了说明。
根据本发明的一种优选实施方式，借助于时间调节装置可以对至少两个不同的相对时刻进行调节，为此显示装置设置成，用图形的形式显示位于两个相对时刻之间的时间窗与生理信号的时间关系。此外，显示装置还可以设置成，用图形的形式显示位于相对时刻和生理信号的基准时刻之间的时间窗与生理信号的时间关系。当时间窗是以时间条带的形式显示的时，尤其容易直观地识别。在同时显示多个时间窗的情况下，可以例如使用不同颜色来表示时间条带。
在某些情况下，理想的是，显示装置以固定时间轴显示生理信号和至少一个相对时刻。而在其它情况下，还期望时间显示装置以移动时间轴显示生理信号和至少一个相对时刻。
附图说明
下面将结合附图详细说明本发明所述测量装置的一种实施方式。图中所示为：
图1是所述测量装置的示意性方框图，
图2是在测量准备阶段在测量装置的显示屏幕上显示的图形的例子，以及
图3是在测量实施阶段在显示屏幕上显示的图形的例子。
具体实施方式
图1中的标记10表示受检查的人或动物的身体。检测装置12接收身体10的生理信号，并将该信号传送给电子测量控制单元14。检测装置12可以接收例如心电图(EKG)中所使用的心脏电流作为生理信号。此外，还可以利用身体的呼吸运动、脉搏、横膈膜运动等。测量控制单元14利用该生理信号对层析摄影或任何其它测量进行时间控制，测量是借助于用标记16表示的测量装置16对身体10实施的。测量装置16例如可以是一个磁共振层析摄影装置或计算机X射线层析摄影装置。当这种层析摄影检查循环地进行时，尽管这对有规律地运动的内部器官如心脏或肺并不是必要的，得到具有说服力的层析摄影图的条件是，将重构层析摄影图所需的多次测量在相应的周期阶段内实施，例如在心脏平静的阶段进行。基于这种原因，测量控制单元14控制测量装置16的方式是，使测量装置16的测量活动只在检测到的生理信号周期内的一定测量时间窗中进行。
测量时间窗不是由测量控制单元14独自确定的。更确切地说，是由用户来确定信号周期内测量时间窗的长度和相对位置的(即开始和结束的时刻)，其中，用户通过与测量控制单元14相连接的键盘18输入一个或多个参数值。所述参数例如可以是：生理信号(在选通法中)的一个或多个振幅阈值、或者是在作为触发器使用的生理信号脉冲峰值之后直至时间窗开始时的等待时间、在测量时间窗内进行测量的次数，以及每次测量所能利用的测量时间(在触发方法中)。
用户在由测量控制单元14控制的显示屏幕20上可以看到用图形显示的通过输入参数值确定的测量时间窗。由此在显示屏幕20上既可以显示生理信号又可以显示测量时间窗，对于后者而言，可以直接看到其相对于生理信号的时间位置和长度。优选的是用与生理信号相同的时间尺度延伸的条带或直线表示测量时间窗。如果用户对测量时间窗的位置和大小不满意，可以对参数值进行修改，直到调节后的测量时间窗满足其要求为止。
图2表示在EKG触发测量的情况下，显示屏幕20上显示的示例性图形。在此，EKG信号22起参考生理信号的作用，它在显示屏幕20上沿水平时间轴24被显示。除了EKG信号22之外，在显示屏幕20上还显示出优选为不同颜色的水平条带26、28、30，该条带的中间条带28表示为实施测量所调节的测量时间窗，左边条带26表示在作为触发脉冲使用的EKG信号的R尖峰32之后的等待时间，右边条带30表示剩余时间。该剩余时间是可由用户作为附加参数预先给出的总的最大可支配时间(“用户采集窗”)和等待时间与测量时间窗总和之间的差值。
在测量准备阶段，可以周期性地修正所显示的生理信号曲线22，例如，在每个触发脉冲之后，或是每个预定的时间段之后，如每3秒钟之后。在每次修正时，都将重新显示曲线22，其中，触发脉冲32的时刻(EKG信号中QRS复数的中间峰值)在显示屏幕20的显示窗中为固定的点。在例如采用呼吸信号作为参考生理信号的选通法中，可以将达到阈值作为固定点。因此，在显示屏幕20上形成在固定时间轴24上稳定的、却是重复修正的生理信号图象。由于明显地附加显示了条带26、28、30，用户可由此看到当前测量参数的设置，所以对用户来说可以很方便地找出最合适的参数值。
在图2所示的示例性图形中，箭头34表示EKG信号22中作为触发脉冲使用的两个前后相接的R尖峰，十字叉36表示可识别的期外收缩。两条垂直线38给出了EKG信号22中两个前后相接的R尖峰之间的平均时间间隔，其左线位于图中所示作为固定点使用的触发脉冲32的时间位置上。左线38和虚线40之间的区域表示经长期统计得到的用户采用的总时间窗(“系统采集窗”)，在该时间窗内将实施测量过程。该总的时间窗由使平均R-R间隔降低大约两倍标准偏差得到。该平均R-R间隔对应于线40和右线38之间的区域。为了提高视觉效果，将所述总时间窗和两倍标准偏差区有不同的颜色表示。
信号曲线22和条带26、28、30不仅在测量准备阶段而且在实际进行测量期间均显示在显示屏幕20上。为此，可以在显示屏幕20上分别设置显示测量准备和测量实施的显示窗口，以便在进行一次测量的同时为后续的测量做好准备。图3为在显示屏幕20上显示实施测量的图形的实例。其中，相同的参考标记表示与图2中相对应的部件。在测量实施期间，优选用连续的形式表示信号曲线22，即，使可移动的时间轴24尽可能实时地移过显示窗(在此是沿箭头42从右向左的方向)。同时，也对条带26、28、30以其相对于信号曲线22的位置和范围加以显示，并同样使其移过显示窗。这样，用户就能非常容易地识别出，在测量准备阶段所设置的参数是否合适，或者例如是否需要根据心脏跳动的加快进行调整。
可能出现这样的情况：在所设置的测量时间窗结束之前(对应于条带28结束前)即出现了所不希望的下一个以EKG信号22中R尖峰32形式的触发脉冲。在图3的右半部分示出了这种情况。用户对这种情况可以这样进行标识：即在该中断时刻之后用一种为此而设置的信号颜色(如红色)在一直延续到用户所设置的最大持续时间(“用户采集窗”)结尾的条带44中显示。这样，当心脏节律或一般生理信号的节律加快，而使测量中断，并须在调节参数值后重新开始时，用户能够马上识别出来。
当然，在显示屏幕20上也可以附加地用数值来表示条带26、28、30的开始或结束时刻。
Claims (6)
1.一种对生物体(10)进行生理控制测量的装置，其包括：
-用于检测生物体(10)的生理信号(22)的信号检测装置(12)，
-用于对生理信号(22)随时间的变化进行图形显示的显示装置(20)，以及
-时间调节装置(18)，用于对至少一个与生理信号(22)随时间的变化相关的、用于控制测量的时间过程的相对时刻进行调节，
其特征在于，所述显示装置(20)被设计成，对该至少一个相对时刻与生理信号(22)的时间关系也以图形的方式进行显示。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，借助于时间调节装置(18)可以对至少两个不同的相对时刻进行调节，并且所述显示装置(20)被设计成，对处于两个相对时刻之间的时间窗(28)与生理信号(22)的时间关系以图形的方式进行显示。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述显示装置(20)被设计成，对处于一个相对时刻和一个生理信号(22)的基准时刻(38)之间的时间窗(26)与生理信号(22)的时间关系以图形的方式进行显示。
4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述显示装置(20)被设计成，以时间条带的形式显示时间窗(26，28)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示装置(20)被设计成，以固定时间轴(24)来显示生理信号(22)和至少一个相对时刻。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示装置(20)被设计成，以运动的时间轴(24)来显示生理信号(22)和至少一个相对时刻。
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