專利名稱：呼吸傳感器的制作方法
呼吸傳感器
駄領(lǐng)域
本發(fā)明涉及呼M測(cè)。 背景獄
在包括娜治療的治療范圍期間呼吸監(jiān)澳提有用的。由于鵬治療涉及將 有害輻射束引向腫瘤，因此將施加到鶴組織上的劑量最小化是重要的。鵬
瞄準(zhǔn)^C3l6S^i地^M束定形，并1射束的方向隨時(shí)間改變，這些措施肖鄉(xiāng)幫助
ms大齊'j量到腫瘤區(qū)域而輸纖小劑量到^j^且織。
這醜施需要知itJ3中瘤的位置。通常，這是艦在先的調(diào)査確定的，但是 細(xì)市的腫瘤呈現(xiàn)出困難，因?yàn)殡S著呼吸周期進(jìn)行，它們與周?chē)M織一繊動(dòng)。 通常，只有在呼吸周期中的相似點(diǎn)，腫瘤^于期望的位置。
^^像應(yīng)用中呼M觀洞樣重要。計(jì)鄉(xiāng)斷層驟(CT)掃描儀肯嫩根據(jù) —系列二維圖像產(chǎn)生非常好質(zhì)量的三維表示，但是假設(shè)患者在連續(xù)的圖^t間 沒(méi)有移動(dòng)或者沒(méi)有改變。呼吸明顯違背這一假設(shè)并且因此弓l起三維表示中的偽 影艦化。
到目前為止，這已經(jīng)皿利用指示患者何時(shí)呼吸的指示 示呼吸周期或 :tSii檢測(cè)^MI期來(lái)處理。我們更早的申請(qǐng)WO2004/0662U描述了會(huì)辦從棘 CT圖像檢測(cè)呼吸相位并選擇^I圖繊行艦的算法。用于檢測(cè)呼吸周期的大 多數(shù)現(xiàn)有^:依靠檢測(cè)由呼吸產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)法在檢測(cè)呼吸周期的同時(shí)將呼吸運(yùn)動(dòng)最小M者甚至消除呼^動(dòng)。
因財(cái)發(fā)明提供--種呼吸傳感器，該呼吸傳繊包括適^P從在患者"tJ 的第一接觸點(diǎn)延伸至贓患者的相對(duì)側(cè)上的第二接觸點(diǎn)的框架，其包括鄉(xiāng)一接 觸點(diǎn)中的力傳 。
第二接蝕點(diǎn)可包括患者支撐物，該患者支撐物通常將支撐在--船k平優(yōu)態(tài) 下的患者。從而，框架育鵬以在患者之下的支撐物和在患者^(guò)J:的第一接觸點(diǎn)的形式圍繞患者延伸。
框架^m為不易彎曲的和射線可透過(guò)的，從而避免干i/tiS行的]W性研
究?？蚣苁?cab)還包括射線可艦的固定體，該固定體被布置在麟內(nèi) 部且患者的身體被規(guī)定為倚靠在該固定裝置上，所述固定裝置包括柔性外殼， 其包含可彎曲的物質(zhì)，該固定裝置適合于允許患者部分地陷入到固定裝置中且 在第一階段被定向在所需的位置中，并H.固定裝置的可彎曲的物質(zhì)可變化為不 易彎曲的狀態(tài)以在第二階段將患者固定在該所需的位置中。這種框架在 US5，681,326中示出。
該框架可以包括弓形結(jié)構(gòu)，該弓形結(jié)構(gòu)延伸^I合于接納患者的區(qū)域。 弓形結(jié)構(gòu)是有利的，因?yàn)樗まk在患者的兩側(cè)連接到框架上，并且因此提供更 力卩剛性的願(yuàn)，從繊層觀懂由患者勵(lì)卩的力。
第--接觸點(diǎn)可包括鄰接患者的板。板將提供更大的表面區(qū)域且因Jtt^成患 者更少的不適。板可經(jīng)由可調(diào)節(jié)的裝置附接至框架，例如以滿足不同患者尺寸 的需要。螺紋提供合適的可調(diào)節(jié)性。傳感器理想地定位在可調(diào)節(jié)的裝置和板之 間?？烧{(diào)節(jié)的裝置可在弓形結(jié)構(gòu)處附接至框架，因此使其育灘被置于患者的腹 部正上方。這J^^-證在4頓中它完全被置于壓縮下而不是承受彎曲力矩。再次， 這有助于確保齡結(jié)構(gòu)的剛性。


現(xiàn)在將參照附圖作為例子描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中；
圖1示出治療前在身雌架中的患者；
圖2示出穿過(guò)圖1的框架的縱斷面；
圖3示出圖1的患者的矢狀CT切片；
圖4示出依照本發(fā)明的傳感器；
圖5a^:出從這種伸繊上方看的^^圖5b示出這種傳f繊的示意性她亂
圖6示出這種傳fi^對(duì)施加于其上的力的響應(yīng)；
圖7示出圖4的傳感器的裝配位置；
圖8示出圖7的備選方案；
圖9示出 處理裝置；
圖10示出在呼氣期間檢測(cè)到的患者的運(yùn)動(dòng)；以及圖ii示出依照本發(fā)明檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)和/ii倒的力。 具體實(shí) 式
圖1示出可用于本發(fā)明中的立體定向(stereotactical)身ffll架l。這^§ 伸長(zhǎng)的、不易彎曲的框架2，該框架2由不會(huì)在圖像中引起ft^偽影(書(shū)阮)的 材料、即對(duì)謝線和其^lt性輻射透明的材料制成。固定驢3適舒插AiiJ 在頂部和在端部幵放的框架2中，所述固定裝置包括柔性外殼，其娜體是不 可滲透的且密封地包裹易彎曲的物質(zhì)，未示出。參見(jiàn)圖2，在這個(gè)固定體上， 使患者采用診斷或治療所需的位置，患者部分地陷入該可彎曲的固定裝置中， 并且獲得倚靠患者的大的^M表面。隨后，給予固定裝置3不易彎曲的狀態(tài)以 便將患者固定^^f需位置中。這可以il31固定裝置的外殼容納多M咖所謂的 Frigolit珠等的小物體來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)在不可滲透的外殼內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓時(shí)，這些小物體 被固定在它們各自的位置中。還可以以液鵬充外殼，會(huì)辦使該液體凝固以便 保持其強(qiáng)制形狀。從而，該外殼育嫩充滿預(yù)聚合聚氨酯泡沫，當(dāng)患者己經(jīng)被定 向在所需位置中時(shí)，使該泡沫最終聚合并且從而形成不易彎曲的固定化合物。 借助于在橋;架2的縱向方向.卜.固定地布置在框架2上的第一指示裝置4和布置 在弓形結(jié)構(gòu)6上的第二指示柴置5 (該弓形結(jié)構(gòu)6在該框架上在其縱向方向上是 可移置的)，患者肖^被定向在該固定裝置屮用于治療先前已經(jīng)借助^i十靴斷 層攝影、X射線等定位的區(qū)域。
框架2^ &形成有固定孔(未示出)禾n/或固定凸耳7，固定^g在其第 一易彎曲階段肖嫩穿慰個(gè)定孔中，在其第二不易彎曲階段，固定凸耳穿透到 該固定裝置中以便將其固定。
最后，框架2包括一個(gè)或多個(gè)沿著框架的^縱向側(cè)的定向裝置8。 ，放地附接到框架的內(nèi)部的定向裝置8包括可透射線的支撐物，其具有三個(gè) P且擋輻射的線陣列，該阻擋輻射的線陣列由例如用于診斷X射線、血管照影、 DSA和CT檢査的金屬絲、條帶或薄的銅片、或者用于診斷PET禾nMRI檢查的充 滿氣、液體或物質(zhì)的管子構(gòu)成。第 一陣列10包括多個(gè)從框架的一個(gè)開(kāi)口端平行
延伸的不同^的線，如圖i中所示，所J^mtte與框架的底部平行。第
二陣列11包括與第.--陣列10成- -定角度延伸皿第一陣列 W框架的^N^ 向側(cè)延伸的平行線。第二陣列11終止于鄰近縱向側(cè)的J^的第三陣列12。第 三陣列12包括一個(gè)或多個(gè)^線，其^ife與第一陣列的線平行。同##見(jiàn)圖2，其示意性船5出定向裝置8的縱斷面。在這幅圖中，框架2通過(guò)實(shí)鄉(xiāng)指示 而固定裝置3的上表衍)lil虛^^指示。
框架2由床單元支撐，OTt爭(zhēng)元允許患者在被固定在框架中時(shí)移動(dòng)。 診斷設(shè)備產(chǎn)生圖像部分、例如MRI或CT斷面圖像，且這部分的方位由定向 裝置8指示。M:it^第一陣列io中的線的數(shù)目，獲得基值。參見(jiàn)圖2，測(cè) 量第一陣列中最高的連續(xù)線與該圖像部分和第二陣列中斜線之一相交的點(diǎn)之間 的距離并產(chǎn)生輔助值。因?yàn)閮蓚€(gè)上部7X平標(biāo)記11和12之間的距離是已知的， 這個(gè)距離可用作計(jì)算圖像截面中的縱坐標(biāo)的參考。類似地，圖像平面中的橫坐 標(biāo)會(huì)鵬fflil已知的在框架兩側(cè)上的11和12之間的距離來(lái)計(jì)算。借助于這皿， 會(huì)辦以高精度確定圖像部分的方位。應(yīng)當(dāng)注意到，該圖像部分不需要與框架2 的縱軸^1^地被定向，但可以如圖2中所示以可選的角度被定向，在圖2中 圖像部分與第二陣列l(wèi)l中相關(guān)聯(lián)的線之間的^h交叉點(diǎn)位于不同水平上。這幅 圖示意性販出患者的斷面圖像，其中出現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域或治療區(qū)域13。在診斷應(yīng) 用中，立體定向系統(tǒng)的定向精度已經(jīng)為大約lmm，且在使用立體定向^S的重 復(fù)治療中定向精度已經(jīng)為在橫向平面上大約3mm，并且在縱向平面上大約 6mm。針對(duì)靠jfi;橫膈膜的目標(biāo)區(qū) 得這，且5^^1在一定程Rh受患者的 呼吸影響。為了減少呼吸運(yùn)動(dòng)的影響，已經(jīng)在這樣--些場(chǎng)合下使用腹部，板 (14)。
借助現(xiàn)有技術(shù)的、以常規(guī)方式安裝及設(shè)置的壁裝式激光器在治療室中的標(biāo) 度4和5上調(diào)整立體定向坐標(biāo)，這些坐標(biāo)限定房N]/治療單元的坐標(biāo)系統(tǒng)。M3i 在目標(biāo)點(diǎn)、即要治療的組織區(qū)域的定位中獲得的 傳遞給立體定向裝置的值 來(lái)引導(dǎo)，獲得該坐標(biāo)，該坐標(biāo)對(duì)會(huì)辦從框架開(kāi)始體^lt源是必要的，使得從 那里來(lái)的射束被弓l導(dǎo)到治療部位或目標(biāo)點(diǎn)。
圖3示出MOT這種框架可用的圖像類型。即使在適當(dāng)?shù)腲g上使用腹
部，板14 (在圖像中可見(jiàn))，在圖像中存在由患者的呼吸周期產(chǎn)生的可見(jiàn)偽影 16、 18。從而，盡管身 1架在支撐患者方面提供大的優(yōu)點(diǎn)，特別是在第二或 隨后的訪問(wèn)期間，但是明顯地有改進(jìn)的余地。
圖4示出力傳感器20。如它們的名字所暗示的，力敏電P且器利用電阻的電 特性來(lái)測(cè)翻卩到它們上的力(^ffi力)。力敏電阻器由兩部分、即鄉(xiāng)上攜帶 的電P助才料22以及同#^嚴(yán)上攜帶的一組互相 的,24、 26構(gòu)成。針相應(yīng)的接觸24、 26^^到兩個(gè)引出線20a、 20b之一。這在圖4中是明顯的， 但圖5諷5b更詳細(xì)販出簡(jiǎn)似莫式。電P助才料用于構(gòu)成另一膜上兩組導(dǎo)粒間 的電鵬。當(dāng)施加力到這個(gè)傳繊上時(shí)，在接觸之間構(gòu)成更好的繊，并因此 增加導(dǎo)電率。在寬的力范闈上，證明導(dǎo)電率近似地為力的線性函數(shù)，如圖6中 所示，典型傳感器的作為力的函數(shù)的電阻。
圖7和8示出適合用于本發(fā)明中的腹部壓縮板28、 30。通常，這，部壓 ^Ml!li^軸(*^出)被保持在適當(dāng)?shù)捏w，該螺紋軸穿過(guò)弓形結(jié)構(gòu)5或 身體框架中的類似結(jié)構(gòu)中的螺紋孔并且位于墊圈34上的盲槽32中。那> 圈 34與JEE^板28、 30中的對(duì)應(yīng)槽36、 38配合。從而，一旦患者在身，架中的 適當(dāng)位置，就使3形結(jié)構(gòu)5 (^它結(jié)構(gòu))豎立，將軸擰到弓形結(jié)構(gòu)5 (^它 結(jié)構(gòu))中的它的孔中，且將rat板28或30與墊圈34放置到患者身上的適當(dāng)?shù)?位置。然后旋轉(zhuǎn)該軸以將它向下驅(qū)動(dòng)至贈(zèng)中32，將板28或30 JEA患者的腹部。 這有助于將患者保持在適當(dāng)?shù)奈恢们?在一定^i:)限制患者的器官的呼吸 運(yùn)動(dòng)。墊圈32有助于限制旋轉(zhuǎn)力從軸到壓縮板28、 30的傳遞。
圖7和8示出在壓縮板28、 30中的每一個(gè)屮從槽36、 38通向板28、 30的 邊緣的通道40、 42。在板28、 30的邊緣，通道40、 42以電纜夾44、 46結(jié)束。 在圖7的板28中，M 40相對(duì)于患者對(duì)角地從槽36離開(kāi)，而在圖8的板30 中，M 42相對(duì)于患者縱向地從槽38離開(kāi)。iM擇很大mt是患者的便利 和舒適的問(wèn)題。
這些通道40、 42允許在壓縮板28、 30中放置力敏電阻器20。然后電阻器 20的有效區(qū)域肖鵬被夾在板28、 30和墊圈32之間，在槽36、 38之內(nèi)。為獲得 可靠的操作，在墊圈32和電阻器20之間、在板28、 30的鵬40、 42中爐 柔性材料(皿地為在壓力釋放后顯示出很少的滯后效應(yīng)的柔性材料)是有幫 助的。我們雌用硅樹(shù)B識(shí)充鵬40、 42并在頂部艦2mm的軟^M，該 軟^M部，與板28、 30換她，且部^felk與電阻器20接觸。這樣，由墊圈 32勵(lì)啲壓力的一部分可直接被引導(dǎo)到板，從而防止傳感^ 圈上的最繊 的力時(shí)飽和。附接至電阻器20的引出^20a、 20b可MJ^SCTii40、 42中 并fflai電纜夾44、 46被緊同。
閣9示出對(duì)從力敏電阻器20接收的信息的處理。弓l出線20a、 20b連接到電 纜內(nèi)的導(dǎo)線48、 50上，其中電纜通向驅(qū)動(dòng)/放大器單元52，該單元提供電流到電P且器20、檢測(cè)壓降并將i^E降放大到有用的倍號(hào)級(jí)。該信號(hào)經(jīng)由電纜54被傳 ^flj^單元56，該連接單元還經(jīng)由傳 端口 60和連接電纜62接收來(lái)自CT 掃描儀58的成像數(shù)據(jù)。
然后將來(lái)自電阻器20的成像繊和呼吸信號(hào)娜都mm十算縫64，呼 吸信號(hào)數(shù)據(jù)經(jīng)由豐纖轉(zhuǎn)，66傳送。呼吸信號(hào)f^然后能夠TO^W應(yīng)于呼 吸周期中的相似相位點(diǎn)的成像數(shù)據(jù)中選,本。i^所選擇的圖像肯辦被用來(lái) 經(jīng)由已知的計(jì)算方法構(gòu)it三維斷層攝影。
在iOT西門(mén)子SensationOpenCT掃描儀的另一個(gè)實(shí)例中，禾偶Anzai傳S^ 端口系統(tǒng)，(經(jīng)由54) ifiA3^單元56的信號(hào)在審元56內(nèi)被復(fù)制。信號(hào)經(jīng)由 62被弓l導(dǎo)至ij像i^端口 60并.fi還能夠被66接收。該傳/ifl端口鵬呼吸信號(hào) ^CT掃描儀計(jì)Ml，在那里呼吸信號(hào)與成像i^—同被存儲(chǔ)。換言之，在這個(gè) 實(shí)例中單元56是不具有任何有源元件的簡(jiǎn)單的重新布線裝置，且會(huì)灘簡(jiǎn)單地以 兩根^W的電纜代替。對(duì)TCT應(yīng)用，計(jì)算機(jī)64只用 視信號(hào)，以調(diào)節(jié)5fc^器 單元52上的正確的偏移和增益。祖V熒^iiyS用中，計(jì)算機(jī)64用來(lái)將呼吸 信號(hào)與提供雜臺(tái)計(jì)穀幾艦V圖像--起進(jìn)行存儲(chǔ)。
割戈地，呼吸信號(hào)數(shù)據(jù)會(huì)辦被實(shí)時(shí)地分析并TO5l^T掃描儀58進(jìn)行門(mén) 控，從而產(chǎn)生相位協(xié)調(diào)的圖像。這將具有患者將暴露于更少的輻射下的優(yōu)點(diǎn)， 但缺點(diǎn)在于相位巾只有--個(gè)點(diǎn)能被成像。曝光之后圖像的離線選擇允許基本上 選擇任何所需的相位。
圖10示出植入患者體內(nèi)的黃金標(biāo)記的數(shù)字X射線熒光鏡圖像68?？梢钥吹?例如參考標(biāo)記為70的^N^iS在時(shí)間平均圖像中留下一條線，顯示在呼吸期間 那個(gè)局部組織區(qū)域的運(yùn)動(dòng)。圖11示出上面的線72,其是一4^樣的標(biāo)記隨時(shí)間 變化的瞬時(shí)位置。下面的線74是由力敏電P且器20報(bào)告的監(jiān)須倒的九可以看 出兩根線顯示出變化，該變化展示具有相同相位的周期性變化；因此育鄉(xiāng)斷定 電阻器20準(zhǔn)確地報(bào)告了呼吸相位。
當(dāng)然應(yīng)理解的是，肯g夠?qū)ι厦婷枋龅膶?shí)施例進(jìn)行許多改變而不脫離本發(fā)明 的范圍。
權(quán)利要求
1、一種呼吸傳感器，包括適合于從在患者的一側(cè)的第一接觸點(diǎn)延伸到允許在該患者的相對(duì)側(cè)上的第二接觸點(diǎn)的裝置的框架，該框架包括在第一接觸點(diǎn)中的力傳感器。
2、 依照權(quán)利要求l的呼吸傳感器，其中所述允許第二:接觸點(diǎn)的^fi包括所 述框架的適于鄰接患者的部分。
3、 fi^權(quán)利要求l的呼吸傳感器，其中所述允許第二,點(diǎn)的CT包括用 于將該傳^^S^聰者支撐物上的連接器。
4、 依照權(quán)利要求l的呼吸傳感器，其中所述允許第二,點(diǎn)的^S包括患 者支撐物的至少部分，該呼吸傳感器的剩余部分為整體部分。
5、 依照權(quán)禾腰求4的呼吸傳感器，其中該患者支撐物支撐在一^7jC平狀態(tài)下的患者。
6、 ^^在ff^利要求中〗鄰J—個(gè)的呼吸傳繊，其中所述框架是不易彎曲 的和射線可艦的。
7、 依照在M^利要求中任何一個(gè)的呼吸傳麟，其中所述框架還鄉(xiāng)射線 可M:的固定裝置，該固定裝置被布置^述框架內(nèi)部并且患者的身體被規(guī)定 為倚靠在該固定裝置上，所述固定裝置包括柔性外殼，該柔性外^含可彎曲 的物質(zhì)，該固定裝置適合于允許患者部分地陷入到該固定裝置中且在第一階段 被定向,需的位置中，并目.該l司定裝置的可彎曲的物質(zhì)可變化為不易彎曲的 狀態(tài)以在第二階段將患者閬定在劍"需的位置中。
8、 依照在itr^利要求屮任何一個(gè)的呼吸傳〗繊，其中所述框架包括弓形結(jié) 構(gòu)，該弓形結(jié)構(gòu)延伸Mi^^"于接納患者的區(qū)域。
9、 fl^在ltf^利要求中fiM"^h的呼吸傳,，其中所^m—^!ti點(diǎn)^ 鄰接患者的板。
10、 依照權(quán)利要求9的呼吸傳m，其中所述板經(jīng)由可調(diào)節(jié)的裝置附接到臓框架上。
11、 依照權(quán)利要求10的呼吸傳感器，其中所述可調(diào)節(jié)的裝置鵬紋。
12、 ^L照權(quán)利要求10和權(quán)利要求11的呼吸傳感器，其中該傳自定位在 所述可調(diào)節(jié)的裝置和所述板之間。
13、 依照弓閱權(quán)利要求8的權(quán)利要求10-12中任何一個(gè)的呼吸傳感器,其中 ^M可調(diào)節(jié)的^g^0f述弓形結(jié)構(gòu)處附接到^M框，上。
14、 基本上如在此參照附圖所描述的ftM—個(gè)的柳或如附圖中示出的呼吸 傳麟。
全文摘要
一種呼吸傳感器包括適合于從在患者一側(cè)的第一接觸點(diǎn)延伸到在患者的相對(duì)側(cè)的第二接觸點(diǎn)的框架，其包括在第一接觸點(diǎn)中的力傳感器。第二接觸點(diǎn)可包括患者支撐物，其將通常支撐在一般水平狀態(tài)下的患者?？蚣軆?yōu)選地如US5,681,326中所示具有延伸越過(guò)適合于接納患者的區(qū)域的弓形結(jié)構(gòu)。第一接觸點(diǎn)可包括鄰接患者的板。該傳感器理想地定位于板和框架的剩余部分之間。
文檔編號(hào)A61B5/113GK101528128SQ200680056011
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2006年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月6日
發(fā)明者W·萬(wàn)德林克 申請(qǐng)人:伊利克塔股份有限公司