[發明專利]使用信號-相位直方圖預測呼吸信號并測定呼吸的非周期性

有效

• 申請號: 201280022104.1
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN103501696A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: H·莫斯塔法維
• 申請（專利權）人: 瓦里安醫療系統公司
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及用于處理呼吸信號的系統和方法，并涉及使用呼吸信號處理結果的系統和方法。

背景技術

已采用輻射療法來治療腫瘤組織。在輻射療法中，將來自外部來源的高能束應用于患者。可旋轉的外部來源(如在弧形療法的情況下)會產生指向患者并到達目標部位的平行輻射束。必須準確控制劑量和劑量放置以確保腫瘤接受足夠的輻射并確保對周圍健康組織的損傷最小。

有時在輻射療法期間，患者可能正在經歷呼吸運動。在這些情況下，可能需要在治療遞送期間補償呼吸運動以使輻射可適當遞送至目標區域或停止遞送至目標區域。例如，如果患者的呼吸變成非周期性(例如，由于如咳嗽的突然運動)，那么會需要停止遞送輻射。補償呼吸運動具有兩個部分：1)確定輻射療法目標的位置，以及2)例如通過如在門控中打開或關閉治療束、如在多葉準直器(MLC)追蹤中改變光束的方向、如在治療床追蹤中移動患者支撐件或以上的組合來控制輻射系統的一個或多個部件。

存在與當前目標定位技術有關的時延。這是因為當前定位方法具有由數據采集造成的時延和由處理延遲造成的另一時延。在控制輻射系統部件如改變治療束方向或重新定位患者所需的機械運動中也存在時延。申請人決定為了在時間上和幾何上精確地補償呼吸運動，需要克服目標定位和控制機器部件兩者的整體時延。為了補償呼吸運動，申請人確定將需要提供新技術來預測呼吸信號以便可克服目標定位和控制機器部件造成的的整體時延。

另外，肺目標的無約束且正常的呼吸運動僅是近似周期性的并隨時間變化。這些變化可以是基線漂移和大約10%或更多的呼吸幅度和周期變化的組合。由咳嗽或吞咽引起的更突然的變化會造成自正常呼吸模式甚至更大的偏差。有時，聽覺或視覺訓練技術可減少這些變化，但是即使在診所中實施這些技術后10%的變化仍是正常的。主題申請的申請人確定需要將由上述變化造成的呼吸非周期性的程度量化，因為預計它會影響任何預測算法的執行并因此影響確定管理運動的目標位置的準確度。申請人還確定將需要具有非周期性的快速響應和預期性測量，當突然發生偏離正常呼吸模式時其可用于中斷治療束。為了補償周期性偏差(例如，由于咳嗽)，申請人確定將需要提供用新技術以確定非周期性。

另外，在當前的輻射療法技術中，在治療期間對內部目標區域定期成像(例如，使用x射線)以驗證內部目標區域的位置。申請人確定內部目標區域的定期成像并不是合乎需要的，因為它會增加遞送至患者的輻射劑量。因此，申請人還確定將需要提供一種用于引發不定期成像過程的技術。

發明內容

根據一些實施例，一種處理受試者的呼吸信號的方法，包括：獲得受試者的呼吸信號；使用呼吸信號獲得信號-相位直方圖，其中信號-相位直方圖包括多個數據點，每個數據點至少具有相位值和信號值；使用來自信號-相位直方圖的多個數據點中的至少一些數據點來確定參照值；確定參照值和與當前呼吸周期相關的信號值之間的差是否超過閾值；以及當差超過閾值時產生輸出。在一些實施例中，與當前呼吸周期相關的信號值可以是與呼吸周期中當前時刻相關的信號值。

根據其它實施例，一種用于處理受試者的呼吸信號的系統，包括處理器，該處理器被配置用于獲得受試者的呼吸信號；使用呼吸信號獲得信號-相位直方圖，其中信號-相位直方圖包括多個數據點，每個數據點至少具有相位值和信號值；使用來自信號-相位直方圖的多個數據點中的至少一些數據點來確定參照值；確定參照值和與當前呼吸周期相關的信號值之間的差是否超過閾值；以及當差超過閾值時產生輸出。在一些實施例中，與當前呼吸周期相關的信號值可以是與呼吸周期中當前時刻相關的信號值。

根據其它實施例，一種計算機產品，具有存儲在非暫態介質中的一組指令，其中該指令的執行使得過程被執行，該過程包括：獲得受試者的呼吸信號；使用呼吸信號獲得信號-相位直方圖，其中信號-相位直方圖包括多個數據點，每個數據點至少具有相位值和信號值；使用來自信號-相位直方圖的多個數據點中的至少一些數據點來確定參照值；確定參照值和與當前呼吸周期相關的信號值之間的差是否超過閾值；以及當差超過閾值時產生輸出。在一些實施例中，與當前呼吸周期相關的信號值可以是與呼吸周期中當前時刻相關的信號值。

根據其它實施例，一種處理受試者的呼吸信號的方法，包括：獲得受試者的呼吸信號；使用呼吸信號確定信號-相位直方圖，其中信號-相位直方圖包括多個數據點，每個數據點至少具有相位值和信號值；獲得與呼吸周期中當前時刻相關的當前信號值；獲得將來相位值；以及使用當前信號值、將來相位值以及信號-相位直方圖來預測將來信號值。