使用信號-相位直方圖預(yù)測呼吸信號并測定呼吸的非周期性的制作方法
【專利摘要】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(shù)據(jù)點，每個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定參照值；確定參照值和與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的信號值之間的差是否超過閾值；以及當(dāng)差超過閾值時產(chǎn)生輸出。還提供一種預(yù)測呼吸信號的方法。
【專利說明】使用信號-相位直方圖預(yù)測呼吸信號并測定呼吸的非周期性
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于處理呼吸信號的系統(tǒng)和方法，并涉及使用呼吸信號處理結(jié)果的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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(yīng)用于患者?？尚D(zhuǎn)的外部來源(如在弧形療法的情況下)會產(chǎn)生指向患者并到達(dá)目標(biāo)部位的平行輻射束。必須準(zhǔn)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。
[0003]有時在輻射療法期間，患者可能正在經(jīng)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(dāng)遞送至目標(biāo)區(qū)域或停止遞送至目標(biāo)區(qū)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(biāo)的位置，以及2)例如通過如在門控中打開或關(guān)閉治療束、如在多葉準(zhǔn)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(tǒng)的一個或多個部件。
[0004]存在與當(dāng)前目標(biāo)定位技術(shù)有關(guān)的時延。這是因為當(dāng)前定位方法具有由數(shù)據(jù)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(tǒng)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(biāo)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(shù)來預(yù)測呼吸信號以便可克服目標(biāo)定位和控制機器部件造成的的整體時延。
[0005]另外，肺目標(biāo)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(xùn)練技術(shù)可減少這些變化，但是即使在診所中實施這些技術(shù)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(yù)計它會影響任何預(yù)測算法的執(zhí)行并因此影響確定管理運動的目標(biāo)位置的準(zhǔn)確度。 申請人:還確定將需要具有非周期性的快速響應(yīng)和預(yù)期性測量，當(dāng)突然發(fā)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(shù)以確定非周期性。
[0006]另外，在當(dāng)前的輻射療法技術(shù)中，在治療期間對內(nèi)部目標(biāo)區(qū)域定期成像(例如，使用X射線)以驗證內(nèi)部目標(biāo)區(qū)域的位置。 申請人:確定內(nèi)部目標(biāo)區(qū)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(fā)不定期成像過程的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]根據(jù)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(shù)據(jù)點，每個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定參照值；確定參照值和與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的信號值之間的差是否超過閾值；以及當(dāng)差超過閾值時產(chǎn)生輸出。在一些實施例中，與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的信號值可以是與呼吸周期中當(dāng)前時刻相關(guān)的信號值。
[0008]根據(jù)其它實施例，一種用于處理受試者的呼吸信號的系統(tǒng)，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(shù)據(jù)點，每個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定參照值；確定參照值和與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的信號值之間的差是否超過閾值；以及當(dāng)差超過閾值時產(chǎn)生輸出。在一些實施例中，與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的信號值可以是與呼吸周期中當(dāng)前時刻相關(guān)的信號值。
[0009]根據(jù)其它實施例，一種計算機產(chǎn)品，具有存儲在非暫態(tài)介質(zhì)中的一組指令，其中該指令的執(zhí)行使得過程被執(zhí)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(shù)據(jù)點，每個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定參照值；確定參照值和與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的信號值之間的差是否超過閾值；以及當(dāng)差超過閾值時產(chǎn)生輸出。在一些實施例中，與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的信號值可以是與呼吸周期中當(dāng)前時刻相關(guān)的信號值。
[0010]根據(jù)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(shù)據(jù)點，每個數(shù)據(jù)點至少具有相位值和信號值；獲得與呼吸周期中當(dāng)前時刻相關(guān)的當(dāng)前信號值；獲得將來相位值；以及使用當(dāng)前信號值、將來相位值以及信號-相位直方圖來預(yù)測將來信號值。
[0011]根據(jù)其它實施例，一種用于處理`受試者的呼吸信號的系統(tǒng)，包括:處理器，該處理器被配置用于獲得受試者的呼吸信號；使用呼吸信號確定信號-相位直方圖，其中信號-相位直方圖包括多個數(shù)據(jù)點，每個數(shù)據(jù)點至少具有相位值和信號值；獲得與呼吸周期中當(dāng)前時刻相關(guān)的當(dāng)前信號值；獲得將來相位值；以及使用當(dāng)前信號值、將來相位值以及信號-相位直方圖來預(yù)測將來信號值。
[0012]根據(jù)其它實施例，一種計算機產(chǎn)品，具有存儲在非暫態(tài)介質(zhì)中的一組指令，其中該指令的執(zhí)行使得過程被執(zhí)行，該過程包括: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(shù)據(jù)點，每個數(shù)據(jù)點至少具有相位值和信號值；獲得與呼吸周期中當(dāng)前時刻相關(guān)的當(dāng)前信號值；獲得將來相位值；以及使用當(dāng)前信號值、將來相位值以及信號-相位直方圖來預(yù)測將來信號值。
[0013]其它和進一步的方面和特征會通過閱讀下面實施例的詳細(xì)描述而變得明顯，這些實施例旨在說明而非限制本發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖式說明實施例的設(shè)計和效用，其中由共同的參考數(shù)字來提及相似的元件。這些圖式不一定按比例繪制。為了更好地理解如何獲得上述的和其它的優(yōu)點和目的，會提出實施例的更具體的描述，其在附圖中有說明。這些圖式只是描繪了典型的實施例并因此不應(yīng)被認(rèn)為限制其范圍。
[0015]圖1說明根據(jù)一些實施例的呼吸監(jiān)測系統(tǒng)；
[0016]圖2說明根據(jù)一些實施例的一種處理呼吸信號以確定呼吸非周期性的方法；
[0017]圖3是展示周期信號的相位和幅度的示例性圖表；
[0018]圖4說明信號-相位直方圖的一個實例；
[0019]圖5說明確定信號-相位直方圖中的一個或多個參照值的概念；
[0020]圖6說明根據(jù)一些實施例的使用圖1的呼吸監(jiān)測系統(tǒng)的輻射系統(tǒng)；
[0021]圖7說明根據(jù)一些實施例的一種引發(fā)成像程序的方法；
[0022]圖8說明根據(jù)其它實施例的使用圖1的呼吸監(jiān)測系統(tǒng)的另一輻射系統(tǒng)；
[0023]圖9說明根據(jù)其它實施例的使用圖1的呼吸監(jiān)測系統(tǒng)的另一輻射系統(tǒng)；以及
[0024]圖10是計算機體系結(jié)構(gòu)的方框圖，本文描述的實施例可通過它實施。 【具體實施方式】
[0025]在下文中參照圖來描述各個實施例。應(yīng)注意所述圖并不按比例繪制且貫穿各圖具有相似結(jié)構(gòu)或功能的元件由相同的參考數(shù)字表示。還應(yīng)注意，圖只是意圖幫助描述實施例。它們并不意圖作為本發(fā)明的詳盡的描述或作為本發(fā)明范圍的限制。此外，所說明的實施例不需要具有所有所示的方面或優(yōu)點。結(jié)合具體實施例描述的方面或優(yōu)點不必限于那個實施例并且即使沒有如此說明也可在任何其它實施例中實行。
[0026]圖1說明根據(jù)一些實施例的呼吸監(jiān)測系統(tǒng)10。呼吸監(jiān)測系統(tǒng)10包括攝像機12、以通信方式連接至攝像機12的處理器14、監(jiān)測儀16以及輸入設(shè)備18。攝像機12定向為觀察患者20。在所說明的實施例中，標(biāo)記塊30放置在患者20上，且將攝像機12定位成使其可觀察到標(biāo)記塊30。處理器14被配置成處理來自攝像機12的圖像信號(呼吸信號的一個實例)，并處理該圖像信號以從而監(jiān)測患者20的呼吸。在一些實施例中，圖像信號和/或圖像信號的處理結(jié)果可顯示于監(jiān)測儀16上以允許使用者觀察它們。另外，在一些實施例中，使用者可使用輸入設(shè)備18以輸入用于處理圖像信號的參數(shù)。在其它實施例中，監(jiān)測儀16和輸入設(shè)備18不是必需的，且設(shè)備10不包括部件16、18。
[0027]如圖中所示的，標(biāo)記塊30包括多個可通過攝像機12看到的標(biāo)記32。每個標(biāo)記32可包括反射材料以使其可更容易地被攝像機12檢測到。在所說明的實施例中，預(yù)先確定標(biāo)記32中的相對位置。處理器14被配置成使用標(biāo)記32的預(yù)定相對位置來確定標(biāo)記塊30的位置。具體地說，處理器14被配置成將由攝像機12提供的圖像中的標(biāo)記32的圖案與基于標(biāo)記32的預(yù)定相對位置的標(biāo)記32的已知圖案進行比較?；谠摫容^，處理器14然后確定標(biāo)記塊30的位置。通過連續(xù)處理圖像信號并確定標(biāo)記塊30的位置，處理器14可大致上實時地確定患者20的呼吸幅度。
[0028]圖2說明根據(jù)一些實施例的一種處理呼吸信號的方法200。在所說明的實施例中，方法200是由圖1的系統(tǒng)10(例如，處理器14)執(zhí)行。首先，獲得患者的呼吸信號(步驟202)。在一些實施例中，其可由處理器14接收來自攝像機12的圖像信號來完成，其中可將圖像信號本身認(rèn)為是呼吸信號。在其它實施例中，圖像信號由處理器14處理以確定呼吸幅度。在這些情況下，可認(rèn)為呼吸幅度是呼吸信號，且獲得呼吸信號的動作可通過處理圖像信號完成以使用處理器14確定呼吸幅度。在其它實施例中，不使用攝像機12(其不涉及任何輻射)來獲得圖像信號，而可使用輻射源(例如，X射線、CT等)，或其它成像設(shè)備，如MR1、超聲波等來獲得圖像信號。應(yīng)注意，如本說明書中所使用的術(shù)語“呼吸信號”或相似的術(shù)語可指可表示或可用于確定受試者的呼吸狀態(tài)或呼吸特征的任何信息。
[0029]接下來，處理器14使用呼吸信號來確定呼吸-相位直方圖(步驟204)。在所說明的實施例中，呼吸-相位直方圖包括多個數(shù)據(jù)點，其中每個數(shù)據(jù)點至少具有相位值和信號值。在一個實行方案中，對于每個呼吸幅度(其可為因呼吸而移動的任何身體部位的位置、連接至這些身體部位的物體的位置，或與呼吸相關(guān)的任何信號)，處理器14確定呼吸幅度的相應(yīng)呼吸相位。生理周期的相位表示生理周期的完整度。在一些實施例中，呼吸周期的相位可由值在0°與360°之間的相變量表不。圖3說明與相應(yīng)的幅度/位置圖302對齊的相位圖300的實例。幅度圖302包括使用本文所述技術(shù)的實施例標(biāo)確定的標(biāo)記塊30的位置點。幅度圖302中的每個點表示在某個時間點標(biāo)記塊30或身體部位的位置。在所說明的實例中，相位值0° (和360° )表示吸氣狀態(tài)的峰值，且在生理周期中相位值在0°與360°之間線性變化。如圖中所示的，對于在某個時間點的幅度圖302中的每個點，可獲得相同時間點上的相應(yīng)相位值。因此，對于每個呼吸幅度，處理器14都可確定呼吸周期的相應(yīng)相位。在一些實施例中，可認(rèn)為所確定的相位是呼吸信號的實例。在這些情況下，通過處理器14確定相位的動作可在步驟202中執(zhí)行以獲得呼吸信號。
[0030]在所說明的實施例中，當(dāng)患者20正在經(jīng)歷呼吸時，處理器14繼續(xù)確定數(shù)據(jù)點(信號、相位)，其中信號呈現(xiàn)呼吸幅度。使用系統(tǒng)10隨時間收集數(shù)據(jù)點，然后將其用于產(chǎn)生信號-相位直方圖。圖4說明使用上述技術(shù)產(chǎn)生的信號-相位直方圖400的實例。在信號-相位直方圖400的實例中，X軸表示在O至2π范圍內(nèi)的相位值，且y軸表示幅度(或信號)值。在其它實施例中，X軸可表示幅度(或信號)值，且y軸可表示相位值。在一項技術(shù)中，直方圖400以具有覆蓋水平維度上的相位值范圍(O至2 π )和垂直維度上的呼吸信號幅度范圍的64 X 64格列陣的列陣來實施。每個新樣本的幅度和相位都用來增加直方圖列陣400中的相應(yīng)格。在其它實施例中，列陣可具有不同的大小。例如，在其它實施例中，列陣可具有128X128格列陣。
[0031]在一些實施例中，處理器14被配置成通過忽略舊于規(guī)定期限的數(shù)據(jù)點來更新直方圖400。在一些情況下，規(guī)定期限可由使用者決定，并使用輸入設(shè)備18將其輸入處理器14。例如，可在屏幕16上提供用戶界面，從而允許使用者輸入時間(t)，或呼吸周期數(shù)(N)(其各自可被認(rèn)為是規(guī)定期限的實例)。對于直方圖400上由處理器14確定的每個數(shù)據(jù)點，處理器14還對數(shù)據(jù)點進行時間標(biāo)記(例如，通過對時間值或呼吸周期數(shù)賦值)以鑒別數(shù)據(jù)點在何時確定。在呼吸監(jiān)測過程中，處理器14被配置成減少具有大于規(guī)定期限的數(shù)據(jù)點的直方圖400中的格。例如，如果格中的數(shù)據(jù)點用呼吸周期數(shù)“2”進行時間標(biāo)記，且當(dāng)前的呼吸周期在“6”處，并假設(shè)規(guī)定期限是4周期(是指直方圖400將不包括大于4周期的數(shù)據(jù)點)，那么處理器14將通過減小計數(shù)值來更新格以忽略數(shù)據(jù)點，因為該數(shù)據(jù)點用于超過4周期前發(fā)生的呼吸周期。在所說明的實施例中，規(guī)定期限可由使用者選擇，并可由使用者輸入。上述技術(shù)防止處理器14測出存在由呼吸模式的緩慢變化造成的呼吸非周期性，因此允許在呼吸監(jiān)測過程期間患者呼吸發(fā)生緩慢變化。
[0032]回到圖2的方法200，接下來，處理器14使用來自信號-相位直方圖的多個數(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定一個或多個參照值(步驟206)。在一些實施例中，參照值可通過獲得直方圖列陣400中的給定相位值的平均信號值來確定。例如，如果對應(yīng)于相位值P或相位范圍Pl至P2的相位格具有信號值S1、S2以及S3，那么參照值可確定為這三個信號值的平均值。在其它實施例中，直方圖列陣400的每個格中的計數(shù)數(shù)目可用于確定加權(quán)平均值，然后將該加權(quán)平均值用作參照值。在上述實例中，如果在直方圖列陣400的格中，信號值S3具有三個計數(shù)，且SI和S2各自具有一個計數(shù)，那么在確定加權(quán)平均值時可給予信號值S3更多的權(quán)重。在上述實施例中，直方圖400的各自相位格的參照值是平均值。在其它實施例中，參照值可以是直方圖400中各自相位格的中值(例如，加權(quán)中值)。
[0033]在其它實施例中，當(dāng)前相位的信號值的平均值或中值只在先前的呼吸周期計算，且當(dāng)前的信號值并不用于計算平均值或中值。例如，在一個實行方案中，在直方圖中的當(dāng)前信號-相位格增加之前計算平均值或中值。這種技術(shù)允許確定自先前周期的偏差。
[0034]在其它實施例中，直方圖400中所確定的參照值可任選地用于確定通過參照值和/或在參照值之間擬合最佳的參照曲線。例如，在參照值為平均值的實施例中，最佳擬合曲線表示不同的各自相位值的平均值。例如，在參照值為中值的實施例中，最佳擬合曲線則表示不同的各自相位值的中值。
[0035]接下來，處理器14確定參照值和與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的信號值之間的差是否超過閾值(步驟208)。閾值是預(yù)定的(例如，它可由系統(tǒng)10的使用者任意設(shè)定)，并且可由使用者使用輸入設(shè)備18輸入。在其它實施例中，閾值可預(yù)編程至處理器18中。
[0036]動作208的一個實行方案在圖5的實例中有說明。如圖中所示的，由虛線表示的數(shù)據(jù)點510來自當(dāng)前呼吸周期，其中數(shù)據(jù)點512為已獲得的最新數(shù)據(jù)點(例如，在當(dāng)前時刻的數(shù)據(jù)點)。直方圖500中的數(shù)據(jù)點520來自先前的呼吸周期。直方圖500還具有表示在步驟206中確定的不同的各自相位值的參照值的實線528。用于更新直方圖500的最新數(shù)據(jù)點512具有信號值514和相關(guān)相位(或相位格)值516。在所說明的實例中，對于與最新信號514相關(guān)的相位值516，直方圖500具有在步驟206中確定的相應(yīng)參照信號值530。在步驟208中，處理器14將信號514與`參照信號值530進行比較(例如，通過確定二者之間的差Mt))。
[0037]在所說明的實施例中，如果參照值530與信號值514之間的差Λ (t)超過閾值，那么處理器14會產(chǎn)生輸出(例如信號)(步驟210)，表示在患者的呼吸中存在非周期性。例如，處理器14可產(chǎn)生輸出來啟動音頻設(shè)備以使音頻設(shè)備發(fā)出音頻信號。在另一實例中，處理器14可產(chǎn)生輸出以使信息顯示于監(jiān)測儀16上。在其它實施例中，處理器14可產(chǎn)生輸出以使用和/或控制設(shè)備，如輻射治療機，或成像設(shè)備。
[0038]在上述實施例中，將在相應(yīng)的最新相位516的過去周期中的最新信號值514自平均值或中值530的偏差△ (t)用于確定非周期性(例如，將其用作非周期性值)。具體來說，將最近歷程中自最新數(shù)據(jù)點的偏差Λ (t)不加改變用作偏離周期性的測量值。在這種技術(shù)中，處理器14不基于最近偏離歷程外推偏差。
[0039]在其它實施例中，將處理器14配置成基于最近偏離歷程外推偏差，而不使用不加改變的自最新數(shù)據(jù)點的八⑴。在這些情況下，處理器14被配置成分析最近歷程中的數(shù)據(jù)點，并使用偏離模式以外推偏差。例如，處理器14可使用線性外推以確定偏離。在這個預(yù)測實施例中，外推值可用作非周期性值。在其它實施例中，可使用其它程度的外推，以代替線性外推。
[0040]應(yīng)注意，非周期性的測量值(無論是否使用自最近歷程的正向外推)是“預(yù)期性的”，因為沒有必要為了得到非周期性的測量值而等待并回顧性查看預(yù)測進行得多好。
[0041]在一些實施例中，用于確定非周期性測量值的差信號Λ (t)(當(dāng)前信號樣本與先前的周期集群平均值之間的差)還可用于估計呼吸信號。在一些情況下，它可適用于預(yù)測將來一段時間內(nèi)的呼吸信號以補償可能存在于輻射系統(tǒng)中的任何時延。例如，在一些實施例中，如果當(dāng)受試者處于呼吸狀態(tài)X時需要遞送輻射(例如，治療輻射或成像輻射)，并假設(shè)它會用掉輻射系統(tǒng)一段持續(xù)時間P來啟動各種部件以遞送輻射束，那么其可適用于預(yù)測提前至少P的呼吸狀態(tài)，因此可以補償輻射系統(tǒng)的時延。這是有利的，因為當(dāng)受試者處于呼吸狀態(tài)X時，這會允許在適當(dāng)?shù)臅r間準(zhǔn)確地遞送輻射束。
[0042]圖5中說明預(yù)測在前向時間的信號值的概念。在圖中，通過采用最新信號514與參照值530之間的差Λ (t)并將相同差應(yīng)用于將來相位560來預(yù)測將來呼吸信號550的將來相位560。具體來說，在將來相位560將相同的差加至參照值562以獲得預(yù)測的將來呼吸信號550。應(yīng)注意，相位值需要向前多少(即，值560與值516之間的相位差)取決于需要補償多少時延，即需要向前預(yù)測多少。在一些實施例中，前向相位的量可作為輸入由使用者輸入處理器14中。對于需要補償?shù)慕o定時延P，相應(yīng)相位差(P/T*360° )可由處理器14確定。在其它實施例中，處理器14被配置成基于最近偏離歷程來外推偏差(如參照確定非周期性的測量值相似地討論)以預(yù)測呼吸信號，以代替使用不加改變的自最新數(shù)據(jù)點的Δ (t)來預(yù)測呼吸信號。在這些情況下，在將來相位560，將外推值加至參照值562以獲得預(yù)測的將來呼吸信號550。
[0043]現(xiàn)參照圖5進一步討論根據(jù)一些實施例確定非周期性值的數(shù)學(xué)概念和呼吸信號的預(yù)測。如所討論，處理器14被配置成實時估計來自呼吸信號s (t)的呼吸周期相位(p(t)， 其中<P(t)從吸氣末的O上升為下個吸氣末的2π。在二維(2D)直方圖陣列中，通過積累樣
本對[(p(t),S(t)]來形成信號-相位直方圖。返回參照圖5，其展示信號-相位直方圖的圖
示。處理器14首先在3至4個初始呼吸周期內(nèi)從數(shù)據(jù)樣本的信號-相位集群中獲悉呼吸模式。隨后，處理器14產(chǎn)生呼吸非周期性的連續(xù)并實時的測量值。圖5展示2D直方圖中的信號-相位樣本的集群模式是如何用于觀察在任何給定時間新樣本離過去的信號歷程多遠(yuǎn)。
[0044]在圖5中，虛線跡線展示在進行的呼吸周期期間的呼吸信號，其中將最新呼吸-相位樣本[cp(t),s(t)]用于增加相應(yīng)的直方圖格。每個相位φ的信號樣本都在先前的呼吸周期
中取平均值并形成集群平均值函數(shù)這個函數(shù)將平均值或中值呼吸模式界





O
定至最新的數(shù)據(jù)點。應(yīng)注意，因為夂#是相位而不是時間的函數(shù)，所以在一些實施例中它允許可由處理器14估計的呼吸周期T發(fā)生變化 。T的估計值是在呼吸周期的每個新檢測的吸氣末和呼氣末點進行更新。
[0045]出于預(yù)測在將來時間(例如，相對于最新數(shù)據(jù)點的將來)的呼吸信號的目的，處理器14被配置成向前外推呼吸信號，同時遵循由函數(shù)定義的平均值/中值呼吸模式的形狀。為此，處理器14使用周期T的當(dāng)前估計值以將前向時間(t+τ)轉(zhuǎn)換成前向相位讀
【權(quán)利要求】
1.一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； 使用所述呼吸信號獲得信號-相位直方圖，其中所述信號-相位直方圖包括多個數(shù)據(jù)點，每個所述數(shù)據(jù)點至少具有相位值和信號值； 使用來自所述信號-相位直方圖的所述多個數(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定參照值； 確定所述參照值和與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的信號值之間的差是否超過閾值；以及 當(dāng)所述差超過所述閾值時產(chǎn)生輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參照值包括平均值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參照值包括中值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生所述輸出以指示所述受試者的呼吸的非周期性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的所述信號值包括當(dāng)前信號值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的所述信號值包括預(yù)測的將`來信號值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括通過如下步驟預(yù)測所述將來信號值: 使用所述直方圖中與當(dāng)前相位值相對應(yīng)的所述數(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定第一參照值； 確定當(dāng)前信號值與所述第一參照值之間的差； 使用所述直方圖中與將來相位值相對應(yīng)的所述數(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定第二參照值；以及 將所述差與所述第二參照值相加來預(yù)測所述將來信號值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括通過忽略舊于規(guī)定期限的一個或多個所述信號值來更新所述信號-相位直方圖。
9.一種用于處理受試者的呼吸信號的系統(tǒng)，包括: 處理器，被配置用于 獲得受試者的呼吸信號； 使用所述呼吸信號獲得信號-相位直方圖，其中所述信號-相位直方圖包括多個數(shù)據(jù)點，每個所述數(shù)據(jù)點至少具有相位值和信號值； 使用來自所述信號-相位直方圖的所述多個數(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定參照值； 確定所述參照值和與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的信號值之間的差是否超過閾值；以及 當(dāng)所述差超過所述閾值時產(chǎn)生輸出。
10.一種計算機產(chǎn)品，具有存儲在非暫態(tài)介質(zhì)中的一組指令，其中所述指令的執(zhí)行使得過程被執(zhí)行，所述過程包括: 獲得受試者的呼吸信號； 使用所述呼吸信號獲得信號-相位直方圖，其中所述信號-相位直方圖包括多個數(shù)據(jù)點，每個所述數(shù)據(jù)點至少具有相位值和信號值；使用來自所述信號-相位直方圖的所述多個數(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定參照值； 確定所述參照值和與當(dāng)前呼吸周期相關(guān)的信號值之間的差是否超過閾值；以及 當(dāng)所述差超過所述閾值時產(chǎn)生輸出。
11.一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； 使用所述呼吸信號確定信號-相位直方圖，其中所述信號-相位直方圖包括多個數(shù)據(jù)點，每個所述數(shù)據(jù)點至少具有相位值和信號值； 獲得與呼吸周期中當(dāng)前時刻相關(guān)的當(dāng)前信號值； 獲得將來相位值；以及 使用所述當(dāng)前信號值、所述將來相位值以及所述信號-相位直方圖來預(yù)測將來信號值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中預(yù)測所述將來信號值的動作包括: 使用所述直方圖中與當(dāng)前相位值相對應(yīng)的所述數(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定第一參照值； 確定所述當(dāng)前信號值與所 述第一參照值之間的差； 使用所述直方圖中與所述將來相位值相對應(yīng)的所述數(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定第二參照值；以及 將所述差與所述第二參照值相加來確定所述將來信號值。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括使用所述信號-相位直方圖中的所述數(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定平均值。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括使用所述信號-相位直方圖中的所述數(shù)據(jù)點中的至少一些數(shù)據(jù)點來確定中值。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括通過忽略舊于規(guī)定期限的一個或多個所述信號值來更新所述信號-相位直方圖。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括使用所預(yù)測的將來信號值來控制治療輻射的遞送。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括使用所述預(yù)測的將來信號值以確定是否開始成像過程。
18.一種用于處理受試者的呼吸信號的系統(tǒng)，包括: 處理器，被配置用于 獲得受試者的呼吸信號； 使用所述呼吸信號確定信號-相位直方圖，其中所述信號-相位直方圖包括多個數(shù)據(jù)點，每個所述數(shù)據(jù)點至少具有相位值和信號值； 獲得與呼吸周期中當(dāng)前時刻相關(guān)的當(dāng)前信號值； 獲得將來相位值；以及 使用所述當(dāng)前信號值、所述將來相位值以及所述信號-相位直方圖來預(yù)測將來信號值。
19.一種計算機產(chǎn)品，具有存儲在非暫態(tài)介質(zhì)中的一組指令，其中所述指令的執(zhí)行使得過程被執(zhí)行，所述過程包括: 獲得受試者的呼吸信號； 使用所述呼吸信號確定信號-相位直方圖，其中所述信號-相位直方圖包括多個數(shù)據(jù)點，每個所述數(shù)據(jù)點至少具有相位值和信號值； 獲得與呼吸周期中當(dāng)前時刻相關(guān)的當(dāng)前信號值； 獲得將來相位值；以及 使用所述當(dāng)前信號值、所述將來相位值以及所述信號-相位直方圖來預(yù)測將來信號值。`
【文檔編號】A61B5/08GK103501696SQ201280022104
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月1日
【發(fā)明者】H·莫斯塔法維 申請人:瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)公司