Головные телефоны пациента с интегрированной системой датчиков - RU2638613C1
Код документа: RU2638613C1
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к головным телефонам пациента, имеющим систему датчиков, для использования в модальности медицинского сканирования, в частности, в магнитно-резонансной системе визуализации, к системе датчиков пациента, включающей в себя такие головные телефоны и систему датчиков, к модальности медицинского сканирования, в частности, магнитно-резонансной системе визуализации, содержащей такую систему датчиков пациента, и к способу определения с использованием такой системы датчиков пациента по меньшей мере одного физиологического параметра пациента, подлежащего обследованию посредством такой модальности медицинского сканирования, для синхронизации процесса сканирования модальности медицинского сканирования.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В области медицинского сканирования, как известно, необходимо контролировать физиологические параметры пациента, такие как, но не ограничиваясь этим, сердечные циклы и дыхательные циклы, и использовать контролируемые физиологические параметры для временного управления, например, посредством синхронизации и/или запуска процесса сканирования.
Определение физиологических параметров во время сканирующего обследования обычно выполняют посредством подходящих датчиков, требующих установки на пациенте. Например, общепринятым способом определения формы волны дыхательного сигнала пациента является использование ленточного устройства контроля дыхания, которое включает в себя датчик дыхания, который обычно прикрепляется к грудной клетке пациента, и удерживается лентой, обмотанной вокруг грудной клетки.
В документе WO 2011/033422 A1 описана магнитно-резонансная система визуализации, которая содержит радиочастотный катушечный блок для генерации радиочастотных импульсов в пределах исследуемого объема и/или для приема магнитно-резонансных сигналов из местоположения субъекта в исследуемом объеме. В этом отношении дополнительно предложено интегрировать в радиочастотный катушечный блок систему из по меньшей мере одного физиологического датчика для приема физиологических сигналов от субъекта. Физиологический датчик использует уже существующее средство для передачи сигналов для передачи принятых магнитно-резонансных сигналов от радиочастотного катушечного блока к удаленному аппаратному средству получения и обработки сигналов. Дополнительно, заявка на патент США US 2014/0123980 раскрывает систему головных телефонов пациента, которая оснащена SpO2-датчиком, измеряющим насыщение кислородом крови пациента.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Необходимо обеспечить физиологический датчик для определения физиологического параметра пациента, для которого установка на пациенте может быть опущена, и который может функционировать независимо от любого сканирующего блока модальности медицинского сканирования.
В одном аспекте настоящего изобретения задача достигается посредством головных телефонов пациента для использования в модальности медицинского сканирования. Головные телефоны содержат каркасный элемент, адаптированный к форме головы пациента, две ушные чашки, которые прикреплены к каркасному элементу так, что в рабочем состоянии головных телефонов пациента каждая из ушных чашек находится в контакте с одним из ушей пациента, и систему датчиков.
Система датчиков включает в себя по меньшей мере один оптический излучатель, который является временно неподвижно-прикрепляемым к одному из каркасного элемента и ушных чашек и выполнен с возможностью направления электромагнитного излучения к участку кожи пациента. Система датчиков дополнительно включает в себя по меньшей мере один оптический датчик, который является временно неподвижно-прикрепляемым к одному из каркасного элемента и ушных чашек и выполнен с возможностью приема по меньшей мере части электромагнитного излучения, возвращаемого от участка кожи пациента. Упомянутый по меньшей мере один оптический датчик дополнительно выполнен с возможностью обеспечения выходного сигнала, который соответствует принятому электромагнитному излучению. Выходной сигнал упомянутого по меньшей мере одного оптического датчика указывает по меньшей мере один физиологический параметр пациента и служит в качестве основы для определения упомянутого по меньшей мере одного физиологического параметра пациента.
Фразу «ушные чашки», используемую в этой заявке, следует понимать, в частности, как полноразмерные ушные чашки , а также накладные ушные чашки.
Фразу «оптический излучатель», используемую в этой заявке, следует понимать, в частности, как излучатель, излучающий электромагнитное излучение в диапазоне, охватывающем оптическую область спектра электромагнитных волн, видимых человеку, а также область спектра инфракрасного излучения (ближнюю инфракрасную область спектра (ближняя ИК-область), среднюю инфракрасную область спектра (средняя ИК-область) и дальнюю инфракрасную область спектра (дальняя ИК-область)), и область спектра радиочастотного излучения крайне высоких частот (КВЧ), т.е. в частотном диапазоне, простирающемся от видимого света вниз до радиочастот, таких низких, как 30 ГГц. Следует понимать, что оптический датчик выполнен с возможностью восприятия электромагнитного излучения, излучаемого оптическим излучателем.
Фразу «физиологический параметр», используемую в этой заявке, следует понимать, в частности, как физическую меру, характеризующую функцию по меньшей мере участка отдельного обследуемого субъекта, и следует понимать, что она, в частности, охватывает параметры, такие как, но не ограничиваясь этим, параметры дыхательных циклов и параметры сердечных циклов.
Фразу «временно неподвижно-прикрепляемый», используемую в этой заявке, следует понимать, в частности, как возможность прикрепления в фиксированной конфигурации на период времени, необходимый оператору, и возможность перемещения оператором из одной фиксированной конфигурации в другую фиксированную конфигурацию неразрушающим способом.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение запуска модальности сканирования на основе одного или более физиологических параметров пациента, подлежащего исследованию.
Следует отметить, что дополнительной задачей настоящего изобретения является достижение этого запуска без необходимости дополнительной кабельной сети в модальности медицинского сканирования. Для достижения этой задачи система головных телефонов пациента дополнительно содержит блок получения и анализа данных, который выполнен с возможностью получения выходных сигналов оптических датчиков и анализа полученных выходных сигналов посредством применения заранее заданных критериев, связанных с выходными сигналами, и обеспечения запускающего выходного сигнала, если один из заранее заданных критериев выполнен.
Одно преимущество головных телефонов пациента состоит в том, что упомянутый по меньшей мере один физиологический параметр может быть определен по меньшей мере с уменьшенным временем установки системы датчиков, а также в том, что они могут функционировать независимо от какого-либо сканирующего блока модальности медицинского сканирования, для которой используются головные телефоны пациента.
Другое преимущество головных телефонов пациента состоит в том, что каркасный элемент и ушные чашки обеспечивают для неподвижно-прикрепленной системы датчиков систему отсчета, которая перемещается вместе с пациентом, носящим головные телефоны пациента. Таким образом, определенное и устойчивое пространственное расположение может быть установлено между пациентом и системой датчиков. Эффект этого состоит в том, что упомянутый по меньшей мере один физиологический параметр может быть определен на основании перемещений части пациента относительно состояния равновесия пациента и независимо от какого-либо перемещения пациента как единого целого. Это является особенно выгодным, поскольку значение, подлежащее измерению, не определяется в виде разности двух практически равных больших значений, что обуславливает, как известно, требования высокой точности.
Еще одно преимущество состоит в том, что существующие головные телефоны пациента, которые уже являются доступными для использования в модальности медицинского сканирования, могут быть легко модифицированы для обеспечения соответствия головным телефонам пациента согласно настоящему изобретению, так что, в общем, могут быть сэкономлены детали и уменьшены расходы.
В предпочтительном варианте осуществления головные телефоны пациента дополнительно включают в себя
- по меньшей мере один громкоговоритель, и
- звукопринимающий элемент, который выполнен с возможностью приема звукового сигнала, который по меньшей мере образует основу для приведения в действие упомянутого по меньшей мере одного громкоговорителя.
В этом случае, каждая из ушных чашек выполнена с возможностью контактирования с одним из ушей пациента таким образом, чтобы пациент мог слышать акустический сигнал, излучаемый упомянутым по меньшей мере одним громкоговорителем. Предпочтительно, звуковой сигнал может быть обеспечен для звукопринимающего элемента по электрическому или пневматическому пути или их комбинации.
В одном варианте осуществления, звукопринимающий элемент может быть выполнен в виде общепринятого звукового штепсельного элемента, который выполнен с возможностью приема аналогового или цифрового электрического звукового сигнала для приведения в действие упомянутого по меньшей мере одного громкоговорителя.
В одном варианте осуществления, звукопринимающий элемент может быть выполнен в виде принимающего блока, который выполнен с возможностью беспроводного приема радиочастотных сигналов, которые представляют звуковой сигнал.
В одном варианте осуществления громкоговоритель установлен в каждой ушной чашке из ушных чашек головных телефонов пациента. В этом случае, каждая из ушных чашек выполнена с возможностью контактирования с одним из ушей пациента так, чтобы пациент мог слышать акустический сигнал, излучаемый каждым из громкоговорителей. Этот вариант осуществления ушных чашек и последний вариант осуществления обеспечивают одностороннюю передачу данных от медицинского персонала к пациенту.
В одном варианте осуществления, головные телефоны пациента дополнительно снабжены микрофоном, для формирования полного головного телефона для обеспечения взаимной передачи данных между пациентом и медицинским персоналом.
В другом предпочтительном варианте осуществления головных телефонов пациента упомянутый по меньшей мере один оптический датчик выполнен в виде цифровой камеры. Фразу «цифровая камера», используемую в этой заявке, следует понимать, в частности, как охватывающую цифровую камеру, обеспечивающую одиночные снимки, или цифровую видеокамеру, которые обе могут быть устройствами ввода КЗС-изображений или устройствами, воспринимающими ИК (инфракрасное) излучение, в зависимости от фактического варианта осуществления оптического излучателя.
Таким образом, цифровые данные, представляющие выходной сигнал оптического датчика, являются легкодоступными для определения упомянутого по меньшей мере одного физиологического параметра пациента.
В предпочтительном варианте осуществления упомянутый по меньшей мере один оптический излучатель и упомянутый по меньшей мере один оптический датчик выполнены с возможностью образования интегрированного блока так, что взаимное относительное пространственное расположение между упомянутым по меньшей мере одним оптическим излучателем и упомянутым по меньшей мере одним оптическим датчиком является фиксированным. Таким образом может быть обеспечено, что величина электромагнитного излучения, которая возвращается от участка кожи пациента к по меньшей мере одному оптическому датчику, является достаточной для большого числа положений пациента.
Предпочтительно, упомянутый по меньшей мере один оптический излучатель и упомянутый по меньшей мере один оптический датчик установлены в общем корпусе.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления головные телефоны пациента содержат множество оптических излучателей и множество оптических датчиков. Таким образом, головные телефоны пациента обеспечивают несколько вариантов определения физиологического параметра, из которых оператор может выбирать, согласно предполагаемому исследованию.
Предпочтительно, оптические излучатели и оптические датчики являются временно неподвижно-прикрепленными к одному из каркасного элемента и ушных чашек так, что их оптическая ось направлена, в рабочем состоянии, на одно из лба пациента, щек пациента и висков пациента в качестве стандартного положения. Таким образом, головные телефоны пациента могут быть быстро приведены в действие без какой-либо дополнительной необходимой настройки.
В другом предпочтительном варианте осуществления один из оптических излучателей и один из оптических датчиков совместно установлены в по меньшей мере одной из ушных чашек головных телефонов так, что их оптические оси направлены к коже уха пациента.
В другом предпочтительном варианте осуществления головные телефоны пациента дополнительно содержат удерживающий элемент, который прикреплен к каркасному элементу и который выполнен с возможностью удерживания оптического датчика или оптических датчиков, соответственно. Удерживающий элемент обеспечивает дополнительные варианты для временного неподвижного прикрепления и направления оптических датчиков к участкам кожи головы пациента. Предпочтительно, удерживающий элемент является практически жестким и включает в себя по меньшей мере одно шарнирное соединение для настройки положения удерживающего элемента относительно каркасного элемента, и блокирующий элемент, для блокирования шарнирного соединения в необходимом положении. Предпочтительно, блокирующий элемент выполнен с возможностью удерживания необходимого положения посредством трения. В частности, блокирующий элемент и/или удерживающий элемент могут быть выполнены в виде S-образного держателя.
В другом предпочтительном варианте осуществления головные телефоны пациента дополнительно включают в себя электромагнитные индукционные средства, которые выполнены с возможностью запитывания головных телефонов пациента при расположении вблизи соответствующего запитывающего индукционного средства посредством передачи электрической энергии беспроводным способом.
Таким образом, головные телефоны пациента могут быть легко снабжены электрической энергией, что позволяет обойтись без громоздкой кабельной сети, которая нуждается в присутствии оператора во время расположения пациента, чтобы не было столкновений с оптическими излучателями или оптическими датчиками.
Громоздкая кабельная сеть для передачи данных и потенциальная возможность столкновений с оптическими излучателями или оптическими датчиками могут быть также по меньшей мере уменьшены, если оптический датчик выполнен с возможностью или оптические датчики выполнены с возможностью, соответственно, передачи выходного сигнала с использованием одного из радиочастотного излучателя данных или оптического кабеля данных.
В другом аспекте настоящего изобретения обеспечена система головных телефонов пациента для использования в модальности медицинского сканирования. Система головных телефонов пациента включает в себя вариант осуществления головных телефонов пациента, описанный здесь.
В еще одном аспекте настоящего изобретения обеспечена модальность медицинского сканирования, которая выполнена с возможностью бесконтактного получения данных сканирования по меньшей мере участка обследуемого субъекта, в частности пациента.
Модальность медицинского сканирования включает в себя
- сканирующий блок, имеющий исследуемое пространство, которое обеспечено для расположения по меньшей мере участка обследуемого субъекта в его пределах,
- блок управления, который выполнен с возможностью управления функциями модальности медицинской визуализации,
- блок обработки сигналов, который выполнен с возможностью генерации изображений сканирования из полученных данных сканирования, и
- вариант осуществления системы датчиков пациента, раскрытой здесь.
Посредством снабжения модальности медицинского сканирования вариантом осуществления системы датчиков пациента могут быть обеспечены соответствующие преимущества, описанные для различных вариантов осуществления.
В частности, предполагаемые модальности медицинского сканирования включают в себя, но не ограничены этим, аппарат магнитно-резонансной визуализации (МРТ), в частности аппарат магнитно-резонансной визуализации с отверстием, аппарат компьютерной томографии (КТ), аппарат однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT), аппарат позитронно-эмиссионной томографии (PET) или систему терапии, управляемую по изображениям, такую как система MR-LINAC, систему МР гипертермической терапии или систему высокоинтенсивного фокусированного ультразвука (HIFU) под МР-контролем.
В предпочтительном варианте осуществления, модальность медицинского сканирования сформирована в виде магнитно-резонансной системы визуализации, выполненной с возможностью получения магнитно-резонансных изображений по меньшей мере участка обследуемого субъекта, обычно пациента. Данные сканирования формируются посредством магнитно-резонансных сигналов, а генерируемые изображения сканирования формируются посредством магнитно-резонансных изображений.
Сканирующий блок дополнительно включает в себя:
- основной магнит, обеспеченный для генерации статического магнитного поля B0 по меньшей мере в исследуемом пространстве, причем исследуемое пространство обеспечено в области отверстия основного магнита;
- магнитную градиентную катушечную систему, выполненную с возможностью генерации градиентных магнитных полей, наложенных на статическое магнитное поле B0;
- по меньшей мере одно радиочастотное антенное устройство, которое выполнено с возможностью приложения радиочастотного возбуждающего поля B1 к ядрам обследуемого субъекта или в пределах его участка для возбуждения магнитного резонанса; и
- по меньшей мере одно радиочастотное антенное устройство, которое выполнено с возможностью приема магнитно-резонансных сигналов от ядер обследуемого субъекта или в пределах его участка, которые были возбуждены посредством приложения радиочастотного возбуждающего поля B1.
В предпочтительном варианте осуществления модальности медицинского сканирования, блок управления выполнен с возможностью приема запускающего выходного сигнала и управления процессом сканирования, осуществляемого посредством модальности медицинского сканирования, с использованием принятого запускающего выходного сигнала для синхронизации и/или запуска получения данных сканирования. Это обеспечивает возможность получения данных сканирования, которым назначено заданное значение или заданный диапазон значений упомянутого по меньшей мере одного физиологического параметра, соответствующего конкретной фазе физиологической функции, такой как, но не ограничиваясь этим, конкретная фаза сердечного цикла или конкретная фаза дыхательного цикла пациента.
В другом аспекте настоящего изобретения обеспечен способ для определения с использованием варианта осуществления системы головных телефонов пациента, раскрытой здесь, по меньшей мере одного физиологического параметра пациента, подлежащего обследованию, посредством модальности медицинского сканирования для синхронизации процесса сканирования модальности медицинского сканирования.
Способ содержит этапы:
- выполнение процедуры калибровки посредством получения выходного сигнала или выходных сигналов оптического датчика или оптических датчиков системы датчиков пациента, который указывает или которые указывают упомянутый по меньшей мере один физиологический параметр,
- определение значений, связанных с выходным сигналом или выходными сигналами, которые подлежат использованию в качестве пороговых значений,
- задание по меньшей мере одного критерия, связанного с выходным сигналом или выходными сигналами, в отношении определенных пороговых значений,
- получение выходного сигнала или выходных сигналов оптического датчика или оптических датчиков,
- применение заданного по меньшей мере одного критерия к полученному выходному сигналу или полученным выходным сигналам,
- генерация запускающего выходного сигнала, если выполнен упомянутый по меньшей мере один заданный критерий, и
- синхронизация процесса сканирования с использованием сгенерированных запускающих выходных сигналов.
В еще одном аспекте настоящего изобретения обеспечен программный модуль для выполнения этапов варианта осуществления раскрытого способа определения с использованием варианта осуществления системы датчиков пациента, раскрытой здесь, по меньшей мере одного физиологического параметра пациента, подлежащего обследованию, посредством модальности медицинского сканирования для синхронизации процесса сканирования модальности медицинского сканирования. Этапы способа, подлежащие проведению, преобразуются в программный код программного модуля, причем программный код является реализуемым в запоминающем устройстве модальности медицинского сканирования и является исполняемым процессорным блоком модальности медицинского сканирования. Процессорный блок может быть процессорным блоком блока управления, который является настраиваемым для управления функциями модальности медицинского сканирования. Процессорный блок может быть, альтернативно или дополнительно, другим процессорным блоком, который специально выполнен с возможностью исполнения по меньшей мере некоторых из этапов способа.
По меньшей мере один физиологический параметр, такой как частота дыхания или частота сердечных сокращений, определяют посредством измерения посредством системы оптических датчиков в системе головных телефонов. На практике, лицо пациента не закрыто одеждой, камеры, интегрированные в головной телефон, располагаются почти одинаково на разных пациентах, что позволяет генерировать устойчивые и надежные сигналы для запуска системы визуализации. Модулированный отраженный оптический или ИК-сигнал анализируют, и подходящий алгоритм обеспечивает запускающие сигналы для системы визуализации. Кроме того, другие задачи могут быть выполнены с использованием массива оптических датчиков, например, управление движением системы в целом, обратная связь для функциональной визуализации, определение состояния пациента и взаимосвязей между ними.
Программный модуль может обеспечить устойчивое и надежное исполнение способа и может обеспечить возможность быстрой модификации этапов способа.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут понятными из вариантов осуществления, описанных ниже, и будут разъясняться со ссылкой на них. Однако такой вариант осуществления не обязательно представляет весь объем настоящего изобретения, и поэтому для интерпретации объема настоящего изобретения здесь делается ссылка на формулу изобретения.
На чертежах:
Фиг. 1 показывает схематичную иллюстрацию части варианта осуществления модальности медицинской визуализации согласно настоящему изобретению, выполненной в виде магнитно-резонансной системы визуализации,
Фиг. 2 схематично иллюстрирует вид спереди конфигурации системы головных телефонов пациента согласно настоящему изобретению и согласно фиг. 2, прикрепленной к пациенту в рабочем состоянии,
Фиг. 3 схематично иллюстрирует вид сбоку конфигурации согласно фиг. 2,
Фиг. 4 схематично показывает деталь вида спереди конфигурации варианта осуществления головных телефонов пациента согласно фиг. 2 и 3,
Фиг. 5 схематично показывает деталь вида спереди конфигурации альтернативного варианта осуществления головных телефонов пациента согласно настоящему изобретению, прикрепленных к пациенту в рабочем состоянии,
Фиг. 6 схематично показывает деталь вида спереди конфигурации другого альтернативного варианта осуществления головных телефонов пациента согласно настоящему изобретению, прикрепленных к пациенту в рабочем состоянии,
Фиг. 7 схематично показывает деталь вида спереди конфигурации еще одного альтернативного варианта осуществления головных телефонов пациента согласно настоящему изобретению, прикрепленных к пациенту в рабочем состоянии, и
Фиг. 8 показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа согласно настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1 показывает схематичную иллюстрацию части варианта осуществления модальности 10 медицинской визуализации согласно настоящему изобретению, которая выполнена с возможностью бесконтактного получения данных сканирования по меньшей мере участка обследуемого субъекта 20, обычно пациента. Модальность 10 медицинской визуализации выполнена, без ограничения объема правовой охраны, в виде магнитно-резонансной системы визуализации. Головные телефоны пациента и система головных телефонов пациента, которые, как описано, используются в этом варианте осуществления модальности 10 медицинской визуализации, являются также применимыми в других модальностях медицинской визуализации, например, в устройствах позитронно-эмиссионной томографии или устройствах компьютерной томографии, что будет понятно специалистам в данной области техники.
Полученные данные сканирования сформированы посредством магнитно-резонансных сигналов, а генерируемые изображения сканирования сформированы посредством магнитно-резонансных изображений.
Таким образом, магнитно-резонансная система визуализации выполнена с возможностью бесконтактного получения магнитно-резонансных изображений по меньшей мере участка обследуемого субъекта 20. Для этой цели магнитно-резонансная система визуализации содержит сканирующий блок 12 с основным магнитом 14, обеспеченным для генерации статического магнитного поля B0. Основной магнит 14 имеет центральное отверстие, которое обеспечивает исследуемое пространство 16 вокруг центральной оси 18 для расположения обследуемого субъекта 20 в его пределах. Основной магнит 14 выполнен с возможностью генерации статического магнитного поля B0 по меньшей мере в исследуемом пространстве 16. Статическое магнитное поле B0 задает аксиальное направление исследуемого пространства 16, выставленное параллельно центральной оси 18.
Магнитно-резонансная система визуализации содержит стол 42 для исследования, имеющий выполненную с возможностью скольжения верхнюю часть 44 для поддержки обследуемого субъекта 20 перед исследованием и после него за пределами исследуемого пространства 16, а также при расположении в пределах исследуемого пространства 16 во время исследования.
Магнитно-резонансная система визуализации дополнительно содержит магнитную градиентную катушечную систему 22 с магнитными градиентными катушками, обеспеченными для генерации градиентных магнитных полей, наложенных на статическое магнитное поле B0. Магнитные градиентные катушки расположены концентрически в пределах отверстия основного магнита 14, как известно в области техники.
Дополнительно, магнитно-резонансная система визуализации включает в себя радиочастотное антенное устройство 36, выполненное в виде катушки для всего тела, которая обеспечена для приложения радиочастотного магнитного поля В1 к исследуемому пространству 16 во время фаз радиочастотной передачи для возбуждения ядер обследуемого субъекта 20 или ядер в его пределах. Радиочастотное антенное устройство 36 также выполнено с возможностью приема магнитно-резонансных сигналов во время фаз радиочастотного приема от ядер обследуемого субъекта 20 или в пределах его участка, которые были возбуждены посредством приложения радиочастотного возбуждающего поля В1. В рабочем состоянии магнитно-резонансной системы визуализации фазы радиочастотной передачи и фазы радиочастотного приема происходят последовательно. Радиочастотное антенное устройство 36 расположено концентрически в пределах отверстия основного магнита 14. Как хорошо известно в области техники, цилиндрический, металлический радиочастотный экран 24 расположен концентрически между магнитными градиентными катушками магнитной градиентной катушечной системы 22 и радиочастотным антенным устройством 36.
Магнитно-резонансная система визуализации дополнительно содержит блок 26 управления, обеспеченный для управления функциями магнитно-резонансной системы визуализации. Блок 26 управления включает в себя пользовательское интерфейсное устройство для отображения задач и управления ими, которое выполнено в виде устройства 32 с сенсорным экраном.
Кроме того, магнитно-резонансная система визуализации включает в себя радиочастотный передающий блок 38, который соединен с блоком 26 управления и управляется им. Радиочастотный передающий блок 38 обеспечен для запитывания радиочастотной энергией с частотой магнитного резонанса радиочастотного антенного устройства 36 посредством радиочастотного переключающего блока 40 во время фаз радиочастотной передачи. Во время фаз радиочастотного приема радиочастотный переключающий блок 40 направляет магнитно-резонансные сигналы от радиочастотного антенного устройства 36 к блоку 34 обработки сигналов, находящемуся в блоке 26 управления. Блок 34 обработки сигналов выполнен с возможностью обработки полученных магнитно-резонансных сигналов для генерации изображений сканирования, представленных посредством магнитно-резонансных изображений участка обследуемого субъекта 20, из полученных данных сканирования, представленных посредством магнитно-резонансных сигналов. Эта технология является хорошо известной специалистам в области техники и, таким образом, не требует здесь дополнительного подробного описания.
Блок 26 управления дополнительно содержит цифровое запоминающее устройство 28 для по меньшей мере временного запоминания генерируемых магнитно-резонансных изображений. Магнитно-резонансная система визуализации соединена с Системой связи и архивирования изображений (PACS) медицинского центра, которая установлена посредством информационного соединения. Таким образом, данные могут передаваться между магнитно-резонансной системой визуализации и PACS.
Кроме того, магнитно-резонансная система визуализации включает в себя систему 48 головных телефонов пациента для определения физиологических параметров обследуемого субъекта 20, подлежащего исследованию с использованием магнитно-резонансной системы визуализации.
Система 48 головных телефонов пациента включает в себя головные телефоны 50 пациента и блок 76 получения и анализа данных.
Головные телефоны 50 пациента содержат каркасный элемент 52, выполненный в общепринятой U-форме, который адаптирован к форме головы пациента и изготовлен из эластичного пластикового материала (фиг. 2). Упругое воздействие, обеспечиваемое эластичным каркасным элементом 52, обеспечивает то, что в рабочем состоянии головных телефонов 50 пациента, каждая из ушных чашек 541, 542, которые прикреплены к каркасному элементу 52, надежно контактирует с одним из ушей пациента (фиг. 3).
Головные телефоны 50 пациента дополнительно содержат звукопринимающий элемент 58, выполненный в виде беспроводного принимающего блока, который соединен с цифро-аналоговым преобразователем, которые оба интегрированы в одну из ушных чашек 541, 542. Звукопринимающий элемент 58 выполнен с возможностью приема радиочастотных сигналов от радиочастотного звукового передатчика 56, образованного ведущим устройством Bluetooth®, которое интегрировано в стол 42 для исследования (фиг. 2). Радиочастотные сигналы представляют звуковой сигнал и преобразуются цифроаналоговым преобразователем в аналоговые сигналы напряжения для приведения в действие по меньшей мере одного громкоговорителя, который установлен в одной из ушных чашек 541, 542 (фиг. 3).
Хотя в этом конкретном варианте осуществления радиочастотные сигналы обеспечиваются для звукопринимающего элемента 58 ведущим устройством Bluetooth®, специалистам в области техники будет понятно, что сигналы, представляющие звуковой сигнал, могут быть обеспечены также другими подходящими устройствами связи, такими как сверхвысокочастотное устройство связи или оптическое устройство связи, причем может потребоваться, чтобы звукопринимающий элемент был снабжен соответствующим принимающим средством.
Кроме того, головные телефоны 50 пациента включают в себя систему 60 датчиков. Система 60 датчиков содержит множество идентичных оптических излучателей 64 и множество идентичных оптических датчиков 68. Каждый оптический датчик 68 из упомянутого множества оптических датчиков 68 выполнен в виде цифровой камеры.
Каждый оптический излучатель 64 из упомянутого множества оптических излучателей 64 выполнен с возможностью направления электромагнитного излучения к участку кожи пациента. Каждый оптический датчик 68 из упомянутого множества оптических датчиков 68 выполнен с возможностью приема по меньшей мере части электромагнитного излучения, возвращаемого от участка кожи пациента.
Оптические излучатели 64 из упомянутого множества оптических излучателей 64 и оптические датчики 68 из упомянутого множества оптических датчиков 68 выполнены с возможностью образования интегрированных блоков 741-744 так, что взаимное относительное пространственное расположение между оптическим излучателем 64 и оптическим датчиком 68 каждого интегрированного блока 741-744 является фиксированным. Как указано на фиг. 3, оптическая ось 66 оптического излучателя 64 и оптическая ось 70 оптического датчика 68 пересекаются на некотором расстоянии от интегрированного блока 74i, i=1-4 с высокой вероятностью нахождения в непосредственной близости к усредненной голове пациента.
Затем, головные телефоны 50 пациента включают в себя электромагнитные индукционные средства 62, которые выполнены с возможностью запитывания головных телефонов 50 пациента беспроводным способом. Это обеспечивается посредством расположения электромагнитных индукционных средств 62 головных телефонов 50 пациента вблизи и выше соответствующего электромагнитного индукционного средства 46, которое постоянно установлено на одном конце верхней части 44 стола, стола 42 для исследования пациента, ниже участка верхней части 44 стола, который обеспечен для поддержки головы пациента (фиг. 2).
Как показано на фиг. 3, каждый интегрированный блок 741-744, содержащий оптический излучатель 64 и оптический датчик 68, постоянно установлен в каждой ушной чашке 541, 542 головных телефонов 50 пациента. Их оптические оси 66, 70, в рабочем состоянии головных телефонов 50 пациента, направлены по существу к одному из ушей пациента.
Еще два интегрированных блока 742, 743 временно неподвижно прикреплены к ушным чашкам 541, 542 удерживающими элементами, выполненными в виде фиксирующих зажимов 84, причем один интегрированный блок 742, 743 прикреплен к каждой ушной чашке 541, 542 (фиг. 4). Оптические оси 66, 70 оптического излучателя 64 и оптического датчика 68 этих интегрированных блоков 742, 743 направлены по существу к области, в которой, как предполагается, должна находиться левая или правая щека пациента в рабочем состоянии головных телефонов 50 пациента. Посредством изменения положения фиксирующих зажимов 84 на ушных чашках 541, 542 оператором, интегрированные блоки 742, 743 могут быть направлены к другим частям головы пациента, например к щекам или лбу.
Каждый оптический датчик 68 из упомянутого множества оптических датчиков 68 выполнен с возможностью обеспечения выходного сигнала, который соответствует принятому электромагнитному излучению, возвращенному от участка кожи пациента, который был освещен одним из оптических излучателей 64. Каждый выходной сигнал указывает на физиологический параметр пациента и служит в качестве основы для определения физиологического параметра пациента. В этом конкретном варианте осуществления физиологический параметр является сердечным циклом пациента, который определяется на основании выходных сигналов оптических датчиков 68, которые указывают на изменения цвета кожи пациента. Для этой цели, оптические излучатели 64 выполнены с возможностью излучения света некоторых длин волн, на которых обогащенная кислородом кровь и обедненная кислородом кровь имеют разные степени поглощения. Способ определения сердечного цикла пациента является, таким образом, подобным способам, известным из отражательной импульсной оксигемометрии.
Каждый оптический датчик 68 из упомянутого множества оптических датчиков 68 снабжен радиочастотным излучателем 72 данных (фиг. 3) на основе протокола Bluetooth® и выполнен с возможностью передачи своего выходного сигнала беспроводным способом к блоку 76 получения и анализа данных (фиг. 2). Радиочастотные излучатели 72 данных оптических датчиков 68 запитываются электромагнитными индукционными средствами 62, как описано выше.
Блок 76 получения и анализа данных снабжен радиочастотным приемником 78 данных на основе протокола Bluetooth® и выполнен с возможностью получения выходных сигналов оптических датчиков 68 и анализа получаемых выходных сигналов посредством применения заранее заданных критериев, связанных с выходными сигналами. Блок 76 получения и анализа данных дополнительно выполнен с возможностью обеспечения запускающего выходного сигнала 80 (фиг. 1), если выполнен один из заранее заданных критериев, которые блок 26 управления магнитно-резонансной системы визуализации может принимать и использовать для управления процессом сканирования, подлежащим выполнению, как будет описано более подробно ниже.
Хотя радиочастотное антенное устройство 36 описано в этом конкретном варианте осуществления в виде передающей/принимающей радиочастотной катушки, также предполагается применение настоящего изобретения к магнитно-резонансным системам визуализации, содержащим радиочастотные антенные устройства, выполненные с возможностью приема магнитно-резонансных сигналов, которые выполнены в виде локальных катушек, которые являются хорошо известными в данной области техники. Магнитно-резонансная система визуализации может, например, использовать головную катушку, которая совместима с головными телефонами пациента настоящего изобретения. В этом случае, головная катушка и окружающие поверхности покрыты материалом поверхности, который является сильно поглощающим в отношении электромагнитного излучения, излучаемого оптическими излучателями, чтобы отраженные изображения не влияли на измерение оптического датчика.
Далее описан вариант осуществления способа для определения с использованием варианта осуществления системы 48 головных телефонов пациента, описанной выше, физиологического параметра, а именно, сердечного цикла, пациента, подлежащего исследованию посредством магнитно-резонансной системы визуализации, для синхронизации процесса сканирования магнитно-резонансной системы визуализации. Блок-схема последовательности операций способа приведена на фиг. 8. При подготовке к выполнению способа, следует понимать, что все вовлеченные блоки и устройства находятся в рабочем состоянии и выполнены, как показано на фиг. 1.
Для обеспечения возможности выполнения способа блок 26 управления содержит программный модуль 82 (фиг. 1). Подлежащие проведению этапы способа преобразуются в программный код программного модуля 82, причем программный код реализуется в цифровом запоминающем устройстве 28 блока 26 управления и является исполняемым процессорным блоком 30 блока 26 управления. Альтернативно, система 48 головных телефонов пациента может включать в себя блок управления, имеющий цифровое запоминающее устройство и процессорный блок, например, в пределах блока 76 получения и анализа данных, программный модуль может находиться в цифровом запоминающем устройстве блока управления системы 48 головных телефонов пациента, а процессорный блок системы 48 головных телефонов пациента может быть специально выполнен с возможностью выполнения способа.
Следует понимать, что магнитно-резонансная система визуализации находится в состоянии готовности к работе, и что обследуемый субъект 20 находится в положении «лежа на спине» на столе 44 для исследования, как показано на фиг. 1.
На первом этапе 104 выполняют процедуру калибровки посредством получения выходных сигналов оптических датчиков 681-684 системы 48 головных телефонов пациента, которые указывают на физиологический параметр, задаваемый сердечным циклом.
На следующем этапе 106 определяют значения, связанные с выходными сигналами, которые подлежат использованию в качестве пороговых значений. В этом варианте осуществления значения задаются максимальными амплитудами выходных сигналов, которые усредняются по множеству сердечных циклов для получения средней амплитуды.
На следующем этапе 108 способа задают критерий, связанный с выходными сигналами, в отношении определенных пороговых значений. В этом варианте осуществления задано, что критерием является выходной сигнал с амплитудой, составляющей по меньшей мере 80% средней амплитуды.
В последовательности этапов, которые выполняются повторно по меньшей мере во время процесса сканирования, получают 110 выходные сигналы оптических датчиков 681-684, заданный критерий применяют 112 к выходным сигналам и генерируют 114 запускающий выходной сигнал 80, если заданный критерий выполнен. Блок 26 управления магнитно-резонансной системы визуализации принимает запускающие выходные сигналы 80 и использует их для синхронизации 116 процесса сканирования.
Таким образом, квазинепрерывная обратная связь по физиологическому параметру, полученному системой 48 головных телефонов пациента, обеспечивается для блока 26 управления магнитно-резонансной системы визуализации в целях управления синхронизацией процесса сканирования.
Далее, раскрыты некоторые альтернативные варианты осуществления головных телефонов пациента согласно настоящему изобретению, для использования в модальности медицинского сканирования, выполненной в виде магнитно-резонансной системы визуализации. Отдельные альтернативные варианты осуществления описаны со ссылкой на конкретную фигуру и идентифицированы добавочным номером конкретного альтернативного варианта осуществления, начиная с «1». Признаки, чья функция является одной и той же или в основном одной и той же во всех вариантах осуществления, идентифицированы ссылочными номерами, содержащими добавочный номер альтернативного варианта осуществления, к которому они относятся, за которым следует номер признака. Если признак альтернативного варианта осуществления не описан в соответствующем описании фигуры, или ссылочный номер, упомянутый в описании фигуры, не показан на самой фигуре, то следует обратиться к описанию предшествующего варианта осуществления.
Будут описаны только признаки, отличающиеся от варианта осуществления по фиг. 4. Для признаков альтернативных вариантов осуществления, которые не описаны ниже, следует сделать ссылку на описание первого варианта осуществления.
Альтернативные варианты осуществления содержат удерживающий элемент или удерживающие элементы, который или которые прикреплены к одному из каркасного элемента 52 и ушных чашек 54. Удерживающие элементы выполнены с возможностью удерживания оптических датчиков 68 или интегрированных блоков 74, соответственно. Для альтернативных вариантов осуществления, в которых показано, что удерживающий элемент или удерживающие элементы прикреплены у ушных чашек 54, также предполагается, что они могут быть прикреплены к каркасному элементу 52, и наоборот.
Первый альтернативный вариант осуществления головных телефонов 150 пациента показан на фиг. 5. Головные телефоны 150 пациента включают в себя два удерживающих элемента (показан только один удерживающий элемент на правой стороне пациента, другие удерживающие элементы выполнены или обеспечены идентично), которые выполнены в виде кольцеобразных скользящих элементов 86, которые со скольжением взаимодействуют с соответствующими канавками, обеспеченными в каждой из ушных чашек 1541, 1542. Множество из трех интегрированных блоков 1741-1743 неподвижно прикреплено к каждому скользящему элементу 86. Кольцеобразные скользящие элементы 86 блокируются в соответствующих канавках посредством трения и могут быть перемещены оператором для оптимизации положений интегрированных блоков посредством ручного приложения к скользящим элементам 86 силы, превышающей удерживающую силу трения.
Другой альтернативный вариант осуществления головных телефонов 250 пациента показан на фиг. 6. Головные телефоны 250 пациента включают в себя два удерживающих элемента (показан только один удерживающий элемент, другой удерживающий элемент выполнен или обеспечен идентично), которые выполнены в виде жестких стержней 88, прикрепленных к одной из ушных чашек 254 посредством шарнирного соединения 90. Один интегрированный блок 274 неподвижно прикреплен к каждому жесткому стержню 88. Жесткие стержни 88 удерживаются на своем месте силой трения и могут быть перемещены вокруг оси 92 шарнирного соединения оператором для оптимизации положений интегрированных блоков 274. В качестве дополнительного варианта, шарнирное соединение 90 может удерживаться в ушной чашке 254 опорой, которая обеспечивает возможность поворота жесткого стержня 88 вокруг другой оси шарнирного соединения (не показана), которая расположена перпендикулярно оси 92 шарнирного соединения и перпендикулярно плоскости чертежа фиг. 6.
Другой альтернативный вариант осуществления головных телефонов 350 пациента показан на фиг. 7. Головные телефоны 350 пациента включают в себя два удерживающих элемента (показан только один удерживающий элемент, другой удерживающий элемент выполнен или обеспечен идентично). Каждый удерживающий элемент выполнен в виде двух связанных жестких стержней 94, 96, которые взаимно соединены на одном из их концов первым шарнирным соединением 98. Другой конец одного из двух жестких стержней 94, 96 прикреплен к одной из ушных чашек 354 вторым шарнирным соединением 100. Множество из четырех интегрированных блоков 3741-3744 неподвижно прикреплено и расположено в виде массива с одинаковыми промежутками вдоль жесткого стержня 96, который является дистальным по отношению к ушной чашке 354. Жесткие стержни 94, 96 удерживаются на своем месте силой трения и могут быть перемещены вокруг двух осей шарнирных соединений оператором для оптимизации положений интегрированных блоков 3741-3744.
В то время как настоящее изобретение было показано и подробно описано в чертежах и предшествующем описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать в качестве иллюстрации или примера, а не в качестве ограничения; настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Другие изменения раскрытых вариантов осуществления могут быть придуманы и приведены в исполнение специалистами в области техники при осуществлении на практике заявленного изобретения на основании изучения чертежей, описания, и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а форма единственного числа не исключает множественного числа. Тот факт, что некоторые меры приведены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть использована для обеспечения преимущества. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны толковаться в качестве ограничения объема изобретения.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ:
10 - модальность медицинской визуализации
12 - сканирующий блок
14 - основной магнит
16 - исследуемое пространство
18 - центральная ось
20 - обследуемый субъект
22 - магнитная градиентная катушечная система
24 - радиочастотный экран
26 - блок управления
28 - цифровое запоминающее устройство
30 - процессорный блок
32 - устройство с сенсорным экраном
34 - блок обработки сигналов
36 - радиочастотное антенное устройство
38 - радиочастотный передающий блок
40 - радиочастотный переключающий блок
42 - стол для исследования
44 - верхняя часть стола
46 - индукционное средство (стол)
48 - система головных телефонов пациента
50 - головные телефоны пациента
52 - каркасный элемент
54 - ушная чашка
56 - радиочастотный звуковой передатчик
58 - звукопринимающий элемент
60 - система датчиков
62 - индукционные средства (головные телефоны)
64 - оптический излучатель
66 - оптическая ось
68 - оптический датчик
70 - оптическая ось
72 - радиочастотный излучатель данных
74 - интегрированный блок
76 - блок получения и анализа данных
78 - радиочастотный приемник данных
80 - запускающий выходной сигнал
82 - программный модуль
84 - фиксирующий зажим
86 - скользящий элемент
88 - жесткий стержень
90 - шарнирное соединение
92 - ось шарнирного соединения
94 - жесткий стержень
96 - жесткий стержень
98 - первое шарнирное соединение
100 - второе шарнирное соединение
этапы:
104 - получить выходные сигналы
106 - определить пороговые значения
108 - задать критерий
110 - получить выходные сигналы
112 - применить критерий
114 - сгенерировать запускающий выходной сигнал
116 - синхронизировать процесс сканирования.
Реферат
Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к головным телефонам пациента для использования в медицинском сканирования, в частности в магнитно-резонансной системе визуализации. Головные телефоны содержат каркасный элемент, адаптированный к форме головы пациента, две ушные чашки и систему датчиков, включающую по меньшей мере один оптический излучатель, который выполнен с возможностью направления электромагнитного излучения к участку кожи пациента, и по меньшей мере один оптический датчик, который выполнен с возможностью приема по меньшей мере части электромагнитного излучения от участка кожи пациента, и обеспечения выходного сигнала, причем выходной сигнал указывает по меньшей мере один физиологический параметр пациента и служит в качестве основы для определения физиологического параметра пациента, причем система головных телефонов пациента включает в себя блок получения и анализа данных, который выполнен с возможностью получения выходных сигналов оптических датчиков и анализа полученных выходных сигналов посредством применения заранее заданных критериев, связанных с выходными сигналами и обеспечения запускающего выходного сигнала, если один из заранее заданных критериев выполнен для управления процессом сканирования магнитно-резонансной системой визуализации. Модальность медицинского сканирования выполнена с возможностью бесконтактного получения данных сканирования по меньшей мере участка обследуемого субъекта и содержит сканирующий блок, блок управления, блок обработки сигналов и головные телефоны пациента. Способ определения по меньшей мере одного физиологического параметра пациента, подлежащего обследованию, осуществляется с использованием головного телефона и программного модуля. Использование изобретений позволяет синхронизировать процесс медицинского сканирования. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.
