CN100563551C - 用来使呼吸与医疗过程同步的病人可视指令技术 - Google Patents

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Abstract

一种提示病人的方法包括把病人进行的活动的结果与待由活动实现的第一目标结果之间的关系通知给病人。一种用来提示病人的方法包括把时间与待由活动实现的目标结果之间的关系通知给病人。一种用来提示病人方法包括把病人的一部分的位置与用于该部分的第一目标位置之间的关系通知给病人。

Description

用来使呼吸与医疗过程同步的病人可视指令技术
相关申请数据
本申请涉及这里同时提交的美国专利申请No.______，其是提交于2001年6月26日的美国专利申请No.09/893,122的部分继续，该申请的整个公开通过引用明确地包括在这里。
技术领域
本发明一般涉及用来提示病人的***和方法，并且更明确地说，涉及用来提示病人控制病人运动的***和方法。
背景技术
计算机断层摄影(CT)是已经广泛用在医疗领域中的成像技术。在用于计算机断层摄影的过程中，x射线源和探测器设备定位在受检查病人的一部分的相对侧。x射线源产生x射线束，并且把它指向病人，而探测器设备在该过程期间在由x射线束限定的多个传输路径处测量x射线吸收。探测器设备产生与入射x射线的强度成比例的电压，并且为了在计算机中的后续处理，该电压被读出和数字化。通过从围绕病人的多个角度取得多个读数，因而积累相当大量的数据。积累数据然后被分析和处理以用于矩阵的重建(可视和其它)，这构成被检查身体区域的体积的密度函数的描绘。通过考虑在该体积中的一个或多个截面，熟练诊断医师常常能诊断各种身体疾病，如肿瘤、血栓、等等。
计算机断层摄影主要用来检查在相对静止条件下的身体结构等。然而，当前可用的计算机断层摄影设备由于病人的生理运动，不能够产生具有足够质量或精度的断层图像。例如，已知人类心脏的跳动和呼吸导致CT图像质量的下降。授予Hounsfield的美国专利No.3,952,201描述了一种***，该***在监视病人心脏的同时通过收集在不同角度下病人的图像数据而补偿由心脏运动造成的放射照片的模糊。图像数据和心脏运动数据然后在计算机中相关联，并且当心脏运动超过阈值水平时得到的图像数据被拒绝。然而，这种方法在心脏运动超过阈值水平时的一部分心博周期不能产生所期望的CT图像。
由病人呼吸造成的CT图像质量的下降比与心脏运动相关的质量下降更难以处理。病人呼吸对于CT成像形成了与心脏运动不同的独特问题。这是因为与病人心博周期的模式和时段相比，病人呼吸周期的模式和时段一般更不一致。这样，尽管心博周期的具体相位可以以足够的精度预测，但呼吸周期的具体相位不可能容易地预测或确定。
此外，已经有通过把CT图像序列看作电影序列而观看器官运动的进一步的愿望。然而，在考虑呼吸运动的同时收集足以形成视频的大量CT图像数据可能占用长得多的时间。这可能使被约束在台架开口内的病人感觉不舒服，并且使病人经受过多辐射。
为了减小CT图像获取过程的持续时间，病人提示技术已经用来在CT过程期间控制病人的呼吸。这样的技术涉及发送声频信号，以指示病人吸气、呼气、及憋气。然而，这样的技术的成功实施要求声频信号以及时方式提供给病人。如果信号提供得太早，则病人可能进行比期望的早的所需生理运动。另一方面，如果信号提供得太晚，则病人不可能及时地进行满足过程要求的所需生理运动。而且，不同的病人可以具有不同的反应时间-即，某些病人可能响应声频信号反应得较快，而其它人可能响应声频信号反应得较慢。这样，用来提示病人的现有技术难以实施，并且由于不同的病人反应时间而不能提供满意的结果。
因为以上原因，期望有一种用来在医疗过程中提示病人的改进方法和***。
发明内容
按照本发明的某些实施例，一种提示病人的方法包括，将由该病人所进行的活动的结果与待由该活动实现的第一目标结果之间的关系通知给病人。
按照本发明的其它实施例，提供一种包括介质的计算机程序产品。该介质包括一组指令，该组指令的执行使得完成一种过程，该过程包括，将由该病人所进行的活动的结果与待由该活动实现的第一目标结果之间的关系通知给病人。
按照本发明的其它实施例，一种用来提示病人的***包括装置，该装置用来将由该病人所进行的活动的结果与待由该活动实现的第一目标结果之间的关系通知给病人。
按照本发明的其它实施例，一种用来提示病人的用户界面包括屏幕显示图形，该屏幕显示图形用来将由该病人所进行的活动的结果与待由该活动实现的第一目标结果之间的关系通知给病人。
按照本发明的其它实施例，一种用来提示病人的方法，包括将时间与待由活动实现的目标结果之间的关系通知给病人。
按照本发明的其它实施例，提供一种包括介质的计算机程序产品。该介质包括一组指令，该组指令的执行使得完成一种过程，该过程包括将时间与待由活动实现的目标结果之间的关系通知给病人。
按照本发明的其它实施例，一种用来提示病人的***包括用来将时间与待由活动实现的目标结果之间的关系通知给病人的装置。
按照本发明的其它实施例，一种用来提示病人的用户界面包括屏幕显示图形，该屏幕显示图形用来将时间与待由活动实现的目标结果之间的关系通知给病人。
按照本发明的其它实施例，一种用来提示病人的方法包括，用来将病人的一部分的位置与用于该部分的第一目标位置之间的关系通知给病人。
按照本发明的其它实施例，提供一种包括介质的计算机程序产品。该介质包括一组指令，该组指令的执行使得完成一种过程，该过程包括将病人的一部分的位置与用于该部分的第一目标位置之间的关系通知给病人。
按照本发明的其它实施例，一种用来提示病人的***包括用来将病人的一部分的位置与用于该部分的第一目标位置之间的关系通知给病人的装置。
按照本发明的其它实施例，一种用来提示病人的用户界面包括屏幕显示图形，该屏幕显示图形用来将病人的一部分的位置与用于该部分的第一目标位置之间的关系通知给病人。
本发明的其它方面和特征由阅读优选实施例的如下详细描述将是显然的，这些优选实施例打算说明而不是限制本发明。
附图说明
附图表明本发明的优选实施例的设计和使用，在本发明中类似元件由共同附图标记指示。为了更好地理解如何得到本发明的优点和目的，以上简要描述的本发明的更具体描述将通过参考其表明在附图中的特定实施例而进行。要理解，这些附图仅描绘本发明的典型实施例，并因此不认为限制其范围，借助于另外的特性和细节通过附图的使用将描述和解释本发明，在附图中：
图1表明一种其中可实施本发明实施例的一种计算机断层摄影***；
图2A-2C表明相对于台架旋转角度的呼吸波形的例子；
图3A-3C表明按照本发明某些实施例的用户界面；
图4表明按照本发明其它实施例的具有曲线栏的用户界面；
图5表明按照本发明其它实施例的用户界面，显示代表呼吸的规定吸气和呼气水平的图形的界面被示出；
图6表明按照本发明其它实施例的用户界面，显示代表目标呼吸运动的曲线的界面被示出；
图7表明按照本发明其它实施例的用户界面；及
图8是方块图，表明对其可以实施本发明的实施例的计算机***的实施例。
具体实施方式
下文参照附图描述本发明的各种实施例。应该注意，附图没有按比例画出，并且类似结构或功能的元件贯穿附图由类似附图标记代表。也应该注意，附图仅打算利于本发明特定实施例的描述。它们不打算作为本发明的穷尽性描述，或作为对本发明的范围的限制。而且，联系本发明的具体实施例描述的方面不必限于该实施例，并且可在本发明的任何其它实施例中实践。另外，用来完成功能的一种装置可以用来完成另一种功能，并且一种功能可以由一个或多个装置完成。
计算机断层摄影获取***
现在参照附图，其中类似或对应部分用相同附图标记标识，图1表明一种其中可采用本发明实施例的一种计算机断层摄影图像获取***10。***10包括具有开口(或孔)13的台架(gantry)12、用来支撑病人16的病人支撑件14、及用来控制台架12的操作的控制***18。在其它实施例中，代之以所表示的环形构造，台架12可具有其它构造。例如，台架12可具有C形臂构造，如在由在Palo Alto，California中的Varian Medical Systems，Inc.制造的锥形束CT机中使用的构造。***10也包括向在台架12的相对侧上的探测器24发射x射线束(能够是锥形束、扇形束等等)的x射线源20，而病人16至少部分地位于在x射线源20与探测器24之间。探测器24具有构造成用来检测穿过病人16的x射线的多个传感器元件。每个传感器元件产生代表x射线束在它穿过病人16时的强度的电信号。
在所示的实施例中，控制***18包括：处理器54，如计算机处理器，其联接到台架旋转控制40；和病人提示装置100。控制***18也可以包括用来显示数据的监视器56、及用来输入数据的输入装置58，如键盘或鼠标。在获取x射线投影数据(即，CT图像数据)的扫描期间，台架12绕病人16旋转。台架12的旋转和x射线源20的操作由台架旋转控制件40控制，该台架旋转控制件40把电源和计时信号提供给x射线源20，并且基于从处理器54接收的信号控制台架12的旋转速度和位置。尽管控制件40表示为与台架12和处理器54相分离的元件，但在替换实施例中，控制件40可以是台架12或处理器54的一部分。处理器54被构造成以规定方式(例如，与台架12的旋转相同步地)把提示信号发送到病人提示装置100。
病人提示装置100被构造成在过程期间把可视信号提供给病人16，从而指示病人16完成一定任务。病人提示装置100包括屏幕101、图像源104及结构106，屏幕101和图像源104联接到该结构106上。结构106具有低轮廓，由此允许屏幕101放置在台架的开口13内。屏幕101优选地由非金属材料制成，并且不包括电路以防止与辐射场干扰。在所示的实施例中，屏幕101具有镜表面，并且图像源104包括平板屏幕(或监视器屏幕)。在使用期间，图像源104从处理器54接收图像数据，并且响应其来显示图形。所述图形由镜表面反射，并且病人16通过向镜面102观看可看到反射的图形。在其它实施例中，屏幕101可包括非镜(非反射)表面。在这样的情况下，代之以作为平板或屏幕的图像源104，图像源104可包括把图像投影到表面上的图像投影机。而且，在其它实施例中，图像源104可包括用来把图像信号传输到观看表面的光学器件。在这样的情况下，屏幕101可是玻璃或防护镜(goggle)元件，所述观看表面是玻璃或防护镜的内面。其它类型的图像源也可用在替换实施例中。例如，在另外的实施例中，屏幕101本身能是LCD屏幕(图像源)，只要其电子器件不与辐射场显著干涉。在这样的情况下，病人提示装置100不包括图像源104。病人提示装置100的上述实施例已经在与本申请同时提交的、标题为“Patient Multimedia Display”的美国专利申请中描述。也可使用其它显示装置，只要它提供了病人16可从其接收图像信号的观看表面。在所示的实施例中，在屏幕101中所示的图像/图形提供控制病人呼吸的可视信号(例如，通过指示病人16憋气、吸气、和/或呼气)，同时台架12绕病人16旋转以收集图像数据，由此保证得到与呼吸周期的规定相位相对应的CT图像数据。然而，在其它实施例中，在屏幕101中所示的图像/图形可被配置成指示病人16完成其它任务。
***10也包括位置监视***200，用来监视病人16的一部分的位置、并响应其产生位置信号。位置信号被传输到处理器54，这使图像源104产生代表病人的一部分的位置的可视指示符。在所示的实施例中，位置监视***200包括放置在病人16上的标记块202、及联接到处理器54的光学装置204。光学装置204可以是摄像机或其它成像装置，并且被构造成检测标记块202的图像。标记块202优选地包括可反射光(不管是可视或不可视波长)的反射或反光材料。标记块202具有矩形形状，多个反光元件203位于其表面上。替换地，标记块202可具有不同形状，如半球形形状或盘形形状，只要基准位置的尺寸、空隙、及位置被构造成使得光学装置204能够查看并产生精确表示标记块202的定位的图像。
当使用位置监视***200时，一个或多个标记块202放置在病人16上或固定到其上，并且光学装置204用来检测标记块202。光学装置204为标记块202上的标记元件产生一组图像坐标。位于标记块202上的标记元件的位置和距离相对于在同一相应标记块202上的其它标记元件是已知的。通过把在记录的图像帧上的标记元件的位置和距离与对于位置监视***200存储的基准位置和图像相比较，能以高精度确定标记块202的绝对位置和方位。这又提供标记块202所附加到其上的病人位置或病人身***置的精确位置和方位估计。这样的和类似的生理选通***已经在提交于2001年6月26日的美国专利No.6,621,889和美国专利申请No.09/893,122中描述，其整个公开通过引用明确的包括在这里。
应该注意，也可使用其它类型的病人位置监视***。例如，在替换实施例中，代之以使用光学***，另一种装置，如肺量计、应变仪、激光传感器、压力传感器、或在位置和活动状态监视技术中已知的任何其它装置，可用来在过程期间检测和/或测量病人运动或活动状态。
病人提示界面
在CT图像获取过程期间，当辐射源20绕病人16旋转，以在多个台架旋转角度下产生CT图像数据时，病人提示装置100用来引导病人16控制他/她的呼吸，从而病人16的一种或多种呼吸状态可与台架12的旋转同步，由此允许在规定台架角度下得到所期望的图像质量。具体地说，处理器54构造成(例如编程成)基于从光学装置204接收的信号/数据和台架12(或辐射源20)的旋转位置使图像源104在过程期间提供用来提示病人16的可视信号。
图2A-2C表明当台架12绕病人16旋转以收集图像数据时病人呼吸波形的例子。当台架12在第一旋转期间在第一方向上绕病人16旋转360°时，病人16经历多个呼吸周期(其振幅由曲线360表示)。当病人吸气水平满足规定标准(例如，位于最小规定吸气水平与最大规定吸气水平之间，分别由线350、352表示)时，然后处理器54使辐射源20启动，以输送辐射束并产生CT图像数据。类似地，当病人吸气水平落到边界350、352外时，然后处理器54使辐射源20停止并且停止产生CT图像数据。替换地，即使当病人吸气水平落到规定范围外时，辐射源20也可继续在多个台架旋转角度下传输辐射。在这样的情况下，处理器54保持所收集的CT图像数据的记录，并且仅挑选所期望CT图像数据(例如，与所期望的呼吸水平相对应的CT图像数据)用于断层摄影图像的重建。
如图2A中所示，在第一次台架旋转期间，CT图像数据在50°-120°、210°-275°、及325-360°(分别由条370的空白部分372a、372b、372c表示)被收集，在剩余台架角度下所期望收集的CT图像数据由条370的阴影部分374a、374b、374c代表。
在下一次台架旋转期间，台架12旋转(例如，在相反方向上)，并且额外的CT图像数据在与满足规定标准的病人吸气水平(例如，位于在规定水平350、352之间的吸气水平)相对应的台架角度下收集。如图2B中所示，在第二次台架旋转期间，借助于病人提示装置100，病人16试图通过尝试使他/她的呼吸与部分374a-374c相匹配而收集额外的CT图像数据。结果，额外的CT图像数据在第一次台架旋转中先前并未得到图像数据(或期望图像数据)的台架角度下收集。在所示的例子中，在0°-50°、140°-210°、及260°-330°之间的台架角度下收集的CT图像数据与在曲线中表示的部分376a、376b、376c相对应，在剩余台架角度下所期望收集的CT图像数据由阴影部分378a、378b、378c代表。
在某些实施例中，可能期望的是，使从一次台架旋转收集的CT图像数据重叠在从另一次台架旋转收集的CT图像数据。例如，尽管在第一次台架旋转期间在台架旋转角度210°-275°之间(与部分372b相对应)已经收集图像数据，并且在第二次台架旋转期间在台架旋转角度140°-210°之间(与部分376b相对应)已经收集图像数据，可能期望的是，具有在两个部分372b、376b之间的缝隙处或与其相邻收集的额外图像数据。这样，在所示的例子中，阴影部分378a表示成与期望得到重叠图像数据的台架旋转的部分相对应。对于部分378a和部分378b的部分情况类似。在替换实施侧中，从一次台架旋转收集的CT图像数据不要求重叠从另一次台架旋转收集的CT图像数据。
在下一次台架旋转期间，台架12旋转(例如，在上次旋转方向的相反方向上)，并且额外的CT图像数据在与满足规定标准的病人吸气水平相对应的台架角度下收集。如图2C中所示，在第三台架旋转期间，借助于病人提示装置100，病人16试图通过尝试使他/她的呼吸与部分378a-378c相匹配而收集额外的CT图像数据。结果，额外的CT图像数据在第一和第二次台架旋转中先前并未得到图像数据(或所期望的图像数据)的台架角度下收集。在所示的例子中，在台架旋转的部分380a、380b、380c处收集CT图像数据。当已经收集所有所期望的图像数据时，然后终止CT图像数据获取过程。尽管参照在所示例子中进行三次台架旋转的台架12已经描述了CT图像数据获取过程，但应该理解，CT图像数据获取过程可能要求比三次多或少的台架旋转。
如以前提到的那样，病人提示装置100在CT图像数据获取过程期间帮助或指导病人16控制他/她的呼吸。图3A-3C表明按照本发明某些实施例用来提示病人16的用户界面300。用户界面300包括用来指示病人活动的状态/结果的第一指示符(显示物体)302、和用来指示病人活动的目标状态/目标结果的第二指示符(显示物体)304。第一和第二指示符302、304在病人提示装置100的屏幕101中显示。第一指示符302包括一个条，该条相对于屏幕101的位置代表病人16的呼吸水平。在所示的实施例中，光学装置204产生标记块202的图像，并且把图像信号传输到处理器54。处理器54分析该图像信号，以确定标记块202的位置和/或方位，并且输出信号以使图像源104在屏幕101中的一个位置显示第一指示符302，其指示(或与其相联)标记块202的确定位置和/或方位。这样，当病人16呼吸时，标记块202响应病人的呼吸而运动，并且处理器54又使第一指示符302与病人呼吸相对应地运动。在所示的实施例中，当病人16吸气时，第一指示符302在第一方向312上运动，并且当病人16呼气时，第一指示符302在第二方向314上运动。
如图3A中所示，第二指示符304包括具有第一线308和第二线310的条306。第一线308代表呼吸的规定最小吸气水平，并且第二线310代表呼吸的规定最大吸气水平。条306也具有长度318，长度318代表其中期望收集CT图像数据的台架角度范围的至少一部分。在某些实施例中，条306的长度代表其中期望收集CT图像数据的整个台架角度范围。替换地，当条306跨过屏幕101运动时，在屏幕101中所显示的条306代表其中期望收集CT图像数据的整个台架角度范围的不同部分。在使用期间，处理器54接收读出的瞬时台架角度，并且基于瞬时台架角度产生条306(或至少其部分)。条306在由箭头311指示的方向上运动，并且与台架12(或辐射源20)的旋转同步。指示病人16通过吸气而移动第一指示符302在第一和第二线308、310之间，并且通过憋气把第一指示符302保持在第一和第二线308、310之间。
当第一指示符302由病人16定位在第一和第二线308、310之间时，处理器54发送“ON”信号以启动辐射源20，由此创建CT图像数据。当台架12绕病人16旋转时，在多个台架旋转角度下启动辐射源20，只要第一指示符302在第一和第二线308、310之间(代表用来收集CT图像数据的所需呼吸状态)。当病人不再把他/她的呼吸保持在规定范围吸气水平内时，病人16将呼气，使第一指示符302移动出吸气水平的规定范围。在这样的情况下，处理器54发送“OFF”信号，以停止辐射源20而中止传输辐射。这样的特征是便利的，因为它使传送到病人16的辐射量最小。然而，在替换实施例中，即使当第一指示符302已经运动到吸气水平的规定范围外时，辐射源20也可在多个台架旋转角度下继续传输辐射。在这样的情况下，处理器54保持所收集的CT图像数据的记录，并且只挑选的期望图像数据(例如，与期望呼吸水平相对应的图像数据)用于断层摄影图像的重建。
如图3B中所示，在病人16已经把第一指示符302运动在第一和第二线308、310之间后，其中第一指示符302与条306相交的条306的部分320改变颜色(或者，如果改变颜色类似于背景颜色，则显得被删除)。部分320代表已经收集CT图像数据的规定台架角度范围的部分，而条306的剩余部分322代表仍然期望收集CT图像数据的规定台架角度范围的部分。由于条306与台架12旋转同步的在方向311上正在运动，所以条306的更多部分将改变颜色(或者，部分320将增加)，只要病人16控制他/她的呼吸以把第一指示符302保持在第一和第二线308、310之间。
当病人16呼气时，第一指示符302响应于其运动到在第一和第二线308、310之间的位置外。然而，条306继续与台架12的旋转相对应的在方向311上运动。病人16可重复吸气步骤以把第一指示符302再次运动到第一和第二线308、310之间而使条306的另一部分改变颜色(或被除去)，由此使得在额外的台架旋转角度下收集CT图像数据。例如，在CT图像数据获取过程期间，病人16可吸气和呼气多次，导致条306的多个部分320a、320b改变颜色(或被除去)，条306的剩余部分322a、322b代表仍然期望收集CT图像数据的规定台架角度范围的部分(图3C)。在某些实施例中，处理器54构造成对条306进行调节，从而可收集额外的(或重叠的)CT图像数据(例如，在与部分322a与部分320b之间的界面所代表的角度相邻的台架角度范围下)。例如，处理器54可被构造成把被除去部分320的至少一部分变回阴影部分322。
在所示的实施例中，由病人的非顺从(non-compliance)呼吸所生成的未覆盖台架角度间隔限定了用于下次台架旋转的条306的结构(例如，剩余部分(或指示符框)322的空隙和长度)。当条306的剩余部分第二次(与第二次台架旋转相对应)接近第一指示符302时，病人16可重复呼吸步骤，以尝试在先前未收集CT图像数据的剩余台架角度处收集额外CT图像数据。台架12继续进行额外的旋转，并且用户界面300继续显示条306的剩余部分(例如，基于读出的瞬时台架角度)，直到病人16已经使整个条306改变颜色(或整个条306被除去)，代表已经收集所有规定台架旋转角度处的CT图像数据的状态。
提供第一指示符302是有利的，因为它把病人完成的活动的结果与待由该活动实现的期望第一目标结果之间的关系通知给病人，由此允许病人16在进行活动的同时调节他/她自身。例如，病人16基于由病人16观察到的第一指示符302的位置可呼吸得更深或更浅。另外，提供第二指示符304也是有利的，因为它把时间与待由该活动实现的期望目标结果之间的关系通知给病人16，由此允许病人16基于他/她自己知道的待完成的期望目标结果而决定何时进行一定任务。这两个特征的组合允许病人控制他/她的呼吸，从而可高效地收集在规定台架角度范围下的CT图像数据。
应该注意，用户界面300应该不受到先前描述的例子的限制，并且用户界面300在替换实施例中可具有其它构造。图4表明用户界面300的变化。在这样的情况下，取代了直的轮廓，条306具有像圆形部分的轮廓。条306的弧角与期望收集CT图像数据的规定台架角度范围相对应。在使用期间，条(以弧的形式)绕中心390以与台架12(或辐射源20)的旋转相对应的方向和速度旋转，并且指示病人16(或在辐射过程之前或其期间)在第一方向312上移动第一指示符302(例如，通过吸气)，从而第一指示符302与条306相交，如以前类似描述的那样。最初，条306具有第一颜色(在例子中由阴影代表)。当病人16依次使第一指示符302与条306相交时，条306的部分320改变颜色(或被除去)，向病人16表明已经收集在对应台架角度下的CT图像数据。当条306绕中心390(在一个方向上连续地、或以来回方式)旋转时，病人16继续控制他/她的呼吸以使第一指示符302与剩余部分322相交，直到已经收集所有规定台架角度处的CT图像数据。在替换实施例中，代之以弧形条306，条306可是完整的圆。
在以上实施例中，用户界面300被构造成通过规定吸气水平的范围而指导病人呼吸。在替换实施例中，用户界面300可构造成通过规定呼气水平的范围而指导病人呼吸。在这样的情况下，用户界面300包括代表最小呼气水平和最大呼气水平(它们类似于以前讨论的最小和最大吸气水平308、310)的线。
在进一步的实施例中，用户界面300可构造成通过规定吸气和呼气水平的范围而指导病人呼吸。图5表明按照本发明其它实施例的一种用来提示病人的用户界面400。用户界面400包括用来指示病人活动的状态/结果的第一指示符(显示物体)402、和代表病人活动的目标状态/目标结果的多个指示符(显示物体)404。指示符402、404在病人提示装置100的屏幕101中显示。第一指示符402包括一条，该条相对于屏幕101的位置代表病人16的呼吸水平。在所示的实施例中，光学装置204产生标记块202的图像，并且把图像信号传输到处理器54。处理器54分析图像信号，以确定标记块202的位置和/或方位，并且输出信号以使图像源104在屏幕101中的一个位置显示第一指示符302，其指示(或与其相联)标记块202的确定位置和/或方位的。这样，当病人16呼吸时，标记块202响应病人的呼吸而运动，并且处理器54又使第一指示符302与病人呼吸相对应地运动。
如图5中所示，第一目标404a代表期望由病人16完成的规定吸气水平。目标404a具有分别与最小吸气水平420和最大吸气水平422相对应的底部和顶部边。对于目标404c情况类似。第二目标404b代表期望由病人16完成的规定呼气水平。目标404b具有分别与最小呼气水平424和最大呼气水平426相对应的顶部和底部边。在某些实施例中，依据过程的具体需要，可调节在连续的目标404之间的距离(例如，距离430、432)。而且，在其它实施例中，可调节目标的长度，例如，长度较长表明期望憋气。在某些实施例中，规定吸气水平、规定呼气水平、及距离430、432是用户特有的，并且可在训练会话期间确定。这样将使病人更舒服，因为界面正在规定用户习惯进行的呼吸方式。
在界面400的使用期间，目标404在由箭头411指示的方向上运动，并且与台架12(或辐射源20)的旋转同步。指示病人16(或者在辐射过程之前或期间)运动第一指示符402，以当目标404穿过屏蔽101运动时，通过吸气和呼气与目标404(例如一个接一个地)相交，由此控制病人呼吸周期的大体所有相位。这样的结果在其中期望对呼吸周期的不同的规定相位收集图像数据组的情况下(要求病人呼吸时段尽可能恒定，并且周期性呼吸运动的相位在任何给定时间与台架角度同步)是特别期望的。在所示的实施例中，处理器54被构造成，当第一指示符402与目标(目标404之一)相交时启动辐射源20以产生图像数据，并且当第一指示符402错过目标时，停止辐射源20。在某些实施例中，医师可规定呼吸周期所划分成的相位数量N。在这样的情况下，处理器54被构造成经病人提示界面400提供适当的可视信号，并且把计时信号提供到台架控制件40，从而可为呼吸周期的N个规定相位中每一个收集图像数据组。
在其它实施例中，代之以为呼吸周期的N个相位中每一个收集CT图像数据，仅对于呼吸周期的期望相位范围收集CT图像数据。例如，呼吸周期可以划分成N＝3个间隔，但可能仅对呼吸周期的最初1/3，期望收集CT图像数据。在这样的情况下，病人提示界面400可相应地构造成，把适当可视信号提供给病人16，从而病人16能以正确时间控制他/她的呼吸，以能够为呼吸周期的最初1/3收集所有期望的CT图像数据。此外，在某些情况下，通过放弃整个360°覆盖的数据作为感兴趣相位的数据，而代之以使用来自足够数量角度的这样相位的数据以产生用于手头目的的足够质量的图像，可使用更少旋转。
如果已经收集用于呼吸周期的所有规定相位的CT图像数据，那么终止CT图像数据收集过程，并且使用收集的CT图像数据重建CT图像。使用在本技术领域中已知的技术或方法，可以进行CT图像的重建。在一个实施例中，处理器54根据呼吸周期的相位段(在该相位段获取CT图像数据)分类CT图像数据，并且使收集的CT图像数据同步，从而与呼吸周期的给定相位相对应的数据被组合，以重建用于该相位的图像。当已经重建用于呼吸周期的所有相位的CT图像时，按顺序显示CT图像以形成视频。
应该注意，用户界面400的构造不受先前讨论的例子限制，并且用户界面400在替换实施例中可具有其它构造。例如，代之以块形式的目标404，在替换实施例中，用户界面400可显示曲线450，代表待完成的期望呼吸波形(图6)。在这样的情况下，曲线450构造成在方向411上穿过屏幕101运动，并且指示病人16(在辐射过程之前或期间)例如通过吸气和呼气而移动第一指示符402，从而当曲线450穿过屏幕101运动时，第一指示符402尽可能地停留在曲线450上。在所示的例子中，曲线450具有与正弦波相像的形状，但在其它实施例中可具有其它形状，如定制形状。例如，曲线450的形状对于每个病人能是专用的，并且可在训练会话中得到。在所示的实施例中，处理器54在第一指示符402与曲线450相交时，发送“ON”信号以启动辐射源20而发出用来产生CT图像数据的辐射，并且在第一指示符402与曲线450不相交时，发送“OFF”信号以停止辐射源20。在某些实施例中，在为呼吸周期的规定相位已经收集在期望台架旋转角度下的图像数据之后，处理器54可改变曲线450的对应部分的颜色(或除去)，以指示为该对应台架角度已经收集图像数据。用户界面400继续显示曲线450穿过屏幕101，并且病人16继续通过呼吸操作第一指示符402，直到为所有规定台架旋转角度和呼吸周期的所有规定相位收集了CT图像数据。
图7表明用户界面400的变化，包括具有第一边502和第二边506的曲线500。在这样的情况下，曲线500构造成在方向411上穿过屏蔽101运动，并且指示病人16(在辐射过程之前或期间)例如通过吸气和呼气而移动第一指示符402，从而当曲线500穿过屏幕101运动时，第一指示符402尽可能地停留在第一和第二边502、506之间。边/边界502、506分离开距离504，该距离504代表规定呼吸水平的范围，在该规定呼吸水平下将收集图像数据。距离504沿曲线500的长度是均匀的，或者替换地，可沿曲线500的长度变化。在所示的例子中，曲线500具有与正弦波相像的形状，但在其它实施例中可具有其它形状，如定制形状。在所示的实施例中，处理器54在第一指示符402在曲线500的边界502、506内时发送“ON”信号，以启动辐射源20发出用来产生CT图像数据的辐射，并且在第一指示符402在边界502、506外时发送“OFF”信号，以停止辐射源20。在某些实施例中，在对于呼吸周期的规定相位已经收集在期望台架旋转角度下的CT图像数据之后，处理器504可改变曲线500的对应部分的颜色(或除去)，以指示已经收集图像数据。用户界面400继续显示曲线500穿过屏幕101，并且病人16继续通过呼吸操作第一指示符402，直到为所有规定台架旋转角度和呼吸周期的所有规定相位都收集了CT图像数据。
尽管已经描述了病人提示界面的几个例子，但应该注意本发明的范围不应该如此限制。在替换实施例中，用户界面300、400可具有其它构造，用来把病人进行的活动结果与待由活动实现的期望第一目标结果之间的关系、和/或时间与待由活动实现的期望目标结果之间的关系，通知给病人。例如，在替换实施例中，代之以条(例如，条360)，处理器54可构造成显示具有不同形式的对象用来提示病人16。如在本说明书中使用的那样，术语“对象”可包括任何条目，如曲线、文本、数字、消息、符号、线、条、具有几何或定制形状的对象、等等。在其它实施例中，代之以被显示的所述对象，“对象”能是由光学装置发射的一种或多种光。而且，代之以每个指示符是一个对象，在其它实施例中，两个或更多个指示符可由单个对象所代表，或者替换地，一个指示符可由两个或更多个对象所代表。另外，在其它实施例中，处理器54可构造成，当病人的吸气(或呼气)水平已经到达最小规定水平时使CT图像数据被收集，而不管病人的吸气(或呼气)水平超过最小规定水平多少。在这样的情况下，用户界面不具有用来代表最大吸气(或呼气)水平的指示符。
在另外的实施例中，病人提示装置100可进一步包括扬声器。在这样的情况下，处理器54可构造成使扬声器发射用来提示病人16的声频信号。而且，在这里描述的任一个实施例中，处理器54可构造成，当期望任务已经由病人进行时，提供可视信号或声频信号。例如，可视信号可以是分数，并且声频信号可以是游戏声，由此提供用来提示病人16的游戏界面，这可以使图像获取过程对于病人16更有趣和更有吸引力。
计算机***体系结构
图8是方块图，它表明对其可以实施本发明的实施例的计算机***800的实施例。计算机***800包括用来通信信息的总线802或其它通信装置、和与总线802相联接用来处理信息的处理器804。处理器804可以是处理器54的例子，并且替换地，是图1的处理器54的元件的例子。计算机***800也包括主存储器806，如随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置，联接到总线802上用来存储信息和待由处理器804执行的指令。主存储器806也可以用来在待由处理器804执行的指令的执行期间存储临时变量或其它中间信息。计算机***800还包括只读存储器(ROM)808、或联接到总线802上用来存储用于处理器804的静态信息和指令的其它静态存储装置。数据存储装置810，如磁盘或光盘，被提供并联接到总线802上，用来存储信息和指令。
计算机***800可以经总线802联接到显示器87上，如阴极射线管(CRT)，用来向用户显示信息。包括字母数字和其它键的输入装置814联接到总线802上，用来向处理器804通信信息和命令选择。另一种类型的用户输入装置是光标控制件816，如鼠标、跟踪球、或用来向处理器804通信方向信息和命令选择和用来控制在显示器87上的光标运动的光标方向键。这种输入装置典型地具有在两个轴线，第一轴线(例如x)和第二轴线(例如y)，中的两个自由度，这允许所述装置规定在平面中的位置。
本发明的实施例涉及用来产生提示病人的可视信号的计算机***800的使用。根据本发明的一个实施例，这样的使用由计算机***800响应于处理器804执行在主存储器806中包含的一条或多条指令的一个或多个序列而提供。这样的指令可以从另一种计算机可读介质(如存储装置810)读出到主存储器806中。在主存储器806中包含的指令序列的执行使处理器804完成这里描述的过程步骤。多处理布置中的一个或多个处理器也可以用来执行在主存储器806中包含的指令序列。在替换实施例中，硬布线电路可以用来代替实施本发明的软件指令或与其组合地使用。因而，本发明的实施例不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
这里所使用的术语“计算机可读介质”是指参与把指令提供给处理器804以便执行。这样的介质可以采取多种形式，包括但不限于非易失介质、易失介质、及传输介质。非易失介质包括例如光盘或磁盘，如存储装置810。易失介质包括动态存储器，如主存储器806。传输介质包括同轴电缆、铜导线及光纤，包括导线，该导线包括总线802。传输介质也可采取声或光波的形式，如在无线电波和红外数据通信期间产生的那些。
计算机可读介质的普通形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、或任何其它磁性介质、CD-ROM、任何其它光学介质、打孔卡、纸带、具有孔模式的任何其它物理介质、RAM、PROM、及EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或盒、下文所描述的载波、或计算机可读的任何其它介质。
在把一条或多条指令的一个或多个序列加载到处理器804以便执行时，可涉及计算机可读介质的各种形式。例如，指令可能最初携带在远程计算机的磁盘上。远程计算机可把指令加载到其动态存储器中，并且使用调制解调器在电话线上发送指令。对于计算机***800处于地方的调制解调器可在电话线上接收数据，并且使用红外发射机把数据转换成红外信号。联接到总线802上的红外探测器可接收在经外信号中携带的数据，并且把数据放置在总线802上。总线802把数据送到主存储器806，处理器804从该主存储器806检索指令并且执行指令。由主存储器806接收的指令可以在由处理器804执行之前或之后，选择性地存储在存储装置810上。
计算机***800可包括联接到总线802上的通信接口818。通信接口818提供联接到网络链路820上的双向数据通信。该网络链路820连接到地方网络822上。例如，通信接口818可以是集成服务数字网络(ISDN)卡或调制解调器，以提供对于对应类型的电话线的数据通信连接。作为另一个例子，通信接口818可以是局域网(LAN)卡，以提供对于兼容LAN的数据通信连接。无线链路也可以实施。在任何这样的实施例中，通信接口818发送和接收携带代表各种类型的信息的数据流的电、电磁或光信号。
网络链路820典型地提供通过一个或多个网络到其它装置的数据通信。例如，网络链路820可以提供经局部网络822到主计算机824或到医疗设备826(如辐射束源或可操作地联接到辐射束源上的开关)的连接。在网络链路820上传输的数据流可包括电、电磁或光信号。通过各种网络的信号、和在网络链路820上和通过通信接口818的信号(这些信号把数据携带到计算机***800并且从其携带数据)是传输信息的载波的典型形式。计算机***800可通过网络、网络链路820、及通信接口818，发送消息及接收包括程序代码的数据。
尽管以同步方式被动地控制病人的呼吸的同时，参照产生CT图像已经描述了***和方法的实施例，但应该理解，***和方法也可以实施成在不同医疗(它可以涉及或不涉及辐射源)或非医疗过程中控制其它的生理运动。另外，尽管台架12已经描述成在CT图像数据获取期间绕病人16进行360°旋转，但情况不必须是这样。例如，如果使用全锥探测器，则***10在台架12旋转180°加所述束图案的角度的同时，可以获取数据。依据采用的具体***和用途的具体需要，也可以使用其它旋转角度。例如，在某些过程中，可能期望在一定规定的台架角度下得到图像数据(它例如可能是不完整的，以用于进行3D重建的目的)。在这样的情况下，处理器54可构造成，相应地在屏幕101上产生用来提示病人16的可视信号(它们与规定台架角度范围相对应)。而且，代之以在连续旋转中在交替相反方向上旋转台架12，在替换实施例中，台架12可构造成在连续旋转中在同一方向上旋转。此外，代之以CT过程，上述用户界面或类似用户界面可实施在分层断层摄影过程、MRI过程、PET过程、或其它成像过程中，在这些过程中期望产生多个图像数据。这样，台架12应该不限于以前所描述的可旋转结构，并且依据具体用途或过程，可具有其它构造，如滑动或平移构造。
尽管已经表示和描述了本发明的具体实施例，但将理解，不打算把本发明限于优选实施例，并且对于本领域的技术人员显而易见的，不脱离本发明的精神和范围可以进行各种变更和修改。例如，由处理器54进行的操作在本发明的范围内可由硬件和软件的任意组合进行，并且不应该限于包括“处理器”的具体定义的具体实施例。而且，在本说明书中所使用的术语“图像”包括在电路或计算机可读介质中可以存储的图像数据，并且不应该限于可视显示的图像。说明书和附图相应地认为处于说明意义而不是限制意义。本发明打算覆盖可能包括在由权利要求书限定的本发明的精神和范围内的选择例、修改、及等效物。

Claims (24)

1.一种提示病人的方法，包括：
使用处理器产生信号以把待由活动实现的第一目标结果与时间之间的关系和由病人进行该活动的结果通知给病人；
通过使用至少一些所述信号在屏幕中显示对象并且使所述对象在屏幕中移动来通知病人所述第一目标结果与时间之间的关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一目标结果包括呼吸的规定吸气水平、呼吸的规定呼气水平、或憋气的规定持续时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述活动包括呼吸。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括通知所述病人所述活动的结果与所述第一目标结果之间的关系。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述对象包括线或条的至少一部分。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述对象包括代表所期望的不同时刻的呼吸水平的曲线。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述对象包括一个或多个部分，所述一个或多个部分的每一个与台架旋转的一部分相关，并且所述一个或多个部分的每一个具有一长度，其代表待获得图像数据的台架角度的范围。
8.根据权利要求4所述的方法，还包括把病人进行的活动的结果与由该活动实现的第二目标结果之间的关系通知给病人。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一目标结果随时间变化。
10.根据权利要求1所述的方法，其中移动所述对象与医疗装置的移动同步地进行。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述医疗装置包括辐射源。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述对象具有一长度，其代表辐射源的位置范围，在该位置范围下使用所述辐射源得到图像数据。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述屏幕中显示附加对象用来代表病人的一部分的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括响应于病人的所述部分的移动而改变在屏幕中所述附加对象的位置。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括当第一目标结果被所述活动实现时提供声频信号。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括当第一目标结果被所述活动实现时提供可视信号。
17.根据权利要求1所述的方法，还包括通过呈现病人的一部分的位置与用于该部分的目标位置之间的关系，通知病人所述活动的结果与所述第一目标结果之间的关系。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述目标位置与呼吸的吸气水平或呼吸的呼气水平相关。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述部分包括与病人呼吸相关的可移动的身体部分。
20.根据权利要求17所述的方法，所述目标位置随时间变化。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述对象与医疗装置的运动同步地移动。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述医疗装置包括辐射源，并且所述对象与所述辐射源的旋转同步地移动。
23.一种用来按照权利要求1至22的方法的任意之一的提示病人的用户界面，包括连接到处理器的屏幕，所述屏幕被配置为响应于所述处理器产生的至少一些所述信号而显示所述对象。
24.一种用来完成权利要求1至22的方法的任意之一的***，包括被配置为产生信号的处理器。
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