(57)【要約】  医用スキャナ内の患者の内臓の変位を検出するための小型のレーダーシステムである。本システムは、患者を支えるベッド装置に配置されている少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナを含んでいる。特に、受信アンテナは非対称的な変位を受けている内臓の領域から反射される電磁エネルギーを検出できるように患者参照位置から予め定められた距離に配置されている。本システムは更に、送信アンテナ及び受信アンテナを活性化させるレーダー活性化システムを含んでおり、送信アンテナは内臓を含む患者の身体の体積を照射する。更に、受信アンテナは、患者による吸気及び呼気の判定を可能にするために、非対称的な変位を受けている内臓の領域から反射される電磁エネルギーを検出する。
2021519917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医用スキャナ内の患者の内臓の変位を検出するための小型のレーダーシステムであって、
患者の下方に配置されている少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナとを含み、前記受信アンテナが、前記内臓の非対称的な変位の検出を可能にするために、患者参照位置から予め定められた距離に配置されており、また、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを活性化させるレーダー活性化システムを含み、前記送信アンテナが前記内臓を含む前記患者の身体の体積を照射し、前記受信アンテナが、前記患者による吸気及び呼気の判定を可能にするために、前記内臓の前記非対称的な変位を検出する、
レーダーシステム。
【請求項２】
前記内臓が横隔膜であり、また、前記非対称的な変位が前記横隔膜の先端部にて生じる、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記予め定められた距離は、複数の患者に関する前記患者参照位置と横隔膜の先端部との間の距離の測定に基づいて、統計的に決定される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
心拍信号が前記患者の呼気信号と同時に検知され、検知された前記心拍信号は、前記横隔膜の前記先端部に対する前記受信アンテナの配置を最適化するために使用される、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記患者参照位置が前記患者の外耳道である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
小型の低利得アンテナを提供するために、各アンテナのための基板が比較的高い誘電率を有している、
請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、前記患者の下に配置されたマット内に配置されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
医用スキャナ内の患者の内臓の変位を検出するための小型のレーダーシステムであって、
前記患者を支えるベッド装置に配置されている少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナとを含み、前記受信アンテナが、非対称的な変位を受けている前記内臓の領域から反射される電磁エネルギーを検出できるように、患者参照位置から予め定められた距離に配置されており、また、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを活性化させるレーダー活性化システムを含み、前記送信アンテナが前記内臓を含む前記患者の身体の体積を照射し、前記受信アンテナが、前記患者による吸気及び呼気の判定を可能にするために、前記非対称的な変位を受けている前記内臓の領域から反射される前記電磁エネルギーを検出する、
レーダーシステム。
【請求項９】
前記内臓が横隔膜であり、また、前記非対称的な変位が前記横隔膜の先端部にて生じる、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記予め定められた距離は、複数の患者に関する前記患者参照位置と前記横隔膜の前記先端部との間の距離の測定に基づいて、統計的に決定される、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
心拍信号が患者の呼気信号と同時に検知され、検知された前記心拍信号は、前記横隔膜の前記先端部に対する前記受信アンテナの配置を最適化するために使用される、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記患者参照位置が前記患者の外耳道である、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
小型の低利得アンテナを提供するために、各アンテナのための基板が比較的高い誘電率を有している、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ベッド装置が、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを含むマット、を含んでいる、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
医用スキャナ内の患者の内臓の変位を検出するためのレーダーシステム内で受信アンテナを位置決めするための方法であって、
患者参照位置と非対称的に運動する内臓の領域の間の距離を測定し、その際、前記距離は複数の測定された距離を提供するため複数の患者に関して測定されること、
算出された距離を決定するために、測定された複数の距離に対する統計的尺度を算出すること、及び、
患者ベッド内の送信アンテナを位置決めし、その際、前記送信アンテナが前記患者参照位置から前記算出された距離だけ離されていること、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記内臓が横隔膜であり、前記非対称的な変位が前記横隔膜の先端部で生じる、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
更に、前記患者の呼吸信号と同時に心信号を検出することを含み、その際、検出された前記心信号は前記横隔膜の前記先端部に関連して前記受信アンテナを最適に配置するために用いられる、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記患者参照位置が前記患者の外耳道である、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
更に、前記患者と前記患者ベッドとの間で前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを含んでいるマットを位置調整することを含む、
請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
小型の低利得アンテナを提供するために、各アンテナのための基板が比較的高い誘電率を有している、
請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、その内容が参照により組み込まれる２０１８年１０月８日に出願された特許文献１に基づく優先権を主張する。
【０００２】
技術分野
本発明の様態は、医用スキャナ内に位置する患者の内臓の変位を検出するための小型のレーダーシステムに関するものであり、より詳細には、医用スキャナ内の患者の内臓の変位を検出するための小型のレーダーシステムであって、少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナとを含み、受信アンテナが、内臓の非対称的な変位の検出を可能にするために、患者参照位置から予め定められた距離に配置されている、レーダーシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
背景
ポジトロン断層撮影（ＰＥＴ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）などの医用画像技術は、患者の身体の内部の複数の画像を獲得するために使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国出願第１６／１５４，００２
【特許文献２】米国特許出願第１５／９７２，４４５
【特許文献３】米国特許公報第２０１５／０００５６７３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
その種のイメージング技術を利用した診断スキャン中には、患者の呼吸運動が、望まれない画像アーチファクト、又は、患者の呼吸中に生じる内臓運動による２つのモダリティの誤調整、を引き起こす可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの欠点を克服するために、従来のイメージングシステムは、呼吸波形を得るために、呼吸に関連付けられたゲート技術を利用する。次に、画像データの運動補正を提供するために、波形は、呼吸を時間と相関させるために用いられる。通常この種のシステムは、トレーニングを受けたオペレーターによって患者に接して配置された装置及びセンサーを含んでいる。例えば、呼吸中の胸部の上昇を測定するために、ひずみゲージ又は光学式トラッカーを患者に取り付けてもよい。しかし、このようなシステムの動作と正確性は、システムのセットアップとオペレーターのトレーニングに依存している。例えば、いくつかのタイプのシステムに使用される圧力センサーは、使用前にトレーニングを受けたオペレーターによる調整を必要とする。更に、圧力センサーは、スキャン中に外れるかもしれず、また、精度を維持するために、オペレーターによる再位置決めを必要とするかもしれない。スキン位置の光学的検出を利用する別のタイプのシステムでは、ターゲットとセンサーとの間の見通し線が必要とされ、これは、ブランケットや患者の曲げた膝等によって隠される可能性がある。更に、システムはかなりのセットアップ時間を必要とし、ユーザフレンドリではない。
【０００７】
代替的に、内臓の運動を検出するためにドップラーレーダーシステムが用いられてもよい。このようなシステムは、電磁スペクトルの極超短波（ＵＨＦ）帯域幅内で動作し、患者の身体の比較的大きな体積を照射する電磁（ＥＭ）放射線を放射するパッチアンテナを含む。これは、人体内の様々な組織からのＥＭ放射の望まれない複数の反射を生み出し、これらは呼吸の検出に対して関与しない。更に、ＥＭ放射は、イメージングシステムのＣＴガントリー表面、壁、又はその他の表面などの、患者の身体の外側に位置する表面から、反射する場合がある。関心のない臓器や身体の外部の表面からの反射は、反射レーダー信号内の望まれないノイズと、比較的低い信号対雑音比（ＳＮＲ）をもたらす。
【０００８】
本発明の概要
小型のレーダーシステムが、医用スキャナ内で患者の内臓の変位を検出するために開示される。当該システムは、患者を支えるベッド装置に配置された少なくとも１つの受信アンテナ、及び、少なくとも１つの送信アンテナ、を含んでいる。特に、受信アンテナは、非対称的な変位を受けている内臓の領域から反射された電磁エネルギーの検出を可能にために、患者参照位置から予め定められた距離に配置されている。当該システムは更に、送信アンテナ及び受信アンテナを作動させるレーダー活性化システムを含み、その際、送信アンテナは、内臓を含む患者の身体の体積を照射する。更に、受信アンテナは、患者による吸気及び呼気の測定を可能にするために、非対称的な変位を受けている内臓の領域からの反射される電磁エネルギーを検出する。
【０００９】
当業者は、本発明のそれぞれの特徴を、任意の組合せ又は部分的組合せで、共に又は別々に適用してもよい。
【００１０】
図面の簡単な説明
本発明の例示的な実施形態は、以下の詳細な説明において、添付の図面と併せてさらに説明される。
【００１１】
理解を容易にするために、可能である場合、図面に共通する同一の要素を示すために、同一の参照番号が用いられている。使用して示してある。図面は寸法通りには描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の態様に従う低利得パッチアンテナを示す。
【図２】患者ベッド内部に位置する送信アンテナ及び受信アンテナを示しており、受信アンテナは患者の外耳道からの距離Ｄに位置している。
【図３】図３は、心信号部分及び心信号と呼吸信号が組み合わされた部分を含む反射されたレーダー信号を表す上部チャート、及び、それぞれがレーダー信号に対応するＩ信号及びＱ信号を表す下部チャート、を含んでいる。
【図４】本発明に従うレーダーシステムの簡略化されたブロック図を示す。
【図５】本レーダーシステムを含むコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示の教示を具体化する様々な実施形態がここで詳細に示され又説明されているが、当業者は、依然としてこれらの教示を具体化する多くの他の様々な実施形態を容易に考案することができる。開示の範囲は、構成の例示的な実施形態へのその適用に限定されるものではなく、また、構成要素の配置は明細書内で明らかにされている又は図面内で図解されている。開示は、他の実施形態を含み、様々な方法で実施又は実行されることを含む。また、ここで使用される語句及び用語は説明を目的とするものであり、制限とみなされるべきではないことを理解されたい。本明細書での「含んでいる」、「備えている」、又は「有している」、及びそれらの変型の使用には、それ以降に列挙されている物品、及び、同等の物や追加の物品を含むことを意味している。明記又は限定されていない限り、「取り付けられている」、「接続されている」、「支持されている」及び「連結されている」という用語やそれらの変型は、広義に使用されており、直接的及び間接的な取り付け、接続、支持及び連結を包含する。更に、「接続」及び「連結」は、物理的又は機械的な接続又は連結に限定されるものではない。
【００１４】
Ahmadreza Ghahremani氏及びJames J. Hamill氏による２０１８年５月７日出願の特許文献２「UHF PHASED ARRAY RADAR FOR INTERNAL ORGAN DETECTION IN A MEDICAL SCANNER」の開示、及び、特許文献３の開示は、それらのすべてに関して参照によって本願に組み込まれている。
【００１５】
ポジトロン断層撮影（ＰＥＴ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）などの医用画像技術は、患者の身体の内部の複数の画像を獲得するために使用される。その種のイメージング技術を利用した診断スキャン中には、患者の呼吸運動が、望まれない画像アーチファクト、又は、患者の呼吸中に起こる内臓の動きによる２つのモダリティの誤調整、を引き起こす可能性がある。この欠点を克服するためには、画像データの動き補正を提供するために、患者の吸気及び呼気（呼吸）を呼吸信号での時間と相関させることが重要である。
【００１６】
図1を参照すると、本発明の態様に従うパッチアンテナ１０が示されている。アンテナ１０は、患者の内臓の動きを検出するために使用されるドップラーレーダーシステムで使用するために構成されており、当該システムは、電磁スペクトルの極超短波（ＵＨＦ）帯域幅（超高周波帯域幅）で動作する。アンテナ１０は、送信アンテナ又は受信アンテナのいずれかとして使用することができ、伝送線１４を有する活性層１２を含む。一実施形態では、活性層１２は、銅のような金属から製造することができる。活性層１２は、誘電的特性を有する材料から製造された基板１６上に配置されている。本発明の一態様に従い、基板１６に対する誘電率は、小型の低利得アンテナを形成するためにアンテナ１０のサイズを減少させまたアンテナ利得（antenna gain：アンテナ利得、アンテナゲイン）を減少させるように、十分に増加される。アンテナ利得を減らすと、患者の身体の、送信アンテナから放射される電磁（ＥМ）放射線によって照射を受ける体積は減少し、それによって、呼吸検出のために関心のない身体内の様々な臓器から受信アンテナによって受信されるＥМ放射線の望まれない反射が減少する。アンテナ利得の減少は同様に、患者の身体の外側にある表面からのＥМ放射線の望まれない反射を減少させる。その結果、反射されたレーダー信号における望まれないノイズが低減され、アンテナ１０に対する信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が十分に改善される。一実施形態によると、基板１６は約４０の誘電率を有し、また、アンテナ１０は、約２．０ｃｍ×４．２ｃｍの全体サイズを有する単一の長方形パッチアンテナとして構成される。
【００１７】
図２を参照すると、送信アンテナ１８及び受信アンテナ２０は、患者ベッド２２内に統合されていてもよい。代替として、アンテナ１８、２０は、ベッド２２の表面２４上に配置されていてもよい。別の実施形態では、アンテナ１８、２０は、患者２８とベッド２２との間の表面２４上に配置された柔軟なマット２６内又はその表面上に配置されていてもよい（図５参照）。代替として、柔軟なマット２６は患者２８の上部に配置されていてもよい。本発明の一態様では、アンテナ１８、２０は、患者２８の縦軸３２に実質的に平行なアンテナ軸３０に沿って配置されており（すなわち、患者２８の軸３２は患者２８の下半身と上半身の間の方向に伸びている）、患者の身体３６内での横隔膜３４の非対称な動きを検出するのに適している。代替として、アンテナ１８、２０は、縦軸３２に対して実質的に横断方向の軸上に配置されていてもよい。別の実施形態では、アンテナ１８、２０は、互いに関してオフセットされている。さらに、送信アンテナ１８及び受信アンテナ２０のアレイが用いられていてもよい。例えば、送信アンテナ１８は、アレイ内で受信アンテナ２０とは別個にグループ化されていてもよい。代替として、送信アンテナ１８及び受信アンテナ２０は、アレイ内で対になって配置されていてもよい。前述したように、本発明のアンテナ１８、２０はサイズが小さくなっており、したがって、アンテナ１８、２０を互いに比較的近くに配置することが可能になる。
【００１８】
送信アンテナ１８は、横隔膜３４が送信アンテナ１８から放射されるＥＭ放射線によって照射されるように、配置されている。一実施形態では、送信アンテナ１８が、患者２８のほぼ中央部２５付近に、配置されていてもよい。横隔膜３４に近接しているため、患者の心臓３８もまた照射を受ける。横隔膜３４及び心臓３８は、構造的により高密度であり、近隣の臓器よりもより大きな比誘電率を有する。従って、横隔膜３４及び心臓３８からのＥＭ放射線の反射は、肺のような比較的低い比誘電率を有する他の臓器からの反射よりも強い。このことは、横隔膜及び心臓の動きの検出を容易にする。
【００１９】
横隔膜３４の動き又は変位は、患者の呼吸を示している。さらに、対称的な運動下にある対象は、周期的なレーダー信号を発生する反射されたＥＭ放射線を生じる。周期的信号の選択された部分が、患者２８による吸気に対応するものであるか又は呼気に対応するものであるかを決定することは困難である。本発明の一態様に従えば、受信アンテナ２０はベッド２２上で、横隔膜３４に対して、非対称的な運動下にある横隔膜３４の一部から反射されるＥＭ放射線の検出を可能にするように、配置されている。その後、患者による吸気及び呼気は、受信アンテナによって検出された反射されたＥＭ放射線から容易に決定することができる。一実施形態に従い、非対称の運動は、横隔膜３４の上部領域（すなわち、横隔膜３４の先端部４０）で生じ、その際横隔膜３４は３次元空間において非対称に拡張及び伸縮する。従って、横隔膜の先端部４０から反射されたＥＭ放射線を検出することにより、患者の吸気と呼気を判定することが可能になる。非対称運動を受ける横隔膜３４のその他の領域を使用してもよいことが理解される。
【００２０】
横隔膜３４の非対称な動きを検出するために適した受信アンテナ２０（すなわち、低利得受信アンテナ２０）のためのベッド２２上での位置を決定するため、研究が行われた。本研究では、複数の成人患者について得られたトポグラム画像において、患者の耳４４の外耳道４２（すなわち、患者基準位置）と横隔膜先端部４０との間の距離Ｄ、が測定された。研究の結果、外耳道４２と横隔膜先端部４０の間の平均距離は（成人患者の場合）約３１．７ｃｍであると判断された。本発明の一態様に従い、横隔膜３４の非対称的な運動を検出するのに適したベッド２２上での受信アンテナ２０の位置は、外耳道４２から約３１．７ｃｍである。受信アンテナ２０を配置するために、その他の統計的評価を使用してもよいことが理解される。更に、外耳道４２以外の又はそれに追加した患者の身体的特徴を、患者参照位置として使用することもできる。
【００２１】
横隔膜先端部４０に対する受信アンテナ２０の配置を最適化するために、追加のアプローチが用いられてもよく、その場合患者の呼吸信号を測定している間に、心信号（cardiac signal：心信号、心拍信号、心臓信号）も検出される。心臓３８及び横隔膜先端部４０は、人体内で互いに比較的近い位置に配置されていることが知られている。従って、受信アンテナ２０の配置は、検出された心信号に基づいて調整されてもよい。
【００２２】
テスト結果
患者の体内の臓器から反射されたレーダー信号を検出するために、研究が行われた。試験セットアップの一部として、本発明の低利得アンテナ１８、２０は、前述のように、ドップラーレーダーシステムで使用するように構成された。受信アンテナ２０は、ベッド上で、患者の外耳道４２から約３１．７ｃｍ離れて配置され、また従って、横隔膜３４の非対称的な運動を検出するように配置された。更に、送信アンテナ１８は直線偏波アンテナとして構成されており、また、受信アンテナ２０は円偏波アンテナとして構成されているが、ＳＮ比を向上させるために両アンテナ１８、２０が円偏波アンテナとして構成されていてもよいことが理解される。試験中に検出された反射レーダー信号４６の第１のチャート（グラフ）４４が、図３の上部に示されている。試験の一部の間、患者は、検出されるレーダー信号４６に対する呼吸の影響を除くために又は十分に減少させるために、自身の呼吸を止める。試験のうち患者が自身の呼吸を止めた部分は、第１のチャート４４の円で囲まれた第１の領域４８に示されている。第１の領域４８は、レーダー信号４６の残りの部分（すなわち、第２の領域５０及び第３の領域５２）よりも小さな変位を示している。従って、第１の領域４８は心信号を表していること、及び、第２の５０と第３の５２の両方の領域は心信号と検出された呼吸信号の両方の効果を含むこと、が推測できる。加えて、第１の領域４８における信号の周波数は、既知の心信号周波数と実質的に類似しており、従って更に、第１の領域４８が心信号を表すことを示している。受信アンテナ２０は、非対称的な横隔膜の動きを検出するように配置されているので、第２の領域５０及び第３の領域５２の極大値５４及び極小値５６は、それぞれ、患者の吸気及び呼気を表している。図３に示す呼吸信号に関する試験結果は、従来の呼吸に関連付けられたゲート技術を利用した第１の試験と、本願の発明者であるAhmadreza Ghahremani氏及びJames J. Hamill氏による２０１８年５月７日出願の特許文献２「UHF PHASED ARRAY RADAR FOR INTERNAL ORGAN DETECTION IN A MEDICAL SCANNER」に記載されているフェーズドアレイレーダーシステム（phased array radar system）を利用した第２の試験によって裏付けられた。また、図３の下部も、それぞれレーダー信号４６に対応するＩ信号及びＱ信号の第２のチャート４５及び第３のチャート５５を示している。
【００２３】
図４を参照すると、本発明に従うレーダーシステム５８の簡略化されたブロック図が示されている。システム５８は、発振器６０と、電力増幅器（power amplifier:電力増幅器、パワーアンプ）６２と、第１のＩ／Ｑミキサー６４と、第２のＩ／Ｑミキサー６６とを含む。電力増幅器６２による増幅の後、信号は、送信アンテナ１８から、患者２８の横隔膜先端部４０のような対象６８に向かって放出される。対象６８から反射された電波はその後、受信アンテナ２０によって受信される。その結果得られる信号は、第１のＩ／Ｑミキサー６４及び第２のＩ／Ｑミキサー６６を用いて、送信された信号と混合される。２つの信号は同じ周波数を持つため、混合の結果は信号間の位相差になる。出力信号の大きさは、受信信号の大きさからミキサーの変換損失を引いたものである。システム５８は、Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）として示される２つの出力チャネルを有し、それらの信号は、以下に対応する：
【数１】
2021519917.tif 000003
【数２】
2021519917.tif 000004
ここで、Ｉ（ｔ）は基準信号であり、Ｑ（ｔ）は９０度シフトした信号であり、Ｖｉ、Ｖｑ、φ０は一定のオフセットを示しており、当該一定のオフセットは、アンテナクロストーク又は第１のＩ／Ｑミキサー６４及び第２のＩ／Ｑミキサー６６の非線形的な挙動のような寄生効果によって引き起こされるものである。Ａは信号の振幅を示しており、また、φ（ｔ）は送信された信号と受信された信号の間の位相シフトである。位相シフトφ（ｔ）は、送信アンテナから対象６８上の反射点へ向かいそして受信アンテナ２０へ戻るまでの距離ｄ（ｔ）に比例する。受信ユニットは、第１のチャネル７０及び第２のチャネル７２を有しており、一方のチャネルが所謂ヌルポイント（null point）にある場合にも依然として動きを測定することが可能であるようにシステム５８内で用いられる。これは、対象６８とアンテナ１８、２０との間の平均距離が、π／２の偶数倍に近い位相シフトを生じさせる場合に起こり、その際、ｄ（ｔ）の小さな変化は、Ｉ（ｔ）＝Ｖｉ＝一定に従う。この状況を克服するために、第２のチャネル７２の第２のミキサー６６は、π／２の位相シフトを含む入力信号を発振器６０から受け取り、その結果、その出力は、数２で定められているように、正弦関数である。従って、一方のチャネルがヌルポイントにある場合、他方のチャネルは最適ポイントにある。
【００２４】
本発明は、陽電子放出断層撮影法（ＰＥＴ）、単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、ＰＥＴ／ＣＴシステム又は放射線治療システムのようないかなる種類の医用スキャニングシステム又は医用イメージングシステムと共に用いられてもよい。説明のために、本発明は、図５に示すように、ＣＴシステム７４と共に説明される。ＣＴシステム７４は、Ｘ線源７６及びＸ線検出器７８を有する記録ユニットを含んでいる。記録ユニットは、断層画像の記録中に縦軸８０の周りで回転し、また、Ｘ線源７６は螺旋状に撮影する間、Ｘ線８２を放出する。画像が記録されている間、患者２８はベッド２２に横たわる。ベッド２２はテーブルベース８４に、それが患者２８を支持するベッド２２を支えるように、接続されている。ベッド２２は、ＣＴシステム７４のＣＴガントリー８８の開口部８６を通って、撮影方向に沿って患者２８を移動させるように設計されている。前述したように、本発明に従うレーダーシステム５８の送信アンテナ１８及び受信アンテナ２０は、ベッド２２内に統合されていてもよい。代替的に、アンテナ１８、２０は、ベッド２２の表面２４上に配置されていてもよい。別の実施形態では、アンテナ１８、２０は、患者２８とベッド２２との間の表面２４上に配置された柔軟なマット２６内又はその表面に配置されていてもよい。代替的に、柔軟なマット２６は患者２８の上部に配置されていてもよい。
【００２５】
テーブルベース８４は、データを交換するためのコンピュータ９２に接続された制御ユニット９０を含んでいる。制御ユニット９０は、システム５８（図４）及び送信アンテナ１８及び受信アンテナ２０を作動させることができる。ここに示される例では、医療診断ユニット又は治療ユニットは、コンピュータ９２上で実行可能な保存されたコンピュータープログラムの形態の測定ユニット９４により、ＣＴシステム７４の形態で設計されている。コンピュータ９２は、出力ユニット９６及び入力ユニット９８に接続されている。出力ユニット９６は、例えば、１つ（又は複数）のＬＣＤスクリーン、プラズマスクリーン又はＯＬＥＤスクリーンである。出力ユニット９６上の出力１００は、例えば、ＣＴシステム７４の個々のユニット及び制御ユニット９０を作動させるためのグラフィカルユーザインタフェースを含む。更に、記録されたデータの異なる表示を出力ユニット９６に表すことができる。入力ユニット９８は、例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン又は音声入力用のマイクである。
【００２６】
本開示の特定の実施形態が説明及び記載されてきたが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な他の変更及び修正が行われ得ることは、当業者にとって自明である。従って、添付の特許請求の範囲において本開示の範囲内にある全てのそのような変更及び修正を網羅することが意図されている。
【符号の説明】
【００２７】
１８…送信アンテナ、２０…受信アンテナ、２２…ベッド、２６…マット、２８…患者、３４…横隔膜、４０…横隔膜先端部、Ｄ…距離、
【図１】
2021519917.tif 000005
【図２】
2021519917.tif 000006
【図３】
2021519917.tif 000007
【図４】
2021519917.tif 000008
【図５】
2021519917.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月8日(2020.10.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、その内容が参照により組み込まれる２０１８年１０月８日に出願された米国出願第１６／１５４，００２に基づく優先権を主張する。
【０００２】
技術分野
本発明の様態は、医用スキャナ内に位置する患者の内臓の変位を検出するための小型のレーダーシステムに関するものであり、より詳細には、医用スキャナ内の患者の内臓の変位を検出するための小型のレーダーシステムであって、少なくとも1つの送信アンテナと少なくとも1つの受信アンテナとを含み、受信アンテナが、内臓の非対称的な変位の検出を可能にするために、患者参照位置から予め定められた距離に配置されている、レーダーシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
ポジトロン断層撮影（ＰＥＴ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）などの医用画像技術は、患者の身体の内部の複数の画像を獲得するために使用される。その種のイメージング技術を利用した診断スキャン中には、患者の呼吸運動が、望まれない画像アーチファクト、又は、患者の呼吸中に生じる内臓運動による２つのモダリティの誤調整、を引き起こす可能性がある。
【０００４】
これらの欠点を克服するために、従来のイメージングシステムは、呼吸波形を得るために、呼吸に関連付けられたゲート技術を利用する。次に、画像データの運動補正を提供するために、波形は、呼吸を時間と相関させるために用いられる。通常この種のシステムは、トレーニングを受けたオペレーターによって患者に接して配置された装置及びセンサーを含んでいる。例えば、呼吸中の胸部の上昇を測定するために、ひずみゲージ又は光学式トラッカーを患者に取り付けてもよい。しかし、このようなシステムの動作と正確性は、システムのセットアップとオペレーターのトレーニングに依存している。例えば、いくつかのタイプのシステムに使用される圧力センサーは、使用前にトレーニングを受けたオペレーターによる調整を必要とする。更に、圧力センサーは、スキャン中に外れるかもしれず、また、精度を維持するために、オペレーターによる再位置決めを必要とするかもしれない。スキン位置の光学的検出を利用する別のタイプのシステムでは、ターゲットとセンサーとの間の見通し線が必要とされ、これは、ブランケットや患者の曲げた膝等によって隠される可能性がある。更に、システムはかなりのセットアップ時間を必要とし、ユーザフレンドリではない。
【０００５】
代替的に、内臓の運動を検出するためにドップラーレーダーシステムが用いられてもよい。このようなシステムは、電磁スペクトルの極超短波（ＵＨＦ）帯域幅内で動作し、患者の身体の比較的大きな体積を照射する電磁（ＥＭ）放射線を放射するパッチアンテナを含む。これは、人体内の様々な組織からのＥＭ放射の望まれない複数の反射を生み出し、これらは呼吸の検出に対して関与しない。更に、ＥＭ放射は、イメージングシステムのＣＴガントリー表面、壁、又はその他の表面などの、患者の身体の外側に位置する表面から、反射する場合がある。関心のない臓器や身体の外部の表面からの反射は、反射レーダー信号内の望まれないノイズと、比較的低い信号対雑音比（ＳＮＲ）をもたらす。
【発明の概要】
【０００６】
小型のレーダーシステムが、医用スキャナ内で患者の内臓の変位を検出するために開示される。当該システムは、患者を支えるベッド装置に配置された少なくとも１つの受信アンテナ、及び、少なくとも１つの送信アンテナ、を含んでいる。特に、受信アンテナは、非対称的な変位を受けている内臓の領域から反射された電磁エネルギーの検出を可能にために、患者参照位置から予め定められた距離に配置されている。当該システムは更に、送信アンテナ及び受信アンテナを作動させるレーダー活性化システムを含み、その際、送信アンテナは、内臓を含む患者の身体の体積を照射する。更に、受信アンテナは、患者による吸気及び呼気の測定を可能にするために、非対称的な変位を受けている内臓の領域からの反射される電磁エネルギーを検出する。
【０００７】
当業者は、本発明のそれぞれの特徴を、任意の組合せ又は部分的組合せで、共に又は別々に適用してもよい。
【０００８】
本発明の例示的な実施形態は、以下の詳細な説明において、添付の図面と併せてさらに説明される。
【０００９】
理解を容易にするために、可能である場合、図面に共通する同一の要素を示すために、同一の参照番号が用いられている。使用して示してある。図面は寸法通りには描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の態様に従う低利得パッチアンテナを示す。
【図２】患者ベッド内部に位置する送信アンテナ及び受信アンテナを示しており、受信アンテナは患者の外耳道からの距離Ｄに位置している。
【図３】図３は、心信号部分及び心信号と呼吸信号が組み合わされた部分を含む反射されたレーダー信号を表す上部チャート、及び、それぞれがレーダー信号に対応するＩ信号及びＱ信号を表す下部チャート、を含んでいる。
【図４】本発明に従うレーダーシステムの簡略化されたブロック図を示す。
【図５】本レーダーシステムを含むコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の教示を具体化する様々な実施形態がここで詳細に示され又説明されているが、当業者は、依然としてこれらの教示を具体化する多くの他の様々な実施形態を容易に考案することができる。開示の範囲は、構成の例示的な実施形態へのその適用に限定されるものではなく、また、構成要素の配置は明細書内で明らかにされている又は図面内で図解されている。開示は、他の実施形態を含み、様々な方法で実施又は実行されることを含む。また、ここで使用される語句及び用語は説明を目的とするものであり、制限とみなされるべきではないことを理解されたい。本明細書での「含んでいる」、「備えている」、又は「有している」、及びそれらの変型の使用には、それ以降に列挙されている物品、及び、同等の物や追加の物品を含むことを意味している。明記又は限定されていない限り、「取り付けられている」、「接続されている」、「支持されている」及び「連結されている」という用語やそれらの変型は、広義に使用されており、直接的及び間接的な取り付け、接続、支持及び連結を包含する。更に、「接続」及び「連結」は、物理的又は機械的な接続又は連結に限定されるものではない。
【００１２】
Ahmadreza Ghahremani及びJames J. Hamillによる２０１８年５月７日出願の米国特許出願第１５／９７２，４４５「UHF PHASED ARRAY RADAR FOR INTERNAL ORGAN DETECTION IN A MEDICALSCANNER」の開示、及び、米国特許公報第２０１５／０００５６７３Ａ１の開示は、それらのすべてに関して参照によって本願に組み込まれている。
【００１３】
ポジトロン断層撮影（ＰＥＴ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）などの医用画像技術は、患者の身体の内部の複数の画像を獲得するために使用される。その種のイメージング技術を利用した診断スキャン中には、患者の呼吸運動が、望まれない画像アーチファクト、又は、患者の呼吸中に起こる内臓の動きによる２つのモダリティの誤調整、を引き起こす可能性がある。この欠点を克服するためには、画像データの動き補正を提供するために、患者の吸気及び呼気（呼吸）を呼吸信号での時間と相関させることが重要である。
【００１４】
図1を参照すると、本発明の態様に従うパッチアンテナ１０が示されている。アンテナ１０は、患者の内臓の動きを検出するために使用されるドップラーレーダーシステムで使用するために構成されており、当該システムは、電磁スペクトルの極超短波（ＵＨＦ）帯域幅（超高周波帯域幅）で動作する。アンテナ１０は、送信アンテナ又は受信アンテナのいずれかとして使用することができ、伝送線１４を有する活性層１２を含む。一実施形態では、活性層１２は、銅のような金属から製造することができる。活性層１２は、誘電的特性を有する材料から製造された基板１６上に配置されている。本発明の一態様に従い、基板１６に対する誘電率は、小型の低利得アンテナを形成するためにアンテナ１０のサイズを減少させまたアンテナ利得（antenna gain：アンテナ利得、アンテナゲイン）を減少させるように、十分に増加される。アンテナ利得を減らすと、患者の身体の、送信アンテナから放射される電磁（ＥМ）放射線によって照射を受ける体積は減少し、それによって、呼吸検出のために関心のない身体内の様々な臓器から受信アンテナによって受信されるＥМ放射線の望まれない反射が減少する。アンテナ利得の減少は同様に、患者の身体の外側にある表面からのＥМ放射線の望まれない反射を減少させる。その結果、反射されたレーダー信号における望まれないノイズが低減され、アンテナ１０に対する信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が十分に改善される。一実施形態によると、基板１６は約４０の誘電率を有し、また、アンテナ１０は、約２．０ｃｍ×４．２ｃｍの全体サイズを有する単一の長方形パッチアンテナとして構成される。
【００１５】
図２を参照すると、送信アンテナ１８及び受信アンテナ２０は、患者ベッド２２内に統合されていてもよい。代替として、アンテナ１８、２０は、ベッド２２の表面２４上に配置されていてもよい。別の実施形態では、アンテナ１８、２０は、患者２８とベッド２２との間の表面２４上に配置された柔軟なマット２６内又はその表面上に配置されていてもよい（図５参照）。代替として、柔軟なマット２６は患者２８の上部に配置されていてもよい。本発明の一態様では、アンテナ１８、２０は、患者２８の縦軸３２に実質的に平行なアンテナ軸３０に沿って配置されており（すなわち、患者２８の軸３２は患者２８の下半身と上半身の間の方向に伸びている）、患者の身体３６内での横隔膜３４の非対称な動きを検出するのに適している。代替として、アンテナ１８、２０は、縦軸３２に対して実質的に横断方向の軸上に配置されていてもよい。別の実施形態では、アンテナ１８、２０は、互いに関してオフセットされている。さらに、送信アンテナ１８及び受信アンテナ２０のアレイが用いられていてもよい。例えば、送信アンテナ１８は、アレイ内で受信アンテナ２０とは別個にグループ化されていてもよい。代替として、送信アンテナ１８及び受信アンテナ２０は、アレイ内で対になって配置されていてもよい。前述したように、本発明のアンテナ１８、２０はサイズが小さくなっており、したがって、アンテナ１８、２０を互いに比較的近くに配置することが可能になる。
【００１６】
送信アンテナ１８は、横隔膜３４が送信アンテナ１８から放射されるＥＭ放射線によって照射されるように、配置されている。一実施形態では、送信アンテナ１８が、患者２８のほぼ中央部２５付近に、配置されていてもよい。横隔膜３４に近接しているため、患者の心臓３８もまた照射を受ける。横隔膜３４及び心臓３８は、構造的により高密度であり、近隣の臓器よりもより大きな誘電率を有する。従って、横隔膜３４及び心臓３８からのＥＭ放射線の反射は、肺のような比較的低い誘電率を有する他の臓器からの反射よりも強い。このことは、横隔膜及び心臓の動きの検出を容易にする。
【００１７】
横隔膜３４の動き又は変位は、患者の呼吸を示している。さらに、対称的な運動下にある対象は、周期的なレーダー信号を発生する反射されたＥＭ放射線を生じる。周期的信号の選択された部分が、患者２８による吸気に対応するものであるか又は呼気に対応するものであるかを決定することは困難である。本発明の一態様に従えば、受信アンテナ２０はベッド２２上で、横隔膜３４に対して、非対称的な運動下にある横隔膜３４の一部から反射されるＥＭ放射線の検出を可能にするように、配置されている。その後、患者による吸気及び呼気は、受信アンテナによって検出された反射されたＥＭ放射線から容易に決定することができる。一実施形態に従い、非対称の運動は、横隔膜３４の上部領域（すなわち、横隔膜３４の先端部４０）で生じ、その際横隔膜３４は３次元空間において非対称に拡張及び伸縮する。従って、横隔膜の先端部４０から反射されたＥＭ放射線を検出することにより、患者の吸気と呼気を判定することが可能になる。非対称運動を受ける横隔膜３４のその他の領域を使用してもよいことが理解される。
【００１８】
横隔膜３４の非対称な動きを検出するために適した受信アンテナ２０（すなわち、低利得受信アンテナ２０）のためのベッド２２上での位置を決定するため、研究が行われた。本研究では、複数の成人患者について得られたトポグラム画像において、患者の耳４４の外耳道４２（すなわち、患者基準位置）と横隔膜先端部４０との間の距離Ｄ、が測定された。研究の結果、外耳道４２と横隔膜先端部４０の間の平均距離は（成人患者の場合）約３１．７ｃｍであると判断された。本発明の一態様に従い、横隔膜３４の非対称的な運動を検出するのに適したベッド２２上での受信アンテナ２０の位置は、外耳道４２から約３１．７ｃｍである。受信アンテナ２０を配置するために、その他の統計的評価を使用してもよいことが理解される。更に、外耳道４２以外の又はそれに追加した患者の身体的特徴を、患者参照位置として使用することもできる。
【００１９】
横隔膜先端部４０に対する受信アンテナ２０の配置を最適化するために、追加のアプローチが用いられてもよく、その場合患者の呼吸信号を測定している間に、心信号（cardiac signal：心信号、心拍信号、心臓信号）も検出される。心臓３８及び横隔膜先端部４０は、人体内で互いに比較的近い位置に配置されていることが知られている。従って、受信アンテナ２０の配置は、検出された心信号に基づいて調整されてもよい。
【００２０】
テスト結果
患者の体内の臓器から反射されたレーダー信号を検出するために、研究が行われた。試験セットアップの一部として、本発明の低利得アンテナ１８、２０は、前述のように、ドップラーレーダーシステムで使用するように構成された。受信アンテナ２０は、ベッド上で、患者の外耳道４２から約３１．７ｃｍ離れて配置され、また従って、横隔膜３４の非対称的な運動を検出するように配置された。更に、送信アンテナ１８は直線偏波アンテナとして構成されており、また、受信アンテナ２０は円偏波アンテナとして構成されているが、ＳＮ比を向上させるために両アンテナ１８、２０が円偏波アンテナとして構成されていてもよいことが理解される。試験中に検出された反射レーダー信号４６の第１のチャート（グラフ）４４が、図３の上部に示されている。試験の一部の間、患者は、検出されるレーダー信号４６に対する呼吸の影響を除くために又は十分に減少させるために、自身の呼吸を止める。試験のうち患者が自身の呼吸を止めた部分は、第１のチャート４４の円で囲まれた第１の領域４８に示されている。第１の領域４８は、レーダー信号４６の残りの部分（すなわち、第２の領域５０及び第３の領域５２）よりも小さな変位を示している。従って、第１の領域４８は心信号を表していること、及び、第２の領域５０と第３の領域５２の両方の領域は心信号と検出された呼吸信号の両方の効果を含むこと、が推測できる。加えて、第１の領域４８における信号の周波数は、既知の心信号周波数と実質的に類似しており、従って更に、第１の領域４８が心信号を表すことを示している。受信アンテナ２０は、非対称的な横隔膜の動きを検出するように配置されているので、第２の領域５０及び第３の領域５２の極大値５４及び極小値５６は、それぞれ、患者の吸気及び呼気を表している。図３に示す呼吸信号に関する試験結果は、従来の呼吸に関連付けられたゲート技術を利用した第１の試験と、本願の発明者であるAhmadreza Ghahremani及びJames J. Hamillによる２０１８年５月７日出願の米国特許出願第１５／９７２，４４５「UHF PHASED ARRAY RADAR FOR INTERNAL ORGAN DETECTION IN A MEDICALSCANNER」に記載されているフェーズドアレイレーダーシステム（phased array radar system）を利用した第２の試験によって裏付けられた。また、図３の下部も、それぞれレーダー信号４６に対応するＩ信号及びＱ信号の第２のチャート４５及び第３のチャート５５を示している。
【００２１】
図４を参照すると、本発明に従うレーダーシステム５８の簡略化されたブロック図が示されている。システム５８は、発振器６０と、電力増幅器（power amplifier:電力増幅器、パワーアンプ）６２と、第１のＩ／Ｑミキサー６４と、第２のＩ／Ｑミキサー６６とを含む。電力増幅器６２による増幅の後、信号は、送信アンテナ１８から、患者２８の横隔膜先端部４０のような対象６８に向かって放出される。対象６８から反射された電波はその後、受信アンテナ２０によって受信される。その結果得られる信号は、第１のＩ／Ｑミキサー６４及び第２のＩ／Ｑミキサー６６を用いて、送信された信号と混合される。２つの信号は同じ周波数を持つため、混合の結果は信号間の位相差になる。出力信号の大きさは、受信信号の大きさからミキサーの変換損失を引いたものである。システム５８は、Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）として示される２つの出力チャネルを有し、それらの信号は、以下に対応する：
【数１】
2021519917.tif 000010
【数２】
2021519917.tif 000011
ここで、Ｉ（ｔ）は基準信号であり、Ｑ（ｔ）は９０度シフトした信号であり、Ｖｉ、Ｖｑ、φ０は一定のオフセットを示しており、当該一定のオフセットは、アンテナクロストーク又は第１のＩ／Ｑミキサー６４及び第２のＩ／Ｑミキサー６６の非線形的な挙動のような寄生効果によって引き起こされるものである。Ａは信号の振幅を示しており、また、φ（ｔ）は送信された信号と受信された信号の間の位相シフトである。位相シフトφ（ｔ）は、送信アンテナから対象６８上の反射点へ向かいそして受信アンテナ２０へ戻るまでの距離ｄ（ｔ）に比例する。受信ユニットは、第１のチャネル７０及び第２のチャネル７２を有しており、一方のチャネルが所謂ヌルポイント（null point）にある場合にも依然として動きを測定することが可能であるようにシステム５８内で用いられる。これは、対象６８とアンテナ１８、２０との間の平均距離が、π／２の偶数倍に近い位相シフトを生じさせる場合に起こり、その際、ｄ（ｔ）の小さな変化は、Ｉ（ｔ）＝Ｖｉ＝一定に従う。この状況を克服するために、第２のチャネル７２の第２のミキサー６６は、π／２の位相シフトを含む入力信号を発振器６０から受け取り、その結果、その出力は、数２で定められているように、正弦関数である。従って、一方のチャネルがヌルポイントにある場合、他方のチャネルは最適ポイントにある。
【００２２】
本発明は、陽電子放出断層撮影法（ＰＥＴ）、単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、ＰＥＴ／ＣＴシステム又は放射線治療システムのようないかなる種類の医用スキャニングシステム又は医用イメージングシステムと共に用いられてもよい。説明のために、本発明は、図５に示すように、ＣＴシステム７４と共に説明される。ＣＴシステム７４は、Ｘ線源７６及びＸ線検出器７８を有する記録ユニットを含んでいる。記録ユニットは、断層画像の記録中に縦軸８０の周りで回転し、また、Ｘ線源７６は螺旋状に撮影する間、Ｘ線８２を放出する。画像が記録されている間、患者２８はベッド２２に横たわる。ベッド２２はテーブルベース８４に、それが患者２８を支持するベッド２２を支えるように、接続されている。ベッド２２は、ＣＴシステム７４のＣＴガントリー８８の開口部８６を通って、撮影方向に沿って患者２８を移動させるように設計されている。前述したように、本発明に従うレーダーシステム５８の送信アンテナ１８及び受信アンテナ２０は、ベッド２２内に統合されていてもよい。代替的に、アンテナ１８、２０は、ベッド２２の表面２４上に配置されていてもよい。別の実施形態では、アンテナ１８、２０は、患者２８とベッド２２との間の表面２４上に配置された柔軟なマット２６内又はその表面に配置されていてもよい。代替的に、柔軟なマット２６は患者２８の上部に配置されていてもよい。
【００２３】
テーブルベース８４は、データを交換するためのコンピュータ９２に接続された制御ユニット９０を含んでいる。制御ユニット９０は、システム５８（図４）及び送信アンテナ１８及び受信アンテナ２０を作動させることができる。ここに示される例では、医療診断ユニット又は治療ユニットは、コンピュータ９２上で実行可能な保存されたコンピュータープログラムの形態の測定ユニット９４により、ＣＴシステム７４の形態で設計されている。コンピュータ９２は、出力ユニット９６及び入力ユニット９８に接続されている。出力ユニット９６は、例えば、１つ（又は複数）のＬＣＤスクリーン、プラズマスクリーン又はＯＬＥＤスクリーンである。出力ユニット９６上の出力１００は、例えば、ＣＴシステム７４の個々のユニット及び制御ユニット９０を作動させるためのグラフィカルユーザインタフェースを含む。更に、記録されたデータの異なる表示を出力ユニット９６に表すことができる。入力ユニット９８は、例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン又は音声入力用のマイクである。
【００２４】
本開示の特定の実施形態が説明及び記載されてきたが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な他の変更及び修正が行われ得ることは、当業者にとって自明である。従って、添付の特許請求の範囲において本開示の範囲内にある全てのそのような変更及び修正を網羅することが意図されている。
【符号の説明】
【００２５】
１８…送信アンテナ、２０…受信アンテナ、２２…ベッド、２６…マット、２８…患者、３４…横隔膜、４０…横隔膜先端部、Ｄ…距離
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医用スキャナ内の患者の内臓の変位を検出するための小型のレーダーシステムであって、
患者の下方に配置されている少なくとも１つの送信アンテナと少なくとも１つの受信アンテナとを含み、前記受信アンテナが、前記内臓の非対称的な変位の検出を可能にするために、患者参照位置から予め定められた距離に配置されており、また、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを活性化させるレーダー活性化システムを含み、前記送信アンテナが前記内臓を含む前記患者の身体の体積を照射し、前記受信アンテナが、前記患者による吸気及び呼気の判定を可能にするために、前記内臓の前記非対称的な変位を検出する、
レーダーシステム。
【請求項２】
前記内臓が横隔膜であり、また、前記非対称的な変位が前記横隔膜の先端部にて生じる、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記予め定められた距離は、複数の患者に関する前記患者参照位置と横隔膜の先端部との間の距離の測定に基づいて、統計的に決定される、
請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
心信号が前記患者の呼気信号と同時に検知され、検知された前記心信号は、前記横隔膜の前記先端部に対する前記受信アンテナの配置を最適化するために使用される、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記患者参照位置が前記患者の外耳道である、
請求項１から４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項６】
小型の低利得アンテナを提供するために、各アンテナのための基板が比較的高い誘電率を有している、
請求項１から５の何れか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、前記患者の下に配置されたマット内に配置されている、
請求項１から６の何れか１項に記載のシステム。
【請求項８】
医用スキャナ内の患者の内臓の変位を検出するための小型のレーダーシステムであって、
前記患者を支えるベッド装置に配置されている少なくとも１つの送信アンテナと少なくとも１つの受信アンテナとを含み、前記受信アンテナが、非対称的な変位を受けている前記内臓の領域から反射される電磁エネルギーを検出できるように、患者参照位置から予め定められた距離に配置されており、また、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを活性化させるレーダー活性化システムを含み、前記送信アンテナが前記内臓を含む前記患者の身体の体積を照射し、前記受信アンテナが、前記患者による吸気及び呼気の判定を可能にするために、前記非対称的な変位を受けている前記内臓の領域から反射される前記電磁エネルギーを検出する、
レーダーシステム。
【請求項９】
前記内臓が横隔膜であり、また、前記非対称的な変位が前記横隔膜の先端部にて生じる、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記予め定められた距離は、複数の患者に関する前記患者参照位置と前記横隔膜の前記先端部との間の距離の測定に基づいて、統計的に決定される、
請求項８又は９に記載のシステム。
【請求項１１】
心信号が患者の呼気信号と同時に検知され、検知された前記心信号は、前記横隔膜の前記先端部に対する前記受信アンテナの配置を最適化するために使用される、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記患者参照位置が前記患者の外耳道である、請求項８から１１の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
小型の低利得アンテナを提供するために、各アンテナのための基板が比較的高い誘電率を有している、請求項８から１２の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ベッド装置が、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを含むマット、を含んでいる、請求項８から１３の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
医用スキャナ内の患者の内臓の変位を検出するためのレーダーシステム内で受信アンテナを位置決めするための方法であって、
患者参照位置と非対称的に運動する内臓の領域の間の距離を測定し、その際、前記距離は複数の測定された距離を提供するために複数の患者に関して測定されること、
算出された距離を決定するために、測定された複数の距離に対する統計的尺度を算出すること、及び、
患者ベッド内の受信アンテナを位置決めし、その際、前記受信アンテナが前記患者参照位置から前記算出された距離だけ離されていること、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記内臓が横隔膜であり、前記非対称的な変位が前記横隔膜の先端部で生じる、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
更に、前記患者の呼吸信号と同時に心信号を検出することを含み、その際、検出された前記心信号は前記横隔膜の前記先端部に関連して前記受信アンテナを最適に配置するために用いられる、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記患者参照位置が前記患者の外耳道である、
請求項１５から１７の何れか１項に記載の方法。
【請求項１９】
更に、前記患者と前記患者ベッドとの間で前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを含んでいるマットを位置調整することを含む、
請求項１５から１８の何れか１項に記載の方法。
【請求項２０】
小型の低利得アンテナを提供するために、各アンテナのための基板が比較的高い誘電率を有している、
請求項１５から１９の何れか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
2021519917.tif 000012
2021519917.tif 000013
2021519917.tif 000014