专利名称：光学呼吸状态传感器的制作方法光学呼吸状态传感器本申请涉及用于检测患者的呼吸状态的医学监测器。本申请特别应用于改进在磁共振(MRI)成像环境下检测经历扫描程序的患者的呼吸状态的可靠性和准确性，并特别参考该应用来进行描述。MRI系统集中并引导相对较强的静磁场(BJ、射频场(B1)以及磁场梯度(快速改变的磁场)以生成图像数据。典型地 ，诸如患者监测器的在MRI扫描器的内部或附近操作的电子设备暴露于由这些场和梯度引起的干扰。梯度和射频场还能够感应出电流，该电流可能损害患者或电子设备。在许多MRI扫描程序期间，在患者处于MRI环境下时，监测患者的呼吸。在屏气成像技术中，医师、技术人员和/或扫描器电子设备常常监测患者呼吸以确定患者何时屏气，以便在正确的时间采集图像数据。还可以在数据采集期间监测患者呼吸，从而以对应的呼吸状态标记所采集的数据。还监测患者呼吸以通知医务人员即时临床行动是否必要。由于针对呼吸而监测的患者位于MRI的场中，因而装置必须在暴露于上面提到的场和梯度时恰当地起作用。监测患者呼吸的一项技术涉及利用气囊来测量呼吸，利用束带围绕患者的腹部保持该气囊。随着患者呼吸，囊中的压力增加和减少。设置在囊中或与囊相邻的压力换能器将压力差转换为电信号。关于该技术的问题是，有效电子部件暴露于由MRI产生的干扰，这引起潜在的准确性、可靠性以及安全问题。另一个问题是，有效部件可能对MRI数据和图像具有不利影响。另一项技术涉及通过ECG导联发送高频、低振幅的电压/电流波形并执行提取振幅的变化的解调方案以导出呼吸波形。关于该技术的问题是，用于MRI兼容的ECG的导联具有高阻抗，这抑制了该技术在没有过高的电压/电流的情况下工作，并可能造成患者风险。此外，梯度可能在导联中感应出电流。另一项技术使用远程相机或激光器来监测腹部运动。然而，患者、技术人员、装置或临床医生可能阻挡激光或相机的视野。本申请提供克服了上述问题及其他问题的新的改进的光学呼吸状态传感器。根据一个方面，提供了一种对象监测器。束带限定对象的周期运动的部分，诸如胸腔或腹部。光学感测设备包括壳体；处于张力下以缩回至所述壳体中的带子，其中所述带子和所述壳体中的至少一个与所述束带连接；配置为使光聚焦在与所述带子一起运动的图案上的透镜；以及配置为检测从所述图案反射的光的光电检测器。光学解码器根据从所述图案反射的所述光确定所述束带的运动。根据另一个方面，提供了一种MR系统。MR扫描器从检查区域中的对象的一部分生成MR数据。所述检查区域中或与所述检查区域相邻的光学感测设备包括壳体；处于张力下以缩回至所述壳体中的带子，其中所述带子和所述壳体中的至少一个与所述束带连接；配置为使光聚焦在与所述带子一起运动的图案上的透镜；以及配置为检测从所述图案反射的光的光电检测器。光学解码器根据从所述图案反射的所述光确定所述束带的运动。根据另一个方面，提供了一种用于确定对象的周期运动的方法。使光聚焦在与带子一起运动的图案上，所述带子连接至限定对象的周期运动的部分的束带并处于张力下以缩回。检测从所述图案反射的所述光。根据从所述图案反射的所述光检测所述束带的所述运动。一个优点在于对患者的呼吸状态的可靠的检测。另一个优点在于扫描程序期间MRI扫描器的无干扰操作。其他优点在于关于呼吸或 其他周期解剖运动的相位、速率以及其他信息的准确且可靠的测量。在阅读并理解下面的详细描述的基础上，本领域普通技术人员将意识到本发明的更多优点。本发明可以体现为各种部件和部件的布置以及各种步骤和步骤的布置。附图仅出于图示说明优选实施例的目的，并且不应被解释为限制本发明。图I是根据本申请的MRI和光学呼吸状态系统的图解说明；图2是根据本申请的光学呼吸状态传感器的一个实施例的图解说明；图3是根据本申请的光学呼吸状态传感器的另一个实施例的图解说明；图4是光学呼吸状态设备的操作的流程图。参考图1，图示说明的是磁共振(MR)成像系统12，该磁共振成像系统包括生成通过检查区域13的时间上均匀的Bci场的主磁体。主磁体能够是环形或孔型磁体、C状开放式磁体、其他设计的开放式磁体等。设置为与主磁体相邻的梯度磁场线圈用来沿着选定的相对于Btl磁场的轴生成磁场梯度，以便空间地编码磁共振信号、产生损坏磁化的场梯度等。典型地，梯度场延伸至远远超出成像区域，且典型地为一米或更远的强场。将诸如全身射频线圈的射频(RF)线圈组件设置为与检查区域13相邻。RF线圈组件生成用于在对象的对准的偶极中激发磁共振的射频B1脉冲。射频线圈组件还用来检测从成像区域发射的磁共振信号。任选地，除了全身RF线圈之外或代替全身RF线圈，还提供局部、表面、头部或体内RF线圈，以便进行磁共振信号的更灵敏的局部空间编码、激发以及接收。在多元件RF线圈组件中，RF线圈组件包括多个个体的线圈元件，以改进B1均匀性并降低对象中的比吸收率(SAR)0为了采集患者14的磁共振数据，将被成像的患者14的部分被放置在检查区域13的内部，优选在主磁场的等中心处或其附近。扫描控制器15控制梯度放大器，该梯度放大器引起梯度线圈横跨成像区域施加选定的磁场梯度脉冲，这对选定的磁共振成像或频谱序列可能是适当的。扫描控制器控制RF发射器，该RF发射器引起RF线圈组件生成磁共振激发并操纵B1脉冲。扫描控制器还控制RF接收器，该RF接收器连接至RF线圈组件，以从RF线圈组件接收所生成的磁共振信号。在多元件RF线圈组件中，RF接收器典型地包括多个接收器或具有多个接收通道的单个接收器，每个接收通道包括可操作地连接至线圈组件的对应线圈元件的前置放大器。在单个线圈的设计中，单个接收通道包括放大所接收的磁共振信号的单个前置放大器。束带16限定患者14的胸腔或腹部。束带16附接至光学感测设备18，该光学感测设备感测由患者14的呼吸或其他类似的周期运动造成的患者14的胸腔或腹部的扩张和收缩所引起的束带16的双向运动。光学感测设备18由保持环等附接至束带16的端部之间或束带16和MRI 12的患者支架或床20上的刚性点之间。由一个或多个光纤线缆22将光学感测设备18与诸如激光器或发光二级管的光源24和光学解码器26连接。光源24和光学解码器26被定位成从检查区域13移位，优选在5高斯线或成像视场的外部。随着患者14呼吸，腔扩张引起光学感测设备18伸长和收缩并发送指示伸长和收缩的光学信号。位于检查区域13外部的光学解码器26产生与指不伸长和收缩的光学信号相对应的电信号,例如指示呼吸运动的脉冲。呼吸相位电路或处理器28将指示呼吸运动的电信号转换成当前的呼吸相位的指示，例如呼出末期、完全吸入以及两者之间的各种相位或状态的指示。在一个实施例中，呼吸相位电路或处理器28控制显示患者14的呼吸相位、呼吸速率以及关于呼吸或其他周期解剖运动的其他信息的显示器。在屏气的实施例中，扫描控制器15从呼吸相位电路或处理器28接收呼吸相位，特别是完全吸入或其他选定的屏气相位。扫描控制器15控制MRI扫描器12来在屏气相位或其他选定的相位期间采集数据并且在两者之间暂停。在另一个实施例中，由分类例行程序或处理器32根据呼吸相位对来自MRI扫描器12的一个或多个接收器的图像数据进行分类。图像数据存储器34按照相位存储图像数据。重建处理器36重建一个或多个选定的相位中的图像，该图像被存储在图像存储器38中并显示在显示器40上、发送至中央存储器等。例如，图像能够在多个呼吸相位中重建并以电影的方式显示。参考图2，在一个实施例中，光学感测设备18包括携束带例如以均匀间隔正交地定位的网格线的平面网格图案或其他重复图案52的带子50。光源24提供光以照明网格图案的至少一部分。光学解码器26从网格图案的平面处的区域接收反射光。呼吸相位电路或处理器28根据带子50上的网格图案解释伸长/收缩的位移、方向和/或速度，并且对应地确定患者的呼吸相位。例如，呼吸相位电路或处理器28将所检测到的来自带子50的光解释为一系列条，其中，宽度1、2以及3的条在图案中周期性地重复出现。在扩张期间，发射器将检测到条的增大的图案，例如，1、2、3、1、2、3……。在收缩期间，图案以另一方式运动，例如，3、2、I、3、2、I……。呼吸相位电路或处理器28识别图案，并且基于图案运动而确定患者是否正在呼吸。呼吸相位电路或处理器28还根据该图案运动确定患者的呼吸周期的相位。任选地，呼吸相位电路或处理器28生成患者的呼吸模型。当为MRI扫描准备患者14时，束带16被调整为限定患者的胸腔或腹部并附接至从光学感测设备18伸出的带子50。光学感测设备18借助于保持环53等附接至床20上的刚性点或束带16的另一端。带子50通过位于光学感测设备18的壳体内的引导部54并围绕卷轴44缠绕。卷轴44被安装为使得扭转弹簧张力46等加偏压于带子16，以围绕卷轴缠绕并缩回至光学感测设备18中。随着患者14呼吸，腔扩张将带子从光学感测设备18拉出，并且收缩允许卷轴44将带子50缩回至光学感测设备18中。为了检测该运动，透镜56使由光纤22从光源24输送的光聚焦至带子50上的图案52上。从带子反射回的光57由光电检测器58接收并由光纤22输送至光学解码器26。带子50上的图案52被配置为使得运动的带子的位移以及任选的方向和速度能够由呼吸相位电路或处理器28解释，以提取心脏相位。参考图3，在光学感测设备18的另一个实施例中，齿轮减速被用于增加分辨率和张力。带子50通过引导部54并围绕阶式卷轴62的较小外径部分60缠绕，该阶式卷轴62具有配置为具有齿轮齿64的较大外径部分。该卷轴62被利用扭转弹簧46等来施加张力，以使带子缩回，但对在呼吸期间发生的扩张具有很小的阻力。卷轴62的齿轮齿64驱动第二阶式齿轮66的有齿轮的较小直径部分。第二阶式齿轮66的较大外径压印有允许呼吸相位电路或处理器28确定位移并优选还确定方向和速度的一系列图案68。通过使用变速或减速齿轮的原理，大大地增加了图案68的速度和每单位束带运动的图案标记的数量。这改进了分辨率。透镜56使由光纤22从光源24输送的光聚焦至图案68上，并且反射光57由光电检测器58捕获并由光纤22输送至光学解码器26。光学感测设备18的外壳或罩被构造为遮挡环境光，并且借助于保持环40附接至床20上的刚性点或束带16的另一端。图案68被配置为使得可以由呼吸相位电路或处理器28解释运动的带子的位移、方向以及速度，诸如为重复图案、序列等。参考图4，图示说明的是光学呼吸状态传感器的流程图。在步骤80中，使光聚焦在附接至限定患者的胸腔和腹部的束带的带子或齿轮上的图案上。在步骤82中，检测从图案反射的光。在步骤84中，根据从带子上的图案反射的光解码束带的运动的位移距离以及任选的方向和速度。在步骤86中，根据束带的运动的位移距离、方向和/或速度确定患者的呼吸相位。尽管在呼吸方面进行了描述，但也能够检测其他解剖运动，特别是周期运动。例 如，能够确定诸如腿部或臂部中的肌肉的屈曲。能够检测诸如来自痉挛或可能的血流的脉动运动。能够检测关节的屈曲，诸如通过将束带放置在小腿和大腿上以监测膝盖屈曲。已参考优选实施例描述了本发明。在阅读并理解先前的详细描述的基础上，其他人员可以进行修改和变更。本发明意在被解释为包括所有这样的修改和变更，只要它们进入所附权利要求书或其等价物的范围内。对象监测器包括限定对象(14)的诸如胸腔或腹部的周期运动的部分的束带(16)。光学感测设备(18)包括壳体；处于张力下以缩回至所述壳体中的带子(50)，所述带子(50)和所述壳体中的至少一个与所述束带(16)连接；配置为使光聚焦在与所述带子(50)一起运动的图案(52)上的透镜(56)；以及配置为检测从所述图案(52)反射的光(57)的光电检测器(58)。光学解码器(26)根据从所述图案(52)反射的所述光(57)确定所述束带(16)的运动。