CN102684991A - 医学成像或监视系统中的无线通信 - Google Patents

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Abstract

本发明设计医学成像或监视系统中的无线通信。本发明公开针对一种在连接的主机(92)和客户端(94)系统(10、50)中改变无线通信信道的方法。例如，在一个实施例中，由主机(92)或客户端(94)监视(70、120)连接的链路质量。如果该连接具有(72、122)低于预定阈值的链路质量但是保持完好，则发送(76、124)信道切换请求(102、146)，主机(92)和客户端(94)之间在当前信道(96、142)上交换(80)同步分组(106)，该系统(10、50)的信道被改变(82、132)到新的信道(98、144)，并且系统(10、50)在新的信道(98、144)上恢复通信。

Description

医学成像或监视系统中的无线通信
技术领域
本文公开的主题涉及使用无线通信在系统内的主机和客户端设备之间交换数据的医学成像和患者监视系统。
背景技术
在当前的无线医学成像环境中，X射线成像系统通常包括成像子系统基站和检测器。该成像子系统可以是固定或移动基站主机，且可以使用一个或多个可分开的或无线的检测器客户端。类似地，无线患者监视系统包括患者监视基站主机，其可以与一个或多个无线传感器客户端进行通信。对于多数无线通信标准(包括，Wi-Fi和超宽带(UWB))，标准的整个允许频率范围被分成多种信道，其每一个由各自的信道号表示。每个信道相对独立于其他信道运行，从而允许设备配置成使用标准内的特定信道以限制通信期间彼此之间的干扰。可由本地主管部门在具体地理范围内管制和允许/不允许整个频率范围和范围内的单独信道。
和许多通信方法一样，无线数据连接由于环境电磁干扰而易受潜在的噪声信道影响。在医院场景中环境噪声可能是值得注意的问题，其中许多台电子装置和无线通信设备在彼此非常接近的位置运行。用于无线医学系统的数据吞吐量需求可能有时既相当大又没有弹性，从而进一步加重了该问题。
当由于信道噪声而引起主机和客户端之间的无线连接的质量开始降级时，因数据信号上的噪声影响，数据分组中的数据位可能在接收后被错误地进行了解释。尽管多种不同的数据检验和验证方案允许检测出这种错误，但检测到这样的错误将导致对整个错误数据分组的请求和重传，从而由于额外的开销而降低了系统的数据吞吐量。
发明内容
根据一个实施例，呈现了一种用于在连接的主机和客户端系统中改变无线通信信道的方法。在该方法中，主机或客户端持续监视连接的链路质量。如果该连接具有低于预定阈值的链路质量但保持完好，则发送信道切换请求，主机和客户端之间在当前信道上交换同步分组，系统的信道改变到新信道上，以及该系统在新信道上恢复通信。
依据另一个实施例，提供了一种成像主机设备。除了其他特征外，该设备包括一X射线源、配置成控制来自X射线源的辐射发射的电路、以及一个或多个无线通信接口。无线通信接口包括配置成与检测器客户端交换数据、持续监视到检测器客户端的连接的链路质量并确定该连接是否完好的电路。如果该连接具有低于预定阈值的链路质量但仍然完好，则向客户端发送信道切换请求，主机和客户端之间在当前信道上交换同步分组，系统的信道改变到新信道，以及该系统在新信道上恢复通信。
依据另一个实施例，呈现了一种便携式客户端设备。除了其他特征外，该设备包括一个或多个无线通信接口。这些无线接口包括可操作用于与基站主机交换数据、持续监视到主机的无线连接的链路质量并确定该连接是否保持完好的电路。如果电路确定该连接具有低于预定阈值的链路质量但保持完好，则向主机发送信道切换请求，然后放弃连接。如果从主机接收了信道切换请求，该电路还可操作用于在当前信道上与主机交换同步分组的数量，然后在新信道上恢复系统通信。
附图说明
当参照附图阅读下述详细说明时，本发明的这些及其他特征、方面和优点将变得更好理解，贯穿附图相同的标号代表相同的部分，在附图中：
图1是依据本公开方面的无线X射线系统的透视图；
图2是依据本公开方面的有患者的无线X射线系统的图解侧视图；
图3是依据本公开方面的在有患者的情况下使用的无线患者传感器和无线患者监视基站的图解侧视图；
图4是依据本公开方面的由主机监视链路质量的实施例的流程图；
图5是针对图4所示的实施例的客户端和主机活动的时间线视图；
图6是依据本公开方面的由客户端监视链路质量的实施例的流程图；
图7是依据本公开方面，针对与图6所示类似的一个实施例的客户端和主机活动的时间线视图。
具体实施方式
本公开针对无线医学成像和患者监视系统。由于无线通信系统易受噪声信道通信问题的影响，因此具体无线通信信道的链路质量可能变得差到无法在该信道上继续系统通信。依据本公开，无线系统的客户端或主机设备中的一个或两者对当前无线连接的链路质量进行监视，以确定其链路质量是否处于可接受的范围外。如果连接的链路质量超出了预定的阈值或者连接被放弃，则系统将通信迁移至不同的信道。
一般地参考图1，描述了一个无线X射线系统，一般地由参考标记10引用。在示出的实施例中，无线X射线系统10是数字X射线系统，其设计为既获取原始图像数据，又处理该图像数据用于显示。在图1所示的实施例中，无线X射线系统10包括X射线基站12，其适用于与位于X射线基站12的操作范围内的多个数字X射线检测器16进行通信。X射线系统10配置成与数字X射线检测器16协同运作。X射线基站12可以是移动成像系统或固定成像系统。X射线基站12具有X射线源18，其结合数字X射线检测器16可操作以执行X射线成像。X射线基站12可以识别并与多个X射线检测器16进行通信。
在描绘的实施例中，多个检测器16与基本单元20进行通信。基本单元20容纳电子电路22，用于无线检测检测器16并与检测器16通信，从检测器获取图像数据，并对数据进行处理以形成期望的图像。另外，电子电路22提供并控制到X射线源18的功率。基本单元20还具有操作员工作站24，其使用户能够操作无线X射线系统10并在显示器26上监视多种系统活动。在一个实施例中，为了进行无线检测并与检测器16通信，电子电路22和检测器16都具有一个或多个无线通信接口。在一个这样的实施例中，为基本单元20和检测器16中的所有无线接口提供在具体地理区域批准的、允许的无线通信信道(即，频率)的列表。
在图2所示的无线X射线系统10的实施例中，患者40可以位于X射线源18和检测器16之间。患者40位于X射线源18下方的台42上。系统10还包括位于患者40下方的检测器16。在一成像序列期间，检测器16接收通过患者的X射线，并将成像数据无线传送到基本单元20进行处理。
在其它实施例中，依据本公开，可以将其他类型的系统配置成进行无线通信。例如，参考图3，描述了一种无线患者监视系统，一般地由参考标记50引用。在示出的实施例中，无线患者监视系统50可操作地使用无线患者传感器56来监视躺在台42上的患者40的身体属性，并将该数据发送到患者监视基站58用于处理和显示。因此，无线患者传感器56包括电路，其可操作用于检测患者的体温、血压、心率等等。无线患者监视基站58包括电路，其可操作用于处理患者数据，确定是否有任何患者属性超出了可接受水平，发出适当的警报，并在屏幕上显示处理后的患者数据。为了进行无线通信，患者监视基站58和传感器56具有一个或多个本文所讨论的无线通信接口。在一个这样的实施例中，对无线接口提供在具体地理区域批准的、允许的无线通信信道的列表。
在一个实现中，在无线X射线系统10或患者监视系统50的运行期间，对于他们各自的实施例，基站12和58用作无线主机设备，而检测器16和传感器56用作无线客户端设备。在每个实施例中，主机和客户端在某一信道上彼此无线通信。然而，该信道可能变得噪声太大以致无法在当前信道继续通信，从而需要系统改变到新的信道来恢复数据交换。为了确定当前信道是否已经变得噪声太大以致无法继续通信，可以实时监视一个或多个具体的链路质量度量来确定它们何时下降到预定阈值以下。这些度量可以包括但不限于，信噪比、信号强度、数据验证失败的分组的绝对数量或相对数量(如，百分比)和丢失分组的绝对数量或相对数量(如，百分比)。一个或多个度量可以由系统中的主机设备或客户端设备中的一个或两者进行监视。具体阈值的预定值可以基于数据吞吐量和对于具体活动的延时需求和限制来确定。
图4示出了一个用于主机和客户端系统的信道改变方法的实施例，其中主机负责监视(块70)连接的链路质量。当系统的链路质量已下降到预定阈值以下(块72)时，主机选择(块74)新的信道，然后向客户端发送(块76)信道切换请求。在描绘的实现中，信道切换请求至少包括选择的信道和表示将要交换的同步分组数量的数值。当剩余待交换的同步分组(块78)时，从主机向客户端发送(块80)同步分组，指明剩余同步的数量，同时客户端向主机返回具有相同数值的同步分组。这个剩余同步分组的计数有效地作为一递减计数，并且一旦主机和客户端的每一个都已经发送了意味着递减计数结束的最后同步分组，两个设备就都切换(块82)到新的信道以恢复通信。切换信道后，主机恢复在新信道上监视(块70)连接的链路质量。
图5描绘了图4所示实施例的时间线90。在时间线90中，在当前信道96或新信道98上，主机92和客户端94之间在时间100上发送通信分组。如果监视当前连接的链路质量的主机92确定链路质量已经下降到预定的阈值以下，主机92就选择一个新的信道98，接着发送一个信道切换请求102给客户端。在一个实施例中，信道切换请求102指明选择的信道号和代表将要交换的同步分组数量的数值。客户端94可选地以信道切换响应104响应以确认接收到该请求102。在描绘的实现中，主机向客户端发送具有剩余同步分组数值的一系列同步分组106，在每个同步分组之间等待客户端响应108。在从主机92接收了每个同步分组106之后，客户端94向主机92返回与接收的具有相同数值的同步分组108。在一个实施例中，一旦主机92和客户端94都已经发送了具有最后递减计数值(如，0)的同步分组，则两个设备都改变到新信道98，并在新信道98上恢复正常的系统通信114。
一般地参考图6，示出了主机和客户端设备之间信道改变方法的另一个实施例。在该实施例中，客户端负责监视(块120)无线连接的链路质量。当客户端确定(块122)当前连接的链路质量已经下降到预定的阈值以下时，客户端向主机发送(块124)信道切换请求，放弃到主机的连接，并持续扫描(块126)信道，查找主机的信标。主机一接收到信道切换请求或检测到放弃的连接(块128)，就选择新的信道并在该新信道上广播(块130)信标。客户端一在新信道上定位了主机的信标就在该新信道上连接(块132)到该主机。连接后，客户端在新信道上恢复监视(块120)该新连接的链路质量。
图7描绘了类似于图6所示实施例的一实施例的时间线。在该实施例中，主机92或客户端94中的每一个或者两个负责在当前信道142上监视时间100上的当前连接的链路质量。当负责监视链路质量的设备确定对当前连接链路质量已经下降到预定阈值之下时，该设备可以向另一个设备发送信道切换请求146，然后放弃连接，在系统通信148中产生临时失效。在一个实施例中，主机92已经检测到来自客户端94的信道交换请求146或者放弃的连接148后，选择一新的信道144并开始在该新的信道上广播信标150。客户端94在已经放弃连接148或已经检测到连接148放弃后，开始持续地扫描信道152以寻找主机92的信标150。当客户端94在新的信道144上定位了主机92的信标150时，主机92和客户端94在新的信道144上重新连接以恢复正常的系统通信154。
备选地，在另一个实施例中，主机92和客户端94在连接丢失148以前都没有发送信道切换请求146给另一个设备。在这样一个实施例中，主机92在检测到放弃的连接148之后，选择一个新的信道144并开始在新的信道上广播信标150。客户端94在检测到连接148的放弃后，开始持续扫描信道152以寻找主机92的信标150。当客户端94在新的信道144上定位了主机92的信标150时，主机92和客户端94在新的信道144上重新连接以恢复正常的系统通信154。
本发明的技术效果包括无线医疗系统有效监视无线连接链路质量，并在链路质量低于预定的阈值或连接放弃时将系统通信迁移到不同的无线信道的能力。进一步地，本公开顾及到了增加的数据吞吐量和无线医学系统中通信的可靠性。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，以及还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何设备或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求确定，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求的范围之内。
10无线X射线系统
12X射线基站
16X射线检测器
18X射线源
20基本单元
22电子电路
24操作员工作站
26显示器
40患者
42台
50无线患者监视系统
56无线患者传感器
58患者监视基站
70主机确定当前信道的链路质量
72链路质量在阈值之上？
74主机从列表中选择信道
76主机向设备发送信道切换请求
78剩余同步分组？
80主机和客户端交换同步分组
82主机和设备都改变到新信道
90时间线
92主机
94客户端
96当前信道
98新信道
100时间轴
102信道切换请求
104信道切换响应
106同步分组
108客户端响应
114恢复正常的系统通信
120客户端确定当前信道的链路质量
122链路质量在阈值之上？
124客户端向主机发送信道切换请求
126客户端放弃连接并开始扫描主机信标
128主机接收请求或者检测放弃的连接
130主机从列表中选择信道并在新信道上选择信标
132客户端定位信标并在新信道上连接到主机
142当前信道
146信道切换请求
148系统通信中的临时失效
144新信道
150信标
152持续扫描信道
154恢复正常的系统通信

Claims (13)

1.一种用于在连接的主机(92)和客户端(94)系统(10、50)中改变无线通信信道的方法，包括：
监视(70、120)连接的链路质量并确定所述连接是否保持完好；
如果所述连接具有(72、122)低于预定阈值的链路质量但保持完好，则执行的操作包括：
发送(76、124)并接收信道切换请求(102、146)，
将所述系统(10、50)的信道改变(82、132)到新信道(98、144)，以及
在所述新信道(98、144)上恢复(114、154)系统(10、50)通信。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述链路质量由监视信噪比、信号强度、数据验证失败的分组的数量、或丢失分组数量中的一个或多个的所述主机(92)或所述客户端(94)来确定(70、120)。
3.如权利要求1所述的方法，其中，信道切换请求(102、146)指示请求者想要切换到的新信道(98、144)。
4.如权利要求1所述的方法，其中，信道切换请求(102)指示在改变到新信道(98)之前将要在所述当前信道(96)上交换的同步分组(106)的数量。
5.如权利要求4所述的方法，其中，交换同步分组(106)包括：
所述主机(92)逐次地向所述客户端(94)传送包含剩余同步分组(106)数量的倒计数的同步分组(106)，然后等待并接收从所述客户端(94)返回的同步分组(106)响应，直到剩余的同步分组(106)数量的计数已经达到递减计数目标；以及，
所述客户端(94)逐次地等待并从所述主机(92)接收同步分组(106)，然后向所述主机(92)发送回包含与接收的有相同数值的同步分组(106)，直到剩余同步分组(106)数量的计数已经达到递减计数目标。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述主机(92)或客户端(94)设备在向另一个设备发送信道切换请求(146)后，放弃到所述另一个设备的连接。
7.如权利要求1的方法，其中，如果所述连接没有保持完好，执行的操作包括：
所述主机设备(92)选择(130)一不同的信道(144)并在所述不同的信道(144)上广播信标，以及
所述客户端设备(94)扫描(126)信道，直到所述不同的信道(144)被定位在检测到主机设备(92)的所述信标处为止，以及
所述主机(92)和客户端(94)在所述不同的信道(144)上重新连接以恢复(154)系统(50)通信。
8.一种成像主机设备(92)，包括：
一X射线源(18)；
配置成控制来自所述X射线源(18)的辐射的发射的电路(22)；
包括电路(22)的一个和多个无线通信接口，其配置成：
与检测器客户端(94)交换数据；
监视到检测器客户端(94)的连接的链路质量并确定所述连接是否保持完好；
如果所述连接具有(72)低于预定阈值的链路质量但保持完好，则执行的操作包括：
向所述客户端(94)发送(76)信道切换请求(102)，
改变(132)到新的信道(98)，以及
在所述新的信道(98)上恢复系统(10)通信。
9.如权利要求8所述的设备，其中，信道切换请求(102、146)指示所述主机(92)选择的新信道(98)号。
10.如权利要求8所述的设备，其中，信道切换请求(102、146)指示在改变到新信道(98)之前在所述当前信道将要交换的同步分组(106)的数量。
11.如权利要求10所述的设备，其中，交换同步分组(106)包括：所述主机逐次地向所述客户端(94)传送包含剩余同步分组(106)数量的倒计数的同步分组(106)，然后等待并接收从所述客户端(94)返回的同步分组(106)响应，直到剩余同步分组(106)数量的计数已经达到递减计数目标。
12.如权利要求8所述的设备，其中，所述主机设备(92)在向所述客户端(94)发送所述信道切换请求(102)之后放弃到所述客户端(94)的连接。
13.如权利要求8所述的设备，其中，如果连接没有保持完好，则执行一系列操作，包括：
选择(130)一不同的信道(144)，并且
持续在所述不同的信道(144)上广播(130)信标，直到其由检测器客户端(94)定位，以及
在所述不同的信道(144)上连接(132)到所述检测器客户端(94)。
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