CN109100374B - 具有研究数据功能性的x射线成像检测器 - Google Patents

具有研究数据功能性的x射线成像检测器 Download PDF

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Abstract

一种X射线成像检测器包括：至少一个无线收发器，所述至少一个无线收发器被配置来从至少一个外部服务器下载研究数据；数字图像传感器，所述数字图像传感器被配置来响应于入射在所述成像检测器上的x射线而生成多个信号；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器可通信地联接到所述成像检测器和所述无线电装置。所述至少一个处理器被配置来接收所述多个信号并且基于所述多个信号生成x射线图像的数字表示，并且使所述数字表示与所述研究数据相关联。

Description

具有研究数据功能性的X射线成像检测器
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年6月21日提交的美国临时申请号62/522,721和2017年11月16日提交的美国临时申请62/587,433的权益。这些美国临时申请(包括其任何附录或附件)通过引用的方式整体并入本文。
背景技术
除非本文另有指明，否则本节中所描述的方法不是本申请中的权利要求书的现有技术，也不因包含于本节中而被承认是现有技术。
数字射线摄影术是使用数字X射线成像检测器来生成数字X射线图像的X射线成像的形式，并且具有优于传统的基于胶卷的技术的多个优点。通过绕过化学处理，数字射线摄影术更加时间有效，提供数字图像以用于立即图像预览，促进图像增强，并且通常需要更少的辐射来产生具有类似对比度的图像。
数字射线摄影术现在许多应用(包括医疗诊断、兽医护理、牙科成像、工业检查和安全)中使用。这些应用中的每一种可受益于X射线获取系统的完全便捷式实现方式，即，具有全图像获取、增强和数据储存能力的电池供电的设备。然而，常规的数字X射线设备的功率要求使这种完全便捷式设备不可能实现。例如，虽然X射线成像检测器已经被研发成具有可容易携带的形态因子，但是相关联的图像获取工作站的大小和功率要求通常阻止将这种系统实现为单个独立的电池供电的设备。替代地，结合X射线成像检测器，通常采用专用计算机工作站来接收所获取的图像、执行图像处理和增强、并且提供用于控制图像获取的用户界面。
附图说明
结合附图，根据以下描述和所附权利要求书，本公开的前述和其他特征将变得更彻底清楚。这些图式仅描绘了根据本公开的若干实施方案，因此不应被认为限制本公开的范围。将通过使用附图来更具体且详细地描述本公开。
图1是根据本公开的一个或多个实施方案的数字射线摄影X射线获取系统的方框图；
图2示意性地示出图1中的数字射线摄影X射线获取系统的便捷式X射线成像检测器。
图3是根据本公开的各种实施方案的图2的便捷式X射线成像检测器的传感器面板处理器和第一功率区域的功率状态图。
图4是根据本公开的各种实施方案的图2的便捷式X射线成像检测器的CPU和第二功率区域的功率状态图。
图5阐述概括根据本公开的一个或多个实施方案的用于获取X射线图像的示例性方法的流程图。
图6阐述概括根据本公开的一个或多个实施方案的用于获取X射线图像的示例性方法的流程图。
具体实施方式
在以下详述中，参照附图，所述附图形成以下详述的一部分。在附图中，类似符号通常标识类似部件，除非上下文另外指示。在详述、附图和权利要求书中描述的示例性实施方案并不意味着是限制性的。在不脱离这里提出的主题的精神或范围的情况下，可使用其他实施方案并且可做出其他改变。将容易理解的是，如在本文中总体描述并且在附图中示出的本公开的各方面可以广泛多种不同的构型加以布置、替换、组合和设计，所有这些不同的构型都是本公开明确涵盖的并且成为本公开的一部分。
鉴于上文对现有技术的描述，在本领域中存在对便捷式X射线数字成像装置的需要，所述便捷式X射线数字成像设备是电池供电的并且包括用户界面、图像获取、图像增强、数据存储和数据传输能力。
根据本公开的实施方案，成像检测器被配置来从一个或多个外部服务器下载研究数据、生成x射线图像的数字表示、并且使数字表示与研究数据相关联。
此外，根据本公开的实施方案，数字X射线图像是通过便捷式电池供电的X射线传感器系统生成的，并且通过用户的计算设备(诸如，智能电话、膝上型计算机或电子平板)变得对用户可用。X射线传感器系统被配置来执行图像处理，并且用户的计算设备显示用户界面(UI)以用于与X射线系统交互。因此，在无外部数据获取和处理工作站的情况下提供常规的射线摄影X射线获取系统的功能性。此外，X射线传感器系统具有可显著减少功率消耗的功率状态架构，从而使得能够将X射线系统用作便捷式电池供电的设备。具体地，X射线系统被配置成具有执行图像获取的第一功率区域以及执行UI、联网和图像处理功能的第二功率区域。为了节省功率，与第一功率区域相关联的处理器和与第二功率区域相关联的处理器可各自独立地进入更低的功率消耗状态，诸如空闲状态或睡眠状态。
图1是根据本公开的一个或多个实施方案的数字射线摄影X射线获取系统100的方框图。数字射线摄影X射线获取系统100是被配置来在与用户计算设备配对时提供常规的射线摄影X射线获取系统的功能性的数字射线摄影系统。因此，除基于入射的X射线生成原始数字X射线图像数据之外，数字射线摄影X射线获取系统100还被配置来基于原始数字X射线图像数据生成数字图像、对数字图像执行合适的图像处理、并且提供使得用户能够访问数字图像的UI，而无需专用数据获取工作站或其他计算设备。如图所示，数字射线摄影X射线获取系统100包括用户接入设备110，所述用户接入设备110无线地连接到X射线成像检测器120，所述X射线成像检测器120又可通过网络105连接到远程服务器(外部服务器)140。在一些实施方案中，数字射线摄影X射线获取系统100通过无线接入点130连接到远程服务器140。
网络105可以是允许在数字射线摄影X射线获取系统100与远程服务器140之间交换数据的任何技术上可行类型的通信网络。网络105的实例可包括广域网(WAN)、局域网(LAN)、无线(例如，WiFi)网络和/或互联网等等。
远程服务器140是在其中驻留与X射线成像检测器120的操作相关的信息(诸如，用户数据、患者数据、先前执行的研究以及与其相关联的先前获取的图像)的计算设备。例如，在一些实施方案中，远程服务器140包括一个或多个医学数字成像和通信(DICOM)服务器，诸如DICOM图片存档与通信系统(PACS)存储服务器和/或DICOM PACS审查工作站。这类服务器从多个模态提供对医学图像的存储和便利访问，从而使得X射线成像检测器120的用户能够立即访问先前生成的医疗图像和/或与特定患者或项目相关联的研究。在其他实例中，服务器对在工业和安全应用中使用的其他X射线图像提供存储和便利访问。
用户接入设备110可以是包括用于显示UI的显示设备111和能够无线地连接到X射线成像检测器120的任何技术上可行的计算设备。例如，用户接入设备110可以是被配置来与X射线成像检测器120交互(例如，从X射线成像检测器120接收输出以及向其提供输入)的智能电话和/或可穿戴式计算设备、电子平板、膝上型计算机等。在一些实施方案中，用户接入设备110被编程有实现与X射线成像检测器120的这类交互的软件应用程序。用户接入设备110可实现这类交互，所以X射线成像检测器120并不需要专用数据获取工作站，诸如台式计算机。因此，X射线成像检测器120可以更加便捷的形态因子进行配置。此外，与显示设备相关联的功率使用被外部化到用户接入设备110，从而进一步增强X射线成像检测器120的便捷性和X射线成像检测器120的操作时间的持续性。
在一些实施方案中，用户接入设备110通过基于web浏览器的界面与X射线成像检测器120交互。在这类实施方案中，X射线成像检测器120在X射线成像检测器120的操作期间被配置为向用户接入设备110传输UI的web服务器。此外，在这类实施方案中，为了与X射线成像检测器120交互，用户接入设备110可以是支持合适的浏览器程序(例如，超文本标记语言5兼容(HTML5兼容)Web浏览器程序)的任何计算设备。因此，X射线成像检测器120可根据“自带设备(bring your own device)”方案进行操作，并且因此可由各自具有不同的用户接入设备110的多个不同用户操作。因此，由于每个单独用户接入设备110不受修复或完全更换由X射线成像检测器120执行的软件影响，这类升级或修复对多个不同用户的影响大大减小。此外，由于不需要对各个用户接入设备110中的每一个进行升级，这类软件升级是流线型的。
X射线成像检测器120是以便捷式X射线成像检测器的形态因子被配置有X射线图像获取工作站的功能性的电池供电的无线射线摄影面板。这样，X射线成像检测器120的能力包括但不限于以下中的一项或多项：用于射线摄影(单图像X射线)应用的图像处理能力；用于荧光检查(视频X射线)应用的图像处理能力；通过无线网络(诸如网络105)从远程服务器140中所包括的远程服务器(诸如DICOM模态工作列表服务器)查询、下载或上传研究数据；与DICOM模态工作列表服务器类似地本地存储将要执行的研究数据，所述DICOM模态工作列表服务器可与远程服务器140中的一个或多个动态地同步；通过内部Web服务器提供用户界面以访问数据库或电子存储设备(例如，闪存器)中的本地存储的研究数据；保存所执行研究和所获取图像的本地记录，诸如DICOM PACS的面板驻留版本；提供用户界面以查看和/或审查这类研究；直接从X射线成像检测器120向远程服务器140中的一个或多个传输所执行研究，包括图像；同时连接到用户接入设备110和驻留在远程服务器140中的一个或多个中的网络驻留资源两者的能力；以及经受软件修复或更换而无需单独的计算设备(诸如专用工作站计算机)的能力。此外，在一些实施方案中，X射线成像检测器120的能力包括但不限于使用在X射线成像检测器120上运行(而不是在专用获取工作站中执行)的增强算法来增强数字图像。因此，在这类实施方案中，X射线成像检测器120可提供必需的增强算法。标准图像处理可包括偏移校正、增益校正和缺陷校正。偏移校正使每个像素的基线水平偏移，使得像素共享相同的基线输出水平。增益校正使每个像素X对射线输入的响应标准化。总之，偏移和增益校正允许形成图像的像素集合对X射线输入具有一致响应。此外，成像检测器可具有在某个方面有缺陷并且无法使用偏移和增益校正来标准化的至少一些像素。缺陷校正使用最近邻像素的平均值来替换这类缺陷像素。
可在各种实施方案中采用的三种类型的图像增强算法(超过标准图像处理)包括：栅极检测和抑制；散射校正；以及必要增强。
在栅极检测和抑制中，一维X射线栅极包括一组窄的、并行的致密材料条带，在每个条带之间具有窄的空隙。这种栅极可用于减轻由受试者的身体或周围对象散射的而未被吸收的X射线的遮蔽效应。栅极检测和抑制算法可包括各种方法。栅极检测方法确定栅极是否存在。如果栅极存在，那么使用栅极表征和抑制方法。栅极表征确定属性，诸如栅极的频率、栅极尖峰的量值、栅极尖峰的传播以及栅极的取向。栅极抑制包括一系列一维带阻滤波器。
散射校正是用于减轻散射的、未吸收的辐射的效应的替代性(或补充性)技术。X射线由受试者的身体或其他邻近材料进行的散射的影响可通过使用散射核来估算。这种散射核可用于从整体信号移除散射辐射的贡献，从而仅留下由于初级(非散射)辐射造成的所期望信号。
在必要增强中，首先，基于对图像中所存在的数据和基于测验的参数的分析，针对总对比度和亮度增强对图像进行处理。然后，将图像分割成不同频率，基于对输入数据以及所提供参数的分析对所述频率进行适应性增强。这样做，图像中的器官、组织和骨边界的对比度、锐度和噪声水平就得到控制。必要增强算法在仅对X射线图像应用基本的图像处理时使图像在临床上有用。
处理中的下一步骤用于控制图像中的器官、组织和骨边界的对比度、锐度和噪声水平。这通过基于将图像分割成不同频率并基于对输入数据以及所提供参数的分析对所述频率进行适应性增强来完成。
DICOM模态工作列表服务器是由DICOM标准定义的服务，所述服务在由模态(诸如X射线获取系统)查询时提供所计划研究的列表。DICOM存储服务器是对所执行研究提供存储的服务。
研究数据可包括患者的列表、将要执行的研究(也称为工作列表)、已经执行的一项或多项研究、以及图像数据。在一个实施方案中，研究是表示单图像捕获事件的实体(例如，容器)。在一些实施方案中，研究可以是计划的(尚未执行的)，在这种情况下，研究将具有与其相关联的患者数据，但不具有相关联的图像。一旦研究已经执行(例如，患者露面，图像被捕获等)，那么就可将图像附接到研究。
在操作中，X射线源150引导X射线穿过感兴趣的患者或对象并且到达X射线成像检测器120上。在X射线成像检测器120被配置为间接面板检测器的实施方案中，X射线成像检测器120中的闪烁体材料被入射的X射线激发并且发射光，所述光由多个光电二极管检测。每个二极管针对最终将变成数字图像的内容的不同像素生成信号(例如，与入射光强度成比例的电压)，并且X射线成像检测器120中的编码器解释这些电压中的每一个并且将与电压成比例的值分配给每个电压。在X射线成像检测器120被配置为直接面板检测器的实施方案中，入射的X射线光子直接地转换成电荷。
下文结合图2描述X射线成像检测器120的一个实施方案。图2示意性地示出根据本公开的一个或多个实施方案的X射线成像检测器120。如图所示，X射线成像检测器120包括中央处理单元(CPU)220、传感器面板处理器250和X射线传感器面板280。CPU 220联接到各种设备，包括调试/服务端口231、固态硬盘(SSD)232或其他非易失性数据存储介质、以及无线收发器(无线模块233和234)中的一个或多个。CPU 220还包括或联接到存储器221。类似地，传感器面板处理器250联接到各种设备，包括加速度计260、3轴陀螺仪261、数模转换器/模数转换器(DAC/ADC)261、功率监测器263、用于X射线传感器面板280的门驱动器264、震动传感器265、温度传感器266、电池/超级电容器267或其他电源、电源按钮268、状态指示器269、以及X射线传感器模拟设备270中的一个或多个。此外，传感器面板处理器250包括或联接到图像获取固件251。
CPU 220可以是被实现为CPU、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、任何其他类型的处理单元、或不同处理单元的组合的任何合适的处理器。在一些实施方案中，CPU 220是基于智能移动架构(SMARC)x86的处理器。总体上，处理单元220可以是能够处理数据和/或执行驻留在存储器221中的软件应用程序(包括操作系统(OS)222、图像处理软件223和/或UI应用程序224等等)的任何技术上可行的硬件单元，所述软件应用程序诸如面板校准软件、研究编辑软件、图像审查和/或注解软件、图像再处理软件等。CPU 220被配置来从存储器221读取数据以及将数据写入存储器221。存储器221可包括随机存取存储器(RAM)模块、闪存器单元、或其他类型的存储器单元、或其组合。存储器221包括可由CPU 220执行的各种软件程序以及与所述软件程序相关联的应用程序数据，所述软件程序包括OS 222、图像处理软件223和/或UI应用程序224等等。为清楚起见，在图2中将存储器221描绘为包括在CPU 220中，但是在一些实施方案中，可将存储器221实现为单独设备。
OS 222支持CPU 220的功能，包括计划任务；执行图像处理软件223和UI应用程序224；向SSD 232、无线模块233和无线模块234发送命令；以及管理CPU 220的功率状态。图像处理软件223包括用于处理从传感器面板处理器250接收的图像数据以生成数字图像和/或对数字图像执行增强算法的一个或多个应用程序。例如，图像处理软件223可被配置来将数字表示或其他图像数据转换成呈特定图像文件格式的数字图像和/或修改所产生的数字图像。因此，一旦从传感器面板处理器250接收到数字表示，图像生成和后处理可独立于X射线传感器面板280和传感器面板处理器250的操作来执行。UI应用程序224包括实现X射线成像检测器120与用户接入设备110之间以及X射线成像检测器120与远程服务器140之间的无线通信的任何软件应用程序。例如，UI应用程序224可被配置来生成UI并将UI传输至用户接入设备110(例如，通过web浏览器)并且接收和实施从用户接入设备110接收的用户输入。因此，UI应用程序224使得能够采用用户接入设备110来控制X射线成像检测器120和以其他方式与其交互。在这类实施方案中，CPU 220、UI应用程序224和无线模块233和/或234作为web服务器起作用。另外，在这类实施方案中，UI应用程序224可被配置用于患者选择、图像获取、图像或研究注解、或图像审查。
调试/服务端口231提供与X射线图像检测器120的有线连接以便进行故障检测、软件升级等。SSD 232为先前获取的数据或医学图像、与特定患者或项目相关联的研究和/或软件应用程序提供非易失性存储。无线模块233和234可以是使得X射线成像检测器120能够与图1中的用户接入设备110和/或与图1中的无线接入点130无线通信的任何技术上可行的无线芯片、卡或其他设备。适于用作无线模块233和/或234的设备的实例包括WiFi模块、WLAN模块、3G模块等。例如，在一些实施方案中，无线模块233和/或234是能够提供与用户接入设备110的WiFi直接连接的802.11ac/n设备。可替代地或另外地，在一些实施方案中，无线模块233和/或234是能够提供与用户接入设备110的蓝牙连接的设备。在一些实施方案中，至少一个无线收发器被配置来使用WiFi、电气与电子工程师协会(IEEE)802.11标准、蓝牙或IEEE 802.15无线通信标准、第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)(例如，版本11或12)、高速分组接入(HSPA)或通常作为WiMAX(全球微波互联接入)为产业集群所知的IEEE802.16标准(例如，802.16e、802.16m)进行通信。因此，在一些实施方案中，无线模块233和/或234包括两根天线并且能够同时进行WiFi和蓝牙操作。在一些实施方案中，无线模块233被配置用于与X射线成像检测器120进行无线通信，并且无线模块234被配置用于与无线接入点130进行独立的无线通信，例如用于与云或与远程服务器140通信。在这类实施方案中，当X射线成像检测器120处于没有互联网接入或无线接入点130的位置中时，无线模块234可被禁用以节约功率。
传感器面板处理器250是与CPU 220分离的处理器，其控制并以其他方式与X射线成像检测器120的图像获取硬件交互。这样，传感器面板处理器250可以是被实现为CPU、ASIC、FPGA、任何其他类型的处理单元、或不同处理单元的组合的任何合适的处理器。在一些实施方案中，传感器面板处理器250是包括图像获取固件251的FPGA。总体上，传感器面板处理器250可以是能够进行以下各项的任何技术上可行的硬件单元：控制X射线成像检测器120的图像获取硬件；从X射线传感器面板280的读出电子器件接收信号；基于所接收信号生成x射线图像的数字表示；以及将数字表示传输至CPU 220以用于进行图形处理。在一些实施方案中，传感器面板处理器250可以是包括在CPU 220中的功能性。
加速度计260和3轴陀螺仪261指示X射线成像检测器120在X射线图像获取期间的精确取向，即使当此时X射线成像检测器120存在运动时也是如此。因此，可在图像获取时收集指示特定图像的上/下/左/右的元数据。在一些实施方案中，加速度计260还可指示X射线成像检测器120已经被碰撞的时间，从而防止将由X射线传感器面板280在这种碰撞期间生成的信号解释为响应于入射的X射线生成的图像信号。在一些实施方案中，来自加速度计260的输出可在“摇晃唤醒(shake-to-wake)”特征中采用，其中用户可简单地通过摇晃X射线成像检测器120来使X射线成像检测器120离开空闲或睡眠状态并进入更活跃状态。
DAC/ADC 261可有助于通过将从设置在X射线传感器面板280中的多个二极管中的每一个接收的每个模拟信号(电压)转换成数字值来生成图像的数字表示。功率监测器263监测电池状态。门驱动器264放大X射线传感器面板280的光检测二极管中的每一个的输出。震动传感器265可包括用于基于来自加速度计260的信号检测X射线成像检测器120的碰撞或震荡的专用逻辑。可替代地，震动传感器包括用于检测X射线成像检测器120的碰撞或震荡的专用传感器。温度传感器266监测X射线传感器面板280的温度以有助于由此对所生成模拟信号进行基于温度的校正。电池/超级电容器267用作用于X射线成像检测器120的电源。在一些实施方案中，电池/超级电容器267还被配置为用于X射线成像检测器120的暂时不间断功率供应器或其他电源以有助于进行电池热插拔。状态指示器269包括视觉指示器(诸如一个或多个颜色编码的发光二极管(LED))和/或听觉指示器(诸如一个或多个蜂鸣器)。状态指示器269可向用户提供与当前功率状态、电池状态、无线通信状态、系统状态、当前图像获取的完成等中的一个或多个相关联的信息。X射线传感器模拟设备270包括X射线传感器面板280的读出电子器件(诸如模拟ASIC设备)，每个读出电子器件生成与X射线传感器面板280的特定像素上的入射可见光成比例的电压。
电源按钮268使得各种用户输入能够作为整体控制CPU 220、传感器面板处理器250和/或X射线成像检测器120的功率状态。例如，在一些实施方案中，当X射线成像检测器120关断时，按压电源按钮268多于一定时间间隔(诸如一秒)导致传感器面板处理器250打开并起动。在一些实施方案中，当X射线成像检测器120操作时，按压电源按钮268更长的时间间隔(例如，处于一秒与三秒之间)作为整体导致CPU 220、传感器面板处理器250和/或X射线成像检测器120离开任何更低的功率状态(诸如空闲或睡眠状态)并且进入正常的操作功率状态。在一些实施方案中，当X射线成像检测器120操作时，按压电源按钮268再更长的时间间隔(例如，处于三秒与六秒之间)导致CPU 220和传感器面板处理器250试图关闭。在一些实施方案中，当X射线成像检测器120操作时，按压电源按钮268甚至更长的时间间隔(例如，大于六秒)导致CPU 220和传感器面板处理器250立即关闭。在其他实施方案中，任何其他技术上可行的用户输入方案可结合电源按钮268采用来使传感器面板处理器250和/或CPU 220进入某个功率状态。
根据本公开的各种实施方案，X射线成像检测器120被配置有功率状态架构，所述功率状态架构包括执行图像获取的第一功率区域291和执行UI和图像处理功能的第二功率区域292。如图所示，传感器面板处理器250和X射线传感器面板280包括在第一功率区域291中，并且CPU 220和相关联的设备包括在第二功率区域292中。为了节省功率，与第一功率区域相关联的处理器(即，传感器面板处理器250)和与第二功率区域相关联的处理器(即，CPU220)可各自独立地进入空闲或其他更低的功率消耗状态(诸如睡眠状态)。因此，传感器面板处理器250和第一功率区域291根据下文结合图3描述的一种功率状态方案操作，而CPU220和第二功率区域292根据下文结合图4描述的另一种功率状态方案操作。
图3是根据本公开的各种实施方案的传感器面板处理器250和第一功率区域291的功率状态图300。如图所示，传感器面板处理器250在以下四种不同功率状态下操作：关断状态301、空闲状态302、准备状态303和繁忙状态304。
在空闲状态302下，X射线传感器模拟设备270(即，X射线传感器面板280的光传感器)被供电，但处于休眠状态，即，向X射线传感器模拟设备270施加低电压。此外，在一些实施方案中，在空闲状态302下，X射线传感器模拟设备270并不对大于预定阈值(例如，一伏特)的正门电压(通常由入射的X射线生成)作出响应。空闲状态302需要小的功率，并且因此，X射线传感器面板可在相对低的功率消耗下保持处于空闲状态302。
在准备状态303下，X射线传感器模拟设备270被供电并且准备检测X射线暴露。因此，入射的X射线可生成高于空闲状态302的预定阈值的电压。因为X射线传感器模拟设备270处于低功率状态，但是可检测入射的X射线，所以准备状态303可被认为是“电压触发(vTrigger)”状态。在这种功率状态下，一旦检测到入射的X射线，就可通过使X射线传感器面板280进入繁忙状态304来触发图像获取。在一个实施方案中，触发可来自用户接入设备(“无线设备”)或“电压触发”。
在繁忙状态304下，X射线传感器面板280执行图像获取，即，等待整合时间)、读出X射线传感器模拟设备270，并且在一些实施方案中，针对后偏移图像等待另一个整合时间并且第二次读出X射线传感器模拟设备270。
如图所示，传感器面板处理器250和X射线传感器面板280响应于指示器上的功率(例如，当用户按下电源按钮268多于一秒时)从关断状态301进入空闲状态302。传感器面板处理器250和X射线传感器面板280响应于软件命令而从准备状态303进入空闲状态302。这种软件命令可响应于来自用户接入设备110(如图1所示)的用户输入、X射线传感器面板280保持空闲多于最大阈值时间等而生成。类似地，传感器面板处理器250和X射线传感器面板280响应于这种软件命令而从空闲状态302进入准备状态303。此外，传感器面板处理器250和X射线传感器面板280响应于图像获取的完成而从繁忙状态304进入准备状态303。传感器面板处理器250和X射线传感器面板280响应于电压触发(即，当X射线传感器模拟设备270在X射线传感器面板280处于准备状态303时检测到入射的X射线时)而从准备状态303进入繁忙状态304。可替代地或另外地，传感器面板处理器250和X射线传感器面板280响应于无线触发(诸如来自用户接入设备110的传输)而从准备状态303进入繁忙状态304。
在一些实施方案中，当传感器面板处理器250和X射线传感器面板280从关断状态301进入空闲状态302时，传感器面板处理器250给CPU 220加电(参见图4)。因此，在这类实施方案中，传感器面板处理器250控制CPU 220的初始功率状态。此外，在一些实施方案中，当传感器面板处理器250和X射线传感器面板280处于准备状态303并且检测到X射线时，如果CPU 220处于睡眠或空闲状态，那么传感器面板处理器250使CPU 220离开这种状态。例如，传感器面板处理器250可传输“WLAN唤醒”命令(参见图4)。在这类实施方案中，由此在延迟减小或极小的情况下使得CPU 220和第二功率区域292准备好为用户处理和显示图像，但是当传感器面板处理器250和X射线传感器面板280未获取到图像时，可保持处于更低的功率消耗状态。
图4是根据本公开的各种实施方案的CPU 220和第二功率区域292的功率状态图400。如图所示，CPU 220在以下四种不同功率状态下操作：关断状态401、睡眠状态402、低唤醒状态403和高度活跃状态404。
在空闲状态402下，无软件在CPU 220中操作。在一些实施方案中，空闲状态402基本上类似于S3睡眠状态。在这类实施方案中，CPU 220根据典型的S3功率状态操作，包括当检测到临界电池电量时进入关断状态401、当按下电源按钮268特定持续时间(例如，一至三秒)时进入高度活跃状态404。类似地，CPU 220响应于电池移除事件、低电池电量检测或无活动持续多于最大时间阈值而从低唤醒状态403进入空闲状态402。此外，在一些实施方案中，在空闲状态402下，CPU 220被配置来在检测到电池插入时、或在CPU 220接收“WLAN唤醒”时(例如，响应于X射线的检测)、和/或在CPU 220从传感器面板处理器250接收摇晃输入时进入低唤醒状态403。在一些实施方案中，采用PCI表达(PCIe)唤醒机制来使CPU 220从空闲状态402进入低唤醒状态403。在一些实施方案中，无线模块233或234被编程来在从传感器面板处理器250检测到特定类型的包时断言PCIe唤醒信号。应当指出，在传感器面板处理器250处于准备状态303或繁忙状态304的同时，CPU 220可处于空闲状态402，从而避免X射线成像检测器120不必要地消耗能量。
在低唤醒状态403下，CPU 220在更低的功率消耗状态(即，更低活动水平操作状态)(诸如S0低唤醒状态)下操作。低唤醒状态403是比正常操作状态(诸如高度活跃状态404)更低的功率消耗状态。因此，如果不执行软件，那么CPU 220的一个或多个核心暂停(park)。CPU 220响应于低电池电量检测、低活动检测或电池移除事件而从高度活跃状态404进入低唤醒状态403。
在高度活跃状态404下，CPU 220操作标准操作状态，诸如S0高度活跃状态。因此，CPU 220响应于按下电源按钮268而从关断状态401、响应于按下电源按钮268而从睡眠状态402、以及响应于检测到高活动水平而从低唤醒状态403进入高度活跃状态404。此外，CPU220响应于按下电源按钮268持续延长的持续时间(诸如大于六秒)或响应于软件命令(例如，通过到用户接入设备110的用户输入)而从高度活跃状态404进入关断状态401。
如由功率状态图400所示出，CPU 220和第二功率区域292被配置来独立于传感器面板处理器250(或功能性)和第一功率区域291进入更低的功率消耗状态。例如，在获取大数目的图像但不需要进行图像处理或与远程服务器140通信的时间段期间，在传感器面板处理器250和X射线传感器面板280在准备状态303和/或繁忙状态304下操作的同时，CPU220和第二功率区域292可保持处于低唤醒状态403或睡眠状态402，从而大大减小X射线成像检测器120的功率消耗。因此，通过在更低的功率消耗状态下操作CPU 220和第二功率区域292直到需要对所获取图像进行图像处理，可实现X射线成像检测器120的功率消耗的显著减小。应当指出，对于典型的处理器，高度活跃状态404下的功率消耗可大约为约20W，低唤醒状态403下的功率消耗可大约为约5W，并且睡眠状态402下的功率消耗可大约为约0.5W。
图5阐述概括根据本公开的一个或多个实施方案的用于获取X射线图像的示例性方法的流程图。所述方法可包括如由方框501-510中的一个或多个所示出的一个或多个操作、功能或动作。尽管方框按顺序次序示出，但是这些方框可并行和/或以与本文所描述不同的次序执行。而且，各种方框可基于所希望的实现方式结合到更少的方框中、划分到另外的方框中和/或被消除。尽管结合图1-4的数字射线摄影X射线获取系统100对所述方法进行描述，但是本领域的技术人员将理解，任何合适地配置的射线摄影系统在本公开的范围内。
在方法步骤之前，传感器面板处理器250和第一功率区域291响应于例如用户通过电源按钮268启动X射线成像检测器120而进入准备状态303。此外，CPU 220和第二功率区域292响应于例如在CPU 220中检测到低活动而进入睡眠状态402。
方法500从步骤501开始，在步骤501中，传感器面板处理器250通过来自X射线传感器面板280的多个信号检测入射在X射线传感器面板280上的X射线。例如，在一些实施方案中，X射线传感器模拟设备270各自响应于由设置在X射线传感器面板280上的闪烁体材料生成的入射光而向传感器面板处理器250传输电压信号，其中闪烁体材料在由入射的X射线激发时发射可见光。
在步骤502中，传感器面板处理器250基于来自加速度计260和/或震动传感器265的输出来确定多个信号是否与X射线传感器面板280的碰撞或震荡相关联。如果是，那么方法500前进至步骤510并且结束；如果否，那么方法500前进至步骤503。
在步骤503中，传感器面板处理器250(或传感器面板处理器功能性)使CPU 220(或CPU功能性)进入更高的功率消耗状态，诸如高度活跃状态404或低唤醒状态403。例如，在一些实施方案中，传感器面板处理器250通过无线模块233或234向CPU 220传输WLAN唤醒包。
在步骤504中，传感器面板处理器250基于在步骤501中接收的多个信号来生成X射线图像的数字表示。例如，数字表示可包括X射线传感器面板280的每个像素的强度值以及与强度值相关联的合适的元数据。
在步骤505中，传感器面板处理250向CPU 220传输X射线图像的数字表示以用于进行随后的图像处理。应当指出，在步骤505期间，CPU 220处于活跃状态(诸如高度活跃状态404或低唤醒状态403)，并且因此准备好立即开始根据所传输的数字表示生成图像的过程。
在步骤506中，CPU 220基于在步骤505中传输的数字表示(诸如呈标准图像格式(例如，bmp、gif、jpg、tif等)的数字图像文件)生成数字图像。
在X射线摄影中，当交流(AC)噪声源接近X射线传感器面板280时，AC噪声可影响由X射线成像检测器120生成的数字图像的质量。例如，CPU 220中数百万个晶体管在GHz范围内的切换可以是一个这类的噪声源。根据一些实施方案，在操作期间，X射线成像检测器120中的一些或全部部件的切换是同步的。因此，可使得在由X射线成像检测器120生成的图像中的切换噪声的影响从图像到图像是静态的。因此，从所获取图像去掉偏移图像也将移除这类静态噪声。应当指出，从所获取图像去掉偏移图像(即，在暴光的图像之后立即拍摄但不包含剂量的图像)通常用于补偿X射线传感器面板280中用于读取电荷的ASIC的温度诱导的和其他的短期漂移。
根据一些实施方案，X射线成像检测器120中的所有切换得到同步。因为在正常操作期间，X射线成像检测器120中的充当噪声源的各种设备可异步地进入或离开睡眠模式，所以在一些实施方案中，修改同步时钟以补偿设备的这类异步的睡眠和唤醒。根据这类实施方案，CPU 220和其他噪声源设备被同步到单个时钟。因为适于用作CPU 220的处理器通常不被设计来与单个外部时钟同步，所以X射线成像检测器120被同步到CPU 220并且反之则不行。
图6阐述概括根据本公开的一个或多个实施方案的用于获取X射线图像的示例性方法的流程图。所述方法可包括如由方框601-605中的一个或多个所示出的一个或多个操作、功能或动作。尽管方框按顺序次序示出，但是这些方框可并行和/或以与本文所描述不同的次序执行。而且，各种方框可基于所希望的实现方式结合到更少的方框中、划分到另外的方框中和/或被消除。尽管结合图1-5的数字射线摄影X射线获取系统100对所述方法进行描述，但是本领域的技术人员将理解，任何合适地配置的射线摄影系统在本公开的范围内。
在方法步骤之前，针对特定临床位置计划患者研究并将其存储在远程服务器140中。
方法600从步骤601开始，在步骤601中，X射线成像检测器120向一个或多个远程服务器140查询将要针对特定患者执行的一项或多项研究。在一些实施方案中，用户通过用户接入设备110发起查询，并且X射线成像检测器120通过无线接入点130或网络105与一个或多个远程服务器140通信。例如，X射线成像检测器120可查询DICOM模态工作列表服务器。
在步骤602中，X射线成像检测器120从远程服务器140(诸如DICOM模态工作列表服务器)接收将要对特定患者执行的一项或多项研究。
在步骤603中，X射线成像检测器120从用户接入设备110接收获取一个或多个X射线图像的命令。
在步骤604中，X射线成像检测器120获取一个或多个X射线图像并将其存储在本地。例如，在一些实施方案中，将所获取X射线图像和/或所获取X射线图像的数字表示存储在SSD 232中。因此，用户随后可通过用户接入设备110并且在不访问远程服务器140的情况下访问这类X射线图像或其数字表示。
在步骤605中，X射线成像检测器120向远程服务器140中的一个传输一个或多个X射线图像。应当指出，图像数据的这种直接上传提供研究供在医院PACS上审查的实时可用性，而无需将X射线成像检测器120连接到专用工作站。类似地，工作列表数据的直接下载提供对工作列表(即，将要获取的研究)的实时更新，而无需将X射线成像检测器120连接到专用工作站。应当进一步指出，在常规数字射线摄影X射线获取系统中，上述步骤通常由在分离计算机工作站上运行的软件协调并执行。根据各种实施方案，使用X射线成像检测器120，这类软件实际上在X射线成像检测器120自身上运行。因此，用户通过“哑”设备(例如，用户接入设备110)访问面板软件。也就是说，设备可在包括HTML5兼容浏览器并且几乎无其他安装的专用软件的情况下提供对面板软件的用户访问。
可在无外部数据获取和处理工作站的情况下提供常规的射线摄影X射线获取系统的功能性。因此，通过便捷式电池供电的X射线传感器系统生成数字X射线图像，并且通过用户的计算设备使得所述数字X射线图像对用户可用。X射线系统被配置成具有执行图像获取的第一功率区域以及执行用户界面、联网和图像处理功能的第二功率区域。为了节省功率，与第一功率区域相关联的处理器和与第二功率区域相关联的处理器可各自独立地进入更低的功率消耗状态，诸如空闲状态或睡眠状态。
参照图1、图2和图6，一些实施方案包括X射线成像检测器120，其包括：至少一个无线模块233或234，所述至少一个无线模块233或234被配置来从至少一个远程服务器140下载研究数据；X射线传感器面板280，所述X射线传感器面板280被配置来响应于入射在X射线成像检测器120上的X射线而生成多个信号；以及至少一个传感器面板处理器250或CPU220，所述至少一个传感器面板处理器250或CPU 220可通信地联接到X射线传感器面板280和至少一个无线模块233或234，并且被配置来：接收多个信号并且基于多个信号生成x射线图像的数字表示，并且使所述数字表示与研究数据相关联。
在一些实施方案中，研究数据包括研究和患者信息，并且远程服务器140包括医学数字成像和通信(DICOM)模态工作列表服务器。
在一些实施方案中，至少一个无线模块233或234进一步被配置来使用WiFi、电气与电子工程师协会(IEEE)802.11标准、蓝牙、IEEE 802.15无线通信标准、第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)(例如，版本11或12)、高速分组接入(HSPA)、WiMax、或IEEE802.16标准进行通信。
在一些实施方案中，X射线成像检测器120还包括可通信地联接到至少一个传感器面板处理器250或CPU 220的至少一个SSD 232以及被配置来存储研究数据和数字表示的数据库。
在一些实施方案中，至少一个无线模块233或234进一步被配置来将研究数据上传至至少一个远程服务器140，包括医学数字成像和通信(DICOM)图片存档与通信系统(PACS)存储服务器。
在一些实施方案中，至少一个传感器面板处理器250或CPU 220进一步被配置来使存储在X射线成像检测器120上的研究数据与至少一个外部服务器同步。
在一些实施方案中，至少一个传感器面板处理器250或CPU 220进一步被配置来生成用户界面，并且致使通过所述用户界面显示基于x射线图像的数字表示和研究数据的数字图像。
在一些实施方案中，X射线成像检测器120还包括显示器，所述显示器可通信地联接到至少一个处理器并且被配置来查看用户界面。
在一些实施方案中，至少一个无线模块233或234可通信地联接到用户接入设备110。
在一些实施方案中，X射线成像检测器120还包括至少一个web服务器，所述至少一个web服务器可通信地联接到至少一个传感器面板处理器250或CPU 220并且被配置来与用户接入设备100通信。
在一些实施方案中，用户界面使用超文本标记语言5兼容(HTML5兼容)web界面。
在一些实施方案中，用户界面被配置用于患者选择、图像获取、图像或研究注解、或图像审查。
在一些实施方案中，至少一个传感器面板处理器250或CPU 220进一步被配置来对数字图像执行增强算法。
在一些实施方案中，至少一个传感器面板处理器250或CPU 220包括：传感器面板处理器250，所述传感器面板处理器250可通信地联接到X射线传感器面板280，并且被配置来接收多个信号并且基于多个信号生成X射线图像的数字表示；以及CPU 220，所述CPU 220被配置来生成用户界面并且致使通过用户界面显示基于x射线图像的数字表示的数字图像。在这类实施方案中，传感器面板处理器250被配置来在CPU 220处于第二活跃状态的同时进入第一空闲状态，或CPU 220被配置来在传感器面板处理器250处于第一活跃状态的同时进入第二空闲状态。
在一些实施方案中，CPU 220被配置来接收x射线图像的数字表示并且基于x射线图像的数字表示生成数字图像。
在一些实施方案中，传感器面板处理器250被配置来在未检测到x射线的时间间隔超过阈值之后进入第一空闲状态。
在一些实施方案中，第一活跃状态包括其中X射线成像检测器120响应于入射在x射线成像检测器120上的X射线而生成多个信号的功率状态。
在一些实施方案中，CPU 220被配置来响应于来自传感器面板处理器250的唤醒命令而从第二空闲状态进入第二活跃状态。
在一些实施方案中，传感器面板处理器250响应于用户输入或由X射线成像检测器120对x射线的检测中的一者而生成唤醒命令。
在一些实施方案中，CPU 220被配置来执行能够生成用户界面的操作系统。
根据一些实施方案，X射线成像设备包括：无线通信装置(例如，无线模块233和234)，所述无线通信装置被配置来从至少一个外部服务器(例如，远程服务器140)下载研究数据；数字图像感测装置(例如，X射线传感器面板280)，所述数字图像感测装置被配置来响应于入射在数字图像感测装置上的x射线而生成多个信号；以及控制装置(例如，传感器面板处理器250和CPU 220)，所述控制装置被配置来：接收多个信号并且基于多个信号生成x射线图像的数字表示，并且使所述数字表示与研究数据相关联。
被配置来从至少一个远程服务器140下载研究数据的无线通信设备的实例包括无线模块233和/或234。
被配置来响应于入射在其上的x射线而生成多个信号的数字图像感测装置包括X射线传感器面板280。
被配置来接收多个信号并且基于多个信号生成x射线图像的数字表示并且使数字表示与研究数据相关联的控制装置的实例包括传感器面板处理器250和/或CPU 220。
根据一些实施方案，一种设备包括：X射线成像检测器120，所述X射线成像检测器120被配置来响应于在暴露时段期间入射在X射线成像检测器120上的x射线而生成多个信号；传感器面板处理器250，所述传感器面板处理器250可通信地联接到X射线成像检测器120并且被配置来接收多个信号并且基于多个信号生成x射线图像的数字表示；以及CPU220，所述CPU 220被配置来生成用户界面并且致使通过用户界面显示基于x射线图像的数字表示的数字图像，其中传感器面板处理器250被配置来在CPU 220处于第二活跃状态的同时进入第一空闲状态，或CPU 220被配置来在传感器面板处理器250处于第一活跃状态的同时进入第二空闲状态。
根据一些实施方案，供X射线成像检测器120用来处理研究数据的方法包括：由至少一个无线模块233或234从至少一个远程服务器140下载研究数据；由X射线传感器面板280响应于入射在X射线传感器面板280上的x射线生成多个信号；由传感器面板处理器250基于多个信号生成x射线图像的数字表示；以及由CPU 220、传感器面板处理器250使数字表示与研究数据相关联。
本书面公开随附的权利要求书特此明确地并入本书面公开，其中每项权利要求自身作为单独的实施方案。本公开包括独立权利要求与其从属权利要求的所有置换。此外，能够衍生自以下独立和从属权利要求的另外的实施方案也明确地并入本书面描述。这些另外的实施方案通过以下方式来确定：用短语“以权利要求[x]开始并且以紧接在给定从属权利要求之前的权利要求结束的权利要求中的任一项”替换这一从属权利要求的依存性，其中括号内的术语“[x]”用最近所引用的独立权利要求的数字替换。例如，对于以独立权利要求1开始的第一权利要求组，权利要求3可从属于权利要求1和2中的任一项，其中这些单独的从属关系产生两个相异的实施方案；权利要求4可从属于权利要求1、2或3中的任一项，其中这些单独的从属关系产生三个相异的实施方案；权利要求5可取决于权利要求1、2、3或4中的任一项，其中这些单独的从属关系产生四个相异的实施方案；以此类推。
虽然本文已经公开各个方面和实施方案，但是其他方面和实施方案对于本领域技术人员将是显而易见的。本文公开的各个方面和实施方案是为了说明的目的，而不旨在是限制性的，其真实范围和精神由所附权利要求书指出。

Claims (25)

1.一种成像检测器，其包括：
数字图像传感器，所述数字图像传感器被配置来响应于入射在所述传感器上的x射线而生成多个信号；
第一处理器，所述第一处理器可通信地联接到所述数字图像传感器，并且被配置来接收所述多个信号并且基于所述多个信号生成所述x射线图像的数字表示；以及
第二处理器，所述第二处理器被配置来生成用户界面，并且致使通过所述用户界面显示基于所述x射线图像的所述数字表示的数字图像；
其中所述第一处理器被配置来在所述第二处理器处于第二活跃状态的同时进入第一空闲状态，或所述第二处理器被配置来在所述第一处理器处于第一活跃状态的同时进入第二空闲状态。
2.如权利要求1所述的成像检测器，还包括：
至少一个无线收发器，所述至少一个无线收发器被配置来从至少一个外部服务器下载研究数据，
其中所述第一处理器和所述第二处理器中的至少一个可通信地联接到所述传感器，并且所述至少一个无线收发器被配置来使所述数字表示与所述研究数据相关联。
3.如权利要求2所述的成像检测器，其中所述研究数据包括研究和患者信息，并且所述外部服务器包括医学数字成像和通信DICOM模态工作列表服务器。
4.如权利要求2所述的成像检测器，其中所述至少一个无线收发器进一步被配置来使用WiFi、电气与电子工程师协会IEEE 802.11标准、蓝牙、IEEE 802.15无线通信标准、第三代合作伙伴计划3GPP长期演进LTE、高速分组接入HSPA、WiMax、或IEEE 802.16标准进行通信。
5.如权利要求2所述的成像检测器，其还包括可通信地联接到所述第一处理器和所述第二处理器中的至少一个的至少一个电子存储设备以及被配置来存储所述研究数据和所述数字表示的数据库。
6.如权利要求5所述的成像检测器，其中所述至少一个无线收发器进一步被配置来将研究数据上传至所述至少一个外部服务器和医学数字成像和通信DICOM模态工作列表服务器中的至少一个。
7.如权利要求6所述的成像检测器，其中所述第一处理器和所述第二处理器中的至少一个进一步被配置来使存储在所述成像检测器上的所述研究数据与所述至少一个外部服务器同步。
8.如权利要求2所述的成像检测器，其中所述第二处理器进一步被配置来致使通过所述用户界面显示基于所述x射线图像的所述数字表示或所述研究数据的数字图像。
9.如权利要求8所述的成像检测器，其还包括显示器，所述显示器可通信地联接到所述第二处理器并且被配置来查看所述用户界面。
10.如权利要求8所述的成像检测器，其中所述至少一个无线收发器可通信地联接到用户接入设备。
11.如权利要求10所述的成像检测器，其还包括至少一个web服务器，所述至少一个web服务器可通信地联接到所述第一处理器和所述第二处理器中的至少一个，并且被配置来与所述用户接入设备通信。
12.如权利要求8所述的成像检测器，其中所述用户界面使用超文本标记语言HTML5兼容web界面。
13.如权利要求8所述的成像检测器，其中所述用户界面被配置用于患者选择、图像获取、图像或研究注解、或图像审查。
14.如权利要求12所述的成像检测器，其中所述第一处理器和所述第二处理器中的至少一个进一步被配置来对所述数字图像执行增强算法。
15.如权利要求1所述的成像检测器，其中所述第二处理器被配置来接收所述x射线图像的所述数字表示，并且基于所述x射线图像的所述数字表示生成所述数字图像。
16.如权利要求1所述的成像检测器，其中所述第一处理器被配置来在未检测到x射线的时间间隔超过阈值之后进入所述第一空闲状态。
17.如权利要求1所述的成像检测器，其中所述第一活跃状态包括其中所述成像检测器响应于入射到所述成像检测器上的x射线而生成所述多个信号的功率状态。
18.如权利要求1所述的成像检测器，其中所述第二处理器被配置来响应于来自所述第一处理器的唤醒命令而从所述第二空闲状态进入所述第二活跃状态。
19.如权利要求18所述的成像检测器，其中所述第一处理器响应于用户输入或由所述成像检测器对x射线的检测中的一者而生成所述唤醒命令。
20.如权利要求1所述的成像检测器，其中所述第二处理器被配置来执行使得能够生成所述用户界面的操作系统。
21.一种X射线成像设备，其包括：
数字图像感测装置，所述数字图像感测装置被配置来响应于入射在所述数字图像感测装置上的x射线而生成多个信号；
第一处理装置，所述第一处理装置可通信地联接到所述数字图像感测装置，并且被配置来接收所述多个信号并且基于所述多个信号生成所述x射线图像的所述数字表示；以及
第二处理装置，所述第二处理装置被配置来生成用户界面，并且致使通过所述用户界面显示基于所述x射线图像的所述数字表示的数字图像；并且
其中所述第一处理装置被配置来在所述第二处理装置处于第二活跃状态的同时进入第一空闲状态，或所述第二处理装置被配置来在所述第一处理装置处于第一活跃状态的同时进入第二空闲状态。
22.根据权利要求21所述的X射线成像设备，还包括：
无线通信装置，所述无线通信装置被配置来从至少一个外部服务器下载研究数据，
其中所述第一处理装置或所述第二处理器被配置来使所述数字表示与所述研究数据相关联。
23.一种用成像检测器生成数字图像的方法，包括：
由所述成像检测器的数字图像传感器响应于入射在所述传感器上的x射线而生成多个信号；
由所述成像检测器的处于第一活跃状态的第一处理器基于所述多个信号生成所述x射线图像的所述数字表示；
响应于生成所述多个信号，通过从所述第一处理器向处于第二空闲状态的第二处理器发送唤醒信号，使所述第二处理器进入第二活跃状态；以及
在所述第二处理器处于所述第二活跃状态的同时，向所述第二处理器发送所述数字表示。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括：
在所述第二处理器处于所述第二活跃状态的同时，执行能够生成用户界面的操作系统。
25.根据权利要求23所述的方法，还包括：
由所述成像检测器的至少一个无线收发器从至少一个外部服务器下载研究数据；以及
由所述成像检测器的所述第一处理器或所述第二处理器使所述数字表示与所述研究数据相关联。
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