CN110151208B - 放射线成像装置及其控制方法、系统、以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了放射线成像装置、控制放射线成像装置的方法、放射线成像系统、以及计算机可读存储介质。放射线成像装置通过检测由放射线产生装置发出的放射线来获取图像数据，管理放射线成像装置中的时间，产生要被发送以使由被配置为控制放射线产生装置的放射线照射的照射控制装置管理的时间与被管理的时间同步的同步控制消息，以及发送图像数据和同步控制消息，其中同步控制消息优先于图像数据被发送。

Description

放射线成像装置及其控制方法、系统、以及存储介质

技术领域

本发明涉及放射线成像装置、控制放射线成像装置的方法、放射线成像系统、以及非暂时性计算机可读存储介质。

背景技术

传统上，检测由放射线产生装置发出并透过被照体(object)的放射线、通过数字化检测的放射线的强度分布来产生放射线图像、并且通过对产生的放射线图像执行图像处理来获得清晰的放射线图像的放射线成像装置已被投入实际应用。这样的图像处理装置一般对于放射线检测器(图像接收器)使用二维固态图像传感器。

一般地，固态图像传感器通过重复蓄积与入射光对应的电荷、读出蓄积的电荷并且进行复位来操作。在其中使用不具有电子快门的图像传感器的情况下，如果在电荷读出或复位期间发生光入射，那么可能损坏放射线图像。特别地，当这样的图像传感器在用于医疗用途的放射线成像系统中被使用时，被照体可能遭受诸如不期望的曝射(exposure)的不利影响。由于这个原因，优选的是使放射线检测器的图像传感器的操作定时与放射线产生装置的放射线照射定时同步。

日本专利特开No.2010-081960描述了包括第一计时(time count)部件的放射线源控制装置和包括与第一计时部件同步的第二计时部件的放射线成像装置执行时间同步，以使复位的结束与曝射开始时间以及蓄积的结束与曝射结束定时同步。

在日本专利特开No.2010-081960中，放射线源控制装置和放射线成像装置在运动图像(moving image)的捕获期间使用同一网络执行用于时间同步的通信和用于图像传送的通信。因此，由于用于时间同步的通信的定时和用于图像传送的通信的定时重叠，因此用于时间同步的时间的误差变大，并且在放射线源控制装置和放射线成像装置之间容易发生时滞(time lag)。

发明内容

本发明是考虑上述问题而做出的，并且提供了减少放射线源控制装置与放射线成像装置之间的时滞的技术。

根据本发明的一个方面，提供了一种放射线成像装置，所述放射线成像装置包括：获取单元，所述获取单元被配置为通过检测由放射线产生装置发出的放射线来获取图像数据；计时控制单元，所述计时控制单元被配置为管理所述放射线成像装置中的时间；产生单元，所述产生单元被配置为产生要被发送以使由照射控制装置管理的时间与由所述计时控制单元管理的时间同步的同步控制消息，所述照射控制装置被配置为控制所述放射线产生装置的放射线照射；以及发送单元，所述发送单元被配置为发送所述图像数据和同步控制消息，其中所述发送单元将所述同步控制消息优先于所述图像数据发送。

根据本发明的另一方面，提供了一种控制放射线成像装置的方法，其中所述方法包括：通过检测由放射线产生装置发出的放射线来获取图像数据；产生要被发送以使由照射控制装置管理的时间与所述放射线成像装置中的时间同步的同步控制消息，所述照射控制装置被配置为控制所述放射线产生装置的放射线照射；以及发送所述图像数据和同步控制消息，其中在所述发送中，所述同步控制消息优先于所述图像数据被发送。

根据本发明的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质存储用于控制计算机执行控制放射线成像装置的方法的计算机程序，其中所述方法包括：通过检测由放射线产生装置发出的放射线来获取图像数据；产生要被发送以使由照射控制装置管理的时间与所述放射线成像装置中的时间同步的同步控制消息，所述照射控制装置被配置为控制所述放射线产生装置的放射线照射；以及发送所述图像数据和同步控制消息，其中在所述发送中，所述同步控制消息优先于所述图像数据被发送。

根据本发明的另一方面，提供了一种放射线成像系统，所述放射线成像系统包括：第一获取单元，所述第一获取单元被配置为获取由照射控制装置管理的第一时间，所述照射控制装置被配置为控制放射线产生装置的放射线照射；第二获取单元，所述第二获取单元被配置为获取由放射线成像装置管理的第二时间，所述放射线成像装置被配置为通过检测由所述放射线产生装置发出的放射线来获取图像数据；计算单元，所述计算单元被配置为计算用于使所述第一时间与第二时间同步的校正值；以及校正单元，所述校正单元被配置为使用由所述计算单元计算的校正值来校正所述第二时间，其中所述计算单元在所述放射线成像装置没有正在获取所述图像数据的时间期间、以预定的间隔计算所述校正值。

从以下对示例性实施例的描述(参考附图)，本发明的进一步的特征将变得清楚。

附图说明

图1示出了放射线成像系统100的示意性布置；

图2是示出同步时间的过程的图；

图3示出了根据第一实施例的通信控制单元117的布置；

图4示出了其中同步控制消息优先于图像数据被输出到网络接口116的示例；

图5A和5B示出了对于发送缓冲器303的次序表；

图6示出了根据第二实施例的通信控制单元117的布置；

图7示出了其中同步控制消息的通信作为图像数据的传送中的插入(interrupt)被处理的示例；

图8示出了图像传送缓冲器603、时间同步通信缓冲器604和多路复用器605的实现的示例；

图9示出了根据第三实施例的、除成像期间以外由计时控制单元106进行的时间同步的流程图；

图10示出了根据第三实施例的、成像期间由计时控制单元106进行的时间同步的流程图；以及

图11示出了根据第三实施例的时间校正处理的过程。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明的实施例。每个实施例中示出的结构的细节不限于说明书和附图中所示的那些。注意，放射线不仅包括X射线，而且还包括α射线、β射线、γ射线和各种粒子束。

[放射线成像系统100的布置]

图1示出了根据下面要描述的若干实施例的放射线成像系统100的示意性布置。放射线成像系统100包括放射线成像装置101、放射线产生装置110、照射控制装置120和系统控制装置130。

作为示意性操作，操作者经由操作设备(RIS终端141等)输入系统的操作条件。输入的操作条件的各条信息经由系统控制装置130被发送到放射线成像装置101或照射控制装置120。放射线产生装置110根据操作者按下曝射按钮115来发出放射线。由放射线产生装置110辐射的放射线通过被检者并然后由放射线成像装置101检测。放射线成像装置101从检测的放射线产生放射线图像并将它传送到系统控制装置130。系统控制装置130将接收的放射线图像输出到PACS终端142、观看者终端143或打印机144。

接着将描述放射线成像系统100的每个组成元件。照射控制装置120用作放射线源控制装置。有线通信单元121接收从系统控制装置130发送的信号，或者向放射线成像装置101发送/从放射线成像装置101接收信号。计时控制单元122管理和控制进行的时间的信息(时间信息)。计时控制单元122可以管理时间，以使得能够调整(电荷蓄积时间-放射线照射时间)/2/10或更小。照射脉冲产生单元123基于由计时控制单元122管理的时间信息产生放射线照射的定时信号(定时脉冲)，并将定时信号输出到放射线产生装置110。

放射线产生装置110用作放射线源，并且包括灯泡以及照射和光阑机构。基于来自照射控制装置120的定时脉冲，放射线产生装置110以脉冲或连续地产生(发出)放射线111。放射线产生装置110还可以包括成像部件和用于显示成像条件和捕获的图像的显示部件。

放射线成像装置101包括检测单元107、成像控制单元102、网络接口116和通信控制单元117。检测单元107包括二维固态图像传感器并将放射线转换成电信号以获取放射线图像。成像控制单元102包括驱动控制单元105、信号控制单元108和计时控制单元106。驱动控制单元105执行检测单元107的驱动控制(电荷蓄积和读出的控制)。信号控制单元108对由检测单元107获取的放射线图像执行各种图像处理，从而产生图像处理之后的放射线图像。计时控制单元106管理和控制时间信息。网络接口116包括无线通信单元103和有线通信单元104。由信号控制单元108产生的放射线图像经由无线通信单元103和/或有线通信单元104传送到系统控制装置130并用于检查等。通信控制单元117连接成像控制单元102和网络接口116，并控制用于放射线图像传送和时间同步的通信。

放射线成像装置101、照射控制装置120和系统控制装置130经由无线或有线通信网络彼此连接。通信网络包括无线LAN接入点(AP)113和HUB 114。信息在经由通信网络连接的设备之间以消息的形式交换。通信控制单元117确定有线通信单元104或无线通信单元103的连接状态。例如，在有线连接状态下，通信可以自动地切换到有线通信。注意，尽管已描述了包括无线方法和有线方法这两者的系统，但是系统也可以使用通信方法中的一个来形成。

另一方面，放射线产生装置110和照射控制装置120直接电连接而不需要通信网络的介入。由于这个原因，信息被作为电信号直接发送而不需要被转换成消息的形式。此外，电信号也在照射控制装置120和曝射按钮115之间直接发送。

放射线成像系统100经由诸如网络的通信部件140连接到RIS终端141、PACS终端142、观看者终端143和打印机144。注意，RIS表示放射信息系统，并且PACS表示图片存档和通信系统。

RIS终端141是连接到放射线成像系统100的操作终端，并且形成放射部门中的信息系统。这个信息系统是综合地管理例如放射线图像或附加到由操作者输入的检查单(检查指令)的信息(附加信息)的信息管理系统。附加信息包括检查信息，其包括检查ID或受理(receipt)编号。检查信息包括成像方案信息。成像方案包括在成像、图像处理等时使用的参数信息或成像执行信息，以及诸如传感器类型或成像姿势的成像环境信息。放射线成像系统100处理放射线图像的静止图像和运动图像中的至少一个。特别地，例如，对用于捕获运动图像的成像方案设置诸如帧速率和每帧的放射线脉冲的长度的参数。此外，检查信息包括用于指明检查单的信息(诸如检查ID或受理编号)和用于指明根据检查单的放射线图像的信息。

操作者可以经由RIS终端141输入检查单，并且放射线成像系统100可以根据输入的检查单执行成像。输入的检查单可以由RIS终端141存储和管理，但是可以由连接到RIS终端141和放射线成像系统100的服务器(未示出)存储和管理。注意，输入的检查单可以由放射线成像系统100中的系统控制装置130等存储和管理。

PACS终端142保存和管理由放射线成像装置101产生的放射线图像。即，PACS终端142用作被配置为管理捕获的图像的图像管理系统的一部分。观看者终端143可以显示和输出保存在PACS终端142中的放射线图像。打印机144可以将保存在PACS终端142中的放射线图像输出到诸如胶片的介质。

放射线成像系统100的操作者在要执行成像的定时按下曝射按钮115。曝射按钮115的按下的发生作为电信号被发送到照射控制装置120。照射控制装置120根据从曝射按钮115发送的电信号产生表示成像开始的消息，并经由通信网络将该消息发送到放射线成像装置101。该消息包括成像开始(照射开始)的时间的信息。

当对于成像开始消息的成像许可消息从放射线成像装置101发送到照射控制装置120时，成像开始的时间由放射线成像装置101和照射控制装置120共享。此后，照射控制装置120中的照射脉冲产生单元123产生放射线照射的定时脉冲。照射脉冲产生单元123基于由计时控制单元122管理的时间信息产生定时脉冲。定时脉冲被发送到放射线产生装置110，并且放射线产生装置110根据定时脉冲发出放射线111。

另一方面，在放射线成像装置101接收到表示成像开始的消息之后，成像控制单元102中的驱动控制单元105产生表示对于检测单元107的驱动(电荷读出)定时的驱动控制信号。驱动控制信号被发送到检测单元107，并且检测单元107根据驱动控制信号进行操作。放射线成像装置101中的计时控制单元106管理时间信息。驱动控制单元105基于计时控制单元106中的时间信息产生驱动控制信号。

当放射线成像系统100的操作者停止按下曝射按钮115以结束成像时，照射控制装置120停止定时脉冲的产生并产生表示成像停止的消息。该消息与放射线成像装置101交换。

在上述操作中，优选地通过选择与放射线照射的定时脉冲不重叠的时间来执行放射线图像的获取。即，优选地在与放射线照射的时间区(time zone)不同的时间区中执行放射线图像的获取。为了实现这样的排他的时间关系，由照射控制装置120中的计时控制单元122和放射线成像装置101中的计时控制单元106管理的时间需要被正确地同步。然而，由于例如石英振荡器的特性，计时控制单元122和计时控制单元106根据经过的时间或温度而偏离标准时间。

图2示出了通过网络上的通信确立由放射线成像装置101中的计时控制单元106和照射控制装置120中的计时控制单元122管理的时间的同步的过程。为了描述，假设计时控制单元122作为变成时间同步的基准的时间服务器操作，并且计时控制单元106作为跟随时间服务器操作的时间客户端操作。此外，在图2中，横坐标表示时间轴，并且时间轴上的数字表示时间值。

首先，放射线成像装置101中的计时控制单元106经由有线通信单元104或无线通信单元103向照射控制装置120发送用于询问服务器的时间的消息(查询消息)。此时，计时控制单元106获取查询消息发送的时间。在图2中所示的示例中，计时控制单元106获取时间值“10254”。在经由有线通信单元121接收到查询消息时，照射控制装置120中的计时控制单元122立即返回消息(应答消息)。此时，计时控制单元122获取应答消息发送的时间并将它包括到应答消息中。在图2中所示的示例中，计时控制单元122将时间值“10254”包括到应答消息中。

在从照射控制装置120接收到应答消息时，放射线成像装置101中的计时控制单元106获取应答消息接收的时间。在图2中所示的示例中，计时控制单元106获取时间值“10260”。如果假设查询消息的传播时间和应答消息的传播时间相等，那么可以将照射控制装置120返回应答消息的时间估计为由计时控制单元106管理的时间中的发送的时间值“10254”和接收的时间值“10260”之间的中间值，即，(10254+10260)/2＝10257。

顺便提及，由于应答消息中包括的时间值是10254，因此与照射控制装置120返回应答消息的时间(估计)的差被计算为10257-10254＝3。即，放射线成像装置101的时间在时间值上领先3。以这种方式，由计时控制单元106和计时控制单元122管理的时间之间的差被计算为校正值，并且由计时控制单元106管理的时间通过校正值校正，从而同步由计时控制单元106和计时控制单元122管理的时间。

注意，在图2中所示的示例中，仅基于一个查询来计算用于时间同步的校正值。由于传播时间实际上可以波动，因此仅基于一个查询的校正值可能偏离真实量。由于这个原因，可以通过执行多个查询来统计计算校正值。例如，从多个查询以往返时间(从查询发送到应答接收的时间)的升序收集预定数量的时间差或校正值，并计算平均。

在图2中所示的示例中，假设查询消息的传播时间和应答消息的传播时间相等。然而，由于特别在运动图像的捕获期间通过成像获得的放射线图像和用于同步时间的消息以混合方式从放射线成像装置101的有线通信单元104或无线通信单元103输出，因此用于同步时间的消息可能延迟。当发生延迟时，不能计算正确的时间差，并且由计时控制单元122和计时控制单元106管理的时间不同步。作为结果，放射线成像装置101的驱动控制与放射线产生装置110的放射线照射之间的时间平衡可能失去。

在以下实施例中将描述即使在运动图像的捕获期间也能够同步由计时控制单元122和计时控制单元106管理的时间的布置。

[第一实施例]

如上所述，在这个系统中，经由AP 113或HUB 114经由网络发送各种信息。上面已经描述了通过成像获得的放射线图像、被交换以控制成像的开始和结束的消息、以及用于同步时间的查询消息和应答消息。此外，还可以存在用于发送预设信息的命令、用于报告每个装置的异常或正常的消息等。在放射线成像装置101中，这些条信息可以从有线通信单元104或无线通信单元103接收/向有线通信单元104或无线通信单元103发送。

经由网络发送的这些条信息通过相同的介质或部件，但是具有彼此不同的特性。例如，放射线图像由大量的数据形成，并且可以被分成多个分组(packet)并被发送。此外，在一个放射线图像的传送和下一个放射线图像的传送之间提供间隙时段。除非间隙时段到期，否则即使放射线图像的传送处理延迟也不造成问题。另一方面，用于同步时间的消息由几个分组形成。由于分组的延迟直接表现为计时控制单元之间的估计时间差的误差，因此优选尽可能没有延迟地发送分组。

作为第一实施例，将参考图3、4、5A和5B描述放射线成像装置101，该放射线成像装置101对于用于时间同步的通信给予比放射线图像的传送(发送)高的优先级。注意，关于根据这个实施例的放射线成像装置101，将描述放射线图像的发送处理。

图3示出了根据这个实施例的放射线成像装置101中的通信控制单元117的布置。根据这个实施例的通信控制单元117包括图像传送控制单元301、时间同步通信控制单元302和发送缓冲器303。此外，通信控制单元117可以包括由点线指示的表管理单元304以执行稍后要参考图5A和5B描述的次序控制。

图像传送控制单元301与信号控制单元108协作地操作，并且时间同步通信控制单元302与计时控制单元106协作地操作。图像传送控制单元301和时间同步通信控制单元302根据通信过程在发送缓冲器303中存储图像数据(放射线图像)和同步控制消息(用于同步时间的查询消息)。存储在发送缓冲器303中的图像数据和同步控制消息被顺次地提取并供给到网络接口116。此时，发送缓冲器303进行操作，以独立于发送缓冲器303中的存储次序而优先于图像数据输出同步控制消息。

接着将参考图4描述根据这个实施例的发送次序的调整的示例。图4示出了其中在图像数据之后存储在发送缓冲器303中的同步控制消息优先于图像数据被输出到网络接口116的示例。如图4中所示，即使在构成图像数据的分组正在被顺次地传送时，如果同步控制消息存储在发送缓冲器303中，那么同步控制消息也没有延迟地被输出到网络接口116。由于同步控制消息优先插入到图像数据的分组中，因此图像数据的传送的进行延迟。

接着将参考图5A和5B描述发送次序的调整的另一个示例。图5A和5B示出了由网络接口116参考的、对于发送缓冲器303的次序表501和502。这些表由发送缓冲器303中的表管理单元304产生和管理。

次序表501(以及还有次序表502)具有被分成多个行和列的形式。在次序表501的每一行中，存在至少存储要被发送的图像数据/同步控制消息的列(下文中将被称为数据列)和指定在处理该行的内容之后下一个要被处理的行编号的列(下文中将被称为下一列)。图5A中所示的次序表501示出了由例如八行形成的发送缓冲器的表。先前存储的图像数据被存储在行编号为1至4的行中。关于这些行的下一列，行编号在图像数据存储时被写入，比如对于行1下一列＝2，对于行2下一列＝3，...使得图像数据被顺次地连续处理。在已经存储的最后一个图像数据(图5A中所示的图像数据3)的下一列中，写入结束标记以表明不存在后续数据。在其余的行中，所有的列都是空白的，因为从未写入数据，或者在写入的数据的发送处理之后数据被擦除。

网络接口116在参考次序表501的同时顺次地执行发送。在参考给定行的数据列并且发送与该行对应的图像数据之后，通过参考该行的下一列获得下一个要被处理的行的编号。当对下一列的参考结束时，该行变得不需要，并且列返回空白。此后，网络接口116开始参考下一行。以类似的方式重复该过程，并且在检测到下一列中的结束标记时，网络接口116被设置为暂停状态。

在网络接口116的参考和发送操作期间通过将图像数据存储在发送缓冲器303中来重写次序表的过程如下。即，参考图5A，表管理单元304首先在次序表501中搜索空白行并在该行的数据列中存储附加的发送数据，例如，图像数据的继续。此外，表管理单元304将结束标记写入该行的下一列。接着，表管理单元304移除到目前为止具有结束标记的行中的结束标记，并且代替地写入已执行附加的写入的行的行编号。利用这个过程，附加地登记在次序表中的图像数据接在已经登记的图像数据的发送之后被发送。

然而，当在发送缓冲器303中存储同步控制消息时，过程与上述过程部分不同。将在比较图5A和5B的同时描述这个过程。由表管理单元304在次序表中搜索空白行并将同步控制消息存储在数据列中的过程与上述过程相同。然而，下一列的调整与上述过程不同。

首先，通信控制单元117获得网络接口116正在执行其处理的行的行编号。通信控制单元117使网络接口116暂停，因此处理同时不超过该行。在图5A中所示的示例中，由于正在处理行编号1的网络接口116暂停，因此与下一个要被处理的行编号2对应的图像数据还没有从网络接口116读取。因此，如果现在改变表，那么可以正确地执行处理。因此，表管理单元304改变行编号2的下一列，并且作为下一个要被处理的行编号写入新添加的行编号5。另一方面，对于行编号5的下一列，表管理单元304写入最初写入行编号2的下一列的值(即，这个示例中为行编号3)，以便恢复其中已经存储图像数据的行的处理。最后，通信控制单元117恢复已暂停的网络接口116，并且过程结束。作为通过这个过程完成的调整的结果，获得图5B中所示的次序表502，并且同步控制消息作为图像数据1和图像数据2之间的插入被处理。如上所述，同步控制消息添加过程(从图5A到图5B的改变)与图像数据添加过程的不同之处在于执行下一列的调整，使得数据被添加到结束标记之后的行或当前正在处理的行附近的行。

注意，在以上描述中，已描述了其中同步控制消息的发送次序被调整使得它接在图像数据1之后(接在行编号2之后)被发送的示例。这是因为，为了描述的方便，假设网络接口116以行为基础暂停。如果可以通过更详细的条件指定网络接口116的暂停，并且网络接口116可以在读取行编号1的下一列之前立即暂停，那么还可以执行调整使得同步控制消息接在图像数据0之后(接在行编号1之后)被发送。在这种情况下，可以使得同步控制消息的发送延迟更短。

此外，术语“暂停”并不意味着请求完全停止网络接口116，而是仅需要阻止对下一行的参考(或对当前行的下一列的参考)。因此，即使在接收到暂停指令之后，网络接口116也可以继续执行进行中的当前行的数据的发送。如果在短时间内完成次序表中的写入(登记)的过程，那么基本上不执行网络接口116的停止，并且网络接口的利用率不降低。

上面已参考图5A和5B描述了以表格式调整发送次序的方法。在这个方法中，执行诸如关于对表的参考的排他处理和表的每列的重写的一些过程。由于这个原因，这个方法适合于将次序表作为存储设备上的数据结构保持，并通过来自微处理器等的软件处理来执行表的维护。然而，当然，处理可以由诸如逻辑电路的硬件执行。

此外，在图5A和5B的描述中，实际的发送数据存储在次序表的发送数据列中。然而，实际的表不需要具有这样的结构。发送数据的实体可以存储在存储设备上的另一个地方，并且可以在次序表中仅描述位置信息。

如上所述，在这个实施例中，即使同步控制消息的通信的发生与放射线图像的传送时段重叠，同步控制消息的发送延迟也被抑制。由于这个原因，可以减小放射线成像装置101和照射控制装置120的计时控制单元之间的时间误差。因此，能够准确且容易地使放射线产生装置110和放射线成像装置101同步。

[第二实施例]

作为第二实施例，将描述与其中对于用于时间同步的通信给予比放射线图像的传送(发送)高的优先级的第一实施例不同的形式。注意，在这个实施例中，将省略与第一实施例共同的部分的描述。与第一实施例不同的点是通信控制单元117的布置。

图6示出了根据这个实施例的放射线成像装置101中的通信控制单元117的布置。根据这个实施例的通信控制单元117包括图像传送控制单元601、时间同步通信控制单元602、图像传送缓冲器603、时间同步通信缓冲器604和作为选择机构操作的多路复用器605。

图像传送控制单元601和时间同步通信控制单元602分别像第一实施例中描述的图3中所示的图像传送控制单元301和时间同步通信控制单元302一样运行。图像传送缓冲器603与图像传送控制单元601对应地进行操作，并且时间同步通信缓冲器604与时间同步通信控制单元602对应地进行操作。此外，在图像传送缓冲器603和时间同步通信缓冲器604中，存储的数据(图像数据和同步控制消息)以数据被存储的次序被提取。

多路复用器605从图像传送缓冲器603和时间同步通信缓冲器604提取数据，并将数据供给到网络接口116。此时，多路复用器605一次仅从图像传送缓冲器603和时间同步通信缓冲器604中的一个提取数据。提取处理以通信分组为基础执行。在提取处理期间，多路复用器605不从另一个缓冲器提取数据。此外，优先从时间同步通信缓冲器604执行提取。当时间同步通信缓冲器604变空时，执行从图像传送缓冲器603的数据提取。

由于优先级不平衡，即使在图像传送缓冲器603中存储多个分组数据的状态下，当数据存储在时间同步通信缓冲器604中时，多路复用器605也停止从图像传送缓冲器603的提取。多路复用器605进行操作，以便首先发送时间同步通信缓冲器604中的数据。

接着将参考图7描述根据这个实施例的发送次序的示例。图7示出了其中同步控制消息的通信作为图像数据的传送中的插入被处理的示例。假设图像传送控制单元601存储图像数据，并且时间同步通信控制单元602存储同步控制消息。当时间同步通信缓冲器604为空时，多路复用器605从图像传送缓冲器603顺次地提取数据，将数据供给到网络接口116，并使网络接口116发送它。然而，当同步控制消息存储在时间同步通信缓冲器604中时，即使图像数据仍然存在于图像传送缓冲器603中，多路复用器605也首先提取时间同步通信缓冲器604中的同步控制消息，将同步控制消息供给到网络接口116，并使网络接口116发送它。当时间同步通信缓冲器604变空时，恢复图像数据的传送的进行。

图8示出了如图7中所示的那样操作的图像传送缓冲器603、时间同步通信缓冲器604和多路复用器605的实现的示例。在图8中所示的布置中，DRAM控制器801、DMA控制器804和805、存储器总线803、多路复用器806和网络接口807集成在例如ASIC或FPGA上。由DRAM控制器801读/写访问的DRAM 802作为大存储容量操作。DMA控制器804和805被单独提供用于时间同步通信和图像传送，并经由存储器总线803连接到DRAM控制器801。用于时间同步通信和图像传送的DMA控制器804和805中的每一个经由DRAM控制器801对DRAM 802进行读访问，以时间次序将读出的数据转换成流数据，并经由流总线将它供给到多路复用器806。多路复用器806恰当地选择从DMA控制器804和805接收的流信号中的一个，并经由流总线将它递送到网络接口807。图6中所示的图像传送控制单元601可以访问DRAM 802和图像传送DMA控制器805，并且时间同步通信控制单元602可以访问DRAM 802和时间同步通信DMA控制器804。

这里，流总线捆绑(bundle)要在一个方向上被递送的数据信号和用于调整供给侧和接收侧这两者的数据递送的速度的握手信号。当数据接收侧停止数据接收时，数据递送侧暂停处理，同时保持声明存在递送数据的意图。当一个流正在被选择和接收时，多路复用器806停止接收另一个流。因此，处于停止状态的DMA控制器不能将数据递送到多路复用器，因此暂停并且还停止从DRAM 802读出。

下面将描述在图8中所示的布置中用于时间同步的通信作为图像数据的传送中的插入被处理的状态。首先，图像传送控制单元601将多个图像分组数据存储在DRAM 802上的特定区域中。DRAM 802上的该区域充当图像传送缓冲器603。接着，图像传送控制单元601对图像传送DMA控制器805给出触发。图像传送DMA控制器805开始从DRAM 802读出，声明向流总线供给数据的意图，并请求多路复用器806接收。在这个时间点，由于仅图像传送DMA控制器805向多路复用器806通知数据供给意图，因此多路复用器806从图像传送DMA控制器805的流总线接收信号并且中继并将它递送到网络接口807。

在这个时间期间，时间同步通信控制单元602将同步控制消息存储在DRAM 802上的特定区域中。DRAM 802上的该区域充当时间同步通信缓冲器604。接着，时间同步通信控制单元602对时间同步通信DMA控制器804给出触发。时间同步通信DMA控制器804开始从DRAM 802读出，声明向流总线供给数据的意图，并请求多路复用器806接收。注意，由于即使同时存在多个读出请求，存储器总线803和DRAM控制器801也恰当地分时执行处理，因此来自DMA控制器804和805的读出请求可以几乎同时地进行。

在这个时间点，图像传送DMA控制器805和时间同步通信DMA控制器804这两者请求多路复用器806经由流总线接收数据。此时，多路复用器806在图像传送的流信号之间的中断(break)处并且更具体地以分组为基础停止从流总线的信号接收。代替地，多路复用器806从流总线接收用于时间同步的信号并且中继并将它递送到网络接口807。因而，同步控制消息作为图像数据的传送中的插入被发送。由于图像传送流的接收停止的影响，图像传送DMA控制器805不能将从DRAM 802读出的数据递送到下游侧，因此也暂停从DRAM 802读出。

由于时间同步通信的通信内容量小，因此时间同步通信DMA控制器804快速完成处理并停止向流总线的信号输出。因而，多路复用器806恢复图像传送流的接收。当流被恢复时，图像传送DMA控制器805恢复从DRAM 802读出后续数据并恢复图像数据传送。

以上已参考图8描述了其中由多路复用器利用优先级调整发送次序的示例。然而，该布置不限于此。例如，尽管时间同步通信缓冲器604被形成为DRAM 802上的区域，但是ASIC上的片上存储器可以用作缓冲器，因为时间同步通信的内容量小。此外，代替使用DMA控制器来产生时间同步通信的流信号，可以提供被配置为仅通过给定的触发产生时间同步通信的分组数据的逻辑电路，以直接产生流信号而不需要存储器的介入。此外，尽管图8中大多数元件由逻辑电路形成，但是实现不限于此。发送缓冲器和多路复用器可以通过存储容量和软件处理来实现。

如上所述，在这个实施例中，即使时间同步通信的发生与图像的传送时段重叠，时间同步通信的发送延迟也被最小化。由于这个原因，可以减小放射线成像装置101和照射控制装置120的时钟之间的同步误差。因此，能够准确且容易地使放射线产生装置110和放射线成像装置101同步。

[第三实施例]

在第一和第二实施例中，已描述了相对于图像数据的传送对于用于时间同步的通信给予优先的过程。在这个实施例中，将描述预先计算并存储用于同步由放射线成像装置101中的计时控制单元106和照射控制装置120中的计时控制单元122管理的时间的校正值、并且在运动图像的捕获期间使用存储的校正值执行通信的系统。

图9示出了根据这个实施例的、除成像期间以外由计时控制单元106进行的时间同步的流程图。这个过程以预定的时间间隔(例如，一秒一次，并且在下文中将被称为同步过程执行间隔)执行。在步骤S901中，计时控制单元106重复上面参考图2描述的同步控制消息的通信，并且多次计算计时控制单元106与计时控制单元122之间的时间差。在步骤S902中，基于在步骤S901中计算的多个时间差，计时控制单元106计算用于校正由计时控制单元106管理的时间的校正值。作为校正值计算方法，可以使用多个时间差的最小值、校正值的平均值等。在步骤S903中，计时控制单元106使用在步骤S902中计算的校正值来校正由计时控制单元106管理的时间。在步骤S904中，计时控制单元106保存用于步骤S903中的校正的校正值和同步过程执行间隔。

图10示出了根据这个实施例的、成像期间由计时控制单元106进行的时间同步的流程图。这个过程以在图9的步骤S903中由计时控制单元106保存的同步过程执行间隔(例如，一秒一次)执行。在步骤S1001中，计时控制单元106获取保存的校正值。在步骤S1002中，计时控制单元106使用在步骤S1001中获取的校正值来校正由计时控制单元106管理的时间。

接着将参考图11描述根据这个实施例的时间校正处理。图11是示出根据这个实施例的时间校正处理的过程的图。放射线成像装置101中的计时控制单元106和照射控制装置120中的计时控制单元122从设置为启动放射线成像系统100的起始点开始执行计时操作。在开始成像之前，如参考图2描述的那样执行计时控制单元106和计时控制单元122的时间同步处理。

当由操作者按下曝射按钮115时(接通状态)，照射控制装置120中的计时控制单元122获取作为当前时间的时间值“10050”。计时控制单元122将通过将预定时间加到当前时间而获得的时间设置为开始曝射(照射)的预期的照射开始时间。这里，预定时间是长得足以在放射线成像装置101和照射控制装置120之间执行消息交换并且转移到放射线成像装置101的放射线检测的成像准备操作的时间。此外，预定时间优选地是不使操作者不必要地等待并降低可操作性的时间。此外，预定时间可以在系统设计时被预先计算并设置，或者可以通过利用照射控制装置120和放射线成像装置101之间的通信进行的预协商来动态地决定。在图11中所示的示例中，预定时间具有时间值“100”，并且计算预期的照射开始时间“10150”。

在计算预期的照射开始时间之后，照射控制装置120将包括预期的照射开始时间作为参数的成像请求消息(表示成像开始的消息)1100发送到放射线成像装置101。注意，照射控制装置120可以将与放射线照射时间长度(放射线脉冲的长度和照射窗口等)和照射周期(帧速率等)对应的信息(参数)包括到成像请求消息1100中。此外，这些参数不需要总是包括在成像请求消息1100中，而是可以如以上描述的那样在成像之前通过另一手段预先设置或发送。此外，这里没有明确描述的另一参数可以被包括在成像请求消息1100中并发送。

在接收到成像请求消息1100时，放射线成像装置101中的计时控制单元106获取消息的接收的时间。计时控制单元106将获取的时间与接收的成像请求消息1100中包括的预期的照射开始时间进行比较，并基于执行成像的成像模式来确定成像准备操作(或放射线检测操作)是否可以在预期的照射开始时间完成。在确定可以完成成像准备操作时，放射线成像装置101返回成像许可消息1101以许可照射控制装置120进行成像(或放射线照射)。同时，放射线成像装置101计划成像准备操作。如上所述，在接收到关于开始放射线照射的照射时间的照射信息时，放射线成像装置101中的驱动控制单元105基于照射信息(通知的照射开始时间)来进行控制，以将检测单元107设置在能够在照射时间检测放射线的状态。此外，放射线成像装置101向照射控制装置120发送表示检测单元107被设置在能够在照射时间检测放射线的状态的成像许可消息1101。

照射控制装置120进行控制，使得放射线产生装置110在在照射时间之前(通知的照射开始时间之前)的预定时间成像许可信息被接收的情况下发出放射线。例如，如果成像许可消息1101在由计时控制单元122指示的时间到达预期的照射开始时间之前被接收，那么照射控制装置120从预期的照射开始时间开始产生放射线照射的定时脉冲。然后，照射控制装置120基于计时控制单元122的时间来计划放射线照射操作使得获得预定的放射线脉冲长度和帧速率，并且照射脉冲产生单元123产生放射线照射的定时脉冲。

另一方面，在已完成成像准备操作的放射线成像装置101中，当由计时控制单元106指示的时间到达预期的照射开始时间时，驱动控制单元105将检测单元107的操作设置在蓄积状态以准备放射线照射。在从蓄积状态经过与放射线脉冲的长度对应的时间之后(在图11中，在由计时控制单元106指示的时间值到达10150之后)，检测单元107被控制为电荷读出状态，并获取放射线图像。图11示出了表示对于检测单元107的驱动(电荷读出)定时的驱动控制信号。

此后，像照射控制装置120一样，放射线成像装置101基于计时控制单元106的时间来计划成像操作(蓄积操作、读出操作等)使得获得预定的帧速率，并且成像控制单元102执行成像操作。在继续成像操作期间，放射线成像装置101持续地、周期性地将正常消息1102(图11中的断线箭头)发送到照射控制装置120。在接收正常消息1102期间，照射控制装置120确定放射线成像装置101正常地继续操作。

在运动图像的捕获期间，由于没有执行图9中所示的通过时间同步消息交换的时间同步，因此假设在由计时控制单元122和计时控制单元106管理的时间之间发生偏差。图11示出了在成像开始之前由计时控制单元106和计时控制单元122在时间10000处执行时间同步时、以1000的时间间隔执行图11中所示的时间同步的示例。当由计时控制单元106指示的时间值到达11000时，使用由计时控制单元106预先计算和保存的校正值来校正由它自身管理的时间。在这个示例中，由于时间同步校正值是“-5”，因此计时控制单元106执行校正，使得时间值从11000变为10995。通过执行这个校正，计时控制单元106可以与计时控制单元122同步时间。

如上所述，根据这个实施例，即使在运动图像输出等期间在通信线路上发生拥塞并且通过时间同步消息通信的时间同步的校正值不能被正确地计算的情况下，计时控制单元106也基于预先获取的校正值来校正由它自身管理的时间。因而，计时控制单元106可以使时间与计时控制单元122同步，并且即使在信号延迟的情况下也可以执行正确的放射线照射。

注意，在运动图像的捕获期间(在图像输出期间)不需要总是执行使用校正值的校正。例如，可以在时间误差超过阈值时进行校正。作为时间误差的阈值，基于运动图像数据传送的网络使用量，往返时间的波动范围优选地被设置为1毫秒。

此外，在这个实施例中，除图像输出期间之外执行时间同步消息通信以计算时间同步校正值。然而，例如，可以在更新以下的固定暗数据的定时计算时间校正值信息。如果放射线成像装置的时钟由于温度波动而具有明显的偏差，那么假设用于驱动检测单元107的固定暗数据的更新期间的温度和运动图像的捕获期间的温度相等。因此，可以基于固定暗数据的更新期间的时间同步校正值在运动图像的捕获期间校正放射线成像装置的时钟。固定暗数据是在放射线非曝射状态下获得并且用于校正捕获的放射线图像的校正图像数据。固定暗数据是直到它在预定的定时被更新为止都固定的图像数据。

其它实施例

本发明的实施例也可以通过读出并执行记录在存储介质(其也可以被更完整地称为‘非暂时性计算机可读存储介质’)上的计算机可执行指令(例如，一个或多个程序)以执行上述实施例中的一个或多个的功能和/或包括用于执行上述实施例中的一个或多个的功能的一个或多个电路(例如，专用集成电路(ASIC))的系统或装置的计算机，以及通过由系统或装置的计算机通过例如读出并执行来自存储介质的计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或多个的功能和/或控制一个或多个电路以执行上述实施例中的一个或多个的功能而执行的方法来实现。计算机可以包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))，并且可以包括单独的计算机或单独的处理器的网络，以读出并执行计算机可执行指令。计算机可执行指令可以例如从网络或存储介质被提供给计算机。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储设备、光盘(诸如紧凑盘(CD)、数字多功能盘(DVD)或蓝光盘(BD)^TM)、闪速存储器设备、存储卡等中的一个或多个。

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

虽然已参考示例性实施例描述了本发明，但是要理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围要被赋予最广泛的解释，以便涵盖所有这样的修改及等同的结构和功能。

Claims (12)

1.一种放射线成像装置，包括：

获取单元，所述获取单元被配置为通过检测由放射线产生装置发出的放射线来获取图像数据；

计时控制单元，所述计时控制单元被配置为管理所述放射线成像装置中的第一时间；

产生单元，所述产生单元被配置为产生要被发送以使由照射控制装置管理的第二时间与由所述计时控制单元管理的第一时间同步的同步控制消息，所述照射控制装置被配置为控制所述放射线产生装置的放射线照射；以及

发送单元，所述发送单元被配置为发送所述图像数据和同步控制消息，

其中所述发送单元在所述同步控制消息和所述图像数据的发送定时重叠的情况下，将所述同步控制消息优先于所述图像数据发送。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括缓冲器，所述缓冲器被配置为存储所述图像数据和同步控制消息，并且将所述图像数据和同步控制消息输出到所述发送单元，

其中所述缓冲器将所述同步控制消息优先于所述图像数据输出到所述发送单元，并且

所述发送单元以从所述缓冲器输入的次序发送所述图像数据和同步控制消息中的一个。

3.根据权利要求2所述的装置，进一步包括次序控制单元，所述次序控制单元被配置为对于所述缓冲器控制所述图像数据和同步控制消息输出到所述发送单元的次序。

4.根据权利要求3所述的装置，其中如果所述同步控制消息在所述图像数据存储在所述缓冲器中的状态下被存储在所述缓冲器中，那么所述次序控制单元控制将所述同步控制消息在所述图像数据之前输出到所述发送单元的输出次序。

5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：第一缓冲器，所述第一缓冲器被配置为存储所述图像数据；第二缓冲器，所述第二缓冲器被配置为存储所述同步控制消息；以及选择单元，所述选择单元被配置为选择并向所述发送单元输出从所述第一缓冲器输出的图像数据和从所述第二缓冲器输出的同步控制消息中的一个，

其中所述选择单元优先于所述图像数据选择并向所述发送单元输出所述同步控制消息，并且

所述发送单元以从所述第一缓冲器或第二缓冲器输入的次序发送所述图像数据和同步控制消息中的一个。

6.根据权利要求5所述的装置，其中如果所述同步控制消息在所述图像数据存储在所述第一缓冲器中的状态下被存储在所述第二缓冲器中，那么所述选择单元在所述图像数据之前选择并向所述发送单元输出所述同步控制消息。

7.一种控制放射线成像装置的方法，包括：

通过检测由放射线产生装置发出的放射线来获取图像数据；

产生要被发送以使由照射控制装置管理的第二时间与所述放射线成像装置中的第一时间同步的同步控制消息，所述照射控制装置被配置为控制所述放射线产生装置的放射线照射；以及

发送所述图像数据和同步控制消息，

其中在所述发送中，在所述同步控制消息和所述图像数据的发送定时重叠的情况下，所述同步控制消息优先于所述图像数据被发送。

8.一种非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质存储用于控制计算机执行控制放射线成像装置的方法的计算机程序，所述方法包括：

通过检测由放射线产生装置发出的放射线来获取图像数据；

产生要被发送以使由照射控制装置管理的第二时间与所述放射线成像装置中的第一时间同步的同步控制消息，所述照射控制装置被配置为控制所述放射线产生装置的放射线照射；以及

发送所述图像数据和同步控制消息，

其中在所述发送中，在所述同步控制消息和所述图像数据的发送定时重叠的情况下，所述同步控制消息优先于所述图像数据被发送。

9.一种放射线成像系统，包括：

第一获取单元，所述第一获取单元被配置为获取由照射控制装置管理的第一时间，所述照射控制装置被配置为控制放射线产生装置的放射线照射；

第二获取单元，所述第二获取单元被配置为获取由放射线成像装置管理的第二时间，所述放射线成像装置被配置为通过检测由所述放射线产生装置发出的放射线来获取图像数据；

计算单元，所述计算单元被配置为基于所述第一时间和所述第二时间之间的多个时间差来计算校正值，所述多个时间差是通过在所述放射线成像装置没有正在获取所述图像数据的时间期间、以预定间隔重复在所述放射线产生装置和所述放射线成像装置之间的同步控制消息的通信而获得的；以及

校正单元，所述校正单元被配置为使用由所述计算单元计算的校正值来校正所述第二时间。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述校正单元在所述放射线成像装置正在获取所述图像数据的时间期间、以预定的间隔使用所述校正值来校正所述第二时间。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述校正单元在所述放射线成像装置正在获取所述图像数据的时间期间、在所述校正值超过预定的阈值的情况下使用所述校正值来校正所述第二时间。

12.根据权利要求9所述的系统，进一步包括控制单元，所述控制单元被配置为控制所述放射线成像装置对放射线的检测，

其中当所述第二时间到达从所述照射控制装置发送的预期的照射开始时间时，所述控制单元控制所述放射线成像装置检测由所述放射线产生装置发出的放射线并且获取所述图像数据。