CN114786586A - 无线ct数据传输 - Google Patents

Abstract

一种具有无线通信能力的成像系统(MIS)，可选地是医学成像系统，以及相关方法。成像系统包括能够围绕旋转轴线旋转的门架(RG)。门架包括检测器装置(D)，其能够在多个空间位置中记录与待成像的受试者(例如患者)(PAT)有关的测量数据。该系统还包括无线电发送器(TX)，其用于生成能够沿传播轴线传播的定向无线电波束，以将测量数据发送到无线电接收器(RX)。无线电发送器(TX)被布置在可旋转的门架处，并且能够操作，使得传播方向在远离可旋转的门架定位的位置中与旋转轴线相交。

Description

无线CT数据传输

技术领域

本发明涉及具有无线通信能力的成像系统，涉及一种用于成像系统的无线通信的方法，涉及一种计算机程序单元以及涉及一种计算机可读介质。

背景技术

在医学成像以及一般的成像中，计算机断层扫描(“CT”)获取可以在短时间内产生大量的数据。随着在过去几年中光谱CT的出现，这种情况更加复杂。光谱CT产生的数据甚至更多，因为在一些光谱成像技术中，以每个图像像素不止一个传感器的方式来使用检测器。

当前用于在CT扫描仪的移动门架和CT扫描仪的固定部件之间移动数据的解决方案是基于滑环上的光学通信。滑环也可被用于为移动门架提供电力。

当前，非光谱CT所需的数据速率为大约10Gbit/s，光谱CT所需的数据速率则相应地更高，大约超过100Gbit/s。

目前的光学解决方案是昂贵的定制硬件。

发明内容

因此，可能需要与旋转成像系统有关的数据通信的替代解决方案。

本发明的目的由独立权利要求的主题来解决，其中进一步的实施例被纳入从属权利要求。应指出的是，本发明的以下描述的方面同样适用于用于成像系统的无线通信的方法、计算机程序单元和计算机可读介质。

根据本发明的第一方面，提供了一种具有无线通信能力的成像系统，包括：

门架，其能够围绕旋转轴线旋转，该门架包括检测器装置，该检测器装置能够在多个空间位置中记录与待成像的受试者(如患者)有关的测量数据；

至少一个无线电发送器，其用于生成能够沿传播轴线传播的定向无线电波束，以将测量数据发送到无线电接收器；

其中，无线电发送器被布置在可旋转的门架处，并能够操作，使得传播方向在远离可旋转的门架定位的区域/位置中与旋转轴线相交，

该系统还包括接收器，其中所述接收器被设置于所述位置/区域处。

具体地，所述区域/位置远离门架，包括没有垂直于旋转轴线并与成像系统的可旋转门架或固定门架相交的平面可以与所述区域/位置相交。

在实施例中，该系统还包括检查工作台，在成像期间，待成像的受试者(如患者)能够放置在该检查工作台上，并且所述位置被远离所述台/超出所述台定位。

在实施例中，发送器包括天线元件形成的阵列，该天线元件协同操作以形成定向波束。

在实施例中，存在围绕所述旋转轴线布置在所述可旋转门架上的多个这样的发送器，且相应的传播轴线在所述区域/点处相交。在可旋转门架旋转时传播轴线描绘出圆锥。

在另一方面中，提供了一种具有无线通信能力的成像系统，包括：

可旋转门架，其位于固定门架中且能够围绕旋转轴线旋转，该门架包括检测器装置，该检测器装置能够在多个空间位置中记录与待成像的受试者(如患者)有关的测量数据；

至少一个无线电发送器，其用于生成处于发送能量下的定向无线电波束，以将测量数据发送到无线电接收器；

切换逻辑，其能够操作以使发送器在空闲模式和工作模式两种模式之间切换，其中在工作模式中的发送能量高于在空闲模式中的发送能量。

其中，至少一个无线电发送器被布置在门架处，以便能够与门架一起旋转；

其中，无线电接收器能够被远离门架布置在第一固定区域处；

其中，存在可限定的通信通道，其从所述第一区域延伸到空间中固定的第二区域；

其中，至少一个无线电发送器在可旋转门架的旋转期间能够通过所述第二区域，以及

其中，控制逻辑能够操作，以仅在所述无线电发送器进入所述第二区域时将至少一个无线电发送器从空闲模式切换到工作模式，且当发送器通过所述固定的第二区域时发送器保持处于工作模式中。

在实施例中，存在被布置在门架处的多个这样的无线电发送器。

在实施例中，至少一个发送器能够在至少约1GHz或更高的频率下操作。

所提出的用于成像系统的通信系统适用于快速和稳定的通信，并能应对每秒约四次旋转的快速门架旋转速度，以及应对由此产生的传输通道(即，从发送器天线到接收器天线的直接路径)的快速变化以及成像器设置在其中的检查室的反射。尽管这种快速移动的环境，所提出的通信系统能够使用具有(优选地“大规模”)多输入/多输出(“MIMO”)和基于天线阵列的波束成形的高吞吐量的发送器/接收器设备，如在5G无线技术或任何其他无线方案中设想到的设备。

由于接收器的室内布置结构远离成像器，因此提供了更高程度的设置灵活性，且可以容易地实现没有障碍物(如检查工作台或其他设备)的通道。如本文主要设想到的接收器的室内布置结构(相对于成像器上的布置结构)也允许实现更容易的维护(因为有更好的接近性)，并且利于对现有的成像器进行改装，使之具有无线通信能力。所提出的设置，在交点远离门架的情况下，允许在没有中间装置的情况下发送/接收数据，从而减少部件数量和/或成本。

此外，在没有所提出的系统的情况下，可能必须增加发送功率和呈额外的纠错码形式的数据冗余，以降低错误率。但是，这可能与在医院环境中达到所需的高数据率的愿望背道而驰，在医院环境中，移动无线电单元需要通过限制所允许的发送功率而尽可能地小。由于所提出的系统，在这些情况下能够达到所需要的数据速率。

在实施例中，提出在CT扫描仪的背部处包括多个发送器/天线，这些发送器/天线可以在扫描期间进行切换，以对旋转进行补偿。通信通道，在发送和接收天线(阵列)之间的路径，相对于旋转近似于保持不变。传输通道不再有快速变化，而天线波束成形可以直接集中朝向接收器。这两种效果都有利于整体可实现的传输速率。控制逻辑使发送器在工作模式或空闲模式之间切换，以便选择传输通道。在一些实施例中，控制逻辑被配置为评估由接收器接收到的背景信号。基于这种评估，采取适当的措施以确保足够的传输速率。

所提出的通信系统可以由为移动电话或物联网(IoT)通信设想的无线通信设备构建。最新一代的无线通信芯片，如5G设备，提供了合适的数据速率，但也可以用其他设备代替。由于预期的大规模制造，在成像设备中使用这种设备可能比当前的光学定制方案在商业上更可行。

在实施例中，成像系统是X射线成像系统。

在实施例中，成像系统被配置为用于多能量X射线成像系统。

在另一方面中，提供了一种用于成像系统的无线通信的方法，该系统包括至少一个无线电发送器，其用于生成能够沿传播方向传播的定向无线电波束，以将由成像系统的检测器记录的测量数据发送到无线电接收器，其中至少一个无线电发送器被布置在成像系统的可旋转门架处，以便能够与可旋转门架一起相对于固定门架旋转，从而限定了通信通道，该通信通道从i)被远离门架设置的且无线电接收器被设置于其中的第一固定区域延伸到ii)空间中的第二固定区域，该方法包括以下步骤：

仅在所述无线电发送器进入所述第二固定区域时，将至少一个无线电发送器从空闲模式切换到工作模式，并在无线电发送器通过所述第二固定区域时保持工作模式，其中在工作模式中的发送能量高于空闲模式中的发送能量。

作为上述实施例和方面的替代，也设想到“相反”的配置，其中一个或多个发送器被布置在室内远离门架，而一个或多个接收器被布置在可旋转门架中或处以与其一起旋转。

具体地，根据替代性方面，提供了一种具有无线通信能力的成像系统，包括：

门架，其能够围绕旋转轴线旋转，该门架包括能够处理数据的装置；

至少一个无线电接收器，其用于在能够沿传播轴线传播的定向无线电波束中接收来自无线电发送器的数据；

其中，无线电接收器被布置在可旋转门架处，并能够操作，使得传播轴线在远离可旋转门架定位的位置中与旋转轴线相交。

同样，可以有围绕所述旋转轴线布置在所述可旋转门架上的多个这样的接收器，每个接收器用于接收在能够沿着在所述区域相交的相应的传播轴线传播的波束中的数据。

在另一方面中，提供了一种具有无线通信能力的成像系统，包括：

可旋转门架，其位于固定门架中且能够围绕旋转轴线旋转，该门架包括能够处理数据的装置；

至少一个无线电接收器，其用于在处于发送能量下的定向无线电波束中接收来自无线电发送器的数据；

切换逻辑(SL)，其能够操作以使发送器在空闲模式和工作模式两种模式之间切换，其中在工作模式中的发送能量高于在空闲模式中的发送能量；

其中，至少一个无线电接收器被布置在门架处，以便能够与门架一起旋转；

其中，无线电发送器能够被远离门架布置在第一固定区域处。

其中，存在可限定的通信通道，其从固定的第一区域延伸到固定在空间中的第二区域；

其中，至少一个无线电接收器在门架旋转期间能够通过所述第二区域，以及

其中，控制逻辑能够操作，以仅在所述无线电接收器进入所述第二区域时将至少一个无线电发送器从空闲模式切换到工作模式，且在无线电接收器通过所述第二区域时发送器保持处于工作模式中。

在又一方面中，提供了一种用于成像系统的无线通信的方法，该系统包括无线电发送器，其用于生成能够沿传播方向传播的定向无线电波束，以将数据发送给无线电接收器，其中，无线电接收器被布置在成像系统的可旋转门架处，以便能够与可旋转门架一起相对于固定门架旋转，从而限定通信通道，该通信通道从i)被远离门架设置的且发送器被设置在其中的第一固定区域延伸至ii)空间中的第二固定区域，该方法包括以下步骤：

仅在所述无线电接收器进入所述第二固定区域时将至少一个无线电发送器从空闲模式切换到工作模式，且在无线电接收器通过所述第二固定区域时保持工作模式，其中工作模式中的发送能量高于空闲模式中的发送能量。

空闲模式可以包括完全关闭任何(或没有可测量到的)正在发送的能量，但这样的硬切换并不总是需要。完全关闭可以节省能源消耗。仅仅减少到较低的(非零)能量水平可使开关电路更快，并可增加其寿命。

在这些“相反”的实施例中，数据处理/生成装置仍然可以是X射线检测器，但可以附加地或替代地包括其他装置，如控制装置，或在可旋转门架处或中的需要从远程发送器提供数据的任何其他数据处理装置。例如，发送器可将控制数据/信号发送给可旋转门架中的控制电路以控制其旋转，或可将控制信号发送给检测器的控制电路以设置/重新设置某些检测器设置，等等。

在另一方面中，提供了一种计算机程序单元，当其被至少一个处理单元执行时，该计算机程序单元适于使处理单元执行上述方法中的任一种。

在另一方面中，提供了一种计算机可读介质，其上已经存储有该程序单元。

被成像的“受试者”可以是有生命的，且包括人类或动物患者或其一部分，或者受试者是无生命的，如安全检查系统中的物品或行李或非破坏性材料测试中的样品物体。

用户可指操作成像设备和/或系统以对物体进行成像的人(例如，医护专业人士)。

如本文所用的“区域”包括点位置。

发送器/接收器/收发器被“远离成像系统的门架布置”在本文中设想的实施例中可被定义如下：任何想象的平面，其i)通过发送器/接收器/收发器的点/位置/区域，ii)垂直于成像系统的旋转轴线，不与固定的和/或可旋转的门架相交。

附图说明

现在将参考以下附图描述本发明的示例性实施例，这些附图是不按比例的，其中：

图1示出了旋转成像系统的透视图；

图2A示出了无线通信系统的框图；

图2B示出了接收器部件的示意性框图；

图2C示出了发送器部件的示意性框图；

图3A和3B示出了根据第一实施例的包括无线通信系统的成像系统；

图4A和4B示出了根据第二实施例的包括无线通信系统的成像系统；

图5示出了根据第三实施例的包括无线通信系统的成像系统；和

图6示出了计算机实现的用于成像系统的无线通信方法。

具体实施方式

参考图1，示出了图像系统MIS的示意性透视前视图。这种图像系统的一个很常见的用途是医疗图像系统或行李检查安全系统。该图像系统优选是旋转类型的X射线成像系统，如CT扫描仪。本文也设想到其他的旋转式成像模态，如C型或U型臂X射线成像设备。一般来说，本文设想到任何带有成像单元的旋转式系统，如带有成像选项的直线加速器(linac)，或其他。

图像系统MIS包括设置在检查室中的固定门架NG。固定门架NG承载可围绕检查区域A旋转的旋转门架RG，检查区域A具有从中穿过的旋转轴线Z。旋转门架是甜甜圈形状(donut-shaped)，且检查区域A被形成为其中的开口。可以使检查工作台TB至少部分地沿着旋转轴线Z延伸到检查区域中，旋转轴线Z在本文中也可被称为成像轴线Z。患者PAT或待成像的物体驻留在检查工作台上。其上带有患者PAT或物体的工作台TB可以沿成像轴线Z前进，使得关注的区域位于检查区域A中。检查工作台TB是可选的。

旋转门架包括能够检测X辐射的检测器模块D。旋转门架RG可以进一步包括X射线源XS。源XS以与检测器D相对的空间关系且横跨检查区域A被布置在旋转门架RG上。然而，在所有实施例中，不一定是X射线源XS被安装在旋转门架RG上或被集成在旋转门架RG中的情况。例如，在实施例中，源XR可以被布置在旋转门架之外，在固定NG上，作为围绕检查区域的环。这样的固定的X射线源单元可以包括多个单独的子X射线源，例如，或形成环的一个单一的整体源。

在成像期间，X辐射从X射线源XS发出并与患者组织相互作用，然后从患者的远端出现，然后撞击在检测器D上。撞击的辐射被检测器D转换为(投影)测量数据(有时被称为检测器原始数据)。在检测器D处收集的测量数据包括强度值。在成像期间，旋转门架旋转，检测器也随之旋转，且在某些实施例中X射线源也随之旋转。

由于旋转，旋转的检测器从多个空间方向接收X辐射，且可以从相对于患者的多个不同的空间方向p获取测量数据。在一些成像方案中，工作台TB沿成像轴线Z前进，以收集不同位置处的测量数据。其中图像数据可从测量数据中重新构建的图像平面(或“图像域”)由方向X、Y来示意性地表示，每个图像平面垂直于成像轴线Z。存在不同的这种平行的图像平面，Z轴线上的每一位置有一个图像平面。外部或板载电源(未示出)通过滑环装置向旋转门架RG(和/或其上的部件)提供电力。操作员控制台(未示出)可允许用户(如医务人员)控制成像操作。用户可以使用操作员控制台发出成像控制信号，如X射线源设置、检测器设置，或控制旋转速度、工作台TB的移动等的信号。

旋转式成像系统被配置为用于无线通信。为此，它部分地包括无线通信系统CS。广义地，在实施例中，尤其是在检测器D处收集的测量数据，可以通过无线通信系统CS传送给预期的、远程的一个或多个接收装置，如图像处理系统IPS。

图像处理系统IPS可以被布置成计算机系统，其运行成像软件，如图像重建算法，该算法允许将来自投影域的(投影)测量数据转换为图像域X,Y的横截面图像。可以沿着成像轴线Z获得大量的横截面图像，这些横截面图像可以被组合成3D图像体积。其他任务可由图像处理系统IPS执行。图像处理系统IPS可驻留在单个或多个计算机上，例如在“云”设置或其他分布式架构中。代替或除了向图像处理系统提供测量数据外，测量数据可以被转发到数据库DB(如HIS的PACS)或其他存储器进行存储。重建的图像或测量数据可以在显示装置MT上可视化，或可以用其他方式进行处理。

在实施例中，除(投影)测量数据之外的数据可能需要附加地或替代地通过通信系统CS传输。例如，图像处理系统可以被集成到移动门架RG中，且可能需要通过通信系统CS将由图像处理系统输出的重建图像发送给远程接收装置。

一般来说，在本文中主要关注的数据流是从可旋转门架RG到位于可旋转门架RG之外的接收装置，其可能远离成像系统MIS。在其他实施例中，还附加地或替代地设想到相反的数据(回)流，其从门架外或甚至远离成像系统回流到可旋转门架RG(或其中或其上的部件)。这种“回流”数据的示例是来自操作员控制台的成像控制信号，或在被集成到可旋转门架RG中的部件中可接收的任何数据。

现在参考图2中的示意性框图来更详细地解释无线通信系统CS。如本文理解的“无线通信”包括通过使用频谱中的合适频率段的电磁辐射在空中传送信息(如测量数据或其他数据)。给定频谱中的电磁波通过调制被修改，以便能够在空中传送信息。

广义地，通信系统CS包括一个或多个发送器TX和一个或多个接收器RX。将解释通信系统的操作，其中主要参考所发送的数据是由检测器收集的测量数据，但这并不限制本文所公开的原理，因为任何其他数据可以在任何方向上被发送。

发送器TX(我们在本文中经常称为“发送器”，应理解的是可以有单个或多于一个)被配置为将从可旋转门架上的检测器接收到的测量数据在空中发送到接收器RX(同样，我们在本文中经常称为“接收器RX”，应理解的是，可以有多于一个)。

正如下文将更充分地探讨的那样，发送器TX被布置在旋转门架处或中，而接收器RX被布置在检查室中，但在空间上与旋转门架RG和/或固定门架NG有距离且远离。例如，接收器RX可以安装在天花板上、墙壁上或地面上，或者可以悬挂或以其他方式布置在房间里。接收器RX可以被布置在非旋转/旋转的门架后面的墙壁上。优选地但不必是，接收器被布置在其中设置成像系统MIS的同一房间内。

图2B和2C分别示出了接收器RX和发送器TX的每一个示意性框图。

现在首先转到图2C的发送器TX，它包括输入端口IN，在此接收待发送的数据(如测量数据)。发送器TX部件可包括数字信号处理器DSP，以处理或以其他方式调节待发送的数据(“有效载荷”)。编码器部件ENC对数据进行适当的编码。优选地，如本文所设想的，发送器TX具有波束形成能力。发送器可以在预期的空间方向q引导无线电波束。无线电波束中具有由包括定向天线驱动器部件DD的调制器调制的有效载荷。定向驱动器部件DD从编码器接收编码的数据并驱动一组一个或多个天线元件(示例性地被示为α1-α4)，以产生沿预选方向q的定向波束，其在空中传输信息。每个天线元件导致产生它自己的无线电小波，但它们的相位由驱动器DD调谐，使得小波在某些地方建设性地干扰，而在其他地方破坏性地干扰，从而产生定向无线电波束(例如，主瓣)。发送器TX进一步与电源(未示出)(外部或板载的)联接，以提供能量。这种能量被用来以一定的发送能量来发送波束。能量是可调节的，波束方向q也是可调节的。调节是由用户进行的，或通过与其他装置的连接(如与控制逻辑CL的连接)来进行，下面将详细解释。

图2B的接收器RX部件具有与发送器TX类似的结构，且包括一组接收器天线元件α'1-α'4，传入的数据束(先前由发送器TX发送的)在此被寄存。接收器RX的定向驱动器或调谐器DD'可被用于调谐接收器天线元件α'1-α'4，使其对特定的空间方向q有信号接收性，该空间方向与发送器TX已经发送数据的方向q对应。解码器部件DEC对所接收到的数据进行解码，以便恢复先前发送的数据。然后，恢复的数据可由可选的信号处理器DSP进行处理，例如用于纠错或其他。然后，有效载荷通过输出接口OUT输出，然后可以通过另一无线连接或有线连接转发到其目的地，如图像处理器IPS、数据存储装置或任何其他合适的信号接收装置。发送器TX和接收器RX中的一个或每个可以包括板载存储元件(未示出)，以缓冲待发送或接收的数据的至少一部分。

如图2B和2C所示，发送器TX和/或接收器模块RX可以具有MIMO，尤其是“大规模”MIMO架构，以便能够实现或至少促进接收和/或发送时的并行数据处理。

虽然上面已经在使用天线元件形成的阵列(相控天线阵列)进行波束成形的MIMO设置中描述了发送器TX和接收器模块RX，但这不一定在所有的实施例中都是如此。更多的传统模块TX、RX可以代替使用，具有单个或少量(例如，少于5或10个)天线元件。具体地，接收器RX不一定有天线元件的相控阵列。单个或少量天线元件可能足够。而且，天线元件可以接受来自不同方向的信号。本文主要设想到的具有(大规模)MIMO和相控阵列天线的TX、RX模块，具有两位数的天线元件，如多于10个、多于20个、多于50个，甚至是三位数。工作频率为GHz范围，设想到毫米波。可以使用移动电话、WIFI或其他无线技术，既可以按原样使用，也可以在需要时适当调整。

接收器能力和发送器能力可以被结合到单个单元中，以形成收发器TX/RX。应理解的是，发送器TX和接收器RX中的任何一个或两个可以被布置成收发器TX/RX。尽管收发器是优选的，但在本文讨论的所有实施例中不一定是需要的。换句话说，在实施例中，发送器TX仅被配置为发送信号和/或接收器RX仅被配置为接收信号。在下文中，对发送器TX或接收器RX的提及被理解为包括对“收发器”的提及，因此下面描述的所有内容也可适用于收发器。

回过来参考图2A的框图，现在将更详细地解释通信系统CS的操作。所提出的无线通信系统CS被配置为解决在高数据吞吐量下尤其是将测量数据从旋转的发送器TX可靠地发送到接收器RX的挑战。接收器RX被设想为至少在发送期间在单个位置处保持固定。由于旋转门架以及检测器可以达到非常高的旋转速度，大约每秒四圈的旋转速度，如果不对旋转进行补偿，就不能在预期的质量下实现足够的数据吞吐量。

所提出的通信系统CS配备了这样的运动补偿方案。更具体地，无线通信系统CS被配置为形成一个完全或部分空间上不变和固定的通信通道CC，在图2A中被示意性地示为虚线的圆柱体。通道CC限定了空间中数据可通过其沿方向q发送的那部分。

通道CC的一端(“出射区域”TOR)包括发送器TX，而另一端(“目标区域”TAR)则包括接收器RX。尽管发送器的旋转，但通信通道CC本身在实施例中保持完全空间不变，并被固定在空间中的特定姿态处。通信通道CC对TX旋转的这种空间不变性是通过让通信系统CS包括与切换逻辑CL通信的跟踪器TR部件来实现的。目标区域TAR的大小、横截面或形状可取决于待布置的接收器的数量，和/或取决于来自发送器TX的无线电波束的宽度/横截面或方向特性。

切换逻辑CL与被跟踪器TR跟踪的旋转门架RG的旋转位置同步地打开和关闭发送器TX。仅在发送器(或发送器中的任何一个，如果有多个这样的发送器)通过出射区域时，发送器才会通电以发送数据。但是一旦发送器TX由于旋转而离开出射区域，则它就会被重新关闭。一旦下一个发送器进入或同一发送器重新进入出射区域，相应的TX就被打开(再次)，如此反复，同步进行。跟踪器TK与驱动旋转门架的电机装置的编码系统通信(优选地通过有线连接)。编码器系统提供旋转门架相对于参考位置的角度位置的数字定义，例如，直立的十二点钟位置。基于来自跟踪器TR的跟踪信息，控制逻辑CL然后同步打开或关闭一个或多个收发器。详细地说，当旋转门架上的已知TX位置通过预定的角度范围时，相应的发送器TX被打开。出射区域包括这个预定的角度范围。该范围可以被定义得非常窄，使得在任何时间都只有单个发送器TX可以始终驻留在其中。替代性地，且优选地，使用更宽的角度范围段作为出射区域，使得多个发送器TX可以同时驻留在其中，且一些或所有的发送器被打开并允许发送，从而增加数据吞吐量。优选地，通道CC在空间中被限定为它不与障碍物(如患者、检查工作台TB或其他设备或成像器MIS的部分)相交。跟踪器TR和开关控制逻辑CL可以被集成到单个控制模块中。跟踪器TR和/或控制逻辑CL可以被安装在旋转门架RG上或被集成到旋转门架中。

代替其中提供给发送器TX的能量供应被打开和关闭的硬切换方案，也可以设想到用“软”切换方案来代替。在软切换中，发送器TX从低能量发送模式切换到高能量发送模式，在高能量发送模式中辐射被以高于低能量传输模式中的发送能量的高能量发送。换句话说，控制逻辑CL与旋转门架的角度位置同步地使发送器TX中的每一个在工作模式和空闲模式或状态之间切换。在本文中“空闲模式或状态”包括完全关闭或切换到低能量发送，而“工作模式或状态”包括打开或至少切换到以比空闲模式中的发送能量更高的发送能量来发送。

空间上不变的通道CC是由逻辑CL的切换操作来限定的，该切换操作使旋转门架上的发送器的角度位置与工作模式和空闲模式之间的切换同步。空间上不变的通道CC是包围通信路径的一部分空间，其可以被认为是圆柱体或任何其他几何形状，其从发送器TX从其中通过的出射区域延伸到优选地固定的接收器RX驻留在其处的目标区域。切换逻辑CL实际上允许角度位置同步的信道跳变，且在这样做时保持通信通道CC的空间不变性。

在实施例中，切换逻辑CL不仅被配置为使TX在工作模式和空闲模式之间切换，而且可以进一步被配置为选择适当的频率发送信道。此外，在实施例中，控制逻辑CL被配置为评估背景信号，如由接收器RX接收到的噪声或信号反射，以采取适当的确保足够的传输速率的措施。这些措施可包括信道均衡或其他滤波器方案，以消除重复的非相位信号贡献。为了获得稳定和高吞吐量的发送结果，在通信期间，不仅基于门架的位置而且另外基于背景信号(如噪声或反射)来切换信道可能是有用的。信号处理器，如DSP，可以被布置在接收器RX中，以估计噪声水平，从而预测来自反射的信号贡献。同时在多个信道上通信以获得最大吞吐量也可能是有用的。这种多信道传输协议可以通过选择足够宽的出射区域来实现，以便在任一时间都能容纳多于一个的发送器TX，如上所述。

应理解的是，虽然在上述情况中，有效载荷(如测量数据)被从可移动的门架发送器TX传输到固定的室内接收器RX，但也可以设想到相反的数据流。如果使用收发器，则数据可以从固定的室内收发器TX/RX传输到可移动的门架发送器TX，如成像控制信号或其他数据。

现在参考图3-5，其示出了本文在实施例中设想到的不同通信通道CC的布置结构。通道在图3和图4中是由跟踪器TR和开关逻辑CL之间的上述相互操作限定的，且在图5中是由具体的几何布置限定的。

首先参考图3，在图3A中示出了从成像系统的背面沿-Z方向观察到的(X,Y)平面内的前视图。发送器TX1-n以规则的、等距的角度模式布置在旋转门架RG的背面。在这个实施例中，16个发送器以22.5°宽的分段均匀地分布在360°上。通道的出射区域被限定在12点钟的位置，大约45°宽，以容纳3个处于工作模式中的发送器TX。图3A的模式是一个示例，任何其他的发送器的位置分布和数量，以及出射区域的任何其他的角度位置/宽度也被设想到。选择合适的出射区域的位置和宽度可能取决于检查室中存在的局部障碍物。出射区域的大小可以预先限定并编入通信系统CS的切换逻辑CL中。在图3中，出射区域在旋转期间的任何时间都只容纳发送器总数中的三个TX1-3发送器。在进入和驻留在通信通道的出射区域时，只有三个发送器TX在任一时间被切换到工作模式。所有在出射区域外的其余发送器TX4-n通过切换逻辑CL的操作被切换到空闲模式。

尽管在图3的设计中使用了多个发送器TX，但也设想到在实施例中可以使用单个发送器。出射区域的大小可以针对单个发送器或多个发送器(如两个、三个或更多个)来限定。然而，具有狭窄的出射区域将以数据吞吐量为代价。期望使出射区域容纳多个发送器，以便能够在同一时间通过多个发送器进行数据发送。

图3B以(Y，Z)平面内的平面图示出了图3A的布置结构。这更详细地示出了在本实施例中被形成为圆柱体的通信通道CC，其中目标区域包括至少一个接收器，或在该示例性实施例中包括三个接收器RX1-3。接收器RX1-3被布置成远离门架NG、RG。更具体地，接收器RX被布置成使得穿过接收器RX的位置并垂直于成像轴线Z的假想平面不与门架NG或RG以及检查工作台TB相交。如图3B所示，三个发送器TX1-3当前处于工作模式，因为这些发送器通过通道CC中的出射区域。

一个或多个接收器RX可以被安装在墙壁上，优选地在与出射区域大致相同的高度处。然而，由于波束形成能力，接收器可以在空间中的任何地方。接收器RX可以安装在墙上，也可以安装在天花板上，或者悬挂在天花板上或安装在地面上。在实施例中，接收器RX不是固定地安装的，而是安装在带轮子的可移动滑车或任何其他便携式装置上，使得接收器可以移动到房间内任何期望的位置，这提供了更大的灵活性。在这个实施例中，发送器TX和接收器RX的定向驱动器DD必须被重置并调谐到接收器RX1-3的新空间位置。然而，优选的是将接收器RX固定地安装在房间内的一个单个位置中。如果发送器TX包括纵向形状的定向天线元件，则可期望这些天线元件中的每一个的纵向轴线与成像轴线Z平行。这样允许更加精简和紧凑的设计。

现在参考图4，其在图4A中再次示出了扫描仪MIS沿-Z方向的后视图和在图4B中的平面图。图4的布置结构与之前在图3中讨论的布置结构相似。然而，在图4中，发送器TX和/或接收器RX包括相控阵列，其在附图中被示为小方形区域。在这个特定的实施例中，四个带有相控发送器阵列的发送器TX以等距的角度模式布置。在任一时间，只有发送器中的单个发送器，例如TX1，处于工作模式，因为它驻留于通道CC的出射区域中。在图4中，出射区域再次被示为处于12点钟的位置。同样，如前所述，这是示例性的，也设想到出射区域的其他角度位置。在其他实施例中，可以使用少于四个的相控阵列发送器TX或多于四个的发送器TX。

现在参考图5，其示出了一个实施例，其中至少部分空间上不变的通信通道CC是通过几何布置而不是通过图3和4中的同步切换来实现的。也就是说，图5中的实施例可以在没有切换逻辑CL和跟踪器TR的情况下实现，接收器RX可以接收沿着不同传播轴线q₁、q₂中的每一个传入的信号。

不变的通信通道CC是通过将接收器RX1-3布置在远离门架RG/NG的空间位置处和旋转轴线Z上而被形成或限定的。图5是这种配置沿-Y方向的呈侧视图的视图。

同样，如在图3和图4中一样，接收器RX在空间上远离门架NG、RG，使得通过接收器RX的位置且垂直于旋转轴线Z的平面(未示出)不与门架RG/NG和/或工作台TB相交。

发送器TX可以被物理地安装，以便朝向位于旋转轴线Z上的接收器RX1-3的位置倾斜，以便聚焦在其上。每个接收器沿不同的方向q₁、q₂传播其数据包。传播方向q₁、q₂与交点(或区域)(接收器RX1-3在旋转轴线Z上被布置在此处)处的位置相交。然而，如果发送器具有波束形成能力，则可能不需要这种物理倾斜。在这样的实施例中，发送器TX可以被平放安装在门架RG上，但其定向驱动器DD被配置为使无线电波束沿所需的传播方向q₁、q₂引导，以便在旋转轴线Z上在与接收器RX被安装在其中的目标区域相交。

优选地，交点q₁∩q₂∩Z位于成像/旋转轴线Z通过检查室的墙壁的地方，成像系统MIS被设置在检查室中。然后，接收器可以在所述位置处被方便地安装在墙壁上。将接收器RX布置在旋转轴线上的一个位置上，也可以在图3和图4中的任一实施例中进行。

图5的这种“几何的”实施例与图3和图4的切换的实施例的不同在于对通信通道CC的不变性要求被放宽，且在空间在形成圆锥体。具体来说，在这个空间半不变的实施例中，虽然出射区域确实在旋转，但是通信通道的目标区域保持固定。所有的发送器TX可以在整个旋转过程中连续地发送信息，而接收器RX的目标区域在固定的旋转轴线上的空间处保持固定。

如图所示，发送器TX可以围绕旋转门架以等距的角度模式布置。单个发送器TX、两个发送器(如图5所示彼此相对布置)或更多个(如三个或四个或更多个)发送器可以按规则(角度上等距)或不规则的模式布置。优选地，如在图3和图4中一样，发送器TX被安装在旋转门架的背面上，无线电波束从那里发出并传播到成像轴线Z指入其中的半空间中，以避免工作台TB可能造成的任何障碍。但上，就像在图3和图4中一样，本文也不排除将发送器TX被安装在可旋转门架RG的前面的实施例。

在图5的替代性实施例中，仍可使用切换逻辑CL，如上文结合图3和4所解释的那样，作为一个选项，在这种情况下，通信通道不再是凸起形状，而现在是非凸起的。如果使用切换逻辑，并且如果有两个或更多个发送器，那么通道就分裂成三角形的边缘(对于两个发送器TX)或金字塔的侧向边缘(对于三个或更多个发送器TX)，例如交点q₁∩q₂∩...∩q_i∩Z形成金字塔的顶点。

参考所有的上述实施例可以理解，将接收器RX布置在远离门架的空间中，允许实现灵活性，更容易接近以进行维护，并允许将现有的成像器改装成具有无线通信能力的商业上可行的方式。

在上述实施例中，且如前所述，设想到将发送器TX布置在旋转门架上。发送器TX优选地被安装在可旋转门架RG上，但远离并在检测器D外部。这是优选实施例。替代性地，在其他实施例中，设想到将发送器集成到检测器壳体中。将发送器TX集成到检测器模块中，可以允许节省任何额外的连接电路。然而，在门架RG上将发送器TX布置在检测器模块之外，允许实现更好的传输吞吐量和信号质量，因为潜在的干预结构(如金属的检测器壳体)可能在数据路径不利地干扰。在门架RG处将发送器TX布置在检测器D之外，优选地在与检测器相同的角度位置处，导致改善的空间关系。发送器TX和检测器D之间的通信也可以是无线的，但优选地通过具有从发送器TX的输入接口到检测器端口延伸的线路而是有线的，检测器端口与检测器模块D的读出线路相联接。

所提出的通信系统CS可与任何无线标准一起使用，一般的(如用于移动电话通信)或定制的。具体地，设想到在GHz范围内(如1GHz或更高，例如+5GHz或更高)的工作频率，从而实现大约10，甚至100千兆比特/秒或更高的吞吐量。

所提出的无线通信系统尤其适用于光谱或X射线能量解析成像系统。这种类型的成像系统可以包括专门设计的检测器D，其能够将传入的辐射解析为能量范围。这种检测器包括双层检测器或具有光子计数电路的检测器。这些类型的检测器或其他具有多能量检测能力的检测器在每个图像像素上产生大量的数据，这些数据需要作为测量数据被发送。尤其是光谱CT可以从利用所提出的通信系统能够实现的高吞吐量中受益。

应理解的是，对于图1-5中的上述实施例中的任何一个，也设想到相反的配置，其中一个或多个接收器RX被安装在可旋转门架处或中，而发送器TX被安装在室内且远离RG、NG门架。然后，通道CC将以另一种方式延伸，其中目标区域和出射区域交换。这种相反的配置可用于需要数据回流时。在这种相反的配置中，被发送的不再是检测器的测量数据，而是其他有效载荷数据，包括例如用于检测器D或用于可旋转门架本身的控制信号，或用于安装在可旋转门架中或处的任何其他数据消耗部件的数据。在具有相反的配置的实施例中，发送器TX被布置在延伸到可旋转门架上的接收器RX的传播轴线的交点处的固定的室内出射位置/区域TOR处，切换逻辑CL仍可被用于确保数据被发送到固定的目标区域TAR，尤其是当使用单个发送器时。替代性地且优选地，将多个发送器TX1、TX2定位在交点位置TAR处，每个发送器被配置为沿传播轴线q₁、q₂中相应的不同的一个传播，使得数据在形成圆锥体CC的无线电波束中发送。在这种情况下，同样不需要切换逻辑CL。

现在参考图6，其是支持用于成像系统的无线通信的方法的流程图，尤其是具有旋转式X射线检测器和/或源的基于X射线的成像系统。

在步骤S610处，跟踪安装在X射线成像系统的旋转门架上的发送器的角度位置。一旦发送器进入预定的出射区域，就会发出控制或跟踪信号。

在步骤S620处，基于控制或跟踪信号，发送器被从空闲模式切换到工作模式，以将有效载荷发送到远离门架布置的固定的接收器。一旦进入并驻留在预定的角度区域(出射区域TAR)时发送器TX保持处于工作模式中，并在离开预定的角度区域时被切换回空闲模式。切换周期在重新进入时重复，且对每个发送器来说都是如此。以这种方式，在一个或多个发送器和一个或多个接收器之间可以实现至少部分地(尤其是全部地)空间上不变的通信通道，以接收从发送器发送的数据。

在一个实施例中，通道的至少一端在空间中保持固定，而在其他实施例中，通道的两端(出射区域和目标区域)在一个或多个发送器的旋转期间保持固定和空间不变。

该方法可适用于单个发送器，或可适用于多个发送器，每次从空闲模式切换到工作模式，相应的发送器中的每一个由于旋转而进入预定的角度区域。

如上所述，工作模式和空闲模式可以被定义为完全打开或关闭，或者在软切换方案中，能量被减少，在工作模式中比在空闲模式中有更高的发送能量。

通信系统CS的部件可以被实现为软件模块或单个软件套件中的例程，并在通用计算单元PU上运行，如与成像器MIS相关的工作站或与一组成像器相关的服务器计算机。替代性地，图像处理系统IPS的部件可以被布置成分布式架构，并在合适的通信网络中连接。

在相反的配置中，跟踪S610是针对接收器的，而在S620处的切换是根据接收器进入和离开指定区域来进行的，在本实施例中，该指定区域是目标区域TAR。

系统CS的一些或所有部件可布置在硬件中，如在适当编程的FPGA(现场可编程门阵列)中，或作为硬接线的IC芯片。系统CS的一些部件，尤其是切换逻辑CL，可以布置在软件、硬件或两者中。切换逻辑CL和/或跟踪器TR可以被布置成一个或多个微控制器。

本文所公开的一个或多个特征可被配置或实现为/有在计算机可读介质内编码的电路，和/或其组合。电路可包括分立电路和/或集成电路、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SOC)、机器、计算机系统、处理器和存储器、计算机程序及其组合。

在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于适于在适当的系统上执行根据前述实施例之一所述的方法的方法步骤。

因此，计算机程序单元可被存储在计算机单元上，其也可以是本发明的实施例的一部分。该计算单元可适于执行或诱导执行上述方法的步骤。此外，它可以适于操作上述设备的部件。该计算单元可适于自动操作和/或执行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。因此，该数据处理器可被配备成执行本发明的方法。

本发明的该示例性实施例既覆盖从一开始就使用本发明的计算机程序，也覆盖通过更新的方式将现有程序变成使用本发明的程序的计算机程序。

此外，计算机程序单元能够提供所有必要的步骤来完成如上所述的方法的示例性实施例的操作。

根据本发明的另一示例性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如CD-ROM，其中该计算机可读介质具有存储在其上的计算机程序单元，该计算机程序单元通过前述部分进行了描述。

计算机程序可以被存储和/或分布在适合的介质上(尤其是，但不一定是，非暂时性介质)，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，例如通过互联网或其他有线或无线电信系统。

然而，计算机程序也可以通过像万维网这样的网络提供，并可以从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种用于使计算机程序单元可供下载的介质，该计算机程序单元被安排成执行根据本发明的前述实施例之一所述的方法。

应指出的是，参考不同主题描述了本发明的实施例。尤其是，参考方法类型的权利要求描述了一些实施例，而参考装置类型的权利要求描述了另外的实施例。然而，本领域技术人员将从上文和下文描述中得出，除非另有指示，否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，与不同主题相关的特征之间的任何组合也被认为由本申请公开。然而，所有特征都可以组合，从而提供多于特征的简单加和的协同效果。

尽管已经在附图和前面的描述中例示说明和描述了本发明，但这样的例示说明和描述被认为是例示说明性的或示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和从属权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时，能够理解并实现所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。仅在互不相同的从属权利要求中记载某些措施并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。

Claims (14)

1.一种具有无线通信能力的成像系统(MIS)，包括：

门架(RG)，其能够围绕旋转轴线旋转，所述门架包括检测器装置(D)，所述检测器装置能够在多个空间位置中记录与待成像的患者(PAT)有关的测量数据；

至少一个无线电发送器(TX)，其用于生成能够沿传播轴线传播的定向无线电波束，以将所述测量数据发送到无线电接收器(RX)；

其中，所述无线电发送器(TX)被布置在可旋转的所述门架处，并能够操作，使得所述传播轴线在远离可旋转的所述门架定位的位置(TAR)中与所述旋转轴线相交，所述系统(MIS)还包括所述接收器(RX)，其中所述接收器被设置于所述位置(TAR)处。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括检查工作台(TB)，在成像期间，待成像的受试者(OB)能够放置在所述检查工作台上，且所述区域(TAR)被远离所述工作台定位。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述发送器(TX)包括由天线元件(α)形成的阵列，所述天线元件协同操作以形成所述定向波束。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述系统包括多个发送器(TX1，TX2)，所述多个发送器围绕所述旋转轴线布置在可旋转的所述门架上，且相应的所述传播轴线在所述区域(TAR)处相交。

5.一种具有无线通信能力的成像系统(MIS)，包括：

门架(RG)，其能够围绕旋转轴线旋转，所述门架包括能够处理数据的装置(D)；

至少一个无线电接收器(RX)，其用于在能够沿传播轴线传播的定向无线电波束中接收来自无线电发送器(TX)的数据；

其中，所述无线电接收器(RX)被布置在可旋转的所述门架处，并能够操作，使得所述传播轴线在远离可旋转的所述门架定位的位置(TOR)中与所述旋转轴线相交。

6.一种具有无线通信能力的成像系统(MIS)，包括：

可旋转门架(RG)，其位于固定门架(NG)中且能够围绕旋转轴线旋转，所述门架包括检测器装置(D)，所述检测器装置能够在多个空间位置中记录与待成像的受试者(PAT)有关的测量数据；

至少一个无线电发送器(TX)，其用于生成处于发送能量下的定向无线电波束，以将所述测量数据发送到无线电接收器(RX)；

切换逻辑(SL)，其能够使所述发送器(TX)在空闲模式和工作模式两种模式之间切换，其中在工作模式中的所述发送能量高于在空闲模式中的所述发送能量；

其中，所述至少一个无线电发送器(TX)被布置在所述门架(RG)处，以便能够与所述门架(RG)一起旋转；

其中，所述无线电接收器(RX)被远离所述门架(RG，NG)布置在第一固定区域(TAR)处；

其中，存在可限定的通信通道(CC)，所述通信通道从所述第一区域(TAR)延伸到空间中的固定的第二区域(TOR)；

其中，所述至少一个无线电发送器(TX)在所述可旋转门架(RG)的旋转期间能够通过所述第二区域(TOR)，以及

其中，所述控制逻辑(CL)能够操作以仅在所述无线电发送器(TX)进入所述第二区域(TOR)时将所述至少一个无线电发送器(TX)从空闲模式切换到工作模式，且当所述发送器(TX)通过固定的所述第二区域(TOR)时，所述发送器(TX)保持处于工作模式中。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，存在被布置在所述门架(RG)处的多个这样的无线电发送器(TX1-TX4)。

8.根据权利要求6至7中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个发送器(TX)能够在至少为1GHz的频率下操作。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述成像系统(MIS)为X射线成像系统。

10.一种具有无线通信能力的成像系统(MIS)，包括：

可旋转门架(RG)，其位于固定门架中且能够围绕旋转轴线旋转，所述门架包括能够处理数据的装置(D)；

至少一个无线电接收器(RX)，其用于在处于发送能量下的定向无线电波束中接收来自无线电发送器(TX)的数据；

切换逻辑(SL)，其能够操作以使所述发送器(TX)在空闲模式和工作模式两种模式之间切换，其中在工作模式中的所述发送能量高于在空闲模式中的所述发送能量；

其中，所述至少一个无线电接收器(RX)被布置在所述门架(RG)处，以便能够与所述门架(RG)一起旋转；

其中，所述无线电发送器(TX)被远离所述门架(RG、NG)布置在第一固定区域(TOR)处；

其中，存在可限定的通信通道(CC)，所述通信通道从固定的所述第一区域(TOR)延伸到空间中固定的第二区域(TAR)；

其中，所述至少一个无线电接收器(RX)在所述门架(RG)的旋转期间能够通过所述第二区域(TAR)，以及

其中，所述控制逻辑(CL)能够操作以仅在所述无线电接收器(RX)进入所述第二区域(TAR)时将所述至少一个无线电发送器(TX)从空闲模式切换到工作模式，且在所述接收器(RX)通过所述第二区域(TAR)时所述发送器(TX)保持处于工作模式中。

11.一种用于成像系统的无线通信的方法，所述系统包括至少一个无线电发送器，所述无线电发送器用于生成能够沿传播方向传播的定向无线电波束，以将由所述成像系统的检测器记录的测量数据发送到无线电接收器，其中所述至少一个无线电发送器被布置在所述成像系统的可旋转门架处，以便能够与所述可旋转门架一起相对于固定门架旋转，从而限定了通信通道，所述通信通道从i)被远离所述门架设置的且所述无线电接收器被设置于其中的第一固定区域延伸到ii)空间中的第二固定区域，所述方法包括以下步骤：

仅在所述无线电发送器进入所述第二固定区域时将所述至少一个无线电发送器从空闲模式切换(S520)到工作模式，并且在所述无线电发送器通过所述第二固定区域时保持所述工作模式，其中在工作模式中的所述发送能量高于在空闲模式中的所述发送能量。

12.一种用于成像系统的无线通信的方法，所述系统包括无线电发送器，所述无线电发送器用于生成能够沿传播方向传播的定向无线电波束，以将数据发送到无线电接收器，其中所述无线电接收器被布置在所述成像系统的可旋转门架处，以便能够与所述可旋转门架一起相对于固定门架旋转，从而限定了通信通道，所述通信通道从i)被远离所述门架设置的且所述发送器被设置于其中的第一固定区域延伸到ii)空间中的第二固定区域，所述方法包括以下步骤：

仅在所述无线电接收器进入所述第二固定区域时，将所述至少一个无线电发送器从空闲模式切换(S520)到工作模式，并且在所述无线电接收器通过所述第二固定区域时保持所述工作模式，其中在工作模式中的所述发送能量高于在空闲模式中的所述发送能量。

13.一种计算机程序单元，当所述计算机程序单元被至少一个处理单元(PU)执行时，所述计算机程序单元适于使所述处理单元(PU)执行根据权利要求11或12所述的方法。

14.一种计算机可读介质，其中，在所述计算机可读介质上已经存储有根据权利要求13所述的程序单元。

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