JP2013017816A - 医用イメージング・システム内に複数のアンテナを持つ無線通信用システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信システムを持つ医用イメージング・システムを提供する。
【解決手段】医用イメージング・システムは、移動式イメージャを含む。移動式イメージャは、Ｘ線源と、無線通信用の少なくとも２つのアンテナを含む。医用イメージング・システムはまた、線源からのＸ線を受け取るように構成されたディジタルＸ線検出器を含む。ディジタルＸ線検出器は、移動式イメージャと無線通信するための少なくとも１つのアンテナを含む。
【選択図】図１

Description

本書に開示する内容は、医用イメージング・システムに関し、より詳しく云えば、医用イメージング・システム内での無線通信用システムに関するものである。

様々な設計の多数の医用イメージング・システムが知られていて、現在使用されている。医用イメージング・システムの例としては、基本的なＸ線システム、コンピュータ断層撮影システム、ポジトロン放出型断層撮影システム、磁気共鳴イメージング・システム、Ｘ線透視システム、及び超音波イメージング・システムが挙げられる。医用イメージング・システムの使用により、医師のような医療専門家は、患者の内部組織、解剖学的構造及び器官の詳細な画像を生成することができ、これによって、侵襲性の診査処置の必要性が軽減され、また病気の識別及び診断のため及び健康の検証のための有益なツールが提供される。

しばしばこれらの医用イメージング・システムの構成装置（コンポーネント）は無線で通信する。例えば、ディジタルＸ線検出器は、多量のデータ（例えば、Ｘ線画像）を転送するために、医用イメージング・システムの画像データ取得又は処理システム（例えば、移動式又は固定式システム）の構成装置と無線で通信することができる。しかしながら、医用イメージング・システムの構成装置間で無線通信を構成設定するには、経費の掛かる複雑な無線設備を必要とする。更に、規制措置を遵守するために、これらの複雑な無線設備は、医用イメージング・システムの構成装置間のデータ転送速度を妨げる無線信号品質（例えば、信号利得及び信号受信能力）を犠牲にすることがある。

従って、医用イメージング・システムの構成装置間の無線通信のために信号品質を改善する改良手法が必要である。特に、例えば、信号利得を増大し且つ信号受信能力を増大することにより、信号品質を改善するような、医用イメージング・システムの構成装置間の簡単で費用効果の高い無線通信設備が必要である。

２０１５年５月２４日付け米国特許出願第１２７８６３６３号

本発明手法の特定の面によれば、移動式イメージャ(imager)を含む医用イメージング・システムが提供される。移動式イメージャは、Ｘ線源と、無線通信用の少なくとも２つのアンテナとを含む。医用イメージング・システムはまた、線源からのＸ線を受け取るように構成されたディジタルＸ線検出器を含み、該ディジタルＸ線検出器は移動式イメージャと無線通信するための少なくとも１つのアンテナを含む。

別の面によれば、イメージャ・システムを含む医用イメージング・システムが提供される。イメージャ・システムは、Ｘ線源と、無線通信用の少なくとも２つのアンテナを含む。医用イメージング・システムはまた、線源からのＸ線を受け取るように構成されたディジタルＸ線検出器を含み、該ディジタルＸ線検出器はイメージャ・システムと無線通信するための少なくとも１つのアンテナを含む。

更に別の面によれば、イメージャ・システムを含む医用イメージング・システムが提供される。イメージャ・システムは、医用イメージング・システムの異なる構成装置と無線通信するための少なくとも２つの超広帯域アンテナを含む。該異なる構成装置は、イメージャ・システムと無線通信するための少なくとも１つのアンテナを含む。また、イメージャ・システムは、少なくとも２つのアンテナの内の信号強度が最も大きいアンテナを介して異なる構成装置と無線通信するように構成されている。

本発明のこれらの及び他の特徴、面及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳しい説明を読めばより良く理解されよう。図面では、同じ参照符号は図面全体を通じて同じ部品を表す。

図１は、本発明の様々な面に従って装備されている固定式Ｘ線システムの斜視図である。 図２は、本発明の様々な面に従って装備されている移動式Ｘ線システムの斜視図である。 図３は、図１及び図２のＸ線システムの概略ブロック線図である。 図４は、本発明の様々な面に従って装備されている超音波システムの概略ブロック線図である。 図５は、本発明の様々な面に従った、固定式Ｘ線システム内での無線通信の送受信可能範囲の概略上面図である。 図６は、本発明の様々な面に従った、移動式Ｘ線システム内での無線通信の送受信可能範囲の概略上面図である。

図１について一般的に説明すると、医用イメージング・システム、具体的には、Ｘ線システムが参照数字１０で表されている。例示の実施形態では、Ｘ線システム１０はディジタルＸ線システムである。Ｘ線システム１０は、本手法に従って、最初の画像データを取得すると共に、該データを表示のために処理するように設計されている。以下に述べるように、Ｘ線システム１０は、信号品質を改善し且つＸ線システム１０の構成装置間（例えば、イメージャ・システムと検出器との間）のデータ交換速度を増大するように構成された超広帯域（ＵＷＢ）通信を用いる無線通信システムを含む。放射線に基づくシステムに加えて、この無線通信システムは他の種類の医用イメージング・システム（例えば、超音波イメージング・システム）に用いることができる。

図１に例示された実施形態では、Ｘ線システム１０はイメージャ・システム１２を含む。イメージャ・システム１２は、患者２０及び可搬型ディジタルＸ線検出器２２に対して、Ｘ線管のような放射線源１６及びコリメータ１８を位置決めするための頭上管支持アーム１４を含む。一実施形態では、イメージャ・システム１２は、画像取得を容易にするために患者テーブル２６及び壁スタンド２８の一方又は両方と調和して使用することができる。詳しく述べると、テーブル２６及び壁スタンド２８は、検出器２２を受容するように構成することができる。例えば、検出器２２は、テーブル２６の上面、下面、又は中間面に配置することができ、また患者２０（より具体的には、患者２０の関心のある解剖学的構造）は検出器２２と放射線源１６との間のテーブル２６上に位置決めすることができる。また、壁スタンド２８は、検出器２２を受容するように構成された受容構造３０を含むことができ、また患者２０は、検出器２２によって画像データを取得することができるように壁スタンド２８に隣接して位置決めすることができる。受容構造３０は、壁スタンド２８に沿って垂直に動かすことができる。

また図１に示されているように、イメージャ・システム１２は、ワークステーション３２及び表示装置３４が設けられたシステム・キャビネット３１を含む。一実施形態では、ワークステーション３２は、ユーザーがワークステーション３２と相互作用することによって線源１６及び検出器２２の動作を制御することができるような、イメージャ・システム１２の機能を含み又は提供することができる。検出器２２は、以下に述べるようにワークステーション３４と通信することができる。ワークステーション３４は、システム電子回路を収容することができ、該回路は、検出器２２から画像装置を取得し、また適切に装備されているとき（例えば、ワークステーション３４が処理回路を含んでいるとき）データを処理して所望の画像を形成することができる。更に、システム電子回路は、Ｘ線源１６に対して電力を供給し且つ制御することができる。ワークステーション３２は、Ｘ線源１６及び検出器２２の動作を容易にするために、ボタン、スイッチ又は同様なものを含むことができる。一実施形態では、ワークステーション３２は、病院情報システム（ＨＩＳ）、放射線医学情報システム（ＲＩＳ）及び／又は画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）のような、医療設備のネットワーク３６上の命令及び／又はコンテンツのサーバとして機能するように構成することができる。特定の実施形態では、ワークステーション３２及び／又は検出器２２はネットワーク３６と無線通信することができる。

イメージャ・システム１２及び検出器２２の構成装置は、無線通信するように構成することができる。詳しく述べると、イメージャ・システム１２及び検出器２２は、次の規格、すなわち、ＥＣＭＡ−３６８、ＥＣＭＡ−３６９、ＥＴＳＩ−ＴＳ１０２−４５５、ＩＳＯ／ＩＥＣ２６９０７：２００７、ＩＳＯ／ＩＥＣ２６９０８：２００７、又はＵＷＢ通信に関連した他の規格の内の１つ以上に従ったＵＷＢ通信規格を利用することによって通信するように構成される。Ｘ線システム１０におけるＵＷＢ無線通信は、検出器２２とイメージャ・システム１２との間のデータ交換速度をより高くし、信号利得を増大させ、且つ無線受信能力を増大させるように構成される。イメージャ・システム１２は、検出器２２とワークステーション３２又はイメージャ・システム１２の別の構成装置との間の無線通信を容易にするために複数のアンテナ３８を含む。これらのアンテナ３８はイメージャ・システム１２の構成装置（例えば、壁スタンド２８及び隣接のワークステーション３２）上に配置することができる。この代わりに、複数のアンテナ３８は部屋４０の中のイメージャ・システム１２を配置する場所（例えば、壁又は天井）に配置することができる。複数のアンテナ３８の内の少なくとも２つ（例えば、アンテナ４２及び４４）はＵＷＢアンテナを含む。ＵＷＢアンテナ４２及び４４はイメージャ・システム１２の構成装置上に及び／又は部屋４０の中に配置されて、相補的なアンテナ・パターンを提供し（例えば、部屋４０の殆どを送受信可能範囲とし）また検出器２２と信号強度の最も大きいＵＷＢアンテナ４２又は４４との間の通信を可能にする。例えば、イメージャ・システム１２は、検出器２２に対するアンテナ４２及び４４の信号強度に応じて、検出器２２がテーブル２６上で利用されるときＵＷＢアンテナ４４を利用し、また検出器２２が壁スタンド２８及び受容構造３０で利用されるときＵＷＢアンテナ４２を利用することができ、或いは、その逆にすることができる。更に、ＵＷＢアンテナ４２及び４４の配置には、アンテナの偏波、大きな金属物体又は反射体に対する近接性、ケーブル経路、及び身体負荷のような、様々な因子を考慮することができる。

検出器２２は、一度に１つのＵＷＢアンテナ４２又は４４とのみ無線通信することができる。検出器２２と１つのＵＷＢアンテナ４２又は４４との間の通信を保証するために、ＵＷＢアンテナ４２及び４４は異なるチャンネルに設定することができる。この代わりに、ＵＷＢアンテナ４２及び４４は、後でより詳しく説明するように、検出器に対するアンテナ４２及び４４の信号強度に依存して選択的にターンオン又はターンオフすることができる。

実施形態によっては、ＵＷＢアンテナ４２及び４４の少なくとも２つは、送信器及び受信器の両方として機能するように構成される。例えば、ＵＷＢアンテナ４２及び４４の少なくとも２つは無指向性アンテナを含むことができる。無指向性アンテナは一平面内で全ての方向に一様にパワーを放射するが、放射されたパワーは該平面より上方又は下方への角度（仰角）が増すにつれて減少し、アンテナの軸近くではゼロに低下する。具体的には、無指向性アンテナはドーナツ形の放射パターンを形成する。

特定の実施形態では、ＵＷＢアンテナ４２又は４４の少なくとも１つは送信器としてのみ機能するように構成され、また他のＵＷＢアンテナ４２又は４４の少なくとも１つは受信器としてのみ機能するように構成される。送信器として機能するＵＷＢアンテナ４２又は４４は、規制当局に設定されたパワー出力限界を遵守するために低利得のアンテナ（例えば、無指向性アンテナ）を含むことができ、他方、受信器として機能するＵＷＢアンテナ４２又は４４は、受信感度を増大させるために高利得のアンテナ（例えば、指向性セクタ・アンテナ）を含むことができる。従って、実施形態によっては、少なくとも２つのＵＷＢアンテナ４２及び４４は、少なくとも１つの無指向性アンテナ及び少なくとも１つの指向性セクタ・アンテナを含むことができる。指向性セクタ・アンテナは、１つ又は複数の方向のパワーをより大きくして（例えば、セクタ（扇形）形状の放射パターンで）放射することができる。少なくとも２つのＵＷＢアンテナ４２及び４４に加えて、イメージャ・システム１２内の追加のアンテナ３８は任意の適当な無線通信プロトコル、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４プロトコル、ＵＷＢ通信規格、ブルートゥース通信規格、又は任意のＩＥＥＥ８０２．１１通信規格を利用することができる。

一実施形態では、イメージャ・システム１２は、図１に示して前に述べたように、固定されたＸ線イメージング部屋４０内に配置された定置式システムとすることができる。しかしながら、本書に開示した手法はまた、他の実施形態では、移動式Ｘ線ユニット又はシステムを含む他のイメージング・システムにも用いることができることは当然のことである。

例えば、図２の医用イメージング・システム１０（例えば、Ｘ線システム）に例示されているように、イメージャ・システム１２は、患者回復室、緊急治療室、手術室、又は患者２０を専用の（すなわち、固定された）Ｘ線イメージング室へ輸送することを必要とせずに患者２０の撮像を行うことのできる任意の他の空間へ移動させることができる。Ｘ線システム１０は、移動式イメージャ又は移動式Ｘ線ベース・ステーション５０及び可搬型ディジタルＸ線検出器２２を含む。前に述べたように、例示のＸ線システム１０はディジタルＸ線システムである。一実施形態では、患者２０に対して放射線源１６及びコリメータ１８を位置決めし易くするために、支持アーム５２を支柱５４に沿って垂直に移動させることができる。更に、支持アーム５２及び支柱５４の一方又は両方はまた、放射線源１６を或る軸を中心に回転させることができるように構成することができる。また、Ｘ線ベース・ステーション５０は、該ステーション５０を移動させるための車輪付き基部５８を持つ。

患者２０はベッド６０（或いは、移動ベッド、テーブル又は任意の他の支持体）上に載せてＸ線源２４と検出器２２との間に配置し、Ｘ線が患者２０を通過するようにすることができる。ディジタルＸ線システム１０を使用したイメージング・シーケンスの際、検出器２２は、患者２０を通過したＸ線を受け取って、イメージング・データをベース・ユニット５６へ送信する。検出器２２はベース・ユニット５６と無線通信する。ベース・ユニット５６はシステム電子回路６２を収容し、システム電子回路６２は、検出器２２から画素を取得し、且つ、適切に装備されているとき、データを処理して所望の画像を形成する。加えて、システム電子回路６２は、Ｘ線源１６及び車輪付き基部５８へ電力を供給し且つ制御する。ベース・ユニット５６はまた、ユーザーがＸ線システム１０を操作できるようにするオペレータ・ワークステーション３２及び表示装置３４を持つ。オペレータ・ワークステーション３２は、Ｘ線源１６及び検出器２２の操作を容易にするためのボタン、スイッチ又は同様なものを含むことができる。一実施形態では、ワークステーション３２は、ＨＩＳ、ＲＩＳ及び／又はＰＡＣＳのような医療設備のネットワーク３６上の命令及び／又はコンテンツのサーバとして機能するように構成することができる。特定の実施形態では、ワークステーション３２及び／又は検出器２２はネットワーク３６と無線通信することができる。

図１のＸ線システム１０と同様に、イメージャ・システム１２の構成装置（例えば、ベース・ユニット５６）及び検出器２２は無線で通信するように構成される。イメージャ・システム１２及び検出器２２は、前に述べたようにＵＷＢ通信規格を利用することによって通信するように構成される。Ｘ線システム１０におけるＵＷＢ無線通信は、検出器２２とイメージャ・システム１２との間のより高いデータ交換速度を可能にし、また信号利得を増大させ、また無線受信能力を増大させるように構成される。イメージャ・システム１２は、検出器２２とワークステーション３２又はイメージャ・システム１２の別の構成装置との間の無線通信を容易にするために複数のアンテナ３８を含む。アンテナ３８は、移動式Ｘ線ベース・ステーションのベース・ユニット５６内に配置することができる（例えば、アンテナ４２及び４４）。この代わりに、複数のアンテナ３８は、支持アーム５２、支柱５４、及び／又は移動式Ｘ線ベース・ステーション５０の他の構成装置の中又は上に配置することができる。複数のアンテナ３８の少なくとも２つ（例えば、アンテナ４２及び４４）はＵＷＢアンテナを含む。ＵＷＢアンテナ４２及び４４は、ＵＷＢアンテナ４２及び４４によって送信及び受信される無線送信の遮蔽を防止するために、移動式Ｘ線ベース・ステーション５０のベース・ユニット５６内に配置される。特に、ＵＷＢアンテナ４２及び４４は、無線信号の送受信を遮蔽する金属によってアンテナ４２及び４４の送受信可能範囲が妨げられないように、Ｘ線ベース・ステーション５０のベース・ユニット５６内に配置される。例えば、ＵＷＢアンテナ４２及び４４は、ベース・ユニット５６の中の、ベース・ユニット５６の把手６４の近くで表示装置３４の下方に、貯蔵トレイの近くに、及び／又は支柱５４に近いベース・ユニット５６の底部６５の近くに配置することができる。特定の実施形態では、少なくとも２つのＵＷＢアンテナは、Ｘ線ベース・ステーション５０のベース・ユニット５６の対向する側面上に配置される。

ＵＷＢアンテナ４２及び４４は、相補的なアンテナ・パターン（例えば、Ｘ線ベース・ステーション５０の周りに少なくとも２７０度の送受信可能範囲）を生じ且つ検出器２２と信号強度の最も大きいＵＷＢアンテナ４２又は４４との間の通信を可能にするように、イメージャ・システム１２内に配置される。例えば、イメージャ・システム１２は、検出器２２に対するアンテナ４２及び４４の信号強度に依存して患者２０に最も近いＵＷＢアンテナ４２及び４４（例えば、アンテナ４２）を利用することができる。更に、ＵＷＢアンテナ４２及び４４の配置には、アンテナの偏波、大きな金属物体又は反射体に対する近接性、ケーブル経路、及び身体負荷のような、様々な因子を考慮することができる。

前に述べたように、検出器２２は、一度に１つのＵＷＢアンテナ４２又は４４とのみ無線通信することができる。検出器２２と１つのＵＷＢアンテナ４２又は４４との間の通信を保証するために、ＵＷＢアンテナ４２及び４４は異なるチャンネルに設定することができる。この代わりに、ＵＷＢアンテナ４２及び４４は、後でより詳しく説明するように、検出器に対するアンテナ４２及び４４の信号強度に依存して選択的にターンオン又はターンオフすることができる。更に、ＵＷＢアンテナ４２及び４４は、前に述べたように（例えば、無指向性アンテナ、指向性セクタ・アンテナ、送信器、受信器などで）構成することができる。少なくとも２つのＵＷＢアンテナ４２及び４４に加えて、イメージャ・システム１２内の追加のアンテナ３８は任意の適当な無線通信プロトコル、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４プロトコル、ＵＷＢ通信規格、ブルートゥース通信規格、又は任意のＩＥＥＥ８０２．１１通信規格を利用することができる。

図３は、図１及び図２で述べたＸ線システム１０の概略ブロック線図である。図３に例示されているように、Ｘ線システム１０は、コリメータ１８に隣接して位置決めされたＸ線源１６を含む。「コリメータ・ライト」としても知られている光源６６が、Ｘ線源１６とコリメータ１８との間に配置される。コリメータ１８は、物体又は被検体（例えば、患者２０）が配置される特定の領域へ放射線６８又は光の流れを差し向けることができる。放射線の一部分７０は、被検体の中又は周りを通過して、ディジタルＸ線検出器２２に衝突する。当業者に理解されるように、ディジタルＸ線システム１０内の検出器２２は、その表面に受け取ったＸ線光子をそれより低いエネルギの光子へ変換し、次いで電気信号へ変換する。電気信号は取得され処理されて、被検体内の特徴部の画像を再構成する。コリメータ１８内のコリメータ・ライト６６は、Ｘ線光子が通過する同じ区域へ光を差し向けて、Ｘ線照射の前に患者２０を位置決めするために用いることができる。

ディジタルＸ線検出器２２は、検出器２２内で発生された信号の取得を指令する検出器制御装置７２に結合される。検出器制御装置７２はまた、ダイナミックレンジの初期調節、ディジタル画像データのインターリーブなどのために様々な信号処理及びフィルタリング機能を実行することができる。検出器制御装置７２は、制御回路７４から検出器２２の少なくとも１つのアンテナ７３によって受け取った信号に応答する。詳しく述べると、制御回路７４は、前に述べたようにＵＷＢ通信規格を用いて、信号強度の最も大きいアンテナ３８（例えば、ＵＷＢアンテナ４２又は４４）を介して無線で信号を通信する。特定の実施形態では、検出器２２は、イメージャ・システム１２と通信するために２つ以上のアンテナ７３を含む。一般に、制御回路７４は、検査プロトコルを実行し且つ取得された画像データを処理するようにイメージャ・システム１２の動作を指令する。本例では、制御回路７４はまた、（典型的には、プログラム内蔵の汎用ディジタル・コンピュータ又は特定用途向けディジタル・コンピュータを利用した）信号処理回路と、関連した装置（例えば、様々な機能を実施するためにコンピュータのプロセッサによって実行されるプログラム及びルーチンを記憶するため、及び構成設定パラメータ及び画像データを記憶するための、光学的記憶装置、磁気記憶装置、又は半導体記憶装置、並びにインターフェース回路など）とを含む。

ディジタルＸ線システム１０では、放射線源１６は、検査シーケンスのための信号を制御する制御回路７４によって制御される。例えば、制御回路７４は、正しい検査条件が整っていない場合、放射線源１６の動作を禁止することができる。更に、制御回路７４は、放射線源１６、光源６６及び制御回路７４へ電力を供給する電源装置７８を制御する。インターフェース回路８０が、放射線源１６、光源６６及び制御回路７４への電力の供給を容易にする。電源装置７８はまた、Ｘ線ベース・ステーション５０の車輪付き基部５８の移動機構を駆動するために、（移動式Ｘ線システム内の）移動式駆動ユニット８２へ電力を供給する。

図３に例示された実施形態では、制御回路７４は、表示装置又はプリンタ３４のような少なくとも１つの出力装置に連結することができる。出力装置は、標準的な又は専用のコンピュータ・モニタ及び関連の処理回路を含むことができる。システム・パラメータを出力し、検査を要求し、画像を観察すること等のために、１つ以上のオペレータ・ワークステーション３２を更にシステム内に連結することができる。一般に、システム内に設けられる表示装置、プリンタ、ワークステーション及び同様な装置は、イメージング構成装置のある場所に配置することができ、或いは、これらの構成装置から離れた場所、例えば、施設又は病院内の他の場所、又はインターネット、仮想私設ネットワークなどのような、１つ以上の構成設定可能なネットワークを介して、イメージャ・システム１２に連結される全く別な場所に配置することができる。例えば、一実施形態では、ワークステーション３２は、ＰＡＣＳ８４、ＲＩＳ８６及び／又はＨＩＳ８８のような医療設備のネットワーク３６上の命令及び／又はコンテンツのサーバとして機能するように構成することができる。特定の実施形態では、ワークステーション３２及び／又は検出器２２はネットワーク３６と無線通信することができる。

更に、特定の実施形態では、制御回路７４はスイッチング回路９０に連結することができる。スイッチング回路９０は、検出器２２と無線通信するために少なくとも２つのＵＷＢアンテナ４２及び４４の内の信号強度の最も大きいＵＷＢアンテナ４２又は４４へ切り換えるように構成される。特定の実施形態では、制御回路７４は、例えば、ゆっくり動き回る用途では、ＵＷＢアンテナ４２及び４４を切り換えるようにスイッチング回路９０を制御する構成にすることができる。この代わりに、スイッチング回路９０は、制御回路７４とは独立にＵＷＢアンテナ４２及び４４の間の切り換えを制御するように構成することができる。全てのＵＷＢアンテナ４２及び４４は、単一のケーブル（例えば、単一のＵＳＢケーブル）を介してスイッチング回路９０及び／又は制御回路７４に結合することも可能である。スイッチング回路９０は、ＵＷＢアンテナを切り換えるためにハードウエア・スイッチを含むことができる。特定の実施形態では、スイッチング回路９０は単一の物理層（ＰＨＹ）チップを含むことができる。この代わりに、スイッチング回路９０は、単一の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）チップに接続された複数のＰＨＹチップを含むことができる。別の代替例では、スイッチング回路は、複数のＭＡＣチップを持つフィールド・プログラミング・アレイ（ＦＰＧＡ）を含むことができ、この場合、各々のＭＡＣチップは各々のＰＨＹチップと通信する。この代わりに、制御回路７４は、ＰＨＹチップ毎に異なるケーブル（例えば、ＵＳＢ又はイーサーネット・ケーブル）を用いて、複数のＰＨＹチップに接続することが可能であり、ケーブルは、アンテナとＰＨＹチップとの間のＲＦ信号の長さを制限すると共に、ディジタル通信ケーブルを介して複数のＰＨＹチップを互いから数メートル離して配置できるようにする。

前に述べたように、検出器２２は、一度に１つのＵＷＢアンテナ４２又は４４とのみ無線通信することができる。検出器２２と１つのＵＷＢアンテナ４２又は４４との間の通信を保証するために、ＵＷＢアンテナ４２及び４４は異なるチャンネルに設定することができる。この代わりに、ＵＷＢアンテナ４２及び４４は、検出器に対するアンテナ４２及び４４の信号強度に依存して選択的にターンオン又はターンオフすることができる。

実施形態によっては、ＵＷＢアンテナ４２及び４４の少なくとも２つは、送信器（Ｔｘ）及び受信器（Ｒｘ）の両方として機能するように構成される。例えば、ＵＷＢアンテナ４２及び４４の少なくとも２つは無指向性アンテナを含むことができる。無指向性アンテナは一平面内で全ての方向に一様にパワーを放射するが、放射されたパワーは該平面より上方又は下方への角度（仰角）が増すにつれて減少し、アンテナの軸近くではゼロに低下する。具体的には、無指向性アンテナはドーナツ形の放射パターンを形成する。

特定の実施形態では、ＵＷＢアンテナ４２又は４４の少なくとも１つは送信器としてのみ機能するように構成され、また他のＵＷＢアンテナ４２又は４４の少なくとも１つは受信器としてのみ機能するように構成される。送信器として機能するＵＷＢアンテナ４２又は４４は、規制当局に設定されたパワー出力限界を遵守するために低利得のアンテナ（例えば、無指向性アンテナ）を含むことができ、他方、受信器として機能するＵＷＢアンテナ４２又は４４は、受信感度を増大させるために高利得のアンテナ（例えば、指向性セクタ・アンテナ）を含むことができる。従って、実施形態によっては、少なくとも２つのＵＷＢアンテナ４２及び４４は、少なくとも１つの無指向性アンテナ及び少なくとも１つの指向性セクタ・アンテナを含むことができる。指向性セクタ・アンテナは、１つ又は複数の方向のパワーをより大きくして（例えば、セクタ（扇形）形状の放射パターンで）放射することができる。前に述べたように、少なくとも２つのＵＷＢアンテナ４２及び４４に加えて、イメージャ・システム１２内の追加のアンテナ３８は任意の適当な無線通信プロトコル、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４プロトコル、ＵＷＢ通信規格、ブルートゥース通信規格、又は任意のＩＥＥＥ８０２．１１通信規格を利用することができる。

前に述べたように、放射線に基づくシステムに加えて、この無線通信システムは他の種類の医用イメージングに用いることができる。図４は、医用イメージング・システム１０、具体的には、超音波画像を取得して処理するための超音波システムを例示する。超広帯域（ＵＷＢ）通信を用いる無線通信システムは、信号品質を改善し、且つ超音波システム１０の構成装置間のデータ交換速度を増大するように構成される。超音波システム１０は、プローブ９４内の又はプローブ９４の一部として形成された素子（例えば、圧電結晶）の１つ以上の配列体９２を駆動して、患者２０の身体又は容積の中へ超音波パルス信号を放出させる送信器を含む。様々な幾何学的構成を用いることができ、またプローブ１６の一部として１つ以上のトランスデューサを設けることができる。超音波パルス信号は、（例えば、身体内の、血球又は筋肉組織のような）稠密な界面及び／又は構造から後方散乱されて、素子９２へ戻るエコーを生成する。それらのエコーは受信器によって受信されて、ビーム形成装置へ供給される。ビーム形成装置は、受信したエコーについてビーム形成を行って、ＲＦ信号を出力する。ＲＦ信号は次いでＲＦプロセッサによって処理される。ＲＦプロセッサは、ＲＦ信号を復調して、エコー信号を表すＩＱデータ対を形成する複素復調器を含むことができる。ＲＦ又はＩＱ信号データは、次いで、記憶（例えば、一時的記憶）のためにＲＦ／ＩＱバッファへ直接送ることができる。

プローブ９４は、前に述べたようなＵＷＢ通信規格を利用して、超音波システム１０のイメージャ・システム１２と無線通信するように構成される。詳しく述べると、プローブ９４は、イメージャ・システムと通信するために１つ以上のアンテナ９６を含む。イメージャ・システム１２は複数のアンテナ３８を含み、具体的には、プローブ９４のアンテナ９６と通信するために少なくとも２つのＵＷＢアンテナ４２及び４４を含む。ＵＷＢアンテナ４２及び４４は、前に述べたように構成することができる（例えば、無指向性アンテナ、指向性セクタ・アンテナ、送信器、受信器など）。前と同様に、プローブ９４とイメージャ・システム１２との間の通信は、信号強度の最も大きいアンテナ３８（例えば、ＵＷＢアンテナ４２又は４４）を介して生じるように構成される。イメージャ・システム１２はまた、プローブ９４に信号を送り且つプローブ９４から超音波情報を取得するように構成された制御回路７４を含む。更に、特定の実施形態では、制御回路７４はスイッチング回路９０に連結される。スイッチング回路９０は、プローブ９４と無線通信するために少なくとも２つのＵＷＢアンテナ４２及び４４の内の信号強度の最も大きいＵＷＢアンテナ４２又は４４へ切り換えるように構成される。スイッチング回路９０は、放射線イメージング・システムの場合について前に述べたのと同様に構成し且つ動作させることができる。

制御回路７４は、取得された超音波情報（すなわち、ＲＦ信号データ又はＩＱデータ対）を処理し且つ表示システム９８で表示するための超音波情報のフレームを作成するように構成される。制御回路７４は、取得された超音波情報について複数の選択可能な超音波モダリティに従って１つ以上の処理動作を遂行するように改変することができる。取得された超音波情報は、走査期間中にエコー信号を受信するにつれて実時間で処理することができる。これに加えて又はこの代わりに、超音波情報は、走査期間中にＲＦ／ＩＱバッファに一時的に記憶させて、生の又はオフライン動作で実時間未満の時間で処理することができる。

超音波システム１０の動作を制御するために、ユーザー・インターフェース１００を使用することができる。ユーザー・インターフェース１００は、例えば、走査において使用すべき走査の種類又はトランスデューサの種類を制御するために、ユーザー入力を受け取る任意の適当な装置であってよい。このような場合、ユーザー・インターフェース１００は、キーボード、マウス、及び／又はタッチ・スクリーンを含むことができる。

超音波システム１０は、超音波情報を所望のフレーム速度で、例えば、人の眼の認識速度に近い毎秒５０フレーム速度を超える速度で連続的に取得することができる。取得された超音波情報は、より遅いフレーム速度で表示システム９８で表示することができる。直ちに表示する予定でない、取得された超音波情報の処理済みのフレームを記憶（格納）しておくために、画像バッファ１０２を設けることができる。一実施形態では、画像バッファ１０２の容量は、超音波情報の少なくとも数秒のフレームを記憶する容量にする。超音波情報のこれらのフレームは、それらの取得順序又は時刻に従って検索するのを容易にするように記憶することができる。画像バッファ１０２は、任意の既知のデータ記憶媒体で構成することができる。

前に述べたように、固定式Ｘ線システム１０の部屋４０の中に又はイメージャ・システム１２の構成装置上にＵＷＢアンテナ４２及び４４を配置することは、検出器２２とイメージャ・システム１２との間のデータ交換速度をより高くし、信号利得を増大させ、且つ無線受信能力を増大させるのに役立つ。図５は、固定式Ｘ線システム１０の部屋４０の中のＵＷＢ無線送受信可能範囲を例示する。部屋４０には、図１について前に述べたように、システム・キャビネット３１、テーブル２６、及び受容構造３０を持つ壁スタンド２８が含まれている。検出器２２がテーブル２６上に配置され、Ｘ線源１６の位置が「Ｘ」で示されている。図示のように、ＵＷＢアンテナ４２及び４４は、アンテナ４２及び４４の間のＵＷＢ無線送受信可能範囲を最大にするように部屋４０の中に配置される。特定の実施形態では、３つ以上のＵＷＢアンテナ４２及び４４を部屋４０の中に配置することができる。更に、ＵＷＢアンテナはイメージャ・システム１２の構成装置（例えば、壁スタンド２８又はシステム・キャビネット３１）上に配置することができる。前に述べたように、ＵＷＢアンテナ４２及び４４の配置には、アンテナの偏波、大きな金属物体又は反射体に対する近接性、ケーブル経路、及び身体負荷のような、様々な因子を考慮することができる。

図示のように、ＵＷＢアンテナ４２及び４４は、相補的なアンテナ・パターンを生じ且つ検出器２２と信号強度の最も大きいＵＷＢアンテナ４２又は４４との間の通信を可能にするように、部屋４０の中に配置される。ＵＷＢアンテナ４２は第１の区域の送受信可能範囲１０４を持ち、またＵＷＢアンテナ４４は第２の区域の送受信可能範囲１０６を持つ。第１及び第２の区域の送受信可能範囲１０４及び１０６は、部屋４０の中で区域１０８でオーバーラップする。第１及び第２の区域の送受信可能範囲１０４及び１０６の各々は、部屋４０の３０〜７０％を占める。ＵＷＢアンテナ４２及び４４によって提供される第１及び第２の区域の送受信可能範囲１０４及び１０６は一緒になって、部屋４０の殆ど（例えば、部屋４０の８０〜１００％）を占める。これは、イメージャ・システム１２が、前に述べたように検出器２２と通信するために（例えば、アンテナ４２及び４４を切り換えることによって）最も強い信号を持つＵＷＢアンテナ４２又は４４を利用することを可能にする。検出器２２が壁スタンド２８及び受容構造３０に関連して利用されているときと異なり、検出器２２がテーブル２６上で利用されているとき、アンテナ４２及び４４の信号に依存して、異なるＵＷＢアンテナ４２又は４４を利用することができる。

図６は、移動式Ｘ線システム１０に関するＵＷＢ無線送受信可能範囲を例示する。前に述べたように、イメージャ・システム１２の中に及び／又はその構成装置上にＵＷＢアンテナ４２、４４及び１１０を配置することは、検出器２２とイメージャ・システム１２との間のデータ交換速度をより高くし、信号利得を増大させ、且つ無線受信能力を増大させるのに役立つ。移動式Ｘ線ベース・ステーション５０は、図２について前に述べたようなものである。図示のように、Ｘ線ベース・ステーション５０のベース・ユニット５６は、側面１１２、１１４、１１６及び１１８を含む。把手６４及び支柱５４（前に述べたが、図示していない）が側面１１２及び１１６にそれぞれは取り付けられている。図示例では、支持アーム５２が、線源１６をベッド６０の上方に配置するために側面１１６から側面１１８の方へ回転されている。ＵＷＢアンテナ４２、４４及び１１０は、側面１１４、１１６及び１１８にそれぞれ隣接してベース・ユニット５６内に配置されている。図示のように、ＵＷＢアンテナ４４及び１１０は、Ｘ線ベース・ステーション５０（すなわち、移動式イメージャのベース・ユニット５６）の対向した側面上に配置される。前に述べたように、ＵＷＢアンテナ４２、４４及び１１０の配置には、アンテナの偏波、大きな金属物体又は反射体に対する近接性、ケーブル経路、身体負荷、及びイメージャ・システム１２が周りを移動するにつれての動的な位置決めのような、様々な因子を考慮することができる。例えば、ＵＷＢアンテナ４２、４４及び１１０は、ＵＷＢアンテナ４２、４４及び１１０によって送信及び受信される無線信号の遮蔽を避けるように、移動式Ｘ線ベース・ステーション５０のベース・ユニット５６内に位置決めされる。具体的には、ＵＷＢアンテナ４２、４４及び１１０は、無線信号の送受信を遮蔽する金属によってアンテナ４２、４４及び１１０の送受信可能範囲が妨げられないように、Ｘ線ベース・ステーション５０のベース・ユニット５６内に配置される。

図示のように、ＵＷＢアンテナ４２、４４及び１１０は、相補的なアンテナ・パターンを生じ且つ検出器２２と信号強度の最も大きいＵＷＢアンテナ４２、４４又は１１０との間の通信を可能にするように、イメージャ・システム１２（例えば、ベース・ユニット５６）の中に配置される。ＵＷＢアンテナ４４は側面１１４から拡がる第１の区域の送受信可能範囲１２０を持ち、ＵＷＢアンテナ４２は側面１１６から拡がる第２の区域の送受信可能範囲１２２を持ち、またＵＷＢアンテナ１１０は側面１１８から拡がる第３の区域の送受信可能範囲１２４を持つ。第１及び第２の区域の送受信可能範囲１２０及び１２２は区域１２６でオーバーラップし、また第２及び第３の区域の送受信可能範囲１２２及び１２４は区域１２８でオーバーラップする。ＵＷＢアンテナ４４、４２及び１１０によってそれぞれ提供される第１、第２及び第３の区域の送受信可能範囲１２０、１２２及び１２４は、一緒にして、Ｘ線ベース・ステーション５０（例えば、側面１１４、１１６及び１１８）の周りに少なくとも２７０度の送受信可能範囲１３０を提供する。これは、イメージャ・システム１２が、前に述べたように検出器２２と通信するために（例えば、アンテナ４２、４４及び１１０を切り換えることによって）最も強い信号を持つＵＷＢアンテナ４２、４４又は１１０を利用することを可能にする。ベッド６０上の検出器２２に対するベース・ユニット５６の配向に依存して、異なるＵＷＢアンテナ４２、４４又は１１０を利用することができる。図示の例では、側面１１８がベッド６０及び検出器２２に最も近いので、ＵＷＢアンテナ１１０を利用することができる。

様々な実施形態による技術的効果には、信号品質を改善し且つ医用イメージング・システム１０（例えば、検出器２２又は超音波プローブ９４のいずれかを持つイメージャ・システム１２）の構成装置間のデータ交換速度を増大するように構成されたＵＷＢ通信を用いる無線通信システムを有する医用イメージング・システム１０を提供することが含まれる。固定式イメージング・システムでは、少なくとも２つのＵＷＢアンテナ４２、４４及び１１０は、部屋４０の殆どにわたって送受信可能範囲を提供するように、部屋４０の中に及び／又はイメージャ・システム１２の構成装置上に配置することができる。移動式イメージング・システムでは、少なくとも２つのＵＷＢアンテナ４２、４４及び１１０は、移動式イメージャ５０の周りに少なくとも２７０度の送受信可能範囲１３０を提供するように、イメージャ・システム１２の中に及び／又はその構成装置上に配置することができる。イメージャ・システム１２は、最も強い信号を持つＵＷＢアンテナ４２、４４又は１１０を介して検出器２２又は超音波プローブ９４と通信するように構成される。最も強い信号を持つＵＷＢアンテナ４２、４４又は１１０と検出器２２又は超音波プローブ９４との間での通信を可能にするために、イメージャ・システム１２は、アンテナ４２、４４及び１１０の間を切り換えるスイッチング回路９０を含むことができる。更に、ＵＷＢアンテナ４２、４４及び１１０は、送信器及び受信器の両方として作用することができる。この代わりに、ＵＷＢアンテナ４２、４４及び１１０は、受信感度を増大させるために、受信器（例えば、高利得の受信器）としてのみ作用する少なくとも１つのアンテナ４２、４４又は１１０と、送信器（例えば、低利得の送信器）としてのみ作用する少なくとも１つのアンテナ４２、４４又は１１０を含むことができる。無線通信システムの設計は、信号利得及び無線受信能力を増大させる簡単で低コストのシステムを提供するように構成される。

本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明を開示するために、また当業者が任意の装置又はシステムを作成し使用し、任意の採用した方法を遂行すること含めて、本発明を実施することができるようにするために、様々な例を使用した。本発明の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの記載から実質的に差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。

１０ Ｘ線システム
１２ イメージャ・システム
１４ 頭上管支持アーム
１６ 放射線源
１８ コリメータ
２０ 患者
２２ 可搬型ディジタルＸ線検出器
２４ Ｘ線源
２６ 患者テーブル
２８ 壁スタンド
３０ 受容構造
３１ システム・キャビネット
３２ ワークステーション
３４ 表示装置
３６ ネットワーク
３８ アンテナ
４０ 部屋
４２、４４ ＵＷＢアンテナ
５０ 移動式イメージャ
５２ 支持アーム
５４ 支柱
５６ ベース・ユニット
５８ 車輪付き基部
６０ ベッド
６２ システム電子回路
６４ 把手
６５ 底部
６６ 光源
６８ 放射線
７０ 放射線の一部分
７２ 検出器制御装置
７３ 検出器のアンテナ
９２ 素子の配列体
９４ プローブ
９６ アンテナ
１０２ 画像バッファ
１０４、１０６ 送受信可能範囲
１０８ オーバーラップする区域
１１０ ＵＷＢアンテナ
１１２、１１４、１１６、１１８ 側面
１２０、１２２、１２４ 送受信可能範囲
１２６、１２８ オーバーラップする区域
１３０ 送受信可能範囲

Claims (25)

1. Ｘ線源、及び無線通信用の少なくとも２つのアンテナを含む移動式イメージャと、
   前記線源からのＸ線を受け取るように構成されたディジタルＸ線検出器であって、前記移動式イメージャと無線通信するための少なくとも１つのアンテナを含むディジタルＸ線検出器と、
   を有する医用イメージング・システム。
2. 前記移動式イメージャは、前記少なくとも２つのアンテナの内の信号強度が最も大きいアンテナを介して前記ディジタルＸ線検出器と無線通信するように構成されている、請求項１記載のシステム。
3. 前記移動式イメージャは、前記ディジタルＸ線検出器と無線通信するために前記少なくとも２つのアンテナの内の信号強度が最も大きいアンテナに切り換えるように構成されているスイッチング回路を有している、請求項２記載のシステム。
4. 前記少なくとも２つのアンテナは超広帯域アンテナを有している、請求項１記載のシステム。
5. 前記少なくとも２つのアンテナは、無指向性アンテナを有している、請求項１記載のシステム。
6. 前記少なくとも２つのアンテナは、少なくとも１つの無指向性アンテナ及び少なくとも１つの指向性セクタ・アンテナを有している、請求項１記載のシステム。
7. 前記少なくとも２つのアンテナは、少なくとも１つの送信器及び少なくとも１つの受信器を有している、請求項１記載のシステム。
8. 前記少なくとも１つの受信器は、前記少なくとも１つの送信器よりも高い利得を持っている、請求項７記載のシステム。
9. 前記少なくとも２つのアンテナは、前記移動式イメージャの対向する側面上に配置されている、請求項１記載のシステム。
10. 前記少なくとも２つのアンテナは、前記少なくとも２つのアンテナによって送信及び受信される無線信号の遮蔽を避けるように、前記移動式イメージャ内に配置されている、請求項１記載のシステム。
11. 前記少なくとも２つのアンテナは、金属によって送受信可能範囲が妨げられないように、前記移動式イメージャ内に配置されている、請求項１０記載のシステム。
12. 前記少なくとも２つのアンテナは、移動式イメージャの周りに少なくとも２７０度の送受信可能範囲を提供するように構成されている、請求項１記載のシステム。
13. Ｘ線源、及び無線通信用の少なくとも２つのアンテナを含むイメージャ・システムと、
    前記線源からのＸ線を受け取るように構成されたディジタルＸ線検出器であって、前記イメージャ・システムと無線通信するための少なくとも１つのアンテナを含んでいるディジタルＸ線検出器と、
    を有する医用イメージング・システム。
14. 前記イメージャ・システムは移動式イメージャを有している、請求項１３記載のシステム。
15. 前記イメージャ・システムは、部屋の中に配置された固定式イメージャ・システムを有している、請求項１３記載のシステム。
16. 前記少なくとも２つのアンテナの各々のアンテナの配置は、前記部屋の殆どにわたる送受信可能範囲を提供するように構成されている、請求項１５記載のシステム。
17. 前記イメージャ・システムは、前記少なくとも２つのアンテナの内の信号強度が最も大きいアンテナを介して前記ディジタルＸ線検出器と無線通信するように構成されている、請求項１３記載のシステム。
18. 前記イメージャ・システムは、前記ディジタルＸ線検出器と無線通信するために前記少なくとも２つのアンテナの内の信号強度が最も大きいアンテナに切り換えるように構成されているスイッチング回路を有している、請求項１７記載のシステム。
19. 前記少なくとも２つのアンテナは超広帯域アンテナを有している、請求項１３記載のシステム。
20. 前記少なくとも２つのアンテナは、無指向性アンテナを有している、請求項１３記載のシステム。
21. 前記少なくとも２つのアンテナは、少なくとも１つの無指向性アンテナ及び少なくとも１つの指向性セクタ・アンテナを有している、請求項１３記載のシステム。
22. 前記少なくとも２つのアンテナは、少なくとも１つの送信器及び少なくとも１つの受信器を有しており、前記少なくとも１つの受信器は、前記少なくとも１つの送信器よりも高い利得を持っている、請求項１３記載のシステム。
23. イメージャ・システムを含む医用イメージング・システムであって、
    前記イメージャ・システムは、当該医用イメージング・システムの異なる構成装置と無線通信するための少なくとも２つの超広帯域アンテナを含み、前記異なる構成装置は、前記イメージャ・システムと無線通信するための少なくとも１つのアンテナを含み、また、前記イメージャ・システムは、前記少なくとも２つのアンテナの内の信号強度が最も大きいアンテナを介して前記異なる構成装置と無線通信するように構成されていること、
    を特徴とする医用イメージング・システム。
24. 前記医用イメージング・システムの前記異なる構成装置は、ディジタルＸ線検出器を有している、請求項２３記載のシステム。
25. 前記医用イメージング・システムの前記異なる構成装置は、超音波プローブを有している、請求項２３記載のシステム。