无线成像器中的低功率待机模式的制作方法

放射学是出于诊断和治疗目的处理医学成像的医学科学的分支。放射学的实践通常涉及使用X射线机或其它辐射装置来执行诊断或施用治疗。放射学的其它实践采用不涉及辐射的技术，诸如磁共振成像(MRI)和超声。在医学领域内，放射学可涉及两个子领域：诊断性放射学和治疗性放射学。诊断性放射学涉及使用各种成像模式来帮助疾病或病症的诊断。治疗性放射学或放射肿瘤学使用放射来治疗疾病，诸如通过向目标区域施加放射来治疗癌症。

在诊断性放射学中，放射学装置的典型配置包括用于发射照射粒子(例如，X射线)的放射源、以及与所述放射源相对应的一个或多个成像装置。所述粒子被引导朝向定位在放射源和成像装置之间的目标体积(即，患者)，其中成像装置被定位成收集通过目标体积的入射放射。由成像器收集的射束随后用来生成目标体积的一个或多个图像。

用于X射线的成像器通常包括呈非晶硅(a-Si)薄膜晶体管(TFT)阵列形式的集成电路。传统上，这些成像器安装在附接到台架的一个或多个“臂”的端部处，该台架为放射源所共用。图1描绘了常规数字成像系统100，其可用于捕捉图像以帮助医师进行精确诊断。如所描绘的，图1的数字成像系统100描绘了放射源110，其中对应的检测器120安装在机械臂130上。这些臂可被实施为机械的可编程的臂，其能够根据预先计划的路线沿着一个或多个轴自动移动和/或旋转成像器。连同提供支撑和稳定性，该臂还为成像器和台架的其余部分之间功率和数据传输通道(例如，电缆)提供了外壳。近来，已经开发了成像器来无线地传输射线照相数据。对于增加的便携性来说，已经开发了电池供电的无线平板成像器。然而，尽管扩展了某些优点，但是从市电供电的电源到电池供电的电源的转变也为成像器带来了一系列新的问题。

技术实现要素：

提供本发明内容来以简化形式介绍概念的选择，下文在具体实施方式中进一步描述这些概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

本发明的一个实施方案提出了一种更高效的技术用于使用有限的功率供电的无线成像器来节省功率、同时维持能够生成高质量图像。本发明描述了一种新型解决方案以通过始终将像素电荷陷阱维持在稳定值而节省电池并克服冷启动伪影。NIP光电二极管与TFT组合的设计始终要求极低电流(数百μA数量级)来保持偏置。这允许像素电荷陷阱容易以低功率消耗维持在稳定值。通过保持所有面板电子器件关闭并且仅使像素偏置而将功率消耗保持在最小值。此外，将像素保持偏置有助于克服最初的图像中的冷启动伪影。

根据所要求保护的主题的一个方面，提供了一种系统，其包括无线平板检测器，该无线平板检测器由连接到读出放大器、行驱动器和偏压供应器的电荷存储装置阵列组成。在一个实施方案中，每个电荷存储装置由用于存储电荷的光电二极管和薄膜晶体管开关组成，该薄膜晶体管开关控制电荷从光电二极管到读出放大器的流动。根据这类实施方案，驱动器控制开关的操作(基于接收触发指令)以在扫描输出期间关闭或允许电荷到读出放大器的流动。当无线平板检测器为空闲或以其它方式在低功率状态下时，偏压供应器向电荷存储装置提供反向偏压以便维持稳定的电压水平。

根据所要求保护的主题的另一方面，提供了一种用于在空闲或非操作时段期间调整无线平板检测器中的各个组件的功率状态的方法。根据一个实施方案，检测功率状态从无线平板检测器的有源或正常操作水平到空闲或低功率操作水平的变化。还基于所检测到的变化，相应地调整(降低)成像组件和无线传输模块的操作功率水平，并且维持向电荷存储装置供应反向偏压以将电荷存储装置保持在稳定的电压水平。

根据另一方面，提供了一种用于在从空闲或非操作时段过渡出来时调整无线平板检测器中的各个组件的功率状态的方法。根据一个实施方案，检测从无线平板检测器的空闲或低功率操作水平到有源功率状态的功率状态变化。还基于所检测到的变化，作出响应来调整(提高)成像组件和无线传输模块的操作功率水平，并且在恢复正常功率供应时维持向电荷存储装置供应反向偏压。

附图说明

附图并入在本说明书中并且形成本说明书的一部分。附图示出了多个实施方案。同说明书一起，附图用于说明实施方案的原理：

图1描绘了根据本发明的各个实施方案的常规射线照相成像装置。

图2描绘了根据本发明的各个实施方案的具有无线检测器的射线照相成像装置。

图3描绘了根据本发明的各个实施方案的无线检测器中的示例性传感器阵列。

图4描绘了根据本发明的各个实施方案的将无线成像器的功率状态从操作功率状态改变到较低功率状态的示例性过程的流程图。

图5描绘了根据本发明的各个实施方案的将处在低功率状态的无线成像器的操作功率状态改变到较高功率状态的示例性过程的流程图。

图6描绘了根据本发明的各个实施方案的示例性计算装置。

具体实施方式

现在将详细参考所要求保护的主题的优选实施方案，一种使用信誉服务提供者的方法和系统，该信誉服务提供者的示例示于附图中。尽管所要求保护的主题将结合优选实施方案进行描述，但是应明白它们不旨在限于这些实施方案。相反地，所要求保护的主题旨在涵盖可包括在如由随附权利要求限定的精神和范围内的替代物、修改物和等同物。

此外，在下文对所要求保护的主题的实施方案的详细描述中，陈述了众多具体细节以便提供对所要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域中的普通技术人员将认识到可在不具有这些特定细节的情况下实施所要求保护的主题。在其它实例中，对众所周知的方法、程序、组件和电路不进行详细描述以免不必要地使所要求保护的主题的方面变得模糊。

下文就关于能够在计算机存储器上执行的数据位的操作的程序、步骤、逻辑块、处理和其它符号表示方面呈现了具体实施方式的一些部分。这些描述和表示是数据处理领域中的技术人员用来向本领域中的其它技术人员最有效地传达其工作实质的方式。程序、计算机生成的步骤、逻辑块、处理等在此处并且一般被设想成生成期望结果的自洽序列的步骤或指令。所述步骤为要求对物理量进行物理操纵的步骤。通常，尽管不是必要的，但是这些量一般采用能够被存储、传送、组合、比较和以其它方式在计算机系统中操纵的电或磁信号的形式。据证明，有时在原理上出于惯用法的原因，便利的是将这些信号提及为位、值、元素、符号、字符、项、数字等。

然而，应考虑到，所有这些术语和类似术语都将与合适的物理量相关联并且仅仅是施加到这些量的方便标签。除非另有明确说明，否则如从下文论述显而易见，应理解贯穿所要求保护的主题，利用诸如“存储”、“产生”、“保护”、“接收”、“加密”、“解密”、“破坏”等的术语的论述来指代计算机系统或集成电路或类似电子计算装置的动作和处理，该类似电子计算装置包括嵌入式系统，其操纵计算机系统的寄存器和存储器内表示为物理(电子)量的数据并将该数据变换成计算机系统存储器或寄存器或其它这类信息存储、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其它数据。

所要求保护的主题的实施方案涉及在无线成像器中提供功率节省技术、同时维持高质量成像能力的解决方案。根据一个实施方案，无线成像器可被实施为具有特定像素设计的放射照相平板检测器，其中每个像素由NIP型光电二极管(N型、本征、P型半导体形成)和TFT开关的组合来形成。

数字成像系统

图2表示根据所要求保护的主题的实施方案的数字成像系统200。数字成像系统(诸如在图2中描绘的数字成像系统)可包括一个或多个放射源210。例如，图2的数字成像系统200可被实施为千伏(KV)放射源和/或兆伏(MV)放射源，其具有对应数量的检测器。根据一个实施方案，该检测器中的一个或多个检测器可被实施为无线平板成像器220。在替代实施方案中，该放射源中的一个或多个放射源可操作以生成KV和MV放射两者。同样地，单个成像器可用于从两个源接收放射。根据这些实施方案，放射和/或成像器中的一个或多个可能不存在。在其它实施方案中，成像系统200还可包括通信耦合的计算装置250用于执行图像处理和/或控制及操纵数字成像系统200。

由放射源210产生的放射能量(诸如X射线)行进通过将由成像器220成像(例如，定位在表面240上)并检测(即，接收)的体积。根据一个实施方案，在成像器220中接收的粒子会在成像器中的电荷存储装置阵列中生成电子空穴对，从而累积电荷，该电荷存储在电荷存储装置的本征电容器中。随后将所累积的电荷载流子(例如，逐个像素地)馈送到读出电路中。对应的图像处理装置250从成像器获得图像数据并且在与成像器中的检测位点的布置相对应的显示器上准备诊断图像。该图像随后可显示在计算机监控器上，或存储在存储器中或有形的计算机可读介质上。例如，该图像也可用于验证和/或调整患者在治疗机上的位置。此外，成像系统也可用作2维剂量测量装置(剂量测定法)，其允许验证治疗机的精确剂量递送。在甚至更先进的应用中，由成像系统捕捉的信号可用于计算在患者中沉积的剂量。

图3描绘了平板成像器300(诸如图2中该平板成像器220)的示例性配置。根据一个实施方案，图2中描绘的平板成像器可被实施为传感器面板，其由被配置成执行X射线转换和实时成像的电荷存储装置的阵列310组成。构成使用成像器300生成的图像的每个像素可对应于特定的电荷存储装置(例如，电荷存储装置320)。根据各个实施方案，电荷存储装置可被实施为光电导体成像器中的电容器或实施为与放置在平板检测器前方的闪烁体一起使用的面板中的光电二极管。电荷存储装置用于累积通过吸收X射线粒子生成的电荷，并用于在扫描读出期间将其逐行(或逐列)地提供给电荷读出放大器350。在使用闪烁体的实施方案中，闪烁体充当X射线的吸收器。闪烁体以光电二极管能够将其转换成电荷载流子的能量而将所吸收的X射线粒子转换成可见光子。成像器也可包括用于控制(即，允许或防止)电荷流出的一个或多个开关。这些开关可被实施为例如单个二极管、二极管对、或薄膜晶体管(TFT)。

成像器面板的一个特定实施方案可例如由电荷存储装置330与TFT开关340的光电二极管-闪烁体组合来组成。根据这些实施方案，该光电二极管中的每个光电二极管在通过施加到其的外部电压(例如，来自偏压供应器360)进行操作期间被反向偏置。当TFT开关关闭时，由来自闪烁体的光生成的电荷会累积在二极管中。当请求读出时，线(行、列)被供能(经由例如行驱动器370)以接通该线中的开关。根据一个实施方案，来自选定线中的所有光电二极管的电荷通过所有数据线同时流出。在大型阵列中，这会产生必须全部被同时读出的数千个信号。

为了延长电池寿命以及延长再充电之间的时间，成像器可在不活动或不使用的时段期间进入低功率或空闲状态。然而，在这些时段期间，光电二极管将继续从环境光中累积电荷。随着时间过去，累积的电荷可达到非凡水平，并且如果对其不加抑制，可能使利用所收集的电荷获得的图像失真或损坏该图像。为了避免这个问题，先前的解决方案将不断地周期性地(通常以特定间隔)刷新累积在光电二极管上的电荷，即使当检测器空闲时也是如此并且等待触发器读出。连续刷新循环的结果确保在异步X射线曝光触发之前排出光电二极管中的任何累积的电荷。如果在异步X射线曝光触发之前不发生刷新，那么不期望的负面效应(如滞后和重影)可能发生在所显示的X射线曝光图像中。这可能引起患者的不正确的图像数据或其它不期望的效应。

然而，不断地刷新光电二极管还要求更高的功率消耗，其自然引起明显更快的功率消耗速率以及更快的电池电荷耗尽。根据所要求保护的主题的实施方案，为了节省电池，可在成像器的功率状态处于其空闲状态中时(即，当不引发读出触发器时)的时段期间关闭面板电子器件。在一个实施方案中，只有无线电模块始终是通电的，以便例如对从成像系统传输的任何触发引发作出响应。然而，简单地关闭所有电子器件可导致最初的图像在冷启动之后展现不期望的特性，诸如由光电二极管电荷的缓慢衰减引起的非常高的像素计数。随着光电二极管电荷陷阱返回到稳定值，像素计数随着时间过去而安定；此后图像质量达成一致性。

由于检测器的放射照相性质，在冷启动不久后马上获得高质量第一图像是极其关键的。本发明描述了一种通过始终将像素电荷陷阱维持在稳定值而节省电池并克服冷启动伪影的新型解决方案。NIP光电二极管与TFT组合的设计始终要求极低电流(数百μA数量级)来保持偏置。这允许该像素电荷陷阱容易以低功率消耗维持在稳定值。通过保持所有面板电子器件关闭并且仅使像素偏置而将功率消耗保持在最小值。此外，将像素保持偏置有助于克服最初的图像中的冷启动伪影。

根据这些实施方案，可手动调整无线平板检测器的功率状态(例如，经由无线平板检测器上的用户界面)。在替代实施方案中，无线电模块可保持在能够从成像系统中的无线收发器接收数据传输的低功率状态。这些数据传输可充当无线平板装置的操作系统中的触发和/或中断来调整平板装置的功率状态(例如，通过将操作水平从低功率空闲状态恢复到正常有源操作水平，或反之亦然)。

图4描绘了根据本发明的各个实施方案的将无线成像器的功率状态从操作功率状态改变到较低功率状态的这样一个过程的流程图400。步骤410-440描述了组成根据本文描述的各个实施方案的流程图400中描绘的过程的示例性步骤。在一个实施方案中，流程图400被实施为计算机可执行的指令，该指令存储在计算机可读介质中并且由无线平板检测器中的处理器来执行。

在步骤410处，检测无线平板检测器的功率状态的变化。在一个实施方案中，所检测到的变化对应于功率状态从有源操作功率状态到空闲或较低功率状态的变化。可基于接收从主操作站(例如，对应于放射照相成像装置的计算装置，放射照相成像装置对应于无线平板检测器)传输的触发来检测该变化。可响应于成像任务的完成而提交触发，例如，在预期低或非成像活动的时段的情况下，或例如基于预定触发(例如，以对应于常规非操作小时)，通过成像装置的用户手动触发。在其它实施方案中，当在超出预定阈值的时段内没有用无线检测器执行成像活动时，可确定操作功率状态的变化。

在步骤420处，当在步骤410处检测到功率状态变化到低功率或空闲功率状态时，暂停无线平板检测器中的成像组件的有源操作。在一个或多个实施方案中，低功率状态可对应于其它计算装置的睡眠或不活动功率状态，其中可暂停和/或减缓处理资源(存储器存取、处理)的处理和使用(消耗)。在一个实施方案中，可降低和/或完全暂停无线平板检测器中的成像模块(例如，行驱动器、读出放大器、闪烁体、传感器阵列等)的操作水平。

在步骤430处，在步骤410处检测到成像装置的功率状态的变化时，包括在无线平板检测器中的无线电模块还将经历功率状态和操作水平的降低。在一个实施方案中，可完全暂停无线电模块的操作。在替代实施方案中，可将无线电模块降低到仍然能够从主操作站接收无线数据(例如，触发或中断)的最低功率状态。根据这类实施方案，无线电模块可接收从主操作站传输的无线数据并缓冲该无线数据。无线平板检测器的操作系统可以周期性间隔地查询无线电模块，以确定是否已接收到数据(例如，触发)，其可用信号通知恢复有源操作。如果没有接收到触发，那么维持低功率状态直到下次查询间隔为止。

在步骤440处，维持向电荷存储装置供应足以将电荷存储装置保持在稳定电压水平的电压。根据一个或多个实施方案，该电压水平是足以保持电荷存储装置相对于正常操作水平反向偏置的最低电压。在一个或多个实施方案中，由无线平板检测器中的电源(例如，电池电源)提供电压供应。尽管是按顺序呈现，但是步骤420、430和440可以任何顺序执行，或当在步骤410处检测到功率状态变化时基本上同时执行。通过将电荷存储装置保持反向偏置，可避免图像中在空闲时段之后生成的冷启动伪影。

图5描绘了根据本发明的各个实施方案的将处于低功率状态的无线成像器的操作功率状态改变到较高功率状态的示例性过程的流程图500。步骤510-540描述了组成根据本文描述的各个实施方案的流程图500中所描绘的过程的示例性步骤。在一个实施方案中，流程图500被实施为计算机可执行的指令，该指令存储在计算机可读介质中并且由无线平板检测器中的处理器执行。

流程图500中所描绘的过程基本上反映流程图400中所描绘的过程，并且描述了当无线平板检测器从低功率状态回复到正常或有源功率状态时执行的过程。在步骤510处，检测无线平板检测器的功率状态的变化。在一个实施方案中，所检测到的变化对应于功率状态从空闲或低功率操作状态到正常的有源功率状态的变化。可基于接收从主操作站(例如，对应于放射照相成像装置的计算装置，放射成像照相装置对应于无线平板检测器)传输的触发来检测该变化。可响应于成像任务的引发而提交触发，例如，在预期成像任务或准备成像活动的情况下，或例如基于预编程的触发(例如，以对应于正常操作小时)，通过成像装置的用户手动触发。

在步骤520处，当在步骤510处检测到功率状态改变到有源或高功率状态时，恢复无线平板检测器中的成像组件的有源操作。在一个或多个实施方案中，有源功率状态可对应于与无线平板检测器的有源操作一致的正常功率状态，其中处理资源(存储器存取、处理)的处理和使用(消耗)与正常操作水平一致。

在步骤530处，当在步骤510处检测到成像装置的功率状态的变化时，包括在无线平板检测器中的无线电模块的功率状态还将经历功率状态和操作水平的提高。在一个实施方案中，无线电模块可利用主操作站恢复有源传输(例如，以接收用于读出或操作的指令，或传输图像数据)。

在步骤540处，维持向电荷存储装置提供偏压(前提是在无线检测器处于低功率或空闲功率状态时)。根据一个或多个实施方案，由电源将偏压供应维持在无线平板检测器的正常或有源操作期间使用的电压水平。根据这些实施方案，由无线平板检测器中的电源(例如，电池电源)提供电压供应。尽管是按顺序呈现，但是步骤520、530和540可以任何顺序执行，或当在步骤510处检测到功率状态变化时基本上同时执行。根据流程图400和500中所描绘的过程，可通过在非操作期间保持电荷存储装置为反向偏置，以及在恢复正常操作功率水平时停止反向偏压的供应，而避免在空闲时段之后生成图像中的冷启动伪影。

示例性计算机系统

如图6中所呈现，其上可实施本发明的实施方案的示例性系统600包括通用计算系统环境，诸如上文关于图2所述的图像处理装置250。也可包括示例性计算机系统600作为无线检测器(图2中的220)的一部分，最显著的是无线检测器被配置成提供无线数据传输功能性的部分。在其最基本配置中，计算系统600通常包括至少一个处理单元601和存储器，以及用于传达信息的地址/数据总线609(或其它接口)。取决于计算系统环境的确切配置和类型，存储器可为易失性(诸如RAM 602)、非易失性(诸如ROM 603、闪速存储器等)、或这两个的某个组合。

(例如，图像处理装置250的)计算机系统600也可包括任选的图形子系统605用于向放射学医生或其它用户呈现信息，例如通过在由视频电缆611连接的附接的显示装置610上显示信息。根据本发明的实施方案，图形子系统605可通过视频电缆611直接耦合到显示装置610。用于显示由上文关于图2描述的医学成像装置生成的图像以及在计算机系统600中执行的应用程序的图形用户界面可在图形子系统605中生成，例如，并且在显示装置610中向用户显示。在替代实施方案中，显示装置610可被整合到计算系统(例如，膝上型或笔记型显示面板)中，并且将不需要视频电缆611。在一个实施方案中，可完全或部分通过图形子系统605结合处理器601和存储器602执行对检测器130、140中获得的图像数据的处理以生成图像，其中任何结果输出都显示在所附接的显示装置610中。

此外，计算系统600也可具有附加特征/功能性。例如，计算系统600也可包括附加存储装置(可移除和/或不可移除)，包括但不限于磁或光盘或带。这类附加存储装置在图6中由数据存储装置607示出。计算机存储介质包括以用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的任何方法或技术实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。RAM 602、ROM 603和数据存储装置607都是计算机存储介质的示例。

计算机系统600还包括任选的字母数字输入装置606、任选的光标控制或指向装置607、以及一个或多个信号通信接口(输入/输出装置，例如网络接口卡)608。任选的字母数字输入装置606能够将信息和命令选择传达到中央处理器601。任选的光标控制或指向装置607耦合到用于将用户输入信息和命令选择传达到中央处理器601的总线609。也耦合到总线609的信号通信接口(输入/输出装置)608可为串行端口。通信接口608也可包括无线通信机构。使用通信接口608，计算机系统600可经由通信网络(诸如互联网或内联网(例如，局域网))通信地耦合到其它计算机系统，或可接收数据(例如，数字电视信号)。

在上述说明中，已经参考可随具体实施变化的众多特定细节描述了实施方案。因此，作为本发明以及申请人预期为本发明的事物的单独或排他性指示为由本申请发布的权利要求集合，发布形式为发布这类权利要求所用的特定形式，包括任何后续修正。因此，权利要求中没有明确记载的限制、元件、性质、特征、优点或属性不应以任何方式限制这类权利要求的范围。因此，本说明书和附图应被视为说明之意而非限制之意。