[发明专利]减少CT系统中用于高数据率通信的差分激励传输线电磁辐射的装置

说明书

发明领域

本发明一般地涉及计算机层析x射线摄影法(CT)领域，更具体地说，涉及一种用于减少CT系统中用于提供高数据率通信的差分激励传输线电磁辐射的装置。

背景技术

CT系统一般使用一个旋转框架或门架，以便在不同旋转角获得多幅x射线图象或视图。在该领域将每组图象称作为“片”。通常将病人或无生物置于可轴向移动的工作台上的旋转框架的中心孔道中，这样在多个轴向位置也能获得相应的片。然后在计算机中根据预定的算法处理所获得的每一片，以产生增强的图象用于诊断或检查。

该旋转框架包括x射线源、探测器阵列和必要的电子线路，以产生每一幅视图的图象数据。使用一套固定的电子线路将原图象数据处理成增强形式。这样，在CT系统的旋转框架和固定框架间提供图象数据的传输是必要的。

该固定和旋转框架间通信的数据率是一个重要因素，因为最好是尽可能快地获得所希望的视图以减小病人的不适和/或最大限度地利用设备。在现行的CT系统中，单幅视图一般包含约800个探测器通道，每个单独的探测器通道输出用16位表示(即每幅视图为12.8Kbits)，单幅视图一般每秒重复1000次，仅对图象数据产生每秒约13兆位(Mbit/sec)的净数据率要求。将来通过使用4、8或16倍探测器通道能同时构成多幅图象片的CT系统，单对图象数据的数据率要求将增加到超过150Mbits/sec。

先有CT系统使用电刷和滑环来将旋转框架电连接到固定框架。然而，一般说来，使用电刷和滑环来通信的CT系统通常在能达到的数据率方面受到严重限制。这归因于环绕圆形滑环传播信号需要相当多时间。在希望的数据率下，环绕该环的电路长度是比特周期的相当大部分，以致于滑环周围沿反方向传播的电磁波可在比特周期中根本不同的时刻到达接收点，引起误接收。

授予A.K.Collins，转让给本发明受让人并在此结合作为参考的美国专利No.5,208,581是另一种使用电刷和滑环来通信的门架。虽然Collins的设计提供了固定和旋转框架间相对高速的通信，但仍有使用电刷和环接触所固有的某些缺点。例如，电刷和环间的机械接触导致磨损，为保持可靠的通信需要定期更换这些电刷和滑环。另外，Collins的滑环设计不能支持多片CT系统所须的更高的数据率。

其它CT系统已使用光学数据链路，用于固定和旋转框架之间的通信。虽然光学数据连接设计避免了滑环和电刷的典型缺陷，但这种光学设计需要必须在严格技术条件下装配并在运转中需要基本空间准直的光学(系统)，以沿着相对长的旋转框架的周边获得可靠的光学耦合。这导致高成本，因此，希望在CT系统中提供一种改进的通信连接--既成本低又能在CT系统的固定和旋转框架间提供可靠的高数据率通信。

还希望提供一种对于诸如在医院环境中一般由蜂窝电话、电震发生装置，外科手术锯产生的电磁辐射干扰以及甚至由任何给定CT系统产生的电噪声都是健全的固定和旋转框架间的通信连接。另外，为了遵守诸如由联邦通信委员会和/或外国政府所颁布的规章的政府规章，还希望减少来自这种通信连接所辐射的电磁能级。如在1994年9月16日提交的美国专利5,530,424中所描述的，传输线和耦合器或探测器提供用了实现高数据率通信连接的装置。再如在1994年9月16日提交的美国专利5580,422中所描述的，差分激励传输线和耦合器可供基本避免该耦合器周围的电磁辐射而用。虽然美国专利5,530,422中所描述的差分技术有利于当耦合器相对于传输线移动时减少一些耦合器周围的电磁辐射，但最好是减少在传输线和耦合器相对移动期间由于它们之间的机械安装误差而引起的泄漏信号。上面标出每一个美国专利被转让给本发明的受让人并在此结合作为参考。

发明方案概述

笼统说来，本发明通过提供一种用于减少来自计算机层析X射线摄影系统中用于提供高数据率通信的差分激励传输线电磁辐射的装置满足了以上需要。该装置含有一个载波，发生器用于响应施加于其上的外部导入控制信号产生相互间具有可调相移角的第一和第二载波信号；以及调制装置，诸如平衡调制器，各自耦合到载发生器用于接收第一和第二载波信号和用于接收外部导入数据信号，诸如图象数据，以产生相互间具有根据所述第一和第二载波信号间相移的可变相位角差的第一和第二调制输出信号。选择该相位角差以基本消除在耦合器和传输线间相对移动过程中由于它们之间未校准而形成泄漏信号，从而减小来目传输线和耦合器的电磁辐射。