CN101167276A - 用于计算机层析x射线摄影设备的多信道数据传输*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在计算机层析X射线摄影设备的旋转部分与静止部分之间传输数据的设备，包括至少两个耦合器和连接到它的接收单元，其被用来从发送器导体装置获取信号。信号是由分析装置根据接收单元的信号的至少一个预定的质量标准选择的。

Description

用于计算机层析X射线摄影设备的多信道数据传输***

技术领域

本发明涉及一种用于在计算机层析X射线摄影设备的旋转部分与静止部分之间传输数据的数据传输***，以及包括相应传输***的计算机层析X射线摄影设备。

现有技术

用于在计算机层析X射线摄影设备中传输数据的设备由US6,433,631B1已知。传输信号作用在旋转部分中的带线上。在离带线大约1mm的短距离处引导的抽头被提供在静止部分上。这个设备只允许同时传输一个数据信道(数据流)。而且，在抽头刚好传送通过在线与终接电阻之间的分隔点时还可能出现信号干扰或信号损失。这种情况在不同的线长度时特别关键的，例如由于制造公差而可能出现。

US6,327,327 B1公开了用于同时传送多个信号的、包括多个发射机和多个接收机的设备。然而，在这种情况下的问题是在滑动触点刚好离开一个导体段时在各个滑动触点或导体之间发生切换并切换到下一个导体段。一旦信号通过导体段的传播时间是约一个数据比特，信号将失真或比特被忽略或被多次传输。

US6,650,843公开了也具有上述问题的包括多个发射机和多个接收机的光传输设备。

发明内容

本发明的问题是提出可选地包括多个发射机和/或多个接收机的数据传输***，在该***中在发射机和/或接收机之间的分隔点处不发生数据损失或传输干扰。

根据本发明，对于这个问题的解决方案在独立权利要求中给出。本发明的改进构成从属权利要求的主题。

根据本发明的用于在计算机层析X射线摄影设备的旋转部分1与静止部分2之间传输数据的设备包括在旋转部分上的至少一个数据源4和在静止部分上的至少一个数据宿5。所述数据源例如可以是X射线检测器103或它的DAS(数据获取***)，或者是任何其它控制装置或计算机。数据宿可以是用于分析和处理数据的计算机106，但也可以是不同的控制单元。

在旋转部分还提供至少一个第一发送装置8和由它馈送信号的传输导体装置6。这种类型的第一发送装置从数据源接收数据，并对所述数据进行转换，用于由传输导体装置进行传输。传输导体装置包括至少一个导体，用于传导电磁波，该导体优选地沿至少一个环形段或环形路径被连接到旋转部分。传输导体装置例如可包括机械滑动环、无接触电耦合元件，诸如电感性或电容性耦合元件，或者还包括光波导。传输导体装置还可包括多种不同的耦合元件的组合。

在静止部分还提供至少一个第一接收装置9，它由接收耦合器装置7馈送信号。接收耦合器装置具有至少两个耦合器，至少一个耦合器在传输期间的任意时刻与传输导体装置相接合。

耦合器被配置成匹配于传输导体装置。电容性耦合表面因此例如可以结合作为传输导体装置的带线结构一起使用。光学棱镜耦合器结合诸如反射镜管道那样的光波导一起也可以被组合为传输导体装置。

接收装置对由接收耦合器装置7从传输导体装置6接收的信号进行转换，用于转发到数据宿。接收装置包括至少两个接收机和用于分析来自接收机的信号的分析装置。分析装置分析来自至少一个接收机的信号，并根据至少一个质量标准选择来自至少一个接收机的数据，用于转发到数据宿。代替选择来自接收机的输出数据，在接收机内部的信号或它的输入信号也可以被选择或切换。在用于同时传输多个信号(多个信道)的设备中，选择来自接收机的、对应于要发送的信号数数目的信号。如果例如只发送单个信道，则也仅仅选择来自接收机的一个信号，并转发到数据宿。

除了质量标准以外，其它的切换信号，例如位置信号或包含在数据流中的其它信号也可被用于切换。

根据本发明的设备可被用来可选地发送数据流或同时发送多个数据流。数据流可以通过使用在数据源或在发射装置中的多路复用器被划分成多个并行数据流。数据可以以各个数据分组的形式被发送。有利的是，内容被编码，以便允许识别在数据分组内的传输错误。在接收装置或数据宿中的多路输出选择器中，数据可被检验，以便正确地传输，并且任何发送两次的数据分组可被拒绝或重新请求丢失的数据分组。

设备有利地被配置成允许信号在转子与定子之间以任何旋转角度被发送。作为替代，仅仅在特定的位置或在特定的区域才可以进行传输。

显然，根据本发明的传输设备不仅可以在计算机层析X射线摄影设备中使用，而且也可以在其它医疗诊断***以及在一般的旋转传输任务中使用。它也可在一般的传输任务、尤其是在直线运动部件中使用。

本发明的特别有利的实施例可选地提供输入信号幅度、信噪比、抖动幅度、信号的频谱分布、误帧率、奇偶校验错误率和/或比特误码率作为至少一个质量标准。

例如，可以从多个接收机选择具有最佳质量的接收机。方便地，还提供了滞后，以避免过于频繁的切换。

选择也可以通过多个质量标准来控制。选择标准因此可以基于多个参数的、由规定的或动态计算的因子被加权的组合，例如经过不同的加权，或者甚至具有时间序列或与时间相关的加权。例如，可以根据快速测量的参数，诸如信号幅度，做出第一选择决定。为了优化，可以加上经过相对较长的测量时间的标准，诸如比特误码率。

在本发明的另一个实施例中，对于传输介质特定的部件，诸如发送装置8、传输导体装置6、接收装置9和接收耦合器装置7，被配置成用于发送光信号。

作为替代，对于传输介质特定的部件，诸如发送装置8、传输导体装置6、接收装置9和接收耦合器装置7，可以被配置成用于发送电信号或其它电磁场和波。

在本发明的另一个有利的实施例中，传输导体装置被划分成多个分段，并且接收耦合器装置具有至少比传输导体装置的分段数目多一个的耦合器。这允许无缝传输而没有数据损失。

本发明的另一个实施例提供至少一个缓存器存储器，用于中间存储接收的数据，它可被用来在不同的接收机之间的切换过渡或过程期间防止数据损失。如果适当的话，这种类型的中间存储器可被用来存储单独的比特或相当大的数据分组。

本发明的其它实施例提供要被删除的多个接收的数据。

在另一个实施例中，传输导体装置(6)被划分成多个分段，各个分段由发送装置(8)馈送信号，以使得相邻分段的比特时钟脉冲或帧时钟脉冲可选地几乎互相同相。这具有以下优点：在接收机中存在的一个或多个PLL在发射耦合装置的分段之间经由各个耦合器的传输期间不会失去同步。各个比特或帧的数据损失可以通过相应的缓存器存储器得到补偿。

在另一个实施例中，具有相对较低的数据速率的数据流通过多路复用被加到主数据流上。具有相对较低的数据速率的数据流优选地具有与主数据流的数据速率成整数比率的时钟速率。接收机能够通过过采样对数据流进行解码，然后以数字方式校正它。作为替代，也可以使用具有不同的数据速率的两个并行接收信道。

根据本发明的计算机层析X射线摄影设备包括至少一个用于进行前述规定的通信的设备。

为了简化起见，本申请文件涉及从计算机层析X射线摄影设备的旋转部分到固定部分的传输。显然，根据本发明的设备也可以在相反的传输方向上使用。同样地，根据本发明的设备也可以在用于旋转传输的其它应用中使用，且同样用于两个互相移动的单元的线性传输。

对应于权利要求1的传输方向被选择为从转子到定子，因为这是最通常的应用。但在相反方向上的传输或双向传输也是可能的。

此后通过举例，参照附图根据实施例描述本发明，而不会由此限制本发明的一般概念，图中：

图1示意地示出了计算机层析X射线摄影设备的一般形式；

图2示意地示出了发送/接收装置的配置；

图3示意地示出了光传输的配置；以及

图4示意地示出了电传输装置。

图1作为例子示出了根据本发明的设备。计算机层析X射线摄影设备(CT扫描仪)包含两个主要的机械部件。静止部分2作为用于整体设备的基底和支座，旋转部分1在该基底和支座上旋转。患者104躺在旋转部分的开孔中的支承台107上。X射线管101和设置在所述X射线管的反面的检测器103被提供以用X射线102扫描患者。X射线管101和检测器103被旋转地设置在旋转部分1上。旋转接合部3被用来形成在旋转部分1与静止部分2之间的电连接。在这种情况下，用于给X射线管101馈电的高的电功率沿旋转部分1的方向被传送，以及同时，图像的原始数据沿相反方向被传送。在这两个方向上的控制信息的传送同时被提供。分析和控制单元106被用来操作计算机层析X射线摄影设备，以及用来显示生成的图像。与计算机层析X射线摄影设备的通信经由双向连接105来实现。

图2以简化的形式示出了根据本发明的包括对于传输所需要的部件的计算机层析X射线摄影设备的示例性配置。来自旋转部分1上的数据源4(进行以后的信号处理的检测器103或DAS)的数据通过使用第一发送装置8被处理，并被转发到传输导体装置，它在本例中作为例子被显示为包含三个部件6a、6b、6c。这个传输导体装置然后传导高频信号。高频信号被接收耦合装置7拾取。作为例子被显示的接收耦合器装置是刚性连接到静止框架的装置。由这个接收耦合器装置7截取的信号被转发到第一接收装置9，用于处理。来自所述接收装置的输出信号然后被引导到数据宿5。

图3以简化的形式示出了光传输的装置。发送装置8被配置为光发送装置，它把光信号馈送到包含闭合的光传输导体的光传输导体装置6中。为了清楚起见，传输导体，理想地是一件式结构，被划分成第一个半部6a和第二个半部6b。光信号在发送装置8的位置处被馈入，并在两个半部6a和6b中沿相反方向传播。有利的是，光吸收器位于末端位置10。然而，根据本发明的装置也能够不用这样的吸收器进行工作。在这种情况下，希望使用具有显著衰减的传输导体装置，最好每次旋转衰减大于6dB，特别有利的是，每次旋转衰减大于12dB。因此在这种情况下，本发明的应用允许使用具有相对较高的衰减的便宜的传输导体。接收耦合器装置具有两个定向选择的接收耦合器7a和7b。在本例中，接收耦合器7a被配置成接收顺时针方向的信号，而接收耦合器7b用于接收逆时针方向的信号。来自这些接收耦合器的信号被引导到接收装置9，在那里它们被进一步处理。有利地，从该接收耦合器7a、7b选择具有最低的比特误码率和最低的误帧率的信号。特别有利的算法是检验帧错误或奇偶校验错误，并且一旦在一个接收耦合器中出现特定数目的错误而同时在另一个接收耦合器处没有出现或只出现较少的错误，才切换到另一个接收耦合器。

下面将基于包括接收耦合器的接收装置，逆时针地从发送装置8的点开始沿传输导体装置的循环周期描述本装置的运行模式。在发送装置8的位置处，两个接收耦合器7a和7b分布接收从发送装置8的位置出发向传输导体装置的两个半部6a和6b传播的相等长度的信号。然后根据前面的循环周期的开始条件，选择两个接收耦合器中的哪个接收耦合器用于发出信号。如果接收装置然后逆时针方向移动，远离发送装置的位置，则第二接收耦合器7b将接收从发送装置8在短路径上传送的信号，而第一接收耦合器7a接收沿几乎整个边界传送、因此发生显著衰减的信号。因此选择第二接收耦合器7b用于信号传输。在末端位置10，由两个接收耦合器7b接收的信号具有相等的长度。在进一步运动并因此再次到达发送装置8时，第一接收装置7a得到在较短的路径上逆时针传送的信号，而第二接收装置7b得到在较长的路径上传送、因此被更显著地衰减的信号。然后选择第一接收装置7a。将会看到，在每种情况下，切换到分别更为有利的接收耦合器不需要附加位置信号的控制就能实现。

图4示出了根据本发明的另一个装置，包括被划分成三个部分的电容性传输导体分段，每个部分被划分成两个各自的分段。在第一部分中，传输导体的两个半部6a和6b由在其中央的发送装置8a馈送信号。在第二部分中，两个半部6c和6d由发送装置8b馈送信号。最后，在第三部分中，两个半部6e和6f也由发送装置8c馈送信号。发送装置8a，8b，8c也可以是共用的发送装置的一部分。信号也可以在传输导体部分的末端处馈入。传输导体有利地被闭合而没有反射。在本例中，它们被提供以发送三个不同的数据流(信道)。四个接收耦合器7a，7b，7c，7d被提供来用于接收，这些接收耦合器分别被连接到接收机9a，9b，9c，9d。接收机互相刚性地连接，它们同时相对于发射机移动。由于提供了比发射机数目至少多一个的接收机，围绕整个边界的连续发送是可能的，即使接收耦合器精确地放置在两个传输导体路径之间，因为在这种情况下至少一个相应的接收耦合器仍旧与相邻的传输导体部件相接合。信道分配的切换例如可以由接收机中的信号幅度来控制，或者由比特误码率来控制，因为在该接收机或它的接收耦合器中可以观察到刚好传送通过在两个传输导体分段之间的过渡的信号幅度的下降和比特误码率的上升。另外或作为替代，在每个信道的数据中，也可以传送信道的标记。在接收装置中，对这个信息进行分析，然后允许接收机被重新分配信道。

数据分组(帧)的尺寸是针对转速、由天线的重叠造成的发送干扰持续时间、PLL的重新同步时间和在发送天线上的波传播速度进行优化的，所以最好干扰的持续长度不长于分组长度。因此，至多两个分组被干扰。

在实施例中说明的特性可以可选地应用到光、电或其它传输介质，而且它们也与传送的信道数目无关。

附图标记列表

1   旋转部分

2   静止部分

3   旋转接合部

4   数据源

5   数据宿

6   传输导体装置

7   接收耦合器装置

8   发送装置

9   接收装置

10  一个或多个传输导体的末端位置

101 X射线管

102 X射线

103 检测器

104 患者

105 向连接

106 分析和控制单元

107 患者支承台

Claims (12)

1.一种用于在计算机层析X射线摄影设备的旋转部分(1)与静止部分(2)之间传输数据的设备，

其中部分(1)、(2)之一具有

·至少一个数据源(4)，诸如X射线检测器，

·至少一个发送装置(8)，用于接收来自数据源(4)的数据并发送信号，

·传输导体装置(6)，它由发送装置馈给信号，用于沿着转子的至少一个预定的区域引导信号，所述区域最好具有至少一个环形分段或环形路径的形式，以及

相应的另一个部分(2)、(1)包括

·接收耦合器装置(7)，用于拾取来自传输导体装置(6)的信号，

·至少一个接收装置(9)，用于接收来自接收耦合器装置的信号，

·以及还有数据宿，用于分析或进一步处理由接收装置所提供的数据，并且

接收耦合器装置(7)具有至少两个耦合器，至少一个耦合器在传输期间的任意时刻与传输导体装置(6)相接合，其特征在于，接收装置包括至少两个接收机，每个接收机被连接到至少一个耦合器，以及还有分析装置，用于分析来自接收机的信号，分析装置根据来自接收机的信号的至少一个质量标准选择来自至少一个接收机的数据，用于转发到数据宿。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于，至少一个质量标准可选地包括输入信号幅度、信噪比、抖动幅度、信号的频谱分布、误帧率、奇偶校验错误率和/或误码率。

3.根据权利要求1的设备，其特征在于，至少一个质量标准包括诸如输入信号幅度、信噪比、抖动幅度、信号的频谱分布、误帧率、奇偶校验错误率或比特误码率的多个单独质量标准的、由预定的加权因子加权的组合。

4.根据权利要求1的设备，其特征在于，至少一个质量标准由例如输入信号幅度、信噪比、抖动幅度、信号的频谱分布、误帧率、奇偶校验错误率或比特误码率的多个单独质量标准的时变序列形成。

5.根据前述权利要求的任一项的设备，其特征在于，发送装置(8)、传输导体装置(6)、接收装置(9)、和接收耦合器装置(7)被配置成发送光信号。

6.根据前述权利要求的任一项的设备，其特征在于，发送装置(8)、传输导体装置(6)、接收装置(9)、和接收耦合器装置(7)被配置成发送电信号。

7.根据前述权利要求的任一项的设备，其特征在于，传输导体装置(6)被划分成多个分段，并且接收耦合器装置(7)具有至少比传输导体装置的分段数目多一个的耦合器。

8.根据前述权利要求的任一项的设备，其特征在于，提供缓存器存储器，用于中间存储接收的数据。

9.根据前述权利要求的任一项的设备，其特征在于，多个接收数据被拒绝。

10.根据前述权利要求的任一项的设备，其特征在于，传输导体装置(6)被划分成多个分段，各个分段由发送装置(8)用这种方式馈给信号，使得相邻分段的比特时钟脉冲或帧时钟脉冲可选地几乎是互相同相的。

11.根据前述权利要求的任一项的设备，其特征在于，具有相对较低的数据速率的信道的至少一个数据通过使用多路复用方法被多路复用到数据流上。

12.一种包括根据前述权利要求的任一项的设备的计算机层析X射线摄影设备。

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