CN103222896A

CN103222896A - 医学设备

Info

Publication number: CN103222896A
Application number: CN2013100260038A
Authority: CN
Inventors: W.埃德莱; J.格罗特尔; H.卡尔; H.梅尔多
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2013-07-31
Also published as: DE102012201222A1; US20130195249A1

Abstract

本发明涉及一种医学设备（2），尤其是诊断或治疗设备，所述设备包括：具有控制单元（8）的固定的基本单元（4），以及可移动的组件（6）、尤其是可旋转地支撑在所述基本单元（4）上的组件（6），其中，所述基本单元（4）和所述组件（6）被构造为用于交换数据，其中，经由第一传输路径将第一控制数据（ESD）从所述控制单元（8）传输到所述可移动的组件（6），并且经由第二传输路径将第二控制数据（ZSD）传输到所述控制单元（8）并传输来自于所述可移动的组件（6）的测量数据（BD）。

Description

医学设备

技术领域

本发明涉及一种医学设备，特别是诊断或治疗设备，其包括：具有控制单元的固定的基本单元，以及可移动的组件、尤其是可旋转地支撑在基本单元上的组件，其中，基本单元和组件被构造为用于交换数据。

背景技术

在计算机断层造影设备中，一方面存在如下必要性：将来自于所谓的机架的图像数据传输到静止结构或固定的基本单元，该机架在检查期间每秒旋转多次；并且另一方面必须给出如下可能性：在该两个组件、即机架和基本单元之间交换控制数据。

通常对于交换数据使用三个单向的传输路径。一个传输路径用于传输图像数据，一个传输路径用于向机架传输控制数据并且一个传输路径用于向基本单元传输控制数据。替换地，单向地以典型数据率>1GBit/s来传输图像数据，并且双向地在静止结构和旋转的机架之间传输控制数据，其中在此数据率通常在250kBit/s和1GBit/s之间。

由于在检查期间机架相对于静止结构旋转，对于在接口处的数据交换不使用简单的电缆连接。取而代之，通过滑动触点（例如有接触的滑环），或者通过无接触的数据传输线段（CDT）（例如通过在近程场中发送器和接收器的电容耦合）进行数据传输。

数据传输的这种结构不仅可以在计算机断层造影设备中找到，而且可以在包括可移动的组件和固定的基本单元的其它医学设备中找到，也就是例如在用于肿瘤学的治疗设备中，在该治疗设备中部分地同样采用旋转机架。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种替换实施的医学设备。

医学设备尤其是诊断或治疗设备，其包括具有控制单元的固定的基本单元以及可移动的组件、尤其是可旋转地支撑在基本单元上的组件。在此，这样构造用于交换数据的基本单元和组件，使得经由第一传输路径将第一控制数据从控制单元传输到可移动的组件，并且使得经由第二传输路径将第二控制数据传输到控制单元并且传输来自于可移动的组件的测量数据。通过经由共同的传输路径或共同的传输通道共同地传输第二控制数据和测量数据，可以减少必要的传输路径或传输通道的数量，这导致降低了相应的医学设备的制造成本以及同时提高了可靠性。

在此，传输路径或传输通道例如被理解为通过电容耦合的无接触的数据传输线段或滑动触点，其中在使用滑动触点的情况下，根据现有技术对于将第一控制数据传输到可移动的组件并且传输来自于可移动的组件的第二控制数据，设置单独的滑动触点。相反，在这里提供的医学设备中对于第二控制数据不设置单独的传输路径，并且尤其不设置单独的滑动触点。

相应地在医疗设备的极其合适的结构中，测量数据包括成像***的图像数据。在此，在每个时间单位待传输的图像数据的量，即数据率典型地超过1GBit/s，而在每个时间单位待传输的控制数据的量典型地在250kBit/s和1GBit/s之间。也就是，待处理和待传输的控制数据的量通常远远小于待处理的测量数据的量，其中，控制数据不包含图像数据，而是实际上用于控制组件的可控的功能单元。在计算机断层造影设备的情况下，例如借助第一控制数据等来控制机架和X射线源的运动，并且第二控制数据包含对于机架的控制重要的传感器数据，即例如控制回路的预期值。因此，至少在传输路径中传输测量数据的情况下需要将传输路径设计为针对相对高的数据率。如果现在将第二控制数据与测量数据一起传输，则由于在控制数据中相对低的数据率几乎不改变对该传输路径的要求。相反，用于第一控制数据的传输路径可以更简单地实施，因为其仅须设计为针对相对低的数据率。与之相比，在将第一控制数据的传输与第二控制数据的传输合并的情况下，对双向传输路径的要求明显更高。

两个传输路径被构造为单向传输路径的医学设备的实施方案是更优选的。单向通信连接与双向通信连接相比更有效并且还可以更简单地实现。但其在特定情况下也更易于在数据传输中出现错误，因为不能为此进行反馈。在这里提供的医学设备的情况下，虽然两个单向传输路径是优选的，但是控制数据的传输与方向相关地分布到两个单向传输路径，从而合在一起至少对于控制数据有效地进行双向的数据交换。即，在使用两个单向传输路径的情况下在一定程度上出现双向的数据传输。由此，对于医学设备的控制数据可以将单向通信的优点与双向通信的优点部分地组合。

此外优点在于，经由至少一个传输路径无接触地且尤其借助电容耦合来传输数据。与使用滑动触点的传输路径的实施相比，无接触的传输路径通常更不易于损坏并且可以更简单地传输较大的数据量。因此，更优选的是，第二控制数据和测量数据经由无接触的且尤其借助电容耦合建立的传输路径来传输。

此外，第二控制数据和测量数据频率错开地经由第二传输路径来传输的医学设备的实施是合适的。在此，对于第二控制数据和测量数据分别设置频率带宽并且优选持续地进行相应数据的数据传输。通过这种方式，基本上无中断地传输第二控制数据，由此避免了由于数据积压（Datenrückstau）而产生的时间延迟。这尤其具有优点，如果第二控制数据包含为确定控制回路中的控制偏差而引入的传感器数据。

此外，按照医学设备的另一种实施方案，用于经由第二传输路径传输的第二控制数据被加调制到载波频率。在此，测量数据更优选不调制地传输，由此可以减少与调制和解调相关的技术上的开销。如其在无接触的数据传输中通常的那样，在该情况下仅针对第二控制数据进行调制和解调，其中这主要用于频率技术地分离两个数据流。

相应地在医学设备的另一种实施方案中，第二控制数据和测量数据时间错开地经由第二传输路径传输，其中，优选在没有强迫在第二控制数据和测量数据之间的频率错开的情况下，进行数据传输。由此，可以降低用于第二传输路径的需要的频率带宽，这有利于更简单的技术上的实现。

按照合适的扩展，第二控制数据和测量数据分别被分为数据包并且按照相应设置的时间窗传输数据包，其中在每个时间窗恰好传输一个数据包。在此，对于时间错开地传输数据，优选具有不同延伸的两个时间窗类型按照周期序列且尤其是交替地彼此排列，其中第一时间窗类型用于第二控制数据，第二时间窗类型用于测量数据。也就是例如交替地传输具有第二控制数据的数据包和具有测量数据的数据包。在此，用于具有控制数据的数据包的每个时间窗比用于具有测量数据的数据包的时间窗具有较大的时间延伸，从而由此承担典型的不同的数据率的计算。

替换地，对于时间错开的传输，时间窗设置相同的延伸并且具有第二控制数据的数据包按照周期序列来传输。这意味着，例如设置每三个时间窗的一个用于具有第二控制数据的数据包，而保留其余的时间窗用于测量数据。

此外，如下医学设备的实施方案是优选的，其中第二控制数据和测量数据分别中间存储在缓冲存储器中，数据包发生器这样访问该缓冲存储器，使得按照周期序列，或者将来自于缓冲存储器的用于第二控制数据的数据或者将来自于缓冲存储器的用于测量数据的数据合并为一个数据包，其然后按照具有给定延伸的时间窗进行传输。在此，可控的数据包发生器是优选的，在该数据包发生器中可以改变周期序列，从而在第二控制数据的情况下以及在测量数据的情况下可以考虑实际上产生的且可能变化的数据量。

附图说明

下面结合示意性的附图对本发明的实施例作进一步说明。附图中：

图1以原理图示出了根据现有技术具有固定的基本单元和可旋转的组件的医学设备，

图2以原理图示出了根据本发明提供的方案具有固定的基本单元和可旋转的组件的医学设备，

图3以框图示出了第二传输路径的实施方案，和

图4以框图示出了第二传输路径的替换的实施方案。

在附图中彼此相应的部分分别具有相同的附图标记。

具体实施方式

下面描述的医学设备2示例性地涉及具有固定的基本单元4和在基本单元4上支撑的可旋转的组件、即所谓的机架6的计算机断层造影设备。

在此，基本单元4包括控制单元8以及图像处理单元10，借助该控制单元8的辅助来控制医学设备2，并且操作者可以经由未示出的操作控制台向该控制单元8输入命令，该图像处理单元10用于处理图像数据BD，借助包括X射线源和X射线探测器的图像产生单元12在每次检查期间获得该图像数据BD。

在此，借助在机架6中的图像产生单元12产生图像数据，该机架6具有X射线探测器和X射线源。为了在每次检查患者时产生图像数据BD，还必须控制X射线源和X射线探测器，以便以期望的方式产生图像数据。因此存在如下必要性：在机架6和基本单元4之间交换数据，其中图像数据BD从机架6向基本单元4传输，并且其中控制数据ESD、ZSD一方面从基本单元4向机架6传递且另一方面从机架6向基本单元4传递。在控制数据ESD、ZSD的情况下也在两个方向上进行数据交换，由此例如可以实现控制回路以用于预定参数。在此，由基本单元4中的控制单元8来给出预期值，并且借助机架6中的控制数据单元14，以传感器方式地采集实际值。

在图1中原理性地示出了用于在基本单元4和机架6之间传输数据的目前常用的解决方案。在此，针对从机架6向基本单元4的图像数据传输、针对从基本单元4向机架6的第一控制数据ESD的数据传输以及针对从机架6向基本单元4的第二控制数据ZSD的传输，分别设置单独的传输路径或传输通道。在机架6和基本单元4之间的信号技术的耦合如图所示通过环形地围绕机架6运转的滑动触点16实现，其中每个传输路径包括各自的滑动触点16。

与此不同，在本发明提供的医学设备2中，针对在基本单元4和机架6之间的数据传输仅设置两个传输路径或传输通道，从而节约了一个传输路径或传输线段，这导致减少了在实现相应的医学设备2的情况下的技术开销、降低了制造成本以及提高了运行时的可靠性。

在图2中示意性示出了这种医学设备2、在此为计算机断层造影设备的相应的构造。根据图示，第一传输路径被构造为用于从基本单元4的控制单元8向机架6的控制数据单元14传输第一控制数据ESD，并且第二传输路径被设置为用于从机架6的耦合单元18向基本单元4的退耦单元20传输数据。借助耦合单元18将来自于机架6的控制数据单元14的第二控制数据ZSD与来自于图像产生单元12的图像数据BD相耦合，并且由此经由唯一的传输路径、即第二传输路径传输到基本单元4的退耦单元20，在那里再退耦数据流，也就是分离为第二控制数据ZSD和图像数据BD。随后将第二控制数据ZSD传输到控制单元8并且将图像数据BD传输到图像处理单元10。

在图3中以框图的方式示出了第二传输路径的优选实施。在该传输路径中借助电容耦合无接触地传输数据并且频率错开地进行数据传递。这意味着，并行地传输第二控制数据ZSD和图像数据BD，其中对于两个数据流中的每一个设置单独的频率带宽。数据以某种方式到达第二传输路径之后，首先根据已知的原理借助时钟恢复单元22（clock/data recovery缩写为CDR）和低通滤波器24整理两个数据流。随后借助调制器单元26将第二控制数据ZSD加调制到载波频率。然后将该调制的信号累加到图像数据BD的信号并且将总和信号通过电容耦合传输到基本单元4。相应地在所谓的基础带宽上传输基本数据BD。在基本单元4侧一方面借助低通滤波器28以及另一方面借助带通滤波器30将数据分离为图像数据BD和调制的信号。随后借助解调器单元32来解调调制的信号并且最后通过时钟恢复单元34和低通滤波器36重新整理两个数据流。

在图4中示出了第二传输路径的替换结构。在此，图像数据BD和第二控制数据ZSD分别首先到达缓冲存储器38，该缓冲存储器38根据“先进先出（first in-first out）”（缩写为FIFO）或也根据“先到先用（first-comefirst-served）”（缩写为FCFS）原理工作。之后，借助复用器按照周期序列读取两个数据流，随后通过电容耦合向基本单元4传输并且最后借助分用器输送到两个其它的缓冲存储器38，从而图像数据BD和第二控制数据ZSD最终作为分开的数据流提供到基本单元4。

在此，复用器包括数据包发生器40，该数据包发生器40从缓冲存储器38提取预定的数据量并且传输到串行化器/解串器单元42（缩写为SerDes），其将数据包的数据转换为串行的数据流。为了传输该数据流，根据数据包的大小、即数据量需要特定的时间，因此对于每个数据包设置用于传输的相应的时间窗。按照特别简单的构造，相应地通过数据包发生器40始终产生相同大小的数据包，从而每个时间窗具有相同的时间延伸。在该情况下如下考虑在图像数据BD中的典型的较高的数据率，使得例如仅使用每个第三时间窗来传输具有第二控制数据ZSD的数据包，而保留其余的时间窗用于具有图像数据BD的数据包。最后，在基本单元2中的分用器包括用于恢复原始的并行数据流的另一个串行化器/解串器单元42和接收控制器44，该接收控制器44将数据包分配给相应的缓冲存储器38。

本发明不限于上面描述的实施例。事实上可以由专业人员从中导出本发明的其它方案，而不脱离本发明的内容。特别地，所有结合实施例描述的各个特征也可以以其它方式彼此组合，而不脱离本发明的内容。

附图标记列表

2 医学设备

4 基本单元

6 机架

8 控制单元

10 图像处理单元

12 图像产生单元

14 控制数据单元

16 滑动触点

18 耦合单元

20 退耦单元

22 时钟恢复单元

24 低通滤波器

26 调制器单元

28 低通滤波器

30 带通滤波器

32 解调器单元

34 时钟恢复单元

36 低通滤波器

38 缓冲存储器

40 数据包发生器

42 串行化器/解串器单元

44 接收控制器

ESD 第一控制数据

ZSD 第二控制数据

BD 图像数据

Claims

1.一种医学设备（2），尤其是诊断或治疗设备，其包括：具有控制单元（8）的固定的基本单元（4），以及可移动的组件（6）、尤其是可旋转地支撑在所述基本单元（4）上的组件（6），其中，所述基本单元（4）和所述组件（6）被构造为用于交换数据，

其特征在于，经由第一传输路径进行第一控制数据（ESD）从所述控制单元（8）到所述可移动的组件（6）的传输，并且经由第二传输路径进行第二控制数据（ZSD）到所述控制单元（8）的传输，并且经由第二传输路径进行对来自于所述可移动的组件（6）的测量数据（BD）的传输。

2.根据权利要求1所述的医学设备（2），其特征在于，所述测量数据（BD）包括成像***（12）的图像数据（BD）。

3.根据权利要求1或2所述的医学设备（2），其特征在于，两个传输路径被构造为单向传输路径。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的医学设备（2），其特征在于，经由至少一个传输路径无接触地传输数据。

5.根据权利要求4所述的医学设备（2），其特征在于，经由至少一个传输路径借助电容耦合来传输数据。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的医学设备（2），其特征在于，第二控制数据（ZSD）和测量数据（BD）被频率错开地经由第二传输路径来传输。

7.根据权利要求6所述的医学设备（2），其特征在于，用于经由第二传输路径传输的第二控制数据（ZSD）被加调制到载波频率。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的医学设备（2），其特征在于，第二控制数据（ZSD）和测量数据（BD）被时间错开地经由第二传输路径传输。

9.根据权利要求8所述的医学设备（2），其特征在于，第二控制数据（ZSD）和测量数据（BD）分别被分成数据包；对于时间错开地传输，具有不同延伸的两个时间窗类型按照周期序列连续排列，其中第一时间窗类型用于第二控制数据（ZSD）并且第二时间窗类型用于测量数据（BD），并且在每个时间窗内传输一个数据包。

10.根据权利要求7所述的医学设备（2），其特征在于：第二控制数据（ZSD）和测量数据（BD）分别被分成数据包；对于时间错开的传输，连续排列相同延伸的时间窗；在每个时间窗内传输一个数据包；第二控制数据（ZSD）的数据包按照周期序列来传输。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的医学设备（2），其特征在于，第二控制数据（ZSD）和测量数据（BD）分别被中间存储在缓冲存储器（38）中，数据包发生器（40）这样访问该缓冲存储器（38），使得按照周期序列或者来自于用于第二控制数据（ZSD）的缓冲存储器（38）的数据或者来自于用于测量数据（BD）的缓冲存储器（38）的数据被合并成数据包，该数据包在一个延伸给定的时间窗内被传输。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的医学设备（2），其特征在于，其被构造为计算机断层造影设备（2）。