FR3037169A1

FR3037169A1 - MOBILE MEDICAL DEVICE

Info

Publication number: FR3037169A1
Application number: FR1501163A
Authority: FR
Inventors: Guillaume Bernard
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2016-12-09

Abstract

Il est divulgué un système d'imagerie médicale comprenant au moins une station de travail, ladite station de travail comprenant une première unité comprenant des moyens de contrôle et de commande, une seconde unité comprenant des moyens de traitement d'images et une troisième unité comprenant des moyens d'interface utilisateur, chacune des trois unités étant associée à des ressources matérielles distinctes et mutuellement exclusives de ladite station de travail. Des développements de l'invention décrivent notamment l'emploi d'un partitionnement statique, de techniques de virtualisation, de caractéristiques temps-réel et d'un système d'acquisition d'images radiologiques. Des aspects de procédé sont également décrits, notamment des étapes de découverte, sélections et allocation des ressources matérielles aux trois unités selon l'invention.There is disclosed a medical imaging system comprising at least one workstation, said workstation comprising a first unit comprising control and control means, a second unit comprising image processing means and a third unit comprising user interface means, each of the three units being associated with separate and mutually exclusive hardware resources of said workstation. Developments of the invention describe in particular the use of static partitioning, virtualization techniques, real-time characteristics and a radiological image acquisition system. Process aspects are also described, including steps of discovery, selection and allocation of hardware resources to the three units according to the invention.

Description

1 DISPOSITIF MEDICAL MOBILE Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine du traitement du signal en général et l'architecture de systèmes médicaux en particulier. Etat de la Technique Certains systèmes médicaux modernes - comme des systèmes 10 radiologiques de type mobile (par exemple en chirurgie) ou des systèmes de type table « Radiographie et Fluoroscopie » - requièrent des niveaux de performances très exigeants. Ces systèmes requièrent par exemple des fonctionnalités de 15 contrôle/commande temps réel « dur » comme la synchronisation des tirs de rayons X et le contrôle du temps d'irradiation par exemple. Le traitement d'image associé nécessite alors du quasi temps-réel, ce qui implique d'importantes capacités de calcul et des flux de données massifs. L'exploitation et la présentation visuelle des données résultantes 20 doit également pouvoir intégrer les contraintes des utilisateurs (par exemples des chirurgiens ou des radiologues). De manière générale, l'architecture de ces solutions doit répondre à des contraintes strictes d'encombrement, de consommation et de coût. 25 Les solutions existantes répondent généralement à ces besoins avec une architecture répartie en plusieurs « sous-systèmes » (en général trois): un « boitier de contrôle/commande » garantissant le temps réel dit « dur », une unité de calcul (« processing unit » en anglais) traitant le flux continu des images et une station de travail cliente (la « workstation » cliente en 30 anglais), sur laquelle s'exécute le logiciel médical de l'utilisateur. - 3037169 2 Ces solutions connues présentent de nombreux inconvénients (parmi lesquels l'encombrement, la présence de nombreux câbles, une fiabilité non optimale, une consommation d'énergie non optimisée, un coût 5 important). Il existe un besoin pour des systèmes médicaux, en particulier d'imagerie médicale, présentant des garanties de performances spécifiques tout en étant de type mobile ou portable.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to the field of signal processing in general and the architecture of medical systems in particular. STATE OF THE ART Some modern medical systems - such as mobile-type radiological systems (for example in surgery) or "X-ray and Fluoroscopy" type table systems - require very demanding levels of performance. These systems require, for example, "hard" real-time control / control functionalities, such as the synchronization of X-ray shots and the control of the irradiation time, for example. The associated image processing then requires quasi real-time, which implies large computing capacities and massive data flows. The exploitation and visual presentation of the resulting data must also be able to integrate the constraints of the users (for example surgeons or radiologists). In general, the architecture of these solutions must meet strict constraints of space, consumption and cost. The existing solutions generally respond to these needs with an architecture divided into several "subsystems" (generally three): a "control / command box" guaranteeing the real time called "hard", a computing unit ("processing"). unit "in English) processing the continuous flow of images and a client workstation (the" client workstation "in English), on which the user's medical software runs. These known solutions have numerous drawbacks (among them the bulk, the presence of many cables, a non-optimal reliability, a non-optimized power consumption, a significant cost). There is a need for medical systems, particularly medical imaging systems, with specific performance guarantees while being mobile or portable.

Résumé de l'invention Il est divulgué un système d'imagerie médicale comprenant au moins une station de travail, ladite station de travail comprenant une première unité comprenant des moyens de contrôle et de commande, une seconde unité comprenant des moyens de traitement d'images et une troisième unité comprenant des moyens d'interface utilisateur, chacune des trois unités étant associée à des ressources matérielles distinctes et mutuellement exclusives de ladite station de travail. Des développements de l'invention décrivent notamment l'emploi d'un partitionnement statique, de techniques de virtualisation, de caractéristiques temps-réel et d'un système d'acquisition d'images radiologiques. Des aspects de procédé sont également décrits, notamment des étapes de découverte, sélections et allocation des ressources matérielles aux trois unités selon l'invention.SUMMARY OF THE INVENTION There is disclosed a medical imaging system comprising at least one workstation, said workstation comprising a first unit comprising control and control means, a second unit comprising image processing means and a third unit comprising user interface means, each of the three units being associated with separate and mutually exclusive hardware resources of said workstation. Developments of the invention describe in particular the use of static partitioning, virtualization techniques, real-time characteristics and a radiological image acquisition system. Process aspects are also described, including steps of discovery, selection and allocation of hardware resources to the three units according to the invention.

Selon un aspect de l'invention, il est divulgué un système de virtualisation d'une architecture de système médical mobile (C-Arm) ou statique (Table RF) permettant un contrôle/commande en temps réel, un traitement des images sans pertes et/ou à faible temps de latence ainsi qu'une interface homme-machine.According to one aspect of the invention, there is disclosed a virtualization system of a mobile medical system (C-Arm) or static (RF Table) architecture for real-time control / control, lossless image processing and / or low latency and a human-machine interface.

3037169 3 Selon un aspect de l'invention, les trois sous-systèmes de l'état de la technique connus (« boitier de contrôle/commande », « processing unit » et « workstation cliente ») sont combinés intégrés dans un seul et même système qui est la « workstation cliente ». Cette intégration ne nécessite 5 pas de modifier les logiciels et environnements matériels des trois sous- systèmes, garantit la même performance et s'obtient pour un très faible surcoût. Avantageusement, le système selon l'invention permet d'atteindre et/ou 10 de garantir de hautes performances (e.g. en calcul et/ou visualisation), donc notamment en matière de temps-réel, performances qui ne sont généralement pas permises ou atteintes par les solutions de virtualisation connues dans l'état de la technique.According to one aspect of the invention, the three known subsystems of the state of the art ("control unit / control", "processing unit" and "client workstation") are combined integrated into one and the same system that is the "client workstation". This integration does not require modifying the software and hardware environments of the three subsystems, guarantees the same performance and is obtained for a very small additional cost. Advantageously, the system according to the invention makes it possible to achieve and / or guarantee high performance (eg in calculation and / or visualization), and therefore particularly in terms of real-time, which performances are not generally allowed or achieved by the virtualization solutions known in the state of the art.

15 Description des figures Différents aspects et avantages de l'invention vont apparaitre en appui de la description d'un mode préféré d'implémentation de l'invention mais non limitatif, avec référence aux figures ci-dessous : 20 La figure 1 illustre un exemple de système virtualisé selon l'état de la technique ; La figure 2 illustre un exemple de répartition des ressources matérielles et 25 la cohabitation de trois domaines virtuels sur un système unique. Description détaillée de l'invention Il est divulgué un système d'imagerie médicale comprenant au moins une 30 station de travail, ladite station de travail comprenant une première unité 3037169 4 comprenant des moyens de contrôle et de commande, une de seconde unité comprenant des moyens de traitement d'images et une troisième unité comprenant des moyens d'interface utilisateur, chacune des trois unités étant associée à des ressources matérielles distinctes et 5 mutuellement exclusives de ladite station de travail. Dans un développement, les ressources matérielles sont partitionnées entre les différentes unités de manière statique.DESCRIPTION OF THE FIGURES Various aspects and advantages of the invention will appear in support of the description of a preferred embodiment of the invention, but without limitation, with reference to the figures below: FIG. 1 illustrates an example virtualized system according to the state of the art; Figure 2 illustrates an example of hardware resource allocation and the coexistence of three virtual domains on a single system. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION There is disclosed a medical imaging system comprising at least one work station, said work station comprising a first unit comprising control and control means, a second unit comprising means image processing apparatus and a third unit comprising user interface means, each of the three units being associated with separate and mutually exclusive hardware resources of said workstation. In a development, the hardware resources are partitioned between the different units in a static way.

10 Dans un développement, le partitionnement statique est défini par un fichier de configuration. En d'autres termes, les ressources matérielles étant partitionnées entre les différentes unités de manière configurable. Dans un développement, le partitionnement statique est obtenu après la 15 découverte et/ou la priorisation et/ou l'allocation aux trois unités des ressources matérielles accessibles. Dans un développement, les ressources matérielles de la station de travail sont virtualisées selon une virtualisation de type 1 ou métal nu.In a development, static partitioning is defined by a configuration file. In other words, the hardware resources being partitioned between the different units in a configurable manner. In one development, static partitioning is achieved after discovery and / or prioritization and / or allocation to the three units of accessible hardware resources. In a development, the hardware resources of the workstation are virtualized to a Type 1 or bare metal virtualization.

20 Dans un développement, le système comprend en outre des moyens d'affichage. Dans un développement, la station de travail est de type multiprocesseurs 25 et comprend au moins deux interfaces de moyens de communication et au moins un contrôleur de moyens de stockage. Dans un développement, l'unité comprenant des moyens de contrôle et de commande est associée de manière exclusive à un coeur de 30 processeur prédéfini et à une interface de communication prédéfinie de la station de travail, ladite unité exécutant un système d'exploitation de type 3037169 5 temps réel. Dans un développement, l'unité comprenant des moyens de traitement d'image est associée de manière exclusive à une pluralité de processeurs 5 et/ou coeurs de processeur, à des moyens de contrôle de stockage et à des moyens d'interfaces de communication de la station de travail ; ladite unité exécutant un système d'exploitation paravirtualisé (optionnel). Le système d'exploitation de l'unité considérée peut être virtualisé ou pas.In a development, the system further comprises display means. In a development, the workstation is of the multiprocessor type and comprises at least two communication means interfaces and at least one storage means controller. In a development, the unit comprising control and control means is exclusively associated with a predefined processor core and a predefined communication interface of the workstation, said unit executing an operating system of 3037169 5 real time. In a development, the unit comprising image processing means is exclusively associated with a plurality of processors and / or processor cores, storage control means and communication interface means. the workstation; said unit running a paravirtualized operating system (optional). The operating system of the considered unit can be virtualized or not.

10 Dans un mode de réalisation, ce système d'exploitation présente a minima des caractéristiques de temps-réel « mou ». Dans un développement, l'unité d'interface utilisateur est associée à des ressources matérielles de la station de travail, lesdites ressources 15 matérielles étant restantes et non associées à la première et à la deuxième unité. Dans un développement, le système comprend en outre un système d'acquisition d'images radiologiques.In one embodiment, this operating system has at least "soft" real-time characteristics. In one development, the user interface unit is associated with hardware resources of the workstation, said hardware resources remaining and not associated with the first and second units. In a development, the system further comprises a system for acquiring radiological images.

20 Il est divulgué un procédé pour imagerie médicale (permettant l'établissement d'un système unifié ou consolidé pour l'imagerie médicale) comprenant les étapes consistant à recevoir (passivement ou découvrir activement) des ressources matérielles de calcul, de mémoire, de 25 communication et d'affichage, telle présentes et accessibles dans l'environnement proche (« informatique en nuages » n'étant pas exclue); sélectionner lesdites ressources matérielles en fonction de priorités prédéfinies ; et allouer les ressources matérielles sélectionnées à trois unités, une première unité comprenant des moyens de contrôle et de 30 commande, une seconde unité comprenant des moyens de traitement d'images et une troisième unité comprenant des moyens d'interface 3037169 6 utilisateur, chacune des trois unités étant associée à des ressources matérielles distinctes et mutuellement exclusives de ladite station de travail.There is disclosed a medical imaging method (allowing the establishment of a unified or consolidated system for medical imaging) comprising the steps of receiving (passively or actively discovering) hardware, compute, memory, memory, and other resources. communication and display, as they are and accessible in the near environment ("cloud computing" is not excluded); select said hardware resources according to predefined priorities; and allocating the selected hardware resources to three units, a first unit including control and control means, a second unit including image processing means and a third unit including user interface means, each three units being associated with separate and mutually exclusive hardware resources of said workstation.

5 Les figures sont décrites ci-après. La figure 1 illustre un exemple de système médical virtualisé selon l'état de la technique. Des moyens d'acquisition d'images 110 transmettent, par exemple via des réseaux de type gigabit Ethernet, un flux de données 111 10 à une unité de calcul et ou de traitement d'images 120. Les données 111 sont généralement d'un volume très important (typiquement de l'ordre de 900 Mb/s). L'unité de calcul 120 est généralement configurée ou adaptée pour réaliser des traitements en temps réel. Par exemple, l'unité 120 utilise des dizaines d'algorithmes de manière séquentielle et se 15 caractérise par des temps de latence généralement courts. Ladite unité 120 communique 121 après traitement le flux de données modifié vers la station de travail hôte 130. La station de travail 130 comprend généralement les programmes utilisés par le corps médical. En sortie de ladite station de travail 130, un flux de données (par exemple tel que 20 modifié par les programmes médicaux) est communiqué 131 vers des moyens d'affichage 140. Le flux de données est typiquement de l'ordre de 30 à 60 images par seconde. La figure 2 montre un exemple d'architecture d'un système médical selon 25 l'invention. Selon un aspect de l'invention, l'architecture proposée consiste à s'appuyer sur des caractéristiques de virtualisation des composants constituants d'un ordinateur personnel ou d'une station de travail (encore 30 appelés la « workstation cliente ») en créant plusieurs domaines dits « virtuels ». Chacun des trois systèmes d'exploitation (« Operating 3037169 7 Systems » en anglais) associées aux trois domaines virtuels ou sous-systèmes (« boitier de contrôle/commande », « processing unit » et « workstation cliente ») fonctionnera comme sur un système réel indépendant et unique.The figures are described below. FIG. 1 illustrates an example of a virtualized medical system according to the state of the art. Image acquisition means 110 transmit, for example via gigabit Ethernet type networks, a data stream 111 to a computing unit and / or image processing unit 120. The data 111 are generally of a volume very important (typically of the order of 900 Mb / s). The computing unit 120 is generally configured or adapted to perform real-time processing. For example, the unit 120 uses dozens of algorithms sequentially and is characterized by generally short latency times. Said unit 120 communicates 121 after processing the modified data stream to the host workstation 130. The workstation 130 generally includes the programs used by the medical profession. At the output of said workstation 130, a data stream (eg as modified by the medical programs) is communicated 131 to display means 140. The data stream is typically in the range of 30 to 60 frames per second. Figure 2 shows an exemplary architecture of a medical system according to the invention. According to one aspect of the invention, the proposed architecture is to rely on virtualization characteristics of the constituent components of a personal computer or a workstation (still called the "client workstation") by creating several so-called "virtual" domains. Each of the three operating systems ("Operating 3037169 7 Systems") associated with the three virtual domains or subsystems ("control box / control", "processing unit" and "client workstation") will work as on a system real independent and unique.

5 À cette fin, chacun de ces domaines virtuels, se voit attribué de façon exclusive les ressources matérielles (processeur, mémoire, contrôleurs de périphérique...) dont il a besoin sans interagir avec les autres domaines. Les associations des ressources matérielles (distinctes et mutuellement 10 exclusives) aux différentes unités définissent un « partitionnement » d'accès aux ressources matérielles. En d'autres termes, les ressources peuvent être partitionnées par l'hyperviseur selon différentes méthodes (par exemple de manière configurable au démarrage, plus ou moins automatisée, selon une configuration prédéfinie par l'utilisateur).To this end, each of these virtual domains is assigned exclusively the hardware resources (processor, memory, device controllers ...) that it needs without interacting with the other domains. The material resource associations (distinct and mutually exclusive) to the different units define a "partitioning" of access to the material resources. In other words, the resources can be partitioned by the hypervisor according to different methods (for example configurable at startup, more or less automated, according to a predefined configuration by the user).

15 Le partitionnement selon l'invention est généralement « statique » (il peut néanmoins dans certains cas être « dynamique »). Dans un mode de réalisation préférentielle, le partitionnement c'est-à-dire 20 le mode d'accès aux ressources est « statique ». Le partitionnement est prédéfini, c'est-à-dire défini ou fixé de manière préalable. Différentes manières peuvent être utilisées pour définir un tel partitionnement statique.The partitioning according to the invention is generally "static" (it can nevertheless in certain cases be "dynamic"). In a preferred embodiment, partitioning, that is, the resource access mode is "static". Partitioning is predefined, that is, defined or fixed in advance. Different ways can be used to define such static partitioning.

25 Selon un mode de réalisation de l'invention, il est mis en oeuvre un fichier de configuration défini par défaut (par exemple tel que fourni par un intégrateur ou tel que résultant de l'agrégation de fichiers de configuration unitaires fournies par les différents constructeurs des ressources 30 matérielles consolidées par l'invention).According to one embodiment of the invention, a default configuration file is implemented (for example as provided by an integrator or as resulting from the aggregation of unit configuration files provided by the different manufacturers. material resources consolidated by the invention).

3037169 8 Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le partitionnement statique résulte d'une série d'étapes préalables (i.e. une phase d'initialisation) lesquelles comprennent notamment une ou plusieurs étapes parmi les étapes consistant à (1) « découvrir » l'ensemble des 5 ressources matérielles pouvant être accédées et/ou restructurées selon l'invention (phase de découverte); (2) hiérarchiser et/ou sélectionner ces ressources matérielles accessibles selon différents niveaux de priorité (priorisation); et (3) allouer les ressources à l'une des trois unités selon l'invention (allocation).According to another embodiment of the invention, the static partitioning results from a series of preliminary steps (ie an initialization phase) which include in particular one or more steps from the steps of (1) "discovering All the 5 material resources that can be accessed and / or restructured according to the invention (discovery phase); (2) prioritize and / or select these accessible physical resources according to different levels of priority (prioritization); and (3) allocate resources to one of the three units according to the invention (allocation).

10 La phase de découverte (1) comprend notamment l'établissement (automatique et le plus exhaustif possible) de la liste des ressources matérielles pouvant être utilisées. Différentes techniques et technologies d'exploration des ressources matérielles accessibles sont possibles, y 15 compris par des techniques d'exploration conduites « de proche en proche ». Dans certains modes de réalisation, un nombre limité d'appareils est pris en considération (par exemple par leur déclaration manuelle par un utilisateur). Dans certains autres modes de réalisation, la phase de découverte est conduite de manière automatique (par exemple 20 par découverte de l'environnement sur le réseau local). Dans certains autres modes de réalisation enfin, la phase de découverte être effectué de manière semi-automatique (l'utilisateur fournissant alors les données éventuellement requises pour établir des ponts logiques ou « bridges » en anglais pour accéder à des ressources matérielles supplémentaires).The discovery phase (1) includes the establishment (automatic and as exhaustive as possible) of the list of material resources that can be used. Different techniques and technologies for exploring accessible physical resources are possible, including by "little by little" exploration techniques. In some embodiments, a limited number of devices are considered (for example, by their manual declaration by a user). In some other embodiments, the discovery phase is conducted automatically (for example, by discovering the environment on the local network). In some other embodiments, the discovery phase is performed semi-automatically (the user then providing the data that may be required to establish logical bridges in English to access additional hardware resources).

25 Certains modes de réalisation, notamment en situation d'urgence, consistent même en la recherche « opportuniste » de ressources matérielles additionnelles (par exemple, un ou plusieurs ordinateurs portables accessibles à proximité seront mis à contribution pour consolider les capacités de calcul).Some embodiments, especially in emergency situations, even consist of "opportunistic" search for additional hardware resources (for example, one or more nearby laptops will be used to consolidate computing capabilities).

30 La phase de sélection (2) peut notamment consister à qualifier et ou 3037169 9 hiérarchiser les différentes ressources matérielles identifiées en vue de leur allocation ultérieure. En particulier, des tests unitaires de performance peuvent être effectués sur une ou plusieurs des ressources matérielles (par exemple, test en lecture/écriture, test d'intégrité, etc) ce 5 qui avantageusement permet une mise en oeuvre plus efficace et réaliste que celle qui consisterait à s'en tenir à des déclarations de ressources. La phase d'allocation (3) des ressources matérielles découvertes aux différentes unités mises en oeuvre par l'invention peut se faire de 10 différentes manières. Dans un mode de réalisation préférentielle, les ressources matérielles identifiaient sont associées de manière prioritaire aux deux premières sous unités (0S1 et 0S2 dans l'exemple de la figure 2) tandis que l'ensemble des ressources matérielles résiduelles est affecté à la troisième et dernière unité (0S3 dans l'exemple). Des fichiers 15 de configuration préalables peuvent eux-mêmes gouverner la répartition des ressources entre les deux premières unités (par exemple au moyen de règles logiques prédéfinies). Le caractère statique du partitionnement n'est toutefois pas une 20 caractéristique essentielle de l'invention dans la mesure où, dans certains modes de réalisation, les modalités d'exclusivité d'accès aux ressources peuvent être déterminées de manière dynamique, par exemple en fonction d'évolutions matérielles (e.g. dans le cas d'un système ouvert évolutif, par le branchement à chaud ou « hotplug » de ressources 25 matérielles supplémentaires, etc). Ce type de configuration peut en effet être requis dans des situations exceptionnelles d'urgence (interventions en zone de catastrophe nature ou industrielle, avec des installations de chirurgie d'urgence etc).The selection phase (2) may in particular consist in qualifying and / or prioritizing the various material resources identified with a view to their subsequent allocation. In particular, unit performance tests can be performed on one or more of the hardware resources (for example, read / write test, integrity test, etc.) which advantageously allows a more efficient and realistic implementation than the one. which would be to stick to statements of resources. The allocation phase (3) of the material resources discovered to the different units implemented by the invention can be done in different ways. In a preferred embodiment, the hardware resources identified are associated in priority with the first two subunits (0S1 and 0S2 in the example of FIG. 2) while all the residual hardware resources are assigned to the third and last unit (0S3 in the example). Prior configuration files can themselves govern the distribution of resources between the first two units (for example by means of predefined logic rules). The static nature of the partitioning is however not an essential characteristic of the invention insofar as, in certain embodiments, the resource access exclusivity modes can be determined dynamically, for example according to hardware evolutions (eg in the case of an evolving open system, hot plugging or hotpluging of additional hardware resources, etc.). This type of configuration may indeed be required in exceptional emergency situations (interventions in natural or industrial disaster zones, with emergency surgery facilities, etc.).

30 II est souligné que les phases de découverte et/ou de priorisation et/ou d'allocation des ressources matérielles peuvent faire l'objet d'interface 3037169 10 graphique utilisateur (i.e. tangibles et détectables à l'écran). Selon un aspect de l'invention, il s'agit même de la manifestation principale de l'invention (i.e. les étapes de consolidation du matériel sont visibles par l'utilisateur, tandis que la suite des opérations lui est généralement 5 transparente, les ressources matérielles étant unifiées). L'exclusivité ainsi déterminée par le procédé garantira (entre autres aspects) une certaine compatibilité et un niveau de performance, notamment en matière de temps-réel. Ainsi, chaque domaine virtuel 10 fonctionnera comme s'il était sur un matériel réel dont il contrôlerait totalement les ressources matérielles. Les différentes mises en oeuvre des systèmes selon l'invention utilisent avantageusement une virtualisation de type 1 (hyperviseur « bare metal » 15 ou "métal nu" ou natif). Un hyperviseur permet à plusieurs systèmes d'exploitation de travailler sur une même machine physique en même temps. Un hyperviseur est un logiciel (i.e. suite d'étapes) qui s'exécute directement sur une plateforme matérielle. Cette plateforme est alors partitionnée en plusieurs plateformes matérielles indépendantes (en 20 l'espèce 3) sur lesquelles s'appuieront des systèmes d'exploitation (qui peuvent être différents). L'hyperviseur type 1 peut être considéré comme un noyau hôte allégé et optimisé. Sur des processeurs ayant les instructions de virtualisation 25 matérielle, l'hyperviseur n'a plus à émuler les anneaux de protection et le fonctionnement s'en trouve accéléré. Selon certaines variantes de réalisation, l'hyperviseur est intégré dans le micrologiciel (« firmware ») de la plateforme ; 30 L'invention repose sur des techniques de virtualisation dont les modes de réalisation de l'invention font un usage particulier. Les ressources 3037169 11 matérielles du système physique réel ne sont pas seulement « partagées » entre différentes unités (ou programmes ou systèmes d'exploitation): elles sont sciemment séparées et réparties/allouées entre plusieurs unités ou programmes ou système d'exploitation, d'une manière 5 spécifique, permettant notamment de conserver (sensiblement) le même niveau de performance que le système réel physique natif. Les ressources réelles physiques sont allouées de manière mutuellement exclusive entre les différents systèmes virtualisés.It is emphasized that the discovery and / or prioritization and / or allocation phases of the hardware resources may be the subject of a graphical user interface (i.e. tangible and detectable on the screen). According to one aspect of the invention, it is even the main manifestation of the invention (ie the hardware consolidation steps are visible to the user, while the sequence of operations is generally transparent to him; material being unified). The exclusivity thus determined by the method will guarantee (among other aspects) a certain compatibility and a level of performance, especially in terms of real-time. Thus, each virtual domain 10 will work as if it were on a real hardware whose hardware resources it would fully control. The various implementations of the systems according to the invention advantageously use type 1 virtualization (hypervisor "bare metal" or "bare metal" or native). A hypervisor allows multiple operating systems to work on the same physical machine at the same time. A hypervisor is a piece of software (i.e. a sequence of steps) that runs directly on a hardware platform. This platform is then partitioned into several independent hardware platforms (in this case 3) on which operating systems (which may be different) will be based. The type 1 hypervisor can be considered as a lightened and optimized host core. On processors with hardware virtualization instructions, the hypervisor no longer has to emulate the protection rings and operation is accelerated. According to some embodiments, the hypervisor is integrated in the firmware ("firmware") of the platform; The invention is based on virtualization techniques whose embodiments of the invention make particular use. The hardware resources of the real physical system are not only "shared" between different units (or programs or operating systems): they are knowingly separated and distributed / allocated among multiple units or programs or operating system, a specific way, notably allowing to maintain (substantially) the same level of performance as the real native physical system. The actual physical resources are allocated in a mutually exclusive way between the different virtualized systems.

10 II est donc souligné que si l'invention s'apparente superficiellement aux solutions de virtualisation déjà existantes, elle en diffère en réalité significativement dans les détails d'implémentation. En particulier, le système selon l'invention garantit des caractéristiques de performance (inexistante sur le marché). Les solutions existantes en matière de 15 virtualisation se focalisent généralement sur la sécurité (et la sureté) mais ne visent pas à assurer des niveaux de performance spécifiques. Afin de résoudre le problème technique initial, les systèmes selon invention peuvent reposer sur l'architecture suivante : le système médical 20 comprend (a) une station de travail (ou « workstation » ou « PC » ou « personal computer » ou ordinateur) ayant les ressources matérielles requises et utilisées par les trois domaines virtuels ou « sous-systèmes » ; cette station de travail comprend par exemple une pluralité de processeurs et ou de coeur de processeurs, au moins deux interfaces 25 de communication (par exemple de type Ethernet) et au moins deux contrôleurs de moyens de stockage (par exemple de type disque dur).et (b) des moyens d'affichage. La figure 2 illustre un exemple de répartition des ressources matérielles et 30 la cohabitation des trois domaines virtuels sur un système unique 200 ayant les rôles suivants: 3037169 12 - un premier système virtuel 230, par exemple de contrôle/commande se réservant un unique « core » de CPU 298 et une unique interface de communication 299 (par exemple Ethernet 100Mbits), ou selon d'autres 5 caractéristiques permettant d'assurer les fonctions dite de « temps-réel dur ». Sur ce système virtuel 230 s'exécutera un système d'exploitation dit "temps-réel" OS-3. Il embarquera toute l'intelligence des automatismes à gérer dans le système. Tous les périphériques extérieurs (capteurs/actionneurs) pourront par exemple être réduits à leur plus 10 simple expression (sans intelligence particulière). Ces périphériques extérieurs seront tous interconnecté sur un réseau IP via l'interface de communication 299 et contrôlé par un protocole de bus de terrain temps réel. 15 - un second système virtuel 220, par exemple de traitement d'images. Ce système peut se réserver un nombre de coeurs (« core » en anglais) qui lui est nécessaire. Par exemple, se partitionnement peut être effectué en fonction d'une part du nombre d'algorithmes qu'il devra mettre en oeuvre de manière séquentielle et d'autre part du débit maximum d'images par 20 seconde (par exemple telles qu'imposé par le détecteur). Ce système pourra par exemple mettre en oeuvre un système d'exploitation OS-2 de type Open Source comme Linux (préférentiellement « paravirtualisé » c'est-à-dire un système d'exploitation modifié d'emblée pour prendre en compte la virtualisation et intégrant le patch « Preempt RT » de façon à 25 présenter des caractéristiques de type « temps réel mou», (« soft real time » en anglais)). Le second système d'exploitation OS-2 prendra en charge ce système virtuel 220 et supportera le programme ou l'application de traitement d'images. Dans un mode de réalisation, cette application de traitement d'images sera du type « ICS » (acronyme pour « Imaging 30 Chain Solution », i.e. définissant un enchainement des algorithmes adapté à des utilisations médicales). Le sous-système 220 devra 3037169 13 également réserver les ressources matérielles qui lui sont nécessaires. Par exemple, le système 220 pourra avoir un accès exclusif à un contrôleur de disque 297, un port Ethernet rapide (Gigabit) 296, à un ou plusieurs coeurs de processeurs 295 et un port virtuel de communication 5 « inter guest OS» et/ou des moyens graphiques 294 qui sera utilisé comme « unité compagnon de calcul » ("co-processing unit" en anglais); - un troisième et dernier système virtuel 210 pour l'affichage des données traitées à l'utilisateur: l'interface utilisateur ou GUI. Ce système virtuel 210 10 disposera généralement de toutes les ressources matérielles restantes, c'est à dire celles qui n'ont pas été attribuées aux deux autres systèmes virtuels cités ci-dessus. Par exemple, le système 210 accédera au ressources de type Ethernet 291, processeurs multi-core 292 et moyens graphiques 293. Le système d'exploitation OS-1 sera par exemple 15 propriétaire. Ce système supportera en outre les programmes ou applications de type médical et utilisera les services fournis par les deux premiers systèmes virtuels pour remplir sa fonction proprement médicale vis à vis de l'utilisateur (e.g. le chirurgien ou le radiologue).It is therefore pointed out that while the invention is superficially similar to existing virtualization solutions, it actually differs significantly in the implementation details. In particular, the system according to the invention guarantees performance characteristics (nonexistent on the market). Existing virtualization solutions generally focus on security (and security) but are not aimed at ensuring specific performance levels. In order to solve the initial technical problem, the systems according to the invention can be based on the following architecture: the medical system 20 comprises (a) a workstation (or "workstation" or "PC" or "personal computer" or computer) having the hardware resources required and used by the three virtual domains or "subsystems"; this workstation comprises, for example, a plurality of processors and or core processors, at least two communication interfaces (for example of the Ethernet type) and at least two storage medium controllers (for example of the hard disk type). and (b) display means. FIG. 2 illustrates an example of the distribution of the hardware resources and the coexistence of the three virtual domains on a single system 200 having the following roles: a first virtual system 230, for example control / command, reserving a unique "core" Of CPU 298 and a single communication interface 299 (eg Ethernet 100Mbits), or other features to provide so-called "hard real-time" functions. On this virtual system 230 will run an operating system called "real-time" OS-3. It will carry all the intelligence of automation to manage in the system. All external peripherals (sensors / actuators) may for example be reduced to their simplest expression (without particular intelligence). These external devices will all be interconnected on an IP network via the 299 communication interface and controlled by a real-time fieldbus protocol. A second virtual system 220, for example an image processing system. This system can reserve a number of hearts ("core" in English) that is necessary. For example, partitioning can be done according to a proportion of the number of algorithms that it will have to implement sequentially and secondly the maximum rate of images per 20 seconds (for example as imposed by the detector). This system could, for example, implement an OS-2 operating system of the Open Source type such as Linux (preferably "paravirtualized", that is to say an operating system modified from the outset to take into account the virtualization and incorporating the patch "Preempt RT" so as to have "soft real time" type characteristics ("soft real time"). The second OS-2 operating system will support this virtual system 220 and support the image processing program or application. In one embodiment, this image processing application will be of the "ICS" type (acronym for "Imaging Chain Solution", i.e. defining a sequence of algorithms adapted to medical uses). The subsystem 220 will also have to reserve the material resources it needs. For example, the system 220 may have exclusive access to a disk controller 297, a fast Ethernet port (Gigabit) 296, to one or more processor cores 295, and an "inter guest OS" virtual communication port 5 and / or graphic means 294 which will be used as a "computational unit" ("co-processing unit" in English); a third and last virtual system 210 for displaying the processed data to the user: the user interface or GUI. This virtual system 210 will generally have all the remaining hardware resources, ie those which have not been allocated to the other two virtual systems mentioned above. For example, the system 210 will access the resources of Ethernet type 291, multi-core processors 292 and average graphics 293. The OS-1 operating system will for example be proprietary. This system will further support medical-like programs or applications and will utilize the services provided by the first two virtual systems to fulfill its medical function to the user (e.g. surgeon or radiologist).

20 Les trois domaines virtuels ou sous système systèmes 210, 220 et 230 sont mis en oeuvre par un hyperviseur 205 - par exemple de type 1 partageant la mémoire vive 206 de la station de travail (200, 130), et sont interconnectés (201,202,203) via un bus 204 de communication.The three virtual domains or system subsystems 210, 220 and 230 are implemented by a hypervisor 205 - for example of type 1 sharing the random access memory 206 of the work station (200, 130), and are interconnected (201, 202, 203). via a communication bus 204.

25 La présente invention peut s'implémenter à partir d'éléments matériel et/ou logiciel. Elle peut être disponible en tant que produit programme d'ordinateur sur un support lisible par ordinateur. Le support peut être électronique, magnétique, optique ou électromagnétique.The present invention may be implemented from hardware and / or software elements. It may be available as a computer program product on a computer readable medium. The support can be electronic, magnetic, optical or electromagnetic.

30 Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un support de stockage lisible par ordinateur (RAM, ROM, EEPROM, mémoire flash ou 3037169 14 une autre technologie de mémoire, CD-ROM, DVD ou un autre support à disque optique, cassette magnétique, bande magnétique, disque de stockage magnétique ou un autre dispositif de stockage, ou un autre support de stockage non transitoire lisible par ordinateur) codé avec un 5 programme d'ordinateur (c'est-à-dire plusieurs instructions exécutables) qui, lorsqu'il est exécuté sur un processeur ou plusieurs processeurs, effectue les fonctions des modes de réalisation décrits précédemment. A titre d'exemple d'architecture matérielle adaptée à mettre en oeuvre 10 l'invention, un dispositif peut comporter un bus de communication auquel sont reliés une unité centrale de traitement ou microprocesseur (CPU, acronyme de « Central Processing Unit » en anglais), lequel processeur peut être "multi-core" ou "many-core"; une mémoire morte (ROM, acronyme de « Read Only Memory » en anglais) pouvant comporter les 15 programmes nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention; une mémoire vive ou mémoire cache (RAM, acronyme de « Random Access Memory » en anglais) comportant des registres adaptés à enregistrer des variables et paramètres créés et modifiés au cours de l'exécution des programmes précités ; et une interface de communication ou E/S (I/O acronyme de 20 « lnput/ouput » en anglais) adaptée à transmettre et à recevoir des données. Dans le cas où l'invention est implantée sur une machine de calcul reprogrammable, le programme correspondant (c'est-à-dire la séquence 25 d'instructions) peut être stocké dans ou sur un médium de stockage amovible (par exemple une carte SD, un DVD ou Bluray, un moyen de stockage de masse tel que un disque dur e.g. un SSD) ou non-amovible, volatile ou non-volatile, ce médium de stockage étant lisible partiellement ou totalement par un ordinateur ou un processeur. Le support lisible par 30 ordinateur peut être transportable ou communicable ou mobile ou transmissible (i.e. par un réseau de télécommunication 2G, 3G, 4G, Wifi, 3037169 15 BLE, fibre optique ou autre). La référence à un programme d'ordinateur qui, lorsqu'il est exécuté, effectue l'une quelconque des fonctions décrites précédemment, ne se 5 limite pas à un programme d'application s'exécutant sur un ordinateur hôte unique. Au contraire, les termes programme d'ordinateur et logiciel sont utilisés ici dans un sens général pour faire référence à tout type de code informatique (par exemple, un logiciel d'application, un micro logiciel, un microcode, ou toute autre forme d'instruction d'ordinateur) qui 10 peut être utilisé pour programmer un ou plusieurs processeurs pour mettre en oeuvre des aspects des techniques décrites ici. Les moyens ou ressources informatiques peuvent notamment être distribués ("Cloud computing"), éventuellement avec ou selon des technologies de pair-àpair. Le code logiciel peut être exécuté sur n'importe quel processeur 15 approprié (par exemple, un microprocesseur) ou coeur de processeur ou un ensemble de processeurs, qu'ils soient prévus dans un dispositif de calcul unique ou répartis entre plusieurs dispositifs de calcul (par exemple tels qu'éventuellement accessibles dans l'environnement du dispositif). Le code exécutable de chaque programme permettant au dispositif 20 programmable de mettre en oeuvre les processus selon l'invention, peut être stocké, par exemple, dans le disque dur ou en mémoire morte. De manière générale, le ou les programmes pourront être chargés dans un des moyens de stockage du dispositif avant d'être exécutés. L'unité centrale peut commander et diriger l'exécution des instructions ou 25 portions de code logiciel du ou des programmes selon l'invention, instructions qui sont stockées dans le disque dur ou dans la mémoire morte ou bien dans les autres éléments de stockage précités. 30According to one embodiment, the device comprises a computer readable storage medium (RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, DVD or other optical disk medium, magnetic cassette , magnetic tape, magnetic storage disk or other storage device, or other computer-readable non-transit storage medium) encoded with a computer program (i.e., multiple executable instructions) which, when it is executed on a processor or several processors, performs the functions of the previously described embodiments. As an example of a hardware architecture adapted to implement the invention, a device may comprise a communication bus to which a central processing unit or microprocessor (CPU, acronym for Central Processing Unit) is connected. which processor can be "multi-core" or "many-core"; a read-only memory (ROM), which may include the programs necessary for the implementation of the invention; a random access memory or RAM (Random Access Memory) with registers adapted to record variables and parameters created and modified during the execution of the aforementioned programs; and a communication interface or I / O (I / O acronym for "lnput / ouput" in English) adapted to transmit and receive data. In the case where the invention is implanted on a reprogrammable calculating machine, the corresponding program (i.e. the instruction sequence) may be stored in or on a removable storage medium (eg a card SD, a DVD or Bluray, a mass storage means such as a hard disk (eg SSD) or non-removable, volatile or non-volatile, this storage medium being partially or fully readable by a computer or a processor. The computer readable medium may be transportable or communicable or mobile or transmissible (i.e. by a 2G, 3G, 4G, Wifi, BLE, fiber optic or other telecommunication network). The reference to a computer program which, when executed, performs any of the functions described above, is not limited to an application program running on a single host computer. On the contrary, the terms computer program and software are used herein in a general sense to refer to any type of computer code (for example, application software, firmware, microcode, or any other form of computer code). computer instruction) which can be used to program one or more processors to implement aspects of the techniques described herein. The means or computer resources can be distributed ("cloud computing"), possibly with or according to peer-to-peer technologies. The software code can be executed on any suitable processor (for example, a microprocessor) or processor core or set of processors, whether provided in a single computing device or distributed among a plurality of computing devices ( for example as possibly accessible in the environment of the device). The executable code of each program enabling the programmable device to implement the processes according to the invention can be stored, for example, in the hard disk or in read-only memory. In general, the program or programs may be loaded into one of the storage means of the device before being executed. The central unit can control and direct the execution of instructions or portions of software code of the program or programs according to the invention, instructions that are stored in the hard disk or in the ROM or in the other storage elements mentioned above. . 30

Claims

REVENDICATIONS1. A medical imaging system comprising at least one work station, said workstation comprising a first unit comprising control and control means, a second unit comprising image processing means and a third unit comprising means for processing user interface, each of the three units being associated with separate and mutually exclusive hardware resources of said workstation. 10

2. Medical imaging system according to claim 1, the hardware resources being partitioned between the different units in a static manner. 15

3. Imaging system according to claim 2, the static partitioning being defined by a configuration file.

An imaging system according to claim 2, wherein the static partitioning is obtained after the discovery and / or prioritization and / or allocation to the three units of the accessible hardware resources.

5. System according to claim 1, the hardware resources of the workstation being virtualized according to type 1 virtualization or bare metal. 25

6. System according to any one of the preceding claims, further comprising display means.

7. System according to claim 6, the workstation being of the multiprocessor type and comprising at least two interfaces of communication means and at least one storage means controller. 3037169 17

8. System according to any one of the preceding claims, the unit comprising control and control means being exclusively associated with a predefined processor core and a predefined communication interface of the workstation and said executing unit. a real-time operating system.

9. System according to any one of the preceding claims, the unit comprising image processing means being associated exclusively with a plurality of processors and / or processor cores, with storage control means and with communication interface means of the workstation.

The system of claim 9, said unit running a paravirtualized operating system.

The system of any one of claims 8 to 10, wherein the user interface unit is associated with hardware resources of the workstation, said hardware resources remaining and not associated with the first and second units. .

12. System according to any one of the preceding claims, further comprising a system for acquiring radiological images. 25

13. A method for medical imaging comprising the steps of: - discovering hardware resources for calculation, memory, communication and display in the near environment; Selecting said hardware resources according to predefined priorities; Allocate the selected hardware resources to three units, a first unit comprising control and control means, a second unit comprising image processing means and a third unit comprising user interface means, each of three units being associated with separate and mutually exclusive hardware resources of said workstation.

A computer program product comprising program code instructions for performing the steps of the method of claim 13 when said program is run on a computer.

15 20 25 30