CN107638187A - 用于操作 x 射线设备的方法和关联的x 射线设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于操作X射线设备(2)、特别地是计算机断层扫描设备的方法，该X射线设备(2)具有控制器(4)和多个检测器单元(8)，多个检测器单元(8)耦合到控制器(4)以用于信号传送目的，每个检测器单元(8)具有功能单元(10)和与功能单元(10)耦合的多个检测器元件(16)，其中，在功能单元侧，用于激活检测器元件(16)的同步时钟信号(T)从控制器(4)的控制信号(S)来产生。
Description
技术领域
本发明属于医疗技术领域，特别地是属于放射学领域，并且涉及一种用于操作X射线设备、特别地是计算机断层摄影设备的方法，并且还涉及一种适合于这种方法的X射线设备。
背景技术
目前，成像方法是医学诊断中的重要手段。诸如X射线设备等模态(modality)使得来自患者体内的记录成为可能。作为X射线设备的计算机断层摄影设备是已知的，其中，通过评估多个单独的X射线记录可以产生二维或三维截面表示，用以示出身体的结构。
为了进行X射线记录，这样的计算机断层摄影设备通常具有多个检测器单元，这些检测器单元用来检测X射线源的辐射。在检查期间，患者被置于X射线源与检测器单元之间，其中不同的身体结构在不同的程度上吸收X射线辐射。由此而变化的X射线辐射的不同吸收或强度被检测器单元所检测，并且由信号传送技术进一步处理从而产生图形表示(X射线图像)。
每个检测器单元包括多个单独的检测器元件(区片)，这些检测器元件借助于功能单元在信号传送技术方面被耦合，以形成公共的、通常为二维的检测器阵列。功能单元获取检测器元件的测量数据和状态信息，并且将其发送到作为计算机断层摄影设备的中央控制单元的控制器以进行评估。
为了激活检测器元件，控制器向功能单元发送相应的控制信号，功能单元根据控制信号的功能来激活各自分配的检测器元件。因此，在每次扫描或每次X射线记录或数据记录之前，控制器必须向功能单元发送对应的扫描参数。功能单元相应地将扫描参数分配给各个检测器，生成偏移表，并且进一步确保能够以同步方式进行检测器元件的数据记录或X射线测量。这意味着，在X射线设备的操作期间，需要多个检查和/或控制信号。
通常，时钟信号从控制器被发送到功能单元，以用于同步数据记录。在此，功能单元通常具有复用器，该复用器将时钟信号分配给相应功能单元的本地控制单元、以及各自分配的检测器元件。为了确保检测器元件同步工作，复用器必须具有尽可能小的时钟偏差。这意味着，此类复用器相对昂贵，这对于X射线设备的制造成本而言是不利的。
为了对检测器元件和功能单元进行可靠的控制和监视以及评估，在操作期间需要在控制器与功能单元之间传输多个信号。这意味着，在控制器与功能单元之间需要快速(检查/控制)总线，从而使得功能单元的配置和读取得以尽可能快地实现。
由于要传输多个信号，在控制器与功能单元之间实现的是相对复杂的控制接口。复杂性意味着不利地增加了对错误的敏感性。此外，这些类型的接口或信号线相对较为昂贵。
发明内容
本发明的基本目的是限定用于操作X射线设备的特别合适的方法。本发明的进一步的目的是限定特别适合于该方法的X射线设备。
就方法而言，上述目的由根据具有权利要求1的特征的本发明以及涉及具有权利要求5的特征的X射线设备来实现。有利的实施例和开发是各从属权利要求的主题。
本发明的方法适合于并且被配置用于X射线设备、特别是计算机断层扫描设备的操作。这里的X射线设备包括控制器，该控制器连接有多个检测器单元，以用于信号传送目的。每个检测器单元具有功能单元和与该功能单元耦合的多个检测器元件。
根据该方法，在功能单元侧，用于激活检测器元件的同步时钟信号根据控制器的控制信号而产生。换言之，功能单元本身产生时钟信号，并且在本地来进行时钟信号的产生，以用于激活所分配的检测器元件。这消除了昂贵的复用器，对于X射线设备的制造成本而言是有利的。
在一个适当的演进中，时钟信号由功能单元通过时钟恢复而从控制信号被产生。这意味着，将一个(数据)协议用于传输X射线设备的数据，其中时钟恢复(符号时钟同步)有可能从所接收的控制信号的数据流或者从控制信号本身来进行。
控制信号由控制器的公共(本地)时钟信号来产生，由此保证了功能单元的恢复的时钟信号彼此处于固定的关系。以此方式，功能单元和检测器元件的同步操作得以保证。此外，不需要使用额外的信号线在功能单元与控制器之间传输时钟信号，由此简化了控制器与检测器单元之间的(控制)接口的设置。
在一个有利的实施例中，在控制器与相应的功能单元之间对信号进行双向传送。换言之，在每种情况下，从控制器到功能单元的信号(控制信号)和从功能单元到控制器的信号(数据信号)实质上被承载在一条公共的信号线上。由此，进一步减少了控制器与功能单元之间所需的信号线的数目。因此，用以维持X射线设备所涉及的工作量和可靠性均得到改善。
特别地，这些信号是从控制器发送到功能单元的那些控制信号、以及从功能单元发送到控制器的数据信号。这里的数据信号包括各个检测器元件的检测信号，这些检测信号被发送到控制器以用于影像评估。
在一个有利的实施例中，在功能单元与控制器之间的信号传输借助于复用方法，特别地是借助于时分复用方法(时分复用、时分多址)。在时分复用方法中，优选地，在特定的时间段(时隙)中将这些信号从控制器传输到功能单元，或者分别从功能单元传输到控制器。由此，有利地且方便地提高了控制器与功能单元之间的数据传输速率。换言之，可以经由信号线(双向地)交换更多的数据或信息。因此，可以经由相同的物理接口或信号线来传输控制信号和数据信号。这意味着不需要单独的数据和控制总线，从而实现了特别简单且低成本的接口结构。
本发明的X射线设备被特别地设计为计算机断层摄影设备。X射线设备具有控制器，该控制器与多个检测器单元相耦合以用于信号传送目的，每个检测器单元具有功能单元和与功能单元相耦合的多个检测器元件。X射线设备适合于并且被配置用于执行本发明的方法。为此，每个功能单元具有集成的控制单元，该集成的控制单元从控制器的控制信号产生用于激活检测器元件的同步时钟信号。
在此，控制单元通常通过程序和/或电路技术而被配置用于执行上述方法。因此，控制单元被具体配置为根据所传送的控制信号产生或恢复相应的时钟信号，特别地，这借助于时钟恢复。
在一个优选形式的实施例中，控制单元(至少在其核心中)在每种情况下均由具有处理器和数据存储器的微控制器来形成，其中用于执行本发明的方法的功能由操作软件(固件)形式的程序装置来实现，使得当操作软件在微控制器中执行时，如在与X射线设备用户的交互中需要，则该方法会自动执行。
然而，在本发明的框架内，作为替代方案，控制单元可由例如专用集成电路(ASIC)的非可编程部件来形成，其中用于执行本发明的方法的功能由电路技术手段来实现。
X射线设备适当地包括用于生成X射线辐射的X射线源。这里的检测器元件有利地被设计为用于该X射线辐射的检测的直接或间接转换X射线检测器。各个检测器元件被优选地布置成二维检测器阵列。这些检测器元件根据所检测到的X射线辐射来产生电信号，该电信号被发送到功能单元的相应控制单元。控制单元将这些信号作为数据信号转发到控制器，控制器基于这些数据信号来产生X射线记录或X射线图像。
在一个有利的实施例中，控制器在每种情况下经由串行信号线而与功能单元相耦合。这些信号优选地在控制器与功能单元之间双向地传输。在一个适当的实施例中，控制器和功能单元的每个控制单元具有用于此的收发器，该收发器用于经由相应的信号线的双向信号传输。适当地，将收发器用于实施数据传输的复用方法，特别是实施用于数据传输的时分复用方法。
本发明的附加的或另外的方面提供信号线，其借助于插塞式连接器而被连接到控制器和/或功能单元。在每种情况下，插塞式连接器具有插头和互补配合连接器(插座)。由此，在控制器与功能单元之间实现了特别低成本的接口。特别地，多个功能单元或检测器单元能够毫无问题地连接到控制器。
附图说明
下面参考附图更详细地解释本发明的示例性实施例。在附图中，单个图示出了具有控制器和与控制器连接的两个检测器单元的X射线设备的截面图
具体实施方式
单个图中所示的X射线设备2被优选地实施为计算机断层摄影设备，并且在该示例性实施例中，X射线设备2包括控制器4，控制器4总是具有借助于信号线6而连接的两个检测器单元8。每个检测器单元8具有功能单元10，该功能单元10具有集成的控制单元12、以及与集成的控制单元12耦合的检测器阵列14。
检测器阵列14具有多个检测器元件(区片)16，借此，在运行期间，X射线设备2的X射线源的X射线辐射可以以空间分辨(spatially-resolved)方式被检测。为此，像素类型检测器元件16与基本上是二维的检测器阵列14相关地、在空间上彼此相邻地布置。
检测器元件16例如被设计为直接转换X射线检测器或间接转换X射线检测器，这些检测器总是将撞击它们的X射线辐射转换成电信号。这些电信号被作为测量或检测信号而发送到所分配的控制单元12。相应的控制单元12根据所接收到的信号来将数据信号D发送到控制器4。控制器4对数据信号D进行评估，并且因此在图中未示出的显示单元上产生作为图形表示的X射线记录或X射线图像。
信号线6(其被配置为数据和控制总线)被设计为控制器4与控制单元12之间的双向和串行连接。
控制器4在操作期间将控制信号S发送到控制单元12，各个功能单元10以及检测器阵列14借此被激活。为了功能单元10的同步，将一个协议用于数据传输，这使得有可能从控制信号S的数据流来进行时钟恢复。换言之，基于控制信号S，控制单元12通过时钟恢复而在功能单元10本地产生时钟信号T。
由于来自控制器4的串行传输的控制信号S从相同的(控制器)时钟信号产生，因而确保了每个功能单元10的所恢复的时钟信号T彼此处于固定的(同步的)关系。由此，保证了各个检测器元件16的同步操作。
用于连接到信号线6的每个控制器4和控制单元12配备有收发器18或20。控制器4借助于收发器18经由信号线6将控制信号S发送到功能单元10。控制单元12借助于收发器20来接收控制信号S，并且在操作期间将用于评估的、检测器阵列14的数据信号D发送给控制器4。
为了在控制器4与控制单元12之间的数据传输速率尽可能高，收发器18和20适于并且被配置为经由信号线6、借助于时分复用来传输信号S和D。由此，在控制器4与检测器单元8之间实现了特别简单的控制接口，其在每种情况下仅具有用于信号线6的连接的串行接口。
为了特别简单的连接的目的，借助于插塞式连接器22a、22b，信号线6能够在每种情况下与控制器4的收发器18和20以及功能单元10连接。
本发明不限于上述示例性实施例。相反，在不脱离本发明的主题的情况下，本领域技术人员也可以从本发明中导出本发明的其它变型。特别地，在不脱离本发明的主题的情况下，结合示例性实施例描述的所有单独的特征还能够以另一种方式彼此组合。
Claims (8)
1.一种用于操作X射线设备(2)、特别地是计算机断层扫描设备的方法，所述X射线设备(2)具有控制器(4)和多个检测器单元(8)，所述多个检测器单元(8)耦合到所述控制器(4)以用于信号传送目的，每个检测器单元(8)具有功能单元(10)和与所述功能单元(10)耦合的多个检测器元件(16)，其中，在所述功能单元侧，用于激活所述检测器元件(16)的同步时钟信号(T)从所述控制器(4)的控制信号(S)来产生。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述时钟信号(T)由所述功能单元(10)通过时钟恢复而从所述控制信号(S)产生。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于信号(S，D)在所述控制器(4)和相应的所述功能单元(10)之间被双向地路由。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述信号(S，D)借助于复用方法、特别是借助于时分复用方法，在所述功能单元(10)与所述控制器(4)之间被传输。
5.一种X射线设备(2)、特别地是一种计算机断层扫描设备，所述X射线设备(2)具有控制器(4)和多个检测器单元(8)，所述多个检测器单元(8)耦合到所述控制器(4)以用于信号传送目的，每个检测器单元(8)具有功能单元(10)和与所述功能单元(10)耦合的多个检测器元件(16)，其中每个功能单元(10)具有控制单元(12)，所述控制单元(12)从所述控制器(4)的控制信号(S)来产生用于激活所述检测器元件(16)的同步时钟信号(T)。
6.根据权利要求5所述的X射线设备(2)，其特征在于所述控制器(4)在每种情况下经由串行信号线(6)而被耦合到所述功能单元(10)。
7.根据权利要求6所述的X射线设备(2)，其特征在于所述控制器(4)和所述功能单元(10)的每个控制单元(12)分别具有收发器(18，20)，所述收发器(18，20)用于经由相应的所述信号线(6)的双向信号传输。
8.根据权利要求6或7所述的X射线设备(2)，其特征在于所述信号线(6)借助于插塞式连接器(22a，22b)而被连接到所述控制器(4)和/或所述功能单元(10)。
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