CN109246857A - 一种无滑环式ct机通讯系统及方法 - Google Patents

一种无滑环式ct机通讯系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及一种无滑环式CT机通讯系统及方法，包括固定架、旋转架、控制台计算机，还包括：旋转架控制单元(RCU)，设置于所述旋转架上，通过无线路由器直接与所述控制台计算机进行无线通信，接收所述控制台计算机发来的命令并传递给所述旋转架上承载部件，并将所述承载部件的数据信息返回给所述控制台计算机；固定架控制单元(SCU)，设置于所述固定架上，通过所述无线路由器直接与所述控制台计算机进行无线或有线通信，接收所述控制台计算机发来的命令并传递给机架旋转控制系统、倾斜控制系统以及扫描床，并将所述机架旋转控制系统、倾斜控制系统以及扫描床的数据信息返回给所述控制台计算机。

Description

一种无滑环式CT机通讯系统及方法
技术领域
本发明涉及医用计算机断层摄影技术领域，尤其涉及一种无滑环式CT机通讯系统及方法。
背景技术
通讯系统是CT机的重要组成部分，主要功能一个是将控制台计算机发出的各种命令传递到各个部件，还有是将各个部件的状态信息返回到主控台计算机中。如图3所示，通常CT机主要包括固定架、旋转架、外部控制台计算机、外部建像计算机，其通讯方式为，外部控制台计算机发送控制指令给设置于固定架上的GPC，GPC通过设置于固定架和旋转架之间的高速旋转滑环将控制信号发送到设置于旋转架上的控制电路。一方面，设置于固定架上的GPC以及设置于旋转架上的控制电路不具有数据处理的能力，只能进行控制命令的分发，限制了CT通讯的海量数据的需求；另一方面，旋转架上的数据控制必须通过设置于旋转架上的控制电路发送到GPC，然后再发送到外部控制台计算机或外部建像计算机，影响了数据传输的灵活性和带宽，同时，由于滑环本身造价昂贵且工艺复杂，增加了CT的制造成本，影响行业的发展。
由于受到技术条件限制，以前旋转架和固定架之间只能通过滑环技术进行通讯，滑环只是一个物理层，因此还要额外开发上层通讯协议。滑环速度通常在50Mbps到200Mbps之间。这种方式的主要缺点一个是需要专用的高速滑环，成本较高，而且由于电刷磨损需要定期维护。还有自行开发通讯协议也增加了设计难度，增加开发成本。另外旋转架上的控制电路与外部控制台计算机通讯需要固定架上的GPC进行转发，不但增加设计复杂度，而且一旦固定架上的GPC出现故障，外部控制台计算机将无法得到旋转架上部件的状态。
因此，有必要开发一种新型的CT系统通讯方式，以解决上述存在的技术问题之一。
发明内容
本发明实施例提供了一种无滑环式CT机通讯系统及方法，以解决现有CT通讯系统需要滑环结构，成本高结构复杂的技术问题。
一方面，本发明实施例提供的一种无滑环式CT机通讯系统，包括固定架、旋转架、控制台计算机，还包括：旋转架控制单元(RCU)，设置于所述旋转架上，通过无线路由器直接与所述控制台计算机进行无线通信，接收所述控制台计算机发来的命令并传递给所述旋转架上承载部件，并将承载部件的数据信息返回给所述控制台计算机；固定架控制单元(SCU)，设置于所述固定架上，通过所述无线路由器直接与所述控制台计算机进行无线通信，接收所述控制台计算机发来的命令并传递给机架旋转控制系统、倾斜控制系统以及扫描床，并将所述机架旋转控制系统、倾斜控制系统以及扫描床的数据信息返回给所述控制台计算机。
进一步的，无滑环式CT机通讯系统还包括图像重建单元，设置于所述旋转架上，用于接收探测数据并生成图像后将图像数据通过所述无线路由器传出。
进一步的，所述无线路由器设置于所述固定架上，包括千兆以太网有线连接接口和802.11n无线连接接口。
进一步的，所述旋转架控制单元包括：第一主控芯片、第一通讯接口；其中，所述第一主控芯片运行Linux操作系统，所述第一通讯接口传输层采用TCP/IP协议，底层协议采用802.11n无线网络协议。
进一步的，所述固定架控制单元包括：第二主控芯片、第二通讯接口；其中，所述第二主控芯片运行Linux操作系统，所述第二通讯接口传输层采用TCP/IP协议，底层采用千兆以太网协议。
另一方面，本发明提供一种无滑环式CT机通讯控制方法，包括如下步骤：
S100：控制台计算机通过无线路由器直接向设置于旋转架上的旋转架控制单元发送第一控制指令，所述旋转架控制单元接收到该第一控制指令后控制旋转架上的承载部件运行，并将承载部件的数据信息直接返回给所述控制台计算机；
S200：控制台计算机通过所述无线路由器直接向设置于固定架上的固定架控制单元发送第二控制指令，所述固定架控制单元接收到该第二控制指令后控制机架旋转控制系统、倾斜控制系统以及扫描床运行，并将所述机架旋转控制系统、倾斜控制系统以及扫描床的数据信息直接返回给所述控制台计算机。
进一步的，在所述步骤S100后还包括：所述旋转架控制单元接收探测数据，并将所述探测数据发送到设置于旋转架上的图像重建单元；所述图像重建单元对所述探测数据处理后形成扫描图像；将所述扫描图像通过所述无线路由器传出。
进一步的，所述无线路由器设置于所述固定架上或固定架外部，能够通过千兆以太网有线方式和IEEE802.11无线方式同时传输数据。
进一步的，所述旋转架控制单元包括：第一主控芯片、第一通讯接口；其中，所述第一主控芯片运行Linux操作系统，所述第一通讯接口传输层采用TCP/IP协议，底层协议采用IEEE802.11无线网络协议。
进一步的，所述固定架控制单元包括：第二主控芯片、第二通讯接口；其中，所述第二主控芯片运行Linux操作系统，所述第二通讯接口传输层采用TCP/IP协议，底层采用千兆以太网协议。
相对于现有技术，本发明的技术效果如下：
本发明通过位于CT机架旋转架的旋转架控制单元(RCU)使用802.11无线通讯协议与一台安装在CT机架固定架上的无线路由器连接；所述无线路由器，支持802.11无线通讯协议和千兆以太网有线通讯协议，并通过网线与固定架控制单元(SCU)和位于地面的控制台计算机(Console)相连接；使得所述旋转架控制单元(RCU)、所述固定架控制单元(SCU)和所述控制台计算机(Console)通过所述无线路由器构成了一个分布式局域网，可以通过TCP/IP协议等标准网络通讯协议直接进行互相通讯。省略了传统CT系统通讯必须依靠的滑环，大大简化了CT的结构，节约了成本，提高了CT系统生产的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例CT机通讯系统结构示意图；
图2是本发明实施例所述方法的流程图；
图3是传统CT机通讯系统结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述……，但这些……不应限于这些术语。这些术语仅用来将……区分开。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一……也可以被称为第二……，类似地，第二……也可以被称为第一……。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例1
如图1所示，一方面，本发明实施例提供的一种无滑环式CT机通讯系统，包括固定架、旋转架、控制台计算机，将旋转架控制单元(RCU)通过无线网络(WiFi)与设置在固定架上的无线路由器连接，所述无线路由器，支持802.11无线通讯协议和千兆以太网有线通讯协议，并通过网线与固定架控制单元(SCU)和位于地面的控制台计算机(Console)相连接，使得所述旋转架控制单元(RCU)、所述固定架控制单元(SCU)和所述控制台计算机(Console)通过所述无线路由器构成了一个成分布式局域网，可以通过TCP/IP协议等标准网络通讯协议直接进行互相通讯。
具体的，无滑环式CT机通讯系统还包括：旋转架控制单元(RCU)，设置于所述旋转架上，所述旋转架控制单元(RCU)，其主要功能是接收控制台计算机(Console)发来的命令并传递给高压系统、准直系统和数据采集系统等部件，还有将上述承载部件的状态信息返回给控制台计算机(Console)。
固定架控制单元(SCU)，设置于所述固定架上，所述固定架控制单元(SCU)，其主要功能是接收控制台计算机(Console)发来的命令并传递给机架旋转控制系统、倾斜控制系统，扫描床等承载部件，还有将上述承载部件的状态信息返回给控制台计算机(Console)。
所述控制台计算机(Console)，其主要功能是按照扫描协议，将各种扫描参数和命令发送到所述旋转架控制单元(RCU)和所述固定架控制单元(SCU)，同时接收上述承载部件的状态信息，以确定下一步动作。
所述无线路由器，其主要功能是将所述旋转架控制单元(RCU)和所述控制台计算机(Console)通过802.11n等WiFi协议进行无线连接。将所述固定架控制单元(SCU)与所述控制台计算机(Console)通过以太网进行连接。
所述旋转架控制单元(RCU)和所述控制台计算机(Console)通过无线路由器直接进行通信，所述固定架控制单元(SCU)与所述控制台计算机(Console)也通过无线路由器直接进行通信，不再需要传统的滑环进行通信，简化了CT机的结构，节约了成本，提高了效率。另外，也不需要通过所述固定架控制单元(SCU)转接控制命令给所述旋转架控制单元(RCU)，使得所述旋转架控制单元(RCU)与控制台计算机通信更加快捷、高效。
根据本发明优选实施例，无滑环式CT机通讯系统还包括图像重建单元，设置于所述旋转架上，用于接收探测数据并生成图像后将图像数据通过所述无线路由器传出，这样就不需要将大量的探测原始数据通过滑环发送到外部图像构建计算机，减少了数据传输量，只需要通过无线传输就可以。
进一步的，所述无线路由器设置于所述固定架上，包括千兆以太网有线连接接口和802.11n无线连接接口，可以同时进行有线、无线传输。优选的，通过有线或无线传输方式在固定架控制单元(SCU)和控制台计算机(Console)之间通信，同时，采用无线传输的方式在旋转架控制单元(RCU)和所述控制台计算机(Console)之间通信，传输指令数据和图像数据。
进一步的，所述旋转架控制单元包括：第一主控芯片、第一通讯接口；其中，所述第一主控芯片运行Linux操作系统，所述第一通讯接口传输层采用TCP/IP协议，底层协议采用802.11n无线网络协议。
进一步的，所述固定架控制单元包括：第二主控芯片、第二通讯接口；其中，所述第二主控芯片运行Linux操作系统，所述第二通讯接口传输层采用TCP/IP协议，底层采用千兆以太网协议。
具体的，根据本发明的实施例，所述旋转架控制单元(RCU)为一块采用Xilinx公司ZYNQ芯片为主控芯片的电路板，位于CT机架旋转架(Rotor)上，运行Linux操作系统，网络通讯使用TCP/IP协议，底层协议采用802.11n无线网络协议，连接到位于机架固定架(Stator)上的无线路由器上。所述固定架控制单元(SCU)，同样为一块采用Xilinx公司的ZYNQ芯片为主控芯片的电路板，位于CT机架固定架(Stator)上，运行Linux操作系统，网络通讯使用TCP/IP协议，底层采用千兆以太网协议，使用网线连接到无线路由器上。所述控制台计算机(Console)，为一台PC机，运行Windows操作系统，网络通讯使用TCP/IP通讯协议，底层采用千兆以太网协议，使用网线连接到无线路由器上。所述无线路由器，位于CT机架固定架(Stator)上，支持千兆以太网有线连接和802.11n无线连接协议。
本发明通过位于CT机架旋转架的旋转架控制单元(RCU)使用802.11无线通讯协议与一台安装在CT机架固定架上的无线路由器连接；所述无线路由器，支持802.11无线通讯协议和千兆以太网有线通讯协议，并通过网线与固定架控制单元(SCU)和位于地面的控制台计算机(Console)相连接；使得所述旋转架控制单元(RCU)、所述固定架控制单元(SCU)和所述控制台计算机(Console)通过所述无线路由器构成了一个分布式局域网，可以通过TCP/IP协议等标准网络通讯协议直接进行互相通讯。省略了传统CT系统通讯必须依靠的滑环，大大简化了CT的结构，节约了成本，提高了CT系统生产的效率。
其中，无线路由器可以采用802.11n协议，其通讯速度可以达到300Mbps，或者采用802.11ac双频协议，速度可以超过1000Mbps。因此可以在固定端增加无线路由器，使用WiFi技术，将RCU与SCU和Comsole都连接到局域网之中，这样就不用开发单独的通讯协议，直接使用TCP/IP协议等标准网络通讯协议，简化了设计。另外RCU、SCU和Console构成分布式网络拓扑结构，控制更加灵活，可靠性也大大提高。
实施例2
如图2所示，本发明提供一种无滑环式CT机通讯控制方法，包括如下步骤：
S100：控制台计算机通过无线路由器直接向设置于旋转架上的旋转架控制单元发送第一控制指令，所述旋转架控制单元接收到该第一控制指令后控制旋转架上的承载部件运行，并将承载部件的数据信息直接返回给所述控制台计算机；
具体的，当控制台计算机发送控制指令给旋转架控制单元后，旋转架控制单元根据控制指令，将所述控制指令分别发送到设置于旋转架上的部件，用于承载部件的动作执行。同时，实施反馈承载部件的状态信息给所述控制台计算机。同时，将旋转架上的探测数据实时传输到外部计算机以供诊断医师分析。所述承载部件包括球管和高压控制系统、x射线准直系统以及数据采集系统等。
可选的，在所述步骤S100后还包括：所述旋转架控制单元接收探测数据，并将所述探测数据发送到设置于旋转架上的图像重建单元；所述图像重建单元对所述探测数据处理后形成扫描图像；将所述扫描图像通过所述无线路由器传出。
S200：控制台计算机通过所述无线路由器直接向设置于固定架上的固定架控制单元发送第二控制指令，所述固定架控制单元接收到该第二控制指令后控制机架旋转控制系统、倾斜控制系统以及扫描床运行，并将所述机架旋转控制系统、倾斜控制系统以及扫描床的数据信息直接返回给所述控制台计算机。
其中，所述无线路由器设置于所述固定架上，能够通过千兆以太网有线连接方式传输图像数据，以及同时通过802.11n无线方式传输控制指令数据。
进一步的，所述旋转架控制单元包括：第一主控芯片、第一通讯接口；其中，所述第一主控芯片运行Linux操作系统，所述第一通讯接口传输层采用TCP/IP协议，底层协议采用802.11n无线网络协议。
进一步的，所述固定架控制单元包括：第二主控芯片、第二通讯接口；其中，所述第二主控芯片运行Linux操作系统，所述第二通讯接口传输层采用TCP/IP协议，底层采用千兆以太网协议。
具体的，根据本发明的实施例，所述旋转架控制单元(RCU)为一块采用Xilinx公司ZYNQ芯片为主控芯片的电路板，位于CT机架旋转架(Rotor)上，运行Linux操作系统，网络通讯使用TCP/IP协议，底层协议采用802.11n无线网络协议，连接到位于机架固定架(Stator)上的无线路由器上。所述固定架控制单元(SCU)，同样为一块采用Xilinx公司的ZYNQ芯片为主控芯片的电路板，位于CT机架固定架(Stator)上，运行Linux操作系统，网络通讯使用TCP/IP协议，底层采用千兆以太网协议，使用网线连接到无线路由器上。所述控制台计算机(Console)，为一台PC机，运行Windows操作系统，网络通讯使用TCP/IP通讯协议，底层采用千兆以太网协议，使用网线连接到无线路由器上。所述无线路由器，位于CT机架固定架(Stator)上，支持千兆以太网有线连接和802.11n无线连接协议。
本发明通过位于CT机架旋转架的旋转架控制单元(RCU)使用802.11无线通讯协议与一台安装在CT机架固定架上的无线路由器连接；所述无线路由器，支持802.11无线通讯协议和千兆以太网有线通讯协议，并通过网线与固定架控制单元(SCU)和位于地面的控制台计算机(Console)相连接；使得所述旋转架控制单元(RCU)、所述固定架控制单元(SCU)和所述控制台计算机(Console)通过所述无线路由器构成了一个分布式局域网，可以通过TCP/IP协议等标准网络通讯协议直接进行互相通讯。省略了传统CT系统通讯必须依靠的滑环，大大简化了CT的结构，节约了成本，提高了CT系统生产的效率。
其中，无线路由器可以采用802.11n协议，其通讯速度可以达到300Mbps，或者采用802.11ac双频协议，速度可以超过1000Mbps。因此可以在固定端增加无线路由器，使用WiFi技术，将RCU与SCU和Comsole都连接到局域网之中，这样就不用开发单独的通讯协议，直接使用TCP/IP协议等标准网络通讯协议，简化了设计。另外RCU、SCU和Console构成分布式网络拓扑结构，控制更加灵活，可靠性也大大提高。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种无滑环式CT机通讯系统，包括固定架(1)、旋转架(2)、控制台计算机(3)，其特征在于，还包括：
旋转架控制单元(RCU)，设置于所述旋转架(2)上，通过无线路由器直接与所述控制台计算机进行无线通信，接收所述控制台计算机发来的命令并传递给所述旋转架(2)上承载部件，并将所述承载部件的数据信息返回给所述控制台计算机；
固定架控制单元(SCU)，设置于所述固定架(1)上，通过所述无线路由器直接与所述控制台计算机进行无线或有线通信，接收所述控制台计算机发来的命令并传递给机架旋转控制系统、倾斜控制系统以及扫描床，并将所述机架旋转控制系统、倾斜控制系统以及扫描床的数据信息返回给所述控制台计算机。
2.根据权利要求1所述的CT机通讯系统，其特征在于：还包括图像重建单元，设置于所述旋转架(2)上，用于接收探测数据并生成图像后将图像数据通过所述无线路由器传出。
3.根据权利要求1或2所述的CT机通讯系统，其特征在于：所述无线路由器设置于所述固定架(1)上或所述固定架(1)外部，包括千兆以太网有线连接接口和IEEE802.11无线连接接口。
4.根据权利要求1所述的CT机通讯系统，其特征在于：所述旋转架控制单元包括：第一主控芯片、第一通讯接口；其中，所述第一主控芯片运行Linux操作系统，所述第一通讯接口传输层采用TCP/IP协议，底层协议采用802.11n无线网络协议。
5.根据权利要求1所述的CT机通讯系统，其特征在于：所述固定架控制单元包括：第二主控芯片、第二通讯接口；其中，所述第二主控芯片运行Linux操作系统，所述第二通讯接口传输层采用TCP/IP协议，底层采用千兆以太网协议。
6.一种无滑环式CT机通讯控制方法，其特征在于包括如下步骤：
S100：控制台计算机通过无线路由器直接向设置于旋转架上的旋转架控制单元发送第一控制指令，所述旋转架控制单元接收到该第一控制指令后控制旋转架上的承载部件运行，并将承载部件的数据信息直接返回给所述控制台计算机；
S200：控制台计算机通过所述无线路由器直接向设置于固定架上的固定架控制单元发送第二控制指令，所述固定架控制单元接收到该第二控制指令后控制机架旋转控制系统、倾斜控制系统以及扫描床运行，并将所述机架旋转控制系统、倾斜控制系统以及扫描床的数据信息直接返回给所述控制台计算机。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在所述步骤S100后还包括：
所述旋转架控制单元接收探测数据，并将所述探测数据发送到设置于旋转架上的图像重建单元；
所述图像重建单元对所述探测数据处理后形成扫描图像；
将所述扫描图像通过所述无线路由器传出。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述无线路由器设置于所述固定架上或固定架外部，能够通过千兆以太网有线方式和IEEE802.11无线方式同时传输数据。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述旋转架控制单元包括：第一主控芯片、第一通讯接口；其中，所述第一主控芯片运行Linux操作系统，所述第一通讯接口传输层采用TCP/IP协议，底层协议采用IEEE802.11无线网络协议。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述固定架控制单元包括：第二主控芯片、第二通讯接口；其中，所述第二主控芯片运行Linux操作系统，所述第二通讯接口传输层采用TCP/IP协议，底层采用千兆以太网协议。
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