DE102004031272B4 - Drehübertrager für eine Vielzahl von Kanälen, Computertomograph mit einem Drehübertrager für eine Vielzahl von Kanälen sowie Verfahren zum Transport einer Vielzahl von Kanälen durch einen Drehübertrager - Google Patents

Drehübertrager für eine Vielzahl von Kanälen, Computertomograph mit einem Drehübertrager für eine Vielzahl von Kanälen sowie Verfahren zum Transport einer Vielzahl von Kanälen durch einen Drehübertrager Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Signalübertragung in Computertomografen mit einem rotierenden Teil (1), welches gegenüber einem stationären Teil (2) drehbar gelagert ist, umfassend – an dem rotierenden Teil (1) einen Sendecontroller (4), welcher aus den Videodaten (6) einer Datenquelle (5) sowie aus den Steuerinformationen (8) einer Steuereinheit (7) serielle Daten (21) zur Übertragung an den stationären Teil (2) mittels eines Drehübertragers (3) bereitstellt, und – an dem stationären Teil (2) einen Empfangscontroller (14) zum Empfang der durch den Drehübertrager (3) übertragenen seriellen Daten (22), welcher diese Daten auswertet und die darin enthaltenen Steuerinformationen (18) an eine Steuereinheit (17) sowie die Videodaten (16) an eine Datensenke (15) übermittelt, wobei der Drehübertrager (3) mehrere Datenstrecken mit reduzierter Bandbreite zur Übertragung mehrerer Datenströme aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendecontroller (4) zur Erzeugung mehrerer paralleler Datenströme ausgelegt ist, wobei die Datenströme aus dem selben Takt eines Referenzgenerators durch Teilung oder Vervielfachung erzeugt...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Drehübertrager, insbesondere zum Einsatz in Computertomografen. Hierbei erfolgt die Übertragung der von dem Röntgendetektor gewonnenen digitalen Bilddaten berührungslos zwischen der drehbaren Gantry und dem stationären Teil des Computertomografen. Weiterhin können auch Daten in der entgegengesetzten Richtung zur Steuerung der drehbaren Gantry übertragen werden.
  • Stand der Technik
  • Gemäß dem bekannten Stand der Technik werden Bilddaten über eine vorzugsweise kontaktlose breitbandige Datenstrecke übertragen, während die relativ langsamen Steuer- und Kontrolldaten über separate Schleifringwege mit niedrigerer Bandbreite übertragen werden. Hierbei werden zwei unabhängige Übertragungstechnologien mit entsprechend hohem technischen Aufwand eingesetzt. Eine Weiterbildung dieses Standes der Technik ist in der US 6,292,919 B1 offenbart. Hierbei erfolgt die Datenübertragung der Videodaten mittels eines TAXI-Chipsatzes. Dieser Chipsatz ist beschrieben in dem Datenblatt „TAXIchip Integrated Circuits, Transparent Asynchronous Transmitter/Receiver Interface Am7968/Am7969” von Advanced Micro Devices (AMD), 1994. Der Chipsatz besteht aus einem Sender mit einem parallel-seriell Wandler zur Umsetzung der parallelen Daten in einen seriellen Datenstrom und einem Empfänger zur Umsetzung des seriellen Datenstroms in parallele Daten. Zum Transport erfolgt die Codierung der Daten mittels eines 4B/5B Codes. Durch diese 4B/5B Codierung wird zusätzliche Redundanz in den Datenstrom eingefügt. So werden 8 Bit Datenworte in 10 Bit Datenworte zur Übertragung umgesetzt. Dabei sind die beiden zusätzlichen Bits nicht an fest vorgegebenen Stellen im Datenstrom enthalten, sondern sie werden zur Ausbildung zusätzlicher Codes eingesetzt, welche neben den zur Darstellung der Daten notwendigen Codes übertragen werden können. Einige dieser zusätzlichen Codes werden als Command Codes bezeichnet und können durch separate Steuereingänge am TAXI-Chipsatz ausgelöst werden. Der Empfänger ist zur Signalisierung des Empfangs derartiger Codes ausgerüstet. Andere Codes werden zur Fehlererkennung eingesetzt und als unzulässig erkannt.
  • Gemäß dem zitierten Stand der Technik werden nun in einem Computertomografen die durch separate Steuereingänge auslösbaren Command Codes zur Signalisierung zusätzlicher Zustände (view start commands) herangezogen. Durch die intelligente Auswertung im Empfänger des TAXI-Chipsatzes werden die Steuercodes als solche erkannt und den an den Empfänger angeschlossenen Einheiten das Vorliegen eines solchen Steuercodes als view start command signalisiert. Gleichzeitig wird der sonst beim Empfang von Daten ausgegebene Datentakt nicht ausgegeben, so dass eine Fehlauswertung von Steuercodes als Daten durch an den Empfänger angeschlossene Einheiten nicht möglich ist. Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass das hier vorgeschlagene Signalisierungsverfahren ausschließlich mittels der TAXI-Chips des Halbleiterherstellers AMD realisierbar ist. Die üblicherweise zur Kommunikation eingesetzten parallel/seriell – Wandler verfügen über keine Steuereingänge zur Aussendung zusätzlicher Signalisierungscodes.
  • Aus der US 5 208 581 A ist eine Hochgeschwindigkeitsdatenverbindung für ein Computertomographiegerät mit einer drehbaren Gantry bekannt.
  • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Stand der Technik dahingehend weiterzubilden, dass auch mit konventionellen Parallel-Seriell-Wandlern neben den Videodaten zusätzliche Signalisierungen in einem definierten Zeitraster übertragbar sind.
  • Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einsatz in Computertomografen. Derartige Computertomografen umfassen ein rotierendes Teil, welches gegenüber einem stationären Teil drehbar gelagert ist. Eine Datenquelle, meist ein Röntgendetektor an dem rotierenden Teil, erzeugt Videodaten einer hohen Datenrate, welche zu einer Datensenke am stationären Teil übertragen werden müssen. Weiterhin ist am rotierenden Teil wenigstens eine Steuereinheit vorgesehen, deren serielle Daten an eine entsprechende Steuereinheit am stationären Teil übermittelt werden müssen. Meist ist sogar eine bidirektionale Kommunikation zwischen diesen beiden Steuereinheiten notwendig. Zur Übertragung der Daten dient meist ein Drehübertrager, welcher einen oder mehrere physikalische Übertragungskanäle aufweist.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Sendecontroller, welcher die von der Datenquelle erzeugten Daten zu Datenrahmen (Frames) zusammenfügt. Weiterhin werden durch diesen Sendecontroller zusätzliche Informationen als Steuerinformationen zur Signalisierung spezieller Zustände in den Datenrahmen eingefügt. Um eine Echtzeitfähigkeit mit einer exakt definierten Reaktionszeit zu erhalten, ist es notwendig, dass die Datenrahmen eine definierte Größe und einen definierten Aufbau aufweisen. Hierbei sind die Steuerinformationen vorzugsweise an vorgegebenen Positionen innerhalb der Datenrahmen enthalten. Ein solcher Datenrahmen umfasst typischerweise einen Header, zusätzliche Status- und Protokollinformationen sowie als Nutzdaten (Nutzlast) die Videodaten, Steuerinformationen etc., welche vorteilhafterweise in mehreren Unter-Rahmen (Subframes) übertragen werden. Ein auf die Nutzdaten folgender Trailer enthält vorteilhafterweise noch eine Prüfsumme. Die Steuerinformationen können nun entsprechend der Erfindung wahlweise im Bereich der Statusinformationen, besser aber innerhalb oder als einer der Unter-Rahmen übertragen werden. Besonders günstig ist es, wenn diese Informationen in dem ersten der Unter-Rahmen übertragen werden.
  • Erfindungsgemäß ist der Sendecontroller zur Erzeugung mehrerer serieller Datenströme ausgebildet. Hierbei beziehen sich diese Datenströme vorzugsweise auf den selben Takt eines Referenz-Taktgenerators. Besonders vorteilhaft ist die Erzeugung der Datenströme mit dergleichen Taktfrequenz. Ebenso können aber auch unterschiedliche Datenströme zur Anpassung an unterschiedliche Datenstrecken erzeugt werden, wobei diese vorteilhafterweise aus dem selben Grundtakt durch Teilung oder Vervielfachung erzeugt werden. Durch die Erzeugung mehrerer serieller Datenströme können zur Übertragung mehrere Datenstrecken mit reduzierter Bandbreite eingesetzt werden. So kann einerseits anstelle einer teuren breitbandigen Datenstrecke auch auf mehrere parallel betriebene preiswerte Datenstrecken mit geringerer Bandbreite zurückgegriffen werden. Gleichzeitig kann durch den mehrerer paralleler Datenstrecken die Gesamtverfügbarkeit des Übertragungssystems erhöht werden. So können die Daten beispielsweise gleichmäßig oder auch entsprechend der Kanalkapazität der Datenstrecken aufgeteilt werden. So könnte in einem besonders vorteilhaften Fall für jede Detektorzeile eine eigene Datenstrecke eingesetzt werden. Alternativ können die Daten über beide Datenstrecken gleichzeitig übertragen werden, um eine höhere Übertragungssicherheit beziehungsweise die Möglichkeit zur Fehlerkorrektur zu bieten.
  • Besonders vorteilhaft ist eine dynamische Anpassung der Größe der Datenrahmen entsprechend den zu übertragenden Informationen, um beispielsweise die Übertragung bei unterschiedlichen Auflösungen oder unterschiedlichen Abtastgeschwindigkeiten zu optimieren. So könnte ein Datenrahmen beispielsweise die Daten eines ganzen Bildes oder auch nur einer Detektorzeile enthalten. Wesentlich hierbei ist jedoch, dass zumindest für ein vorgegebenes Zeitintervall eine Vielzahl von Datenrahmen gleicher Ausbildung übertragen werden. Ein solches Zeitintervall entspricht beispielsweise der Übertragung eines einzelnen Bildes, besser aber der Übertragung eines ganzen Scans. Diese Datenrahmen können auch in weitere Unterrahmen unterteilt werden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Unterrahmen dynamisch in ihrer Größe beziehungsweise in ihrer Struktur an die jeweiligen Übertragungserfordernisse angepasst werden.
  • Alternativ können auch Datenrahmen unterschiedlicher Größe in den Datenstrom eingespeist werden. Dies bietet sich beispielsweise an bei kurzen Steuersequenzen oder auch kurzen Nachrichten hoher Priorität. Die Größe dieser Datenrahmen kann an die Übertragungsaufgabe angepasst werden. Bevorzugt werden jedoch fest vorgegebene Größen verwendet.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden in die Datenrahmen beziehungsweise die Unterrahmen (Subframes) zusätzliche redundante Informationen eingefügt. Diese redundanten Informationen können einerseits zur Fehlerkorrektur (CRC) herangezogen werden. Weiterhin können diese Informationen auch zur Anpassung des Datenstroms an die Übertragungseigenschaften der Datenstrecke verwendet werden. So lassen sich durch eine geeignete Ausgestaltung der Datenrahmen beziehungsweise durch eine geeignete Codierung des Datenstroms bestimmte spektrale Bereiche bevorzugt beanspruchen, während in anderen Bereichen die spektrale Leistungsdichte reduziert wird. Dies ist besonders vorteilhaft bei einem Einsatz in Übertragungsstrecken mit Bandpass- oder mit Tiefpass-Charakteristik. Ebenso kann auch eine Verbreiterung des Spektrums erreicht werden, um den Anforderungen an die Störemission, beispielsweise gemäß EN 55011, gerecht zu werden.
  • Weiterhin können die zusätzlichen Informationen zur Verbesserung der Synchronisation des Empfängers dienen. Wird bereits zumindest in einem Unterrahmen, der Steuerinformationen enthält, eine Prüfsumme mit übertragen, so können die Statusinformationen ausgewertet werden, bevor der Rest des Rahmens empfangen wurde. Gleiches gilt für eine redundante Codierung des zuvor genannten Datenrahmens, wie beispielsweise durch 4B/5B.
  • Ebenso können weiterhin zusätzliche Informationen wie Testdaten, beispielsweise zur Ermittlung der Bitfehlerrate übertragen werden.
  • Grundsätzlich können mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auch mehrere Datenströme parallel beziehungsweise alternierend übertragen werden. Derartige Datenströme können beispielsweise von unterschiedlichen Datenquellen beziehungsweise unterschiedlichen bildgebenden Verfahren stammen.
  • Weiterhin können alternativ auf Grund der höheren verfügbaren Datenrate bestimmte Daten mehrfach übertragen werden. Dies ermöglicht gerade bei sicherheitsrelevanten Daten eine besonders hohe Übertragungssicherheit. So könnten beispielsweise auch die Videodaten mit hohen Datenmengen nur einfach übertragen werden, während Steuerdaten mit geringen Datenmengen aus Sicherheitsgründen mehrfach übertragen werden.
  • Vorteilhafterweise kann auch eine Vorrichtung zur Umschaltung des Datenstroms und/oder der Datenströme zwischen unterschiedlichen Datenstrecken des Drehübertragers vorgesehen sein. Diese ist vorteilhafterweise im Sendecontroller integriert. Durch die Umschaltung kann beispielsweise im Falle einer defekten Datenstrecke auf eine andere funktionierende Datenstrecke umgeschaltet werden.
  • Die Taktfrequenzen beziehungsweise die Datenraten der Datenströme werden bevorzugter Weise auf die bekannten Standards der Telekommunikation oder Netzwerktechnik angepasst, sodass besonders günstige Komponenten eingesetzt werden können. Ebenso können die Taktfrequenzen beziehungsweise Datenraten auch an die Verarbeitungskapazität der im rotierenden beziehungsweise stationären Teil eingesetzten Steuerrechner beziehungsweise deren Backplanes angepasst sein. Alternativ könnten die Taktfrequenzen auch auf den Einsatz weiterer kostengünstiger Komponenten wie beispielsweise CDR (clock and data recovery)-Chips, PLL oder Quarze optimiert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Kompression der Bilddaten vor deren Übertragung über die serielle Datenstrecke, vorzugsweise im Sendecontroller, vorgesehen. Durch diese Kompressionseinrichtung kann das zu übertragende Datenvolumen reduziert werden. Vorteilhafterweise werden hierbei die zusätzlichen Steuerinformationen nicht in die Kompression miteinbezogen. Dies ist einerseits nicht notwendig, da der Informationsgehalt dieser zusätzlichen Steuerinformationen nur relativ gering ist und demzufolge auch das zu übertragende Datenvolumen vergleichsweise niedrig ist. Außerdem beansprucht die Kompression und die Dekompression Rechenzeit, welche nicht zwangsläufig deterministisch ist. Daher ist eine Signalisierung in Echtzeit nur durch unkomprimierte Übertragung der Steuersignale möglich. Es ist allerdings nicht ausgeschlossen, dass durch die Entwicklung zukünftiger neuer Komprimierungsalgorithmen auch eine Kompression der Steuersignale und insbesondere eine Integration in den Datenstrom der Videosignale möglich sein wird. Eine entsprechende Vorrichtung zur Dekompression ist auf der stationären Seite, vorzugsweise im Empfangscontroller, vorgesehen.
  • Meist ist eine bidirektionale Kommunikation zwischen der am rotierenden Teil angeordneten Steuereinheit und der am stationären Teil angeordneten Steuereinheit notwendig. Hierzu stellen der Sendecontroller als auch der Empfangscontroller eine virtuelle bidirektionale Datenstrecke für Steuerdaten zur Verfügung. Zusätzlich zu der bereits zuvor beschriebenen Übertragung der Steuerdaten von dem rotierenden Teil zu dem stationären Teil erfolgt vorteilhafterweise die Übertragung in umgekehrter Richtung durch eine weitere, vorzugsweise auf eine niedrigere Datenrate ausgelegte kontaktlose Datenstrecke. Auch diese wird von dem Sendecontroller und im Empfangscontroller verwaltet. So übernimmt der Empfangscontroller die Aussendung von Steuerdaten der stationären Steuereinheit über diese weitere kontaktlose Datenstrecke an den Sendecontroller, welcher die Daten an die rotierende Steuereinheit weiterleitet. Durch diese gemeinsame Verwaltung beider Richtungen durch den Sendecontroller und den Empfangscontroller müssen die Steuereinheiten nicht zwischen Übertragung in den unterschiedlichen Richtungen und der entsprechenden Ansteuerung unterschiedlicher Datenstrecken unterscheiden.
  • Optional kann auch ein Loop-Back-Test vorgesehen sein, bei dem beispielsweise von der stationären Seite erzeugte Testdaten zur rotierenden Seite übertragen und von dort wieder zurückgeschickt werden. Aus diesen lässt sich nun, beispielsweise durch Vergleich mit den ursprünglich versandten Daten, die Übertragungsqualität ermitteln.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zur Kommunikation zwischen dem rotierenden Teil und dem stationären Teil wird ein Ringbus-System verwendet. In einem solchen Ringbus-System werden die Daten umlaufend zwischen dem rotierenden Teil und dem stationären Teil übertragen. Optional sind weitere Teilnehmer in den Ringbus integrierbar. Die Datenrahmen auf der Datenstrecke von dem rotierenden Teil zu dem stationären Teil enthalten bevorzugterweise Videodaten sowie die Steuerinformationen. In der entgegengesetzten Richtung kann die Nutzlast der Datenpakete aus Konfigurationsinformationen und weiteren Steuerdaten bestehen. Ebenso könnten auch die zuvor übertragenen Videoinformationen zur Kontrolle auf Übertragungsfehler an das rotierende Teil zurückübertragen werden. Meist ist der Drehübertrager mit unsymmetrischen Datenstrecken ausgerüstet. So ist meist die Datenrate von dem rotierenden Teil in Richtung zum stationären Teil wesentlich höher als die Datenrate in umgekehrter Richtung. Damit lässt sich bevorzugt ein unsymmetrischer Ringbus aufbauen. So kann beispielsweise die typische Größe eines Datenrahmens vom rotierenden Teil zum stationären Teil wesentlich größer als die eines Datenrahmens in umgekehrter Richtung sein, da hier auch die Nutzlast aufgrund der Videosignale wesentlich größer ist. Dennoch ist eine isochrone oder sogar synchrone Übertragung möglich, da hierzu nur die Datenrahmen selbst, unabhängig von ihrer Nutzlast benötigt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden zur Signalisierung besonderer Zustände, wie beispielsweise zum Reset des Bussystems, unzulässige Codes übertragen oder künstliche Übertragungsfehler generiert.
  • Es kann die hier beschriebene Vorrichtung vorteilhafterweise nicht nur für Drehübertrager, sondern auch für lineare Übertragungssysteme, wie beispielsweise zur Steuerung von Transportfahrzeugen oder in Krananlagen, eingesetzt werden. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur für Computertomografen, sondern auch für andere drehende Applikationen, wie beispielsweise zur Kommunikation mit Radarantennen, einsetzbar.
  • Bei Computertomografen ist jeweils eine Übertragungsstrecke rotierend-feststehend sowie eine weitere Übertragungsstrecke feststehend-rotierend vorgesehen. Im allgemeinen Fall kann die beschriebene Erfindung auch in umgekehrter Richtung, wie dargestellt, eingesetzt werden, da dies nur eine Frage des Ortsbezugs ist.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Ausgestaltung eines Computertomografen umfassend ein rotierendes Teil, welches gegenüber einem stationären Teil drehbar gelagert ist. Zur Übertragung von Videodaten einer hohen Datenrate einer Datenquelle zu einer Datensenke am stationären Teil, sowie den seriellen Daten einer Steuereinheit des rotierenden Teils zu einer Steuereinheit des stationären Teils ist ein Drehübertrager vorgesehen. Dieser Drehübertrager kann bedarfsweise mehrere Übertragungskanäle aufweisen. Weiterhin ist ein Sendecontroller, welcher die von der Datenquelle erzeugten Daten zu Datenrahmen (Frames) zusammenfügt, vorgesehen. Es werden durch diesen Sendecontroller zusätzliche Informationen als Steuerinformationen zur Signalisierung spezieller Zustände in den Datenrahmen eingefügt.
  • Ein Verfahren zum Transport von Daten in einer Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs weist folgende Schritte auf: zunächst werden die Videodaten, sowie weitere Steuerinformationen in einen Sendecontroller eingelesen. Die hier eingelesenen Videodaten sowie die Steuerinformationen werden nun in gemeinsame Datenrahmen zusammengefasst. Diese Datenrahmen werden als serielle Daten zur Übertragung über einen Drehübertrager ausgegeben. Nach dem Empfang der vom Drehübertrager übertragenen Daten als serielle Daten durch einen Empfangscontroller werden die darin enthaltenen Datenrahmen ausgewertet und die wiederum in diesen enthaltenen Steuerinformationen an eine Steuereinheit sowie die Videodaten an eine Datensenke ausgegeben.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
  • 1 zeigt beispielhaft eine Vorrichtung.
  • 2 zeigt in schematischer Form das Blockschaltbild einer Vorrichtung.
  • 3 zeigt einen typischen Datenrahmen, wie er zur Kommunikation der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt wird.
  • 1 zeigt beispielhaft eine Vorrichtung. Der Computertomograf (CT-Scanner) besteht aus zwei mechanischen Hauptbestandteilen. Ein stationäres Teil 2 dient als Basis und Träger des ganzen Gerätes, in dem sich das rotierende Teil 1 dreht. Der Patient 104 wird auf einer Liege in der Öffnung des rotierenden Teils 1 positioniert. Zur Abtastung des Patienten 104 mittels Röntgenstrahlen 102 ist eine Röntgenröhre 101 sowie ein dieser gegenüberliegend angeordneter Detektor 103 vorgesehen. Röntgenröhre 101 und Detektor 103 sind auf dem rotierenden Teil 1 drehbar angeordnet. Ein Drehübertrager 3 dient zur elektrischen Verbindung zwischen dem rotierenden Teil 1 und dem stationären Teil 2. Hierbei wird einerseits die hohe elektrische Leistung zur Speisung der Röntgenröhre 101 in Richtung des rotierenden Teils 1 und gleichzeitig die Videodaten in entgegengesetzter Richtung übertragen. Parallel hierzu ist eine Kommunikation von Steuerinformationen in beiden Richtungen vorgesehen. Eine Auswerte- und Steuereinheit 106 dient zur Bedienung des Computertomografen sowie zur Anzeige der erzeugten Bilder. Die Kommunikation mit dem Computertomografen erfolgt über eine bidirektionale Verbindung 105.
  • 2 zeigt das Blockschaltbild einer Vorrichtung. Das rotierende Teil 1 umfasst eine Datenquelle 5 zur Erzeugung von Videodaten 6 aus den Messdaten des Detektors 103. Weiterhin ist eine Steuereinheit 7 vorgesehen, welche Steuerinformationen 8 erzeugt. Die Videodaten 6 und auch die Steuerinformationen 8 werden dem Sendecontroller 4 zur Erzeugung serieller Daten 21 zugeführt. Diese seriellen Daten 21 werden nun über den Drehübertrager 3 vom rotierenden Teil 1 auf das stationäre Teil 2 in Form eines seriellen Datenstroms 22 übertragen. Dieser wird durch den Empfangscontroller 14 ausgewertet, so dass daraus die Videodaten 16 für die Datensenke 15, beispielsweise in der Auswerte- und Steuereinheit 106, sowie die Steuerinformationen 18 für die stationäre Steuereinheit 17 gewonnen werden können.
  • 3 zeigt einen typischen Datenrahmen (Frame) 30 zur Übertragung zwischen dem rotierenden Teil 1 und dem stationären Teil 2 bzw. in umgekehrter Richtung. Zu Beginn des Datenrahmens 30 steht ein Kopf (Header) 31, welcher beispielsweise der Empfängerschaltung eine Synchronisation auf den Datentakt ermöglicht. Auf den Header 31 folgt ein weiteres Datenfeld, welches beispielsweise Statusinformationen 32, gegebenenfalls eine oder mehrere Adressen von einem oder mehreren Empfängern bzw. dem Absender, enthält, oder wahlweise Informationen über die Verteilung bzw. die Priorität des Rahmens enthält. Ebenso können hier auch noch Informationen über die Anzahl bzw. die Größe der Unterrahmen 33 enthalten sein. Auf dieses Feld folgt nun die eigentliche Nutzlast des Datenrahmens 30 in Form von einem oder mehreren Unterrahmen 33, welche durch einen Trailer 34 zur Signalisierung des Abschlusses des Datenrahmens 30 abgeschlossen werden. Dieser Trailer 34 kann auch noch weitere Statusinformationen und insbesondere eine Prüfsumme (CRC) enthalten.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    rotierendes Teil
    2
    stationäres Teil
    3
    Drehübertrager
    4
    Sendecontroller
    5
    Datenquelle
    6
    Videodaten
    7
    Steuereinheit/rotierend
    8
    Steuerinformationen
    14
    Empfangscontroller
    15
    Datensenke
    16
    Videodaten
    17
    Steuereinheit/stationär
    18
    Steuerinformationen
    21
    serielle Daten/rotierend
    22
    serielle Daten/stationär
    30
    Datenrahmen
    31
    Header
    32
    Statusinformationen
    33
    Unterrahmen
    34
    Trailer
    101
    Röntgenröhre
    102
    Röntgenstrahlung
    103
    Detektor
    104
    Patient
    105
    bidirektionale Verbindung
    106
    Auswerte- und Steuereinheit

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Signalübertragung in Computertomografen mit einem rotierenden Teil (1), welches gegenüber einem stationären Teil (2) drehbar gelagert ist, umfassend – an dem rotierenden Teil (1) einen Sendecontroller (4), welcher aus den Videodaten (6) einer Datenquelle (5) sowie aus den Steuerinformationen (8) einer Steuereinheit (7) serielle Daten (21) zur Übertragung an den stationären Teil (2) mittels eines Drehübertragers (3) bereitstellt, und – an dem stationären Teil (2) einen Empfangscontroller (14) zum Empfang der durch den Drehübertrager (3) übertragenen seriellen Daten (22), welcher diese Daten auswertet und die darin enthaltenen Steuerinformationen (18) an eine Steuereinheit (17) sowie die Videodaten (16) an eine Datensenke (15) übermittelt, wobei der Drehübertrager (3) mehrere Datenstrecken mit reduzierter Bandbreite zur Übertragung mehrerer Datenströme aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendecontroller (4) zur Erzeugung mehrerer paralleler Datenströme ausgelegt ist, wobei die Datenströme aus dem selben Takt eines Referenzgenerators durch Teilung oder Vervielfachung erzeugt werden, die vom Sendecontroller (4) erzeugten seriellen Daten Datenrahmen (30) aufweisen, wobei Videodaten (6) und Steuerinformationen (8) jeweils in einem gemeinsamen Datenrahmen (30) übertragen werden, und die seriellen Daten (21) entsprechend der Kanalkapazität der Datenstrecken aufgeteilt werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenrahmen (30) einen oder mehrere Unterrahmen (33) aufweisen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerinformationen (8) und Videodaten (6) in jeweils getrennten Unterrahmen (33) transportiert werden.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Datenrahmen (30) entsprechend den zu übertragenden Informationen anpassbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe und/oder die Anzahl der Unterrahmen (33) entsprechend den zu übertragenden Informationen anpassbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenrahmen (30) und/oder Unterrahmen (33) zusätzliche redundante Informationen enthalten, die zur Fehlerkorrektur bzw. zur Anpassung an die Eigenschaften der Übertragungsstrecke dienen.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendecontroller (4) zur Ausbildung mehrerer serieller Datenströme (21) und entsprechend der Empfangscontroller (14) zum Empfang mehrerer serieller Datenströme (22) ausgelegt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Kompression der Videodaten (6) vor der Umsetzung in serielle Daten im Sendecontroller (4) sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Dekompression im Empfangscontroller (14) vorhanden ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Drehübertrager (3) wenigstens eine weitere Datenstrecke zur Signalübertragung von dem stationären Teil zum rotierenden Teil vorhanden ist, welche auf der rotierenden Seite von dem Sendecontroller (4) und auf der stationären Seite von den Empfangscontroller (14) verwaltet wird.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Ringbus ausgestaltet ist.
  11. Computertomograph umfassend ein rotierendes Teil (1), welches gegenüber einem stationären Teil (2) drehbar gelagert ist, wobei – an dem rotierenden Teil (1) wenigstens ein Sendecontroller (4) vorhanden ist, welcher aus den Videodaten (6) einer Datenquelle (5) sowie aus den Steuerinformationen (8) einer Steuereinheit (7) serielle Daten (21) zur Übertragung an den stationären Teil (2) mittels eines Drehübertragers (3) bereitstellt, und – an dem stationären Teil (2) wenigstens ein Empfangscontroller (14) zum Empfang der durch den Drehübertrager (3) übertragenen seriellen Daten (22) vorhanden ist, welcher diese Daten auswertet und die darin enthaltenen Steuerinformationen (18) an eine Steuereinheit (17) sowie die Videodaten (16) an eine Datensenke (15) übermittelt, wobei der Drehübertrager (3) mehrere Datenstrecken mit reduzierter Bandbreite zur Übertragung mehrerer Datenströme aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendecontroller (4) zur Erzeugung mehrerer paralleler Datenströme ausgelegt ist, wobei die Datenströme aus dem selben Takt eines Referenzgenerators durch Teilung oder Vervielfachung erzeugt werden, die von dem wenigstens einen Sendecontroller (4) erzeugten seriellen Daten Datenrahmen (30) aufweisen, wobei Videodaten (6) und Steuerinformationen (8) jeweils in einem gemeinsamen Datenrahmen (30) übertragen werden, und die Daten entsprechend der Kanalkapazität der Datenstrecken aufgeteilt werden.
  12. Verfahren zum Transport von Daten in einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, umfassend folgende Schritte – Einlesen von Videodaten (6) in einen Sendecontroller (4), – Einlesen von Steuerinformationen (8) in den Sendecontroller (4), – Zusammenfassen der Videodaten (6) und der Steuerinformationen (8) in gemeinsamen Datenrahmen (30), – Erzeugung mehrerer paralleler Datenströme aus dem selben Takt eines Referenzgenerators durch Teilung oder Vervielfachung, – Aufteilung der Daten entsprechend der Kanalkapazität der Datenstrecken, – Ausgabe der Datenrahmen (30) als serielle Daten (21) zur Übertragung über einen Drehübertrager (3), – Empfangen der von dem Drehübertrager (3) übertragenen seriellen Daten (22), – Auswerten der in den seriellen Daten (22) enthaltenen Datenrahmen (30), – Ausgabe von Steuerinformationen (18) an eine Steuereinheit (17), und – Ausgabe von Videodaten (16) an eine Datensenke (15).
DE102004031272A 2004-06-28 2004-06-28 Drehübertrager für eine Vielzahl von Kanälen, Computertomograph mit einem Drehübertrager für eine Vielzahl von Kanälen sowie Verfahren zum Transport einer Vielzahl von Kanälen durch einen Drehübertrager Revoked DE102004031272B4 (de)

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