DE102005035802A1

DE102005035802A1 - Datenübertragungssystem für Computertomographen

Info

Publication number: DE102005035802A1
Application number: DE200510035802
Authority: DE
Inventors: Nils Krumme
Original assignee: Schleifring und Apparatebau GmbH
Current assignee: Schleifring und Apparatebau GmbH
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2007-02-01

Abstract

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Übertragung von Daten zwischen dem rotierenden Teil und dem stationären Teil eines Computertomographen zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eine Absorberantenne zur Absorption unerwünschter Störungen vorgesehen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Datenübertragungssystem zur Übertragung von Daten zwischen dem rotierenden Teil und dem stationären Teil eines Computertomographen mittels gerichteter Funkübertragung.

Aus der US 6,433,631 ist eine Vorrichtung zur Datenübertragung in Computertomographen bekannt. Eine Streifenleitung im rotierenden Teil wird mit dem Sendersignal beaufschlagt. Am stationären Teil ist ein Abgriff vorgesehen, welcher in einem geringen Abstand in einer Größenordnung von ca. 1 mm von der Streifenleitung geführt wird. Durch einen differentiellen Aufbau der Leiterstruktur kann die Störabstrahlung stark reduziert werden.

Bei derartigen Übertragungssystemen kann es vorkommen, dass die ganze Anordnung unerwünscht hohe Störpegel in die Umgebung abstrahlt. Um eine solche Abstrahlung zumindest breitbandig zu machen, so das die gängigen EMV-Normen eingehalten werden, ist in der WO 03/028325 A2 vorgeschlagen, den zu übertragenden Datenstrom mit Zufallszahlen zu kodieren. Hierzu sind allerdings die zu übertragenden Daten zu modifizieren.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Datenübertragungssystem vorzustellen, welches gegenüber dem Stand der Technik eine reduzierte Abstrahlung hochfrequenter Signale aufweist.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Übertragung von Daten zwischen dem rotierenden Teil 1 und dem stationären Teil 2 eines Computertomographen umfasst auf dem rotierenden Teil 1 wenigstens eine Datenquelle 103 und auf dem stationären Teil 2 wenigstens eine Datensenke 106 zur Auswertung der Daten. Weiterhin ist im rotierenden Teil 1 wenigstens ein erster Sender 10 sowie eine von dieser gespeiste Leiterstruktur 12 vorgesehen. Die Speisung der Leiterstruktur erfolgt üblicherweise in deren Mitte. Durch die Speisestelle ist die Leiterstruktur vorzugsweise in zwei gleich lange Teile geteilt, die von der Speisestelle aus gesehen in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. Im stationären Teil 2 ist wenigstens ein Empfänger 15 sowie ein diesen speisender Empfangskoppler 14 vorgesehen. Der Empfangskoppler greift Signale von der Leiterstruktur ab.

Die Leiterstruktur ist derart ausgelegt, dass die zu übertragenden Signale darin gut geführt werden können, aber nicht an die Umgebung abgestrahlt werden. Dennoch lässt sich meist eine geringe Abstrahlung nicht vermeiden. So bilden die bekannten Leiterstrukturen meist einen geschlossenen Kreis um den Rotor oder Stator eines Computertomographen. Dieser ist als solcher resonanzfähig und strahlt bevorzugt auf seiner Resonanzfrequenz hochfrequente Energie ab, sofern er entsprechende spektrale Anteile im Sendesignal enthalten sind. Diese Abstrahlung soll nun mit einer erfindungsgemäßen Antenne, nachfolgend Absorberantenne 19, 20 genannt, zumindest teilweise aufgefangen und absorbiert werden. Erfindungsgemäß können wahlweise eine oder mehrerer solcher Absorberantennen in Kombination eingesetzt werden.

Eine erfindungsgemäße Absorberantenne kann ein konstruktiver Bestandteil eines Schleifrings sein. So kann diese beispielsweise aus leitfähigem Kunststoff oder auch als in den Schleifring eingegossener Drahtring realisiert sein. Ebenso kann sie Bestandteil des Geräterahmens sein und beispielsweise als Blechkonstruktion aus schlecht leitendem Material hergestellt sein. Ebenso kann die beispielsweise durch eine leitfähige Beschichtung, wie Leitlack oder ähnliche auf einer isolierenden Anordnung wie einer Abdeckung aufgebracht sein.

Wichtig für die Funktion der Absorberantenne ist eine möglichst gute Verkoppelung mit einer der Parasitären Antennen, welche unerwünschte Signale abstrahlen, im Falle eines Computertomographen meist der Leiterstruktur.

Eine besonders vorteilhafte der Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass wenigstens eine der Absorberantennen 19, 20 in Form einer geschlossenen und vorzugsweise verlustbehafteten Leiterschleife ausgebildet ist. Damit entspricht eine erfindungsgemäße Absorberantenne einer Rahmenantenne, welche verlustbehaftet ist. Durch die Bedämpfung der Antenne lässt sich deren Bandbreite erhöhen. Derartige Rahmenantennen haben einen gleichmäßigen Feldverlauf und entsprechen den Parasitären Antennen, das heißt hier der Leiterstruktur. Grundsätzlich könnten aber Dipolantennen eingesetzt werden.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass wenigstens eine der Absorberantennen 19, 20 wahlweise rund oder rechteckig ausgebildet ist. So kann beispielsweise eine erfindungsgemäße Absorberantenne ringförmig in der Nähe der Leiterstruktur 12 angeordnet sein. Ebenso kann auch eine rechteckige Absorberantenne beispielsweise um den häufig rechteckigen Rahmen eines Computertomographen angeordnet werden. Eine erfindungsgemäße Absorberantenne kann wahlweise am Rotor oder auch am Stator sowie an beiden Teilen angebracht sein.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine der Absorberantennen 19, 20 wenigstens ein verlustbehaftetes Material umfasst. Ein solches verlustbehaftetes Material kann beispielsweise ein Widerstandsdraht oder auch eine Widerstandsfolie, welche bevorzugt auf einer Leiterplatte aufgebracht ist sein.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine der Absorberantennen 19, 20 wenigstens einen Dämpfungswiderstand umfasst. Dämpfungswiderstände sind dann sinnvoll, wenn die Absorberantenne selbst aus einem dämpfungsarmen Material beziehungsweise aus einem Material mit noch nicht ausreichend hoher Dämpfung hergestellt ist. Weiterhin kann durch Einfügen zusätzlicher oder auch höherer beziehungsweise niedrigerer Dämpfungswiderstände die Dämpfung fein eingestellt und damit an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Erfindungsgemäß werden Dämpfungswiderstände vorzugsweise in Serie, das heißt entlang der Antenne geschaltet. Alternativ können auch Dämpfungswiderstände von einer Antenne parallel zu einer Bezugsfläche beziehungsweise Massefläche geschaltet werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine der Absorberantennen 19, 20 wenigstens eine Serieninduktivität und/oder Serienkapazität umfasst. So kann durch Serieninduktivitäten die wirksame Antennenlänge verlängert beziehungsweise durch Serienkapazitäten verkürzt werden. Es ist durch derartige blinde Elemente eine Anpassung der Resonanzfrequenz an eine zu absorbierende Frequenz möglich. Es ist damit auch möglich, die Absorberantenne beispielsweise mit kleineren oder größeren Radius als die Leiterstruktur auszubilden, da die Frequenz angepasst werden kann. Weiterhin ist die Absorberantenne breitbandiger als die Eigenresonanz der Leiterstruktur und kann damit auch Abweichungen tolerieren.

Besonders günstig ist es, wenn wenigstens eine der Absorberantennen 19, 20 wenigstens eine Parallelinduktivität und/oder Parallelkapazität zu einer gemeinsamen Masse umfasst. Ebenso wie zuvor beschrieben kann auch eine Anpassung durch Parallelinduktivitäten beziehungsweise Parallelkapazitäten erfolgen, wobei diese vorzugsweise gegen eine gemeinsame Bezugsfläche beziehungsweise Masse geschaltet sind.

Eine weitere Ausgestaltung weist wenigstens eine der Absorberantennen 19, 20 auf, welche auf eine vorgegebene Frequenz abgestimmt ist. So ist wenigstens eine der Absorberantennen auf eine zu unterdrückende Frequenz abgestimmt, welche vorzugsweise einer der Resonanzfrequenzen einer Leiterstruktur entspricht.

Eine weitere Form an der Erfindung sieht mehrere der Absorberantennen 19, 20 vor, welche auf mehrere vorgegebene Frequenzen abgestimmt sind. Somit ist eine Anpassung auf verschiedene Resonanzfrequenzen, welche möglicherweise von unterschiedlichen Teilen beziehungsweise unterschiedlichen Leiterstrukturen stammen, möglich.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung weist wenigstens eine der Absorberantennen 19, 20 in rechteckiger Form auf. Hierbei sind die Seitenlängen ganzzahlige Vielfache von λ/8 der zu dämpfenden Frequenz beträgt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung weist wenigstens eine der Absorberantennen 19, 20 in kreisförmiger Form auf. Hierbei ist der Umfang ein ganzzahliges Vielfaches von λ/4 der zu dämpfenden Frequenz beträgt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung weist wenigstens eine der Absorberantennen 19, 20 mit mehreren Windungen auf. Hierdurch kann die Impedanz der Antenne erhöht werden.

Ein erfindungsgemäßer Computertomograph weist eine Vorrichtung entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche auf.

Die Übertragungsrichtung entsprechend dem Anspruch 1 wurde vom Rotor zum Stator gewählt, da dies dem häufigsten Einsatzfall entspricht. Allerdings ist ebenso eine Übertragung in entgegengesetzter Richtung oder aber auch bidirektional möglich.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.

1 zeigt in allgemeiner Form schematisch einen Computertomographen.

2 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Detail.

1 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Der Computertomograph (CT-Scanner) besteht aus zwei mechanischen Hauptbestandteilen. Ein stationäres Teil 2 dient als Basis und Träger des ganzen Gerätes, in denen sich das rotierende Teil 1 dreht. Der Patient 104 wird auf einer Liege 107 in der Öffnung des rotierenden Teils positioniert. Zur Abtastung des Patienten 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 werden einerseits die hohe elektrische Leistung zur Speisung der Röntgenröhre 101 in Richtung des rotierenden Teils 1 und gleichzeitig die Rohdaten des Bildes in der entgegengesetzten Richtung übertragen. Parallel hierzu ist eine Kommunikation von Steuerinformationen in beiden Richtungen vorgesehen. Eine Auswerte- und Steuereinheit 106 dient zur Bedienung des Computertomographen sowie zur Anzeige der erzeugten Bilder. Die Kommunikation mit dem Computertomographen erfolgt über eine bidirektionale Verbindung 105.

2 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Detail. Ein Sender 10, beispielsweise der Röntgendetektor eines Computertomographen auf dessen drehender Gantry dient zur Aussendung von hochfrequenten Signalen in einen ersten Leitungskoppler 11 und von diesem in eine zweigeteilte Leiterstruktur 12a, 12b. Dieser erste Leitungskoppler kann im einfachsten Fall eine galvanische Verbindung oder aber auch eine Kapazität, ein Filter, ein Richtkoppler etc. sein. An den Enden sind die Zweige der zweigeteilten Leiterstruktur mittels der Terminierungen 13a, 13b weitgehend reflexionsfrei abgeschlossen. Relativ beweglich hierzu bzw. auf dem feststehenden Teil der Gantry angeordnet ist ein Empfänger 15, welcher die Signale, die von dem Empfangskoppler 14 abgegriffen werden, erhält. Der Empfangskoppler 14 koppelt das Feld in der Nähe der ersten Leiterstruktur auf der Senderseite berührungslos aus und kann beispielsweise in Streifenleitungstechnik als Leiterstruktur 16 aufgebaut sein. Im Falle einer Streifenleitung ist dieser Koppler vorzugsweise mittels einer Terminierung 18 reflexionsfrei abgeschlossen. Die Verbindung zum Empfänger 15 kann über einen Leitungskoppler 17 oder auch durch direkten galvanischen oder kapazitiven Kontakt erfolgen.

Eine ringförmige Absorberantenne 19 sowie eine rechteckförmige Absorberantenne 20 dienen zur Reduzierung der Störstrahlung. Diese Antennen können alternativ oder gleichzeitig vorgesehen sein.

1: Rotierendes Teil
2: Stationäres Teil
3: Drehübertrager
10: Sender
11: Leitungskoppler
12: Leiterstruktur (Rotor)
13: Terminierung
14: Empfangskoppler
15: Empfänger
16: Dielektrischer Wellenleiter (Stator)
17: Leitungskoppler im Empfänger
18: Terminierung
19: Absorberantenne ringförmig
20: Absorberantenne rechteckig
21: Schirm
22: Dielektrikum
101: Röntgenröhre
102: Röntgenstrahlung
103: Detektor
104: Patient
105: bidirektionale Verbindung
106: Auswerte- und Steuereinheit
107: Patientenliege

Claims

Vorrichtung zur Übertragung von Daten zwischen dem rotierenden Teil (1) und dem stationären Teil (2) eines Computertomographen, wobei das rotierende Teil (1) wenigstens eine Datenquelle (103) aufweist und das stationäre Teil wenigstens eine Datensenke (106) zur Auswertung der Daten umfasst, und dass im rotierenden Teil (1) wenigstens ein erster Sender (10) sowie eine von dieser gespeiste Leiterstruktur (12) vorgesehen ist und weiterhin im stationären Teil (2) wenigstens ein Empfänger (15) sowie ein diesen speisender Empfangskoppler (14) zum Abgriff von Signalen von einer Leiterstruktur (12) vorgesehen ist dadurch gekennzeichnet dass, in der Nähe der Leiterstruktur wenigstens eine Absorberantenne (19, 20) zur Absorption unerwünschter Störungen vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass, wenigstens eine der Absorberantennen (19, 20) in Form einer geschlossenen und vorzugsweise verlustbehafteten Leiterschleife ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, wenigstens eine der Absorberantennen (19, 20) wahlweise rund oder rechteckig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, wenigstens eine der Absorberantennen (19, 20) wenigstens ein verlustbehaftetes Material umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, wenigstens eine der Absorberantennen (19, 20) wenigstens einen Dämpfungswiderstand umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, wenigstens eine der Absorberantennen (19, 20) wenigstens eine Serieninduktivität und/oder Serienkapazität umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, wenigstens eine der Absorberantennen (19, 20) wenigstens eine Parallelinduktivität und/oder Parallelkapazität zu einer gemeinsamen Masse umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, wenigstens eine der Absorberantennen (19, 20) auf eine vorgegebene Frequenz abgestimmt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, mehrere der Absorberantennen (19, 20) auf mehrere vorgegebene Frequenzen abgestimmt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, wenigstens eine der Absorberantennen (19, 20) in rechteckiger Form ausgeführt ist, wobei die Seitenlängen ganzzahlige Vielfache von λ/8 der zu dämpfenden Frequenz beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, wenigstens eine der Absorberantennen (19, 20) in kreisförmiger Form ausgeführt ist, wobei der Umfang ganzzahlige Vielfache von λ/4 der zu dämpfenden Frequenz beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, wenigstens eine der Absorberantennen (19, 20) mehrere Windungen umfasst.
Computertomograph umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.