DE102010005284A1

DE102010005284A1 - Vorrichtung und Verfahren für ein Computertomographiegerät zur Datenübertragung sowie Computertomographiegerät

Info

Publication number: DE102010005284A1
Application number: DE102010005284A
Authority: DE
Inventors: Werner 90461 Reichel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2011-07-28
Also published as: US8494112B2; US20110176654A1; CN102133105A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Computertomographiegerät (1), welches eine Gantry (2) mit einem rotierbaren (4) und einem stationären (3) Teil umfasst. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Einrichtung (15 bis 17) zur Energieübertragung zwischen dem rotierbaren (4) und dem stationären (3) Teil der Gantry (2) und wenigstens eine PLC-Komponente (18 bis 21) (PLC = Power Line Communication) zur Datenübertragung zwischen dem rotierbaren (4) und dem stationären (3) Teil der Gantry (2) über die wenigstens eine Einrichtung (15 bis 17) zur Energieübertragung auf. Die Erfindung betrifft außerdem ein Computertomographiegerät, welches eine derartige Vorrichtung umfasst, sowie ein Verfahren zur Datenübertragung über die Vorrichtung mittels PLC.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem rotierbaren und einem stationären Teil einer Gantry eines Computertomographiegerätes. Die Erfindung betrifft außerdem ein Computertomographiegerät, welches eine derartige Vorrichtung zur Datenübertragung aufweist.
Ein Computertomographiegerät, insbesondere ein Röntgencomputertomographiegerät weist eine Gantry mit einem relativ zu einem stationären Teil rotierbaren Teil auf, an dem unter anderem eine Röntgenstrahlenquelle und ein Röntgenstrahlendetektor einander gegenüberliegend angeordnet sind. Im Betrieb des Röntgencomputertomographiegerätes fallen durch die Aufnahme von Röntgenprojektionen große Mengen von Messdaten an, die vom rotierenden auf den stationären Teil der Gantry übertragen werden müssen, da die Verarbeitung der Messdaten, insbesondere die Rekonstruktion von Schichtbildern und 3D-Bildern basierend auf den Messdaten in der Regel mit einem auf der stationären Seite angeordneten Bildrechner erfolgt.
Des Weiteren müssen im Betrieb des Röntgencomputertomographiegerätes bidirektional Betriebsdaten des Röntgencomputertomographiegerätes, worunter Steuerdaten, Statusdaten etc. verstanden werden, vom stationären auf den rotierbaren Teil sowie vom rotierbaren auf den stationären Teil der Gantry übertragen werden.
Die Datenübertragung zwischen dem stationären und dem rotierbaren Teil der Gantry kann kontaktbehaftet mittels sogenannter Schleifringe oder kontaktlos beispielsweise mittels kapazitiver Kopplung erfolgen. In der DE 10 2005 056 049 A1 ist z. B. eine kontaktlose Datenübertragung mittels kapazitiver Kopplung in einem Computertomographiegerät beschrieben. Auf dem rotierbaren Teil der Gantry ist wenigstens ein Streifenleitungspaar zur symmetrischen Signalübertragung angebracht, in das die zu übertragenden Daten bzw. die Informationen tragenden elektrischen Signale von einem Sendemodul eingespeist werden. Auf dem stationären Teil ist wenigstens ein Empfangselement angebracht, das sich während der relativen Bewegung der beiden Teile in geringem Abstand entlang zumindest eines Abschnitts des Streifenleitungspaars befindet und mit einem Empfangsmodul verbunden ist.
In der Regel weist ein Computertomographiegerät mehrere solche, jeweils ein Streifenleitungspaar umfassende Datenübertragungsstrecken auf. Eine erste Datenübertragungstrecke ist für die Übertragung der mit dem Röntgenstrahlendetektor erhaltenen Messdaten vom rotierbaren auf den stationären Teil der Gantry vorhanden. Eine zweite Datenübertragungstrecke ist für die Übertragung von Betriebsdaten des Computertomographiegerätes vom stationären auf den rotierbaren Teil der Gantry und eine dritte Datenübertragungstrecke ist für die Übertragung von Betriebsdaten des Computertomographiegerätes vom rotierbaren auf den stationären Teil der Gantry vorgesehen. Die zweite und die dritte Datenübertragungsstrecke dienen der Erzeugung der für die Übertragung von Betriebsdaten notwendigen Redundanz, um eine gesicherte Datenübertragung zwischen dem rotierbaren und dem stationären Teil der Gantry zu realisieren.
Die Bereitstellung und der parallele Betrieb der drei Übertragungsstrecken für Daten sind jedoch mit einem nicht unerheblichen technischen und finanziellen Aufwand verbunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, ein Computertomographiegerät und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart anzugeben, dass der Aufwand für die Datenübertragung zwischen dem stationären und dem rotierbaren Teil der Gantry eines Computertomographiegerätes reduziert ist.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung für ein Computertomographiegerät, welches eine Gantry mit einem rotierbaren und einem stationären Teil umfasst, aufweisend wenigstens eine Einrichtung zur Energieübertragung zwischen dem rotierbaren und dem stationären Teil der Gantry und wenigstens eine PLC-Komponente zur Datenübertragung zwischen dem rotierbaren und dem stationären Teil der Gantry über die wenigstens eine Einrichtung zu Energieübertragung.
Gemäß der Erfindung wird also vorgeschlagen, auf eine separate physikalische Vorrichtung bzw. einen separaten physikalischen Weg zur Übertragung von Daten zwischen dem rotierbaren und dem stationären Teil der Gantry eines Computertomographiegerätes zu verzichten und statt dessen mittels PLC (Power Line Communication) die Daten über die ohnehin vorhandene Einrichtung zur Energieübertragung zu übertragen.
Auf diese Weise lassen sich zwei physikalische Übertragungsstrecke für Daten einsparen, was nicht nur den technischen, sondern auch den finanziellen Aufwand für die Datenübertragung zwischen einem rotierenden und einem stationären Teil einer Gantry eines Computertomographiegerätes reduziert.
Nach einer Variante der Erfindung weist die wenigstens eine Einrichtung zur Energieübertragung wenigstens ein ringförmiges Übertragungselement auf. Vorzugsweise handelt es sich bei dem wenigstens einen ringförmigen Übertragungselement um wenigstens einen Schleifring zur Energieübertragung, wie er bei Computertomographiegeräten bekannt ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Datenübertragung zwischen dem rotierbaren und dem stationären Teil der Gantry über die wenigstens eine Einrichtung zu Energieübertragung bidirektional erfolgt.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Datenübertragung mittels der wenigstens einen PLC-Komponente kontaktbehaftet oder kontaktlos. Befindet sich der wenigstens eine Schleifring auf dem rotierbaren Teil der Gantry und die wenigstens eine PLC-Komponente auf dem stationären Teil der Gantry, so kann die wenigstens eine PLC-Komponente zur Datenübertragung zwischen dem rotierbaren und dem stationären Teil der Gantry über Bürsten mit dem wenigstens einen Schleifring zur kontaktbehafteten Datenübertragung verbunden sein. Alternativ kann die wenigstens eine PLC-Komponente zur Datenübertragung PLC-Signale kontaktlos, beispielsweise induktiv, in den wenigstens einen Schleifring ein- und/oder auskoppeln. In diesem Fall ist die wenigstens eine PLC-Komponente gemäß einer Variante der Erfindung ein PLC-Koppler zum kontaktlosen ein und/oder auskoppeln von PLC-Signalen.
Nach einer weiteren Variante der Erfindung erfolgt die Datenübertragung in einem Frequenzbereich von 1 MHz bis 40 MHz.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Computertomographiegerät, das wenigstens eine zuvor beschriebene Vorrichtung für die Datenübertragung zwischen einem rotierbaren und einem stationären Teil einer Gantry aufweist.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine Schleifring an dem rotierbaren Teil der Gantry angeordnet und mit wenigstens einer an dem rotierbaren Teil der Gantry angeordneten PLC-Komponente zum Empfang und/oder zum Versenden von PLC-Signalen für die Datenübertragung verbunden ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der stationäre Teil der Gantry wenigstens einen PLC-Koppler zum kontaktlosen ein- und/oder auskoppeln von PLC-Signalen in bzw. aus dem wenigstens einen Schleifring auf.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren für ein Computertomographiegerät, welches eine Gantry mit einem rotierbaren und einem stationären Teil umfasst, bei dem über wenigstens eine Einrichtung zur Energieübertragung zwischen dem rotierbaren und dem stationären Teil der Gantry mit wenigstens einer PLC-Komponente Daten zwischen dem rotierbaren und dem stationären Teil der Gantry übertragen werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden dabei Betriebsdaten des Computertomographiegerätes und mit dem Computertomographiegerät erzeugte Messdaten übertragen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 ein Röntgencomputertomographiegerät und
2 eine Querschnittsansicht der Gantry des Röntgencomputertomographiegerätes aus 1.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente durchwegs mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht zwingend maßstabsgetreu. Auf das in 1 und 2 dargestellte Röntgencomputertomographiegerät 1 wird im Folgenden und ohne Einschränkung der Allgemeinheit nur insoweit eingegangen als es zum Verständnis der Erfindung für erforderlich erachtet wird.
Das in 1 gezeigte Röntgencomputertomographiegerät 1 umfasst eine Gantry 2 mit einem stationären Teil 3 und mit einem um eine Systemachse 5 rotierbaren Teil 4. Der rotierbare Teil 4 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung ein Röntgensystem auf, welches eine Röntgenstrahlenquelle 6 und einen Röntgenstrahlendetektor 7 umfasst, die an dem rotierbaren Teil 4 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Im Betrieb des Röntgencomputertomographiegerätes 1 geht von der Röntgenstrahlenquelle 6 Röntgenstrahlung 8 in Richtung des Röntgenstrahlendetektors 7 aus, durchdringt ein Messobjekt und wird vom Röntgenstrahlendetektor 7 in Form von Messdaten bzw. Messsignalen erfasst.
Das Röntgencomputertomographiegerät 1 weist des Weiteren eine Patientenliege 9 zur Lagerung eines zu untersuchenden Patienten P auf. Die Patientenliege 9 umfasst einen Liegensockel 10, an dem eine zur eigentlichen Lagerung des Patienten P vorgesehene Patientenlagerungsplatte 11 angeordnet ist. Die Patientenlagerungsplatte 11 ist derart relativ zu dem Liegensockel 10 in Richtung der Systemachse 5 verstellbar, dass sie zusammen mit dem Patienten P in die Öffnung 12 der Gantry 2, welche vorliegend ein zylinderförmiges Messfeld definiert, zur Aufnahme von 2D-Röntgenprojektionen von dem Patienten P, z. B. in einem Spiralscan, eingeführt werden kann. Die rechnerische Verarbeitung der mit dem Röntgensystem aufgenommenen 2D-Röntgenprojektionen bzw. die Rekonstruktion von Schichtbildern, 3D-Bildern oder eines 3D-Datensatzes basierend auf den Messdaten bzw. den Messsignalen der 2D-Röntgenprojektionen erfolgt mit einem Bildrechner 13 des Röntgencomputertomographiegerätes 1, welche Schichtbilder oder 3D-Bilder auf einer Anzeigevorrichtung 14 darstellbar sind.
Zum Betrieb der auf dem rotierbaren Teil 4 angeordneten Komponenten des Röntgencomputertomographiegerätes 1, wie z. B. der Röntgenstrahlenquelle 6 und des Röntgenstrahlenempfängers 7, müssen diese mit elektrischer Energie versorgt werden. Zur Energieversorgung der Komponenten weist das Röntgencomputertomographiegerät 1 im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung eine Einrichtung zur Energieübertragung auf, welche ringförmige Übertragungselemente in Form von ringförmig geschlossenen Schleifringen umfasst.
Ein derartiger Schleifring 15 ist in 2 schematisch dargestellt. Der Schleifring 15 wird von einer auf dem stationären Teil 3 angeordneten Energieversorgungseinheit 16 gespeist, wobei der Schleifring 15 im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einer Bürste 17 kontaktiert wird. Auf dem rotierbaren Teil 4 ist der Schleifring 15 in nicht dargestellter Weise mit zu versorgenden elektrischen Komponenten, z. B. der Röntgenstrahlenquelle 6 und/oder dem Röntgenstrahlendetektor 7 verbunden.
Im Betrieb des Röntgencomputertomographiegerätes 1 sind des Weiteren Betriebsdaten über Betriebszustände von Komponenten, Steuerungsdaten und Regelungsdaten sowohl vom stationären Teil 3 auf den rotierbaren Teil 4 als auch vom rotierbaren Teil 4 auf den stationären Teil 3 der Gantry 2 zu übertragen. Darüber hinaus sind große Mengen von mit dem Röntgenstrahlendetektor 7 erfassten Messdaten vom rotierbaren Teil 4 auf den stationären Teil 3 zu übertragen.
Nach der Erfindung erfolgt die Übertragung dieser Daten ebenfalls über die an sich zur Energieversorgung vorgesehenen Schleifringe mittels PLC (Power Line Communication).
Auf dem rotierbaren Teil 4 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung eine PLC-Sende- und Empfangseinheit 18 zum Senden und Empfangen von Betriebsdaten in Form von PLC-Signalen vorhanden, welche mit dem Schleifring 15 sowie mit den auf dem rotierbaren Teil 4 angeordneten Komponenten verbunden ist. Die PLC-Sende- und Empfangseinheit 18 kann in den Schleifring 15 als PLC-Signale eingespeiste Betriebsdaten empfangen bzw. selbst in den Schleifring 15 Betriebsdaten als PLC-Signale einspeisen.
Des Weiteren ist auf dem rotierbaren Teil 4 eine zweite PLC-Sendeeinheit 19 zum Übertragen der mit dem Röntgenstrahlendetektor 7 erzeugten Messdaten bzw. Messsignale angeordnet, welche mit dem Röntgenstrahlendetektor 7 und dem Schleifring 15 verbunden ist. Die PLC-Sendeeinheit 19 kann Messsignale in Form von PLC-Signalen in den Schleifring 15 einspeisen.
Auf dem stationären Teil 3 sind ein erster PLC-Koppler 20 zum Versenden und Empfangen von Betriebsdaten in Form von PLC-Signalen und ein zweiter PLC-Koppler 21 zum Empfang der Messsignale in Form von PLC-Signalen angeordnet. Die beiden PLC-Koppler 20 und 21 koppeln im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung PLC-Signale kontaktlos, vorliegend induktiv, in den Schleifring 15 ein bzw. aus.
Auf diese Weise können Betriebsdaten bidirektional und Messdaten bzw. Messsignale unidirektional, optional auch bidirektional, zwischen dem stationären 3 und dem rotierbaren Teil 4 der Gantry 2 über einen an sich zur Energieversorgung vorgesehenen Schleifring mittels PLC übertragen werden, wodurch gesondert ausschließlich zur Datenübertragung vorgesehene Übertragungswege entfallen können.
Alternativ können die PLC-Koppler 20 und 21 auch durch PLC-Sende- und/oder Empfangseinheiten ersetzt werden, die mit dem Schleifring 15 über nicht dargestellte Bürsten verbunden sind, so dass die Datenübertragung in diesem Fall kontaktbehaftet ist.
Die Datenübertragung mittels PLC-Signale erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung in einem Frequenzbereich von 1 MHz bis 40 MHz.
Wie bereits erwähnt kann das Röntgencomputertomographiegerät 1 mehrere an sich zur Energieversorgung vorgesehene Schleifringe aufweisen, wobei über jeden dieser Schleifringe mittels PLC Daten übertragen werden können.
Im Unterschied zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung können die Schleifringe auch auf dem stationären Teil 3 der Gantry angeordnet sein, so dass auf dem rotierbaren Teil 4 der Gantry PLC-Koppler vorhanden sind oder PLC-Sende- und/oder Empfangseinheiten den Schleifring beispielsweise mittels Bürsten kontaktieren.
Die Angabe des Frequenzbereiches für die Übertragung von Daten mittels PLC-Signale ist nur exemplarisch zu verstehen und kann auch davon abweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005056049 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung für ein Computertomographiegerät (1), welches eine Gantry (2) mit einem rotierbaren (4) und einem stationären (3) Teil umfasst, aufweisend – wenigstens eine Einrichtung (15 bis 17) zur Energieübertragung zwischen dem rotierbaren (4) und dem stationären (3) Teil der Gantry (2) und – wenigstens eine PLC-Komponente (18 bis 21) (PLC = Power Line Communication) zur Datenübertragung zwischen dem rotierbaren (4) und dem stationären (3) Teil der Gantry (2) über die wenigstens eine Einrichtung (15 bis 17) zur Energieübertragung.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die wenigstens eine Einrichtung (15 bis 17) zur Energieübertragung wenigstens ein ringförmiges Übertragungselement (15) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die wenigstens eine Einrichtung (15 bis 17) zur Energieübertragung wenigstens einen Schleifring (15) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Datenübertragung zwischen dem rotierbaren (4) und dem stationären (3) Teil der Gantry (2) über die wenigstens eine Einrichtung (15 bis 17) zu Energieübertragung bidirektional erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Datenübertragung mittels der wenigstens einen PLC-Komponente (18 bis 21) kontaktbehaftet oder kontaktlos erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die wenigstens eine PLC-Komponente ein PLC-Koppler (20, 21) zum kontaktlosen ein und/oder auskoppeln von PLC-Signalen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Datenübertragung in einem Frequenzbereich von 1 MHz bis 40 MHz erfolgt.
Computertomographiegerät (1) aufweisend wenigstens eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Computertomographiegerät (1) nach Anspruch 8, bei dem der wenigstens eine Schleifring (15) an dem rotierbaren Teil (4) der Gantry (2) angeordnet und mit wenigstens einer PLC-Komponente (18, 19) zum Empfang und/oder zum Versenden von PLC-Signalen verbunden ist.
Computertomographiegerät (1) nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der stationäre Teil (3) der Gantry (2) wenigstens einen PLC-Koppler (20, 21) zum ein- und/oder auskoppeln von PLC-Signalen in bzw. aus dem wenigstens einen Schleifring (15) aufweist.
Verfahren für ein Computertomographiegerät (1), welches eine Gantry (2) mit einem rotierbaren (4) und einem stationären (3) Teil umfasst, bei dem über wenigstens eine Einrichtung (15 bis 17) zur Energieübertragung zwischen dem rotierbaren (4) und dem stationären (3) Teil der Gantry (2) mit wenigstens einer PLC-Komponente (18 bis 21) (PLC = Power Line Communication) Daten zwischen dem rotierbaren (4) und dem stationären (3) Teil der Gantry (2) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem Betriebsdaten des Computertomographiegerätes (1) und mit dem Computertomographiegerät (1) erzeugte Messdaten übertragen werden.