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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale zwischen einem feststehendem und einem um eine Rotationsachse rotierbaren Gantryteil einer Computertomographieanlage.
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Das bevorzugte Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung betrifft die Datenübertragung zwischen dem rotierenden und dem stationären Teil eines Computertomographen. Beim Betrieb des Computertomographen müssen die von den Röntgendetektoren erfassten Daten vom rotierenden Teil an den stationären Teil des Computertomographen übertragen werden, um sie dort weiterzuverarbeiten. Mit der ständigen Weiterentwicklung der Computertomographen steigt die pro Zeiteinheit zu übertragende Datenmenge immer weiter an.
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Bei vielen derzeit verfügbaren Computertomographen wird ein so genanntes Schleifring-System zur Datenübertragung eingesetzt, wie es beispielsweise aus
US 5140696 A bekannt ist. Dieses Datenübertragungssystem umfasst eine Sendeeinheit am rotierenden Teil sowie eine Empfangseinheit am stationären Teil. Die Sendeeinheit weist zumindest eine mit einem Sender verbundene Hochfrequenzleitung als Sendeantenne auf, die am Umfang des rotierenden Teils des Drehrahmens angeordnet ist. Die Empfangseinheit umfasst einen Empfänger und zumindest eine mit dem Empfänger verbundene Empfangsantenne, die durch einen kurzen Abschnitt einer Hochfrequenzleitung gebildet ist. Beim Betrieb des Computertomographen bewegt sich die Sendeantenne in geringem Abstand an der am stationären Teil befestigten Empfangsantenne vorbei, so dass die auf der sendenden Hochfrequenzleitung propagierenden Signale über die sich ausbildende evaneszente Welle kapazitiv in die Empfangsantenne einkoppeln. Die Sendeinheit kann nur dort an der Hochfrequenzleitung in dem rotierbaren Teil angeordnet sein, wo ein entsprechender Einbauraum vorhanden ist.
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Die
DE 10 2005 027 632 A1 offenbart ein Mehrkanaldatenübertragungssystem für Computertomographen, wobei Daten berührungslos zwischen dem rotierenden Teil und dem feststehenden Teil des Computertomographen übertragen werden. Die Daten abgebenden Leiter sind dabei in mehrere voneinander unabhängige Abschnitte geteilt. Jeder Abschnitt wird von einer Sendeeinheit mit unterschiedlichen Daten versorgt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Anordnung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale zwischen zwei relativ zueinander rotierbaren Gantryteilen einer Computertomographieanlage anzugeben, die vorhandene freie Einbauräume in einem rotierbaren Gantryteil nutzt.
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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Anordnung des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
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Die Erfindung beansprucht eine Anordnung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale zwischen einem feststehendem und einem um eine Rotationsachse rotierbaren Gantryteil einer Computertomographieanlage. Die Anordnung umfasst mindestens einem an dem rotierbaren Gantryteil angeordneten kreisringförmigen Leiter zum Abgeben der elektrischen Signale, wobei der Leiter in n (mit n ∊ N und n > 1) drehsymmetrisch angeordnete Leiter-Kreisringsegmente geteilt ist, die zueinander keine elektrische Verbindung aufweisen und n Sendeeinheiten, die jeweils an unterschiedlichen Leiter-Kreisringsegmenten angeordnet sind und die jeweils unterschiedliche elektrische Signale in die Leiter-Kreisringsegmente einspeisen. Die Winkel zwischen den Sendeeinheiten und einem Ende ihrer zugehörigen Leiter-Kreisringsegmente sind gleich groß. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass vorhandene Einbauräume einfacher berücksichtigt werden können und identische Leiter-Kreissegmente mit zugehörigen Sendeeinheiten einsetzbar sind. Dabei sind die Sendeeinheiten nicht mittig auf dem Leiter-Kreisringsegment angeordnet, das heißt der Winkel ist kleiner 180/n.
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In einer Weiterbildung kann die Rotationsachse die Anlagenachse der Computertomographieanlage sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Kreismittelpunkt des kreisringförmigen Leiters auf der Rotationsachse des rotierbaren Gantryteils liegen.
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Des Weiteren kann n < 5 sein. Dadurch wir die Anzahl der Leiter-Kreissegmente begrenzt.
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In einer weiteren Ausführungsform können n = 2 und beide Sendeeinheiten symmetrisch zu einem Durchmesser des kreisringförmigen Leiters angeordnet sein.
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In einer Weiterbildung können n = 3 und zwei der drei Sendeeinheiten symmetrisch zu einem Durchmesser des kreisringförmigen Leiters angeordnet sein.
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Außerdem können n = 4 und jeweils zwei der vier Sendeeinheiten symmetrisch zu einem Durchmesser des kreisförmigen Leiters angeordnet sein.
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Die Erfindung beansprucht auch eine Computertomographieanlage mit einer Gantry, die zwei Gantryteile und eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
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Es zeigen:
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1: eine Computertomographieanlage,
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2: eine Anordnung von zwei kreisringförmigen Leitersegmenten zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale,
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3: eine Anordnung von drei kreisringförmigen Leitersegmenten zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale und
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4: eine Anordnung von vier kreisringförmigen Leitersegmenten zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale
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1 zeigt eine erfindungsgemäßes Computertomographieanlage 1 mit einem feststehendem Gantryteil 6, in dem sich ein rotierbares Gantryteil 11 befindet, auf dem ein erstes Röhren-/Detektor-System, bestehend aus einer Röntgenröhre 2 und einem Detektor 3, angeordnet ist. Alternativ können ein oder mehrere zusätzliche Röhren-/Detektor-Systeme angebracht werden, wie sie hier optional mit der Röntgenröhre 4 und dem gegenüber liegenden Detektor 5 dargestellt sind. Zur Untersuchung wird ein Patient 7 mit Hilfe einer entlang einer Anlagenachse 9 verschiebbaren Patientenliege 8 in ein Messfeld eingefahren, so dass eine Absorption der Röntgenstrahlung aus unterschiedlichen Projektionswinkeln gemessen werden kann. Zur Steuerung der Anlage 1 dient ein Computer 10, der als Steuer- und Recheneinheit ausgelegt ist. Auf dem Computer 10 laufen Computerprogramme, die eine Steuerung der Anlage 1 und eine Auswertung gemessener Daten sowie eine Rekonstruktion der gewünschten tomographischen Bilddaten durchführen.
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Insbesondere bei der Übertragung der Detektordaten aus dem mindestens einen Detektor auf dem rotierbaren Gantryteil 11 ist es notwendig, die große Masse der anfallenden Daten über einen kontaktlosen Weg zu übertragen. Hierzu wird auf dem rotierbaren Gantryteil 11 eine erfindungsgemäße Anordnung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale angebracht, so dass diese zwischen den beiden relativ zueinander rotierbaren Gantryteilen 6, 11 übertragen werden können. In den 2 bis 4 sind Ausführungsbeispiele der Anordnung näher beschrieben.
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2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung von einem kreisringförmigen Leiter 17 auf einem rotierbaren Gantryteil 11 zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale von dem rotierbaren Gantryteil 11 auf einen nicht dargestellten feststehenden Gantryteil. Der Leiter 17 wirkt als Antenne und gibt elektromagnetische Strahlung ab, die von einer nicht dargestellten, an dem feststehenden Gantryteil angeordneten Empfangsantenne aufgenommen werden kann. Der Leiter 17 rotiert zusammen mit dem Gantryteil 11 im Betrieb um eine Rotationsachse 18.
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Der Leiter 17 ist in zwei gleichgroße Leiter-Kreissegmente 12, 13 geteilt, die jeweils an ihren beiden Enden mit Leiterabschlüssen 16 zur Vermeidung von Reflexionen auf den Leiter-Kreissegmenten 12, 13 versehen sind. Über Sendeeinheiten 14, 15 werden Sendesignale in die Leiter-Kreissegmente 12, 13 eingespeist. Da die Sendeeinheiten 14, 15 unterschiedliche Signale einspeisen, können sie grundsätzlich an beliebiger Stelle am Leiter-Kreissegment 12, 13 angeordnet sein. Wegen der zulässigen Laufzeitunterschiede bis zu den Leiterabschlüssen 16 müssen die Sendeeinheiten 14, 15 nicht mittig auf den Leiter-Kreissegmenten 12, 13 angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß werden baugleiche Leiter-Kreissegmente 12, 13 eingesetzt, bei denen die Sendeeinheiten 14, 15 um die gleichen Winkel α, β jeweils von einem Leiterabschluss 16 versetzt angeordnet sind. Um zu der Anordnung nach 2 zu gelangen muss beispielsweise das Leiter-Kreissegmente 13 noch um seine Achse um 180° gedreht eingebaut werden. Dadurch liegen die Sendeeinheit 14 und 15 symmetrisch zu einem Durchmesser 23 des Leiters 17. Durch die beliebige Anordnung der Sendeeinheit 14 entlang des Leiter-Kreissegments 12 ist die Wahrscheinlichkeit größer, in dem rotierbaren Gantryteil 11 einen geeigneten freien Platz zum Einbau zu finden. Durch eine Verwendung identischer Leiter-Kreissegmente 12, 13 mit den entsprechend angeordneten Sendeeinheiten 14, 15 wird die Herstellung vereinfacht und preiswerter.
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3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung von einem kreisringförmigen Leiter 17 auf einem rotierbaren Gantryteil 11 zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale von dem rotierbaren Gantryteil 11 auf einen nicht dargestellten feststehenden Gantryteil. Der Leiter 17 wirkt als Antenne und gibt elektromagnetische Strahlung ab, die von einer nicht dargestellten, an dem feststehenden Gantryteil angeordneten Empfangsantenne aufgenommen werden kann. Der Leiter 17 rotiert zusammen mit dem Gantryteil 11 im Betrieb um eine Rotationsachse 18.
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Der Leiter 17 ist in drei gleichgroße Leiter-Kreissegmente 12, 13, 19 geteilt, die jeweils an ihren beiden Enden mit Leiterabschlüssen 16 zur Vermeidung von Reflexionen auf den Leiter-Kreissegmenten 12, 13, 19 versehen sind. Über Sendeeinheiten 14, 15, 20 werden Sendesignale in die Leiter-Kreissegmente 12, 13, 19 eingespeist. Da die Sendeeinheiten 14, 15, 20 unterschiedliche Signale einspeisen, können sie grundsätzlich an beliebiger Stelle am Leiter-Kreissegment 12, 13, 20 angeordnet sein. Wegen der zulässigen Laufzeitunterschiede bis zu den Leiterabschlüssen 16 müssen die Sendeeinheiten 14, 15, 20 nicht mittig auf den Leiter-Kreissegmenten 12, 13, 19 angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß werden baugleiche Leiter-Kreissegmente 12, 13, 20 eingesetzt, bei denen die Sendeeinheiten 14, 15, 20 um die gleichen Winkel α, β, γ jeweils von einem Leiterabschluss 16 versetzt angeordnet sind. Um zu der Anordnung nach 3 zu gelangen muss beispielsweise das Leiter-Kreissegmente 15 noch um seine Achse um 180° gedreht eingebaut werden. Dadurch liegen die Sendeeinheiten 14 und 15 symmetrisch zu einem Durchmesser 23 des Leiters 17. Durch die beliebige Anordnung der Sendeeinheit 14 entlang des Leiter-Kreissegments 12 kann in dem rotierbaren Gantryteil 11 ein geeigneter freier Platz zum Einbau gefunden werden. Durch eine Verwendung identischer Leiter-Kreissegmente 12, 13, 19 mit den entsprechend angeordneten Sendeeinheiten 14, 15, 20 wird die Herstellung vereinfacht und preiswerter.
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4 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung von einem kreisringförmigen Leiter 17 für einen nicht dargestellten rotierbaren Gantryteil zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale von dem rotierbaren Gantryteil auf einen nicht dargestellten feststehenden Gantryteil. Der Leiter 17 wirkt als Antenne und gibt elektromagnetische Strahlung ab, die von einer nicht dargestellten, an dem feststehenden Gantryteil angeordneten Empfangsantenne aufgenommen werden kann. Der Leiter 17 rotiert zusammen mit dem rotierbaren Gantryteil im Betrieb um eine Rotationsachse 18.
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Der Leiter 17 ist in vier gleichgroße Leiter-Kreissegmente 12, 13, 19, 21 geteilt, die jeweils an ihren beiden Enden mit Leiterabschlüssen 16 zur Vermeidung von Reflexionen auf den Leiter-Kreissegmenten 12, 13, 19, 21 versehen sind. Über Sendeeinheiten 14, 15, 20, 22 werden Sendesignale in die Leiter-Kreissegmente 12, 13, 19, 21 eingespeist. Da die Sendeeinheiten 14, 15, 20, 22 unterschiedliche Signale einspeisen, können sie grundsätzlich an beliebiger Stelle am Leiter-Kreissegment 12, 13, 19, 21 angeordnet sein. Wegen der zulässigen Laufzeitunterschiede bis zu den Leiterabschlüssen 16 müssen die Sendeeinheiten 14, 15, 20, 22 nicht mittig auf den Leiter-Kreissegmenten 12, 13, 19, 21 angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß werden baugleiche Leiter-Kreissegmente 12, 13, 20, 22 eingesetzt, bei denen die Sendeeinheiten 14, 15, 20 um die gleichen Winkel α, β, γ, δ jeweils von einem Leiterabschluss 16 versetzt angeordnet sind. Um zu der Anordnung nach 4 zu gelangen müssen beispielsweise die Leiter-Kreissegmente 13 und 21 noch um 180° um ihre eigene Achse gedreht eingebaut werden. Dadurch liegen die Sendeeinheiten 14 und 15 sowie 20 und 22 jeweils symmetrisch zu einem Durchmesser 23 des Leiters 17. Durch die beliebige Anordnung der Sendeeinheit 14 entlang des Leiter-Kreissegments 12 ist die Wahrscheinlichkeit größer, in dem rotierbaren Gantryteil einen geeigneten freien Platz zum Einbau zu finden. Durch eine Verwendung identischer Leiter-Kreissegmente 12, 13, 19, 21 mit den entsprechend angeordneten Sendeeinheiten 14, 15, 20, 22 wird die Herstellung vereinfacht und preiswerter.
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Die erfindungsgemäße Anordnung kann in einer weiteren Ausführungsform alternativ auf dem feststehenden Gantryteil 6 der 1 angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Computertomographieanlage
- 2
- Röntgenröhre
- 3
- Röntgendetektor
- 4
- Röntgenröhre
- 5
- Röntgendetektor
- 6
- feststehendes Gantryteil
- 7
- Patient
- 8
- Patientenliege
- 9
- Anlagenachse
- 10
- Computer
- 11
- Rotierendes Gantryteil
- 12
- Leiter-Kreissegment
- 13
- Leiter-Kreissegment
- 14
- Sendeeinheit
- 15
- Sendeeinheit
- 16
- Leiterabschluss
- 17
- Leiter
- 18
- Rotationsachse
- 19
- Leiter-Kreissegment
- 20
- Sendeeinheit
- 21
- Leiter-Kreissegment
- 22
- Sendeeinheit
- 23
- Durchmesser
- α
- Winkel
- β
- Winkel
- γ
- Winkel
- δ
- Winkel
