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Die Erfindung betrifft eine Detektoreinheit eines bildgebenden medizinischen Gerätes umfassend zumindest eine Modulaggregationseinheit und eine Mehrzahl der zumindest einen Modulaggregationseinheit zugeordneten Detektionsmodulen, wobei jedes Detektionsmodul der Mehrzahl an Detektionsmodulen zumindest einen programmierbaren Baustein und ein Selbstidentifikationsmodul aufweist. Die Erfindung betrifft weiter ein Computertomographiegerät mit einer derartigen Detektoreinheit.
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Detektoren finden in vielen bildgebenden Anwendungen Einsatz. In der Röntgenbildgebung, beispielsweise in der Computertomographie (CT), der Angiographie oder der Radiographie, können beispielsweise zählende, direkt-konvertierende Röntgendetektoren oder integrierende, indirekt-konvertierende Röntgendetektoren verwendet werden.
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Ein Detektor, insbesondere ein CT-Detektor aufgrund seiner Größe, besteht dabei häufig aus einer Vielzahl von elektronischen Einzelbaugruppen. So können Messdaten von einer Mehrzahl an parallel betriebenen Detektionsmodulen im Detektor generiert und über mehrere Funktionseinheiten und weitere elektronische Baugruppen im Detektor verarbeitet, zusammengefasst und weitergeleitet werden.
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Durch die lange Lebenszeit von Detektoren und medizinischen Geräten kann es in der Produktlaufzeit immer wieder zu Abkündigungen einzelner Bauteile kommen, so dass Baugruppen, beispielsweise die Detektionsmodule des Detektors, neu entwickelt werden müssen. Dabei können sich die neu entwickelten Baugruppen von ihren Vorgängern unterscheiden und sind dadurch ggf. nicht mehr kompatibel zu den restlichen parallel betriebenen Baugruppen. Das bedeutet, dass entweder mehrfach alle parallel betriebenen Baugruppen mit dem alten Hardware-Stand getauscht werden müssen oder eine Vielzahl unterschiedlicher Baugruppen-Versionen auf dem Servicelager gehalten werden müssen. In einigen Fällen muss sogar eine Resteindeckung der betroffenen Baugruppe für die gesamte Produktlaufzeit in Erwägung gezogen werden. Dies kann zu erheblichen Kosten und Aufwänden führen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine vorteilhafte Austauschbarkeit von Modulen, insbesondere der Detektionsmodule, einer Detektoreinheit eines bildgebenden medizinischen Geräts erleichtert zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Schutzansprüche. Weitere vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Die Erfindung betrifft eine Detektoreinheit eines bildgebenden, medizinischen Gerätes, umfassend zumindest eine Modulaggregationseinheit und eine Mehrzahl der zumindest einen Modulaggregationseinheit zugeordneten Detektionsmodulen, wobei
- - jedes Detektionsmodul der Mehrzahl an Detektionsmodulen zumindest einen programmierbaren Baustein und ein Selbstidentifikationsmodul, auf welchem Informationen über das jeweilige Detektionsmodul gespeichert sind, umfasst,
- - die zumindest eine Modulaggregationseinheit eine Speichereinheit aufweist, auf welcher ein einem jeweiligen Detektionsmodul der Mehrzahl an Detektionsmodulen jeweils zugeordneter Konfigurationsdatensatz gespeichert ist,
- - die zumindest eine Modulaggregationseinheit ausgebildet ist, jeweils über eine erste Datenverbindung zwischen einem jeweiligen Selbstidentifikationsmodul eines Detektionsmoduls der Mehrzahl an Detektionsmodulen und der Modulaggregationseinheit die Informationen aus dem Selbstidentifikationsmodul auszulesen, basierend auf ausgelesenen Informationen den dem zugehörigen Detektionsmodul zugeordneten Konfigurationsdatensatz aus dem Speicherelement der Modulaggregationseinheit auszulesen, und über eine zweite Datenverbindung zwischen einem jeweiligen Detektionsmodul und der Modulaggregationseinheit den ausgelesenen Konfigurationsdatensatz für die Konfiguration des zumindest einen programmierbaren Baustein an das Detektionsmodul zu übermitteln.
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Insbesondere kann ein Auslesen der Informationen bzw. des Konfigurationsdatensatzes und ein Übertragen des Konfigurationsdatensatzes mittels der Modulaggregationseinheit in einem Konfigurationsbetriebsmodus, also beispielsweise beim Einschalten des Geräts bzw. der Baugruppenanordnung, ausgeführt werden.
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Die Detektoreinheit kann für ein bildgebendes, medizinisches Gerät sein, welches beispielsweise als Röntgenbildgebungsgerät ausgebildet ist. Das bildgebende, medizinische Gerät kann beispielsweise als Angiographieanlage oder als Mammographiegerät ausgebildet sein. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine Detektionseinheit für ein Computertomographiegerät. Derartige Röntgendetektoren sind häufig besonders groß und weisen eine besonders hohe Anzahl von einzelnen Modulen auf, so dass die Austauschbarkeit von einzelnen Modulen besonders wünschenswert ist. Das bildgebende medizinische Gerät kann auch beispielsweise als SPECT- oder PET-System ausgebildet werden. Das bildgebende medizinische Gerät kann auch ein anderweitiges bildgebendes Gerät aufweisend Detektoreinheit sein, welche mehrere Detektionsmodule umfasst.
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Ein Detektionsmodul kann insbesondere dazu ausgebildet sein bzw. Komponenten umfassen, welche dazu ausgebildet sind, eintreffende elektromagnetische Strahlung zu detektieren und darauf basierend Signale zu erzeugen, welche als Messdaten von dem Detektionsmodul ausgelesen und weiterverarbeitet werden können. Dazu kann ein jeweiliges Detektionsmodul beispielsweise eine Sensoreinheit umfassen, welche eine Detektionsfläche für die eintreffende Strahlung aufspannt, und elektronische Komponenten, welche eine Erfassung und ggf. erste Verarbeitung der auf der Detektion der eintreffenden Strahlung erzeugten Signale erlaubt. Eine Sensoreinheit für Röntgenstrahlung kann dafür beispielsweise ein direkt-konvertierendes oder ein indirekt-konvertierendes Sensormaterial aufweisen. Einem Detektionsmodul können auch mehrere Sensoreinheiten zugeordnet sein.
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Ein jeweiliges Detektionsmodul weist zumindest einen programmierbaren Baustein auf, welcher diesem Detektionsmodul direkt zuordenbar ist. Beispielsweise weist ein jeweiliges Detektionsmodul eine Platine auf, auf welcher der zumindest eine programmierbare Baustein aufgebracht ist. Typische Beispiele für einen programmierbaren Baustein sind FPGAs (Field Programmable Gate Array; dt.: im Anwendungsfeld programmierbare Logikgatteranordnungen) oder FPAAs (Field Programmable Analog Arrays, dt.: im Anwendungsfeld programmierbare Analoggatteranordnungen), die abweichend von FPGAs keine digitalen, sondern analoge Funktionsblöcke enthalten. Ein Detektionsmodul kann insbesondere auch mehrere programmierbare Bausteine aufweisen. Mittels eines solchen programmierbaren Baustein kann die wesentliche Funktionalität des jeweiligen Detektionsmoduls realisiert sein. In der Regel ist die von dem programmierbaren Baustein jeweils bereitgestellte Funktionalität für alle Detektionsmodule in der Detektoreinheit identisch. Jedoch geht damit nicht einher, dass der programmierbare Baustein selbst oder die Mehrzahl an Detektionsmodulen untereinander identisch ausgebildet sind. Insbesondere können sich die Detektionsmodule bzw. der zumindest eine programmierbare Baustein der jeweiligen Detektionsmodule zumindest zum Teil voneinander unterscheiden. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn verschiedenen Versionen eines Detektionsmoduls nach einem Austausch einzelner Module parallel betrieben werden sollen.
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Um eine bestimmte Funktion auszuführen zu können, müssen üblicherweise zunächst im Rahmen einer Programmierung von Strukturvorschriften die grundlegende Funktionsweise einzelner universeller Blöcke im programmierbaren Baustein und deren Verschaltung untereinander festgelegt werden. Diese Definition bzw. Programmierung der Funktionsstruktur des Bausteins nennt man üblicherweise Konfigurierung. In den meisten Fällen ist die Programmierung der Bausteine flüchtig, d. h. die Bausteine müssen nach jedem Einschalten des bildgebenden, medizinischen Geräts neu konfiguriert werden. Beispielweise können dafür beim Start des medizinischen Geräts, welche die Detektoreinheit umfasst bzw. beim Start der Detektoreinheit oder Untereinheiten davon ein in einem dafür vorgesehenen Speicher gespeicherte Konfigurationsdatensätze abgerufen und an einen jeweiligen programmierbaren Baustein übergeben werden. Unterscheiden sich die Detektionsmodule bzw. der zumindest eine programmierbare Baustein der jeweiligen Detektionsmodule untereinander, so können entsprechend unterschiedliche Konfigurationsdatensätze für die Konfiguration der jeweiligen Detektionsmodule bzw. der zugeordneten programmierbaren Bausteine notwendig sein.
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Ein jeweiliges Detektionsmodul weist weiterhin ein Selbstidentifikationsmodul auf, auf welchem Informationen über das jeweilige Detektionsmodul gespeichert sind. Dazu weist das Selbstidentifikationsmodul insbesondere einen Speicherbaustein auf. Unter einem Speicher bzw. Speicherbaustein kann insbesondere ein nichtflüchtiger Speicher verstanden sein. Die auf dem Speicher gespeicherten Informationen sind vorzugsweise beim Fertigungsprozess der Detektoreinheit auf den Speicher zu schreiben. Jedoch soll sich die Erfindung auch auf den Einsatz von flüchtigen Speichern beziehen. Insbesondere kann in diesem Fall auf dem Selbstidentifikationsmodul auch eine Batterie zur Leistungsversorgung des Speichers vorgesehen sein. Beispielsweise ist der Speicher als ein nichtflüchtiger programmierbarer Festwertspeicher ausgebildet. Ein nichtflüchtiger Speicher hat den Vorteil, dass Information auch ohne eine Strom- oder Spannungsversorgung erhalten bleibt. Weiterhin ist kann das Selbstidentifikationsmodul hierbei in einem gesonderten Gehäuse eingebracht sein, welcher insbesondere den darauf angeordneten Speicher vor einfallender Strahlung, wie sie im Betrieb des bildgebenden medizinischen Gerätes auftreten kann, abschirmt.
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Die Modulaggregationseinheit kann dazu dienen, Daten, insbesondere Messdaten, von der ihr zugeordneten Mehrzahl an Detektionsmodulen zu sammeln, umzusortieren, weiterzuverarbeiten und/oder an nachfolgende Komponenten des medizinischen bildgebenden Geräts oder an eine externe Verarbeitungseinheit zu übermitteln. Für eine erleichterte Übermittlung und Reduktion der zu übermittelnden Daten kann weiterhin eine Kompression der von dem Detektionsmodulen aggregierten Daten durch die Modulaggregationseinheit erfolgen. Ebenso kann eine Ansteuerung der Mehrzahl an Detektormodule, welche einer Modulaggregationseinheit zugeordnet sind, über die Modulaggregationseinheit vorgesehen sein. Insbesondere können auch mehrere Modulaggregationseinheiten mit jeweils einer ihnen zugeordneten Mehrzahl an Detektionsmodulen von einer Detektoreinheit umfasst sein. Eine Modulaggregationseinheit weist zweckmäßigerweise eine geeignete Schaltung auf, um die Funktionalitäten der Modulaggregationseinheit abzubilden. Insbesondere kann die Modulaggregationseinheit dazu ebenfalls zumindest einen programmierbaren Baustein, beispielsweise einen FPGA, aufweisen.
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Das Speicherelement, welches von der Modulaggregationseinheit umfasst ist und auf welchem ein einem jeweiligen Detektionsmodul der Mehrzahl an Detektionsmodulen jeweils zuordenbarer Konfigurationsdatensatz gespeichert ist, kann vorzugsweise als nichtflüchtiger Speicher, beispielsweise als Flash-EEPROM, ausgebildet sein. Ein nichtflüchtiger Speicher hat den Vorteil, dass Information auch ohne eine Strom- oder Spannungsversorgung erhalten bleibt. Jedoch soll sich die Erfindung auch auf den Einsatz von flüchtigen Speichern beziehen. Insbesondere kann in diesem Fall auf der Modulaggregationseinheit auch eine Batterie zur Leistungsversorgung des Speichers vorgesehen sein.
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Auf dem Speicherelement, welches von der Modulaggregationseinheit umfasst sind, ist insbesondere ein einem jeweiligen Detektionsmodul der Mehrzahl an Detektionsmodulen jeweils zugeordneter Konfigurationsdatensatz gespeichert. Es kann für jedes Detektionsmodul jeweils ein Datensatz mit Konfigurationsdaten hinterlegt sein. Das heißt, sind einer Modulaggregationseinheit beispielsweise sechs Detektionsmodule zugeordnet, können ebenso sechs Konfigurationsdatensätze, auch Ladefiles genannt, hinterlegt sein, welche jeweils für die Konfiguration der Detektionsmodule einzeln auswählbar und abrufbar sind. Vorteilhaft ist eine eins-zu-eins Zuordnung möglich. Dies kann eine Zuordnung zwischen den Detektionsmodulen und dem jeweiligen benötigten Konfigurationsdatensatz erleichtern. Alternativ kann gleichartigen Detektionsmodulen der Mehrzahl an Detektionsmodulen, welche für eine Konfiguration identische Konfigurationsdaten benötigen, jeweils ein gemeinsamer Konfigurationsdatensatz als Ladefile zugeordnet sein. Vorteilhaft kann Speicherplatz gespart werden. Mittels der Information, welche auf dem Selbstidentifikationsmodul eines jeweiligen Detektionsmoduls gespeichert ist, ist eine eindeutige Zuordnung zwischen einem jeweiligen Detektionsmodul und dem jeweiligen notwendigen Konfigurationsdatensatz auf dem Speicherelement der Modulaggregationseinheit ermöglicht. Gemäß einer Ausbildungsvariante der erfindungsgemäßen Detektoreinheit umfasst die Mehrzahl an Detektionsmodulen entsprechend zumindest eine erste Teilgruppe an Detektionsmodulen und eine zweite Teilgruppe an Detektionsmodulen, wobei sich die erste Teilgruppe an Detektionsmodulen von der zweiten Teilgruppe an Detektionsmodulen hinsichtlich der für ihre Konfiguration notwendigen Konfigurationsdaten unterscheidet. Eine Teilgruppe kann lediglich ein Detektionsmodul oder mehrere Detektionsmodule umfassen. Ein Detektionsmodul der ersten Teilgruppe kann sich beispielsweise im Typ des programmierbaren Bausteins von einem Detektionsmodul der zweiten Gruppe unterscheiden. Es kann sich auch anhand einer anderen Hardwarekomponente des Detektionsmoduls unterscheiden, welche in signaltechnischer Kommunikation mit dem programmierbaren Baustein steht und eine angepasste Konfiguration des programmierbaren Bausteins notwendig macht. Innerhalb der jeweiligen Teilgruppen können die Detektionsmodule identisch aufgebaut sein. Über die Informationen auf einem jeweiligen Selbstidentifikationsmodul ist eine Zuordnung eines jeweiligen Detektionsmoduls mit einem entsprechenden, gespeicherten Konfigurationsdatensatz und eine entsprechende Konfiguration jedes der Detektionsmodule möglich, so dass die Teilgruppen vorteilhaft parallel betrieben werden können.
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Die zumindest eine Modulaggregationseinheit ist jeweils über eine erste Datenverbindung mit einem jeweiligen Selbstidentifikationsmodul eines Detektionsmoduls der Mehrzahl an Detektionsmodulen signaltechnisch verbunden, so dass hierüber die Informationen aus dem jeweiligen Selbstidentifikationsmodul ausgelesen werden können. Die zumindest eine Modulaggregationseinheit ist jeweils über eine zweite Datenverbindung mit einem jeweiligen Detektionsmodul signaltechnisch gekoppelt, mittels welcher die ausgelesenen Konfigurationsdaten an das Detektionsmodul und insbesondere an den zumindest einen programmierbaren Baustein des jeweiligen Detektionsmoduls übertragen werden können. Unter einer Datenverbindung ist hierbei ein durchgängiger Signalweg zu verstehen, welcher insbesondere eine optische und/oder elektrische Signalübertragung ermöglicht. Insbesondere können im durchgängigen Signalweg auch weitere signalverarbeitende Komponenten angeordnet sein, wobei weiterhin die Übertragung vom Anfangs- zum Endpunkt des durchgängigen Signalwegs über die signalverarbeitenden Komponenten erhalten bleibt, und insbesondere kann ein durchgängiger Signalweg bei einer signalverarbeitenden Komponente auch einen Wechsel der Übertragungsart, beispielsweise von einer optischen zu einer elektrischen Signalübertragung, beinhalten.
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Die Informationen, welche einem jeweiligen Selbstidentifikationsmodul eines Detektormoduls gespeichert sind und welche über die erste Datenverbindung auslesbar sind, umfassen zumindest Informationen, welche eine Zuordnung zwischen dem jeweiligen betrachteten Detektionsmodul und zugehörigen Konfigurationsdaten, welche auf der Speichereinheit der Modulaggregationseinheit gespeichert sind, ermöglichen. Die Informationen können eine Adressinformation umfassen, welche eine gezielte Adressierung eines Konfigurationsdatensatzes im Speicherelement ermöglicht. Insbesondere können die Informationen eine Startadresse und/oder eine Länge bzw. Umfang der dem jeweils zugehörigen Detektionsmodul zugeordneten Konfigurationsdaten im Speicherelement der Modulaggregationseinheit umfassen. Die Informationen können eine Information über eine Art des programmierbaren Bausteins, welcher mittels der Konfigurationsdaten konfiguriert werden soll, umfassen. Vorteilhaft können anhand der Informationen der notwendige Konfigurationsdatensatz in der Speichereinheit der Modulaggregationseinheit ausgewählt werden. Weiterhin kann anhand einer Information über die Art des programmierbaren Bausteins ggf. ein Konfigurationsprotokoll ausgewählt werden, welches für die Konfiguration des programmierbaren Bausteins angewendet wird. Weiterhin können die Informationen beispielsweise eine Seriennummer umfassen, welche das Detektionsmodul identifizierbar macht. Ebenso ist denkbar, dass zusätzlich dazu Informationen über eine Prüfung und/oder Wartung des jeweiligen Detektionsmoduls gespeichert sind. Dies kann eine Wartung oder Rückverfolgung der Detektormodule der Detektoreinheit während der Produktion, Prüfung und während ihres Einsatzes im medizinischen bildgebenden Gerät ggf. erleichtern.
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Das Selbstidentifikationsmodul kann eine interne Schnittstelle aufweisen, über welche von dem Selbstidentifikationsmodul die erste Datenverbindung zu der Modulaggregationseinheit führt und über welche ein Auslesen der gespeicherten Informationen ermöglicht ist. Unter einer internen Schnittstelle ist hierbei eine Schnittstelle zu verstehen, über die nur Daten- und/oder Spannungsverbindungen innerhalb des Detektors selbst hergestellt werden können, jedoch keine solche Verbindung aus dem Detektoreinheit heraus. Eine derartige interne Schnittstelle kann den Vorteil haben, dass für die Kompatibilität der Selbstidentifikationseinheit mit verschiedenen möglichen Gerätetypen der Detektoreinheit, insbesondere mit verschieden möglichen Typen der Modulaggregationseinheit, nur auf die Kompatibilität der Schnittstelle geachtet werden kann. Das Selbstidentifikationsmodul kann daneben auch eine externe Schnittstelle aufweisen. Unter einer externen Schnittstelle kann hierbei eine Schnittstelle verstanden werden, über die vom Selbstidentifikationsmodul eine Daten- und/oder Spannungsverbindung zu einem Sender bzw. Empfänger, welcher nicht Teil der Detektoreinheit ist, hergestellt werden kann. Dies ermöglicht es einer externen Anwendung, eine Datenverbindung zur Detektoreinheit über das Selbstidentifikationsmodul herzustellen. Eine externe Schnittstelle kann es einer externen Anwendung ermöglichen, Zugriff auf im Speicher gespeicherte Daten zu erhalten und/oder Information in den Speicher zu schreiben, ohne dabei eine Datenverbindung über die Modulaggregationseinheit herstellen zu müssen. Dadurch wird der besagte Datenzugriff vereinfacht und dessen Fehleranfälligkeit verringert. Günstigerweise umfasst die externe Schnittstelle einen Schreibschutzkontakt. Information kann von einer externen Anwendung bevorzugt nur dann in den Speicher geschrieben werden, wenn der Schreibschutzkontakt mit einem entsprechenden Schutzstecker gebrückt wird. Hierdurch kann ein ungewolltes Ändern der im Speicher enthaltenen Information verhindert werden. Ein Zugriff auf die in dem Selbstidentifikationsmodul gespeicherten Informationen über eine externe Schnittstelle von einer externen Anwendung kann eine Wartung bzw. eine Reparatur oder eine Nachverfolgbarkeit der Detektoreinheit erleichtern.
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Genauso wie das Selbstidentifikationsmodul kann auch das Speicherelement der Modulaggregationseinheit sowohl eine interne als auch eine externe Schnittstelle umfassen. Eine externe Schnittstelle kann die Anpassung der auf dem Speicherelement gespeicherten Konfigurationsdatensätze je nach Zusammenstellung der Detektionsmodule erleichtern.
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Das Vorsehen einer Speichereinheit für Konfigurationsdaten, welche von der Modulaggregationseinheit umfasst ist, und einer Selbstidentifikationseinheit, welche einem jeweiligen Detektionsmodul zugeordnet ist, ermöglicht vorteilhaft eine modulare Detektionseinheit, welche eine Austauschbarkeit und Kombination ggf. verschiedenartiger Detektionsmodule innerhalb der Detektionseinheit erleichtert ermöglicht. Insbesondere eine fehlerfreie Konfiguration parallel betriebener Detektionsmodule kann verbessert gewährleistet sein, wobei gesichert ist, dass für jedes Detektionsmodul jeweils die notwendigen und ggf. verschiedenen Konfigurationsdaten eindeutig zuordenbar bereitgestellt sind. Bei einer veränderten Zusammenstellung der Baugruppen, beispielweise bei Austausch eines Detektionsmoduls, kann es dann ausreichend sein, lediglich eine Anpassung der in der Speichereinheit der Modulaggregationseinheit gespeicherten Konfigurationsdaten auszuführen, so dass nun die für das ausgetauschte Detektionsmodul notwendigen Konfigurationsdaten in der Speichereinheit abrufbar bereitstehen, wobei eine automatische und eindeutige Zuordnung der Konfigurationsdaten über die Informationen auf dem Selbstidentifikationsmodul ermöglicht ist. Die Informationen auf dem Selbstidentifikationsmodul muss dagegen nur einmal, bei Fertigung des Detektionsmoduls beschrieben werden. Durch diese Vorgehensweise können Unterschiede zwischen den einzelnen Detektionsmodulen von der restlichen Detektorelektronik verborgen werden, so dass diese erleichtert parallel betrieben werden können. Es ist nicht mehr nötig alle Detektionsmodule beispielsweise auf den gleichen Stand zu halten. Die Detektionsmodule sind durch diese Maßnahme erleichtert mischbar.
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Gemäß einer Ausbildungsvariante der erfindungsgemäßen Detektoreinheit ist auf der Speichereinheit der Modulaggregationseinheit außerdem ein Konfigurationsdatensatz für die zumindest eine Modulaggregationseinheit selbst gespeichert. Die Modulaggregationseinheit kann insbesondere selbst einen programmierbaren Baustein aufweisen, welcher mittels des dafür gespeicherten Konfigurationsdatensatzes konfiguriert wird. Vorteilhaft ist lediglich ein gemeinsamer Speicher für die Speicherung der Konfigurationsdatensätze für die Detektionsmodule und für die Modulaggregationseinheit notwendig.
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Weiterhin kann neben Konfigurationsdaten für die Modulaggregationseinheit auf dem Speicherelement außerdem auch weitere Informationen über die Modulaggregationseinheit gespeichert sein. Beispielsweise eine Seriennummer oder Informationen über eine Art von auf der Modulaggregationseinheit verbauten Komponenten. Dies kann eine Wartung bzw. eine Reparatur und die Nachverfolgbarkeit der Modulaggregationseinheit erleichtern.
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Weiterhin kann die Detektoreinheit auch eine Mehrzahl an Modulaggregationseinheiten aufweisen, welchen jeweils eine Mehrzahl an Detektionsmodulen zugeordnet sind. Vorteilhaft kann eine Detektoreinheit mit einer großen flächigen Ausdehnung erreicht werden, wobei die Übertragungswege zwischen den Detektionsmodulen und der jeweils zugeordneten Modulaggregationseinheit vorteilhaft kurz gehalten werden können. In der Regel ist die von einer jeweiligen Modulaggregationseinheit jeweils bereitgestellte Funktionalität für alle Modulaggregationseinheiten in der Detektoreinheit identisch. Jedoch geht damit nicht einher, dass die Modulaggregationseinheiten selbst identisch ausgebildet sein müssen. Beispielsweise weisen die Modulaggregationseinheiten jeweils zumindest einen programmierbaren Baustein auf, welcher sich vom Typ her unterscheiden kann. Sie können sich auch durch andere hardwarespezifische Eigenschaften unterscheiden. Insbesondere wenn auf der Speichereinheit der Modulaggregationseinheit selbst der für eine Konfiguration der Modulaggregationseinheit notwendige Konfigurationsdatensatz gespeichert ist, ist vorteilhaft gewährleistet, dass dieser stets mit der Modulaggregationseinheit vorliegt und dieser direkt zugeordnet ist. Auch hier kann eine Austauschbarkeit und ggf. paralleler Betrieb ggf. unterschiedlicher Modulaggregationseinheiten verbessert gewährleistet sein, da der notwenige Konfigurationsdatensatz mit der Modulaggregationseinheit stets direkt vorliegt.
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Die Mehrzahl an Modulaggregationseinheiten können über eine weitere Datenverbindung mit einer gemeinsamen zentralen Kontrolleinheit verbunden sein. Die zentrale Kontrolleinheit kann ausgebildet sein, die mit ihr verbundenen Modulaggregationseinheiten anzusteuern. Beispielsweise kann die zentrale Steuereinheit ausgebildet sein, eine Konfiguration eines programmierbaren Bausteins einer Modulaggregationseinheit basierend auf im Speicherelement der Modulaggregationseinheit gespeicherten Konfigurationsdaten für die Modulaggregationseinheit anzustoßen. Die zentrale Kontrolleinheit kann auch einer Weiterleitung von Messdaten von mehreren Modulaggregationseinheiten zu einer externen Recheneinheit oder zu der Verteilung von Ansteuersignalen auf die mehreren Modulaggregationseinheiten dienen.
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Insbesondere betrifft die Erfindung weiterhin ein Computertomographiegerät umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Detektoreinheit. Das Computertomographiegerät umfasst in Gegenüberstellung dazu eine Röntgenquelle, welche ausgebildet ist, die Detektoreinheit, insbesondere eine Detektionsfläche der Detektionsmodule der Detektoreinheit, mit Röntgenstrahlung zu belichten. Aufgrund der Größe einer Detektoreinheit eines Computertomographiegeräts werden häufig eine Vielzahl von Detektionsmodulen und ggf. Modulaggregationseinheiten parallel betrieben, so dass eine gezielte Austauschbarkeit einzelner Komponenten besonders wünschenswert ist, ohne dass davon die parallel betriebenen Komponenten betroffen sind.
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Das Computertomographiegerät kann auch mehr als eine Detektoreinheit umfassen.
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Für die Aufnahme eines Computertomographie-Bilddatensatzes kann zwischen die Röntgenquelle und die Detektoreinheit ein abzubildende Objekt platziert und mittels der Röntgenquelle durchstrahlt werden.
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Alle Ausgestaltungsvarianten, die zuvor in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Detektoreinheit beschrieben sind, können entsprechend auch im Computertomographiegerät ausgeführt sein. Die im Hinblick auf die Detektoreinheit erfolgte Beschreibung und die zuvor beschriebenen Vorteile der Detektoreinheit können entsprechend auch auf das erfindungsgemäße Computertomographiegerät übertragen werden.
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Im Rahmen der Erfindung können außerdem Merkmale, welche in Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind, zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden. Neben den in dieser Anmeldung ausdrücklich beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind vielfältige weitere Ausführungsformen der Erfindung denkbar, zu denen der Fachmann gelangen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche vorgegeben ist.
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Die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ schließt nicht aus, dass das betroffene Merkmal auch mehrfach vorhanden sein kann. Die Verwendung des Ausdrucks „aufweisen“ schließt nicht aus, dass die mittels des Ausdrucks „aufweisen“ verknüpften Begriffe identisch sein können. Beispielsweise weist das Computertomographiegerät das Computertomographiegerät auf. Die Verwendung des Ausdrucks „Einheit“ schließt nicht aus, dass der Gegenstand, auf den sich der Ausdruck „Einheit“ bezieht, mehrere Komponenten aufweisen kann, die räumlich voneinander separiert sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Figuren erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist schematisch, stark vereinfacht und nicht zwingend maßstabsgetreu. Es zeigen:
- 1 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung einer Detektoreinheit, und
- 2 zeigt ein beispielhaftes bildgebendes medizinisches Gerät.
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1 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung einer Detektoreinheit 1 eines bildgebenden medizinischen Gerätes. Die Detektoreinheit 1 umfasst in dem gezeigten Fall zwei Modulaggregationseinheiten 5. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Detektoreinheit auch nur eine Modulaggregationseinheit 5 oder mehr als zwei, beispielsweise 4 oder 5, Modulaggregationseinheiten 5 aufweisen. Weiterhin weist die Detektoreinheit 1 Detektionsmodule 100 auf, wobei jeweils eine Mehrzahl an Detektionsmodulen 100 einer jeweiligen Modulaggregationseinheit 5 zugeordnet sind. In dem gezeigten Beispiel sind jeweils drei Detektormodule 100 einer Modulaggregationseinheit 5 zugeordnet, in anderen Beispielen kann auch eine andere Anzahl an Detektionsmodulen 100 zugeordnet sein. Es können auch verschiedenen Anzahlen an Detektionsmodulen 100 den jeweiligen Modulaggregationseinheiten 5 zugeordnet sein. Eine Detektoreinheit 1 eines Computertomographiegeräts kann insgesamt beispielsweise bis zu 50 Detektionsmodule 100 aufweisen.
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Jedes Detektionsmodul 100 weist zumindest einen programmierbaren Baustein 11, beispielsweise ein FPGA, und ein Selbstidentifikationsmodul 13 auf, wobei auf dem Selbstidentifikationsmodul 13 Informationen über das jeweilige Detektionsmodul 100 gespeichert sind. Ein jeweiliges Selbstidentifikationsmodul 13 kann dafür beispielsweise einen nichtflüchtigen Speicher umfassen. Mittels eines solchen programmierbaren Baustein 11 kann die wesentliche Funktionalität des jeweiligen Detektionsmoduls realisiert sein. In der Regel ist die von dem programmierbaren Baustein 11 jeweils bereitgestellte Funktionalität für alle Detektionsmodule 100 in der Detektoreinheit identisch. Jedoch geht damit nicht einher, dass der programmierbare Baustein 11 selbst oder die Mehrzahl an Detektionsmodulen 100 untereinander identisch ausgebildet sein müssen. Insbesondere können sich die Detektionsmodule 100, welcher einer Modulaggregationseinheit 5 zugeordnet sind, sich anhand ihrer hardware-spezifischen Eigenschaften und/oder der zumindest eine programmierbare Baustein 11 selbst der jeweiligen Detektionsmodule 100 zumindest zum Teil voneinander unterscheiden. Die jeweiligen programmierbaren Bausteine 11 müssen mittels Konfigurationsdaten konfiguriert werden. Diese können sich für die Detektionsmodule 100 unterscheiden, wenn diese nicht identisch ausgelegt sind. Die Mehrzahl an Detektionsmodulen 100, welche einer Modulaggregationseinheit 5 zugeordnet sind, kann so etwa eine erste Teilgruppe an Detektionsmodulen 100 und eine zweite Teilgruppe an Detektionsmodulen 100 umfassen, wobei sich die erste Teilgruppe an Detektionsmodulen 100 von der zweiten Teilgruppe an Detektionsmodulen 100 hinsichtlich der für ihre Konfiguration notwendigen Konfigurationsdaten unterscheidet. Eine Teilgruppe kann ein oder mehr Detektionsmodule 100 umfassen.
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Eine jeweilige Modulaggregationseinheit 5 weist eine Speichereinheit 7 auf, auf welcher ein einem jeweiligen Detektionsmodul 100 der dieser Modulaggregationseinheit 5 zugeordneten Mehrzahl an Detektionsmodulen 100 jeweils zugeordneter Konfigurationsdatensatz gespeichert ist. Das Speicherelement 7 der Modulaggregationseinheit 5 kann beispielsweise als nichtflüchtiger Speicher, insbesondere als Flash-EEPROM, ausgebildet sein. Es kann für jedes Detektionsmodul 100 der Mehrzahl an Detektionsmodulen 100, welche einer jeweiligen Modulaggregationseinheit 5 zugeordnet ist, jeweils ein Konfigurationsdatensatz in einer eins-zu-eins Zuordnung auf der Speichereinheit 7 der Modulaggregationseinheit 5 gespeichert sein. Es kann auch lediglich für jede Teilgruppe an identischen Detektionsmodulen 100 ein gemeinsamer Konfigurationsdatensatz für die Detektionsmodule 100 der jeweiligen Teilgruppe auf der Speichereinheit 7 der Modulaggregationseinheit 5 gespeichert sein, so dass für gleichartig ausgebildete Detektionsmodule 100 ein gemeinsamer Konfigurationsdatensatz genutzt wird.
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Ein jeweilige Selbstidentifikationsmodul 13 eines jeweiligen Detektionsmoduls 100 umfasst einen Speicherbaustein, insbesondere einen nichtflüchtigen Speicher. Dieser kann bei Fertigung des Detektionsmoduls mit den Informationen über das jeweilige Detektionsmodul 100 beschrieben werden. Mittels der Information, welche auf dem Selbstidentifikationsmodul 13 eines jeweiligen Detektionsmoduls 100 gespeichert ist, ist eine eindeutige Zuordnung zwischen einem jeweiligen Detektionsmodul 100 und dem jeweiligen notwendigen Konfigurationsdatensatz auf dem Speicherelement 7 der Modulaggregationseinheit 5 ermöglicht. Die Informationen können eine Adressinformation umfassen, welche eine gezielte Adressierung eines Konfigurationsdatensatzes im Speicherelement 7 der Modulaggregationseinheit 5 ermöglicht. Insbesondere können die Informationen eine Startadresse und/oder eine Länge bzw. Umfang der dem jeweils zugehörigen Detektionsmodul 100 zugeordneten Konfigurationsdaten im Speicherelement 7 der Modulaggregationseinheit 5 umfassen. Die Informationen können eine Information über eine Art des programmierbaren Bausteins, welcher mittels des Konfigurationsdatensatzes konfiguriert werden soll, umfassen. Vorteilhaft können anhand der Informationen der für die Konfiguration eines jeweiligen Detektionsmoduls 100 notwendige Konfigurationsdatensatz in der Speichereinheit 7 der Modulaggregationseinheit 5 ausgewählt werden. Weiterhin kann beispielsweise anhand einer Information über die Art des programmierbaren Bausteins ggf. ein Konfigurationsprotokoll ausgewählt werden, welches für die Konfiguration des programmierbaren Bausteins angewendet wird. Es können darüber hinaus auch noch weitere Informationen auf dem Selbstidentifikationsmodul 13 gespeichert sein.
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Eine jeweilige Modulaggregationseinheit 5 ist ausgebildet jeweils über eine erste Datenverbindung 17 zwischen einem jeweiligen Selbstidentifikationsmodul 13 eines der Modulaggregationseinheit 5 zugeordneten Detektionsmoduls 100 der Mehrzahl an Detektionsmodulen 100 und der Modulaggregationseinheit 5 die Informationen aus dem jeweiligen Selbstidentifikationsmodul 13 auszulesen. Die Modulaggregationseinheit 5 ist weiterhin ausgebildet basierend auf ausgelesenen Informationen den dem zugehörigen Detektionsmodul 100 zugeordneten Konfigurationsdatensatz aus der Speichereinheit 7 der Modulaggregationseinheit auszulesen, und über eine zweite Datenverbindung 15 zwischen einem jeweiligen Detektionsmodul 100 und der Modulaggregationseinheit 5 den ausgelesenen Konfigurationsdatensatz für die Konfiguration des zumindest einen programmierbaren Baustein 11 an das jeweilige Detektionsmodul 100 zu übermitteln.
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Neben zumindest eines Konfigurationsdatensatzes für die jeweils zugeordneten Detektionsmodule 100 kann auf der Speichereinheit 7 einer jeweiligen Modulaggregationseinheit 5 außerdem ein Konfigurationsdatensatz für die zumindest eine Modulaggregationseinheit 5 selbst gespeichert sein. Eine Modulaggregationseinheit 5 kann selbst einen programmierbaren Baustein 9 aufweisen, welcher die Funktionalität der Modulaggregationseinheit 5 abbildet. Es können neben einen solchen primären Konfigurationsdatensatz für die Modulaggregationseinheit, welcher eine umfängliche Funktionalität der Modulaggregationseinheit 5 ermöglicht, außerdem auch ein weiterer rudimentärer Konfigurationsdatensatz hinterlegt sein, welcher bei Konfiguration der Modulaggregationseinheit 5 mittels diesem rudimentären Konfigurationsdatensatz zumindest eine Grundfunktionalität der Modulaggregationseinheit 5 ermöglicht. Dies kann sicherstellen, dass auch bei einem ggf. defekten primären Konfigurationsdatensatz die Modulaggregationseinheit 5 funktionsfähig bleibt. Weiterhin können auch Informationen über die Modulaggregationseinheit 5 gespeichert sein. Diese wie auch der Konfigurationsdatensatz bzw. die Konfigurationsdatensätze für die Modulaggregationseinheit 5 können bei Fertigung der Modulaggregationseinheit 5 auf der Speichereinheit 7 hinterlegt werden.
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Weiterhin weist die gezeigte Detektoreinheit 1 eine zentrale Kontrolleinheit 3 auf, welche mit der Mehrzahl an Modulaggregationseinheiten 5 über eine weitere Datenverbindung 19 gekoppelt ist und ausgebildet ist, die Mehrzahl an Modulaggregationseinheiten 5 anzusteuern. Beispielsweise kann die zentrale Steuereinheit ausgebildet sein, eine Konfiguration des jeweiligen programmierbaren Bausteins 9 einer jeweiligen Modulaggregationseinheit 5 basierend auf im Speicherelement 7 der Modulaggregationseinheit 5 gespeicherten Konfigurationsdaten für die Modulaggregationseinheit 5 anzustoßen.
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Über eine Datenverbindung 21 ist eine signaltechnische Verbindung mit einer externen Recheneinheit 45 ermöglicht. Mittels der Datenverbindung 21 können Ansteuerungsdaten von der externen Recheneinheit 45 zu der Detektoreinheit 1 oder Messdaten von der Detektoreinheit 1 an die Recheneinheit 45 übertragen werden.
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2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines bildgebenden medizinischen Gerätes 32 in Form eines Computertomographiegeräts mit einem Röntgendetektorbaugruppe 36 umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Detektoreinheit 1 und einer Röntgenquelle 37 in Gegenüberstellung dazu. Die Röntgenquelle 37 ist ausgebildet, die Röntgendetektorbaugruppe 36 mit Röntgenstrahlung zu belichten. Das gezeigte medizinische Bildgebungsgerät 32 ist insbesondere als Computertomographiegerät ausgebildet. Das Computertomographiegerät beinhaltet eine Gantry 33 mit einem Rotor 35. Der Rotor 35 umfasst die Röntgenquelle 37 und die Röntgendetektorbaugruppe 36. Der Rotor 35 ist um die Rotationsachse 43 drehbar. Das Untersuchungsobjekt 39, hier ein Patient, ist auf der Patientenliege 41 gelagert und ist entlang der Rotationsachse 43 durch die Gantry 33 bewegbar. Zur Steuerung des Computertomographiegeräts 32 und/oder zur Berechnung von Schnittbilder bzw. Volumenbildern des Objekts wird eine Recheneinheit 45 verwendet. Eine Eingabeeinrichtung 47 und eine Ausgabevorrichtung 49 sind mit der Rechnereinheit 45 verbunden.
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Die Röntgendetektorbaugruppe 36 eines solchen medizinischen Bildgebungsgerät 32 kann insbesondere eine Detektoreinheit 1 oder auch mehrere Detektoreinheiten 1 umfassen. Insbesondere sind die Detektionsmodule 100 der einen Detektoreinheit 1 oder der mehreren Detektoreinheiten 1 dann in der Regel zumindest in Rotationsrichtung nebeneinander angeordnet sind, so dass durch Aneinanderreihung der der jeweiligen Detektionsflächen der Detektionsmodule 100 der Detektoreinheit 1 bzw. -einheiten 1 insgesamt eine vorteilhaft große Gesamtdetektionsfläche ausgebildet werden kann. In anderen Ausbildungsvarianten eines bildgebenden medizinischen Geräts kann der Röntgendetektor auch anders ausgebildet sein.
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Zur Datenübertragung zwischen dem Röntgendetektor 36 und der Recheneinheit 45 in einem medizinischen Bildgebungsgerät kann eine Übertragungsstrecke 21, beispielsweise bei dem hier gezeigten Computertomographiegerät mittels eines Schleifringübertragungssystem, ausgebildet sein. Das Schleifringübertragungssystem kann eine kapazitive Übertragung, eine Funkübertragung oder eine optische Übertragung umfassen. Vorteilhaft kann die Übertragung kabellos durchgeführt werden. Die Datenübertragung dient zum einen der Messdatenübertragung von der Detektoreinheit 1 bzw. den Detektoreinheiten 1 zu der Recheneinheit 45 ebenso wie zur Übertragung von Ansteuerungsdaten von der Recheneinheit 45 zu der Detektoreinheit 1 bzw. den Detektoreinheiten 1.
