專利名稱：醫學設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫學設備，特別是診斷或治療設備，其包括:具有控制單元的固定的基本單元，以及可移動的組件、尤其是可旋轉地支撐在基本單元上的組件，其中，基本單元和組件被構造為用于交換數據。
背景技術：
在計算機斷層造影設備中，一方面存在如下必要性:將來自于所謂的機架的圖像數據傳輸到靜止結構或固定的基本單元，該機架在檢查期間每秒旋轉多次；并且另一方面必須給出如下可能性:在該兩個組件、即機架和基本單元之間交換控制數據。通常對于交換數據使用三個單向的傳輸路徑。一個傳輸路徑用于傳輸圖像數據，一個傳輸路徑用于向機架傳輸控制數據并且一個傳輸路徑用于向基本單元傳輸控制數據。替換地，單向地以典型數據率>lGBit/s來傳輸圖像數據，并且雙向地在靜止結構和旋轉的機架之間傳輸控制數據，其中在此數據率通常在250kBit/s和lGBit/s之間。由于在檢查期間機架相對于靜止結構旋轉，對于在接口處的數據交換不使用簡單的電纜連接。取而代之，通過滑動觸點(例如有接觸的滑環)，或者通過無接觸的數據傳輸線段(CDT)(例如通過在近程場中發送器和接收器的電容耦合)進行數據傳輸。數據傳輸的這種結構不僅可以在計算機斷層造影設備中找到，而且可以在包括可移動的組件和固定的基本單元的其它醫學設備中找到，也就是例如在用于腫瘤學的治療設備中，在該治療設備中部分地同樣采用旋轉機架。
發明內容
因此，本發明要 解決的技術問題是，提供一種替換實施的醫學設備。醫學設備尤其是診斷或治療設備，其包括具有控制單元的固定的基本單元以及可移動的組件、尤其是可旋轉地支撐在基本單元上的組件。在此，這樣構造用于交換數據的基本單元和組件，使得經由第一傳輸路徑將第一控制數據從控制單元傳輸到可移動的組件，并且使得經由第二傳輸路徑將第二控制數據傳輸到控制單元并且傳輸來自于可移動的組件的測量數據。通過經由共同的傳輸路徑或共同的傳輸通道共同地傳輸第二控制數據和測量數據，可以減少必要的傳輸路徑或傳輸通道的數量，這導致降低了相應的醫學設備的制造成本以及同時提高了可靠性。在此，傳輸路徑或傳輸通道例如被理解為通過電容耦合的無接觸的數據傳輸線段或滑動觸點，其中在使用滑動觸點的情況下，根據現有技術對于將第一控制數據傳輸到可移動的組件并且傳輸來自于可移動的組件的第二控制數據，設置單獨的滑動觸點。相反，在這里提供的醫學設備中對于第二控制數據不設置單獨的傳輸路徑，并且尤其不設置單獨的滑動觸點。相應地在醫療設備的極其合適的結構中，測量數據包括成像系統的圖像數據。在此，在每個時間單位待傳輸的圖像數據的量，即數據率典型地超過lGBit/s，而在每個時間單位待傳輸的控制數據的量典型地在250kBit/s和lGBit/s之間。也就是，待處理和待傳輸的控制數據的量通常遠遠小于待處理的測量數據的量，其中，控制數據不包含圖像數據，而是實際上用于控制組件的可控的功能單元。在計算機斷層造影設備的情況下，例如借助第一控制數據等來控制機架和X射線源的運動，并且第二控制數據包含對于機架的控制重要的傳感器數據，即例如控制回路的預期值。因此，至少在傳輸路徑中傳輸測量數據的情況下需要將傳輸路徑設計為針對相對高的數據率。如果現在將第二控制數據與測量數據一起傳輸，則由于在控制數據中相對低的數據率幾乎不改變對該傳輸路徑的要求。相反，用于第一控制數據的傳輸路徑可以更簡單地實施，因為其僅須設計為針對相對低的數據率。與之相比，在將第一控制數據的傳輸與第二控制數據的傳輸合并的情況下，對雙向傳輸路徑的要求明顯更高。兩個傳輸路徑被構造為單向傳輸路徑的醫學設備的實施方案是更優選的。單向通信連接與雙向通信連接相比更有效并且還可以更簡單地實現。但其在特定情況下也更易于在數據傳輸中出現錯誤，因為不能為此進行反饋。在這里提供的醫學設備的情況下，雖然兩個單向傳輸路徑是優選的，但是控制數據的傳輸與方向相關地分布到兩個單向傳輸路徑，從而合在一起至少對于控制數據有效地進行雙向的數據交換。即，在使用兩個單向傳輸路徑的情況下在一定程度上出現雙向的數據傳輸。由此，對于醫學設備的控制數據可以將單向通信的優點與雙向通信的優點部分地組合。此外優點在于，經由至少一個傳輸路徑無接觸地且尤其借助電容耦合來傳輸數據。與使用滑動觸點的傳輸路徑的實施相比，無接觸的傳輸路徑通常更不易于損壞并且可以更簡單地傳輸較大的數據量。因此，更優選的是，第二控制數據和測量數據經由無接觸的且尤其借助電容耦合建立的傳輸路徑來傳輸。此外，第二控制數據和測量數據頻率錯開地經由第二傳輸路徑來傳輸的醫學設備的實施是合適的。在此，對于第二控制數據和測量數據分別設置頻率帶寬并且優選持續地進行相應數據的數據傳輸。通過這種方式，基本上無中斷地傳輸第二控制數據，由此避免了由于數據積壓(Datenriickstau)而產生的時間延遲。這尤其具有優點，如果第二控制數據包含為確定控制回路中的 控制偏差而引入的傳感器數據。此外，按照醫學設備的另一種實施方案，用于經由第二傳輸路徑傳輸的第二控制數據被加調制到載波頻率。在此，測量數據更優選不調制地傳輸，由此可以減少與調制和解調相關的技術上的開銷。如其在無接觸的數據傳輸中通常的那樣，在該情況下僅針對第二控制數據進行調制和解調，其中這主要用于頻率技術地分離兩個數據流。相應地在醫學設備的另一種實施方案中，第二控制數據和測量數據時間錯開地經由第二傳輸路徑傳輸，其中，優選在沒有強迫在第二控制數據和測量數據之間的頻率錯開的情況下，進行數據傳輸。由此，可以降低用于第二傳輸路徑的需要的頻率帶寬，這有利于更簡單的技術上的實現。按照合適的擴展，第二控制數據和測量數據分別被分為數據包并且按照相應設置的時間窗傳輸數據包，其中在每個時間窗恰好傳輸一個數據包。在此，對于時間錯開地傳輸數據，優選具有不同延伸的兩個時間窗類型按照周期序列且尤其是交替地彼此排列，其中第一時間窗類型用于第二控制數據，第二時間窗類型用于測量數據。也就是例如交替地傳輸具有第二控制數據的數據包和具有測量數據的數據包。在此，用于具有控制數據的數據包的每個時間窗比用于具有測量數據的數據包的時間窗具有較大的時間延伸，從而由此承擔典型的不同的數據率的計算。替換地，對于時間錯開的傳輸，時間窗設置相同的延伸并且具有第二控制數據的數據包按照周期序列來傳輸。這意味著，例如設置每三個時間窗的一個用于具有第二控制數據的數據包，而保留其余的時間窗用于測量數據。此外，如下醫學設備的實施方案是優選的，其中第二控制數據和測量數據分別中間存儲在緩沖存儲器中，數據包發生器這樣訪問該緩沖存儲器，使得按照周期序列，或者將來自于緩沖存儲器的用于第二控制數據的數據或者將來自于緩沖存儲器的用于測量數據的數據合并為一個數據包，其然后按照具有給定延伸的時間窗進行傳輸。在此，可控的數據包發生器是優選的，在該數據包發生器中可以改變周期序列，從而在第二控制數據的情況下以及在測量數據的情況下可以考慮實際上產生的且可能變化的數據量。
下面結合示意性的附圖對本發明的實施例作進一步說明。附圖中:圖1以原理圖示出了根據現有技術具有固定的基本單元和可旋轉的組件的醫學設備，圖2以原理圖示出了根據本發明提供的方案具有固定的基本單元和可旋轉的組件的醫學設備，圖3以框圖示出了第二傳輸路徑的實施方案，和圖4以框圖示出了第二傳輸路徑的替換的實施方案。在附圖中彼此相應的部分分別具有相同的附圖標記。
具體實施例方式下面描述的醫學設備2示例性地涉及具有固定的基本單元4和在基本單元4上支撐的可旋轉的組件、即所謂的機架6的計算機斷層造影設備。在此，基本單元4包括控制單元8以及圖像處理單元10，借助該控制單元8的輔助來控制醫學設備2，并且操作者可以經由未示出的操作控制臺向該控制單元8輸入命令，該圖像處理單元10用于處理圖像數據BD，借助包括X射線源和X射線探測器的圖像產生單元12在每次檢查期間獲得該圖像數據BD。在此，借助在機架6中的圖像產生單元12產生圖像數據，該機架6具有X射線探測器和X射線源。為了在每次檢查患者時產生圖像數據BD，還必須控制X射線源和X射線探測器，以便以期望的方式產生圖像數據。因此存在如下必要性:在機架6和基本單元4之間交換數據，其中圖像數據BD從機架6向基本單元4傳輸，并且其中控制數據ESD、ZSD 一方面從基本單元4向機架6傳遞且另一方面從機架6向基本單元4傳遞。在控制數據ESD、ZSD的情況下也在兩個方向上進行數據交換，由此例如可以實現控制回路以用于預定參數。在此，由基本單元4中的控制單元8來給出預期值，并且借助機架6中的控制數據單元14，以傳感器方式地采集實際值。在圖1中原理性地示出了用于在基本單元4和機架6之間傳輸數據的目前常用的解決方案。在此，針對從機架6向基本單元4的圖像數據傳輸、針對從基本單元4向機架6的第一控制數據ESD的數據傳輸以及針對從機架6向基本單元4的第二控制數據ZSD的傳輸，分別設置單獨的傳輸路徑或傳輸通道。在機架6和基本單元4之間的信號技術的耦合如圖所示通過環形地圍繞機架6運轉的滑動觸點16實現，其中每個傳輸路徑包括各自的滑動觸點16。與此不同，在本發明提供的醫學設備2中，針對在基本單元4和機架6之間的數據傳輸僅設置兩個傳輸路徑或傳輸通道，從而節約了一個傳輸路徑或傳輸線段，這導致減少了在實現相應的醫學設備2的情況下的技術開銷、降低了制造成本以及提高了運行時的可靠性。在圖2中示意性示出了這種醫學設備2、在此為計算機斷層造影設備的相應的構造。根據圖示，第一傳輸路徑被構造為用于從基本單元4的控制單元8向機架6的控制數據單元14傳輸第一控制數據ESD，并且第二傳輸路徑被設置為用于從機架6的耦合單元18向基本單元4的退耦單元20傳輸數據。借助耦合單元18將來自于機架6的控制數據單元14的第二控制數據ZSD與來自于圖像產生單元12的圖像數據BD相耦合，并且由此經由唯一的傳輸路徑、即第二傳輸路徑傳輸到基本單元4的退耦單元20，在那里再退耦數據流，也就是分離為第二控制數據ZSD和圖像數據BD。隨后將第二控制數據ZSD傳輸到控制單元8并且將圖像數據BD傳輸到圖像處理單元10。在圖3中以框圖的方式示出了第二傳輸路徑的優選實施。在該傳輸路徑中借助電容耦合無接觸地傳輸數據并且頻率錯開地進行數據傳遞。這意味著，并行地傳輸第二控制數據ZSD和圖像數據BD，其中對于兩個數據流中的每一個設置單獨的頻率帶寬。數據以某種方式到達第二傳輸路徑之后，首先根據已知的原理借助時鐘恢復單元22 (clock/datarecovery縮寫為OTR)和低通濾波器24整理兩個數據流。隨后借助調制器單元26將第二控制數據ZSD加調制到載波頻率。然后將該調制的信號累加到圖像數據BD的信號并且將總和信號通過電容耦合傳輸到基本單元4。相應地在所謂的基礎帶寬上傳輸基本數據BD。在基本單元4側一方面借助低通濾波器28以及另一方面借助帶通濾波器30將數據分離為圖像數據BD和調制的信號。 隨后借助解調器單元32來解調調制的信號并且最后通過時鐘恢復單元34和低通濾波器36重新整理兩個數據流。在圖4中示出了第二傳輸路徑的替換結構。在此，圖像數據BD和第二控制數據ZSD分別首先到達緩沖存儲器38，該緩沖存儲器38根據“先進先出(first in-first out)”(縮寫為FIFO)或也根據“先到先用(first-come first-served)”(縮寫為FCFS)原理工作。之后，借助復用器按照周期序列讀取兩個數據流，隨后通過電容耦合向基本單元4傳輸并且最后借助分用器輸送到兩個其它的緩沖存儲器38，從而圖像數據BD和第二控制數據ZSD最終作為分開的數據流提供到基本單元4。在此，復用器包括數據包發生器40，該數據包發生器40從緩沖存儲器38提取預定的數據量并且傳輸到串行化器/解串器單元42 (縮寫為SerDes)，其將數據包的數據轉換為串行的數據流。為了傳輸該數據流，根據數據包的大小、即數據量需要特定的時間，因此對于每個數據包設置用于傳輸的相應的時間窗。按照特別簡單的構造，相應地通過數據包發生器40始終產生相同大小的數據包，從而每個時間窗具有相同的時間延伸。在該情況下如下考慮在圖像數據BD中的典型的較高的數據率，使得例如僅使用每個第三時間窗來傳輸具有第二控制數據ZSD的數據包，而保留其余的時間窗用于具有圖像數據BD的數據包。最后，在基本單元2中的分用器包括用于恢復原始的并行數據流的另一個串行化器/解串器單元42和接收控制器44，該接收控制器44將數據包分配給相應的緩沖存儲器38。本發明不限于上面描述的實施例。事實上可以由專業人員從中導出本發明的其它方案，而不脫離本發明的內容。特別地，所有結合實施例描述的各個特征也可以以其它方式彼此組合，而不脫離本發明的內容。附圖標記列表2醫學設備4 基本單元6機架8控制單元10 圖像處理單元12 圖像產生單元14 控制數據單元16 滑動觸點18 耦合單元20 退耦單元 22 時鐘恢復單元24 低通濾波器26 調制器單元28 低通濾波器30 帶通濾波器32 解調器單元34 時鐘恢復單元36 低通濾波器38 緩沖存儲器40 數據包發生器42 串行化器/解串器單元44 接收控制器ESD 第一控制數據ZSD 第二控制數據BD 圖像數據
權利要求
1.一種醫學設備(2)，尤其是診斷或治療設備，其包括:具有控制單元(8)的固定的基本單元(4)，以及可移動的組件(6)、尤其是可旋轉地支撐在所述基本單元(4)上的組件(6 )，其中，所述基本單元(4 )和所述組件(6 )被構造為用于交換數據， 其特征在于，經由第一傳輸路徑進行第一控制數據(ESD)從所述控制單元(8)到所述可移動的組件(6)的傳輸，并且經由第二傳輸路徑進行第二控制數據(ZSD)到所述控制單元(8)的傳輸，并且經由第二傳輸路徑進行對來自于所述可移動的組件(6)的測量數據(BD)的傳輸。
2.根據權利要求1所述的醫學設備(2)，其特征在于，所述測量數據(BD)包括成像系統(12)的圖像數據(BD)。
3.根據權利要求1或2所述的醫學設備(2)，其特征在于，兩個傳輸路徑被構造為單向傳輸路徑。
4.根據權利要求 1至3中任一項所述的醫學設備(2)，其特征在于，經由至少一個傳輸路徑無接觸地傳輸數據。
5.根據權利要求4所述的醫學設備(2)，其特征在于，經由至少一個傳輸路徑借助電容率禹合來傳輸數據。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的醫學設備(2)，其特征在于，第二控制數據(ZSD)和測量數據(BD)被頻率錯開地經由第二傳輸路徑來傳輸。
7.根據權利要求6所述的醫學設備(2)，其特征在于，用于經由第二傳輸路徑傳輸的第二控制數據(ZSD)被加調制到載波頻率。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的醫學設備(2)，其特征在于，第二控制數據(ZSD)和測量數據(BD)被時間錯開地經由第二傳輸路徑傳輸。
9.根據權利要求8所述的醫學設備(2)，其特征在于，第二控制數據(ZSD)和測量數據(BD)分別被分成數據包；對于時間錯開地傳輸，具有不同延伸的兩個時間窗類型按照周期序列連續排列，其中第一時間窗類型用于第二控制數據(ZSD)并且第二時間窗類型用于測量數據(BD )，并且在每個時間窗內傳輸一個數據包。
10.根據權利要求7所述的醫學設備(2)，其特征在于:第二控制數據(ZSD)和測量數據(BD)分別被分成數據包；對于時間錯開的傳輸，連續排列相同延伸的時間窗；在每個時間窗內傳輸一個數據包；第二控制數據(ZSD)的數據包按照周期序列來傳輸。
11.根據權利要求1至9中任一項所述的醫學設備(2)，其特征在于，第二控制數據(ZSD)和測量數據(BD)分別被中間存儲在緩沖存儲器(38)中，數據包發生器(40)這樣訪問該緩沖存儲器(38)，使得按照周期序列或者來自于用于第二控制數據(ZSD)的緩沖存儲器(38)的數據或者來自于用于測量數據(BD)的緩沖存儲器(38)的數據被合并成數據包，該數據包在一個延伸給定的時間窗內被傳輸。
12.根據權利要求1至10中任一項所述的醫學設備(2)，其特征在于，其被構造為計算機斷層造影設備(2)。
全文摘要
本發明涉及一種醫學設備(2)，尤其是診斷或治療設備，所述設備包括具有控制單元(8)的固定的基本單元(4)，以及可移動的組件(6)、尤其是可旋轉地支撐在所述基本單元(4)上的組件(6)，其中，所述基本單元(4)和所述組件(6)被構造為用于交換數據，其中，經由第一傳輸路徑將第一控制數據(ESD)從所述控制單元(8)傳輸到所述可移動的組件(6)，并且經由第二傳輸路徑將第二控制數據(ZSD)傳輸到所述控制單元(8)并傳輸來自于所述可移動的組件(6)的測量數據(BD)。
文檔編號A61B6/03GK103222896SQ20131002600
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月24日 優先權日2012年1月27日
發明者W.埃德萊, J.格羅特爾, H.卡爾, H.梅爾多 申請人:西門子公司