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Dokumentenidentifikation DE102004019598B3 29.12.2005
Titel Verfahren und Vorrichtung zur fehlertoleranten Datenübertragung für eine CT-Anlage
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Bauer, Martin, 91094 Langensendelbach, DE;
Edler, Wolfgang, 91052 Erlangen, DE;
Neubauer, Gerd, 91301 Forchheim, DE;
Popescu, Stefan, Prof., 91056 Erlangen, DE
DE-Anmeldedatum 22.04.2004
DE-Aktenzeichen 102004019598
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.12.2005
IPC-Hauptklasse H04L 1/24
IPC-Nebenklasse H04L 12/56   G01N 23/06   A61B 6/03   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur fehlertoleranten Datenübertragung, insbesondere in einer CT-Anlage, bei denen digitale Daten in Datenpakete aufgeteilt als Datenstrom von einer Sendeeinrichtung (7, 8) an einem Empfangseinrichtung (9, 10) übertragen und in der Empfangseinrichtung (9, 10) für eine Weiterverarbeitung zwischengespeichert werden, wobei in der Empfangseinrichtung (9, 10) unvollständige und/oder fehlende Datenpakete erkannt werden, ein Speicherbereich für diese Datenpakete zumindest reserviert und als fehlerhaft markiert wird und die unvollständigen und/oder fehlenden sowie ggf. fehlerhaften Datenpakete später aus den Daten vorhergehender oder nachfolgender Datenpakete interpoliert werden. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung können auch fehlende Datenpakete aufgrund von Übertragungsstörungen toleriert werden.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur fehlertoleranten Datenübertragung zwischen einer Datenerfassungseinheit und einer Bildrekonstruktionseinrichtung einer CT-Anlage, bei dem digitale Daten in Datenpaketen aufgeteilt als Datenstrom von einer Sendeeinrichtung an eine Empfangseinrichtung übertragen und in der Empfangseinrichtung für eine Weiterverarbeitung zwischengespeichert werden. Die Erfindung betrifft auch eine Computertomographie(CT)-Anlage mit einer Vorrichtung zur Datenübertragung zwischen einer Datenerfassungseinheit und einer Bildrekonstruktionseinrichtung.

Eine fehlerfreie Datenübertragung spielt in vielen technischen Bereichen eine wichtige Rolle. Im Bereich der Bildgebung, insbesondere der medizinischen Bildgebung, ist die möglichst fehlerfreie Übertragung der Messdaten von der Datenerfassungseinheit am Messort an die Bildrekonstruktionseinheit eine wichtige Vorraussetzung für eine qualitativ hochwertige Bildrekonstruktion. Die Problematik von Übertragungsfehlern tritt hierbei insbesondere bei drahtlosen Übertragungstechniken auf, wie sie bspw. in Computertomographie-Anlagen eingesetzt werden. Die Datenübertragung erfolgt bei CT-Anlagen über einen optischen oder kapazitiven Slip-Ring zwischen dem rotierenden und dem stationären Teil, um die am Messort über eine Datenerfassungseinheit erfassten Messdaten noch während der Messung an die stationäre Bildrekonstruktionseinrichtung übertragen zu können. Diese Datenübertragungstechnik in CT-Anlagen ist jedoch empfindlich gegenüber externen Störungen, die fehlerhafte Datenbits bei der Datenübertragung verursachen können. Während sich diese Bitfehler durch entsprechende Fehlerkorrekturtechniken häufig beheben lassen, führt eine Unterbrechung der Datenübertragung oder eine zeitweise fehlende Synchronisation zwischen der Sende- und der Empfangseinrichtung zu größeren Problemen. Derartige Unterbrechungen treten bei Mehrschicht-CT-Anlagen mit höherer Wahrscheinlichkeit auf, da äußere Störungen aufgrund der sehr hohen Übertragungsrate dieser Systeme bei gleicher Zeitdauer eine größere Anzahl von Datenbits beeinflussen. Bei heutigen Mehrschicht-CT-Anlagen werden die Messdaten in einem seriellen Bitstrom übertragen, in den auch der serielle Bit-Takt eingebettet ist. Die Empfangseinrichtung extrahiert den eingebetteten Takt, um den Bitstrom optimal zu decodieren. Weiterhin werden spezielle serielle Codes periodisch mit dem Bitstrom übermittelt, um eine Byte- und Paketsynchronisation zu erreichen. Eine äußere Störung kann zu einem Fehler bei der Übertragung dieser Synchronisationscodes führen, der eine Desynchronisation der Empfangseinrichtung nach sich ziehen kann. In diesem Fall werden übermittelte Datenpakete nicht oder nur unvollständig empfangen bzw. decodiert, so dass sie für die anschließende Bildrekonstruktion fehlen.

Aufgrund fehlender Datenpakete bei der Übermittlung der Mess daten in einer Computertomographie-Anlage kann es vorkommen, dass der gesamte Messprozess abgebrochen werden muss, da eine korrekte Bildrekonstruktion aufgrund der fehlenden Daten nicht mehr möglich ist. Dies hat einen Verlust an Kontrastmittel, eine erhöhte Patientenbelastung sowie einen zusätzlichen Zeitaufwand zur Folge.

Aus der US 2003/0185427 A1 ist ein Verfahren zur fehlertoleranten Datenübertragung bekannt, bei dem fehlerhafte Datenbits in den übertragenen Datenpaketen durch Bitwerte ersetzt werden, die aus benachbarten Datenpaketen interpoliert werden. Die fehlerhaften Datenpakete können dabei bspw. über eine mit den Datenpaketen übermittelte Fehlerprüfsumme identifiziert werden.

Weiterhin ist unter dem Begriff FEC (Forward Error Correction) eine Technik bekannt, bei der zusammen mit den Daten zusätzliche Codierungsbits übertragen werden, aus denen die korrekten Werte fehlerhafter Datenbits rekonstruierbar sind.

Die US 2003/0229840 A1 betrifft ein Verfahren zur Vorwärtskorrektur (FEC) bei der Übertragung von Datenpaketen über ein Netzwerk. Bei dem Verfahren werden aus den zu übertragenden Datenpaketen zusätzlich Paritäts-Pakete erzeugt, aus denen sich später fehlende Datenpakete wiedergewinnen lassen. Diese Paritäts-Pakete müssen zusätzlich zu den Datenpaketen über das Netzwerk übertragen werden und verringern somit die Datenübertragungsrate. Ein Einsatz dieser Technik bei CT-Anlagen ist daher nicht vorteilhaft. Bei fehlenden Datenpaketen werden diese aus der Information in den Paritäts-Paketen in der Regel wiedergewonnen. Bei nicht wiedergewinnbaren Paketen wird vorgeschlagen, diese entweder durch vorgegebene Ersatzpakete zu ersetzen oder einen Mittelwert aus den Daten mehrerer vorangehender und nachfolgender Datenpakete zu bilden und das fehlende Datenpaket durch ein derart erhaltenes Durchschnitts-Datenpaket zu ersetzen. Diese Verfahrensschritte erfolgen in dem JPEC-Decoder der Empfangseinrichtung dieser Druckschrift.

Auch die US 2002/0174403 A1 betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Netzwerk, bei dem zusätzliche Paritäts-Pakete generiert und übertragen werden. Die Übertragung erfolgt hierbei in einer mehrdimensionalen Matrix, die die spätere Wiedergewinnung verlorener Datenpakete über die Paritäts-Pakete erleichtern soll. Fehlende Datenpakete werden beim Empfang der Matrix mit einem Platzhalter dargestellt und anschließend mit Hilfe der Paritäts-Pakete rekonstruiert. Fehlende Datenpakete, bei denen eine Wiedergewinnung durch die Paritäts-Pakete nicht möglich ist, werden nicht ersetzt.

Die WO 01/28252 A1 offenbart ein Verfahren zur Bildcodierung, bei dem die Bildübertragung mit redundantem Blockcode und Zusatzdaten erfolgt, die für jedes Bild progressiv codiert werden. Es handelt sich hierbei somit um ein Verfahren zur Übertragung von Bildern, nicht jedoch von Messdaten bzw. Rohdaten, aus denen in der der Empfangseinrichtung nachgeschalteten Bildverarbeitungseinheit einer CT-Anlage erst entsprechende Bilddaten generiert werden.

Das Abstract der JP 01221958 A offenbart eine Interpolationsschaltung für ein fehlerhaftes Datenpaket. Bei dieser Schaltung werden zwei getrennte Empfangspuffer vorgesehen, von denen einer zur Aufnahme normaler Datenpakete und der andere zur Aufnahme defekter bzw. zu interpolierender Datenpakete dient.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung für eine CT-Anlage zur fehlertoleranten Datenübertragung anzugeben, mit denen eine größere Anzahl fehlender Datenpakete bei der Datenübertragung bzw. beim Decodieren der empfangenen Daten tolerierbar ist.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren sowie der CT-Anlage gemäß den Patentansprüchen 1 und 7 gelöst.

Bei dem vorliegenden Verfahren zur fehlertoleranten Datenübertragung werden digitale Daten in Datenpaketen aufgeteilt als Datenstrom von einer Sendeeinrichtung an eine Empfangseinrichtung übertragen und in der Empfangseinrichtung für eine Weiterverarbeitung zwischengespeichert. In der Empfangseinrichtung werden fehlende Daten in Datenpaketen und/oder fehlende Datenpakete erkannt. Für diese fehlenden Daten oder Datenpakete wird ein Speicherbereich zumindest reserviert und als fehlerhaft markiert. Zu einem späteren Zeitpunkt werden dann die unvollständigen und/oder fehlenden Datenpakete aus den Daten vorhergehender oder nachfolgender Datenpakete interpoliert. Ein wesentliches Merkmal dieses Verfahrens besteht somit darin, dass für die fehlenden Daten bzw. Datenpakete ein Speicherbereich reserviert wird, als ob dieser Speicherbereich empfangene Datenpakete enthielte, die lediglich fehlerhafte Daten aufweisen. Dies kann auch durch beschreiben des jeweiligen Speicherbereiches mit beliebigen Werten erfolgen. Im Falle von fehlenden Bits in einzelnen Datenpaketen werden diese Bits des Datenpakets vorzugsweise mit beliebigen Bitwerten aufgefüllt und das auf diese Weise vervollständigte Datenpaket gespeichert und als fehlerhaft markiert. Im Falle eines fehlenden Datenpakets wird vorzugsweise lediglich der diesem zukommende Speicherbereich als mit einem fehlerhaften Datenpaket belegt markiert. Die als fehlerhaft markierten Datenpakete werden dann zu einem späteren Zeitpunkt, nach dem weitere Datenpakete übermittelt wurden, aus den Daten vorangehend und/oder nachfolgend übertragener Datenpakete interpoliert.

Die Messdaten werden dabei so auf die Datenpakete aufgeteilt, dass ein Datenpaket die Messdaten eines zusammenhängenden Segmentes einer Detektorzeile oder die Messdaten der gesamten Detektorzeile enthält. Auf diese Weise lässt ich in der Empfangseinrichtung eine zweidimensionale Matrix mit den empfangenen Datenpaketen erstellen, die den Zeilen und ggf. Zeilensegmenten der Detektoreinheit des Computertomographen nachgebildet ist. In Zeilenrichtung wird diese Matrix durch Anhängen der unterschiedlichen Projektionen unter denen die Messdaten jeweils erfasst wurden, erweitert. Auf diese Weise lässt sich ein fehlendes Datenpaket sowohl aus den Datenpaketen benachbarter Zeilen auch aus den Datenpaketen der gleichen Zeile der benachbarten Projektionen interpolieren.

Die Größe der von der Sendeeinrichtung bereitgestellten Datenpakete wird dabei vorzugsweise in Abhängigkeit den typischerweise auftretenden Störungen so gewählt, dass durch diese Störungen in der Regel nicht zu viele unmittelbar aufeinander folgende Datenpakete verloren gehen und eine spätere Interpolation ermöglicht wird. Bei der Übertragung von Daten, die einen mehrdimensionalen Zusammenhang repräsentieren, wie zum Beispiel zweidimensionale Schnittbilddaten oder dreidimensionale Volumendaten, werden die erfassten Messdaten vor der Übertragung vorzugsweise zu einer entsprechend mehrdimensionalen Matrix von Datenpaketen zusammengefasst, die diesem Zusammenhang entspricht.

Vorzugsweise werden die Datenpakete vor ihrer Übertragung mit einer ihre Position innerhalb des Datenstroms eindeutig identifizierenden Kennzeichnung versehen. Diese Kennzeichnung kann bspw. durch eine fortlaufende Nummerierung der übertragenden Datenpakete erfolgen und stellt eine Adresse des jeweiligen Datenpakets innerhalb des Datenstroms dar. Durch Überwachung dieser Kennzeichnungen der eingehenden bzw. decodierten Datenpakete am Empfänger können fehlende Datenpakete jeder Zeit zuverlässig erkannt werden. Fehlende Daten innerhalb eines Datenpaketes werden ohne weiteres aufgrund der zu geringen Länge des jeweiligen Datenpaketes erkannt.

Weiterhin ist es von Vorteil, die Datenpakete wie bisher mit einem Prüfcode, bspw. einer Prüfsumme, zu versehen, um nicht nur fehlende Daten sondern auch einzelne Bitfehler in der innerhalb eines Datenpaketes in der Empfangseinrichtung detektieren und später korrigieren zu können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens sowie der zugehörigen Vorrichtung wird die Anzahl und Verteilung der als fehlend, fehlerhaft oder unvollständig erkannten Datenpakete in Echtzeit überwacht. Bei Überschreiten entsprechender vorgebbarer Grenzwerte, die eine Weiterverarbeitung der Daten nicht mehr in sinnvoller Weise ermöglichen, wird dann die Datenübertragung oder die dieser Datenübertragung zugrunde liegende Messung abgebrochen. Die Größe dieser Grenzwerte hängt von der jeweiligen Anwendung ab.

Die in einer CT-Anlage implementierte Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens umfasst eine Sendeeinrichtung zur Übertragung der digitalen Daten in Datenpaketen an eine Empfangseinrichtung, die eine Speichereinheit, insbesondere einen Empfangspuffer, zur Zwischenspeicherung der Datenpakete aufweist, wobei die Empfangseinrichtung ein Vervollständigungsmodul umfasst, das fehlende Daten in Datenpaketen und/oder fehlende Datenpakete erkennt und einen Speicherbereich für die fehlenden Daten oder Datenpakete in der Speichereinheit zumindest reserviert und als fehlerhaft markiert. Die Sendeeinrichtung ist so ausgebildet, dass sie jeweils Daten eines Segmentes einer Detektorzeile oder einer vollständigen Detektorzeile der CT-Anlage in einem Datenpaket überträgt. Weiterhin ist als Bestandteil der Vorrichtung ein Interpolationsmodul vorgesehen, das die fehlenden und/oder unvollständigen Datenpakete sowie als fehlerhaft erkannte Datenpakete später aus den Daten benachbarter Detektorzeilen und/oder benachbarter Segmente einer Detektorzeile und/oder aufeinanderfolgender Projektionen interpoliert, die in vorhergehenden oder nachfolgenden Datenpaketen enthalten sind.

Das Interpolationsmodul ist vorzugsweise Bestandteil der Bildrekonstruktionseinheit. Das Vervollständigungsmodul kann bspw. als programmierbare logische Einheit, insbesondere als FPGA (Field Programmable Gate Array), ausgebildet sein.

Grundsätzlich erfolgt die Interpolation mit bekannten Verfahren, wie sie auch in der eingangs genannten US 2003/0185427 A1 angeführt sind, deren Offenbarungsgehalt explizit in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen wird. Insbesondere kann die Interpolation der als fehlerhaft markierten Datenpakete oder Daten in der gleichen Weise erfolgen, wie bei dem Verfahren dieser Druckschrift, da durch das vorliegende Verfahren dem Interpolationsmodul der Speicherinhalt so bereitgestellt wird, als ob keine fehlenden Datenpakete oder Daten sondern lediglich fehlerhafte Datenpakete oder Daten vorliegen würden.

Das vorliegende Verfahren sowie die zugehörige Vorrichtung werden nachfolgend anhand eines Beispiels nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 schematisch ein Beispiel für eine Datenübertragungseinrichtung in einem Computertomographen;

2 eine Tabelle zur Veranschaulichung einer fehlerhaften Datenübertragung; und

3 ein Beispiel für eine zweidimensionale Organisation der Datenpakete sowie die Möglichkeiten der Interpolation.

1 zeigt beispielhaft in schematisierter Darstellung die Anordnung einer Vorrichtung zur Datenübertragung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Volumen-CT-Anlage. Eine am rotierbaren Teil 12, der sog. Gantry, befestigte Röntgenröhre 1 erzeugt einen konischen Röntgenstrahl 2, dessen Öffnungswinkel in x- und z-Richtung durch den mechanisch verstellbaren Kollimator 3 einstellbar ist. Die Figur zeigt hierbei einen Schnitt senkrecht zur z-Richtung. Das Röntgenstrahlbündel 2 durchstrahlt einen Patientenkörper 4 und trifft auf eine flächige Detektoreinheit 5. Diese Detektoreinheit 5 umfasst bei einer Mehrschicht-CT-Anlage wie im vorliegenden Beispiel eine zweidimensionale Matrix von Detektorelementen mit einer Vielzahl von Detektorzeilen und Detektorspalten. Jede Detektorzeile liefert dabei Messdaten für die Rekonstruktion einer Schicht des Patientenkörpers und umfasst eine Vielzahl von Detektorkanälen bzw. Detektorelementen. Eine am rotierbaren Teil 12 angeordnete Datenerfassungseinheit 6 konvertiert die von den Detektorelementen der Detektoreinheit 5 erhaltenen analogen Messsignale und liefert einen seriellen Strom von digitalen Messdaten. Diese digitalen Messdaten werden in der Sendeeinheit 7 in einzelnen Datenpaketen zusammengefasst und über den Sender 8 an den Empfänger 9 am stationären Teil 13 der CT-Anlage übertragen. Sender und Empfänger 8, 9 sind dabei als Slip-Ring Übertragungseinrichtung ausgebildet, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die übermittelten Datenpakete werden der Empfangseinheit 10 zugeführt, die im vorliegenden Fall als Teil der Bildrekonstruktionseinrichtung 11 ausgebildet ist. In der Empfangseinheit 10 wird der empfangene Bitstrom decodiert. Aus den zurückerhaltenen Messdaten werden in der Bildrekonstruktionseinheit 11 die Bilder der einzelnen mit dem Aufnahmesystem aus Röntgenröhre 1 und Detektoreinheit 5 erfassten Schichten des Untersuchungsbereiches des Patienten 4 rekonstruiert.

Die Empfangseinheit 10 umfasst im vorliegenden Beispiel auch das Vervollständigungsmodul 14 und die Bildrekonstruktionseinheit 11 das Interpolationsmodul 15, auf die im Folgenden näher eingegangen wird.

Die von der Datenerfassungseinheit 6 erhaltenen Daten werden in der Sendeeinheit 7 in kleinere Datenpakete aufgeteilt. Die Größe der Datenpakete wird so gewählt, dass fehlende Datenpakete durch vorangehend oder nachfolgend übermittelte Datenpakete interpoliert werden können. Im vorliegenden Beispiel enthält jedes Datenpaket die Daten einer vollständigen Detektorzeile, d. h. aller Kanäle bzw. Detektorelemente dieser Detektorzeile. Jedem einzelnen Datenpaket wird eine fortlaufende Paketnummer zugeordnet, so dass ein fehlendes Datenpaket in der Empfangseinheit 10 anhand der fehlenden Paketnummer erkannt werden kann. Weiterhin enthält jedes Datenpaket einen Prüfcode anhand dessen Bitfehler bei der Übertragung des Datenpakets erkannt werden können.

Der rotierbare Teil 12 der Computertomographieanlage rotiert während der Messung kontinuierlich um die z-Achse. Während dieser Rotation werden die erfassten Daten ständig in Echtzeit an die Empfangseinheit 10 übertragen. Treten bei dieser Übertragung Störungen auf, so können die von der Empfangseinheit 10 empfangenen Datenpakete fehlerhafte Bits aufweisen oder ganze Datenpakete können verloren gehen. 2 zeigt ein Beispiel für eine derartige fehlerhafte Übertragung anhand einer Tabelle, in der die linke Spalte die fortlaufende Nummerierung der einzelnen übertragenen Datenpakete, die zweite Spalte den korrekten oder nicht korrekten Prüfcode, die dritte Spalte die Art der Übertragungsstörung, die vierte Spalte die im Speicher der Empfangseinheit gemäß dem vorliegenden Verfahren gespeicherten Datenpakete und die rechte Spalte den Status des jeweiligen Datenpaketes angibt, mit dem dieses Paket im Speicher markiert ist. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass in diesem Beispiel das Datenpaket mit der Paketnummer N+2 unvollständig oder mit einer falschen Prüfsumme empfangen wurde. Dieses Datenpaket wird dennoch als vollständiges Datenpaket gespeichert und als fehlerhaft markiert. Nach Erhalt des Datenpaketes mit der Paketnummer N+3 mit korrektem Prüfcode erkennt die Empfangseinheit als nächstes Datenpaket das Datenpaket mit der Paketnummer N+6, das ebenfalls mit korrektem Prüfcode empfangen wird. Die Empfangseinheit stellt daher zwei fehlende Datenpakete fest, reserviert im Empfangspuffer aber dennoch den Speicherplatz für die beiden fehlenden Pakete N+4 und N+5 und markiert diese als fehlerhaft.

Nach Erhalt aller zu übertragenden Messdaten werden die als fehlerhaft markierten Datenpakete aus den Daten vorangehend oder nachfolgend übermittelter Datenpakete interpoliert. Dies kann mittels linearer, quadratischer oder einer Interpolation höherer Ordnung erfolgen. Die Interpolation erfolgt für alle als fehlerhaft markierten Datenpakete, unabhängig davon, ob es sich um ursprünglich fehlende Datenpakete oder um korrekt erhaltene Datenpakete mit einzelnen Bitfehlern handelt.

Der Inhalt der jeweils als fehlerhaft markierten Datenpakete wird dabei durch die interpolierten Werte ersetzt. Dies ist im vorliegenden Beispiel durch die Strukturierung der Daten bei der Übermittlung vereinfacht, da sich die empfangenen Datenpakete als zweidimensionale Matrix anordnen lassen, die die Geometrie der Detektoreinheit der CT-Anlage, die aufeinander folgenden Projektionen und die Verschiebung des Patiententisches in z-Richtung wiedergibt. Dies ist anhand der 3 zu erkennen, die durch die starke Umrahmung jeweils die Detektorzeilen 16 und Detektorspalten bzw. -kanäle 17 der Detektoreinheit wiedergibt. Nach rechts schließen sich die aufeinander folgenden Projektionen an, die bei der Messung erfasst wurden, nach unten die Verschiebung des Patiententisches in z-Richtung.

Wird bei einer Projektion in einem Datenpaket, das im vorliegenden Beispiel die Daten aller Kanäle einer Detektorzeile 17a umfasst, ein Fehler festgestellt, bzw. dieses als fehlerhaft markiert, so können die Daten dieses Datenpaketes anhand der Daten benachbarter Datenpakete, interpoliert werden. Dies betrifft im vorliegenden Beispiel die Daten der Datenpakete benachbarter Detektorzeilen 17b, die unmittelbar vor und nach diesem Datenpaket 17a übermittelt wurden sowie die Daten der Datenpakete 17c, die der gleichen Detektorzeile bei einem unmittelbar davor und danach liegenden Projektionswinkel erfasst wurden. Durch die im vorliegenden Beispiel vorgenommene Aufteilung der Daten in die Datenpakete lässt sich somit eine einfache Interpolation aufgrund des geometrischen Zusammenhangs durchführen. Die Empfangseinheit 10 kann im vorliegenden Beispiel auch eine Echtzeitüberwachung und Analyse der Gesamtzahl an fehlenden oder fehlerhaften Datenpaketen mittels einer Software oder einer programmierbaren logischen Einheit durchführen, um bei Überschreiten eines vorgebbaren Grenzwertes innerhalb bestimmter Zeiträume oder Datenmengen die Datenübertragung und die Messung abzubrechen. Der Grenzwert wird im vorliegenden Beispiel so gewählt, dass innerhalb dieses Grenzwertes noch eine Bildrekonstruktion ohne Bildartefakte aus den übermittelten und interpolierten Daten möglich ist.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur fehlertoleranten Datenübertragung zwischen einer Datenerfassungseinheit (6) und einer Bildrekonstruktionseinrichtung (11) einer CT-Anlage, bei dem digitale Daten in Datenpaketen aufgeteilt als Datenstrom von einer Sendeeinrichtung (7, 8) an eine Empfangseinrichtung (9, 10) übertragen und in der Empfangseinrichtung (9, 10) für eine Weiterverarbeitung zwischengespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenpakete so gewählt werden, dass sie jeweils die Daten eines Segmentes einer Detektorzeile (16) oder einer vollständigen Detektorzeile (16) der CT-Anlage umfassen, in der Empfangseinrichtung (9, 10) unvollständige und/oder fehlende Datenpakete erkannt werden, ein Speicherbereich für diese Datenpakete zumindest reserviert und als fehlerhaft markiert wird, und die unvollständigen und/oder fehlenden Datenpakete später aus den Daten benachbarter Detektorzeilen (16) und/oder benachbarter Segmente einer Detektorzeile (16) und/oder aufeinanderfolgender Projektionen interpoliert werden, die in vorhergehenden oder nachfolgenden Datenpaketen enthalten sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Empfangseinrichtung (9, 10) auch vollständige, aber fehlerhafte Datenpakete erkannt und als fehlerhaft markiert werden, und die fehlerhaften Datenpakete später aus den Daten vorhergehender oder nachfolgender Datenpakete interpoliert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Übertragung von Daten, die einen mehrdimensionalen Zusammenhang repräsentieren, die Daten auf eine dem Zusammenhang entsprechende mehrdimensionale Matrix von Datenpaketen aufgeteilt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenpakete vor der Übertragung mit einer ihre Position innerhalb des Datenstroms eindeutig identifizierenden Kennzeichnung versehen werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenpakete vor der Übertragung mit einem Prüfcode versehen werden, um Bitfehler bei der Übertragung erkennen zu können.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und/oder Verteilung fehlerhafter und/oder unvollständiger und/oder fehlender Datenpakete in Echtzeit überwacht und bei Überschreiten eines vorgebbaren Grenzwertes die Übertragung abgebrochen wird.
  7. CT-Anlage mit einer Vorrichtung zur Datenübertragung zwischen einer Datenerfassungseinheit (6) und einer Bildrekonstruktionseinrichtung (11), mit einer Sendeeinrichtung (7, 8) zur Übertragung digitaler Daten in Datenpaketen an eine Empfangseinrichtung (9, 10), die eine Speichereinheit zur Zwischenspeicherung der Datenpakete aufweist,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass die Sendeeinrichtung (7, 8) so ausgebildet ist, dass sie jeweils Daten eines Segmentes einer Detektorzeile (16) oder einer vollständigen Detektorzeile (16) der CT-Anlage in einem Datenpaket überträgt,

    dass die Empfangseinrichtung (9, 10) ein Vervollständigungsmodul (14) umfasst, das unvollständige und/oder fehlende Datenpakete erkennt und einen Speicherbereich für diese Datenpakete in der Speichereinheit zumindest reserviert und als fehlerhaft markiert,

    und dass ein Interpolationsmodul (15) vorgesehen ist, das die unvollständigen und/oder fehlenden und/oder fehlerhafte Datenpakete später aus den Daten benachbarter Detektorzeilen (16) und/oder benachbarter Segmente einer Detektorzeile (16) und/oder aufeinanderfolgender Projektionen interpoliert, die in vorhergehenden oder nachfolgenden Datenpaketen enthalten sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (7, 8) so ausgebildet ist, dass sie bei der Übertragung von Daten, die einen mehrdimensionalen Zusammenhang repräsentieren, die Daten auf eine dem Zusammenhang entsprechende mehrdimensionale Matrix von Datenpaketen aufteilt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (7,8) so ausgebildet ist, dass die Datenpakete vor der Übertragung mit einer ihre Position innerhalb des Datenstroms eindeutig identifizierenden Kennzeichnung versehen werden.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vervollständigungsmodul (14) eine Funktion zur Überwachung der Anzahl und/oder Verteilung fehlerhafter und/oder unvollständiger und/oder fehlender Datenpakete in Echtzeit und zur Signalisierung eines Abbruchs der Übertragung bei Überschreiten eines vorgebbaren Grenzwertes der Anzahl und/oder Verteilung ausgebildet ist.
  11. CT-Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Interpolationsmodul (15) Bestandteil der Bildrekonstruktionseinrichtung (11) ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vervollständigungsmodul (14) als programmierbare logische Schaltung ausgebildet ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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