DE19533821A1

DE19533821A1 - Strahlungsabgeschirmte Vorrichtung für eine Kommunikation mit hoher Datenrate in einem Computer-Tomographie-System

Info

Publication number: DE19533821A1
Application number: DE19533821A
Authority: DE
Inventors: Daniel David Harrison
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1996-03-21
Also published as: JPH08224231A; CN1130496A; IL115161A; IL115161A0; US5530425A; CN1119973C

Description

Das Gebiet der vorliegenden Erfindung betrifft im allge meinen die Computer-Tomographie (CT) und insbesondere eine gegen elektromagnetische Strahlung abgeschirmte Vorrichtung für eine Kommunikation mit hoher Datenrate in einem CT-Sy stem.

CT-Systeme weisen üblicherweise einen Drehrahmen oder ein Gestell auf, um mehrere Röntgenbilder oder Ansichten bei ver schiedenen Drehwinkeln zu erhalten. Jeder Abbildungssatz wird im Fachgebiet als "Scheibe" bezeichnet. Ein Patient oder ein lebloses Objekt werden im allgemeinen in einer zentralen Öff nung des Drehrahmens auf einem Tisch positioniert, welcher axial beweglich ist, und somit ermöglicht, daß entsprechende Scheiben an mehreren axialen Positionen erhalten werden kön nen. Jede der erhaltenen Scheiben wird dann in einem Computer nach einem vorgegebenen Algorithmus verarbeitet, um verbes serte Abbildungen zum Zwecke der Diagnose oder Inspektion zu erzeugen.

Der rotierende Rahmen enthält eine Röntgenquelle, eine Detektoranordnung (Array) und die notwendige Elektronik, um Abbildungsdaten für jede Ansicht zu erzeugen. Ein Satz sta tionärer Elektronikeinrichtungen wird für die Verarbeitung von Abbildungsrohdaten in die verbesserte Form eingesetzt. Somit ist es erforderlich, eine Übertragung der Abbildungsda ten zwischen dem Drehrahmen und einem stationären Rahmen des CT-Systems vorzusehen.

Die Datenrate der Kommunikation zwischen dem stationären Rahmen und dem Drehrahmen ist ein bedeutender Faktor, da es wünschenswert ist, die gewünschten Ansichten so schnell wie möglich zu erhalten, um die Unannehmlichkeiten für den Pati enten zu reduzieren und/oder den Nutzungsgrad der Anlage zu maximieren. In aktuellen CT-Systemen umfaßt eine einzige An sicht typischerweise etwa 800 Detektorkanäle mit einer 16- Bit-Darstellung für jedes einzelne Detektorkanalausgangssi gnal (d. h. 12,8 kBit pro Ansicht) und wird typischerweise 1000-mal pro Sekunde wiederholt, was einen Nettodatenraten- Bedarf von etwa 13 Megabit pro Sekunde (Mbit/s) nur für die Abbildungsdaten alleine ergibt. Zukünftige CT-Systeme, die gleichzeitig mehrere Abbildungsscheiben aufbauen können, in dem sie vier-, acht- oder sechzehnmal so viele Detektorkanäle einsetzen, erhöhen den Nettodatenraten-Bedarf nur für die Ab bildungsdaten alleine auf über 150 Mbit/s.

Frühere CT-Systeme haben Bürsten und Schleifringe zum elektrischen Verbinden des Drehrahmens mit dem stationären Rahmen verwendet. Im allgemeinen litten jedoch CT-Systeme, die Bürsten und Schleifringe zur Übertragung einsetzten, ge nerell unter deutlichen Einschränkungen in den erreichbaren Datenraten. Dieses beruht auf der erheblichen Zeit, die dafür erforderlich ist, daß sich die Signale um die kreisförmigen Schleifringe ausbreiten. Bei den gewünschten Datenraten ist die elektrische Pfadlänge um die Ringe herum ein merklicher Anteil einer Bitperiode, so daß um die Ringe in entgegensetz ten Richtungen sich ausbreitende elektromagnetische Wellen an einem Empfangspunkt zu wesentlich verschiedenen Zeitpunkten in einer Bitperiode ankommen können, was einen gestörten Emp fang bewirkt.

Das A.K. Collins erteilte US-Patent Nr. 5,208,581 offen bart einen weiteren Typ eines Gestells, in welchem Bürsten und Schleifringe zur Kommunikation eingesetzt werden. Obwohl die Konstruktion von Collins eine Kommunikation mit relativ hoher Geschwindigkeit ermöglicht, bleibt die Tatsache beste hen, daß die Verwendung von Kontaktbürsten und Ringen inhä rent bestimmte Nachteile mit sich bringt. Beispielsweise be wirkt der mechanische Kontakt zwischen den Bürsten und Ringen einen Verschleiß, welcher es erfordert, daß solche Bürsten und Ringe periodisch ersetzt werden müssen, um eine zuverläs sige Kommunikation aufrechtzuerhalten. Ferner unterstützt die Schleifring-Konstruktion von Collins nicht die höheren Daten raten, die für Mehrscheiben-CT-Systeme erforderlich sind.

Andere CT-Systeme setzen eine optische Datenkopplung für die Übertragung zwischen dem stationären und den drehbaren Rahmen ein. Obwohl eine optische Datenkopplungskonstruktion typische Nachteile von Schleifringen und Bürsten vermeidet, erfordert eine solche optische Konstruktion Optiken, welche unter engen Spezifikationen hergestellt werden müssen und welche im Betrieb eine erhebliche räumliche Ausrichtung er fordern, um eine zuverlässige optische Kopplung entlang des relativ langen Umfangs des Drehrahmens zu erreichen. Dieses führt zu hohen Kosten, und somit ist es wünschenswert, in ei nem CT-System eine verbesserte Kommunikationsverbindung be reitzustellen, welche bei niedrigen Kosten eine zuverlässige Übertragung mit hohen Datenraten zwischen dem stationären und dem drehbaren Rahmen des CT-System bereitstellt.

Es ist ferner wünschenswert, eine Kommunikationsverbin dung zwischen dem stationären und dem drehbaren Rahmen be reitzustellen, welche bezüglich elektromagnetischer Strah lungsinterferenzen robust ist, wie sie typischerweise in ei ner Krankenhausumgebung, durch Zellulartelephone, Defibrilla tionsgeräte, chirurgische Sägen und auch durch elektrische Störungen erzeugt werden, wie sie von jedem gegebenen CT-Sy stem erzeugt werden. Ferner ist es wünschenswert, den Pegel elektromagnetischer Energie zu reduzieren, welcher von einer solchen Kommunikationsverbindung abgestrahlt wird, um behörd liche Auflagen wie z. B. von der Federal Communications Com mission und/oder von ausländischen Behörden auf gegebene Auf lagen zu erfüllen.

Allgemein erfüllt die vorliegende Erfindung die vorste henden Anforderungen, indem sie in einem Computer-Tomogra phie-System mit einem stationären Rahmen und einem im allge meinen ringförmigen Drehrahmen eine Vorrichtung schafft, die eine Übertragungsleitung aufweist, die an dem Drehrahmen be festigt und im wesentlichen um dem Drehrahmen herum ange ordnet ist. Die Übertragungsleitung weist einzelne Segmente auf, wovon jedes ein entsprechendes erstes und ein entspre chendes zweites Ende besitzt und eine entsprechende elektri sche Länge besitzt, die so gewählt ist, daß ein gleichzeitig an jedes entsprechende erste Ende angelegtes moduliertes Si gnal eine vorgegebene Zeitverzögerung bei der Ankunft an je dem entsprechenden zweiten Ende besitzt. Die einzelnen Seg mente sind so angeordnet, daß die entsprechenden ersten Enden jedes von zwei aufeinanderfolgenden Segmenten im wesentlichen nebeneinanderliegen und die entsprechenden zweiten Enden je des von zwei aufeinander folgenden Segmenten im wesentlichen nebeneinanderliegen, um eine Zeitverzögerungsdiskontinuität in dem durch diese wandernden modulierten Signal zu vermei den. Die Vorrichtung weist ferner eine Abschirmungseinrich tung, wie z. B. eine U-förmige Struktur auf, die an der Über tragungsleitung für die Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung befestigt ist. Die Abschirmungseinrichtung bildet einen Durchgang bzw. Zutritt um den Drehrahmen herum. Ein Koppler ist an dem stationärem Rahmen befestigt und in dem Zutritt ausreichend nahe an der Übertragungsleitung für den Aufbau einer Funkkopplung zwischen diesen angeordnet, um so das an die entsprechenden einzelnen Segmente angelegte modu lierte Signal zu empfangen.

Die für neu erachteten Merkmale der Erfindung werden nachstehend im einzelnen in den beigefügten Ansprüchen be schrieben. Die Erfindung selbst ist jedoch sowohl bezüglich ihres Aufbau als auch ihrer Betriebsweise zusammen mit weite ren Aufgaben und Vorteilen davon am besten unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung in Verbindung mit den bei gefügten Zeichnungen verständlich, in welchen gleiche Bezugs zeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen be zeichnen, von denen darstellen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines CT-Systems, welches die vorliegende Erfindung einsetzt;

Fig. 2 eine exemplarische schematische Darstellung einer Vor richtung, die eine abgeschirmte Übertragungsleitung und einen Koppler gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt;

Fig. 3 einen Querschnitt eines Mikrostreifens, welcher für die Übertragungsleitung und/oder den Koppler in den entsprechenden exemplarischen Ausführungsformen für die Vorrichtung von Fig. 2 genutzt werden kann;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht, welche die Übertragungslei tung von Fig. 2 und eine Abschirmungseinrichtung ge mäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zeigt;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht, welche die Übertragungslei tung von Fig. 2 und eine Abschirmungseinrichtung ge mäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 6 ein Diagramm, das eine entsprechende Abschwächungscha rakteristik elektromagnetischer Strahlung einer abge schirmten Übertragungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung und einer nicht abgeschirmten Übertragungs leitung zeigt.

Gemäß Fig. 1 weist ein CT-System, das zum Erzeugen von Abbildungen von zumindest einem interessierenden Bereich der menschlichen Anatomie eingesetzt wird, einen Patiententisch 10 auf, welcher in einer Öffnung 11 eines im allgemeinen ringförmigen Drehrahmens oder Gestells 15 mit einem vorgege benen Umfang, beispielsweise einem Außenumfang 16 positio niert werden kann. Ein stationärer Rahmen 12 wird in geeigne ter Weise für die Lagerung des Drehrahmens 15 eingesetzt. Eine Quelle für bildgebende Energie 13, welche bevorzugt stark kollimierte Röntgenstrahlen erzeugt, ist auf dem Dreh rahmen an einer Seite von dessen Öffnung 11 montiert, und eine Detektoranordnung 14 ist auf der anderen Seite der Öff nung montiert. Der Drehrahmen wird zusammen mit Röntgen strahlungsquelle 13 und der Detektoranordnung 14 während ei nes Scans (Abtastung) des Patienten um die Öffnung gedreht, um Röntgen-Abschwächungsmessungen aus vielen verschiedenen Winkel über einen Bereich von zumindest 180° Drehung zu er halten. Die Detektoranordnung 14 kann mehrere Reihen mit je weils etwa 800 Detektorkanälen über ihrer Länge aufweisen.

Die einzelnen Ausgänge jedes Kanals in der Detektoranordnung 14 sind mit einem (nicht dargestellten) Datenerfassungssystem (DES) verbunden. Bei der Erfassung wird jedes Kanalausgangs signal von dem DES in einen eine Röntgenstrahlungsintensität darstellenden digitalen Wert von beispielsweise 16 Bit umge wandelt.

Der Drehrahmen enthält ferner zusätzliche (nicht darge stellte) "Bordelektronik", welche sich mit dem Drehrahmen 15 dreht. Diese Bordelektronik ist im wesentlichen eine Hilfs elektronik für das stationäre Elektroniksystem 30, welches außerhalb der Drehrahmens 15 angeordnet ist. Das stationäre Elektroniksystem 30 ist ein Computer-basierendes System zum Erteilen von Befehlen an die Bordelektronik auf dem Drehrah men 15 und zum Empfangen der resultierenden Abbildungsdaten über geeignete elektrische Leitungen aus dem stationären Rah men 12, um eine Verarbeitung der empfangenen Abbildungsdaten durchzuführen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gegen elektroma gnetische Strahlung abgeschirmte Vorrichtung für eine Kommu nikation mit hoher Datenrate zwischen dem Drehrahmen und dem stationären Rahmen durch die Verwendung einer Übertragungs leitung und eines Kopplers oder einer Probe, welche vorteil hafterweise die Verwendung von Schleifringen und Bürsten er übrigen und eine kontinuierliche Drehung des Drehrahmens 15 erlauben. Gemäß vorstehender Diskussion erfordert ein Mehr scheiben-CT-System eine Kommunikation mit hoher Datenrate. Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise eine solche (beispielsweise 150 MBit/s übersteigende) Kommunika tion mit hoher Datenrate, ohne die Verwendung von Bürsten oder Schleifringen oder die Verwendung teuerer optischer Vor richtungen. Ferner ermöglicht die vorliegende Erfindung eine zuverlässige und kosteneffektive Kommunikation mit hoher Da tenrate trotz des relativ langen Umfangs (etwa 4 m (13 ft)) des Drehrahmens.

In der nachstehenden Diskussion wird im Rahmen eines Bei spiels aber nicht im Sinne einer Einschränkung angenommen, daß die gesamte Kommunikation zwischen dem Drehrahmen 15 und dem stationären Rahmen 12 serialisiert wurde, d. h. unter Ver wendung allgemein bekannter Multiplextechniken aus parallelen in serielle Daten für die Übertragung und umgekehrt beim Emp fang umgewandelt wurde. Dieses wird getan, damit nur ein ein ziger Bitstrom übertragen werden muß, obwohl auch mehrere pa rallele Pfade gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden könnten. In jedem Falle können Mehrpegel- oder Mehr phasen-Codierungsverfahren eingesetzt werden, um die maximal verfügbare Datenrate weiter zu erhöhen.

Gemäß Fig. 2 ist eine Übertragungsleitung 40 an dem Dreh rahmen 15 (Fig. 1) und kann im wesentlichen um den Drehrahmen herum, beispielsweise um den Umfang der Drehrahmens herum, positioniert sein. In ähnlicher Weise kann die Übertragungs leitung günstig an dem Ringraum des Drehrahmens befestigt sein, d. h. an der durch die konzentrischen Kreise in dem Ro tationsrahmen begrenzten Oberfläche; beispielsweise durch den konzentrischen Kreis, welcher die Öffnung 11 definiert, und den größeren Kreis, der den Umfang 16 bildet. Ferner wird man erkennen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf kreisförmi ge Geometrieanordnungen beschränkt sein muß, da auch andere als kreisgeometrische Anordnungen in gleicher Weise von der vorliegenden Erfindung profitieren können.

Eine Abschirmungseinrichtung 150 ist an der Übertragungs leitung 40 befestigt, um die Übertragungsleitung gegen elek tromagnetische Strahlung abzuschirmen, d. h. die Abschirmungs einrichtung 150 ermöglicht das Reduzieren des Pegels elektro magnetischer Energie, der extern von der Übertragungsleitung 40 abgestrahlt wird. In ähnlicher Weise ermöglicht die Ab schirmungseinrichtung das Reduzieren der Suszeptibilität der Übertragungsleitung 40 gegen extern erzeugte elektromagneti sche Energie. Wie es am besten in Fig. 4 und 5 zu sehen ist, bildet die Abschirmungseinrichtung 150 einen Durchgang bzw. Zutritt, wie z. B. einen offenen Zutritt um den Drehrahmen herum. Die Übertragungsleitung 40 weist entsprechende ein zelne Segmente 50 und 60 auf, wovon jedes ein entsprechendes erstes Ende 52 und 62 und ein entsprechendes zweites Ende 54 und 64 besitzt. Jedes einzelne Segment 50 und 60 weist eine entsprechend gewählte elektrische Länge auf, so daß ein an jedes entsprechende Ende 52 und 62 angelegtes moduliertes Si gnal eine vorgegebene Zeitverzögerung bei der Ankunft an je dem entsprechenden Ende 54 und 64 aufweist. Man erkennt, daß, wenn die entsprechenden elektrischen Längen für die Segmente 50 und 60 im wesentlichen zueinander ähnlich sind, die vor stehend beschriebene Segmentanordnung darin resultiert, daß das modulierte Signal an den jedem entsprechenden zweiten Ende mit einer im wesentlichen ähnlichen Zeitverzögerung in Bezug zueinander ankommt.

Das modulierte Signal, welches von der Bord-Elektronik auf dem Drehrahmen 15 in geeigneter Weise unter Einsatz einer Anzahl leicht verfügbarer Modulationsverfahren, wie z. B. Fre quenzumtastung und dergleichen, geliefert werden kann, kann von einer geeigneten Treiberschaltung 70 leicht aufgespalten und verstärkt werden, die Verstärker 72 und 74 und optionelle Anpassungswiderstände 76 und 78 mit einem vorgegebenen Wider standswert aufweist, der für eine Anpassung der Impedanzcha rakteristiken der entsprechenden Übertragungsleitungssegmente selektiert ist. In ähnlicher Weise ist jedes entsprechende zweite Ende 54 und 56 jeweils mit Abschlußwiderständen 80 und 82 abgeschlossen, die einen vorgegebenen Widerstandswert auf weisen, der so gewählt ist, daß eine Energiereflexion in den einzelnen Übertragungsleitungssegmenten 50 und 60 minimiert wird. Es können andere Anordnungen eingesetzt werden, bei welchen, obwohl sie Unterschiede in der Zeitverzögerung zwi schen einzelnen Segmenten aufweisen, solche Zeitverzögerungs unterschiede abhängig von der spezifischen Anwendung tole riert werden können. Beispielsweise könnten der Verstärker 74 und der Anpassungswiderstand 78 mit dem zweiten Ende 64 an Stelle des ersten Endes 62, und der mit dem ersten Ende 62 verbundene Widerstand statt dessen mit dem zweiten Endes 64 verbunden werden. In diesem Falle könnte, obwohl eine vorge gebene Zeitverzögerung zwischen dem entsprechenden ersten und zweiten Ende existieren würde, eine solche Zeitverzögerung in bestimmten Anwendungen akzeptiert werden. Ferner ist es, ob wohl die Treiberschaltung 70 ein Verstärkerpaar aufweisend dargestellt ist, offensichtlich, daß ein geeigneter Einzel verstärker in gleicher Weise effektiv zum Ansteuern der ein zelnen Segmente 50 und 60 eingesetzt werden könnte. Bei spielsweise könnte jedes entsprechende erste Ende 52 und 62 ohne weiteres parallelgeschaltet werden, um das Ausgangssi gnal eines Einzelverstärkers zu empfangen, und somit würde in diesem Falle die Treiberschaltung 70 nur einen Einzelverstär ker aufweisen. Somit kann eine Übertragungsleitung, wie z. B. eine Übertragungsleitung mit Mittelabgriff, die entsprechende elektrisch parallel mit einem Einzelverstärker verbundene Se gmente aufweist, wahlweise verwendet werden.

Die einzelnen Segmente 50 und 60 sind bevorzugt so ange ordnet, daß die entsprechenden ersten Enden von beliebigen zwei aufeinanderfolgenden Segmenten im wesentlichen nebenein anderliegen und die entsprechenden zweiten Enden von beliebi gen zwei aufeinander folgenden Segmenten im wesentlichen ne beneinanderliegen. Die Spaltgröße zwischen zwei beliebigen aufeinanderfolgenden Segmenten, sollte im Vergleich zu der Trägerwellenlänge klein sein. Beispielsweise etwa 3,18 mm (1/8 inch) für einen 750 MHz-Träger. Diese Anordnung erlaubt in einfacher Weise das Vermeiden von Zeitverzögerungsdiskon tinuitäten zwischen jedem der den Drehrahmen im Kreis umfas senden entsprechenden einzelnen Segmente. Dieses ermöglicht einen effektiven Kopplungsbetrieb zwischen der Übertragungs leitung und dem Koppler an allen Drehwinkeln. Gemäß Darstel lung in Fig. 2 kann jedes der zwei einzelnen Segmente so aus gelegt werden, daß es jeweils einen Winkel von etwa 180° um den Umfang des Drehrahmens einschließt. Im allgemeinen wird man erkennen, daß eine Anzahl N einzelner Segmente, wovon je weils jedes einem Winkel von etwa 360°/N um den Umfang des Drehrahmens gegenüberliegt, wobei N eine vorgegebene Gerad zahl ist, in gleicher Weise effektiv in alternativen Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung arbeitet, da das modu lierte Signal in jedem Falle für den Empfang überall entlang dem Umfang des Drehrahmens einschließlich aller Spalte zwi schen jedem der N einzelnen Segmente zur Verfügung steht. Die vorstehende Konstruktion der einzelnen Segmente beruht auf der Annahme, daß jedes einzelne Element aus einem Element mit im wesentlichen ähnlicher Dielektrizitätskonstante besteht. Es ist jedoch offensichtlich, daß auch Segmentmaterialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten in geeigneter Weise eingesetzt werden können. In diesem Falle müssen die Winkel, denen die entsprechenden einzelnen Segmente gegen überliegen nicht identisch zueinander sein. Wie oben erwähnt kann es Anwendungen geben, welche eine vorgegebene Zeitverzö gerung zwischen den entsprechenden ersten und zweiten Enden der einzelnen Segmenten tolerieren können. In diesem Falle muß die Anzahl N einzelner Segmente nicht auf eine gerade An zahl beschränkt sein, da eine vorgegebene ungerade Anzahl einzelner Segmente effektiv für Anwendungen eingesetzt werden könnte, welche ein solche vorgegebene Zeitverzögerung tole rieren.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung weist ferner einen Koppler 100 auf, der auf dem stationären Rahmen 12 (Fig. 1) befestigt und in einem von der Übertragungsleitungs abschirmung 150 gebildeten Durchgang bzw. Zutritt ausreichend nahe an der Übertragungsleitung zum Aufbauen einer Funkkopplung zwischen diesen positioniert ist, um das an die entsprechenden einzelnen Segmente angelegte modulierte Signal zu empfangen. Der hierin verwendete Ausdruck "Funkkopplung" bezeichnet eine kontaktlose Übertragung von Energie durch elektromagnetische Strahlung bei Funkfrequenzen.

Man erkennt, daß der Koppler 100 eine vorgegebene Längen abmessung entlang einer Kopplerachse aufweist, welche bei spielsweise im wesentlichen parallel in Bezug auf die einzel nen Segmente 50 und 60 verlaufen kann. Die Kopplerlängenab messung wird günstigerweise so gewählt, daß sie ausreichend kurz ist, um im wesentlichen frequenzabhängige Richtkopp lungseffekte zu vermeiden, und daß sie ausreichend lang ist, um eine wesentliche Signalauslöschung in dem Koppler 100 zu verhindern, sobald der Koppler einen Spalt zwischen den ent sprechenden einzelnen Segmenten passiert. Beispielsweise hat sich ein Koppler mit einer Längenabmessung von 38,1 mm (1,5 inch) als geeignet für eine Trägerfrequenz von 750 MHz und für Spalte von 3,18 mm (1/8 inch) zwischen den entsprechenden Enden der einzelnen Übertragungsleitungssegmente erwiesen. Gemäß Darstellung durch Pfeile 104 und 106 breitet sich das an die entsprechenden Segmente 50 und 60 angelegte modulierte Signal in entgegensetzten Richtungen aus, und um somit blinde Flecken in der Nähe aller Spalte zu vermeiden, weist der Koppler 100 bevorzugt ein erstes Ende 110, das direkt mit ei ner Ausgangsanschlußeinrichtung 112, wie z. B. einer Koaxial leitung oder einem anderen geeigneten abgeschirmten elektri schem Leiter verbunden ist, und ein zweites Ende 108 auf, das im wesentlichen frei von jeder Abschlußimpedanz, d. h. von Ab schlußwiderständen ist. Auf diese Weise tritt das von dem Koppler 100 empfangene modulierte Signal unabhängig von der Ausbreitungsrichtung des empfangenen modulierten Signals, d. h. unabhängig von der Ausbreitungsrichtung der in den ein zelnen Segmenten 50 und 60 wandernden elektromagnetischen Wellen, auf die Koaxialleitung 112 über. Beispielsweise brei ten sich an dem zweiten Ende 108 ankommende Wellen ohne wei teres zu dem ersten Ende hin und von da aus zu der Koaxial leitung 112 aus, während an dem ersten Ende 110 ankommende Wellen schließlich von dem nicht resistiv abgeschlossenen zweiten Ende 108 zu dem ersten Ende und von dort zu der Ko axialleitung 112 zurückreflektiert werden. In jedem Fall er möglicht der Koppler 100 vorteilhaft eine kontaktlose Extrak tion des modulierten Signals in der Übertragungsleitung ent lang dem vollen Umfang des Drehrahmens. Ein Verstärker 114 kann ohne weiteres eine vorgegebene Verstärkung für das vom Koppler 100 gelieferte Signal bereitstellen. Wie der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, kann die Längenabmessung des Kopplers abhängig von dem spezifischen Wert der für das modulierte Si gnal genutzten Trägerfrequenz variieren. Im Rahmen eines Bei spiels, aber nicht im Sinne einer Einschränkung, kann die Kopplerlängenabmessung in dem Bereich von λ/4 bis λ/8 gewählt werden, wobei λ die Wellenlänge des Trägers in dem Übertra gungsleitungsmaterial darstellt. Weitere Konfiguration sind für den Fachmann auf dem Gebiet ohne weiteres ersichtlich. Beispielsweise kann ein relativ kurzer (z. B. etwa λ/16) Kopp ler mit Mittelabgriff alternativ an Stelle eines Kopplers mit einem nicht resistiv abgeschlossenen Ende eingesetzt werden.

Fig. 3 stellt einen Querschnitt einer im wesentlichen planaren Übertragungsleitung dar, welche sowohl für die Über tragungsleitungssegmente als auch für den Koppler effektiv genutzt werden kann. Fig. 3 stellt beispielsweise einen Mi krostreifen 200 dar, bei dem ein Signalleiter 202 und eine Masseebene 206 voneinander durch ein geeignetes dielektri sches Material 204 getrennt sind. Man erkennt, daß eine sol che im wesentlichen planare Übertragungsleitung ohne weiteres unter Einsatz gut bekannter Leiterplattentechnologien herge stellt werden kann, was erhebliche Kosteneinsparungen im Ver gleich zu einer optischen Datenverbindung ermöglicht. In ähn licher Weise kann eine Streifenleiter-Übertragungsleitung, in welcher ein Signalleiter in einem entsprechenden dielektri schen Material zwischen zwei Masseebenen eingeschlossen ist, alternativ sowohl für die Übertragungsleitungssegmente als auch für den Koppler eingesetzt werden. Es ist selbstver ständlich, daß weitere Implementationen in gleicher Weise für die Übertragungsleitung und/oder den Koppler einsetzbar sind. Beispielsweise kann die Übertragungsleitung eine Koaxiallei tung mit einer Nut für die Aufnahme des der Funkkopplung für die Kommunikation mit hoher Datenrate zwischen dem Drehrahmen und dem stationären Rahmen aufweisen. Der Koppler kann ohne weiteres eine weitere Koaxialleitung oder einen geeignet in der Übertragungsleitungsnut unterstüt zen Draht aufweisen.

Fig. 4 stellt dar, daß die Abschirmungseinrichtung 150 eine U-förmige Struktur aufweist, die aus einem Paar ge genüberliegender Seitenwände 152 und 154 mit einer vorgege bene Höhe H und einer Masseebene 206 mit einer vorgegebenen Breite W besteht. Jedes der einzelnen Übertragungsleitungsse gmente ist jeweils auf der Bodenwand innerhalb der gegen überliegenden Seitenwände befestigt. Das durch H/W definierte Verhältnis wird geeignet so gewählt, daß die U-förmige Struk tur einen Wellenleiter mit einer Grenzfrequenz bildet, welche unterhalb der Grenzfrequenz für die interessierenden Frequen zen liegt. Beispielsweise sind unter der Grenzfrequenz Wellen mit entsprechenden transversal-magnetischen (TM) und trans versal-elektrischen (TE) Ausbreitungsmoden nicht ausbrei tungsfähig, und somit klingen solche Wellen rasch und im we sentlichen längs der Z-Achsen-Richtung ab. Elektromagnetische Wellen mit einem transversal-elektrischem und -magnetischem Ausbreitungsmodus (TEM) können sich ohne weiteres in der U- förmigen Struktur ausbreiten, aber nur dann, wenn ihre ent sprechenden elektrischen Felder E zu der X-Achsen-Richtung ausgerichtet sind, d. h. elektromagnetische Wellen, die einen entsprechenden TEM-Modus aufweisen und deren entsprechenden elektrischen Felder anders als zu der X-Achse ausgerichtet sind, werden von der U-förmigen Struktur effektiv ausgefil tert. Dieses beruht darauf, daß der Leiter 202 im wesentli chen parallel zu den gegenüberliegenden Seitenwänden liegt. Insbesondere weisen in der Übertragungsleitung sich ausbrei tende Wellen entsprechende E-Felder auf, die vorherrschend in der Z-Achse ausgerichtet sind. Somit bildet die U-förmige Struktur einen Wellenleiter, welcher unterhalb der Grenzfre quenz für Wellen mit den entsprechenden TE- und TM-Ausbrei tungsmoden liegt und welcher eine effektive Kreuzpolarisati onsdrossel oder ein Filter für Wellen mit einem TEM-Ausbrei tungsmodus ist. Die elektromagnetische Amplitudenabschwächung in der U-förmigen Struktur für Wellen mit einer ausreichend langen Wellenlänge in Bezug auf die Breite W (z. B. W λ/2 und mit den entsprechenden TE- und TM-Ausbreitungsmoden kann beschrieben werden als:

A α e^-( ^f ^/W)z Gl. 1,

wobei z eine Variable entlang der Z-Achsen-Richtung dar stellt, und A eine Wellenamplitude darstellt. Beispielsweise werden externe Wellen mit entsprechenden TE- und TM Ausbrei tungsmoden auf dem Boden der U-förmigen Struktur um 55 dB ab geschwächt, wenn H/W = 2 ist.

Fig. 5 stellt dar, daß die Abschirmungseinrichtung 150 einfach ein Paar gegenüberliegender Seitenwände 152 und 154 aufweisen kann, die ein entsprechendes Ende oder eine Kante an der Masseebene 206 der Übertragungsleitung befestigt haben können. In dieser Ausführungsform kann die Masseebene 206 der Übertragungsleitung in günstiger Weise die Bodenwand der U- förmigen Struktur bilden. Gemäß Beschreibung im Zusammenhang mit Fig. 4 weist die U-förmige Struktur ein durch H/W defi niertes Verhältnis auf, das so gewählt ist, daß elektromagne tische Wellen mit entsprechenden TM- und TE-Ausbreitungsmoden wesentlich abgeschwächt werden, wobei H die Höhe der gegen überliegenden Seitenwände und W die Breite der Bodenwand 156 ist.

Fig. 6 ist eine exemplarische graphische Darstellung, welche Abschwächungscharakteristiken elektromagnetischer Strahlung einer Übertragungsleitung mit einer Abschirmungs einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und einer Über tragungsleitung ohne Abschirmungseinrichtung zeigt. In diesem Beispiel ist zu sehen, daß die Übertragungsleitung in vor teilhafter Weise eine Abschwächungsreduzierung von 23 dB in der Spitze gegenüber der nicht abgeschirmten Übertragungslei tung bereitstellt.

Obwohl verschiedene spezifische Konstruktionen für die vorliegende Erfindung dargestellt wurden, dürfte es selbst verständlich sein, daß diese nur dem Zweck der Darstellung dienen. Verschiedene Modifikationen und Anpassungen werden dem Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres offensichtlich sein, ohne von dem Inhalt oder dem Umfang der Erfindung abzu weichen. Beispielsweise ist es, obwohl beschrieben wurde daß sich die abgeschirmten Übertragungsleitungssegmente zusammen mit dem Drehrahmen oder Gestell 15 (Fig. 1) drehen und be schrieben wurde, daß der Koppler an dem stationären Rahmen 12 (Fig. 1) befestigt ist, in gleicher Weise möglich, statt des sen die abgeschirmten Übertragungsleitungssegmente stationär und den Koppler auf dem Drehrahmen befestigt zu haben, d. h. die stationäre und drehbare mechanische Befestigung für den Koppler und die Übertragungsleitungssegmente können ohne wei teres mit gleichermaßen effektiven Ergebnissen vertauscht werden.

Claims

1. Vorrichtung in einem Computer-Tomographie-System mit ei nem stationären Rahmen und einem im allgemeinen ring förmigen Drehrahmen, welche aufweist:
eine Übertragungsleitung (40), die an dem Drehrah men (15) befestigt und im wesentlichen um den Drehrah men herum angeordnet ist, wobei die Übertragungsleitung (40) einzelne Segmente (50, 60) aufweist, wovon jedes ein entsprechendes erstes Ende (52, 62) und ein ent sprechendes zweites Ende (54, 64) besitzt, jedes der einzelnen Segmente eine entsprechende elektrische Länge besitzt, die so gewählt ist, daß ein gleichzeitig an jedes entsprechende erste Ende angelegtes moduliertes Signal eine vorgegebene Zeitverzögerung bei der Ankunft an jedem entsprechenden zweiten Ende besitzt, die ein zelnen Segmente so angeordnet sind, daß die entspre chenden ersten Enden jedes von zwei aufeinanderfolgen den Segmenten im wesentlichen nebeneinanderliegen und die entsprechenden zweiten Enden jedes von zwei aufein anderfolgenden Segmenten im wesentlichen nebeneinander liegen, um eine Zeitverzögerungsdiskontinuität in dem durch diese sich ausbreitenden modulierten Signal zu vermeiden;
eine an der Übertragungsleitung (40) befestigte Ab schirmungseinrichtung (150) zum Abschirmen der Übertra gungsleitung gegen elektromagnetische Strahlung, wobei die Abschirmungseinrichtung einen Durchgang bzw. Zu tritt um den Drehrahmen herum bildet; und
einen Koppler (100), der an dem stationärem Rahmen (12) befestigt ist und in dem Zutritt ausreichend nahe an der Übertragungsleitung für den Aufbau einer Funk kopplung zwischen diesen angeordnet ist, um so das an die entsprechenden einzelnen Segmente angelegte modulierte Signal zu empfangen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abschirmungsein richtung eine U-förmige Struktur aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die U-förmige Struk tur ein Paar gegenüberliegender Seitenwände mit einer vorgegebenen Höhe H und eine Bodenwand mit einer vorge gebenen Breite W aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei jedes der einzelnen Segmente auf der Bodenwand und innerhalb der gegenüber liegenden Seitenwände befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das durch H/W defi nierte Verhältnis so gewählt ist, daß im wesentlichen elektromagnetische Strahlung abgeschwächt wird, die entsprechende transversal-magnetische (TM) und trans versal-elektrische (TE) Ausbreitungsmoden aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Übertragungslei tung mindestens zwei einzelne Segmente aufweist, die jeweils einem vorgegebenen Winkel um den Drehrahmen herum gegenüberliegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei jedes entsprechende von den mindestens zwei einzelnen Segmenten einem Win kel von etwa 180° um den Drehrahmen herum gegenüber liegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die einzelnen Seg mente eine vorgegebene Anzahl N einzelner Segmente auf weisen, wovon jedes jeweils einem vorgegebenen Winkel um den Drehrahmen herum gegenüberliegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Anzahl N einzel ner Segmente eine vorgegebene gerade Anzahl ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei jedes entsprechende der N einzelnen Segmente einem Winkel von etwa 360°/N um den Drehrahmen herum gegenüberliegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei jedes entsprechende von den einzelnen Segmenten, eine entsprechende im we sentlichen planare Übertragungsleitung mit einem entsprechenden Signalleiter, der im wesentlichen paral lel in Bezug auf das Paar gegenüberliegender Seiten wände positioniert ist, und eine entsprechende Massee bene mit einer Breitenabmessung aufweist, die aus reicht, um zwischen die gegenüberliegenden Seitenwände zu passen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei jede der im wesentlichen planaren Übertragungsleitungen eine Übertragungsleitung aufweist, die aus der aus Mi krostreifen- und Streifenleitungs-Übertragungsleitungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die U-förmige Struk tur ein Paar gegenüberliegender Seitenwände aufweist, die ein entsprechendes Ende an den einzelnen Segmenten befestigt haben, und wobei jede der gegenüberliegenden Seitenwände eine vorgegebene Höhe H aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei jedes der einzelnen Segmente eine entsprechende im wesentlichen planare Übertragungsleitung aufweist, welche einen entsprechen den Signalleiter im wesentlichen parallel in Bezug auf das Paar der Seitenwände positioniert hat und eine ent sprechende Masseebene mit einer vorgegebenen Breite W besitzt, und die Masseebene eine an dem Paar der Sei tenwände befestigte Bodenwand bildet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das durch H/W defi nierte Verhältnis so gewählt ist, daß im wesentlichen elektromagnetische Strahlung abgeschwächt wird- die entsprechende transversal-magnetische (TM) und trans versal-elektrische (TE) Ausbreitungsmoden aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Koppler eine im wesentlichen planare Übertragungsleitung aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die im wesentlichen planare Übertragungsleitung für den Koppler eine Übertragungsleitung aufweist, die aus der aus Mi krostreifen- und Streifenleitungs-Übertragungsleitungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, welche ferner eine Ansteuerungseinrichtung zum gleichzeitigen Anlegen des modulierten Signals an jedes entsprechende erste Ende der einzelnen Segmente aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei jedes entsprechende zweite Ende der einzelnen Segmente mit einer vorgegebe nen elektrischen Impedanz verbunden ist.

20. Computer-Tomographie-System, enthaltend:
einen stationären Rahmen (12);
einen im allgemeinen ringförmigen Drehrahmen (15),
eine Übertragungsleitung (40), die an dem Drehrah men befestigt und im wesentlichen um den Drehrahmen herum angeordnet ist, wobei die Übertragungsleitung einzelne Segmente aufweist, wovon jedes ein entspre chendes erstes Ende und ein entsprechendes zweites Ende besitzt, jedes der einzelnen Segmente eine entspre chende elektrische Länge besitzt, die so gewählt ist, daß ein gleichzeitig an jedes entsprechende erste Ende angelegtes moduliertes Signal eine vorgegebene Zeitver zögerung bei der Ankunft an jedem entsprechenden zwei ten Ende besitzt, die einzelnen Segmente so angeordnet sind, daß die entsprechenden ersten Enden jedes von zwei aufeinanderfolgenden Segmenten im wesentlichen ne beneinanderliegen und die entsprechenden zweiten Enden jedes von zwei aufeinanderfolgenden Segmenten im we sentlichen nebeneinanderliegen, um eine Zeitverzöge rungsdiskontinuität in dem durch diese sich ausbreiten den modulierten Signal zu vermeiden;
eine an der Übertragungsleitung befestigte U-för mige Abschirmung (150) zum Abschirmen der Übertragungs leitung gegen elektromagnetische Strahlung, wobei die Abschirmungseinrichtung einen Durchgang bzw. Zutritt um den Drehrahmen herum bildet; und
einen Koppler (100), der an dem stationärem Rahmen befestigt ist und in dem Zutritt ausreichend nahe an der Übertragungsleitung für den Aufbau einer Funkkopp lung zwischen diesen angeordnet ist, um so das an die entsprechenden einzelnen Segmente angelegte modulierte Signal zu empfangen.

21. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 20, wobei die U-förmige Struktur ein Paar gegenüberliegender Seiten wände mit einer vorgegebenen Höhe H und eine Bodenwand mit einer vorgegebenen Breite W aufweist.

22. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 21, wobei je des der einzelnen Segmente auf der Bodenwand und inner halb der gegenüberliegenden Seitenwände befestigt ist.

23. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 22, wobei das durch H/W definierte Verhältnis so gewählt ist, daß im wesentlichen elektromagnetische Strahlung abgeschwächt wird, die entsprechende transversal-magnetische (TM) und transversal-elektrische (TE) Ausbreitungsmoden auf weist.

24. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 22, wobei die Übertragungsleitung mindestens zwei einzelne Segmente aufweist, die jeweils einen vorgegebenen Winkel um den Drehrahmen herum einschließen.

25. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 24, wobei je des entsprechende von den mindestens zwei einzelnen Segmenten eine Winkel von etwa 180° um den Drehrahmen herum einschließt.

26. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 20, wobei die einzelnen Segmente eine vorgegebene Anzahl N einzelner Segmente aufweisen, wovon jedes jeweils einen vorgegebenen Winkel um den Drehrahmen herum ein schließt.

27. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 26, wobei die Anzahl N einzelner Segmente eine vorgegebene gerade An zahl ist.

28. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 26, wobei je des entsprechende der N einzelnen Segmente einen Winkel von etwa 360°/N um den Drehrahmen herum einschließt.

29. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 22, wobei je des entsprechende von den einzelnen Segmenten, eine entsprechende im wesentlichen planare Übertragungslei tung mit einem entsprechenden Signalleiter, der im we sentlichen parallel in Bezug auf das Paar gegenüberlie gender Seitenwände positioniert ist, und eine entspre chende Masseebene mit einer Breitenabmessung aufweist, die ausreicht, um zwischen die gegenüberliegenden Sei tenwände zu passen.

30. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 29, wobei jede der im wesentlichen planaren Übertragungsleitungen eine Übertragungsleitung aufweist, die aus der aus Mikrostreifen- und Streifenleitungs-Übertragungsleitun gen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

31. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 20, wobei die U-förmige Struktur ein Paar gegenüberliegender Seiten wände aufweist, die ein entsprechendes Ende an den ein zelnen Segmenten befestigt haben, und wobei jede der gegenüberliegenden Seitenwände eine vorgegebene Höhe H aufweist.

32. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 31, wobei je des der einzelnen Segmente eine entsprechende im we sentlichen planare Übertragungsleitung aufweist, welche einen entsprechenden Signalleiter im wesentlichen par allel in Bezug auf das Paar der Seitenwände positio niert hat und eine entsprechende Masseebene mit einer vorgegebenen Breite W besitzt, und die Masseebene eine an dem Paar der Seitenwände befestigte Bodenwand bildet.

33. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 32, wobei das durch H/w definierte Verhältnis so gewählt ist, daß im wesentlichen elektromagnetische Strahlung abgeschwächt wird, die entsprechende transversal-magnetische (TM) und transversal-elektrische (TE) Ausbreitungsmoden auf weist.

34. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 33, wobei der Koppler eine im wesentlichen planare Übertragungslei tung aufweist.

35. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 34, wobei die im wesentlichen planare Übertragungsleitung für den Koppler eine Übertragungsleitung aufweist, die aus der aus Mikrostreifen- und Streifenleitungs-Übertragungs leitungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

36. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 35, welche ferner eine Ansteuerungseinrichtung zum gleichzeitigen Anlegen des modulierten Signals an jedes entsprechende erste Ende der einzelnen Segmente aufweist.

37. Computer-Tomographie-System nach Anspruch 30, wobei je des entsprechende zweite Ende der einzelnen Segmente mit einer vorgegebenen elektrischen Impedanz verbunden ist.