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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System und ein Produkt zur Steuerung von medizinischen Geräten, wie z. B. Magnetresonanz-Tomographen, mittels eines Steuerverfahrens, bei dem immer wieder neue Upgrade-Versionen aufgespielt werden sollen.
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Die vorliegende Erfindung liegt also auf dem Gebiet der Medizintechnik und der informationstechnologischen Steuerung der betreffenden Geräte.
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In heutigen modernen klinischen Einheiten werden medizintechnische Geräte in der Regel über einen Computer, einen so genannten Steuerrechner, gesteuert. Beispielsweise wird auf dem Gebiet der Radiologie ein Steuerrechner zur Steuerung von MR-Anlagen, CT-Geräten oder Ultraschallgeräten eingesetzt. Der Steuerrechner dient zur Steuerung der gesamten Anlage und dient somit zur Steuerung von allen beteiligten Komponenten, die beispielsweise einen Gradienten-Verstärker, einen HF-Sende-Verstärker, HF-Empfangsgeräte, Steuermodule zur Positionierung des verfahrbaren Tisches, Bedienkonsolen am Gerät etc. betreffen können.
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Ein Steuerrechner ist in der Regel Bestandteil eines so genannten Steuerschrankes und ist über entsprechende (in der Regel proprietäre) Schnittstellen mit der Hardware der MR-Anlage verbunden. Da es in der Regel um proprietäre Schnittstellen und proprietäre Hardware-Module handelt, ist ein Steuerrechner in der Regel sehr spezifisch für einen bestimmten Typ von MR-Anlagen ausgelegt. Somit steuert ein Steuerrechner in der Regel nur genau eine bestimmte MR-Anlage bzw. einen Typ von MR-Anlage.
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Ein Steuerrechner umfasst in der Regel hardware-basierte und software-basierte Module. Im Laufe einer ständigen Weiterentwicklung gilt es auch ständig neue Versionen von Steuermodulen zu berücksichtigen. Soll nun eine neue Generation von Steuermodulen aufgespielt bzw. zur Anwendung bei einem MR-System gebracht werden, so war es bisher notwendig, alle plattform-abhängigen Anteile des Steuerrechners auszutauschen, damit die neue Generation des Steuerrechners (mit den neuen Steuermodulen) auch für die jeweilige MR-Anlage eingesetzt werden kann.
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Ein wesentlicher Nachteil der bisherigen Systeme ist deshalb darin zu sehen, dass nur sehr wenige Komponenten des bisherigen MR-Systems weiterverwendet werden konnten (so z. B. nur der Magnet der MR-Anlage). Dies führte dazu, dass häufig davon abgesehen worden ist, neue Versionen von Steuermodulen zu implementieren, da dies einen zu hohen Kostenaufwand nach sich ziehen würde.
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Um trotz dieser Problematik neuere Versionen von Steuermodulen verwenden zu können, hat man sich bisher im Stand der Technik damit beholfen, Module der neueren Steuerversion auf die Systeme der älteren Generationen zurück zu portieren. Das Rückportieren auf alte Plattformen ist aber sehr zeitaufwendig und entspricht vom Aufwand her häufig einer Neuimplementierung, da spezielle Randbedingungen der ursprünglichen Steuermodule (wie z. B. Rechenleistung, Datenübertragungskapazitäten, Speicherkapazitäten, Betriebssysteme etc.) genau berücksichtigt werden mussten. Das Rückportieren war jedoch häufig deshalb gar nicht oder nur eingeschränkt möglich, weil die Rechenleistung der Steuerrechner der alten Generation für die Steuerverfahren der neueren Generation nicht ausreicht.
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Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb zur Aufgabe gestellt, einen Weg aufzuzeigen, mit dem neue Versionen von Steuermodulen für MR-Anlagen oder sonstige bildgebende Anlagen schnell und einfach implementiert werden können, so dass möglichst viel von der bisherigen (MR-)Anlage – einschließlich deren Steuerrechner – beibehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die beiliegenden Ansprüche gelöst, insbesondere durch ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt.
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Nachstehend wird die Lösung der Aufgabe in Bezug auf das beanspruchte Verfahrens beschrieben. Hierbei erwähnte Merkmale, alternative Ausführungsformen und/oder Vorteile sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände (als auf das System und das Produkt) zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens entsprechen dabei den gegenständlichen Modulen, insbesondere den Hardware-Modulen, wobei die Funktionalität der Hardware-Module der Funktionalität der verfahrensbezogenen Module entspricht und umgekehrt.
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Ein zentraler Aspekt der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass bei der Steuerung zwischen plattform-abhängigen und plattform-unabhängigen Steuermodulen (im Folgenden auch kurz „Module” genannt) unterschieden wird. Bei dem Steuerverfahren und/oder -rechner werden erfindungsgemäß Anteile identifiziert, die plattform-abhängig sind, also abhängig von einer Plattform des Steuerrechners und/oder der MR-Anlage. Beispiele für solche plattform-abhängigen Steuermodule können u. a. Module sein, die an das Betriebssystem oder an die Hardware der jeweiligen Rechner gebunden sind. Neben der Klasse der plattform-abhängigen Steuermodule gibt es eine Klasse oder Gruppe von Steuermodulen, die grundsätzlich unabhängig von einer Plattform der MR-Anlage und des Steuerrechners sind. Diese werden als plattform-unabhängig bezeichnet.
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Im Folgenden sollen die Begrifflichkeiten näher erläutert werden, die im Rahmen dieser Erfindung verwendet werden.
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Die Ansprüche sind auf eine Steuerung eines medizinischen, bildgebenden Gerätes bezogen. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft die Steuerung von MR-Anlagen. Für einen Fachmann liegt es jedoch auf der Hand, dass mit der erfindungsgemäßen Lösung auch alle anderen medizintechnischen und insbesondere bildgebenden Geräte oder andere technische Geräte gesteuert werden können, die einen plattform-abhängigen und einen plattform-unabhängigen Anteil umfassen. Somit ist das erfindungsgemäße Prinzip unter anderem auch bei Strahlentherapie-Systemen, bei CT-(Computer-Tomographie), PET (Positronen-Emissions-Tomographie) und bei US-(Ultraschall)-Anlagen anwendbar. Wenn im Rahmen dieser Patenanmeldung von MR-Gerät die Rede ist, ist dies nur exemplarisch zu verstehen, so dass dabei auch grundsätzlich alle anderen Arten von bildgebenden Geräten umfasst sein sollen.
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Unter ”Steuerverfahren” ist ein hardware-basiertes und/oder software-basiertes computer-implementiertes Steuerkonzept für das MR-Gerät zu verstehen. Das Steuerverfahren dient zur Ansteuerung aller Komponenten der MR-Anlage, wie beispielsweise dem Gradienten-System, dem HF-System, der positionierbaren Patientenliege, Schnittstellen, Modulen zur Datenerfassung und -weiterleitung etc.
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Bei dem ”Steuerrechner” handelt es sich um einen eigenständigen Rechner, der auch im Rahmen einer Client-Server-Architektur auf mehrere Rechner verteilt sein kann und der über eine proprietäre Schnittstelle mit der MR-Anlage verbunden ist (z. B. Lichtwellenleiter zur Datenübertragung nach einem proprietären Protokoll oder CAN-(Controller-Area-Network)Bus oder andere Bus-Systeme.
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Im Stand der Technik war eine exakte Zuordnung zwischen Steuerrechner und MR-Anlage zwingende Voraussetzung. Somit passte ein bestimmter Typ von Steuerrechner genau zu einem bestimmten Typus von MR-Anlage. Erfindungsgemäß kann vorteilhafterweise dieser Zuordnungsmechanismus deutlich flexibilisiert werden.
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Erfindungsgemäß werden bei dem Steuerrechner zwei unterschiedliche Steuersegmente oder Klassen von Steuermodulen unterschieden: ein physikalisches Segment und ein logisches Segment. Das logische Segment des Steuerrechners umfasst alle Steuermodule, die plattform-unabhängig sind, also unabhängig von einem Betriebssystem oder einer Hardware der MR-Anlage (oder des Steuerrechners). Das physikalische Segment umfasst hingegen all diejenigen Steuermodule, die plattform-abhängig sind und somit hardware-gebunden und/oder betriebssystemgebunden sind. Die plattform-abhängigen Steuermodule sind somit speziell für einen bestimmten Typ von MR-Anlage ausgebildet.
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Erfindungsgemäß wird neben dem (bisherigen, alten) Steuerrechner ein zusätzlicher Steuerrechner, der im Folgenden als ”Zusatz-Steuerrechner” bezeichnet wird, eingesetzt. Alle Steuermodule, die (üblicherweise im Vorfeld) als zum logischen Segment des Steuerrechners zugehörig identifiziert worden sind, werden auf den Zusatz-Steuerrechner ausgelagert. Der Zusatz-Steuerrechner ist vorzugsweise über eine standardisierte Schnittstelle (z. B. Ethernet, HTTP oder dergleichen) mit dem (bisherigen) Steuerrechner, insbesondere mit dem physikalischen Segment des Steuerrechners verbunden.
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Der (alte) Steuerrechner wird insofern modifiziert, als ein Datentransfermodul auf dem Steuerrechner bereitgestellt wird. Das Datentransfermodul ist dazu bestimmt, Daten des Zusatz-Steuerrechners zu erfassen und zur Weiterleitung an die MR-Anlage vorzubereiten.
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Da der Zusatz-Steuerrechner über vorzugsweise standardisierte Schnittstellen (sowohl Input-Schnittstellen als auch Output-Schnittstellen) verfügt, ist es leicht möglich, Upgrades oder neue Versionen von Steuermodulen auf dem Zusatz-Steuerrechner zu implementieren, ohne dass damit einhergehende Anpassungen an weiteren Geräten (Steuerrechner oder MR-Anlage) notwendig sind.
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Ein Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung ist deshalb darin zu sehen, den (bisherigen) Steuerrechner in Bezug auf seine Hardware-Anteile beizubehalten und diesen nunmehr als ”Datendurchreich-Station” für die MR-Anlage und sozusagen als Adapter zu betreiben. Dies hat den Vorteil, dass Upgrades von Steuermodulen implementiert werden können, ohne dass eine weitere Anpassung an dem bisherigen Steuerrechner oder an der MR-Anlage bzw. an der proprietären Hardware ausgeführt werden muss. Der logische Anteil bzw. das logische Segment des ursprünglichen Steuerrechners wird dabei auf den Zusatz-Steuerrechner verlagert. Dabei steht der Zusatz-Steuerrechner mit dem (alten) Steuerrechner über ein vorzugsweise standardisiertes Interface (z. B. eine Netzwerkverbindung) in Datenaustausch.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das Steuerverfahren das MR-Gerät über zumindest einen Treiber ansteuert, wobei der Treiber als Software-Modul auf dem Steuerrechner implementiert ist. Insbesondere kann der Treiber nur für eine bestimmte Komponente des MR-Gerätes ausgelegt sein und/oder nur für ein bestimmtes Betriebssystem implementiert sein.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Steuermodule, die auf dem Zusatz-Steuerrechner implementiert sind, Steuersignale erzeugen, die über eine Schnittstelle an den (bisherigen) Steuerrechner weitergeleitet werden. Dieser empfängt diese Steuersignale über das Datentransfermodul und bereitet sie zur direkten Ansteuerung des MR-Gerätes vor. Es ist auch möglich, dass der Steuerrechner die empfangenen Steuersignale zur mittelbaren Steuerung der MR-Anlage verwendet, beispielsweise über den Einsatz eines Treibers.
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Durch die Aufteilung des Steuerverfahrens in ein logisches und in ein physikalisches Segment können auf einfache Weise unterschiedliche Versionen des Steuerverfahrens (z. B. Upgrades) implementiert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform und je nach Anwendungsfall ist es möglich, dem Zusatz-Steuerrechner einen weiteren leistungsfähigen Rechner zuzuschalten, um beispielsweise komplexe Bildverarbeitungsaufgaben ansteuern zu können. Dies könnte insbesondere im Rahmen eines verteilten computertechnischen Systems erfolgen.
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Der Begriff ”Plattform”, so wie er im Rahmen dieser Erfindung verwendet wird, umfasst hauptsächlich Aspekte der Hardware und des jeweiligen Betriebssystems. Darunter können jedoch ebenso noch Schnittstellen oder die Architektur des Gerätes und/oder des Computers verstanden werden. Plattform-abhängig sind somit alle Module, die spezifisch auf einen bestimmten Aspekt der Plattform bezogen sind. Beispielsweise können Steuermodule speziell für ein 16-Bit-System für Microsoft Windows oder für ein 32-Bit-System geschrieben sein, so dass sie für ein UNIX/LINUX-System nicht eingesetzt werden können. Im Gegensatz dazu meint der Begriff ”plattform-unabhängig” dass die jeweiligen Steuermodule nicht an eine bestimmte Plattform oder an einen bestimmten Aspekt einer Plattform gebunden sind. Beispielsweise ist ein Steuermodul plattform-unabhängig, falls es steuert, wann welcher HF-Puls mit welcher Dauer und Amplitude in welcher Ausprägung gesendet werden soll. Ebenso kann die Ansteuerung des Gradienten-Verstärkers grundsätzlich unabhängig von einer jeweiligen Plattform implementiert sein.
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Die Erfindung bezieht sich zum einen auf ein Steuerverfahren für ein MR-Gerät und zum anderen auf eine Erweiterung eines bestehenden Steuerverfahrens. In beiden Fällen wird ein Zusatz-Steuerrechner dem bisherigen Steuerrechner hinzu geschaltet. Der Zusatz-Steuerrechner verfügt über vorzugsweise standardisierte Schnittstellen und weist insbesondere eine Schnittstelle zu einem Konsolenrechner auf, über den das Steuerverfahren gesteuert wird und eine (vorzugsweise standardisierte) Schnittstelle zu dem (bisherigen) Steuerrechner. Auf den Zusatz-Steuerrechner werden all die Steuermodule ausgelagert, die unabhängig von einer Plattform sind. Diese (plattform-unabhängigen) Steuermodule werden im Rahmen dieser Erfindung auch als logisches Segment des Steuerrechners bezeichnet. Neben dem logischen Segment ist das physikalische Segment zu nennen, das die plattform-abhängigen Steuermodule auf dem (bisherigen) Steuerrechner zusammenfasst bzw. kennzeichnen soll.
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Bei der Erweiterung des bisherigen Steuerverfahrens werden zunächst die beiden vorstehend genannten Segmente (das physikalische und das logische Segment) des (bisherigen) Steuerrechners identifiziert. Daraufhin wird das logische Segment auf den Zusatz-Steuerrechner ausgelagert, während das physikalische Segment auf dem (bisherigen) Steuerrechner verbleibt. Der bisherige Steuerrechner wird insofern angepasst, als er nunmehr als Datendurchreichstation bzw. Weiterleitungsstation fungiert. Er wird insbesondere mit einem Datentransfermodul ergänzt, das Steuerdaten des Zusatz-Steuerrechners empfängt und zur Weiterleitung an das MR-Gerät zum Zwecke der Steuerung vorbereitet. Dabei ist der (bisherige) Steuerrechner in der Regel über eine proprietäre Schnittstelle mit dem MR-Gerät verbunden.
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Die Vorbereitung und Durchführung einer MR-Messung wird erfindungsgemäß auf dem Zusatz-Steuerrechner ausgeführt und die Befehle bzw. Kommandos an den (bisherigen) Steuerrechner weitergereicht, welcher diese Befehle an die mit ihm verbundene Hardware des MR-Gerätes weiterleitet. Das Weiterleiten kann zum Einen ein direktes Weiterleiten der Steuersignale an das MR-Gerät bedeuten. Zum Anderen kann es in einem weiteren Fall notwendig sein, dass die Steuersignale noch aufbereitet werden müssen, damit sie von der MR-Anlage erfasst werden können.
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Da auf dem Zusatz-Steuerrechner nur der logische Anteil des Steuerverfahrens ablaufen muss, kann das logische Segment (mit der jeweiligen Steuerfunktionalität) auch auf ohnehin vorhandene Rechner der MR-Anlage verlagert werden. Beispielsweise ist hier der Rechner zur Bildrekonstruktion oder die Systemkonsole einsetzbar. In alternativen Ausführungsformen ist es auch möglich, nur Teile des logischen Segmentes auf unterschiedliche Zusatz-Steuerrechner zu verteilen, die ohnehin vorhanden sind oder auch neu bereitgestellt werden können.
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Ein Vorteil ist darin zu sehen, dass der Zusatz-Steuerrechner grundsätzlich nicht kompatibel zu der bisher vorhandenen Hardware und auch nicht kompatibel zu der bestehenden MR-Anlage sein muss. Damit kann ein Großteil der bereits vorhandenen (und teilweise sehr teuren und von daher nur mit hohem Aufwand auszutauschenden) Hardware weiterverwendet werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der bisherige Steuerrechner ausschließlich zur Ansteuerung der proprietären Hardware (oder allgemeiner der proprietären Plattform) weiterverwendet wird, während seine sonstigen Aufgaben (beispielsweise aufwendige Berechnungen zur Vorbereitung und Durchführung einer MR-Messung) nun auf dem (in der Regel leistungsfähigeren) Zusatz-Steuerrechner ausgeführt werden können. Damit kein Flaschenhals (im informationstechnologischen Sinne) zwischen dem bisherigen Steuerrechner und dem Zusatz-Steuerrechner existiert, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, eine möglichst standardisierte Datenverbindung mit ausreichender Kapazität zwischen dem Steuerrechner und dem Zusatz-Steuerrechner bereitzustellen. Bei dem Zusatz-Steuerrechner handelt es sich üblicherweise um eine neue Rechnergeneration, die im Allgemeinen mit verbesserter Kapazität, Leistungsfähigkeit und Ressourcen ausgestattet ist und somit auch die logischen Funktionalitäten der anzusteuernden alten Generation der Plattform umfasst.
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Der erfindungsgemäße Ansatz kann in zwei Zeitphasen zerlegt werden. Eine erste Phase ist eine Vorbereitungsphase und dient der Identifikation des logischen und des physikalischen Segmentes auf dem (bisherigen) Steuerrechner. In dieser Vorbereitungsphase werden die Steuermodule sozusagen erst einmal auf die unterschiedlichen Steuerrechner verteilt bzw. ihnen zugewiesen. Hierbei können auch Netzwerkauslastungskriterien zur Anwendung kommen. In einer zweiten Phase, der Steuerphase, erfolgt die tatsächliche Ansteuerung der MR-Anlage. Hier werden die Steuersignale der Steuermodule erzeugt und zur Weiterleitung an die MR-Anlage vorbereitet. Die Steuerphase umfasst jedoch auch die tatsächliche Steuerung des MR-Messvorganges. Üblicherweise wird die Vorbereitungsphase, wie der Name bereits nahelegt, zur Vorbereitung der eigentlichen Messung und somit bereits im Vorfeld ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich, dass die beiden Phasen Überschneidungsbereiche aufweisen.
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Vorstehend war hauptsächlich von der Bereitstellung eines Zusatz-Steuerrechners die Rede. Es ist jedoch ebenso möglich, hier mehrere unterschiedliche Zusatz-Steuerrechner vorzusehen, auf die unterschiedliche Steuermodule des logischen Segmentes implementiert werden.
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Durch die erfindungsgemäße Architektur mit einem Steuerrechner und einem Zusatz-Steuerrechner wird es möglich, unterschiedliche Versionen von Steuerverfahren leicht und ohne weitere Änderungen an der Hardware des MR-Gerätes bzw. an dem bestehenden Steuerrechner aufzuspielen und zu implementieren, da der Zusatz-Steuerrechner über eine vorzugsweise standardisierte Schnittstelle verfügt und nur die plattform-unabhängigen Anteile betrifft.
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Eine weitere Aufgabenlösung bezieht sich auf ein System zur Steuerung einer MR-Anlage mit einem Steuerrechner, einem Zusatz-Steuerrechner und einem Konsolenrechner. In einer weniger komplexen alternativen Ausführungsform der Erfindung wird die Funktionalität des Konsolenrechners auf einen anderen (bestehenden) Rechner ausgelagert, z. B. auf den bisherigen Steuerrechner oder auf den Zusatz-Steuerrechner.
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Das Verfahren kann auch als Computerprogrammprodukt auf einem Speichermedium gespeichert sein, das von einem Computer über eine Schnittstelle eingelesen werden kann.
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Wie vorstehend bereits erwähnt handelt es sich bei der Schnittstelle zwischen der MR-Anlage und dem (bisherigen) Steuerrechner üblicherweise um eine proprietäre Schnittstelle. Dieser Begriff soll jedoch auch solche Schnittstellen umfassen, die mit Standard-Bauteilen implementiert sind und lediglich auf einem privaten (oder proprietären) Protokoll basieren.
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In der folgenden detaillierten Figurenbeschreibung werden nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele mit deren Merkmalen und weiteren Vorteilen anhand der Zeichnung besprochen. In dieser zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Steuersystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform und
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2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Im Folgenden wird in Zusammenhang mit 1 der grundsätzliche Aufbau des Steuersystems näher erläutert.
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Eine MR-Anlage 10 (, die auch als MR-Gerät bezeichnet wird und auch noch weitere Module – wie z. B. computergestützte Steuereinheiten, umfassen kann) ist über eine proprietäre Schnittstelle P-SS an einen Steuerrechner S angeschlossen. Der Steuerrechner dient zur Steuerung der MR-Anlage 10.
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Des Weiteren ist ein Zusatz-Steuerrechner Z vorgesehen, der über eine vorzugsweise standardisierte Schnittstelle S-SS mit dem (bisherigen) Steuerrechner S kommuniziert.
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Darüber hinaus ist ein Konsolenrechner K vorgesehen, der optional über eine (direkte, in der Regel und vorzugsweise ebenfalls standardisierte) Schnittstelle mit der MR-Anlage 10 verbunden sein kann. Der Konsolenrechner K ist vorteilhaft und normalerweise mit dem Zusatz-Steuerrechner Z über ein Standard Interface verbunden. Über den Konsolenrechner K kann ein Anwender das Steuerverfahren steuern und gegebenenfalls Parameter über eine bereitgestellte Benutzeroberfläche eingeben. Optional kann der Steuerrechner S auch über eine (in 1 nicht dargestellte) – vorzugweise standardisierte – Schnittstelle mit dem Konsolenrechner K in Datenaustausch stehen (z. B. zum Hochfahren des Steuerrechners S).
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Bisherige Steuerverfahren nach dem Stand der Technik umfassen neben der MR-Anlage 10, den Steuerrechner S und den Konsolenrechner K.
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Erfindungsgemäß wird das bisherige Steuerungssystem erweitert, indem ein Zusatz-Steuerrechner Z bereitgestellt wird, auf dem alle plattform-unabhängigen Steuermodule des Steuerverfahrens implementiert werden. Da der Zusatz-Steuerrechner Z vorzugsweise über standardisierte Schnittstellen verfügt (und insbesondere vorzugsweise sogar ausschließlich über standardisierte Schnittstellen verfügt), ist es leicht möglich, neue Versionen, Updates/Upgrades und/oder weitere Änderungen an Aspekten des Steuerverfahrens zur Ausführung zu bringen.
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Das Steuerverfahren umfasst einen statischen und einen dynamischen Anteil. ”Dynamisch” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass hier Aspekte des Steuerverfahrens zusammengefasst werden, die während der Durchführung einer MR-Messung relevant sind. Alle anderen Aspekte des Steuerverfahrens werden als statisch klassifiziert. Statisch kann auch bedeuten, dass beispielsweise der Tisch an eine bestimmte Position gefahren werden soll. Das Positionieren des Tisches ist grundsätzlich unabhängig von der Durchführung der MR-Messung und muss bzw. kann in der Regel im Vorfeld ausgeführt werden. Von daher können die Steuermodule, die für die Positionierung des Tisches relevant sind, dem statischen Teil zugeordnet werden. Grundsätzlich ist der dynamische Anteil der Steuermodule wesentlich komplizierter zu implementieren, da dieser bei der Durchführung einer MR-Messung permanent neu eingestellt werden muss. Hierzu zählen beispielsweise die Ansteuerung des Gradienten-Systems, die Ansteuerung der HF-Pulse zu bestimmten Zeitpunkten mit bestimmten Parametern etc.
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Wie in 1 gezeigt, ist die MR-Anlage 10 über eine proprietäre Schnittstelle P-SS mit dem Steuerrechner S verbunden. Der Steuerrechner S ist üblicherweise über eine standardisierte Schnittstelle S-SS mit dem Zusatz-Steuerrechner Z verbunden, der wiederum über eine standardisierte Schnittstelle S-SS mit dem Konsolenrechner K in Verbindung steht. In 1 ist ebenfalls eine in gepunkteter Form angedeutete Schnittstelle zwischen der MR-Anlage 10 und dem Konsolenrechner K vorgesehen. Diese Schnittstelle ist jedoch optional und nicht zwingend notwendig (und deshalb gepunktet dargestellt). Hier können beispielsweise noch direkte Steuerdaten des Benutzers an die MR-Anlage 10 transferiert werden bzw. ebenso können Parameter der MR-Anlage 10 (z. B. die Erfassung von physiologischen Signalen) an den Konsolenrechner K zur Darstellung für den Benutzer weitergeleitet werden. In anderen Ausführungsformen ist es möglich, anstelle der proprietären Schnittstellen P-SS auch standardisierte Schnittstellen S-SS und umgekehrt vorzusehen. Die proprietären Schnittstellen können auch über standardisierte Bauteile implementiert sein und auf proprietären oder standardisierten Protokollen basieren.
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Da es sich bei einer MR-Anlage 10 in der Regel um ein sehr komplexes System handelt, das in der Regel aus mehreren Modulen besteht, ist deren Ansteuerung auch eine komplexe Aufgabe. Deshalb ist üblicherweise eine bestimmte Zuordnung von Steuermodulen zu MR-Komponenten vorgesehen. Üblicherweise sind also bestimmte Steuermodule genau für bestimmte Komponenten der MR-Anlage 10 ausgebildet, die untereinander in der Regel nicht kompatibel sind. So ist beispielsweise ein Steuermodul eines Steuerverfahrens, das für einen bestimmten Typ von MR-Anlagen 10 ausgelegt ist (z. B. für eine Plattform-Linie B) inkompatibel zu Steuermodulen, die für einen anderen Anlagentyp (z. B. einer Plattform der Linie A oder C) ausgebildet sind. Die Inkompatibilität basiert hier vornehmlich auf den unterschiedlichen Hardware-Verbindungen, obwohl die grundlegenden Eigenschaften der MR-Anlage 10 bei allen Typen von MR-Anlagen übereinstimmen (so haben beispielsweise alle vorstehend genannten Typen oder Linien von MR-Anlagen drei Feldgradienten, HF-Sender und HF-Empfänger etc.). Die technische Realisierung unterscheidet sich jedoch (z. B. in der Verwendung von unterschiedlichen internen Bus-Systemen).
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Üblicherweise ist demnach auch ein Konsolenrechner K auf einen bestimmten Typ einer MR-Anlage 10 ausgerichtet, so dass auch hier die Konsolenrechner K nicht ohne weitere Änderungen ausgetauscht werden können. Die Konsolenrechner K sind üblicherweise über ein Standard-Interface (z. B. Ethernet) an die bisherigen Steuerrechner S angeschlossen. Auf den Steuerrechnern S waren und sind Steuermodule implementiert, die zur Ansteuerung der proprietären Hardware des jeweiligen MR-Gerätes 10 über so genannte Treiber dienen. Darüber hinaus umfasst ein Steuerrechner S auch noch Logik bzw. Funktionalitäten zur Durchführung einer MR-Messung. Die Steuerrechner S senden dann je nach Steuerverfahren bestimmte Steuersignale über die Schnittstelle P-SS (wie z. B. Gradienten-Signale, HF-Signale und/oder weitere Steuersignale) an die MR-Anlage 10.
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Die Treiber, die auf dem Steuerrechner S implementiert sind, sind an einen konkreten Steuerrechner S in Bezug auf eine proprietäre Hardware gebunden und auch für ein ganz bestimmtes Betriebssystem erstellt. Aus diesem Grund kann ein Steuerrechner S im Stand der Technik (und somit ohne die Bereitstellung eines Zusatz-Steuerrechners Z gemäß der vorliegenden Erfindung) nicht ohne erheblichen Neuentwicklungsaufwand ausgetauscht werden. Die plattform-gebundenen Anteile des Steuerverfahrens müssen bei allen Änderungen grundsätzlich nachgezogen werden, was einen immensen Entwicklungsaufwand bedeutet. Erfindungsgemäß ist dies nicht mehr notwendig, da alle plattform-unabhängigen Anteile des Steuerverfahrens in dem logischen Segment zusammengefasst werden und auf den Zusatz-Steuerrechner Z ausgelagert werden. Somit ist das logische Segment mit den plattform-unabhängigen Steuermodulen leicht veränderbar, so dass hier ohne weitere Anpassungen neue Versionen und/oder Upgrades implementiert werden können.
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Das Verfahren kann auch rekursiv für jede neue Generation von Steuerrechnern S bzw. Zusatz-Steuerrechnern Z verwendet werden. Mit anderen Worten kann auch auf einem Zusatz-Steuerrechner Z eine Zweiteilung hinsichtlich logischem Segment und physikalischem Segment identifiziert werden.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass mit einem neuen Zusatz-Steuerrechner Z auch eine alte Hardware bzw. eine alte Plattform angesteuert werden kann. Auf dem alten System (also auf dem alten Steuerrechner S) verbleiben somit nur die bisherigen Treiber. Darüber hinaus ist ein neuer Teil, insbesondere ein Datentransfermodul bereitzustellen, welches die Steuerdaten von dem logischen Segment des Zusatz-Steuerrechners Z entgegennimmt bzw. einliest und an die Treiber des Steuerrechners S und somit indirekt an die MR-Anlage 10 durchreicht.
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Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass man auch mehrere, unterschiedliche logische Segmente (möglicherweise bezüglich unterschiedlicher Plattformen) auf einen gemeinsamen Zusatz-Steuerrechner Z bündeln bzw. kommunalisieren kann. Damit lassen sich Kosten und Entwicklungsaufwand deutlich reduzieren, da Änderungen des Steuerverfahrens oder an Modulen des bisherigen Steuerverfahrens ohne Hardware-Anpassungen ausgeführt werden können.
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Dabei betreffen die Änderungen im Hinblick auf das Steuerverfahren nicht nur die konkreten Steuerdaten, sondern es ist ebenso möglich, hier beispielsweise eine andere Benutzeroberfläche bereitzustellen oder die Art und Weise von Datenzugriffen zu verändern. Dies wird möglich, indem alle Plattform-unabhängigen Anteile identifiziert und getrennt verarbeitet werden. Nur die hardware-gebundenen und betriebssystem-gebundenen Anteile verbleiben auf dem bisherigen Steuerrechner S, der konkret in Bezug auf eine MR-Anlage 10 (bzw. auf einen bestimmten Typ von MR-Anlage 10) ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß können somit auch Steuermodule ausgetauscht werden, die sich auf unterschiedliche Linien von MR-Geräten 10 beziehen (wie z. B. für vorstehend genannte Plattform-Linien A, B oder C). Dabei müssen die Plattformen nicht hersteller- identisch oder -spezifisch sein, so dass auch Steuermodule von unterschiedlichen Herstellern (von MR-Geräten 10 und/oder von zugehörigen Steuerrechnern) ausgetauscht werden können. Damit kann vorteilhafterweise die Flexibilität in der klinischen Praxis deutlich erhöht werden.
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Grundsätzlich ist es möglich, einen neuen Rechner Z als Steuerrechner bereitzustellen, auf dem die logischen Anteile des Steuerverfahrens implementiert werden können. In einer alternativen Ausführungsform ist es jedoch auch möglich, hier keinen separaten Zusatz-Steuerrechner Z vorzusehen, sondern das logische Segment auf bereits bestehende Rechner zu verteilen, wie beispielsweise auf einen Bildrekonstruktionsrechner. Vorzugsweise sollten Steuerrechner S und Zusatz-Steuerrechner Z über ein Echtzeitbetriebssystem verfügen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das physikalische Segment vornehmlich all diejenigen Steuermodule, die von einer Plattform (insbesondere von der Hardware und von dem Betriebssystem) des MR-Gerätes 10 abhängig sind. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Steuermodule des physikalischen Segmentes jedoch auch von der Plattform (insbesondere von der Hardware und dem Betriebssystem) des jeweiligen Steuerrechners S abhängig. Das logische Segment ergibt sich aus der Komplementärmenge zu dem physikalischen Segment und kann – je nach Ausführungsform – unterschiedliche Steuermodule umfassen.
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Im Folgenden wird im Zusammenhang mit 2 der grundsätzliche Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.
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In einem ersten Schritt wird auf dem bisherigen Steuerrechner S das logische und das physikalische Segment identifiziert. Das logische Segment umfasst alle Steuermodule, die unabhängig von einer Plattform des Steuerrechners S und/oder der MR-Anlage 10 sind. Dabei bezieht sich die Plattform grundsätzlich auf die vorhandene Hardware und das Betriebssystem. Das physikalische Segment umfasst alle restlichen Steuermodule, also insbesondere diejenigen, die abhängig von der Plattform sind.
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In einem zweiten Schritt wird das logische Segment mit dessen Steuermodulen auf den Zusatz-Steuerrechner Z ausgelagert. In einem weiteren, in 2 nicht dargestellten Zwischenschritt werden die jeweiligen Schnittstellen zwischen den Rechnern angepasst. Insbesondere kommuniziert nur der bisherige Steuerrechner S mit der MR-Anlage 10 über eine proprietäre Schnittstelle bzw. über ein proprietäres Protokoll, während alle anderen Instanzen über vorzugsweise standardisierte Interfaces in Datenaustausch stehen.
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In einem weiteren Schritt wird der bisherige Steuerrechner S angepasst, indem ein zusätzliches Datentransfermodul eingerichtet ist. Das Datentransfermodul dient zum Empfang von Steuersignalen, die von dem Zusatz-Steuerrechner Z erzeugt und/oder gesendet werden. Diese Steuersignale werden dann weiterverarbeitet und zur Steuerung an das MR-Gerät weitergeleitet. Hier sind beispielsweise Konvertierungs- und Formatierungsfunktionalitäten zu nennen.
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Die vorstehend erwähnten Verfahrensschritte können einer Vorbereitungsphase zugeordnet werden. Falls technisch möglich, können die Verfahrensschritte auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden.
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In einem letzten Schritt wird das MR-Gerät 10 tatsächlich gesteuert. Die Steuerung erfolgt über den Steuerrechner S und den Zusatz-Steuerrechner Z. Der letzte Schritt wird somit in einer Steuerphase ausgeführt, die grundsätzlich unabhängig von der Vorbereitungsphase ist.
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Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Beschreibung der Erfindung und die Ausführungsbeispiele grundsätzlich nicht einschränkend in Hinblick auf eine bestimmte physikalische Realisierung der Erfindung zu verstehen sind. Für einen einschlägigen Fachmann ist es insbesondere offensichtlich, dass die Erfindung teilweise oder vollständig in Soft- und/oder Hardware und/oder auf mehrere physikalische Produkte – dabei insbesondere auch Computerprogrammprodukte – verteilt realisiert werden kann.