Tıbbi Görüntüleme Cihazları Kontrolü CANBUS to TCP Gateway

Modbus TCP/IP to CANBUS Gateway ile Tıbbi Görüntüleme Cihazları MR ve CT Kontrolü

Tıbbi görüntüleme cihazları (MR Manyetik Rezonans ve CT Bilgisayarlı Tomografi tarayıcıları gibi) genellikle yüksek hassasiyet ve güvenilirlik gerektiren sistemlerdir. Bu cihazların kontrol sistemleri; hassas hareket kontrolü, veri toplama ve sistem izleme gibi işlemler için CANBUS gibi endüstriyel iletişim protokollerini kullanarak dahili bileşenler arasında veri alışverişi yapabilir. CANBUS to TCP/IP gateway cihazları, bu tür cihazların uzaktan izlenmesi, bakımı, parametre güncellenmesi ve veri toplanması için kullanılabilir. Şimdi bu konuyu teknik detaylarıyla ve örnek bir uygulama üzerinden açıklayalım.

1. MR ve CT gibi Tıbbi Görüntüleme Cihazlarında CANBUS Kullanımı

MR ve CT tarayıcılarında, farklı bileşenler CANBUS ile haberleşerek sistemin senkronize çalışmasını sağlar. Tıbbi görüntüleme cihazları, aşağıdaki bileşenler arasında iletişim kurmak için CANBUS'ı kullanabilir:

• Hasta Masası Kontrolü: Hasta masasının hareketleri (ileri/geri, yukarı/aşağı).

• Manyetik Alan Kontrolü (MR için): Süper iletken mıknatısın soğutma sistemi ve manyetik alan şiddeti.

• X-ışını Tüpü Kontrolü (CT için): X-ışını tüpünün sıcaklığı ve voltajı.

• Güç Kaynağı ve Soğutma Sistemleri: Cihazın güç tüketimi ve soğutma sisteminin durumu.

• Hata İzleme: Sistemdeki arızaların tespiti ve raporlanması.

A) Manyetik Rezonans (MR) Tarayıcılarında CANBUS

• Manyetik Alan Kontrol Birimi: MR cihazının manyetik alanı kontrol edilir (süperiletken mıknatısın sıcaklık, akım izleme sistemleri).
• RF Bobin Kontrolü: Hastaya yerleştirilen bobinlerin sinyal verisi CANBUS üzerinden işlenir.
• Soğutma ve Helium İzleme: MR cihazının kriyojenik soğutma sistemi sıcaklık ve basınç verilerini CANBUS ile iletir.
• Hareketli Tabla Kontrolü: Hastayı tarama bölgesine doğru otomatik hareket ettiren motorlar CANBUS üzerinden yönetilir.
• Güç Kaynağı ve AC/DC Konvertörler: MR cihazının enerji yönetimi CANBUS üzerinden takip edilir.

B) Bilgisayarlı Tomografi (CT) Tarayıcılarında CANBUS

• X-ray Tüpü ve Dedektör Modülleri: CT tarayıcılarında, X-ray tüpü ve dedektörler CANBUS üzerinden eşzamanlı çalışır.
• Döner Gantry Motorları: CT cihazının döner mekanizması (gantry) CANBUS ile motor sürücülerine bağlıdır.
• Soğutma Sistemleri ve Fanlar: Cihazın sıcaklığını düzenleyen soğutma sistemleri CANBUS üzerinden kontrol edilir.
• Hasta Taşıma Sistemi: Hasta hareket ettiren motorlu platform, CANBUS ile yönlendirilir.
• Güvenlik ve Acil Durum Sistemleri: Acil kapatma ve güvenlik sensörleri CANBUS’a bağlıdır.

CANBUS Mesaj Örnekleri:

• Hasta Masası Pozisyonu:

  • CAN ID: 0x100 (örnek bir ID),

  • Veri: [0x01, 0x23, 0x00, 0x00, ...] → Pozisyon bilgisi (örneğin, 291 mm).

• Manyetik Alan Şiddeti (MR):

  • CAN ID: 0x101,

  • Veri: [0x03, 0xE8, 0x00, 0x00, ...] → Manyetik alan şiddeti (örneğin, 1.5 Tesla).

• X-ışını Tüpü Sıcaklığı (CT):

  • CAN ID: 0x102,

  • Veri: [0x00, 0x64, 0x00, 0x00, ...] → Sıcaklık değeri (örneğin, 100°C).

2. CANBUS to TCP/IP Gateway'in Rolü

CANBUS to TCP/IP gateway cihazı, tıbbi görüntüleme cihazının CANBUS ağına bağlanır ve bu verileri Ethernet üzerinden Modbus TCP/IP formatında iletir. Bu sayede, cihazın durumu uzaktan izlenebilir ve veriler merkezi bir sistemde toplanabilir.

Gateway'in İşlevleri:

• CANBUS Mesajlarını Okuma: Gateway, CANBUS üzerindeki belirli CAN ID'lerini dinler ve bu mesajları Modbus TCP/IP register'larına eşler.

• Modbus TCP/IP Üzerinden Erişim: Merkezi bir sistem (SCADA, PLC veya bulut sunucusu), Modbus TCP/IP üzerinden gateway'e bağlanarak CANBUS verilerini okur.

• OTA Güncelleme: Gateway, cihazın kontrol sistemine yeni yazılım yüklemek için kullanılabilir.

3. Örnek Uygulama: MR Cihazının Uzaktan İzlenmesi ve Bakımı

Bir hastanedeki MR cihazının durumunu uzaktan izlemek ve bakım yapmak için CANBUS to TCP/IP gateway kullanımını aşağıdaki adımlarla açıklayalım:

a. Sistem Bileşenleri:

1. MR Cihazı:

   • CANBUS Ağı: Hasta masası, manyetik alan kontrolü ve soğutma sistemi CANBUS üzerinden iletişim kurar.

   • Örnek CAN Mesajları:

     • Hasta Masası Pozisyonu: CAN ID 0x100, Veri [0x01, 0x23, ...].

     • Manyetik Alan Şiddeti: CAN ID 0x101, Veri [0x03, 0xE8, ...].

     • Soğutma Sistemi Sıcaklığı: CAN ID 0x102, Veri [0x00, 0x64, ...].

2. CANBUS to TCP/IP Gateway:

   • CANBUS Bağlantısı: MR cihazının CANBUS ağına bağlanır.

   • Ethernet Bağlantısı: Hastanenin yerel ağına bağlanır ve Modbus TCP/IP üzerinden veri iletir.

3. Merkezi SCADA/Bulut Sistemi:

   • Veri İzleme: MR cihazının durumunu gerçek zamanlı olarak izler.

   • Bakım Uyarıları: Anormal durumlar (örneğin, soğutma sistemi sıcaklığı > 100°C) tespit edildiğinde bakım ekibine uyarı gönderir.

b. Veri Akışı:

1. CANBUS → Gateway:

   • Gateway, MR cihazının CANBUS ağındaki mesajları dinler.

   • Örneğin, 0x100 CAN ID'sine sahip mesajı okur ve Modbus register 40001'e eşler.

2. Gateway → Ethernet:

   • Gateway, CANBUS verilerini Modbus TCP/IP formatına dönüştürür.

   • Örneğin, 40001 register'ına hasta masasının pozisyon bilgisi yazılır.

3. Ethernet → SCADA/Bulut:

   • SCADA sistemi, Modbus TCP/IP üzerinden gateway'e bağlanır ve register'ları okur.

   • Veriler analiz edilir ve anormal durumlar tespit edilir.

c. OTA Yazılım Güncellemesi:

• Firmware Paketi: MR cihazının kontrol yazılımı için yeni bir sürüm hazırlanır.

• Gateway Üzerinden Aktarım: Firmware paketi, Modbus TCP/IP üzerinden gateway'e aktarılır.

• CANBUS Üzerinden Yükleme: Gateway, firmware paketini CANBUS üzerinden MR cihazının kontrol sistemine yükler.

4. Teknik Detaylar

a. CANBUS Protokolü:

• Hız: 250 kbit/s ile 1 Mbit/s arasında değişir.

• Çerçeve Yapısı:

  • 11-bit veya 29-bit ID: Mesajın önceliğini ve kaynağını belirler.

  • 8 byte Veri Alanı: İletilen bilgiyi içerir.

• Hata Tespiti: CRC (Cyclic Redundancy Check) ile veri bütünlüğü sağlanır.

b. Modbus TCP/IP Eşleme:

• Register'lar: CANBUS mesajları, Modbus TCP/IP register'larına eşlenir.

  • Örneğin:

    • 40001 → Hasta Masası Pozisyonu,

    • 40002 → Manyetik Alan Şiddeti,

    • 40003 → Soğutma Sistemi Sıcaklığı.

c. Güvenlik:

• Veri Şifreleme: CANBUS üzerinden iletilen firmware paketleri şifrelenebilir.

• Kimlik Doğrulama: Gateway, yalnızca yetkili sistemlerden gelen komutları kabul eder.

5. Gerçek Hayatta Kullanım Örnekleri

A) Siemens Healthineers - MRI & CT Sistemleri

• Siemens MR ve CT cihazlarında CANBUS ile haberleşen motor, dedektör ve soğutma sistemleri bulunur.
• Modbus TCP/IP entegrasyonu, uzaktan cihaz teşhisi için kullanılır.

B) GE Healthcare - MR ve CT Tarayıcıları

• GE’nin bazı CT sistemleri, motor kontrolünü CANBUS üzerinden gerçekleştirirken, hastane yönetim sistemleri ile bağlantı için Ethernet/Modbus TCP/IP kullanır.

C) Philips MRI - Uzaktan Cihaz Yönetimi

• Philips, MR tarayıcılarını uzaktan izlemek ve bakım planlamak için IoT tabanlı bir sistem kullanır.
• CANBUS verilerini Ethernet ağına taşıyarak tıbbi ekipman yönetimi yapılır.

Pratikte bir örnek: Bir Hastanenin MR Cihazı İzleme Sistemi

Senaryo:
Bir hastane, 10 adet MR cihazının durumunu uzaktan izlemek ve bakım yapmak istiyor.

Çözüm:

• Her MR cihazına bir CANBUS to TCP/IP gateway entegre edilir.

• Gateway, MR cihazının CANBUS ağına bağlanır ve verileri Modbus TCP/IP üzerinden merkezi bir SCADA sistemine iletir.

• SCADA sistemi, anormal durumları tespit eder ve bakım ekiplerine uyarı gönderir.

Kullanılan Donanım/Yazılım:

• Gateway: HMS Networks Anybus X-gateway (Modbus TCP to CAN),

• SCADA Sistemi: Ignition SCADA (veri görselleştirme ve analiz),

• MR Cihazı: Siemens Magnetom (CANBUS arayüzüne sahip).

Neden Bu Sistem Kullanılır? (Avantajlar)

• Uzaktan İzleme ve Arıza Teşhisi: Servis mühendisleri hastaneye gitmeden sistem verilerini görebilir.

• Öngörücü Bakım (Predictive Maintenance): Cihaz arızalanmadan önce önlem alınabilir.

• Firmware ve Parametre Güncellemesi: Hastane operasyonlarını aksatmadan yazılım güncellenebilir.

• Güvenlik ve Entegrasyon: CANBUS haberleşmesi korunaklıdır, ancak Ethernet üzerinden merkezi sistemlere bağlanabilir.

Sonuç:

CANBUS to TCP/IP gateway cihazları, tıbbi görüntüleme cihazlarının uzaktan izlenmesi ve bakımı için güçlü bir çözüm sunar. Bu örnek uygulama, MR cihazlarının CANBUS ağı üzerinden nasıl izlenebileceğini ve yazılım güncellemelerinin nasıl yapılabileceğini gösterir.