CN102783963B - 从外部对x射线辐射器的主动振荡衰减的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明要求保护一种用于X射线辐射器（5）的主动振荡补偿的装置和对应的方法，其中，在X射线辐射器（5）外部布置的、用于降低在X射线辐射器运行时形成的振荡（8）的反振荡产生单元（1）与X射线辐射器（5）处于有效连接并且产生相对于振荡（8）以180度相移的反振荡（9）。通过在振荡产生器附近引入主动反振荡，可以将由X射线辐射器（5）产生的振荡（8）直接在产生处降低，由此减小或防止了振荡进一步传输到其他设备部件，例如C形臂（6）。
Description
技术领域
本发明涉及一种借助从外部作用于X射线辐射器的反振荡对X射线辐射器的主动振荡衰减的装置和方法。
背景技术
利用断层造影设备为诊断或治疗目的建立患者检查区域的二维或三维图像。例如利用计算机断层造影设备产生三维的层图像。计算机断层造影设备的结构包括机架（=支架），所述机架具有静止的支撑框，在该支撑框中围绕轴可旋转地支承旋转框架。在旋转框架上布置了拍摄系统，该拍摄系统包括X射线辐射器和与X射线辐射器相对布置的探测器。通过旋转框架的旋转在同时在系统轴的方向上连续移动在患者卧榻上放置的患者的情况下螺旋形地从多个不同的投影方向采集投影。因为在X射线辐射器产生X射线时所采用的电能的99%都转换为热能，所以计算机断层造影设备具有冷却装置，用于避免电子组件过热。
在断层造影设备的机械和电气组件的运行中，形成噪声电平，无论患者还是操作人员都觉得所述噪声电平是不舒适的。例如通过旋转框架的旋转，通过在X射线辐射器内部阳极的旋转或通过冷却装置的运行由此形成干扰的固体声波和空气声波。通过X射线辐射器的隔热材料形成谐振腔，该谐振腔放大声音振幅。恰好在机架的隧道开口中（患者在扫描时被推入该隧道开口中）患者置于特别高的噪声电平中。
在构造断层造影设备时重要的方面由此是将在断层造影设备的运行中产生的干扰声音最小化。为了抑制或最小化在断层造影设备中干扰的固体声波和空气声波的传播，存在两种不同的方案。一方面存在如下可能性：直接通过优化产生声音的组件来降低干扰声音产生。例如通过采用噪声最优化的旋转轴承可以最小化在旋转框架旋转时或在阳极旋转时的固体声波传播。然而这样的优化与高的成本开销相关并且有针对地降低干扰声音通常是不足够的。
另一种可能性在于，通过采用噪声隔音垫来抑制声音传播。为了降低空气声音传播例如在断层造影设备的壳体的内部粘贴噪声隔音垫。固体声音传播此外还可以通过在为了支撑组件而设置的接触位置上采用相应的无源衰减材料来最小化。然而声音传播的最有效的降低从隔音材料的一个特定厚度起才实现。然而对于隔音而采用的结构体积是非常有限的，从而该措施通常不足以将干扰声音降低到期望的水平。
由此在申请文件DE 102008047814 A1中提出了一种具有反声音装置（Gegenschalleinrichtung）的断层造影设备和一种用于降低在断层造影设备运行时形成的干扰声音的方法。该装置包括用于提供反声音信号的控制单元和用于将反声音信号转换到相对干扰声音在该相位中以180度移动的反声音的声音产生单元。以这种方式可以十分有效地降低在断层造影设备的运行中的干扰声音。
专利申请US 2005/0281391 A1公开了一种计算机断层造影技术，其中确定支撑框的振荡并且根据该振荡找到用于消除该振荡的措施。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出用于降低X射线装置的干扰声音（系统噪声）的另一种装置和另一种方法。
本发明的基本思路在于，X射线辐射器的产生干扰声音的振荡通过机械反相的反振荡来补偿。通过干涉或振荡和反振荡的叠加实现了消除。
本发明要求保护一种具有X射线辐射器和在X射线辐射器外部布置的用于降低在X射线辐射器运行时形成的振荡的反振荡产生单元的装置。反振荡产生单元与X射线辐射器，例如利用管支架或管套，处于有效连接并且产生相对于振荡以180度相移的反振荡。通过在振荡产生器附近安装主动反振荡可以将由X射线辐射器产生的振荡直接在形成处降低，由此减小或防止振荡进一步传输到其他设备部件。
按照一种扩展，反振荡产生单元可以包括至少一个电动力学转换器、压电转换器或电动转换器。
按照另一种实施方式，该装置包括振荡测量单元，其确定振荡的振幅、频率和相位。
此外，振荡测量单元可以包括加速度传感器或麦克风，或者根据X射线辐射器的旋转阳极的转速确定振荡参数。
此外，该装置还可以包括控制单元，其根据确定的振幅、频率和相位确定反振荡信号并且由此控制反振荡产生单元。
本发明还要求保护一种具有按照本发明的装置的断层造影设备。
本发明还要求保护一种用于X射线辐射器的主动振荡补偿的方法，其中在X射线辐射器外部产生反振荡，该反振荡相对于在X射线辐射器运行时形成的振荡以180度相移，并且其中反振荡被引入到X射线辐射器。振荡和反振荡的和应当是最小的。
按照一种扩展，确定振荡的振幅、频率和相位。
按照另一种实施方式，从振荡的确定的振幅、频率和相位确定反振荡信号并且借助反振荡信号控制反振荡。
附图说明
本发明的其他特点和优点从以下结合示意性附图对多个实施例的解释中可以看出。
附图中：
图1示出具有X射线辐射器和反振荡产生单元的C形臂，
图2示出了振荡和反振荡的图解，
图3示出了具有反振荡产生单元的X射线管的框图，并且
图4示出了用于X射线辐射器的主动振荡补偿的方法流程图。
具体实施方式
图1示出了C形臂X射线设备的部分。示出了C形臂6，在该C形臂的两个末端相对地布置X射线辐射器5和X射线探测器7。X射线辐射器5例如通过未示出的旋转的旋转阳极而被置于振荡，该振荡传输到C形臂6并且导致干扰的声波。图2的线图的曲线8示出了这样形成的振荡的随时间的走向。按照本发明，此时借助与X射线辐射器5处于有效连接的振荡测量单元3，例如利用加速度测量器，在所有相关方向上确定干扰的振荡的振幅、相位和频率。
借助例如包括四个在不同方向上布置的压电转换器2的反振荡产生单元1，此时相同频率并相同振幅地以180度相移的反振荡从外部施加在X射线辐射器5上。通过干扰的振荡的叠加和这样施加的反振荡实现了，所产生的振荡得到最小化，或者在理想情况下得到消除。借助调节电路可以跟踪干扰的振荡的变化。干扰的振荡的振荡参数还可以通过在房间中（在该房间中设置了C形臂X射线设备）的麦克风来确定。
图2示出了按照本发明的叠加原理的线图。在10ms间隔内示出了标准化的振幅A与按照毫秒为单位的时间的依赖关系。曲线8示出了X射线辐射器的干扰的振荡。曲线9示出了与X射线辐射器处于有效连接的反振荡产生单元的同频率的反振荡。反振荡9具有与干扰的振荡8几乎相同的振幅A。通过180度相移在叠加的情况下得到按照曲线10的所产生的振荡。可以看出，所产生的振荡10的振幅A几乎为零。该现象在波理论中作为干涉公知。
图3示出了按照本发明的装置的框图。利用X射线辐射器5，反振荡产生单元1的四个转换器2相连。与X射线辐射器5处于有效连接的振荡测量单元3采集X射线辐射器5的振荡并且将测量值进一步传输到控制单元4。该控制单元确定振荡的振幅、频率和相位并且从中计算出反振荡信号11，该反振荡信号控制反振荡产生单元1。反振荡产生单元1的四个转换器2将反振荡在不同的方向上引入到X射线辐射器5。所产生的振荡由此被最小化。
图4示出了按照本发明的用于X射线辐射器的主动振荡补偿的方法的流程图。步骤100中确定X射线辐射器的振荡的振幅、频率和相位。接下来的步骤101从中确定反振荡信号，该反振荡信号在步骤102中控制反振荡的振幅、频率和相位。在步骤103中根据反振荡信号产生反振荡并且在步骤104中施加到X射线辐射器。该方法按照调节循环运行，该调节循环考虑了改变。
附图标记列表
1 反振荡产生单元
2 转换器/执行机构
3 振荡测量单元
4 控制单元
5 X射线辐射器
6 C形臂
7 X射线探测器
8 X射线辐射器5的振荡
9 反振荡
10 所产生的振荡
11 反振荡信号
100 确定振荡的振幅、频率和相位
101 确定反振荡信号
102 控制反振荡
103 产生反振荡
104 将反振荡引入到X射线辐射器
A 振幅
t 时间
Claims (14)
1.一种从X射线辐射器外部对X射线辐射器的主动振荡衰减的装置，具有：
-X射线辐射器(5)，
其特征在于：
-在所述X射线辐射器(5)外部并且在其上布置的反振荡产生单元(1)，后者降低了在所述X射线辐射器(5)运行时所形成的所述X射线辐射器(5)的振荡(8)，其中，所述反振荡产生单元(1)与所述X射线辐射器(5)处于有效连接并且产生相对于振荡(8)以180度相移的反振荡(9)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反振荡产生单元(1)包括至少一个电动力学转换器(2)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反振荡产生单元(1)包括至少一个压电转换器(2)。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反振荡产生单元(1)包括至少一个电动转换器(2)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于：
-振荡测量单元(3)，其确定所述振荡(8)的振幅(A)、频率和相位。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述振荡测量单元(3)包括加速度传感器和/或麦克风。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述振荡测量单元(3)根据所述X射线辐射器(5)的旋转阳极的转速确定所述振荡(8)的振幅(A)、频率和相位。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的装置，其特征在于：
-控制单元(4)，其根据所确定的振幅(A)、频率和相位确定反振荡信号(11)并且由此控制所述反振荡产生单元(1)。
9.一种具有按照上述权利要求中任一项所述的装置的断层造影设备。
10.根据权利要求9所述的断层造影设备，其特征在于：
-具有C形臂。
11.根据权利要求9所述的断层造影设备，其特征在于：
-具有机架。
12.一种用于X射线辐射器(5)的主动振荡补偿的方法，其特征在于：
-在所述X射线辐射器(5)外部产生(103)反振荡(9)，该反振荡相对于在所述X射线辐射器(5)运行时所形成的所述X射线辐射器(5)的振荡(8)以180度相移，并且
-将所述反振荡(9)引入(104)到所述X射线辐射器(5)，其中，振荡(8)和反振荡(9)的和(10)最小。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：
-确定(100)所述振荡(8)的振幅(A)、频率和相位。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：
-根据所述振荡(8)的所确定的振幅(A)、频率和相位确定(101)反振荡信号(11)并且
-借助所述反振荡信号(11)控制(102)所述反振荡(9)。
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240903 Address after: German Phu F Haim Patentee after: Siemens Medical AG Country or region after: Germany Address before: Erlangen Patentee before: Siemens Healthineers AG Country or region before: Germany |