CN104545967B - 可旋转支承环、高强度框架以及计算机断层成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度框架，该框架具有用于容纳计算机断层成像拍摄系统的主部件的不同的容纳部，其中各容纳部在至少一个方向上形成为用于至少部分地形面配合地容纳主部件，以此实现主部件在高强度框架内的保证精确固定辐射几何形状的装配精确的布置。此外，本发明涉及一种带有此高强度框架的支承环和带有此支承环的计算机断层成像装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于计算机断层成像装置的可旋转支承环的高强度框架以及一种带有此高强度框架的支承环和计算机断层成像装置。
背景技术
已使用在医疗技术中的诊断方法是计算机断层成像。在此方法中，患者或对象的待检查区域成片状地以辐射照射，且从不同的方向拍摄患者或对象的待检查区域。然后，从所获得的照片的图像重构实现了待检查区域的二维或三维的图示，且有助于形成诊断。
为此使用的计算机断层成像装置通常具有机架，所述机架由静止的部分和如需要由可倾斜的部分组成。机架设计为也称为鼓的计算机断层成像装置的旋转部分的支承结构。在此，旋转部分具有至少一个包括检测器和辐射源的拍摄系统。计算机断层成像装置的旋转部分在此具有柱形的形状，带有贯通的开口，且在下文中也称为支承环。支承环具有贯通的中心开口或隧道，且围绕此开口或此隧道的中心轴线可旋转地支承。辐射源和检测器在此限定了测量区域，在所述测量区域内可移动地定位对象或患者。通常，检测器和辐射源直径相对地布置在支承环的对置侧上。以此，检测器与辐射源一起围绕支承环的旋转轴线旋转。
计算机断层成像方法要求了整个医疗装置的很精确的布置，尤其是拍摄系统的照射几何形状。目前的计算机断层成像装置现在具有支承环的高达240rpm(转/每分钟)的转速。在此，未来将考虑更高的转速，例如高达400rpm的范围内的转速。在此，此拍摄系统的主部件典型地具有400至1000kg的重量。拍摄系统的主部件基本上是辐射源、检测器以及如需要的光圈和/或准直器系统。在此，主部件辐射源除了实际的辐射源之外还可具有另外的与辐射源相关的部件，例如壳体部分、支撑端部分、控制电子器件等。主部件除了检测器、光圈和/或准直器外也可具有与各实际的检测器、光圈和/或准直器相关的部件，例如壳体部分、支撑部分、控制电子器件等。这些质量加速到以上所述的转速导致可高于40g的力，且这些力对于计算机断层成像装置的整个机械布置提出了特殊的要求。
这尤其涉及支承拍摄系统的结构，即支承环，所述支承环在旋转时由于离心力而尤其受到机械载荷。尤其，也因此在载荷下导致支承环的变形。此变形引起拍摄系统的辐射几何形状的不希望的改变，这导致照片失真和使图像重构质量变差。
此问题通常导致支承环的构造通过机械稳定的但重的支承结构实现。尤其，支承环构造为尽可能刚性的部件，带有大的壁厚和多的材料消耗。以此，实现运行中支承环的尽可能小的变形，使得辐射几何形状基本上保持不变且保证了良好的图像拍摄质量。但此解决方法的缺点是此重的构造与支承环的高的总重相关，其中力作用随着重量且随着转速的升高比例过大地升高。此外，必须加速支承环，为此在重量升高时需要更大的功率。最后，必须支承支承环，其中在重量升高时导致旋转轴承的更大的载荷和更大的磨损。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种解决方法，以所述解决方法实现了支承环的更轻的结构计算机断层成像装置解决。该技术问题通过一种用于医疗装置的框架、一种具有此框架的支承环和一种具有此支承环的计算机断层成像装置解决。
本发明人已认识到支承环除用于定位保证正确的辐射几何形状的主部件外也用于固定辅助部件和另外的改装部件，其中辅助部件和另外的改装部件由于其更低的重量可由更轻的结构支承。此外，本发明人已认识到支承环也具有受到比在拍摄系统的辐射几何形状的区域内更少的机械载荷且负载更低的且也允许更强变形的位置。
因此，建议了一种用于医疗装置尤其是用于计算机断层成像装置的框架，所述框架具有至少一个贯通的中心开口以及第一容纳部和第二容纳部。此外，框架具有封闭的边沿或周部。框架在此是高强度的，即形成为在运行条件下不变形或基本上不变形的尽可能刚性的部件。优选地，框架为一体的，即框架构造为包括一件或者说一个部件。框架的强度根据拍摄系统的特征尤其是根据质量和待实现的最大转速定尺寸，使得尤其在旋转状态中不导致拍摄系统的辐射几何形状的变形或基本上不导致其变形。在此，第一和第二容纳部围绕框架的中心开口直径上相对地布置且形成为用于容纳拍摄系统的主部件。第一容纳部形成为用于容纳辐射源。第一容纳部形成为使其与辐射源至少部分地形面配合地形成。第二容纳部形成为用于容纳检测器。第二容纳部形成为使其与检测器至少部分地形面配合地形成。部分地形面配合地容纳部件理解为各部件的几何形状或包含各部件的结构的几何形状至少在一个方向上与高强度框架的各容纳部的连接几何形状一致，使得通过各部件或包含各部件的结构在此方向上在各容纳部内的布置可实现各部件或包含各部件的结构与各容纳部的形面配合。此方向优选地为相对于高强度框架的旋转轴线的径向和/或切向。辐射源和检测器可布置或容纳在第一或第二容纳部内，且通过框架包围。以此实现了使得辐射源和检测器围绕高强度框架的中心开口直径上相对地设置在相互精确匹配的布置中。因此通过主部件在高强度框架的各容纳部内的精确匹配的布置，一方面保证辐射几何形状的精确的确定；此外实现了使得可实现拍摄系统的合适的且精确的辐射几何形状。此外以此实现检测器相对于辐射源或辐射源相对于检测器的定向也在运行中即在装置的旋转状态中保持不变。由于框架的高强度，因此实现的拍摄系统的辐射几何形状也在系统旋转时即在离心力影响各主部件尤其是影响检测器和辐射源时被固定。
此高强度框架包括至少一个中心开口以及由合适的材料制造的外部封闭边沿或外部封闭轮廓，且具有用于至少部分地形面配合地容纳计算机断层成像装置的拍摄系统的多个主部件尤其是用于容纳辐射源和检测器的容纳部。在此，优选的是框架具有限定了容纳部的或在其内提供或限定容纳部的内部封闭边沿或内部封闭轮廓。高强度框架在此具有在相对于中心开口的径向方向上的封闭周部，且形成且制造为该高强度框架在载荷下尤其是在围绕其旋转轴线与装入的主部件一起旋转时不变形或基本上不变形。封闭的周部或边沿保证了拍摄系统的主部件之间直接的结构连接，从而由辐射源、检测器以及如需要光圈和/或准直器系统形成的辐射几何形状即使在高离心力载荷下也被固定且保持不变。
此高强度框架尤其构造为带有大壁厚和合适的材料的尽可能刚性的部件。作为材料，尤其考虑辐射合金、铝合金、纤维和/或微粒强化的塑料或塑料混合物、碳纤维强化塑料(CFK)结构以及金属和/或非金属材料。高强度框架有利地形成为由钢和/或铝合金制造的管框架。
根据本发明的框架的有利的扩展建议，高强度框架具有用于容纳光圈系统和/或准直器系统的第三容纳部。此第三容纳部尤其用于至少部分地形面配合地容纳光圈系统和/或准直器系统。在此，光圈系统和/或准直器系统可容纳在第三容纳部内，使得光圈系统和/或准直器系统相对于框架的定向且因此拍摄系统的另外的主部件相对于框架的定向精确地可限定或不可改变地可确定且不可运动。尤其，光圈系统和/或准直器系统的定向因此相对于由检测器和辐射源限定的辐射几何形状固定。由于框架的高强度，因此而实现的拍摄系统的主部件的相互定向因此即使在系统旋转时即在离心力作用于各主部件时尤其是作用于检测器、辐射源和光圈系统和/或准直器系统时也被固定。
根据本发明的框架的另外的有利的扩展建议，主部件的至少一个集成在箱型或其他形状的结构中，所述结构与高强度框架施力接合、摩擦接合、形面配合和/或材料结合地连接或集成。主部件在结构内的集成意味着各主部件尤其是检测器、辐射源或光圈系统和/或准直器系统与此结构一起形成单元。有利地，多个主部件分部集成在结构内，所述结构分别与高强度框架施力接合、摩擦接合、形面配合和/或材料结合地连接或集成。拍摄系统的所有主部件分别有利地集成在结构内，所述结构分别与高强度框架施力接合、摩擦接合、形面配合和/或材料结合地连接或集成。因此，保证了各主部件在高强度框架内的很简单且精确的定位。此外，由此实现了各主部件相互间的精确定位，从而实现了精确的辐射几何形状。此外，以此实现使得各主部件的安装被简化。拍摄系统的主部件例如是辐射源、检测器、光圈系统和/或准直器系统。
根据本发明的框架的另外的有利的扩展建议，拍摄系统的主部件的至少一个集成在高强度框架内且与所述框架一起形成单元。有利地，多个主部件集成在高强度框架内且与所述框架一起形成单元。有利地，容纳系统的所有主部件集成在高强度框架内且与所述框架一起形成单元。以此提供了带有辐射几何形状的精确定位的拍摄系统，所述拍摄系统可预安装且然后可整件地装入计算机断层成像装置的支承环内或运输，以此缩短了安装时间且简化了安装。
根据本发明的框架的另外的有利扩展建议，用于框架连同拍摄系统且如需要另外的与框架连接的结构旋转的旋转轴承装置集成在框架内且与此框架一起形成单元。以此实现将所有机械上关键的部件实现在唯一的稳定且高强度的框架内。
此外，本发明涉及一种带有此根据本发明的高强度框架的支承环。在此，支承环有利地实现为轻量结构且与高强度框架连接。此元件的此连接可通过焊接、铸造、锻造、螺栓和/或粘合而实现。因为由于最重的主部件导致最大的机械载荷且所述机械载荷由高强度框架承受，所以支承环可形成为更轻且刚性更低，而不因此不利地影响辐射几何形状，尤其是在支承环旋转时不改变所述辐射几何形状。尤其，支承环在受载较低的位置上可使用更少的材料构造和/或构造为带有更薄的壁厚。以此，可降低材料成本。此外，因此降低了支承环的重量。此外，轻量结构可具有比高强度框架精度更低的公差，使得辅助部件和/或改装部件也可具有更不严格的公差，以此实现了成本节约。
根据本发明的支承环的有利的扩展建议，根据本发明的框架集成在支承环内或与之集成。有利地，高强度框架施力接合、形面配合和/或材料结合地集成在支承环内或与之集成，且与所述支承环一起形成单元。在此，支承环的剩下的或剩余的部分有利地实现为轻量结构。尤其，支承环的此部分实现为编织结构。编织结构等还理解为具有比高强度框架更小的壁厚和更低的刚性，且因此可更强地变形。编织的轻量结构可具有与高强度框架相比精度更低的公差，使得辅助部件和/或改装部件也可具有更不严格的公差，以此实现了成本节约。通过有目的地设计机械结构在最佳力流的方面实现了材料节约和轻量结构。尤其，高强度框架构造且定位为使其直接位于主力流内，即位于辐射源、光圈系统和/或准直器系统和检测器之间。以此，保证了在材料利用方面的最大有效性。此外由此实现具有比主部件更小的重量的、旋转的改装部件和/或辅助部件定位在更轻的、更强变形的结构上。以此，在制造支承环时可节约材料，这导致成本降低。此外，以此使支承环总体上更轻，使得需要更低的驱动功率且该更低的驱动功率使更小的驱动马达足以使支承环旋转且保持所述旋转。这也导致成本降低。以此也可在马达功率保持不变时提高转速。此外，由此也降低了机架或整个磁共振断层成像装置的总重，使得也降低了运输成本。
最后，本发明涉及一种带有此根据本发明的支承环的计算机断层成像装置。以此提供了更轻的、可成本更低地运输的计算机断层成像装置。此外，以此计算机断层成像装置可实现更高的转速，所述更高的转速是快速检查和高图像质量的前提条件。此外，此计算机断层成像装置的轴承由于支承环的更低的重量被保护且因此寿命更长或可具有更小的尺寸。
附图说明
在下文中根据实施例和示意性地图示的附图详细解释本发明，但本发明不限制于此示例。
图1是根据本发明的计算机断层成像装置的支承环的横截面的示意性图示。
具体实施方式
图1示出了未进一步图示的计算机断层成像装置的根据本发明的支承环1的示意性图示。支承环1具有高强度框架2，所述框架2集成在轻量结构3中，尤其是集成在编织结构中。在轻量结构3上设有不同的部件8。此部件是旋转的辅助部件或改装部件，例如冷却元件、电子器件盒、电缆等。支承环在此整体上围绕旋转轴线(A)可旋转，所述旋转轴线(A)垂直于轴线(B)和(C)布置。高强度框架2和支承环1具有共同的中心开口9。高强度框架2具有第一、第二和第三容纳部。在第一容纳部内设有辐射源4。在第二容纳部内设有检测器5。在第三容纳部内设有光圈系统6。各容纳部实现为使得拍摄系统的主部件即辐射源4、检测器5以及光圈系统6在径向和切向方向上形面配合地容纳在容纳部内。以此，将通过辐射源4、检测器5以及光圈系统6限定的辐射几何形状10固定。此外，高强度框架2包围主部件4、5和6，使得实现了主部件4、5和/或6之间的直接的构造连接。尤其，高强度框架2具有在径向方向上封闭的周部，所述周部围绕容纳部走向且包围主部件。高强度框架2在此实现为尽可能刚性的部件。尤其，在通过支承环1的旋转导致的离心力的影响下，以此可使得主部件4、5和/或6不相互漂移开，使得限定的辐射几何形状10即使在旋转时也得以保持。此外，高强度框架2具有布置在中心的轴承装置7。
Claims (11)
1.一种用于医疗装置的高强度框架(2)，所述高强度框架(2)带有贯通的中心开口(9)以及用于至少部分地形面配合地容纳辐射源(4)的第一容纳部和用于至少部分地形面配合地容纳检测器(5)的第二容纳部，其中，所述第一容纳部和第二容纳部围绕所述中心开口(9)相互直径相对地布置，且其中所述辐射源(4)和所述检测器(5)能分别容纳在所述第一、第二容纳部内，使得所述检测器(5)相对于所述辐射源(4)的定向被固定，其中，所述高强度框架具有用于至少部分地形面配合地容纳光圈系统和/或准直器系统(6)的第三容纳部，其中，所述光圈系统和/或所述准直器系统(6)能容纳在所述第三容纳部内，使得所述光圈系统和/或所述准直器系统(6)相对于通过所述检测器(5)和所述辐射源(4)限定的辐射几何形状的定向被固定，其中，所述高强度框架具有在相对于中心开口的径向方向上的封闭周部或边沿。
2.根据权利要求1所述的高强度框架(2)，其中，具有所述辐射源(4)、所述检测器(5)和所述光圈系统和/或所述准直器系统(6)的拍摄系统的主部件的至少一个集成在能够与所述高强度框架(2)至少部分地施力接合、摩擦接合和/或材料结合地安装的结构中。
3.根据权利要求2所述的高强度框架(2)，其中，所述拍摄系统的多个主部件(4、5、6)集成在能够与所述高强度框架(2)施力接合、摩擦接合和/或材料结合地安装的各结构中。
4.根据权利要求2所述的高强度框架(2)，其中，所述拍摄系统的主部件(4、5、6)的至少一个集成在所述高强度框架(2)内且与所述高强度框架(2)形成一个单元。
5.根据权利要求1所述的高强度框架(2)，其中旋转轴承装置(7)集成在所述高强度框架(2)内且与所述高强度框架(2)形成一个单元。
6.根据权利要求1所述的高强度框架(2)，其中所述高强度框架是一体的。
7.一种带有根据前述权利要求中一项所述的高强度框架(2)的支承环(1)。
8.根据权利要求7所述的支承环(1)，其中所述高强度框架(2)集成在所述支承环(1)内。
9.根据权利要求7所述的支承环(1)，其中所述支承环(1)实现为轻量结构且与高强度框架连接。
10.根据权利要求8所述的支承环(1)，其中所述支承环(1)除高强度框架之外的剩余部分是轻量结构。
11.一种带有根据权利要求7至10中任一项所述的支承环(1)的计算机断层成像装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220126 Address after: Erlangen Patentee after: Siemens Healthineers AG Address before: Munich, Germany Patentee before: SIEMENS AG |
|
| TR01 | Transfer of patent right |