CN104739432A - 医学成像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种医学成像设备(1)，该医学成像设备包括具有能在热力学平衡状态下运行的有源材料(42)的探测器(10)、主电源(40)和辅助电源(58)该主电源(40)被设置用于在运行状态下给该医学成像设备(1)供能，该辅助电源(58)被设置用于在医学成像设备(1)的待机状态下在探测器(10)的有源材料(42)中维持热力学平衡，以便将探测器(10)保持在做好使用准备的状态下。此外，本发明涉及一种用于运行这种医学成像设备(1)的方法，其中，在医学成像设备(1)的运行状态下通过主电源(40)供能，而在待机状态下通过辅助电源(58)的功率在探测器(10)的有源材料(42)中维持热力学平衡，并从而将探测器(10)保持在做好使用准备的状态下。
Description
技术领域
本发明涉及一种医学成像设备，该医学成像设备包括具有能在热力学平衡状态下运行的有源材料的探测器以及主电源，其中，主电源被设置用于在运行状态下给医学成像设备供能。本发明还涉及一种用于运行这种医学成像设备的方法。
背景技术
在现代计算机断层扫描仪中，尤其将一种基于碲化镉或碲锌镉的直接转变的X射线探测器用于光子计数。这种探测器在启动之后具有在成像时会导致伪影的计数率漂移。对于可靠的、高分辨率的且无干扰的图像生成必要的是，碲化镉或碲锌镉在计算机断层扫描仪接通过程之后达到就晶格缺陷占据而言稳定的平衡状态。
晶格缺陷占据的这种平衡状态在此取决于X射线探测器上施加的电压。在接通X射线探测器上的高压之后达到满足无伪影成像要求的平衡状态是一个过程，该过程会持续数小时的一段时间。出于效率的原因期望计算机断层扫描仪对于日常的医学运行可以尽可能持续地运行。而需要较长的时间才能达到一种平衡状态，这在实践运行的日常接通过程中导致对检查时间的巨大损失。因此，会倾向于考虑X射线探测器的电源的持续运行。
X射线探测器与一些另外的用电器，例如X射线管、图像处理电子部件以及冷却器和通风装置，共同地布置在计算机断层扫描仪的旋转环上。这些用电器，除了X射线管的阳极电压外，是持续运行的、数千瓦的基本负荷。由于该基本负荷，为维持在X射线探测器中的平衡状态而使旋转环不间断地运行(即便是晚上和周末)在能耗方面是非常不利的。
作为避免此种情况的可能性是，将用电器的主电源这样地设置在旋转环的用电器上，使得它们具有两个开关或运行状态，其中，在主运行下所有用电器被供以能量，在辅运行下，仅X射线探测器被供以能量。但这种方法的要求是，旋转环的配电器必须设计成对于单个用电器的切断是智能的，并且因为所有另外的电子部件在辅运行中都被切断，所以在此必须在针对性地设置的控制电子设备本身中承受两个运行状态的区别。
该控制电子设备必须本身连接入与另外的电子部件的通信，其中，需要考虑的是，在从辅运行到主运行的过渡中，其余部件在它们完全能够通信之前就进行它们的系统启动，因此在电源的控制电子设备已经运行时出现信号错误。因此，这种通过主电源的分配方案易于导致故障，从而考虑到医学领域内对特别稳定的运行的高要求(这也表现在审批程序中)并非最后致使摒弃这种方案变型。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种医学成像设备，其能够将具有能在热力学平衡状态下运行的有源材料的探测器尽可能快速且容易地置入即可使用状态。本发明进一步所要解决的技术问题，提供一种用于运行这种医学成像设备的方法。
所提到的前一个技术问题按本发明通过一种医学成像设备解决，该医学成像设备包括具有能在热力学平衡状态下运行的有源材料的探测器、被设置用于在运行状态下给医学成像设备供能的主电源和辅助电源，该辅助电源被设置用于在医学成像设备的待机状态下在探测器的有源材料中维持热力学平衡，以保持探测器在做好使用准备的状态下。
探测器的有源材料在此是这种材料，从用于检查的设备中发射的射线入射到这种材料上，此射线可能被待检查的样品散射，该射线通过物理过程光学地或光电地转换成尤其是光信号或电流信号或电压信号。在此，有源材料的可运行性是一种状态，在这种状态下，通过医学成像设备可以执行具有至少足够图像质量和分辨率的拍摄过程。热力学的平衡状态在此还包括在材料中晶格缺陷的一个定义的分布。尤其是热力学平衡状态也包括这种具有仅电动力学平衡的状态。
待机状态理解为其中主电源关闭的状态。主电源在运行状态下尤其给探测器和明显多个另外的在医学成像设备上的用电器供能。若医学成像设备具有多个彼此完全分离的供电回路，则主电源理解为在拍摄过程中和在拍摄过程周围时间内给该探测器和多个其它用电器供给能量的电源。
所提及的第二个技术问题按本发明通过一种用于运行这种医学成像设备的方法解决，其中，在运行状态下，医学成像设备通过主电源供能，并且其中，在待机状态下通过辅助电源的功率在探测器的有源材料中维持热力学平衡，并以此将探测器保持在做好使用准备的状态下。
本发明基于这种考虑：热力学平衡状态的达到根据其方式可以持续多达几小时，并因此探测器的有源材料在平衡状态保持持续时以最简单的方式置于做好使用准备的状态。这意味着持续地给至少探测器供能。因为在医学成像设备中通常出现相互通信以生成并且处理图像的各种不同电子部件复杂的配合，所以不期望主电源分配到单个地可接通和切断的供给元件中，因为这尤其会不利地影响共同的时间同步并因此不利地影响图像处理电子部件的通信。但尤其是在医学成像设备中，通常期望特别稳定和可靠的运行。
出于空间和成本的原因首先同样拒绝主要被设置用于使探测器在主电源的待机状态下保持在可运行的状态的辅助电源。但本发明的中心认识是，通过探测器的辅助电源仅略微提高的、整个医学成像设备的系统复杂性可以通过探测器的原则上持续可能地做好使用准备的优点抵消。
探测器优选设计成X射线探测器。正好在X射线探测器中，作为有源材料经常使用的材料是，它应当用更长的时间置于电压下和/或被冷却或加热以便达到可运行状态。
适宜地，为此可以在探测器上设有用于加热和/或冷却的器件，该器件具有用于辅助电源的连接装置。尤其可以在此包括欧姆加热器、冷却器或通风装置，其分别由辅助电源在待机状态下供能。此处，尤其是还可以使用在运行状态下由主电源供能的并且也被设置用于使探测器的有源材料在运行状态下保持可运行的冷却器和/或通风装置和/或加热器。
已证实有利的是，医学成像设备具有固定设备部分和相对该固定设备部分以可移动的方式支承的可动设备部分，其中，探测器布置在可动设备部分上，其中，主电源包括布置在固定设备部分上的第一电源和第一输电线路，其中，辅助电源包括布置在固定设备部分上的第二电源和第二输电线路，并且其中，第一输电线路和第二输电线路设置用于将功率从固定设备部分传递到可动设备部分。在此，尤其是主电源在运行状态下供给所有对于运行重要的、在可动设备部分上的用电器。
鉴于提供在可动设备部分上的有限空间，此处特别有利的是，不通过对可动设备部分内的现有主电源的结构改变进行给探测器供能以维持在有源材料中的热力学平衡，而是将占用空间的这种供能部件例如变压器和/或变流器布置在固定设备部分上。
适宜地，探测器与其周围环境电绝缘地布置。这尤其意味着，除了通过通过主或辅助电源外不可能在探测器和其周围环境之间进行其它的电能传输。这能够实现在装入相应的保护电路的情况下使探测器与医学成像设备的其余部分完全地绝缘。
优选，在探测器的主电源上设置保护电路，该保护电路被设置用于(例如通过主电源的导线)阻止、亦即强力地抑制从探测器到医学成像设备其余部分上的功率反馈，使得也就还有最小的漏电流或剩余电压从探测器转移到医学成像设备的其余部分上。
在本发明的一种有利的结构方案中，第二输电线路包括布置在固定设备部分上的散能部件和布置在可动设备部分上的吸能部件，其中，散能部件和吸能部件在待机位置中对置。
散能或吸能部件在此分别理解为在辅助电源运行中释放或吸收能量的部件。待机位置在此正好通过其中散能和吸能部件相互对置的位置获得。在此，散能和吸能部件尤其可以分别包括用于传输的电接触装置。这允许尤其是吸能部件在可动设备部分上空间有利地尺寸设计并且尽可能靠近探测器地布置在其上。
优选，第二输电线路的散能部件和吸能部件分别包括感应线圈。这能够实现探测器通过辅助电源感应式的并因此无接触的能量传递。
在本发明的另一种有利的结构方案中，医学成像设备设计成计算机断层扫描仪，其中，固定设备部分包括固定架，其中，可动设备部分包括旋转环，并且，计算机断层扫描仪具有控制单元，该控制单元被设置用于使可动设备部分在主电源切断时移动到待机位置。这样设计的计算机断层扫描仪的优点尤其是，探测器在比较低的功率消耗下可以保持持续地即可使用。
优选，在医学成像设备的待机状态下，在探测器上施加电压，以便在探测器的有源材料中维持热力学平衡。尤其是在例如碲化镉或碲锌镉的材料中，这种平衡状态的特点在于晶格缺陷的一种能决定性地受到电压施加的影响的预定分布。
在探测器上，在医学成像设备的待机状态下优选通过加热或冷却设定一个温度，以便在探测器的有源材料中维持热力学平衡。热力学的平衡状态通常可以通过一个确定的温度保持优先稳定的。
已证实进一步有利的是，探测器的有源材料在医学成像设备的待机状态下照射，以便在有源材料中维持热力学平衡。除其它之外，这种照射的结果是使在探测器中的电流增大。以此，在探测器的有源材料中的热力学和/或电动力学分布函数的偏离程度大到出现一个新的平衡位置，该新的平衡位置在拍摄过程中不再显著受到入射的射线，尤其是X射线的影响。这有助于有源材料的可运行性。
有利地，可动设备部分在医学成像设备从运行状态转变为待机状态时移动到一个预定的待机位置。
该预定的待机位置允许使用特别简单的输电线路，因为用于能量散发和吸收的部件可以根据位置精度节省空间地设计尺寸，从而减少了成本。
附图说明
下列根据附图进一步阐述本发明的实施例。附图中：
图1是具有用于布置在旋转环上的探测器的辅助电源的计算机断层扫描仪的示意性电路图。
具体实施方式
在图1中示出医学成像设备1的示意性电路图，该医学成像设备1设计成计算机断层扫描仪2。计算机断层扫描仪2在此包括设计成旋转环4的可动设备部分5和设计成固定架6的固定设备部分7。在旋转环4上的电绝缘装置12中设有探测器10。
在旋转环4上，X射线源14、通风装置16、图像处理装置18和控制电子装置20与中央配电器22导电连接，从中央配电器22中还引出一根通向探测器10的导线24。图像处理装置18通过光学信号电缆19与探测器10连接。在X射线源14中，还设有用于旋转阳极的电动机26、阴极加热器28和冷却器30。中央配电器22与第一输电线路32连接，其吸能部件34将能量导向中央配电器22。布置在固定架6上的、第一输电线路32的散能部件36与第一电源38连接。第一电源38、第一输电线路32和中央配电器22与相应的连接导线共同形成主电源40的主要部件。
在探测器10中，安设一层有源材料42，此层有源材料可以被电压源44施加电压并且被冷却器46冷却。电压源44和冷却器46与探测器10的保护电路48连接。导线从该保护装置导引至布置在绝缘装置12的内部的、第二输电线路52的吸能部件50，而另一导线导引至主电源40的中央配电器22。布置在固定架6上的、第二输电线路52的散能部件54与第二电源56连接。第二电源56和第二输电线路52与相应的连接导线共同地辅助电源58的主要部件。第二输电线路52的吸能部件50和散能部件54分别包括感应线圈60,62。
在计算机断层扫描仪2的运行中，在旋转环4上，所有的主要用电器，也就是说X射线源14(带有用于旋转阳极的电动机26、阴极加热器28和冷却器30)、探测器10(带有电压源44和冷却器46)、通风装置16、图像处理装置18和控制电子装置20通过主电源40供电。在此，用于探测器10的双电源通过保护电路48导引。探测器10的有源材料42通过来自电压源44的电压和通过冷却器46设定的温度保持热力学平衡，以便保持可运行。
若例如在运行日结束时将计算机断层扫描仪2转变为待机状态，布置在固定架6上的外部控制单元64保证，旋转环4移动到待机位置，在该待机位置中，感应线圈60和62与第二输电线路52对置。在可靠的关闭图像处理装置18和控制电子装置20之后，接通辅助电源58并且切断主电源40，其中，保护电路48确保探测器10中供能的平滑过渡。
在待机状态下，探测器10的有源材料42还通过来自电压源44的电压和由冷却器46调节的温度保持在热力学平衡中，其中，现在通过辅助电源58输入能量。
由于电绝缘装置12和保护电路48，旋转环，除了探测器10自身外，在待机状态下无电压，从而在此时间也可以进行未涉及探测器10的维护或维修运行。
虽然通过优选实施例详细地进一步直观说明并且描述了本发明，但本发明不被此实施例限制。本领域技术人员可以由此推导出其它的变型，只要不偏离本发明的保护范围即可。
Claims (14)
1.一种医学成像设备(1)，该医学成像设备包括
-探测器(10)，其具有能在热力学平衡状态下运行的有源材料(42)，
-主电源(40)，其被设置用于在运行状态给医学成像设备(1)供能，和
-辅助电源(58)，其被设置用于在医学成像设备(1)的待机状态下，在所述探测器(10)的有源材料(42)中维持热力学平衡，以保持所述探测器(10)在做好使用准备的状态下。
2.按权利要求1所述的医学成像设备(1)，其中，所述探测器(10)设计成X射线探测器。
3.按权利要求1或2所述的医学成像设备(1)，其中，在所述探测器(1)上设有用于加热和/或冷却的器件(46)，所述器件具有与所述辅助电源(58)的连接装置。
4.按前述权利要求之一所述的医学成像设备(1)，所述医学成像设备(1)具有固定设备部分(7)和相对该固定设备部分以可移动的方式支承的可动设备部分(5)，其中，所述探测器(10)布置在所述可动设备部分(5)上，其中，所述主电源(40)包括布置在所述固定设备部分(7)上的第一电源(38)和第一输电线路(32)，其中，所述辅助电源(58)包括布置在所述固定设备部分(7)上的第二电源(56)和第二输电线路(52)，并且，所述第一输电线路(32)和所述第二输电线路(52)被设置用于将功率从所述固定设备部分(7)传输到所述可动设备部分(5)上。
5.按前述权利要求之一所述的医学成像设备(1)，其中，所述探测器(10)相对所述探测器的周围环境电绝缘地布置。
6.按前述权利要求之一所述的医学成像设备(1)，其中，所述主电源(40)具有在所述探测器(10)上的保护电路(48)，所述保护电路被设置用于阻止所述探测器(10)的功率反馈。
7.按权利要求4至6之一所述的医学成像设备(1)，其中，所述第二输电线路(52)具有布置在所述固定设备部分(7)上的散能部件(54)和布置在所述可动设备部分(7)上的吸能部件(50)，其中，所述散能部件(54)和所述吸能部件(50)在待机位置中位置对置。
8.按权利要求7所述的医学成像设备(1)，其中，所述第二输电线路(52)的散能部件(54)和吸能部件(50)分别包括感应线圈(60,62)。
9.按权利要求4至8之一所述的医学成像设备(1)，所述医学成像设备(1)设计成计算机断层扫描仪(2)，其中，所述固定设备部分(7)包括固定架(6)，其中，所述可动设备部分(5)包括旋转环(4)，并且，所述计算机断层扫描仪(2)具有控制单元(64)，所述控制单元(64)被设置用于使所述可动设备部分(5)在所述主电源(40)切断时移动到待机位置中。
10.一种用于运行按前述权利要求之一所述的医学成像设备(1)的方法，其中，在运行状态下，所述医学成像设备(1)通过所述主电源(40)供能，并且，在所述待机状态下通过所述辅助电源(58)的功率在所述探测器(10)的有源材料(42)中维持热力学平衡，并以此保持所述探测器(10)处于做好使用准备的状态下。
11.按权利要求10所述的方法，其中，在所述医学成像设备(1)的待机状态下，在所述探测器(10)上施加电压，以在所述探测器(10)的有源材料(42)中维持热力学平衡。
12.按权利要求10或11所述的方法，其中，在所述医学成像设备(1)的待机状态下通过加热或冷却在所述探测器(10)上设定温度，以在所述探测器(10)的有源材料(42)中维持热力学平衡。
13.按权利要求10至12之一所述的方法，其中，在所述医学成像设备(1)的待机状态下，照射所述探测器(10)的有源材料(42)，以在所述探测器(10)的有源材料(42)中维持热力学平衡。
14.按权利要求10至13之一所述的用于运行按权利要求4至9之一所述的医学成像设备(1)的方法，其中，在所述医学成像设备(1)从运行状态转变为待机状态时将所述可动设备部分(5)移动到一个预定的待机位置。
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