CN209707412U - 探测装置以及医疗设备 - Google Patents

Abstract

本公开的各种实施例涉及探测装置以及医疗设备。本公开涉及一种探测装置，探测装置具有用于冷却一个X射线探测器的一个冷空气路径并且还具有：a.一个围绕X射线探测器的探测器内部空间，其中，冷空气路径从探测器内部空间的一个空气入口沿着X射线探测器的至少一部分区域朝探测器内部空间的一个空气出口延伸，以及b.沿着冷空气路径布置的一个冷空气导流元件，冷空气导流元件至少在部分区域中具有多孔的表面，且其中冷空气导流元件的至少面对空气出口或空气入口的多孔的表面被构造成保护X射线探测器免受从探测器内部空间之外通过空气出口或空气入口的光射入。

Description

探测装置以及医疗设备

技术领域

本实用新型涉及探测装置和医疗设备，其中，冷空气导流元件保护由探测装置所具有的X射线探测器免受从探测器内部空间之外通过空气出口或空气入口的光射入。

背景技术

在X射线成像中，例如在计算机X射线断层摄影术、血管造影术或射线照相术中可以使用计数式的直接转换X射线探测器或积分式的间接转换X射线探测器。

在直接转换X射线探测器中，X射线辐射或光子可通过合适的转换材料转变成电脉冲。例如可以使用CdTe、CZT、CdZnTeSe、CdTeSe、 CdMnTe、InP、TlBr2、HgI2、GaAs等作为转换材料。通过评估电子设备、例如集成电路(专用集成电路Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)来评估电脉冲。在计数式的X射线探测器中通过对电脉冲计数来测量射入的X射线辐射，该计数通过X射线光子被吸收到转换材料中而被触发。电脉冲的大小通常与吸收的X射线光子的能量成正比。由此，可以通过电脉冲的大小与阈值的比较，来提取光谱信息。

在间接转换X射线探测器中，X射线辐射或光子可通过合适的转换材料转变成光，以及借助光电二极管转变成电脉冲。通常使用闪烁体，例如GOS(Gd2O2S)、CsJ、YGO或LuTAG作为转换材料。闪烁体尤其用于医疗X射线成像中在直至1MeV的能量范围中使用。通常使用所谓的间接转换X射线探测器、所谓的闪烁体探测器，其中X 射线或伽玛射线转换成电信号分两个阶段进行。在第一阶段中，吸收在闪烁体元素中的X射线量子或伽玛射线量子并且转变成光学上的可见光，该效果称为发光。然后，在第二阶段中，通过发光激励的光通过与闪烁体元素光耦合的第一光电二极管转变成电信号，通过评估或读取电子设备读取，继而传输给计算单元。

由文献DE 10 2012 213 410 B3已知用于探测X射线辐射的直接转换X射线探测器，该直接转换X射线探测器具有至少一个用于探测X射线辐射的半导体以及至少一个施加在半导体上的电极。半导体与至少一个电极导电连接，其中至少一个电极构造成透明且导电的。

由文献DE 10 2015 216 527 B3已知一种包括衬底的X射线探测器，该衬底具有在衬底的顶侧区域中的读取触点与在集成电路的有源层中的前置放大器的输入端之间的导电连接。衬底的顶侧上的第一光防护件的表面大于衬底中通过第二光防护件在侧面限定的透光区域的表面，使得第一光防护件的表面在沿表面法线的第一投影中覆盖透光区域的表面。在第二光防护件之下提供由在第二导电连接和前置放大器之间的第三导电连接。前置放大器的输入端被保护以免受直接的光入射。

用于计算机X射线断层摄影系统的X射线探测器可包括电子设备单元，电子设备单元具有电路板和电子构件，例如AD转换器、电压基准元件等，其功率损耗能够借助空气流冷却装置从探测器中排走。在此必须使冷空气流例如借助在探测装置之内的空气导流板来定向经过电路板和构件，以便确保相应的冷却能力。此外，位于探测器内部的X射线探测器(尤其是转换元件或/和评估单元)通常对射入的外来光敏感，因此需要对其进行保护免受外来光，以避免由外来光引起的图像失真。发明人已经发现，外来光的射入是不利的，特别是射入到冷空气的空气入口或空气出口的区域中尤为不利。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种探测装置和一种医疗设备，其可保护X射线探测器以免受从探测器内部空间之外的光射入并且可以使用于冷却电子设备单元的冷空气流偏转。

根据本实用新型，该目的通过根据权利要求1的探测装置和根据权利要求11的医疗设备实现。

本实用新型涉及具有用于冷却X射线探测器的冷空气路径的探测装置。此外，探测装置具有围绕X射线探测器的探测器内部空间，其中，冷空气路径从探测器内部空间的空气入口沿着X射线探测器的至少一部分区域朝探测器内部空间的空气出口延伸。探测器装置还具有沿着冷空气路径布置的冷空气导流元件，冷空气导流元件至少在部分区域中具有多孔的表面，并且其中冷空气导流元件的至少面对空气出口或空气入口的多孔的表面被构造成：保护X射线探测器，以免受从探测器内部空间之外通过空气出口或空气入口的光射入。

特别地，探测装置可以具有多个X射线探测器。例如多个X射线探测器可以沿着旋转方向或phi轴布置。X射线探测器可以具有至少一个转换元件，尤其是多个转换元件。X射线探测器可以为直接或间接转换X射线探测器。探测装置具有探测器内部空间。X射线探测器布置在探测器内部空间中。探测器内部空间可以特别地由壳体限定。壳体可以具有空气入口和空气出口。除了空气入口和空气出口以外，可以气密地构造壳体，以使得冷空气路径被构造成具有沿着该冷空气路径定向的冷空气流。

冷空气路径沿着X射线探测器的部分区域延伸。部分区域例如可以为冷却元件，冷却元件例如具有冷却结构或冷却肋。例如，部分区域可以被构造在评估单元的背离转换元件的一侧上。例如，部分区域可以被构造成靠近散热或生热的电子构件。部分区域可以结构化地被构造为使得冷空气路径在部分区域中至少部分地与探测单元的探测面平行地延伸或与旋转轴线平行地延伸。例如，部分区域可以具有冷却肋或其他的冷却结构。冷空气沿着冷空气路径穿过探测器内部空间。从空气入口至空气出口的冷空气路径尤其首先沿着平行于X射线探测器的部分区域的旋转轴延伸。冷空气路径可以从X射线探测器的部分区域例如基本沿着计算机X射线断层摄影系统的径向方向从X 射线探测器离开，其中，冷空气路径的偏转可以包括例如与旋转轴线平行。如下冷空气用于X射线探测器的散热或放热，这样的冷空气通过空气入口流入探测器内部空间、沿着X射线探测器的部分区域引导、并且通过空气出口从探测器内部空间中导出。冷空气导流元件可以使冷空气流偏转，并且由此使冷空气路径偏转。

根据本实用新型的一个方面，冷空气路径还沿着在探测器内部空间中的电子设备单元延伸。可能的电子设备单元可以是散热的或生热的。优选地，可能的电子设备单元可以被布置在X射线探测器的下游。可能的电子设备单元可以包括读取或/和评估电子设备。有利地，可能的电子设备单元可以借助冷空气流来被冷却。冷空气路径可以借助冷空气导流元件偏转，以使得可能的电子设备单元有利地被冷却。冷空气导流元件可以使冷空气流偏转并由此使冷空气路径偏转。冷空气路径可以首先沿着X射线探测器的部分区域延伸。然后，冷空气路径可以借助冷空气导流元件偏转，以使得冷空气路径首先例如偏转约180 度，并且在X射线探测器的部分区域和冷空气导流元件的部分区域之间延伸。接下来，可以使冷空气路径偏转约90度，以使得冷空气路径沿着可能的电子设备单元延伸，并从而使冷空气路径例如在可能的电子设备单元与冷空气导流元件之间延伸。接下来，可以借助冷空气导流元件使冷空气路径偏转，以使得冷空气路径从可能的电子设备单元朝空气出口延伸。

冷空气导流元件具有多孔的表面。冷空气导流元件可以在表面上具有多孔的层。冷空气导流元件可以具有多孔的材料。冷空气导流元件可由多孔的材料构成。多孔的表面可以是低反射率的。多孔的表面可如此构造，以使得入射的光不能射到X射线探测器上。多孔的表面可以吸收入射的光。入射的光尤其可以为可见光。例如可以通过医疗设备的环境光或医疗设备的照明单元，例如状态指示灯或操作元件照明装置来引起光射入。多孔的表面例如可以为深色的或黑色的。光射入尤其可以通过空气出口射入到探测器内部空间中。部分区域或多孔的表面尤其可以构造在面对空气出口的表面上。多孔的表面尤其可以朝着光射入的方向定向，例如多孔的表面的面法线可以平行于光射入的方向来定向。

冷空气导流元件可以被布置在空气出口处或空气入口处，以使得阻挡从空气出口或空气入口至X射线探测器的直接的或直线形的路径。可以优选地构造成没有直接的或直线形的路径，尤其是入射的光从空气出口或空气入口可以沿着这种直接的或直线形的路径到达X 射线探测器。可以通过冷空气导流元件阻止或阻断该直接的或直线形的路径。冷空气导流元件可以规定冷空气路径的偏转。冷空气导流元件沿着直接的或直线形的路径可以是不透气的或/和不透光的。冷空气沿着冷空气路径绕冷空气导流元件引导或偏转。通过冷空气元件可以有利地阻止入射的光射入到X射线探测器上。入射的光量的大部分可以通过冷空气导流元件吸收，使得明显降低了可能射入到X射线探测器上的光。有利地，可以避免复杂构造的、螺接或铆接的空气导流板或光防护板。

根据本实用新型的一个方面，冷空气导流元件的横截面和冷空气路径的与该横截面平行延伸的部分区段基本为L形。冷空气导流元件的L形可尤其在z-r平面中延伸，其中，z方向例如与转子的旋转轴线平行延伸，r方向例如从X射线管的焦点开始沿着光锥的径向方向延伸。冷空气导流元件可沿着phi方向延伸，其中，通过L形展开的面的面法线沿着phi方向延伸。有利地可以阻断从空气入口或空气出口朝X射线探测器的直接路径，其中，同时形成冷空气路径。L形可如此构造，以使得冷空气被偏转。

根据本实用新型的一个方面，冷空气导流元件具有用于使L形的横截面稳固的支撑元件。支撑元件尤其可以在z-r平面中延伸，使得支撑元件穿过由L形展开的面。支撑元件的沿着phi方向的壁厚可以基本上相当于冷空气导流元件的沿着z方向或r方向的壁厚。支撑元件的壁厚可以在冷空气导流元件的壁厚的0.5倍至3倍的范围中。支撑元件可以具有在冷空气导流元件的L形和壳体的壳体壁之间的面式构造。支撑元件可以被布置在壳体壁上，例如在相邻的空气入口或空气出口之间。空气入口或空气出口可以构造成栅格形。可以将冷空气导流元件的简单的且可拆卸的固定与支撑元件相结合，使得有利地确保冷空气导流元件在探测器内部空间中的稳固布置。由于例如相比于至少部分为金属的冷空气导流元件，该冷空气导流元件的重量很小，可有利地使用简单的且可拆卸的机械固定。尤其可以在转子旋转的情况下有利地实现冷空气导流元件的稳固的位置。有利地，冷空气导流元件可以具有提高的稳固性。有利地可减小或防止在旋转时由于离心力造成的变形。

根据本实用新型的一个方面，冷空气导流元件为一体的。冷空气元件尤其可以构造成一体的。例如冷空气导流元件可以借助聚苯乙烯的发泡在模具中一体地形成。冷空气元件可由单一材料、例如发泡材料制成。冷空气导流元件例如可以全部由一种材料(例如发泡材料) 构成。冷空气导流元件可以具有稳固单元，该稳固单元例如可以作为支柱或面式加强部而被构造在冷空气导流元件的内部或侧面上。在冷空气导流元件的例如面对或背离的光射入的一侧上可以构造有涂层。可以有利地提高冷空气导流元件的稳固性。可以有利地避免冷空气导流元件由多个部件组成。可以有利地避免在相邻部件之间的固定件和可能的机械薄弱部位。

根据本实用新型的一个方面，冷空气导流元件具有发泡材料。发泡材料可以为热塑性塑料。发泡材料可以具有约2至3mm大小的、烘烤在一起的泡沫球。发泡材料可以具有在20至90kg/m³之间的密度。有利地，冷空气导流元件具有很小的重量。有利地，冷空气导流元件可以具有粗糙表面。有利地，冷空气导流元件的表面可以如此构造，以使得入射的光在冷空气导流元件上的朝向X射线探测器的反射降低。有利地，冷空气导流元件可以基本上为柔性的，由此简化安装和拆卸。

冷空气导流元件可构造成用于入射的光的光捕获器。有利地，可以优选地通过单独一个成型泡沫部件(尤其是发泡塑料泡沫)作为冷空气导流元件，来实现定向的空气导向和光捕获。有利地，冷空气导流元件的几乎任意构型可被实现作为成型泡沫部件。有利地，冷空气导流元件可以被制造为单件的、低成本的工件。

根据本实用新型的一个方面，发泡材料具有塑料材料或发泡聚苯乙烯。发泡材料可以称为发泡聚苯乙烯或EPS。有利地，可以使用轻质的、但是稳固的、适合空气导向并且不透光的采用发泡塑料泡沫的成型件作为冷空气元件。有利地，可以使用阻燃的发泡材料。

根据本实用新型的一个方面，发泡材料基本上完全吸收掉入射的光。发泡材料可以由于粗糙的表面而具有提高的吸收率。发泡材料可以如此构造，以使得入射光的波长基本上被吸收。发泡材料例如可以具有染料。染料可以为深色或黑色。发泡材料例如可以被染成深色或黑色。可以有利地降低或防止入射光的反射。可以有利地避免对冷空气导流元件涂漆或涂层。

根据本实用新型的一个方面，冷空气导流元件可拆卸地与探测装置的壳体机械连接。有利地，冷空气导流元件可以借助可拆卸的连接件与探测装置的壳体固定或固定在探测器内部空间中。可拆卸的连接件例如可以包括孔眼、钩子、凹槽、弹簧、定位销、配合孔。连接件的合适的配合件可以构造在壳体上。有利地，冷空气导流元件可以容易地且在无需特殊工具的情况下与壳体机械连接。可以有利地避免不可拆卸的或固定的机械式或只有借助工具可拆卸的连接，例如借助铆接或螺接的连接。有利地，在维护情况下可以容易地且无损伤地将冷空气导流元件从探测器内部空间中移除，以使得例如可以有利地简单地更换探测装置的故障部件、例如X射线探测器的故障部件。可拆卸的连接与支撑元件的组合实现了在探测器内部空间中的稳固布置，尤其是即使在包括定子旋转的计算机X射线断层摄影系统运行期间也可以实现。有利地，根据本实用新型的冷空气导流元件可以降低探测装置的总重量。有利地，冷空气导流元件可以以简单的方式通过悬挂在探测器机械装置上或探测器装置的壳体上而固定。

探测装置可以具有多个X射线探测器。冷空气导流元件可以与多个X射线探测器相关联。多个X射线探测器可以沿着基本均匀的曲率布置。冷空气导流元件可以相应地或同样地弯曲。

根据本实用新型的一个方面，探测装置的壳体和与壳体连接的冷空气导流元件根据多个X射线探测器的弯曲布置而弯曲。弯曲的布置被构造为：使得入射的X射线辐射从X射线源焦点基本上垂直于X 射线探测器的探测单元射入。可以有利地简化弯曲的冷空气导流元件的制造。

本实用新型还涉及具有根据本实用新型的探测装置的医疗设备。根据本实用新型的一个方面，该医疗设备是计算机X射线断层摄影系统。计算机X射线断层摄影系统可以尤其包括具有弯曲的冷空气导流元件的弯曲的探测装置。根据本实用新型的探测装置的优点在于：可以有利地应用到医疗设备或计算机X射线断层摄影系统上。

附图说明

下面根据附图详细阐述本实用新型的实施例。对此示出：

图1示意性地示出了根据本实用新型的探测装置的第一实施方式；

图2示意性地示出了根据本实用新型的探测装置的第二实施方式；

图3示意性地示出了根据本实用新型的冷空气导流元件；

图4示意性地示出了根据本实用新型的探测装置的第三实施方式；

图5示意性地示出了根据本实用新型的探测装置的第四实施方式；以及

图6示意性地示出了根据本实用新型的计算机X射线断层摄影系统的原理。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的探测装置1的第一实施方式的示例性实施方式。观察方向与phi方向平行延伸。探测装置1具有用于冷却X射线探测器3的冷空气路径7。探测装置1还具有围绕X射线探测器3的探测器内部空间6，其中，冷空气路径7从探测器内部空间 6的空气入口4沿着X射线探测器3的至少一部分区域向探测器内部空间6的空气出口8延伸。探测装置1还具有沿着冷空气路径7布置的冷空气导流元件9，冷空气导流元件至少在一部分区域中具有多孔的表面，并且冷空气导流元件9的面对空气出口8或空气入口4的多孔的表面至少如下构造，以使得保护X射线探测器3免受从探测器内部空间6的外部通过空气出口8或空气入口4的光入射。X射线辐射 17照射在X射线探测器3上。特别地，X射线辐射17基本垂直地照射到探测单元13上。X射线探测器3具有包括散射辐射栅格11、探测单元13和冷却元件15的堆叠式组件。冷却元件15被布置在探测单元13的背离X射线辐射17的一侧上。散射辐射栅格11被布置在探测单元13的面对X射线辐射17的一侧上。X射线探测器3被布置在探测器内部空间6中。探测器内部空间6由壳体5限定。壳体5或探测器内部空间6具有空气入口4和空气出口8。空气入口4例如紧邻冷却元件15而被布置。空气入口4和冷却元件15沿着与旋转轴线 43平行的轴线而被布置。空气出口8例如位于壳体5的背离X射线辐射17的一侧上。冷空气导流元件9紧邻空气出口8而被布置。冷空气路径7从空气出口4向X射线探测器3延伸，尤其沿着冷却元件 15延伸。接下来，冷空气路径7例如通过冷空气导流元件9而偏转。冷空气路径7至少部分地沿着冷空气导流元件9延伸并且接下来朝空气出口8延伸。冷空气路径7沿着探测器内部空间6中的电子设备单元16延伸。电子设备单元16是散热的或生热的。电子设备单元16 被布置在X射线探测器3的下游。电子设备单元16包括读取或/和评估电子设备。电子设备单元16借助冷空气流被冷却。冷空气路径7 如此借助冷空气导流元件9偏转，使得电子设备单元16被冷却。冷空气导流元件9使冷空气流偏转并进而使冷空气路径7偏转。冷空气路径7首先沿着X射线探测器3的部分区域15延伸。然后借助冷空气导流元件9使冷空气路径7偏转，由此冷空气路径7偏转约180度，并且在X射线探测器3的部分区域15和冷空气导流元件9的部分区域之间延伸。接下来冷空气路径7偏转约90度，从而冷空气路径7沿着电子设备单元16延伸，由此冷空气路径7在电子设备单元16和冷空气导流元件9之间延伸。然后，借助冷空气导流元件9使冷空气路径7如此偏转，以使得冷空气路径7从电子设备单元16朝空气出口8延伸。

冷空气导流元件9的横截面和冷空气路径7的与该横截面平行延伸的部分区段基本为L形。冷空气导流元件9具有泡沫材料。泡沫材料具有塑料材料或发泡聚苯乙烯。入射的光基本上完全被泡沫材料吸收。

图2示出了根据本实用新型的探测装置1的第二实施方式的示例性实施方式。探测装置1的壳体5和与壳体5连接的冷空气导流元件 9根据多个X射线探测器3的弯曲布置而相应地弯曲。X射线辐射17 基本上垂直地照射在X射线探测器3上。空气入口4和X射线探测器3沿着与旋转轴线平行的轴线布置。曲率沿着phi方向44延伸。

图3示出了根据本实用新型的冷空气导流元件9的示例性实施方式。冷空气导流元件9沿着phi方向44弯曲。冷空气导流元件9的L 形的一个面在通过旋转轴线43和phi轴44展开的面中延伸。冷空气导流元件9的L形的另一个面在通过与旋转轴线43垂直的轴线以及通过phi轴44撑开的平面中延伸。该一个面和另一个面基本彼此垂直地布置。冷空气导流元件9具有用于稳固L形横截面的支撑元件19。支撑元件19构造成垂直于该一个面和另一个面。支撑元件19、19’与旋转轴线43平行地延伸。支撑元件19’是支撑元件19的与旋转轴线43平行地超出L形的前延部，尤其是垂直于该另一个面的前延部。冷空气导流元件9具有固定元件18，固定元件示例性地构造成孔眼。固定元件18可与壳体上的匹配的配合件或固定元件接合。冷空气导流元件9可拆卸地与探测装置的壳体机械连接。冷空气导流元件9是一件式的。

图4示出了根据本实用新型的探测装置1的第三实施方式的示例性实施方式。该示意图示出了探测装置1的分解示意图。空气出口8 基本沿着探测装置1的曲率延伸。空气出口8可以构造成栅格。壳体 5、5’可以具有两个部分。X射线探测器3(未示出)和冷空气导流元件9布置在壳体5中。通过壳体5’的另一部分作为罩盖使壳体5闭合。

图5示出了根据本实用新型的探测装置1的第四实施方式的示例性实施方式。该示意图示出了从另一观察方向看探测装置1的分解示意图。

图6示出了根据本实用新型的计算机X射线断层摄影系统的示例性的实施方式。计算机X射线断层摄影系统31包括具有转子35的门架33。转子35包括X射线源37和根据本实用新型的探测装置1。研究对象39被支承在病床41上，并且可以沿着转动轴线43而被移动通过门架。Phi轴44尤其可以相应于探测装置1的曲率或可替代地相应于转子35的旋转方向。使用计算单元45来控制和计算断面图像。输入设备47和输出设备49与计算单元45连接。

尽管已经通过优选的实施例详细地阐述了本实用新型的细节，并不会通过公开的示例限制本实用新型并且本领域技术人员可从中推导出其他的变型方案，这并不会脱离本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种探测装置(1)，其特征在于，所述探测装置具有用于冷却一个X射线探测器(3)的一个冷空气路径(7)，所述探测装置还具有：

a.围绕所述X射线探测器(3)的一个探测器内部空间(6)，其中，所述冷空气路径(7)从所述探测器内部空间(6)的一个空气入口(4)沿着所述X射线探测器(3)的至少一个部分区域向所述探测器内部空间(6)的一个空气出口(8)延伸，以及

b.沿着所述冷空气路径(7)布置的一个冷空气导流元件(9)，所述冷空气导流元件至少在一个部分区域中具有一个多孔表面，其中所述冷空气导流元件(9)的至少面对所述空气出口(8)或所述空气入口(4)的所述多孔表面被构造成保护所述X射线探测器(3)免受从所述探测器内部空间(6)之外通过所述空气出口(8)或所述空气入口(4)的光射入。

2.根据权利要求1所述的探测装置(1)，其特征在于，所述冷空气导流元件(9)的一个横截面和所述冷空气路径(7)平行于所述横截面延伸的一个部分区段基本为L形。

3.根据权利要求2所述的探测装置(1)，其特征在于，所述冷空气导流元件(9)具有用于使L形的所述横截面稳固的一个支撑元件(19、19’)。

4.根据权利要求1所述的探测装置(1)，其特征在于，所述冷空气导流元件(9)为一体的。

5.根据权利要求1所述的探测装置(1)，其特征在于，所述冷空气导流元件(9)具有发泡材料。

6.根据权利要求5所述的探测装置(1)，其特征在于，所述发泡材料具有塑料材料或发泡聚苯乙烯。

7.根据权利要求5所述的探测装置(1)，其特征在于，所述发泡材料吸收掉入射的光。

8.根据权利要求1所述的探测装置(1)，其特征在于，所述冷空气导流元件(9)可拆卸地与所述探测装置(1)的一个壳体(5、5’)机械连接。

9.根据权利要求8所述的探测装置(1)，其特征在于，所述探测装置(1)的所述壳体(5、5’)和与所述壳体(5、5’)连接的所述冷空气导流元件(9)根据多个X射线探测器(3)的弯曲布置而弯曲。

10.根据权利要求1所述的探测装置(1)，其特征在于，所述冷空气路径(7)还沿着所述探测器内部空间(6)中的一个电子设备单元(16)延伸。

11.一种医疗设备，其特征在于，所述医疗设备具有根据权利要求1至10中任一项所述的探测装置(1)。

12.根据权利要求11所述的医疗设备，其特征在于，所述医疗设备是计算机X射线断层摄影系统(31)。