DE102004004297A1 - Bildgebendes Tomorgraphie-Gerät - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein bildgebendes Tomographie-Gerät, insbesondere ein Röntgentomographie- oder Ultraschalltomographie-Gerät, mit einer stationären ein Messmittel (13) zur Messung der Unwucht aufweisenden Einheit (1), an der eine ringartige Messeinrichtung (3) rotierbar um einen Patienten (9) angebracht ist, wobei an der Messeinrichtung (3) Kompensationsgewichte zur Kompensation einer Unwucht vorgesehen sind. Zur Vereinfachung des Wuchtvorgangs ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kompensationsgewichte (17a, 17b) in zwei parallelen axial voneinander beabstandeten Ebenen (E1, E2) angeordnet sind und dass in jeder Ebene (E1, E2) zumindest drei als mit einer Flüssigkeit befüllbare Kammern (C1, C2, C3, C4) ausgebildete Kompensationsgewichte vorgesehen sind, wobei zumindest zwei der Kammern (C1, C2, C3, C4) über zumindest eine Leitung (L1, L2) zum Flüssigkeitsaustausch miteinander verbunden sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein bildgebendes Tomographie-Gerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein derartiges Tomographie-Gerät ist aus der DE-OS 101 08 065 A1 bekannt. Dabei ist in einer stationären Aufnahme eine um eine horizontale Drehachse drehbar gelagerte Messeinrichtung bzw. Gantry aufgenommen. An der stationären Aufnahme ist ein Sensor zum Ermitteln einer Unwucht der Messeinrichtung vorgesehen. Der Sensor ist mit einer Einrichtung zur Berechnung derjenigen Position/en der drehbaren Messeinrichtung verbunden, an denen ein Kompensationsgewicht bzw. -gewichte zum Ausgleich der Unwucht angebracht werden sollen. – Das Auswuchten kann ohne das Vorsehen eines besonderen Wuchtgeräts erfolgen. Zur Durchführung des Wuchtvorgangs, insbesondere zur korrekten Anbringung der Kompensationsgewichte, ist allerdings besonders geschultes Personal erforderlich. Der Wuchtvorgang erfordert u. a. eine teilweise Demontage von Teilen des Röntgen-Computertomographen. Er ist zeit- und kostenaufwändig.
- Die
US 6,354,151 B1 sowie dieDE 698 04 817 T2 betreffen eine Vorrichtung zum Auswuchten eines Werkzeughalters. Dabei werden das Maß des Werkzeughalters und dessen Unwucht ermittelt. - Die
DE 297 09 273 U1 offenbart eine Auswuchteinrichtung zum Auswuchten von Rotoren. Dabei sind zwei Ausgleichsringe mit einer definierten Unwucht vorgesehen, die zur Kompensation einer Unwucht des Rotors in einer geeigneten Winkellage zueinander am Rotor befestigbar sind. - Die
DE 199 20 699 C2 beschreibt ein Verfahren zum Auswuchten von Rotoren. Dabei sind ebenfalls zwei, jeweils eine definierte Unwucht aufweisende Ausgleichsringe am Rotor ange bracht. Zur Kompensation der Unwucht kann die Winkellage der Ausgleichringe zueinander geändert werden. Dazu wird eine Befestigungseinrichtung der Ausgleichsringe gelöst. Die Ausgleichsringe werden mittels einer Sperrklinke festgehalten und der Rotor relativ zu den Ausgleichsringen um einen vorgegebenen Winkel gedreht. Anschließend werden die Ausgleichsringe wieder arretiert. - Zur Erleichterung der Arretierung solcher Ausgleichsringe wird in der
DE 199 20 698 A1 vorgeschlagen, diese in ihrer Winkellage mittels einer federbelasteten Rastvorrichtung am Rotor zu fixieren. Die Ausgleichsringe können unter Krafteinwirkung in ihrer Winkellage relativ zum Rotor verstellt und selbstständig arretiert werden. - Zur Erleichterung des Auffindens der korrekten Arretierungsposition derartiger Ausgleichsringe wird in der
DE 298 23 562 U1 vorgeschlagen, mittels einer Markierungseinrichtung Markierungen auf die Ausgleichselemente zu projizieren, wenn der Rotor sich in einer Ausgleichsposition befindet. - Die
DE 197 29 172 C1 beschreibt ein Verfahren zum fortlaufenden Ausgleich einer Unwucht eines Rotors. Dabei wird mittels einer Unwuchtmesseinrichtung die Unwucht des Rotors gemessen. Der Rotor weist zur Kompensation der Unwucht mehrere in unterschiedlichen Rotorwinkellagen angeordnete mit einer Ausgleichsflüssigkeit befüllte Ausgleichskammern auf. Zur Kompensation der Unwucht wird die Menge der Ausgleichsflüssigkeit in geeigneter Weise in den Ausgleichkammern erhöht oder erniedrigt. - Die
DE 299 13 630 U1 betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation der Unwucht in einer Werkzeug- oder Wuchtmaschine. Dabei wird die Wuchtmaschine unter Verwendung von Gegengewichtrotoren gewuchtet und die Position der Gegengewichtrotoren gespeichert. Anschließend wird die Wuchtmaschine mit einem darin aufgenommenem Werkstück erneut durch Verstellen der Gegen gewichtrotoren gewuchtet. Aus der abweichenden Position der Gegengewichtrotoren ohne und mit Werkstück, kann auf die Unwucht des Werkstücks geschlossen werden. - Die
DE 197 43 577 A1 und dieDE 197 43 578 A1 beschreiben ein Verfahren zum Auswuchten eines Rotationskörpers. Dabei sind am Rotationskörper Kompensationsmassen angebracht, die radial und/oder in ihrer Winkellage bezüglich des Rotationskörpers verstellbar sind. Zu Beginn des Verfahrens werden die Kompensationsmassen zunächst in eine Nullposition gebracht, bei der sich die von ihnen erzeugten Vektoren gegenseitig aufheben. Anschließend wird die Unwucht des Rotationskörpers gemessen und durch geeignetes Verstellen der Kompensationsmassen kompensiert. - Die Durchführung der nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren erfordert üblicherweise fachlich geschultes Personal. Abgesehen davon eignen sich einige der bekannten Verfahren nicht zum Auswuchten einer Messeinrichtung von Tomographie-Geräten.
- Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein bildgebendes Tomographie-Gerät angegeben werden, dessen rotierbare Messeinrichtung möglichst einfach gewuchtet werden kann. Der Wuchtvorgang soll möglichst vollautomatisch durchführbar sein, so dass dafür der Einsatz besonders geschulten Personals nicht mehr erforderlich ist.
- Die Aufgabe wird die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7.
- Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kompensationsgewichte in zwei parallelen axial voneinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind, und dass in jeder Ebene zumindest drei als mit einer Flüssigkeit befüllbare Kammern ausge bildete Kompensationsgewichte vorgesehen sind, wobei zumindest zwei der Kammern über zumindest eine Leitung zum Flüssigkeitsaustausch miteinander verbunden sind.
- Indem die Kompensationsgewicht in zwei parallelen axial voneinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind, ist auch eine Kompensation einer durch eine ungleichmäßige axiale Gewichtsverteilung hervorgerufene Unwucht möglich. Dadurch hervorgerufene Taumelbewegungen können damit kompensiert werden. Indem zumindest zwei der Kammern in einer Ebene mit zumindest einer Leitung verbunden sind, kann auf einfache Weise durch Flüssigkeitsverlagerung ein zur Kompensation einer Unwucht erforderliches Kompensationsgewicht eingestellt werden. Dazu sind keine aufwändigen mechanischen Vorrichtungen notwendig. Das vorgeschlagene bildgebende Tomographie-Gerät ist einfach realisierbar.
- Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind in jeder Ebene vier Kammern mit einem Versatz von 90° angeordnet, wobei jeweils zwei einander gegenüberliegende Kammern über zumindest eine Leitung zum Flüssigkeitsaustausch miteinander verbunden sind. Die vorgeschlagene Ausführung lässt sich besonders einfach steuern. Es kann insbesondere auch sein, dass die beiden einander gegenüberliegenden Kammern mittels zweier Leitungen miteinander verbunden sind. Bei einem geeigneten Anschluss der beiden Leitungen können auf die Flüssigkeit wirkende Zentifugalkräfte ausgeglichen werden.
- Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist in die Leitung ein Mittel zum Pumpen eingeschaltet. Das ermöglicht ein Hin- und Herpumpen von Flüssigkeit von einer Kammer in eine andere.
- Als Flüssigkeit kann ein Magnetfluid verwendet werden. Es handelt sich dabei um eine Flüssigkeit, deren Viskosität sich unter Einwirkung eines Magnetfelds ändert. Bei der Verwendung eine Magnetfluids als Flüssigkeit kann das Mittel zum Pumpen eine Einrichtung zur Erzeugung eines die Leitung abschnitts weise durchdringenden elektrischen oder magnetischen Felds sein. Durch eine geeignete Änderung des elektrischen oder magnetischen Felds kann Magnetfluid hin- und hergepumpt werden.
- Nach einer weiteren Ausgestaltung ist ein weiteres Messmittel zur Bestimmung des Drehwinkels der Messeinrichtung in Bezug zur stationären Einheit vorgesehen. Das ermöglicht eine besonders einfache Bestimmung der zur Kompensation der Unwucht erforderlichen Verteilung der Kompensationsgewichte an der Messeinrichtung.
- Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist vorgesehen, dass eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Mittels zum Pumpen gemäß einem vorgegebenen Algorithmus zur Kompensation einer Unwucht der Messeinrichtung vorgesehen ist. Bei einer solchen Steuereinrichtung kann es sich um eine herkömmliche Steuerung mit einem Mikroprozessor handeln. Die Steuereinrichtung berechnet zweckmäßigerweise in Abhängigkeit der vom Messmittel zur Messung der Unwucht sowie ggf. der vom weiteren Messmittel zur Bestimmung des Drehwinkels der Messeinrichtung gelieferten Signale eine Verteilung der zum Kompensation der Unwucht erforderlichen Kompensationsgewichte an der Messeinrichtung. In Abhängigkeit des Messergebnisses wird das Mittel Pumpen derart gesteuert, dass eine zur Erzielung der errechneten Kompensationsgewichtsverteilung erforderliche Flüssigkeitsbewegung in den Kammern stattfindet.
- Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Seitenansicht eines Tomographie-Geräts, -
2 eine schematische Seitenansicht einer ersten Variante einer Messeinrichtung und -
3 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Variante einer Messeinrichtung. -
1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Röntgentomographie-Geräts mit einer stationären Einheit1 . An der stationären Einheit1 ist drehbar um eine rechtwinklig zur Papierebene stehende Rotationsachse2 eine ringartige Messeinrichtung3 bzw. eine Gantry aufgenommen. Eine Rotationsrichtung der Messeinrichtung3 ist mit dem Pfeil a bezeichnet. An der Messeinrichtung3 sind in gegenüberliegender Anordnung eine Röntgenquelle4 und ein Röntgendetektor5 mit einer nachgeordneten Auswerteelektronik6 angebracht. Ein von der Röntgenquelle4 abgestrahlter Strahlenfächer7 definiert bei einer Rotation der Messeinrichtung3 ein kreisförmiges Messfeld8 . Das Messfeld8 befindet sich innerhalb eines mit der unterbrochenen Linie angedeuteten Patiententunnels9 . Insbesondere die Auswerteelektronik6 ist über einen hier schematisch angedeuteten Schleifringkontakt10 mit einem Computer11 verbunden, welcher einen Monitor12 zur Anzeige von Daten aufweist. An der stationären Einheit1 sind erste Sensoren13 zur Messung von auf die stationäre Einheit1 übertragenen Schwingungen vorgesehen, von denen hier lediglich einer gezeigt ist. Die ersten Sensoren13 sind gegenüberliegend der rotierbaren Messeinrichtung angebracht derart, dass die auf die stationäre Einheit1 übertragenen Schwingungen in zwei parallelen senkrecht zur Drehachse2 der Messeinrichtung3 stehenden Ebenen messbar sind. Bei den ersten Sensoren5 handelt es sich um herkömmliche Sensoren, mit denen die auf die stationäre Einheit1 übertragenen Schwingungen messbar sind. Ein weiterer an der stationären Einheit1 angebrachter Sensor14 dient der Erfassung des Drehwinkels der Messeinrichtung3 relativ zur stationären Einheit1 . Die Sensoren13 und der weitere Sensor14 sind zur Auswertung der damit gemessenen Signale ebenfalls mit dem Computer11 verbunden. – In1 sind der Übersichtlichkeit halber an der Messeinrichtung3 vorgesehene Kompensationsgewichte nicht dargestellt. - In
2 und3 sind der Übersichtlichkeit halber die Röntgenquelle4 und der Röntgendetektor5 mit nachgeordneter Auswerteelektronik6 nicht dargestellt. In einer jeweils gezeigten ersten Ebene sind mit einem Versatz von 90° vier Kammern C1, C2, C3 und C4 an der Messeinrichtung3 befestigt. Jeweils zwei einander gegenüberliegende Kammern C1, C3 bzw. C2, C4 sind jeweils eine Leitung L1 bzw. L2 miteinander zum Flüssigkeitsaustausch verbunden. In die Leitungen L1, L2 ist jeweils eine Pumpe P1, P2 eingeschaltet. Eine aus zwei einander gegenüberliegenden Kammern C1, C3 bzw. C2, C4, der Leitung L1 bzw. L2 und der darin eingeschalteten Pumpe P1 bzw. P2 bestehende Anordnung bildet ein Kompensationsgewicht, dessen Lage durch Hin- und Herbewegen von Flüssigkeit relativ zur Messeinrichtung3 veränderbar ist. Bei der Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um Hydraulikflüssigkeit handeln. - Bei der in
3 gezeigten zweiten Variante sind die einander gegenüberliegenden Kammern C1, C3 bzw. C2, C4 jeweils über zwei Leitungen miteinander verbunden. Jede der Leitungen verbindet jeweils ein radial innenliegendes Ende der einen Kammer C1, C3 mit einem radial außenliegenden Ende der gegenüberliegenden anderen Kammer C2, C4. Durch die vorgeschlagenen Anordnung der Leitungen L1, L1a, L2, L2a können Zentrifugalkräfte kompensiert werden, welche auf die in den Kammern C1, C2, C3, C4 aufgenommenen Flüssigkeiten wirken. Infolge dessen wird zum Hin- und Herpumpen von Flüssigkeit zwischen den Kammern während der Rotation der Messeinrichtung nur eine geringe Leistung benötigt. Ferner sind bei der hier gezeigten zweiten Variante anstelle der Pumpen P1, P2 Spulen S1, S2 zur Erzeugung eines die Leitung L1, L2 abschnittsweise durchdringenden Magnetfelds vorgesehen. Als Flüssigkeit wird in diesem Fall ein Magnetfeuid verwendet. Es handelt sich dabei um ein Fluid mit magneto-reologischen Eigenschaften, d. h. die Viskosität des Fluids ist von der Stärke eines darauf einwirkenden Magnetfelds abhängig. Sie wird z. B. bei Einwirken eines Magnetfelds hochviskos bzw. starr. Es kann damit also durch Erzeugung eines geeigneten Magnetfelds mittels der Spulen S1, S2 ein Durchfluss des Magnetfluids durch die Leitung L1, L2 erzeugt werden. Anstelle des Magnetfluids kann auch ein Fluid mit elektro-reologischen Eigenschaften verwendet werden, dessen Viskosität von der Stärke eines darauf einwirkenden elektrischen Felds abhängig ist. Als Pumpen können in diesem Fall anstelle der Spulen S1, S2 Elektroden zur Erzeugung eines die Leitung L1, L2 durchdringenden elektrischen Felds verwendet werden. - In den
2 und3 ist die Anordnung der Kompensationsgewichte jeweils in einer ersten Ebene gezeigt. Eine solche erste senkrecht zur Rotationsachse2 verlaufende Ebene kann z. B. durch die Vorderseite der Messvorrichtung3 gebildet sein. Um eine vollständige Kompensation einer Unwucht der Messeinrichtung3 zu gewährleisten, können in einer parallel zur ersten Ebene vorgesehenen zweiten Ebene weitere Kompensationsgewichte an der Messeinrichtung3 vorgesehen sein. Bei der zweiten Ebene kann es sich beispielsweise um eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite der Messeinrichtung3 handeln. Die in der zweiten Ebene vorgesehene Kompensationseinrichtung kann entsprechend der beispielsweise in den2 und3 gezeigten Kompensationseinrichtung ausgebildet sein.
Claims (7)
- Bildgebendes Tomographie-Gerät, insbesondere ein Röntgentomographie- oder Ultraschalltomographie-Gerät, mit einer stationären ein Messmittel (
13 ) zur Messung der Unwucht aufweisenden Einheit (1 ), an der eine ringartige Messeinrichtung (3 ) rotierbar um einen Patiententunnel (9 ) angebracht ist, wobei an der Messeinrichtung (3 ) Kompensationsgewichte zur Kompensation einer Unwucht vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsgewichte (17a ,17b ) in zwei parallelen axial voneinander beabstandeten Ebenen (E1, E2) angeordnet sind, und dass in jeder Ebene (E1, E2) zumindest drei als mit einer Flüssigkeit befüllbare Kammern (C1, C2, C3, C4) ausgebildete Kompensationsgewichte vorgesehen sind, wobei zumindest zwei der Kammern (C1, C2, C3, C4) über zumindest eine Leitung (L1, L2) zum Flüssigkeitsaustausch miteinander verbunden sind. - Bildgebendes Tomographie-Gerät nach Anspruch 1, wobei in jeder Ebene (E1, E2) vier Kammern (C1, C2, C3, C4) mit einem Versatz von etwa 90° angeordnet sind, wobei jeweils zwei einander gegenüberliegende Kammern (C1, C2, C3, C4) über zumindest eine Leitung (L1, L2) zum Flüssigkeitsaustausch miteinander verbunden sind.
- Bildgebendes Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in die Leitung (L1, L2) ein Mittel zum Pumpen der Flüssigkeit (P1, P2) eingeschaltet ist.
- Bildgebendes Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeit ein Magnetfluid ist.
- Bildgebendes Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mittel zum Pumpen eine Einrichtung (S1, S2) zur Erzeugung eines die Leitung (L1, L2) abschnittsweise durchdringenden elektrischen oder magnetischen Felds ist.
- Bildgebendes Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein weiteres Messmittel (
14 ) zur Bestimmung des Drehwinkels der Messeinrichtung (3 ) in Bezug zur stationären Einheit (1 ) vorgesehen ist - Bildgebendes Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Steuereinrichtung (
11 ) zur Steuerung der Mittel zum Pumpen (P1, P2) gemäß einem vorgegebenen Algorithmus zur Kompensation einer Unwucht der Messeinrichtung (3 ) vorgesehen ist.
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